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Muerte cardíaca súbita. Huracanes de derecha en el corazón.
Cada cinco minutos a solas, una persona muere de una muerte cardíaca repentina. El paro cardíaco es causado por la fibrilación ventricular, una arritmia cardíaca grave. Los médicos aún no entienden en detalle qué sucede exactamente en el corazón. Hasta ahora, los médicos no han podido visualizar los procesos dinámicos en el parpadeo del músculo cardíaco. Por primera vez, un nuevo trabajo de investigación ha sacado a la luz hallazgos sorprendentes.
Cuando la fibrilación ventricular, el poder de bombeo del corazón es potencialmente mortal y existe una amenaza de paro cardíaco repentino. (Imagen: spkphotostock / fotolia.com) En la publicación de hoy de la revista Nature, un equipo internacional de investigadores liderado por Jan Christoph y Stefan Luther del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización y Gerd Hasenfuß del Centro del Corazón de la Universidad de Göttingen muestran por primera vez cómo ocurren las contracciones de rotación vertebral que subyacen a la fibrilación atrial que amenaza la vida. Dentro del corazón se puede observar. Usan una nueva técnica de imagen para la cual se pueden usar dispositivos de ultrasonido que están bien establecidos en medicina. Los médicos podrán examinar mejor las arritmias cardíacas, así como otras enfermedades cardíacas, y desarrollar nuevos métodos de tratamiento..
En el núcleo de la fibrilación ventricular: a partir de imágenes de ultrasonido (izquierda) los investigadores de Max Planck reconstruyen la forma en que el músculo cardíaco en una arritmia cardíaca se contrajo vertebral (centro). También puede ubicar los filamentos (derecha) que forman los núcleos de las vértebras. Estas ideas proporcionan puntos de partida para terapias mejoradas.
Cuando el músculo cardíaco ya no se contrae de manera coordinada, sino que solo parpadea, se pone en peligro la vida. Los médicos hablan de una fibrilación. Si las cámaras principales del corazón se contraen de esta manera desordenada, solo hay una salvación: el músculo cardíaco debe desfibrilarse en unos pocos minutos con un fuerte aumento de la corriente, que es muy doloroso y puede dañar el tejido cardíaco. La fibrilación auricular, por otro lado, no conduce directamente a la muerte, pero si no se trata, también puede tener consecuencias fatales. "La clave para una mejor comprensión de la fibrilación radica en una nueva imagen de alta resolución, con la que también se pueden observar los procesos dentro del músculo cardíaco", dice Stefan Luther, jefe del grupo de investigación "física biomédica" en el Instituto Max Max de Planck para Dinámica y Autoorganización y profesor en el Centro Médico Universitario de Gotinga..
"El movimiento mecánico del músculo cardíaco en la fibrilación es muy complejo, pero también es muy característico, casi como una huella dactilar de fibrilación", dice Jan Christoph, investigadora del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización y el Centro Alemán. para la investigación cardiovascular en Göttingen y autor principal del estudio. Junto con Stefan Luther y un equipo internacional de investigadores, el físico presenta ahora un método de diagnóstico con el cual el parpadeo del músculo cardíaco puede examinarse de manera resuelta en tres dimensiones con un dispositivo de ultrasonido convencional y, por lo tanto, mucho más preciso de lo que era posible en el paciente..
Útil para el diagnóstico y terapia de la insuficiencia cardíaca.
Mediciones de ultrasonido 3D de filamentos mecánicos en el corazón de fibrilación.
El nuevo método de diagnóstico ayudará a que el tratamiento de la fibrilación ventricular y posiblemente la fibrilación auricular sea más eficaz. Por lo tanto, una mejor comprensión de la fibrilación que se puede lograr con el procedimiento ayudará a avanzar en el desarrollo de la desfibrilación de baja energía. Esta sobrecarga de energía más débil, pero mucho más específica para terminar la fibrilación ventricular que en la desfibrilación dolorosa habitual de hoy en día con una descarga eléctrica de alta energía. Con la nueva forma de diagnóstico por ultrasonido, los profesionales médicos pueden descubrir cómo usar los aumentos de energía más bajos para que el corazón vuelva a la normalidad.
Los investigadores de Göttingen también están desarrollando el método para que también visualice las complejas dinámicas de activación en la fibrilación auricular. En el futuro, los cardiólogos podrán ver en qué puntos deben ser borrados por la ablación de los centros patológicos de excitación. El nuevo método de ultrasonido también debería ser útil para la investigación, el diagnóstico y el tratamiento de la insuficiencia miocárdica. Las células musculares del corazón son ineficaces porque se altera su contracción coordinada. Las razones para esto podrían encontrarse en médicos con ecografías detalladas, para que puedan detectar la insuficiencia cardíaca antes y tratarla de manera más efectiva.
La estimulación eléctrica provoca contracciones mecánicas del corazón.
Simulación por ordenador de una vértebra electromecánica en tejido muscular cardíaco.
Simulación por ordenador de una vértebra electromecánica en tejido muscular cardíaco.
Cada latido del corazón es provocado por ondas eléctricas de excitación, que se disparan a través del músculo cardíaco a alta velocidad, haciendo que las células del músculo cardíaco se contraigan. Si estas ondas de excitación se mezclan, aparecen arritmias cardíacas. Durante algún tiempo, los médicos han estado conscientes de que la arritmia cardíaca hace que la estimulación eléctrica viaje a través del músculo cardíaco en un patrón giratorio. Hasta ahora, se han centrado en estas vértebras eléctricas en el estudio de las arritmias cardíacas. Pero no pudieron dar una imagen completa de la dinámica en la vida médica cotidiana. Los investigadores de Max Planck ahora adoptaron un enfoque diferente y, en lugar de la estimulación eléctrica, observaron las contracciones espasmódicas del músculo cardíaco parpadeante. "Hasta ahora, se ha atribuido poca importancia al análisis de las contracciones musculares y las deformaciones durante la fibrilación. Sin embargo, en nuestras mediciones, vimos que el vórtice eléctrico siempre ocurre con las correspondientes deformaciones mecánicas en forma de vórtice ", dice el físico Jan Christoph.
Para ilustrar los movimientos temblorosos dentro del músculo cardíaco en tres dimensiones y para correlacionarse con la excitación eléctrica del corazón, los investigadores desarrollaron nuevos métodos de medición por ultrasonido de alta resolución. También demostraron que estos métodos se pueden usar en máquinas de ultrasonido de alto rendimiento que ya se usan habitualmente en muchas instituciones de cardiología. Al analizar los datos de imagen de las contracciones musculares, fueron capaces de seguir en un corazón parpadeante exactamente cómo se mueven las áreas de las células musculares contraídas y contraídas en un vórtice a través del músculo del corazón. También observaron estructuras filamentosas que los físicos eran conocidos anteriormente solo en teoría y por simulaciones por computadora. Tal estructura filamentosa se asemeja a un hilo y marca el ojo del huracán moviéndose a través del músculo del corazón. Ahora es posible ubicar los centros de las vértebras dentro del músculo por primera vez.
Además de las grabaciones de ultrasonido, los investigadores utilizaron cámaras de alta velocidad y tintes fluorescentes, que visualizan los procesos electrofisiológicos en el músculo cardíaco. Las imágenes así obtenidas confirmaron que los vórtices mecánicos reflejan muy bien los vórtices eléctricos..
Potencial para revolucionar el tratamiento de las arritmias cardíacas.
Torbellino eléctrico en la superficie del corazón.
Según los investigadores de Göttingen, la tecnología de ultrasonido ha experimentado un tremendo desarrollo en los últimos años en términos de calidad de imagen y velocidades de grabación; el potencial de la tecnología de ultrasonido moderna aún no se ha explotado por completo. "Junto con el inmenso poder de cómputo de las computadoras modernas y los rápidos avances en gráficos de computadora y procesamiento de imágenes digitales, se abren nuevas posibilidades de medición y visualización en el corazón. Podemos usar estos desarrollos en la medicina hoy ", dice Jan Christoph.
El estudio es un ejemplo del éxito de la cooperación interdisciplinaria entre físicos y médicos en el Centro Alemán de Investigación Cardiovascular. "Este desarrollo tiene el potencial de revolucionar las opciones de tratamiento para pacientes con arritmias cardíacas. Ya en 2018, utilizaremos la nueva tecnología en nuestros pacientes para diagnosticar y tratar mejor las arritmias cardíacas y las enfermedades de los músculos del corazón ", dice Gerd Hasenfuss, coautor del estudio, presidente del Centro de Investigación del Corazón de Göttingen y del Centro del Corazón del Centro Médico Universitario de Göttingen. Stefan Luther está seguro: "Una mirada profunda a la dinámica interna del corazón es un hito en la investigación del corazón y determinará de manera decisiva la comprensión y el tratamiento de la enfermedad cardíaca en el futuro". MPIDS / PH