Cardiologie clinique et expérimentale
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Abstrait

Initiation de la fibrillation ventriculaire par un seul battement ectopique dans les modèles numériques tridimensionnels de cardiopathie ischémique : transition brutale vers le chaos

Charles F Babbs

Contexte : Pour explorer les conditions les plus dangereuses pour l'émergence d'une tachycardie ventriculaire soutenue ou d'une fibrillation ventriculaire (TV/FV), un nouveau modèle informatique du myocarde ventriculaire comprenant 2592 éléments finis en trois dimensions a été créé.

Méthodes : Le modèle tridimensionnel complet du muscle ventriculaire droit et gauche a été utilisé pour simuler la propagation de l'activation électrique et l'électrocardiogramme résultant. Les zones localisées de tissu musculaire ischémique étaient caractérisées par une vitesse de conduction réduite et une période réfractaire réduite, et la TV/FV était initiée par des battements ectopiques uniques. L'électrocardiogramme (ECG) de surface corporelle simulé a également été calculé.

Résultats : Dans ce système, une TV/FV cliniquement réaliste est facilement produite par des stimuli simples. Une vitesse de conduction réduite et une période réfractaire effective réduite dans un muscle anormal localisé prédisposent à une TV/FV. La transition vers le chaos a été abrupte. Aucun modèle spécifique de rentrée, d'ondes en spirale ou de tourbillons n'a pu être identifié qui se décomposerait plus tard en TV/FV. Au lieu de cela, il y avait une grande variété de modèles d'activation conduisant au chaos, dépendant sensiblement des conditions initiales. Néanmoins, une frontière claire entre comportement stable et chaotique a été définie par une longueur d'onde d'impulsion de seuil critique, le produit de la vitesse de conduction et de la période réfractaire, γ*, dans le tissu ischémique local. Ce seuil, séparant les régimes stables et chaotiques, peut être spécifié précisément comme γ*=FV1/3 , où V est le volume local du tissu malade et 0 γ F γ 1 est un facteur de forme, proche de 1 pour les volumes compacts et progressivement plus petit pour les volumes aplatis. Lorsque la longueur d'onde de l'impulsion est ≤γ*, VT/VF se produit. Les valeurs typiques pour γ* varient de 1 à 3 cm. Ce comportement est caractéristique des systèmes chaotiques classiques.

Conclusions : Les schémas d'activation musculaire conduisant à une TV/FV auto-entretenue observés dans les cœurs malades tridimensionnels sont beaucoup plus complexes et variables que la réentrée traditionnelle en deux dimensions. Au lieu de cela, un modèle de transition abrupte vers le chaos émerge de l'application des premiers principes de l'électrophysiologie cardiaque, de l'anatomie ventriculaire réaliste et de la physiopathologie du muscle cardiaque ischémique. Ce phénomène peut représenter une forme d'ordre supérieur de chaos mathématique que celle qui a été étudiée jusqu'à présent.