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Morte cardiaca improvvisa uragani di destra nel cuore
Ogni cinque minuti da solo una persona muore per una morte cardiaca improvvisa. L'arresto cardiaco è causato dalla fibrillazione ventricolare - una grave aritmia cardiaca. I medici continuano a non capire in dettaglio cosa succede esattamente nel cuore. Finora, i medici non sono stati in grado di visualizzare i processi dinamici nel muscolo cardiaco tremolante. Per la prima volta, un nuovo lavoro di ricerca ha portato alla luce scoperte sorprendenti.
Quando la fibrillazione ventricolare, il potere pompante del cuore è pericolosa per la vita e vi è una minaccia di arresto cardiaco improvviso. (Immagine: spkphotostock / fotolia.com) In pubblicazione odierna della rivista Nature, un team di ricerca internazionale guidato da Jan Christoph e Stefan Luther dell'Istituto Max Planck per la Dinamica e auto-organizzazione e Gerd vigliacco dal centro del cuore della University Medical Center di Göttingen è la prima volta come vortice simile a contrazioni che sono la fibrillazione cardiaca pericolosa per la vita con sede a rotazione All'interno del cuore si può osservare. Usano una nuova tecnica di imaging per la quale possono essere utilizzati dispositivi ad ultrasuoni che sono ben stabiliti in medicina. I medici saranno maggiormente in grado di esaminare le aritmie cardiache e altre malattie cardiache e di sviluppare nuovi metodi di trattamento.
Sul nucleo della fibrillazione ventricolare: dalle immagini degli ultrasuoni (a sinistra) i ricercatori di Max Planck ricostruiscono come il muscolo cardiaco in un'aritmia cardiaca si sia contratto vertebrale (al centro). Puoi anche localizzare i filamenti (a destra) che formano i nuclei delle vertebre. Queste informazioni forniscono punti di partenza per terapie migliorate.
Quando il muscolo cardiaco non si contrae più in modo coordinato, ma solo sfarfallio, diventa pericoloso per la vita. I medici parlano di fibrillazione. Contrarsi mentre i principali camere del cuore in questo modo disordinato, c'è solo un salvezza: Il muscolo cardiaco deve essere entro pochi minuti con un forte impulso da defibrillazione, che è molto dolorosa e può danneggiare il tessuto cardiaco. La fibrillazione atriale, d'altra parte, non conduce direttamente alla morte, ma se non trattata, può anche avere conseguenze fatali. "La chiave per una migliore comprensione della fibrillazione si trova in una nuova immagini ad alta risoluzione, con cui i processi possono essere osservate nella parte interna del muscolo cardiaco", spiega Stefan Luther, capo del gruppo di ricerca "Fisica Biomedica" presso l'Istituto Max Planck per la Dinamica e Auto-organizzazione e professore presso il Centro medico universitario di Göttingen.
"Il movimento meccanico del muscolo cardiaco in fibrillazione è molto complesso, ma è anche molto caratteristico - quasi come un'impronta digitale di fibrillazione", afferma Jan Christoph, ricercatore presso l'Istituto Max Planck per la Dinamica e auto-organizzazione e il Centro tedesco per la ricerca cardiovascolare a Göttingen e autore principale dello studio. Insieme a Stefan Lutero e un team internazionale di ricercatori, i fisici oggi un metodo diagnostico che in cui la fibrillazione del muscolo cardiaco con una macchina ad ultrasuoni convenzionale con risoluzione temporale in tre dimensioni e può quindi esaminare molto più preciso di quanto fosse possibile in pazienti precedentemente.
Utile per la diagnosi e la terapia dell'insufficienza cardiaca
Misure di ultrasuoni 3D di filamenti meccanici nel cuore fibrillante
Il nuovo metodo diagnostico aiuterà a rendere più efficace il trattamento della fibrillazione ventricolare e, eventualmente, della fibrillazione atriale. Pertanto, una migliore comprensione della fibrillazione che può essere ottenuta con la procedura contribuirà a far progredire lo sviluppo della defibrillazione a bassa energia. Questo potere più debole, ma molto più mirato, aumenta la fibrillazione ventricolare rispetto alla solita defibrillazione dolorosa di oggi con shock elettrico ad alta energia. Con la nuova forma di diagnostica ad ultrasuoni, i professionisti del settore medico possono capire come utilizzare i picchi di energia più bassi per riportare il cuore alla normalità.
I ricercatori di Göttingen stanno anche sviluppando il metodo in modo da visualizzare anche le complesse dinamiche di eccitazione nella fibrillazione atriale. In futuro, i cardiologi saranno in grado di vedere in quali punti dovrebbero essere cancellati dall'ablazione dei centri patologici di eccitazione. Il nuovo metodo a ultrasuoni dovrebbe anche essere utile per la ricerca, la diagnosi e il trattamento dell'insufficienza miocardica. Le cellule del muscolo cardiaco sono inefficaci perché la loro contrazione coordinata è disturbata. Le ragioni di ciò si possono trovare nei medici con scansioni ecografiche dettagliate, in modo che possano rilevare l'insufficienza cardiaca prima e trattarla in modo più efficace.
La stimolazione elettrica provoca contrazioni meccaniche del cuore
Simulazione al computer di una vertebra elettromeccanica nel tessuto muscolare cardiaco
Simulazione al computer di una vertebra elettromeccanica nel tessuto muscolare cardiaco
Ogni battito del cuore è attivato da onde elettriche di eccitazione, che colpiscono il muscolo cardiaco ad alta velocità, provocando il contrazione delle cellule del muscolo cardiaco. Se queste onde di eccitazione vengono confuse, si presentano aritmie cardiache. Per un certo periodo, i medici sono stati consapevoli che l'aritmia cardiaca fa sì che la stimolazione elettrica viaggi attraverso il muscolo cardiaco in uno schema vorticoso. Finora, si sono concentrati su queste vertebre elettriche nello studio delle aritmie cardiache. Ma non potevano dare un quadro completo delle dinamiche nella vita medica quotidiana. I ricercatori di Max Planck ora presero un approccio diverso e invece della stimolazione elettrica, guardarono le contrazioni contratte del muscolo cardiaco tremolante. "Finora, poca importanza è stata attribuita all'analisi delle contrazioni e delle deformazioni muscolari durante la fibrillazione. Nelle nostre misurazioni, tuttavia, abbiamo visto che il vortice elettrico si verifica sempre con corrispondenti deformazioni meccaniche a forma di vortice, "afferma il fisico Jan Christoph.
Per illustrare i movimenti tremanti all'interno del muscolo cardiaco in tre dimensioni e per correlare con l'eccitazione elettrica del cuore, i ricercatori hanno sviluppato nuovi metodi di misurazione ad ultrasuoni ad alta risoluzione. Hanno anche dimostrato che questi metodi possono essere utilizzati in macchine ad ultrasuoni ad alte prestazioni che sono già utilizzate abitualmente in molte istituzioni di cardiologia. Analizzando i dati di immagine delle contrazioni muscolari, sono stati in grado di seguire in un cuore tremolante esattamente come le zone delle cellule muscolari contratte e rilassate si muovono in un vortice attraverso il muscolo cardiaco. Hanno anche osservato strutture filamentose che i fisici erano precedentemente noti solo in teoria e dalle simulazioni al computer. Una simile struttura filamentosa assomiglia a un filo e segna l'occhio dell'uragano che si muove attraverso il muscolo cardiaco. La localizzazione dei centri delle vertebre all'interno del muscolo è ora possibile per la prima volta.
Oltre alle registrazioni di ultrasuoni, i ricercatori hanno utilizzato telecamere ad alta velocità e coloranti fluorescenti, che visualizzano i processi elettrofisiologici nel muscolo cardiaco. Le immagini così ottenute hanno confermato che i vortici meccanici riflettono molto bene i vortici elettrici.
Potenziale di rivoluzionare il trattamento delle aritmie cardiache
Vortice elettrico sulla superficie del cuore
Secondo i ricercatori di Göttingen, la tecnologia a ultrasuoni ha subito uno straordinario sviluppo negli ultimi anni in termini di qualità dell'immagine e velocità di registrazione: il potenziale della moderna tecnologia a ultrasuoni non è stato ancora pienamente sfruttato. "Insieme alla potenza di calcolo immensamente aumentata dei computer moderni e ai rapidi progressi nella computer grafica e nell'elaborazione delle immagini digitali, possibilità di misurazione e visualizzazione completamente nuove si aprono nel cuore. Oggi possiamo usare questi sviluppi nella medicina ", afferma Jan Christoph.
Lo studio è un esempio di cooperazione interdisciplinare di successo tra fisici e medici nel Centro tedesco per la ricerca cardiovascolare. "Questo sviluppo ha il potenziale di rivoluzionare le opzioni di trattamento per i pazienti con aritmie cardiache. Già nel 2018 useremo la nuova tecnologia nei nostri pazienti al fine di diagnosticare sia aritmie cardiache e malattie del miocardio meglio e curare ", dice Gerd vigliacco, co-autore dello studio, presidente del Cuore Research Center di Göttingen e il Centro Cuore del University Medical Center di Göttingen. Stefan Luther è sicura: "Lo sguardo in profondità le dinamiche interne del cuore è una pietra miliare nella ricerca del cuore e si forma la comprensione e il trattamento di malattie cardiache in futuro decisamente" MPIDS / PH