vestarВестник аритмологииJournal of Arrhythmology1561-86412658-7327НАО «Инкарт»10.35336/VA-2019-4-5-12vestar-175Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL ARTICLESНеинвазивное эпи-эндокардиальное электрофизиологическое картирование стимулированной эктопии из межжелудочковой перегородкиNoninvasive epi-endocardial electrocardiographic imaging of ventricular septal pacingЧмелевскийМ. П.ChmelevskyM. P.

Чмелевский Михаил Петрович

Санкт-ПетербургYverdon-les-Bains, Switzerland

Chmelevsky Mikhail

Saint-PetersburgYverdon-les-Bains, Switzerland 

boxmch@gmail.comПотягайлоД. А.PotyagayloD. A.

Yverdon-les-Bains

Yverdon-les-Bains

ЗубаревС. В.ZubarevS. V.

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

БудановаМ. А.BudanovaM. A.

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

ЛебедевД. С.LebedevD. S.

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

ФГБУ «Национальный Медицинский Исследовательский Центр им. В.А. Алмазова» МЗ РФ; EP Solutions SAРоссияAlmazov National Medical Research Centre; EP Solutions SARussian FederationEP Solutions SAШвейцарияEP Solutions SASwitzerlandФГБУ «Национальный Медицинский Исследовательский Центр им. В.А. Алмазова» МЗ РФРоссияAlmazov National Medical Research CentreRussian Federation201920022020264512Copyright © Чмелевский М.П., Потягайло Д.А., Зубарев С.В., Буданова М.А., Лебедев Д.С., 20202020Чмелевский М.П., Потягайло Д.А., Зубарев С.В., Буданова М.А., Лебедев Д.С.Chmelevsky M.P., Potyagaylo D.A., Zubarev S.V., Budanova M.A., Lebedev D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestar.elpub.ru/jour/article/view/175

Неинвазивное эпи-эндокардиальное электрофизиологическое картирование (НЭФК) сердца позволяет проводить реконструкцию электрограмм и с высоким разрешением визуализировать различные изопараметрические карты на основе многоканальной ЭКГ с поверхности торса и томографии. Данная работа посвящена исследованию нового алгоритма решения обратной задачи ЭКГ и верификация точности НЭФК при стимуляции МЖП у пациентов с предварительно имплантированными электрокардиостимуляторами.

Материал и методы

Материал и методы. В исследование были включены 10 пациентов, которым выполнялось НЭФК (Amycard 01C EP LAB, ООО «Амикард», Россия - EP Solutions SA, Switzerland). Для построения изопотенциальных и вероятностных корреляционных карт на трехмерных полигональных моделях желудочков сердца примелись итеративный алгоритм решения обратной задачи в терминах потенциала простого слоя (ESL-iterative) и новый алгоритм, основанный на комбинации методов векторного анализа и кратчайшего пути нахождения наиболее правдоподобного центра зоны ранней активации фокусных источников (FRA-V). Для оценки точности НЭФК определялось геодезическое расстояние от кончика ПЖ электрода до центра зоны ранней активации.

Результаты

Результаты. Среднее значение (SD) составило 22 (15) мм при использовании алгоритма ESL-iterative и 12 (7) мм - алгоритма FRA-V, а медиана (25-75% IQR) - 23 (8-29) мм и 10 (8-14) мм, соответственно. Сравнительный анализ результатов использования разных алгоритмов показал наличие статистически значимого различия (p=0,01) в пользу более высокой точности FRA-V по сравнению с ESL-iterative. Подробный визуальный анализ вероятностных корреляционных и изопотенциальных карт показал значительно более точную локализацию зон ранней активации при использовании нового алгоритма FRA-V.

Выводы

Выводы. Результаты исследования показали возможность НЭФК с достаточной точностью (медиана 10 мм) распознавать зону ранней активации стимулированных эктопий в области перегородки при использовании нового алгоритма FRA-V. Таким образом, его использование значительно повышает диагностическую ценность НЭФК и показывает значительное преимущество данной методики по сравнению другими неинвазивными методами топической диагностики. Более того, одновременное картирование всей поверхности МЖП за один сердечный цикл открывает возможность использовать данную методику для предоперациионой топической диагностики таких сложных нарушений ритма как неустойчивые и полиморфные желудочковые аритмии.

Noninvasive epi-endocardial ElectroCardioGraphic Imaging (ECGI) allows reconstruction of electrograms and high-resolution visualization of various isoparametric maps based on multichannel ECG recordings and tomography. This study shows results of ECGI accuracy verification based on septal ventricular pacing in patients with pre-implanted pacemakers using new algorithm for solving the inverse problem of electrocardiography.

Methods

Methods. 10 patients in this study underwent epi-endocardial ECGI mapping (Amycard 01C EP Lab, Amycard LLC, Russia - EP Solutions SA, Switzerland). An iterative Equal Single Layer algorithm (ESL-iterative) and new Fast Route algorithm in combination with vector approach (FRA-V) were used to reconstruct isopotential and correlation similarity maps. Geodesic distance between noninvasively reconstructed early activate zone and RV reference pacing site were measured to evaluate ECGI accuracy.

Results

Results. The mean (SD) geodesic distance between noninvasively reconstructed and reference pacing site was 22 (15) mm for ESL-iterative and 12 (7) for FRA-V algorithm, median (25-75% IQR) - 23 (8-29) mm and 10 (8-14) mm respectively. Accuracy of ECGI mapping based on FRA-V algorithm was significantly better than ESL-iterative algorithm (p=0,01). Detailed visual analysis of correlation similarity and isopotential maps showed significantly more accurate localization of early activation zones using new FRA-V algorithm.

Conclusions

Conclusions. These results showed a possibility of novel epi-endocardial ECGI mapping to detect early activation zone during septal ventricular pacing with sufficient accuracy (median 10 mm) using new FRA-V algorithm. Therefore, FRA-V algorithm is significantly better for epi-endocardial ECGI mapping and shows a significant advantage of this technique compared to other non-invasive methods of topical diagnostics. Moreover, simultaneous beat-to-beat mapping of entire ventricular septum allows using of this technique for preoperative topical diagnosis of complex unstable and polymorphic ventricular arrhythmias.

неинвазивное эпи-эндокардиальное электрофизиологическое картирование сердцаобратная задача электрокардиографиистимуляция межжелудочковой перегородкиnoninvasive epi-endocardial electrocardiographic imaginginverse ECG problemventricular septal pacingАвторы выражают благодарность заведующей НИЛ электрокардиологии Татьяне Васильевне Трешкур, сотрудникам отделения компьютерной томографии и заведующему НИО физиологии кровообращения ФГБУ «НМИЦ им. В.А.Алмазова» Андрею Валерьевичу Козленку за помощь в организации и проведении исследований, а также Владиславу Николаевичу Солнцеву за ценные замечания и рекомендации при подготовке данной публикации.The authors express deep gratitude and sincere acknowledgments to the head of electrocardiology lab Dr.Tatjana Treshkur, radiology department staff and the head of Cardiac Physiology department of Almazov National Medical Research centre Dr. Andrey Kozlenok for their support in this study as well as to Vladislav Solntsev for essential comments and recommendations in this publication.ReferencesRamanathan C, Ghanem RN, Jia P et al. Noninvasive electrocardiographic imaging for cardiac electrophysiology and arrhythmia. Nat Med. 2004;10(4):422-8. doi:10.1038/nm1011.Ramanathan C, Ghanem RN, Jia P et al. Noninvasive electrocardiographic imaging for cardiac electrophysiology and arrhythmia. Nat Med. 2004;10(4):422-8. doi:10.1038/nm1011.Wissner E, Revishvili A, Metzner A. et al. Noninvasive epicardial and endocardial mapping of premature ventricular contractions. Europace. 2017;19(5):843-9. doi:10.1093/europace/euw103.Wissner E, Revishvili A, Metzner A. et al. Noninvasive epicardial and endocardial mapping of premature ventricular contractions. Europace. 2017;19(5):843-9. doi:10.1093/europace/euw103.Чмелевский МП, Зубарев СВ, Буданова МА и др. Верификация точности неинвазивного электрофизиологического картирования сердца при левожелудочковой эпикардиальной стимулированной эктопии. Вестник аритмологии. 2019;95(1):5-16 DOI: 10.25760/VA-2019-95-5-16.Chmelevsky M., Zubarev S., Budanova M. et al. Validation of noninvasive epiendocardial electrocardiographic imaging accuracy using left ventricular epicardial pacing // Jounal of arrhythmology, 2019, Vol. 26, 1, p. 5-16 (In Russ.) DOI: 10.25760/VA-2019-95-5-16.Чмелевский МП, Зубарев СВ, Буданова МА и др. Верификация точности неинвазивного эпи- эндокардиального электрофизиологического картирования сердца при правожелудочковой эндокардиальной стимулированной эктопии. Вестник аритмологии. 2019; 96(2):19-28 DOI: 10.35336/VA-2019-2-19-28.Chmelevsky M., Zubarev S., Budanova M. et al. Validation of noninvasive epiendocardial electrocardiographic imaging accuracy using right ventricular endocardial pacing // Journal of arrhythmology, 2019, Vol. 26, 2, p. 19-28 (In Russ) DOI: 10.35336/VA-2019-2-19-28.Kalinin A, Potyagaylo D, Kalinin V. Solving the Inverse Problem of Electrocardiography on the Endocardium Using a Single Layer Source. Front Physiol. 2019;1058. doi:10.3389/fphys.2019.00058Kalinin A, Potyagaylo D, Kalinin V. Solving the Inverse Problem of Electrocardiography on the Endocardium Using a Single Layer Source. Front Physiol. 2019;1058. doi:10.3389/fphys.2019.00058Potyagaylo D, Chmelevsky M, Kalinin A. Single-Layer Based Algorithms for Solving the Inverse Problem of ECG. In: 2019 Computing in Cardiology Conference (CinC): Computing in Cardiology; 2019.Potyagaylo D, Chmelevsky M, Kalinin A. Single-Layer Based Algorithms for Solving the Inverse Problem of ECG. In: 2019 Computing in Cardiology Conference (CinC): Computing in Cardiology; 2019.Potyagaylo D, Chmelevsky M, van Dam PM et al. ECG Adapted Fastest Route Algorithm to Localize the Ectopic Excitation Origin in CRT Patients. Front. Physiol. 2019;101058. doi:10.3389/fphys.2019.00183Potyagaylo D, Chmelevsky M, van Dam PM et al. ECG Adapted Fastest Route Algorithm to Localize the Ectopic Excitation Origin in CRT Patients. Front. Physiol. 2019;101058. doi:10.3389/fphys.2019.00183Potyagaylo D, Chmelevsky M, Budanova M et al. Combination of lead-field theory with cardiac vector direction: ECG imaging of septal ventricular activation. J Electrocardiol. 2019;57SS40-S44. doi:10.1016/j.jelectrocard.2019.08.003Potyagaylo D, Chmelevsky M, Budanova M et al. Combination of lead-field theory with cardiac vector direction: ECG imaging of septal ventricular activation. J Electrocardiol. 2019;57SS40-S44. doi:10.1016/j.jelectrocard.2019.08.003Шитиков ВК, Розенберг ГС. Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R. Институт экологии Волжского бассейна РАН. Тольятти: Кассандра; 2013. 314 p.Shitikov V. Rosenberg G. Randomization and bootstrap: statistical analysis in biology and ecology using R (In Russ.).Hintze JL, Nelson RD. Violin Plots: A Box Plot-Density Trace Synergism. The American Statistician. 1998;52(2):181-4. doi:10.1080/00031305.1998.10480559Hintze JL, Nelson RD. Violin Plots: A Box Plot-Density Trace Synergism. The American Statistician. 1998;52(2):181-4. doi:10.1080/00031305.1998.10480559Armitage P, Berry G, Matthews JNS. Statistical methods in medical research. 4th ed. Oxford: Blackwell Science; 2002.Armitage P, Berry G, Matthews JNS. Statistical methods in medical research. 4th ed. Oxford: Blackwell Science; 2002.Гожий АП, Коваленко ИИ. Системное использование робастных и бутстреп методов в задачах анализа данных. Адаптивні системи автоматичного управління: міжвідомчий науково-технічний збірник. 2006; 29(9):38-49Godgy A, Kovalenko I. System use of robust and bootstrap methods for data analysis (In Russ)van Dam PM, Tung R, Shivkumar K, Laks M. Quantitative localization of premature ventricular contractions using myocardial activation ECGI from the standard 12lead electrocardiogram. J Electrocardiol. 2013; 46(6):574-9. doi:10.1016/j.jelectrocard.2013.08.005van Dam PM, Tung R, Shivkumar K, Laks M. Quantitative localization of premature ventricular contractions using myocardial activation ECGI from the standard 12lead electrocardiogram. J Electrocardiol. 2013; 46(6):574-9. doi:10.1016/j.jelectrocard.2013.08.005

The authors declare that there are no conflicts of interest present.