A better understanding of the electrical activity of the heart under physiological and pathological conditions has always been key for clinicians and researchers. Over the last years, the information in the P-wave signals has been extensively analysed to un-cover the mechanisms underlying atrial arrhythmias by localizing ectopic foci or high-frequency rotors. However, the relationship between the activation of the different areas of the atria and the characteristics of the P-wave signals or body surface poten-tial maps are still far from being completely understood. Multiscale anatomical and functional models of the heart are a new technological framework that can enable the investigation of the heart as a complex system. This thesis is centred in the construction of a multiscale framework that allows the realistic simulation of atrial and torso electrophysiology and integrates all the anatom-ical and functional descriptions described in the literature. The construction of such model involves the development of heterogeneous cellular and tissue electrophysiolo-gy models fitted to empirical data. It also requires an accurate 3D representation of the atrial anatomy, including tissue fibre arrangement, and preferential conduction axes. This multiscale model aims to reproduce faithfully the activation of the atria under physiological and pathological conditions. We use the model for two main applica-tions. First, to study the relationship between atrial activation and surface signals in sinus rhythm. This study should reveal the best places for recording P-waves signals in the torso, and which are the regions of the atria that make the most significant contri-bution to the body surface potential maps and determine the main P-wave characteris-tics. Second, to spatially cluster and classify ectopic atrial foci into clearly differenti-ated atrial regions by using the body surface P-wave integral map (BSPiM) as a bi-omarker. We develop a machine-learning pipeline trained from simulations obtained from the atria-torso model aiming to validate whether ectopic foci with similar BSPiM naturally cluster into differentiated non-intersected atrial regions, and whether new BSPiM could be correctly classified with high accuracy. / En la actualidad, una mejor compresión de la actividad eléctrica del corazón en condi-ciones fisiológicas y patológicas es clave para médicos e investigadores. A lo largo de los últimos años, la información derivada de la onda P se ha utilizado para intentar descubrir los mecanismos subyacentes a las arritmias auriculares mediante la localiza-ción de focos ectópicos y rotores de alta frecuencia. Sin embargo, la relación entre la activación de distintas regiones auriculares y las características tanto de las ondas P como de la distribución de potencial en la superficie del torso está lejos de entenderse completamente. Los modelos cardíacos funcionales y anatómicos son una nueva he-rramienta que puede facilitar la investigación relativa al corazón entendido como sis-tema complejo. La presente tesis se centra en la construcción de un modelo multiescala para la simula-ción realista de la electrofisiología cardíaca tanto a nivel auricular como de torso, integrando toda la información anatómica y funcional disponible en la literatura. La construcción de este modelo implica el desarrollo, en base a datos experimentales, de modelos electrofisiológicos heterogéneos tanto celulares como tisulares. Así mismo, es imprescindible una representación tridimensional precisa de la anatomía auricular, incluyendo la dirección de fibras y los haces de conducción preferentes. Este modelo multiescala busca reproducir fielmente la activación auricular en condiciones fisiológi-cas y patológicas. Su uso se ha centrado fundamentalmente en dos aplicaciones. En primer lugar, estudiar la relación entre la activación auricular en ritmo sinusal y las señales en la superficie del torso. Este estudio busca definir la mejor ubicación para el registro de las ondas P en el torso así como determinar aquellas regiones auriculares que contribuyen fundamentalmente a la formación y distribución de potenciales super-ficiales así como a las características de las ondas P. En segundo lugar, agrupar y cla-sificar espacialmente los focos ectópicos en regiones auriculares claramente diferen-ciables empleando como biomarcador los mapas superficiales de integral de la onda P (BSPiM). Se ha desarrollado para ello una metodología de aprendizaje automático en la que las simulaciones obtenidas con el modelo multiescala aurícula-torso sirven de entrenamiento, permitiendo validar si los focos ectópicos cuyos BSPiMs son similares se agrupan de forma natural en regiones auriculares no intersectadas y si BSPiMs nue-vos podrían ser clasificados prospectivamente con gran precisión. / Avui en dia, una millor comprenssió de l'activitat elèctrica del cor en condicions fisio-lògiques i patològiques és clau per a metges i investigadors. Al llarg dels últims anys, la informació derivada de l'ona P s'ha utilitzat per intentar descobrir els mecanismes subjacents a les arítmies auriculars mitjançant la localització de focus ectòpics i rotors d'alta freqüència. No obstant això, la relació entre l'activació de diferents regions auri-culars i les característiques tant de les ones P com de la distribució de potencial en la superfície del tors està lluny d'entendre's completament. Els models cardíacs funcionals i anatòmics són una nova eina que pot facilitar la recerca relativa al cor entès com a sistema complex. La present tesi es centra en la construcció d'un model multiescala per a la simulació realista de la electrofisiologia cardíaca tant a nivell auricular com de tors, integrant tota la informació anatòmica i funcional disponible en la literatura. La construcció d'aquest model implica el desenvolupament, sobre la base de dades experimentals, de models electrofisiològics heterogenis, tant cel·lulars com tissulars. Així mateix, és imprescindible una representació tridimensional precisa de l'anatomia auricular, in-cloent la direcció de fibres i els feixos de conducció preferents. Aquest model multies-cala busca reproduir fidelment l'activació auricular en condicions fisiològiques i pa-tològiques. El seu ús s'ha centrat fonamentalment en dues aplicacions. En primer lloc, estudiar la relació entre l'activació auricular en ritme sinusal i els senyals en la superfí-cie del tors. A més a més, amb aquest estudi també es busca definir la millor ubicació per al registre de les ones P en el tors, així com, determinar aquelles regions auriculars que contribueixen fonamentalment a la formació i distribució de potencials superfi-cials a l'hora que es caracteritzen les ones P. En segon lloc, agrupar i classificar espa-cialment els focus ectòpics en regions auriculars clarament diferenciables emprant com a biomarcador els mapes superficials d'integral de l'ona P (BSPiM). És per això que s'ha desenvolupat una metodologia d'aprenentatge automàtic en la qual les simulacions obtingudes amb el model multiescala aurícula-tors serveixen d'entrenament, la qual cosa permet validar si els focus ectòpics, llurs BSPiMs són similars, s'agrupen de for-ma natural en regions auriculars no intersectades i si BSPiMs nous podrien ser classifi-cats de manera prospectiva amb precisió. / Ferrer Albero, A. (2017). Three-dimensional Multiscale Modelling and Simulation of Atria and Torso Electrophysiology [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/88402 / TESIS

A fibrilação atrial (FA) é a arritmia cardíaca sustentada mais comum, de origem supraventricular, em que ocorre uma completa desorganização na atividade elétrica atrial, fazendo com que os átrios percam sua capacidade de contração, não gerando sístole atrial. É uma arritmia que acomete 1-2% da população mundial, sendo mais frequente em indivíduos idosos. Geralmente, está associada a algum tipo de doença cardíaca estrutural, podendo acarretar em complicações como o acidente vascular cerebral, internações e gastos com saúde. Algumas vezes a fibrilação atrial surge de forma precoce, em indivíduos jovens, saudáveis, e sem qualquer evidência de doença cardíaca estrutural ou de fatores desencadeantes, o que leva a hipótese da doença ter um componente genético. Trata-se de um estudo observacional, transversal, para identificação de possíveis variantes genéticas em pacientes portadores de fibrilação atrial isolada, a partir do sequenciamento de nova geração de um painel genético customizado para cardiomiopatias e canalopatias hereditárias. Foram incluídos 101 pacientes encaminhados pelo ambulatório de arritmias cardíacas do Instituto do Coração, que foram avaliados quanto às características clínicas principais antes de serem submetidos ao teste genético. A classificação das variantes em genes causais foi baseada nos critérios do American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG). Foram sequenciadas e analisadas amostras de 101 pacientes, onde foram encontradas 144 variantes raras; 14/144 foram classificadas como patogênicas em relação à fibrilação atrial, 130/144 foram classificadas como de significado incerto, e em 28 dos 101 pacientes não foram encontradas variantes raras. Dos 101 pacientes 77,2% eram do sexo masculino, 87,1 % de raça branca, 75,2 % tinham fibrilação atrial paroxística, 52,4 % eram sintomáticos, 65,3% realizaram procedimento de ablação por cateter e 62,4% tinham história familiar de FA precoce, morte súbita, marcapasso e/ou insuficiência cardíaca. A presença dos achados genéticos esteve associada nos pacientes com FA que tinham história familiar de marcapasso e/ou morte súbita. A análise genética desta população permitiu um diagnóstico precoce de miocardiopatias hereditárias que se apresentaram inicialmente como FA isolada / Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia of supraventricular origin, with a complete disorganization in the electrical activity of the atria, losing their capacity of contraction, not generating atrial systole. It is an arrhythmia that affects up to 2% of the world population, appearing more often in elderly individuals. It is usually associated with some types of structural heart disease, which can lead to complications such as stroke, hospitalizations and health costs. In some times atrial fibrillation emerges early, in younger healthy people, with no apparent evidence of structural heart disease or triggering factors, leading to the hypothesis that the disease has a genetic component. This is a cross-sectional, observational study to identify possible genetic variants in patients with isolated atrial fibrillation from new generation sequencing and a customized genetic panel for inherited cardiomyopathies and channelopathies. A total of 101 patients were referred and evaluated by the Cardiac Arrhythmias Outpatient Unit of the Heart Institute for the main clinical characteristics before being submitted to the genetic test. The classification of variants into causal genes was based on the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) criteria. Samples were sequenced and analyzed from 101 patients, were found 144 rare variants; 14/144 were classified as pathogenic in relation to atrial fibrillation and 130/144 were classified as uncertain significance, and in 28 of 101 patients no rare variants were found. Of the 101 patients, 77.2% were males, 87.1% were white, 75.2% had paroxysmal atrial fibrillation, 52.4% were symptomatic, 65.3% had a catheter ablation procedure, and 62.4% had a family history of early AF, sudden death, pacemaker and/or heart failure. The presence of genetic findings was associated in patients with AF who had a family history of pacemaker and / or sudden death. The genetic analysis of this population allowed an early diagnosis of hereditary cardiomyopathies that initially presented as isolated AF

Introdução: As extrassístoles ventriculares e supraventriculares (EV e ESSV) são frequentes e muitas vezes sintomáticas. O íon magnésio (Mg) desempenha um papel importante na fisiologia do potencial de ação transmembrana celular e do ritmo cardíaco. Objetivo: Avaliar se a administração do Pidolato de Magnésio (PMg) em pacientes com EV e ESSV é superior ao placebo (P) na melhora dos sintomas e densidade das extrassístoles(DES). Métodos: Estudo duplo-cego, randomizado, com 90 pacientes sintomáticos consecutivos, com mais de 240/EV ou ESSV ao Holter de 24 horas e selecionados para receber P ou PMg. Para avaliar a melhora da sintomatologia, foi feito um questionário categórico e específico de sintomas relacionado às extrassístoles. Foi considerada significante uma redução de mais de 70% na DES por hora após o tratamento. A dose do PMg foi de 3,0g/dia por 30 dias, equivalente a 260mg do elemento Mg. Nenhum paciente tinha cardiopatia estrutural ou insuficiência renal. Resultados: Dos 90 pacientes estudados, 49 eram do sexo feminino (54,4%). A faixa etária variou de 16 a 70 anos. No grupo PMg, 77,8% dos pacientes tiveram redução maior que 70%, 6,7% deles entre 50% a 70% e, somente 13,3% dos pacientes com redução menor que 50% na DES . No grupo P, 44,4% dos pacientes tiveram melhora de apenas 30% na frequência de extrassístoles (p<0,001). A melhora dos sintomas foi alcançada em 91,1% dos pacientes do grupo PMg, comparada com somente 15,6% do grupo P(p<0,001). Conclusão: A suplementação de Mg por via oral reduziu a DES, resultando em melhora dos sintomas. Estudos clínicos e moleculares são necessários para avaliar o Mg intracelular e orientar quanto às necessidades diárias deste íon, evidenciar as prováveis deficiências e esclarecer melhor como prevenir e tratar pacientes com extrassístoles sintomáticas e sem cardiopatia estrutural. / Introduction: Premature ventricular and supraventricular complexes (PVC and PsVC) are frequent and often symptomatic. The magnesium (Mg) ion plays a role in the physiology of cell membranes and cardiac rhythm. Objective: We evaluated whether the administration of Mg Pidolate (MgP) in patients with PVC and PsVC is superior to placebo (P) in improving symptoms and arrhythmia frequency. Methods: Randomized double-blind study with 90 consecutive symptomatic patients with more than 240 PVC or PsVC on 24-hour Holter monitoring who were selected to receive placebo or MgP. To evaluate symptom improvement, a categorical and a specific questionnaire for symptoms related to PVC and PsVC was made. Improvement in premature complex density (PCD) per hour was considered significant if percentage reduction was >=70% after treatment. The dose of MgP was 3.0 g/day for 30 days, equivalent to 260mg of Mg element. None of the patients had structural heart disease or renal failure. Results: Of the 90 patients, 49 were female (54,4%). Ages ranged from 16 to 70 years old. In the MgP group, 77.8% of patients had a PCD reduction >70%, 6,7% of them from 50% to 70%, and only 13.3% <50%. In the P group, 44,4% showed slight improvement, <30%, in the premature complexes frequency (p<0.001). Symptom improvement was achieved in 91.1% of patients in the MgP group, compared with only 15.6% in the P group (p<0.001). Conclusions: Oral Mg supplementation decreases PCD, resulting in symptom improvement. Clinical and molecular studies are needed to evaluate intracellular Mg and develop better targets for the daily needs of this ion, show probable deficiencies, and explain how to prevent and better treat patients with symptomatic premature ventricular, and supraventricular complexes and no apparent heart disease.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2014-09-01T15:25:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Gabriel Costa Jacobina.pdf: 1908943 bytes, checksum: 3486e27b8203b6a2af14a0943ee6bde1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-01T15:25:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Gabriel Costa Jacobina.pdf: 1908943 bytes, checksum: 3486e27b8203b6a2af14a0943ee6bde1 (MD5) Previous issue date: 2012-08-29 / The ambulatory electrocardiography (ECG-Holter) is a method to obtain the electrocardiographic tracing continuously, noninvasively for prolonged periods (24 hours). Changes in cardiac conduction and arrhythmias can be observed frequently during the perioperative period (pre, during, and post), however this tends to be more careful monitoring before and during surgery. It was shown that there is always the risk of arrhythmias in the postoperative period, but there are few studies in dogs detecting and comparing the electrocardiographic changes during the perioperative period. In this work, we intend to perform a more comprehensive evaluation by electrocardiographic monitoring during the periods before, during and post-anesthesia using the electrocardiogram continuous 24 hours (ECG-Holter) in dogs. It were used 23 dogs underwent to elective surgical procedures and allocated into three groups, young dogs or young adults (GAS), dogs with cardiac disease (GCP) and older dogs (GAI). There were no clinically significant changes in the variables evaluated during the trans-anesthetic. There were no statistical differences between the quantities of arrhythmias observed in the three groups and at different times. However, a greatest number of EV EVS were observed in GAI, especially in the post-anesthetic evaluation. A dog of GAI showed large amounts of ventricular arrhythmias caused by a hidden heart disease. There was no significant difference between the FC (max, min and mean) and HRV between the groups. The atrioventricular blocks (1 and 2) occurred in some dogs in three groups and were mainly observed at night in the pre-and post-anesthetic evaluations and few minutes after anesthetic induction. In conclusion, the anesthetic protocols used proved to be safe and cause few complications in dogs during the trans-anesthetic ECG-Holter monitoring proved to be practical, easy to use, and important for the perianesthetic evaluation in dogs. / Com a eletrocardiografia é possível identificar alterações na condução cardíaca e arritmias, podendo também ser sugeridos aumentos de área cardíaca e distúrbios eletrolíticos. A eletrocardiografia contínua (ECG-Holter) é um método para se obter o traçado eletrocardiográfico de forma contínua, não invasiva, por períodos prolongados (24 horas). Alterações na condução cardíaca e arritmias podem ser observadas com frequência durante todo o período perioperatório (pré, trans, e pós), no entanto esta monitoração tende ser mais criteriosa antes e durante o procedimento cirúrgico. Foi demonstrado que há sempre o risco de desenvolvimento de arritmias no período pós-operatório, porém existem poucos estudos em cães detectando e comparando as alterações eletrocardiográficas durante todo o período perioperatório. Neste trabalho, foi realizada uma avaliação mais ampla, pela monitoração eletrocardiográfica durante os períodos pré, trans e pós-anestésico utilizando o eletrocardiograma contínuo 24 horas (ECG-Holter) em cães. Foram utilizados 23 cães submetidos a procedimentos cirúrgicos eletivos. Os animais foram distribuídos em três grupos: cães jovens ou adultos jovens saudáveis (GAS), cães com doença mixomatosa da valva mitral, (GCP) e cães idosos (GAI). O protocolo anestésico teve como base a pré-medicação com acepromazina e tramadol, meperidina ou morfina, indução com propofol e midazolam e a manutenção com isoflurano. Não houve diferenças estatísticas entre a quantidade de arritmias observadas nos três grupos, contudo o GAI demonstrou maior número de EVS e EV. Um cão do GAI apresentou grandes quantidades de arritmias ventriculares devido à uma cardiopatia oculta. Não houve diferença significativa entre as FC (max, mín e média) e nem na VFC entre os grupos. Bloqueios atrioventriculares (1o e 2º graus) que ocorreram em alguns cães foram observados principalmente nos momentos noturnos e no período trans-anestésico, alguns minutos após a indução. O método ECG-Holter demonstrou ser fundamental na detecção de arritmias em cães durante o período perianestésico, principalmente em cães assintomáticos. Os protocolos utilizados foram considerados seguros, com mínimas complicações no período trans-anestésico.

Made available in DSpace on 2016-01-26T18:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Paz Rodrigues.pdf: 560276 bytes, checksum: ef29af82731e0fa25f9dc58ae50f2640 (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / This study evaluates acupuncture effect in the prevention of arrhythmias induced by epinephrine crescent doses in rats. Were studied 26 Wistar rats, healthy males were divided into 2 groups: Group 1 (G1) - acupuncture for 30 minutes, points Pericardium 6 (Pc6) and Heart 7 (C7) before the intravenous administration of epinephrine, Group 2 (G2) - adrenaline, without performing acupuncture (control). In both groups, epinephrine was administered at an initial dose of 10 ug / kg by adding 5 ug / kg every 5 minutes until the final dose of 40 ug / kg. The ECG was recorded on continuous monitoring comparing the number of records changes in both groups. It was observed that the main changes produced by adrenaline were the occurrence of atrioventricular block of second degree (BAV2) (G1: 92.3% and G2: 100%) and bradycardia (G1: 69.2% and G2: 92.3%) in two groups. Less frequently, there was occurrence of nonsustained ventricular tachycardia (VT) (G1, G2 7.7% and 23.1%), extrasystoles (ES) isolated (G1: 92.3% - 14.5 ± 11.7 and G2: 100% - 24.9 ± 13.9) (p <0.5) and premature atrial complexes (PAC) (G1: 92.3% - 5.6 ± 7.2 and G2: 84.6% - 12.5 ± 9.5). During episodes of bradycardia and BAV2, we measured the time (in seconds) to restore the heart ratre to physiological levels (G1: 137.3 ± 117.4 and G2: 253.5 ± 151.1) (p <0, 5). It was concluded that acupuncture is effective in reducing occurrences of ES, and mitigate the effects of the Bezold-Jarisch reflex, being able to delay the occurrence of bradycardia and BAV2 and reduce recovery time until physiological rhythm, showing up as a promising tool in the prevention of cardiac arrhythmias. / Este estudo avalia o efeito da acupuntura na prevenção de arritmias induzidas por doses crescentes de adrenalina em ratos. Foram estudados 26 ratos Wistar, hígidos, machos, divididos em 2 grupos: Grupo 1 (G1) - acupuntura por 30 minutos, nos pontos Pericárdio 6 (Pc6) e Coração 7 (C7), antes da administração intravenosa de adrenalina; Grupo 2 (G2) administração de adrenalina, sem realização de acupuntura (controle). Em ambos os grupos, foi realizada a administração de adrenalina, na dose inicial de 10 ug/Kg, adicionando-se 5 ug/Kg, a cada 5 minutos, até a dose final de 40 ug/Kg. Realizou-se eletrocardiograma em monitorização contínua, comparando-se o número de registros de alterações em ambos os grupos. Observou-se que as principais alterações produzidas pela adrenalina foram ocorrência de bloqueio átrio-ventricular de 2º grau (BAV2) (G1: 92,3% e G2: 100%) e bradicardia (G1: 69,2% e G2: 92,3%) nos 2 grupos. Em menor frequência, verificou-se ocorrência de taquicardia ventricular (TV) não sustentada (G1: 7,7% e G2: 23,1%), extra-sístoles (ES) isoladas (G1: 92,3% - 14,5±11,7 e G2:100% - 24,9±13,9) (p<0,05) e complexos atriais prematuros (CAP) (G1: 92,3% - 5,6±7,2 e G2: 84,6% - 9,5±12,5). Durante os episódios de BAV2 e bradicardia, foi avaliado o tempo (em segundos) para restauração da frequência cardíaca a níveis fisiológicos (G1: 137,3±117,4 e G2: 253,5±151,1) (p<0,05). Conclui-se que a acupuntura é eficaz em reduzir ocorrências de ES, além de atenuar os efeitos do reflexo de Bezold-Jarisch, sendo capaz de retardar a ocorrência de BAV2 e bradicardia e reduzir o tempo de recuperação para ritmo fisiológico, mostrando-se como ferramenta promissora na prevenção de arritmias cardíacas.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Paz Rodrigues.pdf: 560276 bytes, checksum: ef29af82731e0fa25f9dc58ae50f2640 (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / This study evaluates acupuncture effect in the prevention of arrhythmias induced by epinephrine crescent doses in rats. Were studied 26 Wistar rats, healthy males were divided into 2 groups: Group 1 (G1) - acupuncture for 30 minutes, points Pericardium 6 (Pc6) and Heart 7 (C7) before the intravenous administration of epinephrine, Group 2 (G2) - adrenaline, without performing acupuncture (control). In both groups, epinephrine was administered at an initial dose of 10 ug / kg by adding 5 ug / kg every 5 minutes until the final dose of 40 ug / kg. The ECG was recorded on continuous monitoring comparing the number of records changes in both groups. It was observed that the main changes produced by adrenaline were the occurrence of atrioventricular block of second degree (BAV2) (G1: 92.3% and G2: 100%) and bradycardia (G1: 69.2% and G2: 92.3%) in two groups. Less frequently, there was occurrence of nonsustained ventricular tachycardia (VT) (G1, G2 7.7% and 23.1%), extrasystoles (ES) isolated (G1: 92.3% - 14.5 ± 11.7 and G2: 100% - 24.9 ± 13.9) (p <0.5) and premature atrial complexes (PAC) (G1: 92.3% - 5.6 ± 7.2 and G2: 84.6% - 12.5 ± 9.5). During episodes of bradycardia and BAV2, we measured the time (in seconds) to restore the heart ratre to physiological levels (G1: 137.3 ± 117.4 and G2: 253.5 ± 151.1) (p <0, 5). It was concluded that acupuncture is effective in reducing occurrences of ES, and mitigate the effects of the Bezold-Jarisch reflex, being able to delay the occurrence of bradycardia and BAV2 and reduce recovery time until physiological rhythm, showing up as a promising tool in the prevention of cardiac arrhythmias. / Este estudo avalia o efeito da acupuntura na prevenção de arritmias induzidas por doses crescentes de adrenalina em ratos. Foram estudados 26 ratos Wistar, hígidos, machos, divididos em 2 grupos: Grupo 1 (G1) - acupuntura por 30 minutos, nos pontos Pericárdio 6 (Pc6) e Coração 7 (C7), antes da administração intravenosa de adrenalina; Grupo 2 (G2) administração de adrenalina, sem realização de acupuntura (controle). Em ambos os grupos, foi realizada a administração de adrenalina, na dose inicial de 10 ug/Kg, adicionando-se 5 ug/Kg, a cada 5 minutos, até a dose final de 40 ug/Kg. Realizou-se eletrocardiograma em monitorização contínua, comparando-se o número de registros de alterações em ambos os grupos. Observou-se que as principais alterações produzidas pela adrenalina foram ocorrência de bloqueio átrio-ventricular de 2º grau (BAV2) (G1: 92,3% e G2: 100%) e bradicardia (G1: 69,2% e G2: 92,3%) nos 2 grupos. Em menor frequência, verificou-se ocorrência de taquicardia ventricular (TV) não sustentada (G1: 7,7% e G2: 23,1%), extra-sístoles (ES) isoladas (G1: 92,3% - 14,5±11,7 e G2:100% - 24,9±13,9) (p<0,05) e complexos atriais prematuros (CAP) (G1: 92,3% - 5,6±7,2 e G2: 84,6% - 9,5±12,5). Durante os episódios de BAV2 e bradicardia, foi avaliado o tempo (em segundos) para restauração da frequência cardíaca a níveis fisiológicos (G1: 137,3±117,4 e G2: 253,5±151,1) (p<0,05). Conclui-se que a acupuntura é eficaz em reduzir ocorrências de ES, além de atenuar os efeitos do reflexo de Bezold-Jarisch, sendo capaz de retardar a ocorrência de BAV2 e bradicardia e reduzir o tempo de recuperação para ritmo fisiológico, mostrando-se como ferramenta promissora na prevenção de arritmias cardíacas.

Introdução: As extrassístoles ventriculares e supraventriculares (EV e ESSV) são frequentes e muitas vezes sintomáticas. O íon magnésio (Mg) desempenha um papel importante na fisiologia do potencial de ação transmembrana celular e do ritmo cardíaco. Objetivo: Avaliar se a administração do Pidolato de Magnésio (PMg) em pacientes com EV e ESSV é superior ao placebo (P) na melhora dos sintomas e densidade das extrassístoles(DES). Métodos: Estudo duplo-cego, randomizado, com 90 pacientes sintomáticos consecutivos, com mais de 240/EV ou ESSV ao Holter de 24 horas e selecionados para receber P ou PMg. Para avaliar a melhora da sintomatologia, foi feito um questionário categórico e específico de sintomas relacionado às extrassístoles. Foi considerada significante uma redução de mais de 70% na DES por hora após o tratamento. A dose do PMg foi de 3,0g/dia por 30 dias, equivalente a 260mg do elemento Mg. Nenhum paciente tinha cardiopatia estrutural ou insuficiência renal. Resultados: Dos 90 pacientes estudados, 49 eram do sexo feminino (54,4%). A faixa etária variou de 16 a 70 anos. No grupo PMg, 77,8% dos pacientes tiveram redução maior que 70%, 6,7% deles entre 50% a 70% e, somente 13,3% dos pacientes com redução menor que 50% na DES . No grupo P, 44,4% dos pacientes tiveram melhora de apenas 30% na frequência de extrassístoles (p<0,001). A melhora dos sintomas foi alcançada em 91,1% dos pacientes do grupo PMg, comparada com somente 15,6% do grupo P(p<0,001). Conclusão: A suplementação de Mg por via oral reduziu a DES, resultando em melhora dos sintomas. Estudos clínicos e moleculares são necessários para avaliar o Mg intracelular e orientar quanto às necessidades diárias deste íon, evidenciar as prováveis deficiências e esclarecer melhor como prevenir e tratar pacientes com extrassístoles sintomáticas e sem cardiopatia estrutural. / Introduction: Premature ventricular and supraventricular complexes (PVC and PsVC) are frequent and often symptomatic. The magnesium (Mg) ion plays a role in the physiology of cell membranes and cardiac rhythm. Objective: We evaluated whether the administration of Mg Pidolate (MgP) in patients with PVC and PsVC is superior to placebo (P) in improving symptoms and arrhythmia frequency. Methods: Randomized double-blind study with 90 consecutive symptomatic patients with more than 240 PVC or PsVC on 24-hour Holter monitoring who were selected to receive placebo or MgP. To evaluate symptom improvement, a categorical and a specific questionnaire for symptoms related to PVC and PsVC was made. Improvement in premature complex density (PCD) per hour was considered significant if percentage reduction was >=70% after treatment. The dose of MgP was 3.0 g/day for 30 days, equivalent to 260mg of Mg element. None of the patients had structural heart disease or renal failure. Results: Of the 90 patients, 49 were female (54,4%). Ages ranged from 16 to 70 years old. In the MgP group, 77.8% of patients had a PCD reduction >70%, 6,7% of them from 50% to 70%, and only 13.3% <50%. In the P group, 44,4% showed slight improvement, <30%, in the premature complexes frequency (p<0.001). Symptom improvement was achieved in 91.1% of patients in the MgP group, compared with only 15.6% in the P group (p<0.001). Conclusions: Oral Mg supplementation decreases PCD, resulting in symptom improvement. Clinical and molecular studies are needed to evaluate intracellular Mg and develop better targets for the daily needs of this ion, show probable deficiencies, and explain how to prevent and better treat patients with symptomatic premature ventricular, and supraventricular complexes and no apparent heart disease.

Los modelos de la actividad eléctrica cardiaca son esquemas teóricos de los fenómenos electro fisiológicos basados en formulaciones matemáticas y forman parte de los esfuerzos encaminados a facilitar su comprensión y la predicción de su comportamiento en distintas situaciones normales y patológicas. La modelización matemática y de estructuras anatómicas virtuales, unida a la simulación por ordenador contribuyen a analizar y comprender con mayor detalle el origen de las reentradas que dan lugar a las arritmias auriculares de origen eléctrico, ya que la complejidad inherente a este fenómeno hace muy difícil su estudio utilizando solamente la vía experimental. Este trabajo está basado en el desarrollo de dos modelos tridimensionales de aurícula humana, un modelo de dimensiones fisiológicas y otro con dilatación en la aurícula izquierda (remodelado estructural). A ambos modelos se les incorporó una orientación realista de las fibras y conducción anisotrópica. El remodelado eléctrico y el remodelado de gap junctions, ocasionados por episodios de fibrilación auricular crónica fueron simulados. De esta forma, el estudio contempla cuatro diferentes modelos: 1) un modelo en condiciones fisiológicas, con características anatómicas y eléctricas normales 2) un modelo de características anatómicas normales, pero en condiciones de remodelado eléctrico; 3) un modelo con dilatación y en condiciones de remodelado eléctrico; y 4) un modelo con dilatación y en condiciones de remodelado eléctrico y de gap-junctions. Los modelos reprodujeron la propagación del potencial de acción en situaciones fisiológicas y patológicas. Mediante simulación, se estudió el efecto del remodelado eléctrico, del remodelado estructural (dilatación) y del remodelado gap-junctions en la vulnerabilidad a reentradas. En general, los resultados muestran como el remodelado eléctrico favorece la generación de reentradas. / Ruiz Villa, CA. (2010). Estudio de la vulnerabilidad a reentradas a través de modelos matemáticos y simulación de la aurícula humana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/9104 / Palancia

Tesis por compendio / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más prevalente en el mundo y está asociada con una elevada morbilidad, mortalidad y costes sanitarios. A pesar de los avances en opciones de tratamiento farmacológico y terapia de ablación, el manejo de la FA todavía tiene margen de mejora. La imagen electrocardiográfica (ECGI) se ha destacado como un prometedor método no invasivo para evaluar la electrofisiología cardíaca y guiar las decisiones terapéuticas en casos de fibrilación auricular. No obstante, el ECGI se enfrenta a desafíos como la necesidad de resolver de manera precisa el denominado problema inverso de la electrocardiografía y de optimizar la calidad de las reconstrucciones de ECGI. Además, la integración del ECGI en los procesos clínicos rutinarios sigue siendo un reto, en gran medida debido a los costos que supone la necesidad de imágenes cardíacas. Por ello, los objetivos principales de esta tesis doctoral son impulsar la tecnología ECGI mediante la determinación de sus requisitos técnicos mínimos y la mejora de las metodologías existentes para obtener señales de ECGI precisas. Asimismo, buscamos evaluar la capacidad de ECGI para cuantificar de forma no invasiva la complejidad de la FA. Para lograr estos objetivos, se han llevado a cabo diversos estudios a lo largo de la tesis, desde el perfeccionamiento del ECGI hasta la evaluación de la FA utilizando esta tecnología. En primer lugar, se han estudiado los requisitos geométricos y de señal del problema inverso mediante el estudio de los efectos de la densidad de la malla del torso y la distribución de electrodos en la precisión del ECGI, lo que ha conducido a la identificación del número mínimo de nodos y su distribución en la malla del torso. Además, hemos identificado que para obtener señales de ECGI de alta calidad, es crucial la correcta disposición de los electrodos en la malla del torso reconstruido. Asimismo, se ha definido y evaluado una nueva metodología de ECGI sin necesidad de usar técnicas de imagen cardiaca. Para ello, hemos comparado métricas derivadas del ECGI calculadas con la geometría original del corazón de los pacientes con las métricas medidas en diferentes geometrías cardíacas. Nuestros resultados han mostrado que el ECGI sin necesidad de imágenes cardíacas es efectivo para la correcta cuantificación y localización de los patrones y zonas que mantienen la FA. En paralelo, hemos optimizado la regularización de Tikhonov de orden cero actual y la optimización de la curva L para el cálculo de las señales ECGI, investigando cómo el ruido eléctrico y las incertidumbres geométricas influyen en la regularización. A partir de ello, propusimos un nuevo criterio que realza la precisión de las soluciones de ECGI en escenarios con incertidumbre debido a condiciones de señal no ideales. En segundo lugar, en esta tesis doctoral, se han llevado a cabo múltiples análisis relativos a diferentes metodologías de procesado de señales y obtención métricas derivadas del ECGI con el fin de caracterizar mejor el sustrato cardíaco y la actividad reentrante en las señales de ECGI de pacientes con FA. Con el objetivo de obtener una comprensión más profunda de los mecanismos electrofisiológicos subyacentes a la FA, hemos establecido la estrategia de filtrado óptima para extraer patrones reentrantes específicos del paciente y métricas derivadas de señales ECGI. Además, hemos investigado la reproducibilidad de los mapas de reentradas derivados de las señales de ECGI y hemos encontrado su relación con el éxito de la ablación de venas pulmonares (PVI). Nuestros resultados han mostrado que una mayor reproducibilidad en los patrones reentrantes de FA detectados con ECGI está relacionada con el éxito de la PVI, creando una metodología para estratificar a los pacientes con FA antes de los procedimientos de ablación. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arrítmia més prevalent al món i està associada amb una elevada morbiditat, mortalitat i costos sanitaris. Malgrat els avanços en opcions de tractament farmacològic i teràpies d'ablació, el maneig de la FA encara té marge de millora. La imatge electrocardiogràfica (ECGI) s'ha destacat com un prometedor mètode no invasiu per a avaluar l'electrofisiologia cardíaca i guiar les decisions terapèutiques en casos de fibril·lació auricular. No obstant això, l'ECGI s'enfronta a desafiaments com la necessitat de resoldre de manera precisa el denominat problema invers de la electrocardiografia i d'optimitzar la qualitat de les reconstruccions de ECGI. A més, la integració del ECGI en els processos clínics rutinaris continua sent un repte, en gran manera a causa dels costos que suposa la necessitat d'imatges cardíaques. Per això, els objectius principals d'aquesta tesi doctoral són impulsar la tecnologia de l'ECGI mitjançant la determinació dels seus requisits tècnics mínims i la millora de les metodologies existents per obtenir senyals d'ECGI precises. A més, busquem avaluar la capacitat de l'ECGI per quantificar de forma no invasiva la complexitat de la FA. Per a aconseguir aquests objectius, s'han dut a terme diversos estudis al llarg de la tesi, des del perfeccionament de l'ECGI fins a l'avaluació de la FA utilitzant aquesta tecnologia. En primer lloc, hem estudiat els requisits geomètrics i de senyal del problema invers mitjançant l'estudi dels efectes de la densitat de la malla del tors i la distribució d'elèctrodes en la precisió de l'ECGI, el que ha conduït a la identificació del nombre mínim de nodes i la seva distribució en la malla del tors. A més, hem identificat que per obtindre senyals d'ECGI d'alta qualitat, és crucial la correcta disposició dels elèctrodes en la malla del tors reconstruïda. També s'ha definit i avaluat una nova metodologia d'ECGI sense necessitat d'utilitzar tècniques d'imatge cardíaca. Per a això, hem comparat mètriques derivades de l'ECGI calculades amb la geometria original del cor dels pacients amb les mètriques mesurades en diferents geometries cardíaques. Els nostres resultats han mostrat que l'ECGI sense necessitat d'imatges cardíaques és efectiu per a la correcta quantificació i localització dels patrons i zones que mantenen la FA. Paral·lelament, hem optimitzat la regularització de Tikhonov d'ordre zero actual i l'optimització de la corba L per al càlcul de les senyals d'ECGI, investigant com el soroll elèctric i les incerteses geomètriques influeixen en la regularització. Addicionalment, vam proposar un nou criteri que reforça la precisió de les solucions d'ECGI en escenaris amb incertesa degut a condicions de senyal no ideals. En segon lloc, en aquesta tesi doctoral, s'han dut a terme múltiples anàlisis relatius a diferents metodologies de processament de senyals i obtenció de mètriques derivades de l'ECGI amb l'objectiu de caracteritzar millor el substrat cardíac i l'activitat reentrant en les senyals d'ECGI de pacients amb FA. Amb l'objectiu d'obtindre una comprensió més profunda dels mecanismes electrofisiològics subjacents a la FA, hem establert l'estratègia de filtrat òptima per extreure patrons reentrants específics del pacient i mètriques derivades de senyals ECGI. A més, hem investigat la reproductibilitat dels mapes de reentrades derivats de les senyals d'ECGI i hem trobat la seva relació amb l'èxit de l'ablació de venes pulmonars (PVI). Els nostres resultats han mostrat que una major reproductibilitat en els patrons reentrants de FA detectats amb ECGI està relacionada amb l'èxit de la PVI, creant una metodologia per estratificar els pacients amb FA abans dels procediments d'ablació. / [EN] Atrial fibrillation (AF) is the most prevalent arrhythmia in the world and is associated with significant morbidity, mortality, and healthcare costs. Despite advancements in pharmaceutical treatment alternatives and ablation therapy, AF management remains suboptimal. Electrocardiographic Imaging (ECGI) has emerged as a promising non-invasive method for assessing cardiac electrophysiology and guiding therapeutic decisions in atrial fibrillation. However, ECGI faces challenges in dealing with accurately resolving the ill-posed inverse problem of electrocardiography and optimizing the quality of ECGI reconstructions. Additionally, the integration of ECGI into clinical workflows is still a challenge that is hindered by the associated costs arising from the need for cardiac imaging. For this purpose, the main objectives of this PhD thesis are to advance ECGI technology by determining the minimal technical requirements and refining existing methodologies for acquiring accurate ECGI signals. In addition, we aim to assess the capacity of ECGI for noninvasively quantifying AF complexity. To fulfill these objectives, several studies were developed throughout the thesis, advancing from ECGI enhancement to AF evaluation using ECGI. Firstly, geometric and signal requirements of the inverse problem were addressed by studying the effects of torso mesh density and electrode distribution on ECGI accuracy, leading to the identification of the minimal number of nodes and their distribution on the torso mesh. Besides, we identified that the correct location of the electrodes on the reconstructed torso mesh is critical for the accurate ECGI signal obtention. Additionally, a new methodology of imageless ECGI was defined and assessed by comparing ECGI-derived drivers computed with the original heart geometry of the patients to the drivers measured in different heart geometries. Our results showed the ability of imageless ECGI to the correct quantification and location of atrial fibrillation drivers, validating the use of ECGI without the need for cardiac imaging. Also, the current state of-the-art zero-order Tikhonov regularization and L-curve optimization for computing ECGI signals were improved by investigating the impact of electrical noise and geometrical uncertainties on the regularization. We proposed a new criterion that enhances the accuracy and reliability of ECGI solutions in situations with uncertainty from unfavorable signal conditions. Secondly, in this PhD thesis, several analyses, signal processing methodologies, and ECGIderived metrics were investigated to better characterize the cardiac substrate and reentrant activity in ECGI signals from AF patients. With the objective of obtaining a deeper understanding of the electrophysiological mechanisms underlying AF, we established the optimal filtering strategy to extract patient-specific reentrant patterns and derived metrics in ECGI signals. Furthermore, we investigated the reproducibility of the obtained ECGI-reentrant maps and linked them to the success of PVI ablation. Our results showed that higher reproducibility on AF drivers detected with ECGI is linked with the success of PVI, creating a proof-of-concept mechanism for stratifying AF patients prior to ablation procedures. / This work was supported by: Instituto de Salud Carlos III, and Ministerio de Ciencia e Innovación (supported by FEDER Fondo Europeo de Desarrollo Regional DIDIMO PLEC2021- 007614, ESSENCE PID2020-119364RB-I00, and RYC2018- 024346B-750), EIT Health (Activity code SAVE-COR 220385, EIT Health is supported by EIT, a body of the European Union) and Generalitat Valenciana Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport (ACIF/2020/265 and BEFPI/2021/062). / Molero Alabau, R. (2023). Estimation of Atrial Electrical Complexity during Atrial Fibrillation by Solving the Inverse Problem of Electrocardiography [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199029 / Compendio

Introdução: Distúrbios dos canais iônicos cardíacos potencialmente letais, como a síndrome de Brugada (SBr), a síndrome do QT longo congênito (SQTL) e a taquicardia ventricular polimórfica catecolaminérgica (TVPC) podem ser responsáveis por pelo menos um terço do total de casos de morte súbita que permanecem inexplicados. Estes pacientes, por vezes, não obtêm tratamento odontológico e analgesia adequados devido à falta de informações na literatura em relação à dose e tipo de anestésico local recomendado, e ao risco potencial de eventos cardíacos ameaçadores à vida e instabilidade hemodinâmica. Métodos: Trata-se de um estudo piloto, randomizado, duplo-cego e cruzado com portadores de canalopatias cardíacas submetidos a tratamento odontológico restaurador em duas sessões, realizadas com intervalo mínimo de sete dias (wash-out) entre ambas, sendo o paciente seu próprio controle. Na primeira sessão, por randomização, o paciente recebeu uma das soluções anestésicas: lidocaína 2% sem vasoconstritor (LSA) ou lidocaína 2% com adrenalina 1:100.000 (LCA), originando duas condições: sem adrenalina e com adrenalina; na segunda sessão recebeu o outro anestésico. Todos foram monitorados com Holter por 28 horas, contadas a partir de uma hora antes do procedimento, nas duas sessões do estudo. Durante o atendimento odontológico, foram feitos registros pontuais em três momentos por meio de eletrocardiograma de 12 derivações, esfigmomanômetro digital para pressão arterial e escala de mensuração da ansiedade. Resultados: Sessenta e dois procedimentos restauradores foram realizados em 31 pacientes: 16 (51,6%) tinham SQTL, 12 (38,7%) SBr e três (9,7%) TVPC, dentre os quais 12 (38,7%) eram portadores de cardiodesfibrilador implantável. A idade média dos pacientes foi 45,2+15,8 anos, sendo 21 (67,7%) do sexo feminino. Os valores médios da frequência cardíaca máxima se mostraram aumentados com o uso de LCA no período da anestesia (84,4 x 80,4 bpm; p=0,005) com diferença estatisticamente significante entre as duas condições, assim como o QTc em pacientes com SQTL (465,4 x 450,1; p=0,009). Valores de pressão arterial e mensuração da ansiedade não mostraram diferença estatisticamente significante. Não foram observadas arritmias ventriculares ameaçadoras à vida durante os procedimentos. Conclusões: O uso da anestesia local com lidocaína, independente do uso de vasoconstritor, não resultou em arritmias ameaçadoras à vida e foi considerado seguro nos pacientes selecionados. Estes resultados preliminares devem ser confirmados em uma população maior, em um estudo multicêntrico / Background: Ion channel disorders, such as Brugada syndrome (BS), long QT syndrome (LQTS), and catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT), may account for at least one-third of unexplained sudden cardiac deaths. These patients often do not receive adequate dental treatment and analgesia owing to the lack of information in the literature regarding the dose and type of local anesthetic recommended, and due to the potential risk of life-threatening cardiac events. Methods: This is a randomized, double-blind pilot trial in patients with cardiac CCh underwent to restorative dental treatment in two sessions, with a wash-out period of 7 days (crossover trial). In the first session, by randomization, the patient received one of the anesthetic solutions: 2% lidocaine without vasoconstrictor (LSA) or 2% lidocaine with epinephrine 1: 100,000 (LCA), making two conditions: without epinephrine and with epinephrine; and in the second session received the other anesthetic. Twenty-eight-hour Holter monitoring was performed in all patients, initiated one hour before the procedure, in the two study sessions. During the dental treatment, additional specific monitoring including 12-lead electrocardiography (ECG), digital sphygmomanometry and anxiety scale assessments was also applied at three time points. Results: Sixty-two dental procedures were performed in 31 patients with CCh: 16 (51.6%) had LQTS, 12 (38.7%) had BS and three (9.7%) had CPVT; 12 (38.7%) patients had an implantable defibrillator. The mean age was 45.2+15.8 years, and 21 (67.7%) patients were female. The maximum heart rate was increased after the use of epinephrine during the anesthesia period (84,4 x 80,4 bpm, p=0.005), as well the corrected QT in LQTS patients (465,4 x 450,1; p=0,009). Blood pressure and anxiety measurements showed no statistically significant differences. No life-threatening arrhythmias occurred during the dental treatment. Conclusions: The use of local dental anesthesia with lidocaine, regardless of the use of a vasoconstrictor, did not result in life-threatening arrhythmias and was considered safe in these selected patients with channelopathies. These preliminary findings need to be confirmed in a larger population study, in a multicenter study