Dela med sig:
Plötslig hjärtdöd. Höger orkaner i hjärtat
Varje fem minuter dör en person av plötslig hjärtdöd. Hjärtstopp orsakas av ventrikelflimmer - en allvarlig hjärtarytmi. Läkare förstår fortfarande inte i detalj vad som händer exakt i hjärtat. Hittills har läkare inte kunnat visualisera de dynamiska processerna i den flimrande hjärtmuskeln. För första gången har ett nytt forskningsarbete medfört fantastiska fynd.
Vid ventrikelflimmer är hjärtens pumpkraft livshotande och det finns ett hot om plötslig hjärtstopp. (Bild: spkphotostock / fotolia.com) I dagens publicering av tidskriften Nature, en internationell forskargrupp ledd av Jan Christoph och Stefan Luther av Max Planck-institutet för Dynamics och självorganisering och Gerd feg från Hjärtcentrum vid University Medical Center Göttingen är första gången hur virvelliknande roterande sammandragningar som är livshotande hjärtflimmer med säte i Inuti kan hjärtat observeras. De använder en ny bildteknik för vilka ultraljudsanordningar som är väl etablerade i medicin kan användas. Läkare kommer bättre att kunna undersöka hjärtarytmier, liksom andra hjärtsjukdomar och utveckla nya behandlingsmetoder.
På kärnan i ventrikelflimmer: från ultraljudsbilder (vänster) rekonstruerar Max Planck-forskare hur hjärtmuskeln i en hjärtarytmi kontraherade vertebrala (centrum). Du kan också lokalisera filamenten (höger) som bildar kärnorna i kotorna. Dessa insikter ger utgångspunkter för förbättrade terapier.
När hjärtmuskeln inte längre samordnas på ett samordnat sätt, utan bara flimmer, blir det livshotande. Läkare talar om en fibrillering. Rycka medan huvud kammare av hjärtat i denna oordnade sätt, det finns bara en räddning: Den hjärtmuskeln måste vara inom några minuter med en stark impuls att defibrilleras, vilket är mycket smärtsamt och kan skada hjärtvävnaden. Atrial fibrillation leder däremot inte direkt till döden, men om den lämnas obehandlad kan den också få dödliga konsekvenser. "Nyckeln till en bättre förståelse av flimmer ligger i en ny hög upplösning avbildning, som processerna kan observeras i det inre av hjärtmuskeln", säger Stefan Luther, chef för forskargruppen "biomedicinsk fysik" vid Max Planck-institutet för Dynamics och Självorganisation och professor vid Universitetsmedicinska centrumet Göttingen.
"Den mekaniska rörelsen hos hjärtmuskeln i flimmer är mycket komplext, men det är också mycket karakteristisk - nästan som ett fingeravtryck av flimmer", säger Jan Christoph, forskare vid Max Planck-institutet för Dynamics och självorganisering och den tyska Center för kardiovaskulär forskning i Göttingen och huvudförfattare av studien. Tillsammans med Stefan Luther och ett internationellt team av forskare, fysikerna nu en diagnostisk metod som vid vilken flimmer av hjärtmuskeln med en konventionell ultraljudsmaskin med tidsupplösning i tre dimensioner och kan därför undersöka mycket mer exakt än vad som var möjligt hos patienter som tidigare.
Hjälpsam för diagnos och behandling av hjärtsvikt
3D ultraljudsmätningar av mekaniska trådar i det fibrillerande hjärtat
Den nya diagnostiska metoden hjälper till att göra behandlingen av ventrikelflimmering och eventuellt förmaksflimmer effektivare. Således kan en bättre förståelse av den fibrillering som kan uppnås med förfarandet bidra till utvecklingen av lågenergib defibrillering. Denna svagare, men mycket mer riktade kraft ökar för att avsluta ventrikelfibrillationen än i dagens vanliga smärtsamma defibrillering med elektrisk elektrisk stötar. Med den nya typen av ultraljudsdiagnostik kan medicinska experter räkna ut hur man använder de lägre energiförlusterna för att få hjärtat tillbaka till det normala.
Göttingenforskarna utvecklar också metoden så att den också visualiserar den komplexa upphetsningsdynamiken vid förmaksfibrillering. I framtiden kommer kardiologerna att kunna se på vilka punkter de bör utplånas genom ablation av patologiska centra av spänning. Den nya ultraljudsmetoden bör också vara till hjälp för forskning, diagnos och behandling av myokardieinsufficiens. Hjärtmusklerna är ineffektiva eftersom deras samordnade sammandragning störs. Skälen till detta kan hittas hos läkare med detaljerade ultraljudsskanningar, så att de kan upptäcka hjärtsvikt tidigare och behandla det mer effektivt.
Elektrisk stimulering orsakar mekaniska sammandragningar i hjärtat
Datorsimulering av en elektromekanisk kotor i hjärtmuskulaturvävnad
Datorsimulering av en elektromekanisk kotor i hjärtmuskulaturvävnad
Varje hjärtslag utlöses av elektriska vågor av excitation, som skjuter genom hjärtmuskeln vid hög hastighet och orsakar hjärtmusklercellerna att komma i kontakt med. Om dessa excitationsvågor blir uppblandade uppstår hjärtarytmi. Under en tid har läkare varit medvetna om att hjärtarytmi orsakar elektrisk stimulering att resa genom hjärtmuskeln i ett virvlande mönster. Hittills har de fokuserat på dessa elektriska kotor i studien av hjärtarytmier. Men de kunde inte ge en komplett bild av dynamiken i det dagliga medicinska livet. Max Planck-forskarna tog nu ett annat tillvägagångssätt och i stället för den elektriska stimulansen såg de trillande sammandragningarna hos den flimrande hjärtmuskeln. "Hittills har liten vikt vidtagits vid analysen av muskelkontraktioner och deformationer vid fibrillering. I våra mätningar såg vi emellertid att den elektriska virveln alltid uppstår med motsvarande virvelformade mekaniska deformationer ", säger fysiker Jan Christoph.
För att illustrera de darrande rörelserna i hjärtmuskeln i tre dimensioner och att korrelera med hjärtens elektriska excitation, utvecklade forskarna nya ultraljudsmätningsmetoder med hög upplösning. De visade också att dessa metoder kan användas i högpresterande ultraljudsmaskiner som redan används rutinmässigt i många kardiologiska institutioner. Genom att analysera bilddata från muskelkontraktionerna kunde de i ett flickrande hjärta precis följa hur områden av kontraherade och avslappnade muskelceller rör sig i en virvel genom hjärtmuskeln. De observerade också filamentösa strukturer som fysiker tidigare varit kända endast i teorin och från datorsimuleringar. En sådan trådformad struktur liknar en tråd och markerar orkanens öga som rör sig genom hjärtmuskeln. Att lokalisera ryggkotorets centrum i muskeln är nu möjligt för första gången.
Förutom ultraljudsinspelningarna använde forskarna höghastighetskameror och fluorescerande färgämnen, vilket visualiserar de elektrofysiologiska processerna i hjärtmuskeln. De sålunda erhållna bilderna bekräftade att de mekaniska virvlarna speglar de elektriska virvlarna mycket bra.
Potential att revolutionera behandlingen av hjärtarytmier
Elektrisk virvel på hjärtat
Enligt Göttingen-forskarna har ultraljudstekniken genomgått en enorm utveckling de senaste åren när det gäller bildkvalitet och inspelningshastigheter - potentialen i modern ultraljudsteknik har ännu inte utnyttjats fullt ut. "Tillsammans med den oerhört ökade datorkraften i moderna datorer och de snabba framstegen inom datorgrafik och digital bildbehandling öppnas helt nya mät- och visualiseringsmöjligheter i hjärtat. Vi kan använda denna utveckling i medicin idag, säger Jan Christoph.
Studien är ett exempel på framgångsrikt tvärvetenskapligt samarbete mellan fysiker och läkare i tyska centrum för kardiovaskulär forskning. "Denna utveckling har potential att revolutionera behandlingsalternativen för patienter med hjärtarytmi. Redan 2018 kommer vi att använda den nya tekniken i våra patienter för att diagnostisera både hjärtarytmier och hjärtsjukdomar bättre och behandla ", säger Gerd feg, medförfattare till studien, ordförande i Heart Research Center Göttingen och Heart Center vid University Medical Center Göttingen. Stefan Luther är säker: "Den djupa inblick i den inre dynamiken i hjärtat är en milstolpe i hjärtat forskning och kommer att forma förståelse och behandling av hjärtsjukdomar i framtiden beslutsamt" MPIDS / PH