Detailed anatomical and electrophysiological models of human atria and torso for the simulation of atrial activation

Abstract

Las arritmias auriculares, y concretamente la fibrilación auricular (FA), inducen patrones de activación rápida e irregular que aparecen en la superficie del torso como anormal, respecto de las ondas-P en el electrocardiograma de superficie corporal y mapas de potencial (BSPM). En los últimos años ambas ondas-P y el BSPM han sido utilizados para identificar los mecanismos que subyacen en el AF, tales como la localización de focos ectópicos o rotores de alta frecuencia. Sin embargo, la relación entre la activación de las diferentes áreas de las aurículas y las características de la onda P y señales BSPM están aún lejos de ser completamente entendidas. En este trabajo hemos desarrollado un marco de escala múltiple, que combina un modelo 3D alto-detallado de auricular y un torso modelo para el estudio de la relación entre la activación atrial y señales de superficie en ritmo sinusal. Mediante este modelo de escala múltiple, se reveló que los mejores lugares para grabar ondas P son el frontal derecho superior y el frontal y trasera izquierda de cuadrantes del torso. Nuestros resultados también sugieren que sólo nueve regiones (de las 21 estructuras en las que se dividió la superficie atrial) hacen una contribución significativa a la BSPM y determinan las principales características de la onda P.

Atrial arrhythmias, and specifically atrial fibrillation (AF), induce rapid and irregular activation patterns that appear on the torso surface as abnormal P-waves in electrocardiograms and body surface potential maps (BSPM). In recent years both P-waves and the BSPM have been used to identify the mechanisms underlying AF, such as 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 BSPM and P-wave signals are still far from being completely understood. In this work we developed a multi-scale framework, which combines a highly-detailed 3D atrial model and a torso model to study the relationship between atrial activation and surface signals in sinus rhythm. Using this multi scale model, it was revealed that the best places for recording P-waves are the frontal upper right and the frontal and rear left quadrants of the torso. Our results also suggest that only nine regions (of the twenty-one structures in which the atrial surface was divided) make a significant contribution to the BSPM and determine the main P-wave characteristics.