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Background: Transesophageal left atrial (LA) pacing and transesophageal LA ECG recording are semi-invasive techniques for diagnostic and therapy of supraventricular rhythm disturbance. Cardiac resynchronization therapy (CRT) with right atrial (RA) sensed biventricular pacing is an established therapy for heart failure patients with reduced left ventricular (LV) ejection fraction, sinus rhythm and interventricular electrical desynchronization.
Purpose: The aim of the study was to evaluate electromagnetic and voltage pacing fields of the combination of RA pacing, LA pacing and biventricular pacing in patients with long interatrial and interventricular electrical desynchronization.
Methods: The modelling and electromagnetic simulations of transesophageal LA pacing in combination with RA pacing and biventricular pacing would be staged and analyzed with the CST (Computer Simulation Technology) software. Different electrodes were modelled in order to simulate different types of bipolar pacing in the 3D-CAD Offenburg heart rhythm model: The bipolar Solid S (Biotronik) electrode where modelled for RA pacing and right ventricular (RV) pacing, Attain 4194 (Medtronic) for LV pacing and TO8 (Osypka) multipolar esophageal electrode with hemispheric electrodes for LA pacing.
Results: The pacemaker amplitudes for the electromagnetic pacing simulations were performed with 3 V for RA pacing, 1.5 V for RV pacing, 50 V for LA pacing and 3V for LV pacing with pacing impulse duration of 0.5 ms for RA, RV and LV pacing and 10 ms for LA pacing. The atrioventricular pacing delay after RA pacing was 140 ms. The different pacing modes AAI, VVI, DDD, DDD0V and DDD0D were evaluated for the analysis of the electric pacing field propagation of pacemaker, CRT and LA pacing. The pacing results were compared at minimum (LOW) and maximum (HIGH) parameter settings. While the LOW setting produced fewer tetrahedral and more inaccurate results, the HIGH setting produced many tetrahedral and therefore more accurate results.
Conclusions: The simulation of the combination of transesophageal LA pacing with RA sensed biventricular pacing is possible with the Offenburg heart rhythm model. The new temporary 4-chamber pacing method may be additional useful method in CRT non-responders with long interatrial electrical delay.
Sweaty has already participated several times in RoboCup soccer competitions (Adult Size). Now the work is focused coordinating the play of two robots. Moreover, we are working on stabilizing the gait by adding additional sensor information. An ongoing work is the optimization of the control strategy by balancing between impedance and position control. By minimizing the jerk, gait and overall gameplay should improve significantly.
Sweaty has already participated several times in RoboCup soccer competitions (Adult Size). Now the work is focused on stabilizing the gait. Moreover, we would like to overcome the constraints of a ZMP-algorithm that has a horizontal footplate as precondition for the simplification of the equations. In addition we would like to switch between impedance and position control with a fuzzy-like algorithm that might help to minimize jerks when Sweaty’s feet touch the ground.
Patients with focal ventricular tachycardia are at risk of hemodynamic failure and if no treatment is provided the mortality rate can exceed 30%. Therefore, medical professionals must be adequately trained in the management of these conditions. To achieve the best treatment, the origin of the abnormality should be known, as well as the course of the disease. This study provides an opportunity to visualize various focal ventricular tachycardias using the Offenburg cardiac rhythm model.
Hintergrund: Die Pulmonalvenenisolation (PVI) mit Hilfe von Kryoballonkathetern ist eine anerkannte Methode zur Behandlung von Vorhofflimmern (AF). Diese Methode bietet eine kürzere Behandlungsdauer als die klassische Therapie durch die Hochfrequenzablation (HF). Ziel dieser Studie war es, verschiedene Kryoballonkatheter, HF-Katheter und Ösophaguskatheter in ein Herzrhythmusmodell zu integrieren und mittels statischer und dynamischer Simulation elektrische und thermische Felder bei PVI unter Vorhofflimmern zu untersuchen.
Methodik: Die Modellierung und Simulation erfolgte mit der elektromagnetischen und thermischen Simulationssoftware CST (CST Darmstadt). Zwei Kryoballons, ein HF-Ablationskatheter und ein Ösophaguskatheter wurden auf der Grundlage der technischen Handbücher der Hersteller Medtronic und Osypka modelliert. Der 23 mm Kryoballon und ein kreisförmiger Mappingkatheter wurden in das Offenburger Herzrhythmusmodell integriert, insbesondere die left inferior pulmonary vein (LIPV) zur Simulation der thermischen Feldausbreitung während einer PVI. Die Simulation einer PVI mit HF-Energie wurde mit dem integrierten HF-Ablationskatheter in der Nähe der LIPV durchgeführt. Der im Herzrhythmusmodell platzierte TO8 Ösophaguskatheter ermöglichte die Ableitung linksatrialer elektrischer Felder bei AF und die Analyse thermischer Felder während PVI.
Ergebnisse: Elektrische Felder konnten bei Sinusrhythmus und AF mit einem AF-Fokus in der LIVP statisch und dynamisch im Herzen und Ösophagus simuliert werden. Bei einer simulierten 20 Sekunden Applikation eines Kryoballon-Katheters bei -50°C wurde eine Temperatur von -24°C in einer Tiefe von 0,5 mm im Myokard gemessen. In einer Tiefe von 1 mm betrug die Temperatur -3°C, bei 2 mm Tiefe 18°C und bei 3 mm Tiefe 29°C. Unter der 15 sekündigen Anwendung eines HF-Katheters mit einer 8-mm-Elektrode und einer Leistung von 5 W bei 420 kHz betrug die Temperatur an der Spitze der Elektrode 110°C. In einer Tiefe von 0,5 mm im Myokard betrug die Temperatur 75°C, in einer Tiefe von 1 mm 58°C, in einer Tiefe von 2 mm 45°C und in einer Tiefe von 3 mm 38°C. Im Ösophagus konnte bei den meisten Simulationen eine konstante Temperatur von 37°C gemessen und die Gefahr einer Ösophagus-Fistel ausgeschlossen werden. Bei Kryoablation der LIPV wurde eine Abkühlung des Ösophagus auf 30°C gemessen.
Schlussfolgerungen: Die Herzrhythmussimulation elektrischer und thermaler Felder ermöglichen mit Anwendung unterschiedlicher Herzkatheter eine statische und dynamische Simulation von PVI durch Kryoablation, HF-Ablation und Temperaturanalyse im Ösophagus. Unter Einbeziehung von MRT- oder CT-Daten können elektrische und thermale Simulationen möglicherweise zur Optimierung von PVIs genutzt werden.