Efeito da direção do campo eletrico sobre o limiar de estimulação de miocitos ventriculares isolados

Orientadores: Jose Wilson Magalhães Bassani, Paulo Alberto Paes GomesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: A estimulação de células cardíacas por meio da aplicação de um campo elétrico E é relevante devido a sua importância na desfibrilação e em estudos fisiológicos. Neste trabalho, foi construído um sistema para geração de E uniforme (12 sentidos, de 0grau a 360°) numa câmara de estimulação de miócitos cardíacos isolados de ratos. Em cada direção de estimulação, determinou-se EL (menor E capaz de produzir uma contração). Baseado num modelo eletromagnético (KIee M. e Plonsey R., IEEE Trans Biomed Eng; BME-23: 347-354, 1976), calculou-se a despolarização local máxima da membrana, VL,quando ele foi alcançado. Observou-se uma influência significativa de 9 (ângulo entre E e o eixo maior da célula) sobre EL e VL, sendo estes mínimos para 9=0° (limiar longitudinal, ELI/=2,28::t 0,07 V/cm; VL//=13,97::t 0,37 mV; N=35) e máximos para 9=90° (limiar transversal, ELJ..=5,06::t 0,26 V/cm; VLJ..=16,75 ::t 0,83 mV; N=17). Não houve influência significativa da polaridade sobre ELou VL.Para uma ampla faixa de duração do pulso (2 a 20ms), ELJ..foi maior que EL//(ELJ..==2 EL//;P<O,OOI;N=5). Para a duração de 5ms, os limiares obtidos com pulsos bipolares (ELJ..=5,55::t 0,31 V/cm e ELI/=2,73::t 0,25 V/cm) foram menores (P<O,OOI;N=6) que os obtidos com pulsos monopolares (EL1.=7,36 ::t0,38 V/cm e EL//=3,62::t 0,28 V/cm). Para uma ampla variação de 9 e para diferentes duração e forma do pulso, houve uma boa concordância entre teoria e experimentação indicando que o modelo pode contribuir para o entendimento do comportamento de miócitos isolados submetidos a E. Se, no tecido cardíaco, as propriedades testadas nas células isoladas forem mantidas, dois pulsos bipolares aplicados ortogonalmente podem aumentar a eficácia da desfibrilaçãoAbstract: Studying electrical field E stimulation of cardiac cells is relevant because of its application to defibrillation as well as in physiology. We developed an stimulation setup aiming at studying E stimulation (12 directions, from 0° to 360°) of isolated rat cardiac myocytes. For each direction, EL, the lowest E to trigger a cell contraction, was detennined. The maximum local membrane depolarization (VL)at ELwas ca1culated based on an electromagnetic model (KIee M. and Plonsey R., IEEE Trans Biomed Eng; BME-23: 347-354, 1976). ELand VLwere significant1ydependent on the angle (9) between E and the cell major axis. EL and VL were the greatest at 9=90°, (transversal threshold, EL~5,06::t 0,26 V/cm; VLJ..=16,75::t 0,83 mV; N=17) and the lowest at 9=0° (longitudinal threshold, E~/=2,28 ::t0,07 V/cm; VL//=13,97::t0,37 mV; N=35). Stimulus polari~ did not affect EL or VL.No matter the stimulus duration (from 2 to 20ms), ELJ..was greater than EL/ (ELJ..about twice EL/;P<O,OOI;N=5). At 5ms duration, biphasic stimulation yielded lower (P