Paced Electric Field Modeling within Ischemic Myocardium

Aplikování stimulace v místě postiženém ischemií je podle klinických zkušeností pova- žováno za značně nevýhodné. Tkáň vykazuje vyšší stimulační prahy a nižší amplitudy vlastního signálu a nezajišťuje vždy 100% úspěšnost terapie. Problémem je i nerov- noměrná aktivace pravé a levé komory, která z dlouhodobého hlediska může vést až k chronickému srdečnímu selhání. Cílem práce je podložit tuto klinickou praxi teo- retickými matematickými modely konkrétních případů. V práci je vytvořeno 12 3D modelů srdečních komor s nejčastějšími oblastmi ischemie a aplikací běžné kardios- timulační terapie. Jednotlivé tkáně modelů vykazují jejich typické vlastnosti šíření vzruchu, popsané Fitzhugh-Nagumovými rovnicemi. Efektivnost aplikované terapie a konfigurace stimulačního systému je určena na základě aktivačních časů jednotli- vých bodů reprezentujících typické komorové oblasti, jejichž zpoždění v jednotlivých případech je srovnáváno s referenčním modelem. Po vytvoření těchto modelů jsou vý- sledky srovnány se studiemi a daty ze současných mapovacích systémů a na základě tohoto srovnání je vymezena vhodnost použité metody. Po interpretaci výsledků lze konstatovat, že modely se stimulací do ischemické tkáně vykazují největší zpoždění aktivačních časů, tedy je v těchto případech doporučena repozice elektrody. Z pohledu dyssynchronie stahů komor je potvrzena rizikovost stimulace v hrotu pravé komory, neboť dochází k značnému rozdílu aktivačních časů mezi pravou a levou komorou.According to clinical experience pacing in the ischemic area is very disadvantage- ous. Ischemic tissue shows higher pacing thresholds and lower sensed intrisic signal. Another frequent problem is an irregular propagation of myocardium activation in ventricles. This case can lead to muscle dilatation and to heart failure. The main goal of the thesis is to support the clinical experience by theoretical mathematical models of these special cases. In the thesis there are created 12 3D models of heart ventricles with the most frequent ischemic areas and with usual pacing configuration. The cha- racteristics of modeled tissues are described according to the Fitzhug-Nagumo equati- ons. Activation times of chosen points of our geometry are compared to the reference physiological model and to the results of clinical studies. After that the suitability of used metodics is determined. The results of simulations of rightventricular pacing issue agree with clinical experience. The apical pacing in the ischemic area shows the latest activation times of all in comparison with the physiological reference, therefore, in this case lead reposition is recomaned. The resuls also agree with the increase of the dyssynchrony of activation times in the right ventricle in comaprison with the left ventricle