Προτυποποίηση των χαρτών της ηλεκτρικής δραστηριότητας του μυοκαρδίου που προκύπτουν από πολλαπλά ηλεκτρόδια με τη βοήθεια μικροανατομικών δεδομένων και της μαγνητικής τομογραφίας

Abstract

The present thesis examines the influence of thorax and cardiac geometry along with torso tissue anisotropy on the body surface electrical potentials. This effort corresponds, in effect, with a solution of the forward problem of electrocardiography based on extremely detailed, realistic cardiac and torso models. We created a 3D cardiac fiber orientation model, using two cadaveric hearts, and then we used this model to calculate a hypothetical cadaveric heart mesh. Furthermore, using custom built software we processed the torsos from two patients with significance somatometric differences among them, creating corresponding tetrahedral meshes. Finally, we intergraded the cadaveric heart mesh with each thorax, creating appropriate models for electrocardiographic simulations. We carried out simulations of body surface cardiac potential contour plots including simulations of the electrical potential changes that result from heart rotations and shifts within thorax as well as simulations of contour plot differences that would be generated by the same heart had it been part of the two different torsos.

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε ο έλεγχος της επίδρασης των γεωμετρικών χαρακτηριστικών θώρακα και καρδιάς καθώς και η σημασία της ανισοτροπίας τους στα ηλεκτρικά δυναμικά που καταγράφονται στο επίπεδο του θώρακα. Στα πλαίσια της προσπάθειας αυτής, η οποία αντιστοιχεί ουσιαστικά στην προσέγγιση του ευθέως προβλήματος της ηλεκτροκαρδιογραφίας, δημιουργήθηκαν ρεαλιστικά και λεπτομερή μοντέλα της ανθρώπινης καρδιάς και του θωρακικού κλωβού. Αναλυτικότερα, δημιουργήσαμε ένα τρισδιάστατο πρότυπο της διεύθυνσης των μυοκαρδιακών ινών με την επεξεργασία δύο νεκροτομικών παρασκευασμάτων, ενώ παράλληλα προχωρήσαμε στην προτυποποίηση και πλεγματοποίηση των νεκροτομικών καρδιών. Χρησιμοποιώντας ειδικό software πλεγματοποιήσαμε τους θωρακικούς κλωβούς δύο ασθενών με σημαντική διαφορά στα σωματομετρικά χαρακτηριστικά τους και λάβαμε υψηλής ποιότητας τετραεδρικά πλέγματα. Κατόπιν προχωρήσαμε στην ενοποίηση των πλεγμάτων των δύο θωρακικών κλωβών με αυτό της νεκροτομικής καρδιάς (με τη βοήθεια ειδικού software), δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό ένα μοντέλο έτοιμο για ηλεκτροκαρδιολογικές προσομοιώσεις. Εν συνεχεία προχωρήσαμε στην πρόβλεψη των δυναμικών στην επιφάνεια του θωρακικού κλωβού ελέγχοντας τις μεταβολές των υπολογιζόμενων δυναμικών που προκύπτουν από τη μετατόπιση και τη στροφή της καρδιάς μέσα στο θώρακα. Τέλος ελέγξαμε τις διαφορές των διαγραμμάτων των ισοσταθμικών περιοχών στην επιφάνεια των δύο θωράκων, ενεργοποιώντας την ίδια καρδιά.