Propagación de onda en un tejido cardiaco 3D usando dos modelos auriculares / Wave propagation in a 3D cardiac tissue using two atrial models

RESUMEN

Objetivo: evaluar el grado de predictibilidad entre dos modelos de electrofisiología celular para aurícula humana, analizando las propiedades, a nivel tisular, de la duración del potencial de acción (APD) y velocidad de conducción (CV) en un tejido en tres dimensiones incorporando el direccionamiento de fibras para toda la anatomía auricular. Métodos: se implementaron los modelos celulares de Courtemanche-Ramírez-Nattel y Nygren; además se desarrolló un modelo geométrico detallado y realista de una aurícula humana, partiendo del modelo burdo de Harrild-Henriquez al que se le incorporó el direccionamiento de fibras en toda la anatomía auricular. Resultados: las constantes de difusión implementadas permitieron obtener en ambos modelos velocidades de conducción muy similares a las velocidades de conducción reales; además, en las regiones de alta conductividad el direccionamiento de fibras longitudinal permitió obtener velocidades de conducción más altas que en otras zonas de la aurícula. Conclusiones: la curva del potencial de acción muestra un APD90 (AP al 90% de la repolarización) de 320 ms en NYG y 235 ms en CRN. En condiciones donde las propiedades de la membrana no han cambiado en la aurícula normal, se ha observado que en ambos modelos se generan subidas de potencial de acción rápidas que se aprecian en la forma del potencial, asociados con una baja velocidad de propagación en la dirección transversal y una subida lenta del potencial de acción, que se relaciona también con una alta velocidad de propagación en el sentido longitudinal.

ABSTRACT

Objective: to evaluate the degree of predictability between two models of human atrial cellular electrophysiology, analyzing at tissue level the properties of the action potential duration (APD) and conduction velocity (CV) in a three-dimensional tissue incorporating direction of fibers for the entire atrial anatomy. Methods: we implemented the cellular models of Courtemanche-Ramirez-Nattel and Nygren, also developed a detailed and realistic geometric model of a human atrium, starting from the clumsy model of Harrild-Henriquez to which we incorporated the direction of fibers throughout the entire atrial anatomy. Results: The diffusion constants implemented allowed to obtain in both models conduction velocities very similar to the real conduction velocities; moreover, in the high conductivity regions the longitudinal fiber direction allowed to obtain conduction velocities higher than in other areas of the atrium. Conclusions: the action potential curve shows a APD90 (AP at 90% of repolarization) of 320 ms in NYG and 235 ms in CRN. Under conditions where the membrane properties have not changed in the normal atrium, we observed that in both models increases of fast action potential are generated, which can be seen as the potential associated with a low propagation velocity in the transversal direction and a slow rise of the action potential, which is also related to a high propagation velocity in the longitudinal direction.