Partager:
Mort cardiaque subite, ouragans de droite dans le cœur
Toutes les cinq minutes, une personne meurt d'une mort cardiaque subite. L'arrêt cardiaque est causé par une fibrillation ventriculaire - une arythmie cardiaque grave. Les médecins ne comprennent toujours pas en détail ce qui se passe exactement dans le cœur. Jusqu'à présent, les médecins n'ont pas été en mesure de visualiser les processus dynamiques dans le muscle cardiaque vacillant. Pour la première fois, un nouveau travail de recherche a révélé des résultats étonnants.
En cas de fibrillation ventriculaire, le pouvoir de pompage du coeur est un danger de mort et il existe un risque d'arrêt cardiaque soudain. (Image: spkphotostock / fotolia.com) Dans la publication d'aujourd'hui de la revue Nature, une équipe internationale de chercheurs dirigée par Jan Christoph et Stefan Luther de l'Institut Max Planck pour la dynamique et l'auto-organisation et Gerd Hasenfuß du Heart Center de l'Université de Göttingen montrent pour la première fois comment se produisent des contractions en rotation vertébrales sous-jacentes à la fibrillation auriculaire qui menace la vie À l'intérieur du coeur peuvent être observés. Ils utilisent une nouvelle technique d'imagerie pour laquelle des appareils à ultrasons bien établis en médecine peuvent être utilisés. Les médecins seront mieux en mesure d'examiner les arythmies cardiaques, ainsi que d'autres maladies cardiaques, et de développer de nouvelles méthodes de traitement.
Sur la base de la fibrillation ventriculaire: à partir d'images ultrasonores (à gauche), les chercheurs de Max Planck reconstruisent la manière dont le muscle cardiaque se contracte dans l'arythmie cardiaque (centre). Vous pouvez également localiser les filaments (à droite) qui forment les noyaux des vertèbres. Ces informations fournissent des points de départ pour des thérapies améliorées.
Lorsque le muscle cardiaque ne se contracte plus de manière coordonnée mais se met à scintiller, il met la vie en danger. Les médecins parlent de fibrillation. Si les chambres principales du cœur se contractent de cette façon désordonnée, il n’ya qu’un salut: le muscle cardiaque doit être défibrillé en quelques minutes avec une forte poussée de courant, qui est très douloureuse et peut endommager les tissus cardiaques. La fibrillation auriculaire, par contre, n'entraîne pas directement la mort, mais si elle n'est pas traitée, elle peut aussi avoir des conséquences fatales. "La clé d'une meilleure compréhension de la fibrillation réside dans une nouvelle imagerie à haute résolution, avec laquelle les processus peuvent également être observés dans le muscle cardiaque", explique Stefan Luther, responsable du groupe de recherche "physique biomédicale" de l'Institut Max Planck pour la dynamique. Auto-organisation et professeur au centre médical universitaire de Göttingen.
"Le mouvement mécanique du muscle cardiaque lors de la fibrillation est très complexe, mais il est également très caractéristique - presque comme une empreinte digitale de fibrillation", explique Jan Christoph, chercheur à l'Institut Max Planck pour la dynamique et l'auto-organisation et au Centre allemand pour la recherche cardiovasculaire à Göttingen et auteur principal de l'étude. En collaboration avec Stefan Luther et une équipe internationale de chercheurs, le physicien présente maintenant une méthode de diagnostic avec laquelle le scintillement du muscle cardiaque peut être examiné de manière résolue dans le temps en trois dimensions avec un appareil à ultrasons conventionnel et ainsi de manière beaucoup plus précise que ce qui était possible auparavant chez le patient..
Utile pour le diagnostic et le traitement de l'insuffisance cardiaque
Mesures ultrasonores 3D de filaments mécaniques dans le coeur fibrillant
La nouvelle méthode de diagnostic aidera à rendre plus efficace le traitement de la fibrillation ventriculaire et éventuellement de la fibrillation auriculaire. Ainsi, une meilleure compréhension de la fibrillation qui peut être obtenue avec la procédure aidera à faire avancer le développement de la défibrillation à basse énergie. Cette puissance plus faible, mais beaucoup plus ciblée, surpasse la fibrillation ventriculaire par rapport à la défibrillation douloureuse habituelle avec choc électrique à haute énergie. Avec la nouvelle forme de diagnostic par ultrasons, les professionnels de la santé peuvent comprendre comment utiliser les pics d’énergie plus faibles pour ramener le cœur à la normale..
Les chercheurs de Göttingen développent également la méthode afin de visualiser également la dynamique complexe de l'éveil dans la fibrillation auriculaire. À l'avenir, les cardiologues seront en mesure de voir à quel moment ils devraient être anéantis par l'ablation de centres d'excitation pathologiques. La nouvelle méthode par ultrasons devrait également être utile pour la recherche, le diagnostic et le traitement de l'insuffisance myocardique. Les cellules du muscle cardiaque sont inefficaces car leur contraction coordonnée est perturbée. Les médecins qui effectuent des échographies détaillées en trouveront les raisons, ce qui leur permettra de détecter l'insuffisance cardiaque plus tôt et de la traiter plus efficacement..
La stimulation électrique provoque des contractions mécaniques du cœur
Simulation informatique d'une vertèbre électromécanique dans un tissu musculaire cardiaque
Simulation informatique d'une vertèbre électromécanique dans un tissu musculaire cardiaque
Chaque battement de coeur est déclenché par des ondes d'excitation électriques, qui traversent le muscle cardiaque à grande vitesse, provoquant la contraction de ses cellules. Si ces ondes d'excitation se mélangent, des arythmies cardiaques apparaissent. Les médecins savaient depuis un certain temps que l'arythmie cardiaque fait que la stimulation électrique se propage dans le muscle cardiaque de manière tourbillonnante. Jusqu'à présent, ils se sont concentrés sur ces vertèbres électriques dans l'étude des arythmies cardiaques. Mais ils ne pouvaient pas donner une image complète de la dynamique de la vie médicale quotidienne. Les chercheurs de Max Planck ont maintenant adopté une approche différente et, au lieu de la stimulation électrique, ont examiné les contractions tremblantes du muscle cardiaque vacillant. "Jusqu'à présent, peu d'attention a été accordée à l'analyse des contractions et des déformations musculaires au cours de la fibrillation. Dans nos mesures, cependant, nous avons vu que le vortex électrique se produisait toujours avec les déformations mécaniques correspondantes en forme de vortex ", explique le physicien Jan Christoph..
Pour illustrer les mouvements tremblants à l'intérieur du muscle cardiaque en trois dimensions et pour les corréler avec l'excitation électrique du cœur, les chercheurs ont développé de nouvelles méthodes de mesure par ultrasons à haute résolution. Ils ont également démontré que ces méthodes peuvent être utilisées dans des échographes à hautes performances déjà utilisés couramment dans de nombreux établissements de cardiologie. En analysant les données d'image des contractions musculaires, ils ont pu suivre dans un cœur tremblant la manière dont les zones de cellules musculaires contractées et relâchées se déplacent dans un vortex à travers le muscle cardiaque. Ils ont également observé des structures filamenteuses que les physiciens n'étaient auparavant connues qu'en théorie et à partir de simulations sur ordinateur. Une telle structure filamenteuse ressemble à un fil et marque l'oeil de l'ouragan se déplaçant à travers le muscle cardiaque. Localiser les centres des vertèbres à l'intérieur du muscle est maintenant possible pour la première fois.
Outre les enregistrements par ultrasons, les chercheurs ont utilisé des caméras à haute vitesse et des colorants fluorescents, qui permettent de visualiser les processus électrophysiologiques dans le muscle cardiaque. Les images ainsi obtenues confirment que les vortex mécaniques reflètent très bien les vortex électriques.
Potentiel de révolutionner le traitement des arythmies cardiaques
Tourbillon électrique sur la surface du coeur
Selon les chercheurs de Göttingen, la technologie des ultrasons a considérablement évolué au cours des dernières années en termes de qualité d'image et de vitesse d'enregistrement - le potentiel de la technologie moderne en ultrasons n'a pas encore été pleinement exploité. "Avec la puissance informatique considérablement accrue des ordinateurs modernes et les progrès rapides de l’infographie et du traitement des images numériques, de nouvelles possibilités de mesure et de visualisation s’offrent à vous. Nous pouvons utiliser ces développements en médecine aujourd'hui ", déclare Jan Christoph.
L'étude est un exemple de coopération interdisciplinaire réussie entre physiciens et médecins du Centre allemand de recherche cardiovasculaire. "Ce développement pourrait révolutionner les options de traitement pour les patients souffrant d'arythmie cardiaque. Dès 2018, nous utiliserons la nouvelle technologie chez nos patients afin de mieux diagnostiquer et traiter les arythmies cardiaques ainsi que les maladies du muscle cardiaque », a déclaré Gerd Hasenfuss, co-auteur de l'étude, président du Centre de recherche sur le cœur de Göttingen et du Centre de cardiologie du Centre médical universitaire de Göttingen. Stefan Luther en est certain: "Un examen approfondi de la dynamique interne du cœur est une étape importante dans la recherche sur le cœur et déterminera de manière décisive la compréhension et le traitement des maladies du coeur à l'avenir." MPIDS / PH