A fibrilação atrial é a forma mais prevalente de arritmia cardíaca, afetando até 6 milhões de pessoas apenas nos EUA. Os tratamentos comuns para as formas graves do fenômeno de espancamento errático são controversos, e guiado por métodos de detecção que ainda não foram padronizados ou totalmente refinados. Mas uma nova pesquisa de um grupo diversificado de cientistas interdisciplinares, publicado esta semana no jornal Caos , oferece uma abordagem computacional para compreender os fatores importantes envolvidos na medição de ondas de excitação cardíaca.

Embora as arritmias possam ser um sintoma associado a várias doenças, seu comportamento fundamental surge de ondas de excitação e como elas se propagam através do tecido muscular cardíaco. Essas ondas podem assumir geometrias espirais, chamados rotores, que são considerados importantes para iniciar e manter a fibrilação atrial.

Para alguns casos graves, o tratamento pode incluir ablação - destruição eficaz - de áreas localizadas do tecido cardíaco onde os cardiologistas identificam os rotores presumíveis. Embora a ablação de rotores reivindique uma série de pacientes satisfeitos, seu sucesso geral ainda é controverso. Isso se deve parcialmente às divergências relacionadas às abordagens diagnósticas usadas para caracterizar os fenômenos subjacentes e identificar os rotores.

Leon Glass e Alvin Shrier, ambos professores de fisiologia da Universidade McGill no Canadá, têm estudado rotores em células cardíacas de pintinhos embrionários. Junto com Min Ju You, um estudante de graduação na época, cosmologista Matt Dobbs, e dois outros pesquisadores, eles identificaram efeitos enganosos decorrentes dos métodos usados ​​para mapear a dinâmica.

"Os cardiologistas estão medindo a atividade local em vários lugares diferentes e tentando reconstruir o que está acontecendo com base nisso, "Disse Glass." A questão é quais são os erros nesse procedimento. Os problemas surgem porque não há uma compreensão clara do processo de análise de medição. Você sempre terá uma certa resolução espacial, uma certa resolução temporal. ... "

Glass e sua equipe desenvolveram uma técnica algorítmica para mapear as ativações de ondas espirais medidas em amostras de monocamada de 1 centímetro de largura de células cardíacas de pintinho embrionárias, etiquetado com corantes fluorescentes sensíveis ao cálcio que tornam os rotores radiativos para detecção óptica direta.

Este modelo simplificado permite medições com uma precisão muito maior do que os métodos de detecção baseados em cateter usados ​​em pacientes vivos (humanos), mas este é realmente um fator que a equipe de pesquisa estava tentando destacar. Com seu algoritmo, eles foram capazes de mostrar alguns dos efeitos enganosos de erros de amostragem e discrepâncias de resolução.

"Quando você tem um meio heterogêneo, como o tecido real é, então, pode haver complicações devido a múltiplas velocidades de condução e geometrias complicadas de propagação de ondas de diferentes fontes, "disse Glass." Pode haver falsos positivos, você pode estar vendo algo que pode não estar realmente lá, [ou] pode haver falsos negativos, você pode falhar em detectar algo que realmente está lá, e para todos eles existem requisitos de dados em termos de resolução espacial que você precisa para detectar rotores. "

Ao levar em consideração considerações estatísticas, suas reconstruções computacionais fornecem uma série de informações valiosas para a identificação do rotor. Para uma dinâmica mais simples, eles mostram ajustes simples de limites com base na resolução de detecção que podem evitar falsos positivos.

Para dinâmicas mais complexas com vários rotores interagindo, eles foram capazes de demonstrar quando os artefatos podem ser responsáveis ​​por leituras falso-positivas das chamadas singularidades de fase associadas à origem de um rotor. Como essas singularidades costumam ser o foco de determinar onde direcionar a ablação, suas descobertas destacam o que pode estar contribuindo para grande parte da incerteza no campo.

"Sentimos que, a fim de tentar resolver o que está acontecendo no coração humano, que será necessário que os grupos tentem explicitar as técnicas que estão usando no processamento de dados, "Glass disse.

Dado que as dificuldades na identificação do rotor a partir de heterogeneidades de substrato e geometrias de ondas complexas são desafiadas por baixas resoluções de registro, e que essas complicações só serão ampliadas em análises em tempo real de corações humanos doentes, Glass estava ecoando um sentimento feito diretamente na conclusão do artigo:"Instamos a comunidade a desenvolver algoritmos públicos para identificação de rotores que possam ser avaliados criticamente em pesquisas, bem como em contextos clínicos."