P. Wach

Three-dimensional computer model of the entire human heart for simulation of reentry and tachycardia: Gap phenomenon and Wolff-Parkinson-White syndrome

SummaryA computer model of the entire human heart has been developed for simulation of the excitation and repolarization process. Spatial distribution of refractory periods and conduction velocities in the different cardiac tissues, the anisotropy of conduction in the ventricles, and the cycle length dependence of refractory periods and conduction velocities are taken into account. The algorithm calculating the activation process is based on a modified version of Huygens principle for constructing wavefronts. This study presents simulations concerning the gap phenomenon of the conduction system and the initiation of tachycardias in a heart with Wolff-Parkinson-White syndrome. Results are compared for different basic cycle lengths and for normal and prolonged refractory periods in the His-Purkinje system. The gap phenomenon was found to be present only when using the prolonged refractory periods in the His-Purkinje-system at a cycle length of 700 ms. Induction of tachycardia by a single extrastimulus in the high right atrium in a heart with a bidirectionally conducting accessory pathway is possible by properly timed extrastimuli. The coupling interval of the stimulus for initiating a reentrant tachycardia depends on the cycle length, the conduction velocities and the set of refractory periods used. The same parameters determine whether or not a gap phenomenon in atrioventricular conduction occurs. The model may be useful for investigating similar questions concerning the reentry phenomena of tachycardia.

A computer model of human ventricular myocardium for simulation of ECG, MCG, and activation sequence including reentry rhythms

SummaryA computer model is presented for simulation of the spread of activation and repolarization in ventricular myocardium. The program calculating the activation sequence is based on an algorithm similar to Huygen’s principle of constructing wavefronts. Physiological parameters of the heart, such as areas of early activation on the endocardium, conduction velocity, anisotropy of propagation, duration of action potentials and refractory periods are taken into account. The time-course of ECG and MCG is calculated using the equations of the bidomain model. Simulation of pathologic cases of activation is performed through variation of the physiological heart parameters. The simulations presented here show good agreement of ECG and MCG with measurements in the normal case, the case of bundle branch block and abnormal repolarization. A special feature of the model is the possibility of simulating reentry rhythms following a premature stimulus in ventricular myocardium. Two kinds of reentry are simulated: reentry around an anatomical obstacle and the leading-circle model. The widespread capability for investigating not only ECG but also MCG and various kinds of pathologic activation patterns including reentry rhythms indicates that the model may be useful in studying numerous problems in cardiologic research.

Computersimulation von Tachykardien im menschlichen Herzen

Ein am Institut für Elcktround biomed. Technik entwickeltes Computerprogramm ermöglicht die Simulation der Erregungsausbreitung und -rückbildung im menschlichen Herlen für den Normalfall ebenso wie für pathologische Fälle. Neben verschiedenen Herzkrankheiten, die im Elektrokardiogramm erkennbar sind, jedoch die Herzfrequenz nicht verändern, werden· mit diesem digitalen Modell hauptsächlich Tachykardien untersucht. Der verwendete Algorithmus entspricht einem modifizierten Prinzip der Berechnung von Wellenfronten nach Huygen. Die Kombination der Annahme von Extrasystolen und pathologischen Veränderungen des Reizleitungssytems (z.B. akzessorisches Bündel im Falle des WPW-Syndroms) läßt die Simulation von Tachykardien, die auf kreisender Erregung beruhen, zu. Das Modell ist für die Untersuchung vielfältiger Fragestellungen in der Kardiologie, vor allem im Zusammenhang mit der Auslosbarkeit von Tachykardien, anwendbar.

Kugelfeldsonde für die Messung Elektrischer Felder unter Freileitungen

Es wird ein Dreikomponenten-Influenzelektrometer fur die Messung elektrischer Felder unter Freileitungen beschrieben. Der Mesbereich liegt zwischen 30V/m und 30kV/m bei der Netzfrequenz. Die Bandbreite des Gerates reicht von 50 Hz bis 500 Hz.

Netzsynchrones Digitales Kammfilter

Das hier beschriebene digitale netzsynchrone Kammfilter unterdruckt netzfrequente Storungen und ihre Harmonischen mit bis zu 70dB. Durch den digitalen Algorithmus werden Phasenver zerrungen im Durchlasbereich, wie sie bei analogen Filtern auftreten, vermieden, was besonders bei der Filterung von Biosignalen wie zum Beispiel Elektro- und Magnetokardiogrammen von entscheidender Bedeutung ist.

Numerische Computersimulation der thorakalen - Potentialverteilung des Menschen - Numerical Computer Simulation of Body Surface Maps of Man

Schlüsselwörter: Computersimulation, Vorwärtsproblem, Integralgleichung, Homogenes HerzThorax-Modell, Herzgeneratormodell, Oberflächenmapping Es wird ein Computermodell für die Lösung des Vorwärtsproblems der Elektrokardiographie beschrieben, mit dem durch Lösung einer Integralgleichung thorakale Potentialverteilungen berechnet werden. Das Modell gestattet eine quantitative Beschreibung und Analyse der Einflußparameter wie Thoraxgeometrie, Körperinhomogenitäten und Generatormodelle. Die Verwendung eines anatomiegerechten Herzgeneratormodells auf der Basis epikardialer Potentialverteilungen ermöglicht eine Computersimulation sowohl normaler als auch pathologischer Erregungsmuster. Ein Vergleich der für ein homogenes Herz-Thorax-Modell numerisch ermittelten Potentialkarten mit den an einem analogen Herz-Thorax-Modell gemessenen Potentialverteilungen zeigt eine gute Übereinstimmung und ist die Grundlage für weitere detaillierte Untersuchungen.

Ein analoges Herz-Thorax-Modell zur Simulation des EKG bei Myokardinfarkt

W a h r e n d d e r l e t z t e n J a h r e w u r d e d e r E i n sa tz d e s p r ä c o r d i a l e n E K G M a p p i n g s z u r V e r l a u f s k o n t r o l l e a k u t e n M y o k a r d i n f a r k t e s e i n g e h e n d u n t e r s u c h t . /1,2/ Für d i a g n o s t i s c h e Z w e c k e i s t «s n ö t i g , ein e Z u o r d n u n g v o n P o t e n t i a l e n a n d e r K b r p e r o b e r f l ä c h e u n d e l e k t r i s c h e r H e r z a k t i v i t ä t h e r s t e l l e n z u k ö n n e n . M a n b e n ö t i g t z u n ä c h s t L ö s u n g e n des sogen a n n t e n V o r w ä r t s p r o b l e m s , d a s h e i ß t m a n b e s t i m m t d i e P o t e n t i a l e a n d e r K ö r p e r o b e r f l ä c h e a u s g e h e n d v o n Q u e l l e n s t r ö m e n oder v o n d e n e p i k a r d i a l e n P o t e n t i a l e n /3/. L ö s u n g e n des V o r w ä r t s p r o b l eins k ö n n e n dabei a u s n u m e r i s c h e n oder p h y s i k a l i s c h e n M o d e l l e n e r h a l t e n w e r d e n . D e r h i e r b e s c h r i e b e n e M e ü a u f b a u /5,6/ s t e l l t e i n p h y s i k a l i s c h e s M o d e l l a u s g e h e n d v o n e p i k a r d i a l e n Potent i a l e n /4/ d a r .