Electrocardiographic repolarization variables in detecting myocardial infarction and ischemic injury : From body surface potential mapping to a single lead

The aim of the studies was to improve the diagnostic capability of electrocardiography (ECG) in detecting myocardial ischemic injury with a future goal of an automatic screening and monitoring method for ischemic heart disease. The method of choice was body surface potential mapping (BSPM), containing numerous leads, with intention to find the optimal recording sites and optimal ECG variables for ischemia and myocardial infarction (MI) diagnostics. The studies included 144 patients with prior MI, 79 patients with evolving ischemia, 42 patients with left ventricular hypertrophy (LVH), and 84 healthy controls. Study I examined the depolarization wave in prior MI with respect to MI location. Studies II-V examined the depolarization and repolarization waves in prior MI detection with respect to the Minnesota code, Q-wave status, and study V also with respect to MI location. In study VI the depolarization and repolarization variables were examined in 79 patients in the face of evolving myocardial ischemia and ischemic injury. When analyzed from a single lead at any recording site the results revealed superiority of the repolarization variables over the depolarization variables and over the conventional 12-lead ECG methods, both in the detection of prior MI and evolving ischemic injury. The QT integral, covering both depolarization and repolarization, appeared indifferent to the Q-wave status, the time elapsed from MI, or the MI or ischemia location. In the face of evolving ischemic injury the performance of the QT integral was not hampered even by underlying LVH. The examined depolarization and repolarization variables were effective when recorded in a single site, in contrast to the conventional 12-lead ECG criteria. The inverse spatial correlation of the depolarization and depolarization waves in myocardial ischemia and injury could be reduced into the QT integral variable recorded in a single site on the left flank. In conclusion, the QT integral variable, detectable in a single lead, with optimal recording site on the left flank, was able to detect prior MI and evolving ischemic injury more effectively than the conventional ECG markers. The QT integral, in a single-lead or a small number of leads, offers potential for automated screening of ischemic heart disease, acute ischemia monitoring and therapeutic decision-guiding as well as risk stratification.

Perinteinen sydäninfarktin ja sepelvaltimotautikohtauksen elektrokardiografinen (EKG) diagnostiikka perustuu laadullisiin piirteisiin 12-kytkentäisessä EKG:ssa. Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli parantaa EKG-diagnostiikkaa sydäninfarktin ja iskemian havaitsemisessa.. Lopullisena päämääränä on kehittää iskeemisen sydänsairauden automaattinen seulonta- ja monitorointimenetelmä. Väitöskirjatutkimuksen osatyöt tähtäsivät sydäninfarkti- ja iskemiadiagnostiikassa parhaiden rekisteröintipaikkojen löytämiseen yksittäisissä kytkennöissä ja parhaiden kvantitatiivisten EKG-muuttujien löytämiseen. Tutkimuksen työkaluna käytettiin sydänsähkökäyrän kehokartoitusta (body surface potential mapping, BSPM), jossa sydämen tuottamaa sähköistä potentiaalia rekisteröidään koko ylävartalon alueelta lukuisten elektrodien avulla. Tutkimushenkilöinä oli 144 aiemmin sydäninfarktin sairastanutta potilasta, 79 potilasta, joilla oli äkillinen sepelvaltimotautikohtaus, 42 potilasta, joilla oli vasemman kammion hypertrofia ja 84 tervettä vapaaehtoista. Sydäninfarkti ja sepelvaltimotauti varmennettiin tai paikannettiin sepelvaltimoiden ja vasemman kammion varjoainekuvauksella, sydämen kaikukuvauksella, sydänlihasmerkkiaineilla tai sydämen magneettitutkimuksella. Osatutkimuksissa I-V tarkasteltiin sydämen sähköistä aktivoitumis- ja palautumisvaiheita eli depolarisaatio- ja repolarisaatiovaiheita kuvaavia muuttujia aiemman sydäninfarktin diagnostiikassa sekä paikannuksessa perinteiseen EKG-diagnostiikkaan verrattuna. Kuudennessa osatutkimuksessa näitä muuttujia tarkasteltiin äkillisen sepeolvaltimotautikohtauksen aikana. Sydämen sähköisen palautumis- eli repolarisaatiovaiheen muuttujat EKG:ssa osoittautuivat aktivaatio- eli depolarisaatiovaiheen muuttujia paremmiksi sekä aiemman sydäninfarktin että äkillisen sepelvaltimotautikohtauksen diagnostiikassa Yhdestä kytkennästä rekisteröitävä QT-integraali, joka käsittää sekä sähköisen aktivaatio- että palautumisvaiheen, osoittautui vakaaksi diagnostiseksi muuttujaksi ja riippumattomaksi infarktin iästä, sijainnista, vasemman kammion hypertrofiasta tai mahdollisesta Q-aallosta ja oli perinteisiä EKG:n tulkintatapoja tehokkaampi. Tämä muuttuja tarjoaa mahdollisuuksia sepelvaltimotaudin automaattiseen seulontaan ja äkillisen sepelvaltimotautikohtauksen monitorointiin hoitopäätöksiä ja riskinarviointia ajatellen.