Gli effetti della terapia di resincronizzazione cardiaca in pazienti con fibrillazione atriale permanente sulla sopravvivenza a lungo-termine: l'importanza dell'ablazione del nodo atrio-ventricolare

La terapia di resincronizzazione cardiaca (TRC) è un presidio non farmacologico che riduce la mortalità e la morbosità nei pazienti con scompenso refrattario alla terapia medica. La maggior parte dei dati riguardanti gli effetti della TRC coinvolgono i pazienti con le indicazioni consolidate seguenti: classe NYHA III-IV, ritardo della conduzione ventricolare (QRS>opp= 20 msec), disfunzione sistolica ventricolare sinistra (frazione di eiezione ventricolare sinistra >opp= 35%) e ritmo sinusale (RS). Mentre è noto che la fibrillazione atriale permanente (FA) sia presente in una porzione consistente dei pazienti con scompenso cardiaco, vi sono pochi dati riguardanti la sopravvivenza e gli effetti a lungo-termine della TRC in pazienti con scompenso cardiaco e fibrillazione atriale (FA); la maggior parte degli studi sono osservazionali ed hanno dimostrato che la TRC potrebbe conferire dei benefici a corto e medio termine anche in pazienti con FA permanente. Solo recentemente un ampio studio osservazionale ha descritto che, a lungo-termine, la TRC migliora significativamente la capacità funzionale, la frazione di eiezione e induce il rimodellamento inverso del ventricolo sinistro solamente in quei pazienti con FA dove la TRC viene combinata con l’ablazione del nodo atrio-ventricolare (NAV). La strategia ablativa del NAV infatti conferendo una stimolazione completa e costante, permette di eliminare gli effetti del ritmo spontaneo di FA (ritmo irregolare e tendenzialmente tachicardico) cheinterferisce in maniera importante con la stimolazione biventricolare in particolare durante gli sforzi fisici. Sulla base di queste premesse il presente studio si propone di valutare gli effetti a lungo-termine della TRC su pazienti con scompenso cardiaco e FA permanente focalizzando su due aspetti principali: 1) confrontando la sopravvivenza di pazienti con FA permanente rispetto ai pazienti in RS; 2) confrontando la sopravvivenza di pazienti in FA suddivisi secondo la modalità di controllo della frequenza con somministrazione di farmaci antiaritmici (gruppo FA-farm) oppure mediante controllo ablazione del NAV (gruppo FA-abl). Metodi e risultati: Sono presentati i dati di 1303 pazienti sottoposti consecutivamente ad impianto di dispositivo per la TRC e seguiti per un periodo mediano di 24 mesi. Diciotto pazienti sono stati persi durante il follow-up per cui la popolazione dello studio è rappresentata da una popolazione totale di 1295 pazienti di cui 1042 in RS e 243 (19%) in FA permanente. Nei pazienti con FA il controllo della frequenza cardiaca è stato effettuato mediante la somministrazione di farmaci anti-aritmici (gruppo FA-farm: 125 pazienti) oppure mediante ablazione del NAV (FA-abl: 118 pazienti). Rispetto ai pazienti in RS, i pazienti in FA permanente erano significativamente più vecchi, più spesso presentavano eziologia nonischemica, avevano una frazione di eiezione più elevata al preimpianto, una durata del QRS minore e erano più raramente trattati con un defibrillatore. Lungo un follow-up mediano di 24 mesi, 170/1042 pazienti in RS e 39/243 in FA sono deceduti (l’incidenza di mortalità a 1 anno era di 8,4% e 8,9%, rispettivamente). I rapporti di rischio derivanti dall’analisi multivariata con il 95% dell’intervallo di confidenza (HR, 95% CI) erano simili sia per la morte per tutte le cause che per la morte cardiaca (0.9 [0.57-1.42], p=0.64 e 1.00 [0.60-1.66] p=0.99, rispettivamente). Fra i pazienti con FA, il gruppo FA-abl presentava una durata media del QRS minore ed era meno frequentemente trattato con il defibrillatore impiantabile rispetto al gruppo FA-farm. Soli 11/118 pazienti del FA-abl sono deceduti rispetto a 28/125 nel gruppo FA-farm (mortalità cumulativa a 1 anno di 9,3% e 15,2% rispettivamente, p<0.001), con HR, 95% CI per FA-abl vs FA-farm di 0.15 [0.05-0.43],,p<0.001 per la mortalità per tutte le cause, di 0.18 [0.06-0.57], p=0.004 per la mortalità cardiaca, e di 0.09 [0.02-0.42], p<0.002 per la mortalità da scompenso cardiaco. Conclusioni: I pazienti con scompenso cardiaco e FA permanente trattati con la TRC presentano una simile sopravvivenza a lungo-termine di pazienti in RS. Nei pazienti in FA l’ablazione del NAV in aggiunta alla TRC migliora significativamente la sopravvivenza rispetto alla sola TRC; questo effetto è ottenuto primariamente attraverso una riduzione della morte per scompenso cardiaco.

Stategie di trattamento elettrico nei pazienti con insufficienza cardiaca: valutazione dei risultati a distanza

Lo scompenso cardiaco è una sindrome clinica complessa di notevole prevalenza ed incidenza nella popolazione generale, con elevata mortalità e morbidità. Le numerose alterazioni strutturali e funzionali che lo caratterizzano sono in grado di generare contemporaneamente diversi tipi di alterazioni del ritmo: dalle tachiaritmie ventricolari/sopraventricolari alle turbe della conduzione dell’impulso con bradi-aritmie e dissincronie di contrazione. La cardioversione della fibrillazione atriale e la resincronizzazione cardiaca rappresentano due terapie elettriche molto importanti in tale contesto. Le modificazioni emodinamiche, funzionali e neuro-ormonali indotte da tali trattamenti, tanto in acuto che a medio/lungo termine, possono generare numerose informazioni sulla fisio-patologia di questa sindrome. Il progetto scientifico alla base del presente manoscritto è costituito da due studi volti ad affrontare separatamente le tematiche accennate. Il primo studio è stato focalizzato sulle modificazioni indotte in 38 pazienti dalla terapia di resincronizzazione cardiaca sui parametri di circolazione periferica. I risultati ottenuti evidenziano come il trattamento consenta un incremento del flusso muscolare, soprattutto in chi presenterà un rimodellamento ventricolare inverso. La diversa eziologia sottostante (ischemica vs. non ischemica) appare influenzare i parametri relativi alla circolazione periferica tanto in acuto, quanto in cronico. Il diverso comportamento in merito alle variabili della circolazione periferica nelle valutazioni seriate suggerisce che la terapia di resincronizzazione cardiaca abbia, principalmente nei pazienti responders, effetti non solo “centrali”, e che essi non siano puramente meccanici ma mediati da fattori probabilmente di natura neuro-ormonale. Il secondo studio si è occupato della cardioversione elettrica esterna di fibrillazione atriale, un’aritmia che presenta strette relazioni con l’insufficienza cardiaca. 242 pazienti sono stati sottoposti a cardioversione elettrica esterna con onda bifasica, utilizzando due 1 diverse configurazioni di erogazione dell’energia: antero-posteriore con patch adesivi e antero-apicale con piastre standard. Il ripristino del ritmo sinusale è stato ottenuto in oltre l’80% dei pazienti già col primo shock a 120J. Sebbene fra le due metodiche non si evidenzi una significatività in termini di efficacia, i risultati ottenuti suggeriscono che la scelta della specifica configurazione di shock dovrebbe prendere in considerazione anche alcune variabili biometriche: peso, altezza e superficie corporea del paziente. Il ripristino ed il mantenimento del ritmo sinusale inducono un’importante modificazione della concentrazione di NT-pro-BNP. Un’elevata attivazione neuro-ormonale pre-procedura predispone alle recidive a medio-lungo termine, mentre le recidive nel breve-medio periodo appaiono influenzate da tale fattore solo in corso di profilassi anti-aritmica per il mantenimento del ritmo sinusale. In conclusione i risultati del progetto di ricerca sottolineano come trattamenti mirati a parametri strettamente cardiaci (ritmo e conduzione dell’impulso) siano in grado di determinare importanti modificazioni sugli equilibri emodinamici e neuro-ormonali dell’intero organismo, confermando la stretta relazione tra questi parametri e l’evoluzione del quadro clinico.

Ruolo del test da sforzo cardiopolmonare nei pazienti affetti da cardiomiopatia ipertrofica in età pediatrica

Background Decreased exercise capacity, and reduction in peak oxygen uptake are present in most patients affected by hypertrophic cardiomyopathy (HCM) . In addition an abnormal blood pressure response during a maximal exercise test was seen to be associated with high risk for sudden cardiac death in adult patients affected by HCM. Therefore exercise test (CPET) has become an important part of the evaluation of the HCM patients, but data on its role in patients with HCM in the pediatric age are quite limited. Methods and results Between 2004 and 2010, using CPET and echocardiography, we studied 68 children (mean age 13.9 ± 2 years) with HCM. The exercise test was completed by all the patients without adverse complications. The mean value of achieved VO2 max was 31.4 ± 8.3 mL/Kg/min which corresponded to 77.5 ± 16.9 % of predicted range. 51 patients (75%) reached a subnormal value of VO2max. On univariate analysis the achieved VO2 as percentage of predicted and the peak exercise systolic blood pressure (BP) Z score were inversely associated with max left ventricle (LV) wall thickness, with E/Ea ratio, and directly related with Ea and Sa wave velocities No association was found with the LV outflow tract gradient. During a mean follow up of 2.16 ± 1.7 years 9 patients reached the defined clinical end point of death, transplantation, implanted cardioverter defibrillator (ICD) shock, ICD implantation for secondary prevention or myectomy. Patients with peak VO2 < 52% or with peak systolic BP Z score < -5.8 had lower event free survival at follow up. Conclusions Exercise capacity is decreased in patients with HCM in pediatric age and global ventricular function seems being the most important determinant of exercise capacity in these patients. CPET seems to play an important role in prognostic stratification of children affected by HCM.

Strategie di personalizzazione della terapia di resincronizzazione cardiaca

Solo il 60% dei candidati alla resincronizzazione cardiaca risponde in termini di rimodellamento ventricolare inverso che è il più forte predittore di riduzione della mortalità e delle ospedalizzazioni. Due cause possibili della mancata risposta sono la programmazione del dispositivo e i limiti dell’ approccio transvenoso. Nel corso degli anni di dottorato ho effettuato tre studi per ridurre il numero di non responder. Il primo studio valuta il ritardo interventricolare. Al fine di ottimizzare le risorse e fornire un reale beneficio per il paziente ho ricercato la presenza di predittori di ritardo interventricolare diverso dal simultaneo, impostato nella programmazione di base. L'unico predittore è risultato essere l’ intervallo QRS> 160 ms, quindi ho proposto una flow chart per ottimizzare solo i pazienti che avranno nella programmazione ottimale un intervallo interventricolare non simultaneo. Il secondo lavoro valuta la fissazione attiva del ventricolo sinistro con stent. I dislocamenti, la soglia alta di stimolazione del miocardio e la stimolazione del nervo frenico sono tre problematiche che limitano la stimolazione biventricolare. Abbiamo analizzato più di 200 angiografie per vedere le condizioni anatomiche predisponenti la dislocazione del catetere. Prospetticamente abbiamo deciso di utilizzare uno stent per fissare attivamente il catetere ventricolare sinistro in tutti i pazienti che presentavano le caratteristiche anatomiche favorenti la dislocazione. Non ci sono più state dislocazioni, c’è stata una migliore risposta in termini di rimodellamento ventricolare inverso e non ci sono state modifiche dei parametri elettrici del catetere. Il terzo lavoro ha valutato sicurezza ed efficacia della stimolazione endoventricolare sinistra. Abbiamo impiantato 26 pazienti giudicati non responder alla terapia di resincronizzazione cardiaca. La procedura è risultata sicura, il rischio di complicanze è simile alla stimolazione biventricolare classica, ed efficace nell’arrestare la disfunzione ventricolare sinistra e / o migliorare gli effetti clinici in un follow-up medio.

Computational Modeling of Cardiac Excitation-Contraction Coupling in Physiological and Pathological Conditions

The cardiomyocyte is a complex biological system where many mechanisms interact non-linearly to regulate the coupling between electrical excitation and mechanical contraction. For this reason, the development of mathematical models is fundamental in the field of cardiac electrophysiology, where the use of computational tools has become complementary to the classical experimentation. My doctoral research has been focusing on the development of such models for investigating the regulation of ventricular excitation-contraction coupling at the single cell level. In particular, the following researches are presented in this thesis: 1) Study of the unexpected deleterious effect of a Na channel blocker on a long QT syndrome type 3 patient. Experimental results were used to tune a Na current model that recapitulates the effect of the mutation and the treatment, in order to investigate how these influence the human action potential. Our research suggested that the analysis of the clinical phenotype is not sufficient for recommending drugs to patients carrying mutations with undefined electrophysiological properties. 2) Development of a model of L-type Ca channel inactivation in rabbit myocytes to faithfully reproduce the relative roles of voltage- and Ca-dependent inactivation. The model was applied to the analysis of Ca current inactivation kinetics during normal and abnormal repolarization, and predicts arrhythmogenic activity when inhibiting Ca-dependent inactivation, which is the predominant mechanism in physiological conditions. 3) Analysis of the arrhythmogenic consequences of the crosstalk between β-adrenergic and Ca-calmodulin dependent protein kinase signaling pathways. The descriptions of the two regulatory mechanisms, both enhanced in heart failure, were integrated into a novel murine action potential model to investigate how they concur to the development of cardiac arrhythmias. These studies show how mathematical modeling is suitable to provide new insights into the mechanisms underlying cardiac excitation-contraction coupling and arrhythmogenesis.

The impact of cardiac rehabilitation on lifestyles, psychological correlates and the clinical course of cardiac disease

Objectives: The aim of this research was to evaluate the impact of Cardiac Rehabilitation (CR) on risky lifestyles, quality of life, psychopathology, psychological distress and well-being, considering the potential moderating role of depression, anxiety and psychosomatic syndromes on lifestyles modification. The influence of CR on cardiac morbidity and mortality was also evaluated. Methods: The experimental group (N=108), undergoing CR, was compared to a control group (N=85) of patients affected by cardiovascular diseases, not undergoing CR, at baseline and at 1-month, 6- and 12-months follow-ups. The assessment included: the Structured Clinical Interview for DSM-IV, the structured interview based on Diagnostic Criteria for Psychosomatic Research (DCPR), GOSPEL questionnaire on lifestyles, Pittsburgh Sleep Quality Index, Morisky Medication Adherence Scale, MOS 36-Item Short Form Health Survey, Symptom Questionnaire, Psychological Well-Being Scale and 14-items Type D Scale. Results: Compared to the control group, CR was associated to: maintenance of the level of physical activity, improvement of correct dietary behaviors and stress management, enhancement of quality of life and sleep; reduction of the most frequently observed psychiatric diagnoses and psychosomatic syndromes at baseline. On the contrary, CR was not found to be associated with: healthy dietary habits, weight loss and improvement on medications adherence. In addition, there were no relevant effects on sub-clinical psychological distress and well-being, except for personal growth and purpose in life (PWB). Also, CR did not seem to play a protective role against cardiac recurrences. The presence of psychosomatic syndromes and depressive disorders was a mediating factor on the modification of specific lifestyles. Conclusions: The findings highlight the need of a psychosomatic assessment and an evaluation of psychological sub-clinical symptomatology in cardiac rehabilitation, in order to identify and address specific factors potentially associated with the clinical course of the heart disease.

Valutazione della stima della traiettoria dell'elettrodo in seno coronarico in pazienti sottoposti a terapia di resincronizzazione cardiaca

La tesi tratta della mancata efficacia della terapia di resincronizzazione cardiaca e valuta un metodo per poterne predire la futura efficacia o meno. Si propone ciò studiando la traiettoria 3D dell'elettrodo in seno coronarico e analizzando se le variazioni che la caratterizzano possono essere indicative di una futura risposta positiva alla terapia. Sono inoltre state apportate alcune modifiche al programma Matlab che ricostruisce la traiettoria 3D per eliminare alcune approssimazioni.

Valutazione delle funzioni cardio-respiratorie ed epatiche in pazienti con cuore univentricolare trattati con intervento di connessione cavo-polmonare totale

L'intervento di connessione cavo-polmonare totale (TCPC) nei pazienti portatori di cuore univentricolare, a causa della particolare condizione emodinamica, determina un risentimento a carico di numerosi parenchimi. Scopo della ricerca è di valutare l'entità di questo danno ad un follow-up medio-lungo. Sono stati arruolati 115 pazienti, sottoposti ad intervento presso i centri di Cardiochirurgia Pediatrica di Bologna (52 pz) e Torino (63 pz). Il follow-up medio è stato di 125±2 mesi. I pazienti sono stati sottoposti ad indagine emodinamica (88 pz), test cardiopolmonare (75 pz) e Fibroscan ed ecografia epatica (47 pz). La pressione polmonare media è stata di 11.5±2.6mmHg, ed in 12 pazienti i valori di pressione polmonare erano superiori a 15mmHg. La pressione atriale media era di 6.7±2.3mmHg ed il calcolo delle resistenze vascolari polmonari indicizzate (RVP) era in media di 2±0.99 UW/m2. In 29 pazienti le RVP erano superiori a 2 UW/m2. La VO2 max in media era pari a 28±31 ml/Kg/min, 58±15 % del valore teorico. La frequenza cardiaca massima all'apice dello sforzo era di 151±22 bpm, pari al 74±17% del valore teorico. Il Fibroscan ha fornito un valore medio di 17.01 kPa (8-34.3kPa). Cinque pazienti erano in classe F2, 9 pazienti in classe F3 e 33 pazienti risultavano in classe F4. Nei pazienti con follow-up maggiore di 10 anni il valore di stiffness epatica (19.6±5.2kPa) è risultato significativamente maggiore a quello dei pazienti con follow-up minore di 10 anni (15.1±5.8kPa, p<0.01). La frequenza cardiaca massima raggiunta durante lo sforzo del test cardiopolmonare è risultata significativamente correlata alla morfologia del ventricolo unico, risultando del 67.8±14.4% del valore teorico nei pazienti portatori di ventricolo destro contro il 79.6±8.7% dei portatori di ventricolo sinistro (p=0.006). L'intervento di TCPC determina un risentimento a carico di numerosi parenchimi proporzionale alla lunghezza del follow-up, e necessita pertanto un costante monitoraggio clinico-strumentale multidisciplinare.

Respiratory monitoring practices during procedural sedation and analgesia in the cardiac catheterisation laboratory could be improved by using capnography to assess ventilation

Background: Procedural sedation and analgesia (PSA) administered by nurses in the cardiac catheterisation laboratory (CCL) is unlikely to yield serious complications. However, the safety of this practice is dependent on timely identification and treatment of depressed respiratory function. Aim: Describe respiratory monitoring in the CCL. Methods: Retrospective medical record audit of adult patients who underwent a procedure in the CCLs of one private hospital in Brisbane during May and June 2010. An electronic database was used to identify subjects and an audit tool ensured data collection was standardised. Results: Nurses administered PSA during 172/473 (37%) procedures including coronary angiographies, percutaneous coronary interventions, electrophysiology studies, radiofrequency ablations, cardiac pacemakers, implantable cardioverter defibrillators, temporary pacing leads and peripheral vascular interventions. Oxygen saturations were recorded during 160/172 (23%) procedures, respiration rate was recorded during 17/172 (10%) procedures, use of oxygen supplementation was recorded during 40/172 (23%) procedures and 13/172 (7.5%; 95% CI=3.59–11.41%) patients experienced oxygen desaturation. Conclusion: Although oxygen saturation was routinely documented, nurses did not regularly record respiration observations. It is likely that surgical draping and the requirement to minimise radiation exposure interfered with nurses’ ability to observe respiration. Capnography could overcome these barriers to respiration assessment as its accurate measurement of exhaled carbon dioxide coupled with the easily interpretable waveform output it produces, which displays a breath-by-breath account of ventilation, enables identification of respiratory depression in real-time. Results of this audit emphasise the need to ascertain the clinical benefits associated with using capnography to assess ventilation during PSA in the CCL.

Sampling Methods for Exploring Between Subject Variability in Cardiac Electrophysiology Experiments

Between-subject and within-subject variability is ubiquitous in biology and physiology and understanding and dealing with this is one of the biggest challenges in medicine. At the same time it is difficult to investigate this variability by experiments alone. A recent modelling and simulation approach, known as population of models (POM), allows this exploration to take place by building a mathematical model consisting of multiple parameter sets calibrated against experimental data. However, finding such sets within a high-dimensional parameter space of complex electrophysiological models is computationally challenging. By placing the POM approach within a statistical framework, we develop a novel and efficient algorithm based on sequential Monte Carlo (SMC). We compare the SMC approach with Latin hypercube sampling (LHS), a method commonly adopted in the literature for obtaining the POM, in terms of efficiency and output variability in the presence of a drug block through an in-depth investigation via the Beeler-Reuter cardiac electrophysiological model. We show improved efficiency via SMC and that it produces similar responses to LHS when making out-of-sample predictions in the presence of a simulated drug block.

The impact of short duration, high intensity exercise on cardiac troponin release

The aim of this study was to assess the appearance of cardiac troponins (cTnI and/or cTnT) after a short bout (30 s) of ‘all-out’ intense exercise and to determine the stability of any exercise-related cTnI release in response to repeated bouts of high intensity exercise separated by 7 days recovery. Eighteen apparently healthy, physically active, male university students completed two all-out 30 s cycle sprint, separated by 7 days. cTnI, blood lactate and catecholamine concentrations were measured before, immediately after and 24 h after each bout. Cycle performance, heart rate and blood pressure responses to exercise were also recorded. Cycle performance was modestly elevated in the second trial [6·5% increase in peak power output (PPO)]; there was no difference in the cardiovascular, lactate or catecholamine response to the two cycle trials. cTnI was not significantly elevated from baseline through recovery (Trial 1: 0·06 ± 0·04 ng ml−1, 0·05 ± 0·04 ng ml−1, 0·03 ± 0·02 ng ml−1; Trial 2: 0·02 ± 0·04 ng ml−1, 0·04 ± 0·03 ng ml−1, 0·05 ± 0·06 ng ml−1) in either trial. Very small within subject changes were not significantly correlated between the two trials (r = 0·06; P>0·05). Subsequently, short duration, high intensity exercise does not elicit a clinically relevant response in cTnI and any small alterations likely reflect the underlying biological variability of cTnI measurement within the participants.

Increased cerebral output of free radicals during hypoxia: implications for acute mountain sickness?

Bailey DM, Taudorf S, Berg RMG, Lundby C, McEneny J, Young IS, Evans KA, James PE, Shore A, Hullin DA, McCord JM, Pedersen BK, Moller K. Increased cerebral output of free radicals during hypoxia: implications for acute mountain sickness? Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 297: R1283-R1292, 2009. First published September 2, 2009; doi: 10.1152/ajpregu.00366.2009.-This study examined whether hypoxia causes free radical-mediated disruption of the blood-brain barrier (BBB) and impaired cerebral oxidative metabolism and whether this has any bearing on neurological symptoms ascribed to acute mountain sickness (AMS). Ten men provided internal jugular vein and radial artery blood samples during normoxia and 9-h passive exposure to hypoxia (12.9% O-2). Cerebral blood flow was determined by the Kety-Schmidt technique with net exchange calculated by the Fick principle. AMS and headache were determined with clinically validated questionnaires. Electron paramagnetic resonance spectroscopy and ozone-based chemiluminescence were employed for direct detection of spin-trapped free radicals and nitric oxide metabolites. Neuron-specific enolase (NSE), S100 beta, and 3-nitrotyrosine (3-NT) were determined by ELISA. Hypoxia increased the arterio-jugular venous concentration difference (a-v(D)) and net cerebral output of lipid-derived alkoxyl-alkyl free radicals and lipid hydroperoxides (P

The impedance cardiogram recorded through two electrocardiogram/defibrillator pads as a determinant of cardiac arrest during experimental studies

OBJECTIVE: Laypersons are poor at emergency pulse checks (sensitivity 84%, specificity 36%). Guidelines indicate that pulse checks should not be performed. The impedance cardiogram (dZ/dt) is used to assess stroke volume. Can a novel defibrillator-based impedance cardiogram system be used to distinguish between circulatory arrest and other collapse states?

DESIGN: Animal study.

SETTING: University research laboratory.

SUBJECTS: Twenty anesthetized, mechanically ventilated pigs, weight 50-55 kg.

INTERVENTIONS: Stroke volume was altered by right ventricular pacing (160, 210, 260, and 305 beats/min). Cardiac arrest states were then induced: ventricular fibrillation (by rapid ventricular pacing) and, after successful defibrillation, pulseless electrical activity and asystole (by high-dose intravenous pentobarbitone).

MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: The impedance cardiogram was recorded through electrocardiogram/defibrillator pads in standard cardiac arrest positions. Simultaneously recorded electro- and impedance cardiogram (dZ/dt) along with arterial blood pressure tracings were digitized during each pacing and cardiac arrest protocol. Five-second epochs were analyzed for sinus rhythm (20 before ventricular fibrillation, 20 after successful defibrillation), ventricular fibrillation (40), pulseless electrical activity (20), and asystole (20), in two sets of ten pigs (ten training, ten validation). Standard impedance cardiogram variables were noncontributory in cardiac arrest, so the fast Fourier transform of dZ/dt was assessed. During ventricular pacing, the peak amplitude of fast Fourier transform of dZ/dt (between 1.5 and 4.5 Hz) correlated with stroke volume (r2 = .3, p < .001). In cardiac arrest, a peak amplitude of fast Fourier transform of dZ/dt of < or = 4 dB x ohm x rms indicated no output with high sensitivity (94% training set, 86% validation set) and specificity (98% training set, 90% validation set).

CONCLUSIONS: As a powerful clinical marker of circulatory collapse, the fast Fourier transformation of dZ/dt (impedance cardiogram) has the potential to improve emergency care by laypersons using automated defibrillators.