FUNDAMENTO: A fibrilação atrial (FA) isolada promove mudanças eletrofisiológicas, chamadas de "remodelamento elétrico", facilitando sua recorrência e manutenção. Há evidência de que o processo de remodelamento seja reversível após a recuperação do ritmo sinusal (RS). Entretanto, o momento para a recuperação das propriedades eletrofisiológicas ainda não foi definido. OBJETIVO: O objetivo desse estudo foi avaliar a ativação elétrica atrial usando o eletrocardiograma de alta resolução de onda P (P-ECGAR) pós-cardioversão da FA de longa duração, concentrando-se no processo de remodelamento reverso para identificar o momento da estabilização do processo. MÉTODOS: Indivíduos com FA isolada persistente, candidatos à cardioversão com conversão bem-sucedida ao RS, foram incluídos no estudo. A P-ECGAR foi realizada imediatamente após a reversão ao ritmo sinusal e repetida após 7 e 30 dias. RESULTADOS: Dentre os 31 indivíduos, 9 apresentaram recorrência precoce da FA, todos nos primeiros 7 dias após a cardioversão, e 22 permaneceram em RS por pelo menos um mês; o ECGAR foi obtido no sétimo e no trigésimo dias após a cardioversão. No 30º dia, a duração da onda P progressivamente diminuiu do primeiro para o terceiro ECGAR (duração da onda P: 185,5±41,9 m/s vs 171,7±40,5 m/s vs 156,7±34,9 m/s, respectivamente, 1º, 2º e 3º ECGAR; p<0,001 para todas as comparações). Na análise de domínio de frequência, a turbulência espectral não foi aparente no ECGAR imediatamente após a cardioversão, mas aumentou de forma aguda no 7º dia e permaneceu inalterada no 30º dia. CONCLUSÃO: O presente estudo sugere que os primeiros sete dias pós-cardioversão, após FA de longa duração, são críticos para o processo de remodelamento reverso e recorrência da arritmia.
ARTIGO ORIGINAL
ARRITMIA CLÍNICA
Remodelagem atrial elétrica reversa após cardioversão de fibrilação atrial isolada de longa duração
Departamento de Cardiologia - Seção de Eletrofisiologia Cardíaca e Unidade de Arritmia - Hospital Universitário Pedro Ernesto - Universidade Estadual do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ - Brasil
A fibrilação atrial (FA) tem sido descrita como uma arritmia auto-perpetuante, que promove mudanças eletrofisiológicas no tecido atrial, facilitando sua recorrência e manutenção1-5. A FA persistente geralmente progride para uma forma permanente e a restauração bem sucedida e manutenção do ritmo sinusal depende amplamente da duração da arritmia, sendo que a FA de longa duração é mais resistente à cardioversão e tem maior chance de apresentar recorrência6-9. Ambas, a resistência à cardioversão e tendência de apresentar recorrência, estão fortemente relacionadas ao desenvolvimento de substratos eletrofisiológicos caracterizados por um período refratário efetivo atrial mais curto2,4,5,10-13, condução lenta no miocárdio atrial10,11,14-16 e dispersão de refratariedade4,13,17,18. Essas mudanças podem ser induzidas pelo ritmo atrial rápido e pela FA em si, e foram chamadas de "remodelamento elétrico"2. A anormalidade eletrofisiológica resultante é a presença de múltiplas ondas ao redor dos átrios, algumas das quais circulam de volta sobre eles, criando múltiplos circuitos de reentrada, como proposto por Moe e cols.19,20 em 1962 e 1964, e depois confirmado por Allessie e cols.21 em 1985.
Em modelos animais, tem sido demonstrado que o processo de remodelamento é reversível após a restauração do ritmo sinusal e é caracterizado por um aumento progressivo da velocidade de condução atrial e refratariedade (remodelamento reverso)1,2,10,11,13,22. A recuperação também tem sido demonstrada em átrios humanos3,23-26. Por outro lado, uma incrível vulnerabilidade para recorrência durante o período pós-cardioversão tem sido observada enquanto o remodelamento reverso ainda está incompleto23. Entretanto, o tempo necessário para restaurar completamente as propriedades eletrofisiológicas atriais, especialmente a velocidade de condução, ainda não foi definido.
Os métodos empregados para a análise eletrofisiológica são geralmente invasivos23-25,27 e fazem com que a análise consecutiva do mesmo indivíduo seja difícil, gerando limitações para determinar o momento do remodelamento reverso completo. Além disso, pouco se sabe sobre os efeitos de drogas antiarrítmicas sobre o processo de remodelamento, especialmente a amiodarona, frequentemente usada a fim de facilitar a cardioversão e manter o ritmo sinusal28. O objetivo do presente estudo foi avaliar a ativação elétrica atrial pós-cardioversão de indivíduos com FA de longa duração, a fim de descrever o momento do remodelamento reverso.
Indivíduos com FA isolada e persistente com duração > 2 meses, elegíveis para cardioversão foram incluídos no estudo. A FA isolada foi definida com base no histórico (para excluir a síndrome do coração pós-feriado), exame físico, eletrocardiografia convencional, raio-X de tórax, ecocardiografia, teste de esforço (quando apropriado) e testes de função tireoidiana. Os critérios de exclusão planejados para o estudo foram contra-indicação à anticoagulação ou amiodarona, gravidez, átrio esquerdo
Todos os indivíduos receberam anticoagulação terapêutica com Warfarina antes da cardioversão com Razão Normalizada Internacional entre 2,0 e 4,0 durante três semanas consecutivas. Depois disso, amiodarona oral em doses diárias de até 800 mg, foi iniciada. Se o ritmo sinusal não fosse obtido nos sete dias posteriores, uma cardioversão elétrica por corrente direta era realizada. Se o ritmo sinusal fosse restaurado, uma dose diária de 200 mg de amiodarona era mantida por um mês. O protocolo de cardioversão consistia de: 1) anestesia geral IV com propofol 2 mg/kg; 2) choque com forma de onda sinusoidal monofásica sincronizada DC com colocação das pás em região ápex-anterior; 3) iniciar com energia de 200J, variando até 360J, se necessário.
O eletrocardiograma de alta resolução de onda P (P-ECGAR) foi realizado imediatamente após a reversão para ritmo sinusal (primeiro P-ECGAR) e repetido no 7º (segundo P-ECGAR) e no 30º dia (terceiro P-ECGAR) após a cardioversão bem sucedida. O P-ECGAR foi registrado com um equipamento Predictor IIc System (ART Corazonix, Austin), aplicando-se uma montagem ortogonal modificada de três eletrodos bipolares. O eletrodo X foi padronizado no segundo espaço intercostal na borda esternal direita e na borda inferior esquerda da costela na linha hemiclavicular para mostrar ondas P mais altas e maiores, como descrito anteriormente. O eletrodo Y foi assim colocado no 5º espaço intercostal nas linhas axilares médias esquerda e direita e o eletrodo Z foi colocado ao nível do 4º espaço intercostal na borda esternal esquerda e sua projeção nas costas. Os eletrodos de referência positivos foram colocados nas regiões inferior, esquerda e anterior, respectivamente, relativamente aos eletrodos X, Y e Z. A frequência de amostra foi selecionada em 2.0 kHz. O ponto fiducial foi mudado para a direita e a onda P e o segmento PR foram expostos na janela de média. A média de ruído foi avaliada dentro de uma janela de 50 ms colocada no segmento T-P. A média foi conduzida utilizando-se uma técnica iniciada por R com uma janela de correlação de 40 ms colocada no membro ascendente da onda P e um coeficiente de correlação de 0,99. O limiar para a estimativa de ruído médio final máximo foi estabelecida em 0.3
Após a média do sinal, os pontos de início e de término da região analítica foram derivados da análise de domínio de tempo da magnitude do vetor da onda P, representada pela raiz quadrada da soma dos eletrodos XYZ filtrados de forma independente, usando um filtro de menor quadrado com uma janela de encaixe de 100 ms. Os pontos limitantes da magnitude do vetor da onda P foram determinados através de inspeção visual, permitindo a identificação da duração da onda P e a determinação da região analítica do eletrodo X.
A região analítica foi pré-processada para extrair-se o primeiro derivativo e assim submetê-lo a mapeamento tempo-frequência por transformação de Fourier de curta duração. Cada segmento de dados foi limitado em 16 ms, com um intervalo de 2 ms entre sucessivos segmentos para assegurar tempo-resolução adequado, diminuído gradualmente por uma janela de Blackmann-Harris após remoção média e completada com zeros (
A turbulência espectral foi analisada usando-se 4 parâmetros previamente relatados na literatura: a média (CEM) e o desvio-padrão (CEDP) da correlação espectral (CE) inter-segmentar e a média (BDM) e o desvio-padrão (BDDP) da banda de frequência (BD) delimitadora (
A correlação entre estimativas força-espectrais sucessivas foi calculada na faixa de 0 a 300 Hz. Foi estudada por que se espera que uma condução absolutamente uniforme do sinal elétrico durante a ativação atrial resulte em uma perfeita correlação, enquanto a presença de componentes de alta frequência de condução fragmentada será refletida por decaimento na média da correlação e aumento do desvio-padrão.
Para evitar que os baixos valores da correlação devido à ausência do sinal de despolarização e/ou a presença de ruído branco (
A contaminação por ruído faz com que a distribuição do conteúdo de energia espectral seja igual entre as áreas de baixa e alta frequência. Um segmento de ruído foi definido quando o valor da razão do ruído (baixo-alto) não alcançou um limiar. Devido ao baixo conteúdo de energia da onda P, um acordo ideal entre a superestimação do ruído e avaliação do conteúdo de energia foi obtido quando a razão do ruído foi estabelecida em 30. Quando o limiar não foi alcançado, incluindo os segmentos antes e depois da onda P, a correlação foi estabelecida em 1. As séries de tempo geradas pelos valores de correlação sucessivos ao longo da região analítica é então usada para extrair o CEM e o CEDP.
A banda de frequência delimitadora foi estabelecida para detectar a frequência que limita a energia de cada estimativa de energia espectral a 80% do total. Os parâmetros BDM e BDDP correspondem à média e ao desvio-padrão das séries de tempo das frequências de banda e são expressos em Hz.
Concluiu-se que a presença de atividade elétrica intensamente fragmentada nos átrios resultaria em aumento dos valores de CEDP, BDM e BDDP e diminuiria os valores de CEM.
Variáveis contínuas foram expressas como médias ± DP e comparadas nos segmentos do seguimento com teste t de Student pareado ou não-pareado, quando apropriado. A normalidade da função de densidade de probabilidade estimada das variáveis foi avaliada pelos testes padrões de assimetria para validar os testes para comparações de médias. Todas as variáveis demonstraram ajuste apropriado à distribuição normal. CEM e CEDP foram multiplicados por 100 antes da análise. A correlação das variáveis entre os segmentos de seguimento foi calculada pelo coeficiente de Pearson e testada usando ANOVA aplicada à correlação. Variáveis discretas foram expressas como razão ou porcentagem e analisadas pelos testes de Qui-quadrado ou teste Exato de Fisher, quando apropriado. Valores de p < 0,05 foram considerados significantes.
Em uma coorte de 581 indivíduos consecutivos, com todas as formas de FA, com tratamento marcado na Unidade de Controle de Arritmia do Hospital Universitário Pedro Ernesto (Hospital Memorial Universitário, Rio de Janeiro, Brasil) entre Março 2001 e Abril 2006, 37 indivíduos com fibrilação atrial isolada de longa duração (7 ± 5 meses; variando de 2 a 24 meses) e de acordo com os critérios de exclusão planejados, foram elegíveis para o estudo. Seis indivíduos foram posteriormente excluídos por que a cardioversão foi ineficaz na restauração do ritmo sinusal. Trinta e um indivíduos, 16 homens, com idade média de 57 ± 12 anos, obtiveram reversão a ritmo sinusal com sucesso e foram incluídos no estudo. Um indivíduo apresentou conversão química cinco dias após o início do uso de amiodarona oral e trinta apresentaram conversão elétrica (262,6 ± 64,7 Joules). O P-ECGAR foi tentado imediatamente após a cardioversão em todos os pacientes, exceto um. Nesse paciente, que foi submetido à conversão química, o P-ECGAR foi realizado dois dias após a recuperação do ritmo sinusal. Nove indivíduos apresentaram recorrência precoce da FA (Grupo I), todos nos primeiros sete dias pós-conversão. Vinte e dois indivíduos (Grupo II) permaneceram em ritmo sinusal por pelo menos 1 mês e o P-ECGAR foi realizado no 7º e 30º dias após a cardioversão. Nenhum episódio de tromboembolismo foi observado durante o mês de seguimento. A
A
Os parâmetros do primeiro P-ECGAR não foram diferentes entre os Grupos I e II (
No presente estudo, foram incluídos somente indivíduos com FA isolada. O termo FA isolada descreve essa arritmia na ausência de doença cardíaca subjacente demonstrável.
A maioria dos estudos sobre remodelamento atrial elétrico em humanos foi realizada com indivíduos com ou sem doença cardiovascular evidente23-25,27. Embora as alterações atriais microestruturais tenham sido observadas na FA isolada29, alterações anatômicas macro e ultra-estruturais devido à doença cardíaca subjacente, como fibrose, podem persistir indefinidamente, a despeito do retorno ao ritmo sinusal e podem ser responsáveis por anormalidades eletrofisiológicas persistentes. Portanto, acreditamos que um modelo de FA isolada seria mais representativo do processo de mudanças eletrofisiológicas devido ao fenômeno de remodelamento elétrico.
A FA de longa duração é mais resistente à cardioversão e tem maior chance de apresentar recorrência30. Nesse cenário, a amiodarona tem se mostrado mais eficaz do que outros medicamentos antiarrítmicos para a manutenção do ritmo sinusal31. Em indivíduos com AF de duração > 3 meses, o uso prévio da amiodarona antes da cardioversão aumenta a probabilidade de restauração do ritmo sinusal e evita a recorrência precoce da arritmia28. Embora possa ser razoável aceitar que a amiodarona promove mudanças nas propriedades eletrofisiológicas durante a ativação atrial, os indivíduos em nosso estudo foram avaliados sob o uso do medicamento por que essa abordagem já é usual na prática clínica. Entretanto, a fim de minimizar a variação inter-individual, tentamos padronizar a dose de amiodarona de acordo com o peso corporal.
Em estudos anteriores, demonstramos que a turbulência espectral do P-ECGAR identifica indivíduos em risco de recorrência precoce ou frequente de fibrilação atrial após cardioversão elétrica bem sucedida e evolução para a forma permanente da arritmia6,32. Outros estudos demonstraram uma forte correlação entre eletrogramas endocárdicos fracionados e episódios de FA33,34. A ativação ventricular fragmentada detectada pelos eletrogramas endocárdicos já foi correlacionada com sinais de baixa amplitude e alta frequência detectados no ECGAR de superfície corporal35,36. Assim, é razoável associar a turbulência espectral do P-ECGAR com a presença de ativação atrial fragmentada intracavitária.
No presente estudo, a duração da onda P progressivamente declina durante o primeiro mês após a restauração do ritmo sinusal, em paralelo ao desenvolvimento da turbulência espectral. Durante a primeira semana em ritmo sinusal, intensa turbulência espectral na atividade elétrica atrial progressivamente se sobressai, sugerindo a recuperação inicial da ativação atrial é caracterizada pela condução anisotrópica não-uniforme, que permanece inalterada até o final do primeiro mês. É interessante notar que, em nossa população, a turbulência espectral começando durante os primeiros sete dias em ritmo sinusal, estava em sua maior parte concentrada na porção terminal (segunda metade,
A relação temporal de conteúdo de alta frequência detectado na onda P no presente estudo está de acordo, pelo menos em parte, com a fragmentação de alta frequência registrada no átrio esquerdo durante a fibrilação atrial por Kalifa e cols.33.
Por outro lado, no presente estudo, todas as recorrências ocorreram na primeira semana após a restauração do ritmo sinusal. Estudos anteriores, usando dispositivos implantáveis para monitorar indivíduos submetidos a cardioversão elétrica de FA, mostraram taxas de recorrência >50%, especialmente na primeira semana. Tieleman e cols.37 acompanhou 61 indivíduos (média de 7 meses em FA) através de monitoração trans-telefônica após a restauração do ritmo sinusal e observou que 22 (36%) apresentaram recorrência em até cinco dias após a cardioversão bem sucedida, após progressiva e substancial redução nos episódios diários de recorrência. Em indivíduos com FA de média e longa duração, a primeira semana após a conversão ao ritmo sinusal é caracterizada por acentuada vulnerabilidade à recorrência da arritmia. Essa vulnerabilidade tem sido atribuída, pelo menos em parte, ao remodelamento atrial elétrico reverso24,38.
A duração da magnitude de vetor do P-ECGAR tem sido aceita como uma índice da velocidade de condução intra-atrial3,24,39 e um marcador de FA40. Sato e cols.39 não observaram alterações significantes na duração da onda P entre uma e 24 horas após a cardioversão bem sucedida de FA de longa duração. Yu e cols.3 relataram que a duração da onda P e os tempos de condução inter e intra-atrial eram mais longos em indivíduos com FA do que em controles; entretanto, nenhuma redução de tempo de condução foi observada de imediatamente depois até 4 dias após a restauração do ritmo sinusal. Guo e cols.41 analisaram prospectivamente 60 pacientes com FA persistente submetidos a cardioversão elétrica bem sucedida e acompanhados através de ECGAR realizado imediatamente após ou 7, 30, 90 e 180 dias depois da restauração do ritmo sinusal. Os autores descobriram que em pacientes que permaneceram em ritmo sinusal durante o seguimento, a duração do P-ECGAR filtrado era mais curta e mostrava encurtamento mais rápido da onda P do que naqueles que eventualmente apresentavam recorrência. Em contraste com Guo e cols.41, que observaram redução da duração do P-ECGAR após a primeira semana de restauração do ritmo sinusal, em nosso estudo a redução na duração do P-ECGAR foi mais acentuada durante a primeira semana.
Essas diferenças poderiam ser explicadas pelos diferentes perfis de arritmia na população. Enquanto em nosso estudo todos os pacientes apresentavam FA isolada e o uso de medicamentos anti-arrítmicos era uniforme e controlado, no estudo de Guo e cols.41, a maioria dos pacientes tinha cardiomiopatia estrutural e estavam tomando diferentes medicamentos anti-arrítmicos.
Por outro lado, Chalfoun e cols.42 acompanhou 60 indivíduos com FA persistente submetidos a cardioversão bem sucedida durante 30 dias. Eles não observaram diferenças significantes na duração do P-ECGAR imediatamente após a cardioversão entre aqueles que permaneceram em ritmo sinusal (22 pacientes, 37%) e aqueles que apresentaram recorrência no período de seguimento. Uma redução significante na duração do P-ECGAR entre 30 dias e imediatamente após a restauração do ritmo sinusal foi relatada naqueles que permaneceram em ritmo sinusal.
Entretanto, Chalfoun e cols.42 descobriram que o tamanho do átrio esquerdo no início do estudo estava diretamente correlacionado com a duração do P-ECGAR imediatamente após a restauração do ritmo sinusal somente naqueles que permaneciam em ritmo sinusal após um mês de seguimento, sugerindo que diversos mecanismos patofisiológicos podem ter papéis relevantes na recorrência da FA. Os únicos preditores da FA eram a presença de hipertrofia ventricular esquerda e duração anterior da FA.
Em nosso estudo, a duração da onda P progressivamente declinou a partir da restauração imediata do ritmo sinusal até o 30º dia, com redução acentuada observada na primeira semana. No estudo de Yu e cols.3, embora não estatisticamente significante, a duração média da onda P diminuiu de 144 ms para 138 ms. Raitt e cols.24 demonstraram uma redução significante na duração da onda P em indivíduos com fibrilação atrial com duração maior que 12 meses, quando comparados com o período imediatamente pós-cardioversão e sete dias depois. Healey e cols.43 detectaram um encurtamento significante da onda P do período imediatamente pós-cardioversão até 3 dias após a reversão bem sucedida da FA. É digno de nota que em vários estudos3,24,39 nenhuma extensão significante do tempo de condução na parede lateral do átrio esquerdo foi observada durante os episódios de FA, em oposição ao tempo de condução inter-atrial (entre a parede lateral do átrio direito e um eletrodo distal distante no seio coronariano), o que significantemente aumenta durante a FA e progressivamente reduz após a retomada do ritmo sinusal.
O encurtamento do período refratário após o estabelecimento da fibrilação atrial e aumento adicional após a restauração do ritmo sinusal já foi demonstrado em humanos e modelos animais2-5,10-13,23-25. Entretanto, após a conversão de FA de longa duração para o ritmo sinusal, tanto o aumento quanto a adaptação da frequência do período refratário mostram uma recuperação não-uniforme, tempo-dependente nos átrios, tendo sido observados mais cedo no átrio direito (horas) do que no esquerdo (dias), dessa forma predispondo à dispersão da refratariedade atrial.
Em nosso estudo, a análise da ativação atrial por P-ECGAR demonstrou um aumento progressivo da turbulência espectral após a cardioversão, mais acentuadamente observado após 7 dias de retomada do ritmo sinusal. Considerando que a primeira semana após a restauração do ritmo sinusal coincide com:1) aumento do período refratário e elevação da velocidade de condução; 2) aumento da dispersão de refratariedade intra-atrial e 3) taxas mais altas de recorrência de fibrilação atrial, postulamos que a elevação na velocidade de condução em contraste com o aumento não-homogêneo do período refratário fornece condições para anisotropismo não-uniforme e desenvolvimento de barreiras funcionais na condução atrial. Essas alterações são a razão para o progressivo aumento na turbulência espectral observada no P-ECGAR.
Em nossa população, seis pacientes (16%) foram excluídos devido à falha na cardioversão elétrica. A falta de um cardioversor elétrico bifásico pode ter contribuído para a presente taxa de cardioversões que não foram bem sucedidas. Evidências de estudos de mapeamento intracavitário comparando a presença de regiões de fragmentação de alta frequência intra-atrial com o conteúdo de alta frequência do P-ECGAR ainda estão faltando. Os autores especulam que as fontes de conteúdo de alta frequência detectadas no P-ECGAR podem estar em paralelo com a atividade endocárdica atrial fragmentada, embora estudos invasivos para apoiar essa teoria nos átrios ainda sejam necessários.
Após a restauração do ritmo sinusal, em indivíduos com FA de longa duração, há um encurtamento progressivo na duração da onda P observado durante o primeiro mês, especialmente na primeira semana, em paralelo com o aumento da atividade elétrica de alta frequência no 7º dia, que permaneceu inalterado até o 30º dia. Os mecanismos intrínsecos responsáveis pelos presentes achados ainda precisam ser elucidados.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de tese de doutorado de Eduardo Correa Barbosa pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro.
Eduardo Correa Barbosa Rua Alzira Cortes, 5/101, Botafogo 22.260-050, Rio de Janeiro, RJ - Brasil Email:
Artigo recebido em 16/06/08; revisado recebido em 14/07/08; aceito em 17/07/08.
BACKGROUND: Atrial fibrillation (AF) itself promotes electrophysiological changes, termed "electrical remodeling", facilitating its recurrence and maintenance. There is evidence that the remodeling process is reversible after restoration of the sinus rhythm (SR). However, the timing for the recovery of electrophysiological properties is still undefined. OBJECTIVE: The aim of this study was to assess the atrial electrical activation using P-wave signal-averaged electrocardiogram (P-SAECG) post-cardioversion of long-standing AF, focusing on the reversal remodeling process to identify the timing of the process stabilization. METHODS: Subjects with lone persistent AF, eligible for cardioversion and successfully converted to SR, were enrolled at the study. SAECG was performed immediately after reversion to SR and repeated on days seven and thirty. RESULTS: Of 31 subjects, nine presented early recurrence of atrial fibrillation, all of them in the first seven days post-cardioversion; 22 remained in SR for at last one month and SAECG was obtained on days seven and thirty after cardioversion. In the latter, P-wave duration progressively abated from the first to the third SAECG (P-wave duration: 185.5±41.9 ms vs 171.7±40.5 ms vs 156.7±34.9 ms, respectively, first, second and third SAECG; p<0.001 for all matches). In the frequency domain analysis, spectral turbulence was not apparent in SAECG immediately post-cardioversion, but sharply increased on day seven and remained unchanged on day thirty. CONCLUSION: This study suggests that the first seven days post-cardioversion of long standing AF are critical for reversal remodeling process and arrhythmia recurrence.
Departamento de Cardiologia - Seção de Eletrofisiologia Cardíaca e Unidade de Arritmia - Hospital Universitário Pedro Ernesto - Universidade Estadual do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ - Brazil
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Atrial fibrillation (AF) has been described as a self-perpetuating arrhythmia, which promotes electrophysiological changes in atrial tissue, facilitating its recurrence and maintenance1-5. Persistent AF usually progresses to a permanent form and the successful restoration and maintenance of sinus rhythm largely depend on arrhythmia duration, with long-standing AF being more resistant to cardioversion and more prone to recurrence6-9.
Both resistance to cardioversion and tendency of recurrence are strongly related to the development of electrophysiological substrates characterized by shortened atrial effective refractory period2,4,5,10-13, slow conduction in the atrial myocardium10,11,14-16 and dispersion of refractoriness4,13,17,18. These changes can be induced by both rapid atrial pacing and AF itself, and have been termed "electrical remodeling"2. The resultant electrophysiological abnormality is the presence of multiple wavelets around the atria, some of which circle back on them creating multiples reentry circuits, as proposed by Moe et al19,20 in 1962 and 1964, and later confirmed by Allessie et al21 in 1985.
In animal models, the remodeling process has been demonstrated to be reversible after restoration of the sinus rhythm, and is characterized by progressive increase in both atrial conduction velocity and refractoriness (reversal remodeling)1,2,10,11,13,22. Recovery has also been demonstrated in human atria3,23-26. On the other hand, a remarkable vulnerability to recurrence during post-cardioversion period has been observed while reverse remodeling is yet incomplete23. However, the necessary time to completely restore atrial electrophysiological properties, especially the conduction velocity, is yet to be defined.
The methods employed for electrophysiological analysis are usually invasive23-25,27 and make consecutive analysis of the same subject difficult, generating limitations to determine the moment of complete reversal remodeling. Furthermore, little is known about the effects of antiarrhythmic drugs on the remodeling process, especially amiodarone, frequently used in order to facilitate cardioversion and maintain sinus rhythm28. The aim of this study was to assess the atrial electrical activation in post-cardioversion of subjects with long-standing AF to describe the timing of reversal remodeling.
Subjects with lone persistent atrial fibrillation of >2 months duration eligible for cardioversion were included in this study. Lone AF was defined on basis of history (to exclude holiday heart syndrome), physical examination, conventional electrocardiography, chest X-ray, echocardiography, stress testing (when appropriate) and thyroid function tests. Planned exclusion criteria for the study were contraindication to anticoagulation or amiodarone, pregnancy, left atria
All subjects received therapeutic anticoagulation with warfarin before cardioversion with international normalized ratio between 2.0 and 4.0 during three consecutive weeks. Thereafter, oral amiodarone, in daily doses of up to 800 mg, was initiated. If sinus rhythm was not obtained in the following 7 days, direct current electrical cardioversion was performed. If sinus rhythm was restored, a daily dose of 200 mg of amiodarone was maintained for one month. The cardioversion protocol consisted of: 1) general IV anesthesia with propofol 2 mg/kg; 2) synchronized DC monophasic sinusoidal waveform shock with anterior-apex paddle placement; 3) Starting energy delivery with 200J, ranging until 360J, if necessary.
P-wave signal-averaged electrocardiogram (P-SAECG) was performed immediately after reversion to sinus rhythm (first P-SAECG) and repeated on the seventh (second P-SAECG) and at the thirtieth (third P-SAECG) day after successful cardioversion. P-SAECG was recorded with a Predictor IIc System (ART Corazonix, Austin) applying a modified orthogonal montage of three bipolar leads. The X lead was standardized on the 2nd intercostal space at the right sternal border and on the left lower rib border at the hemiclavicular line to present larger and taller P-waves, as previously described. The Y lead was thus placed on 5th intercostal space at the left and the right mid axillary lines and the Z lead placed at the level of 4th intercostal space to left sternal border and its projection in the back. Positive reference electrodes were placed inferior, left and anterior, respectively to the leads X, Y and Z. The sampling frequency was set at 2.0 kHz. The fiducial point was shifted to the right and the P-wave and PR segment were exposed into the averaging window. Averaging noise was assessed within a 50ms window placed on the T-P segment. The averaging was conducted using an R-triggered technique with a correlation window of 40 ms placed on the ascending limb of P-wave and a correlation coefficient of 0.99. The threshold for the maximum final averaged noise estimate was set at 0.3
Time domain and spectral turbulence analysis: After signal averaging, the onset and offset points of the analytic region were derived from time domain analysis of the P-wave vector magnitude, represented by the root-sum-square of independently filtered XYZ-leads, using a least square filter with 100 ms fitting window. The limiting points of the P-wave vector magnitude was determined by visual inspection, allowing identification of the P-wave duration and determination of the analytic region of the X-lead.
The analytic region was pre-processed to extract the first derivative and thus submitted to time-frequency mapping by short-time Fourier transform. Each data segment was limited in 16 ms, with 2 ms interval between successive segments to assure adequate time-resolution, tapered by a Blackmann-Harris window after mean removal, and zero-padded to 512 points. The boundaries of the analytic region (up to 200 ms) were placed 16 ms prior to the onset of the P-wave and on a point onto the PR segment.
Spectral turbulence was analyzed using 4 parameters previously reported in the literature: the mean (MEC) and the standard deviation (SEC) of the inter-segment spectral correlation and the mean (MET) and the standard deviation (SET) of the signal frequency edge track. The correlation between successive power-spectral estimations was calculated in the range from 0 to 300 Hz. It was studied because an absolutely uniform conduction of the electrical signal during atrial activation is expected to give perfect correlation, while the presence of high frequency components from fragmented conduction will be reflected by decay in correlation mean and increased standard deviation.
To prevent low values of correlation due to the absence of depolarization signal and/or the presence of band-limited white noise from interfering with the analysis, the ratio between the areas of low (0-30Hz) and high (>30Hz-100Hz) frequencies was employed to verify whether the region was signal or noise. Noise contamination causes spectral energy content distribution to be even between low and high frequency areas. A noisy segment was defined when the value of the noise (low-high) ratio did not reach a threshold. Due to the low energy content of the P-wave, an optimal compromise between noise overestimation and energy content assessment was achieved when noise ratio was set at 30. When the threshold was not reached, including the segments before and after the P-wave, the correlation was set at 1. The time-series generated by successive correlation values along the analytic region is thus used to extract MEC and SEC.
The frequency edge track was set to detect the frequency that limits the energy of each power-spectral estimation to 80% of the total. The parameters MET and SET correspond to the mean and the standard deviation of the time series of edge frequencies and are expressed in Hz.
It was assumed that the presence of intense fragmented electrical activity in atria would result in increased values of SEC, MET and SET and decreased values of MEC.
Continuous variables were expressed as mean ± SD and compared at follow-up segments using paired or unpaired Student-t test when appropriate. Normality of the estimated probability density function of the variables was assessed by standard skewness tests to validate the tests for mean comparisons. All variables demonstrated appropriate adjustment to normal distribution. MEC and SEC were multiplied by 100 before analysis. The correlation of the variables between follow-up segments was calculated by Pearson's coefficient and tested using ANOVA applied to the correlation. Discrete variables were reported as ratio or percentage and analyzed by either Chi-square or Fisher's exact test, when appropriate. P values <0.05 were considered significant.
In a cohort of 581 consecutive subjects, with all forms of atrial fibrillation, scheduled for treatment at the Arrhythmia Control Unit of University Hospital (Pedro Ernesto University Memorial Hospital, Rio de Janeiro, Brazil) between March 2001 and April 2006, 37 subjects with long-standing lone atrial fibrillation (7 ± 5 months; ranging from 2 to 24 months) and according to the planned exclusion criteria were eligible for the study. Six subjects were later excluded because cardioversion was ineffective for the restoration of sinus rhythm. Thirty-one subjects, 16 men, mean age of 57 ± 12 years, were successfully converted to sinus rhythm and were enrolled. One subject had chemical conversion five days after starting oral amiodarone and thirty had electrical conversion (262.6 ± 64.7 Joules). The P-SAECG was attempted immediately after cardioversion in all subjects, but one. In this subject, who underwent chemical conversion, P-SAECG was performed within two days after sinus rhythm restoration. Nine subjects underwent early recurrence of atrial fibrillation (Group-I), all of them in the first seven days post-cardioversion. Twenty-two (Group-II) subjects remained in sinus rhythm by at least one month, and P-SAECG was obtained on days seven and thirty after cardioversion. No episodes of thromboembolism were observed during one month of follow-up.
No significant differences were observed regarding gender, age, left atrial size or ejection fraction between Groups I and II. Subjects from Group-I required significant higher energy output for appropriate arrhythmia conversion than those from Group-II (304.4 ± 65.4 Joule
The parameters of first P-SAECG were not different between Groups I and II (
In the present study, only subjects with lone AF were enrolled. The term "lone AF" describes this arrhythmia in the absence of demonstrable underlying cardiac disease.
Most studies about electrical atrial remodeling in humans have assessed subjects with and without overt cardiovascular disease23-25,27. Although micro structural atrial changes have been observed in lone AF29, gross and ultra-structural anatomic changes due to underlying cardiac disease, such as fibrosis, may persist indefinitely, despite the restoration to sinus rhythm and may be responsible for persistent electrophysiological abnormalities. Therefore, we believe that a lone-AF model would be more representative of the electrophysiological changes process due to the electrical remodeling phenomenon.
Long standing AF is more resistant to cardioversion and more likely to recur30. In this scenario, amiodarone has been shown to be more effective than other antiarrhythmic drugs for the maintenance of sinus rhythm31. In subjects with AF lasting longer than 3 months, previous use of amiodarone before cardioversion increases the likelihood of restoration to sinus rhythm and prevention of early recurrence of the arrhythmia28. Although it may be reasonable to accept that amiodarone promotes changes in the electrophysiological properties during atrial activation, our subjects were assessed under the use of the drug, because this approach is already usual in clinical practice. However, in order to minimize inter-individual variation, we attempted to standardize the amiodarone dose according to body weight.
In previous studies, we demonstrated that spectral turbulence of the P-SAECG identifies subjects at risk of either early or frequent recurrence of atrial fibrillation after successful electrical cardioversion and evolution to the permanent form of the arrhythmia6,32. Other studies have demonstrated a strong correlation between fractionated endocardial electrograms and AF episodes33,34. Fragmented ventricular activation detected by endocardial electrograms has been already correlated with low-amplitude and high-frequency signals detected on body surface SAECG35,36. Thus, it is reasonable to conclude that the spectral turbulence of the surface P-SAECG reflects the presence of potential fragmented intracavitary atrial activation.
In the present study, the P-wave duration progressively abates during the first month after sinus rhythm restoration, which parallels spectral turbulence development. During the first week in sinus rhythm, intense spectral turbulence in atrial electrical activity progressively supervenes, suggesting that early recovery of atrial activation is characterized by non-uniform anisotropic conduction, which remains unchanged until the end of the first month. It is noteworthy that, in our population, spectral turbulence, starting during the first seven days in sinus rhythm, was mostly concentrated in the terminal portion (second half,
On the other hand, in the present study, all recurrences occurred in the first week after sinus rhythm restoration. Previous studies using implantable devices for monitoring subjects submitted to electrical cardioversion of atrial fibrillation have demonstrated recurrence rates over 50%, especially in the first week. Tieleman et al37 followed 61 subjects (average of seven months in atrial fibrillation) by transtelephonic monitoring after restoration of sinus rhythm and observed that 22 (36%) recurred as early as five days after successful cardioversion, following progressive and substantial reduction in daily episodes of recurrence. In subjects with mid to long-term atrial fibrillation, the first week that follows conversion to sinus rhythm is characterized by marked vulnerability to arrhythmia recurrence. Vulnerability has been, at least in part, attributed to the reversal of atrial electrical remodeling24,38.
P-SAECG vector magnitude duration has been accepted as an index of intra-atrial conduction velocity3,24,39 and a marker of atrial fibrillation40. Sato et al39 did not observe significant P-wave duration changes from one hour to 24h after successful cardioversion of long term atrial fibrillation. Yu et al3 reported that P-wave duration and both inter and intra-atrial conduction times were longer in subjects with atrial fibrillation than controls; however, no reduction in conduction times were observed from immediately after to the following four days post sinus rhythm restoration. Guo et al41 prospectively analyzed 60 patients with persistent AF submitted to successful electrical cardioversion and followed with serial SAECG carried out immediately after and seven 7, 30 90 and 180 days after sinus rhythm restoration. The authors found out that in patients who remained in sinus rhythm during follow-up, the filtered P-wave SAECG duration was both shorter and showed faster P-wave shortening than in those who eventually recurred. In contrast to Guo et al41, who observed reduction in P-wave SAECG duration after the first week after sinus rhythm restoration, in our study, the reduction in P-wave SAECG duration was more remarkable during the first week. These differences could be explained by different population arrhythmia profiles. Whereas in our study, all patients had lone AF and use of anti-arrhythmic drugs was uniform and controlled, in Guo at al41 study most patients had structural cardiomyopathy and were taking different anti-arrhythmic drugs. On the other hand, Chalfoun et al42 followed 60 subjects with persistent AF who underwent successful electrical cardioversion during 30 days. They observed no significant differences in P-wave SAECG duration immediately after cardioversion between those who remained in sinus rhythm (22 patents, 37%) and those who recurred in the follow-up period. A significant reduction in P-wave SAECG duration between 30 days and immediately after sinus restoration was reported in those who remained in sinus rhythm. However, Chalfoun et al42 found that left atrial size at the beginning of the study directly correlated to P-wave SAECG duration immediately after sinus rhythm restoration only among those who were in sinus rhythm after one month of follow-up, suggesting that diverse pathophysiological mechanisms may play relevant roles in AF recurrence. The only predictors of AF recurrence were the presence of left ventricular hypertrophy and previous AF duration. In our study, P-wave duration progressively abated from the immediate sinus rhythm restoration to the 30th day, with remarkable reduction observed in the first week. In Yu et al3 study, although not statistically significant, average P-wave duration did reduce from 144 ms to 138 ms. Raitt et al24 demonstrated a significant reduction in P-wave duration in subjects with atrial fibrillation lasting more than 12 months when compared to both immediate post-cardioversion and seven days afterwards. Healey et al43 detected a significant P-wave shortening from immediately after to three days post successful reversion of atrial fibrillation. It is noteworthy that in several studies3,24,39 no significant lengthening of conduction time in the lateral wall of the left atrium was observed during atrial fibrillation episodes, opposite to inter-atrial conduction time (between the right atrium lateral wall and a distal electrode far in the coronary sinus), which significantly lengthens during atrial fibrillation and progressively reduces after restoration of the sinus rhythm.
Shortening of the atrial refractory period following establishment of atrial fibrillation and further lengthening after sinus rhythm restoration has already been demonstrated in humans as well as in animal models2-5,10-13,23-25. However, after long standing atrial fibrillation conversion to sinus rhythm, both lengthening and rate-adaptation of refractory period shows non-uniform time-dependent recovery in the atria, having been observed earlier on the right (hours) than on the left atrium (days) thus, predisposing to dispersion of atrial refractoriness. In our study, the analysis of the atrial activation by P-SAECG demonstrated progressive increase in the spectral turbulence after cardioversion, most remarkably observed after seven days of sinus rhythm restoration. As the first week after sinus rhythm recovery coincides with: 1) lengthening of the refractory period and increased conduction velocity, 2) Increased intra-atrial dispersion of refractoriness, and 3) higher rates of atrial fibrillation recurrence, we hypothesized that the increase in the velocity conduction in contrast with the non-homogeneous lengthening of the refractory period provides conditions for non-uniform anisotropism and development of functional barriers in atrial conduction. These changes are the rationale for the progressive increase in spectral turbulence observed in P-SAECG.
In our population, six patients (16%) were excluded due to unsuccessful electrical cardioversion. The lack of a biphasic electrical cardioverter may have contributed to the present rate of unsuccessful cardioversions. Evidence from intracavitary mapping studies comparing the presence of intra-atrial high-frequency fragmentation regions with signal averaged surface ECG high-frequency content is still lacking. The authors speculate that the sources of high frequency content detected on P-wave SAECG may be in parallel with fragmented atrial endocardial activity, although invasive studies to support this theory in atria are still needed.
After restoration of the sinus rhythm in subjects with long-standing atrial fibrillation, there is a progressive shortening of the P duration observed during the first month, especially in the first week, paralleled by the accentuation of high frequency electrical activity on the seventh day, which remains unchanged until the thirtieth day. The intrinsic mechanisms responsible for the present findings await elucidation.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of doctoral submitted by Eduardo Correa Barbosa, from Universidade do Estado do Rio de Janeiro.
FUNDAMENTO: La fibrilación atrial (FA) aislada promueve cambios electrofisiológicos llamados "remodelación eléctrica", que facilitan su recurrencia y mantenimiento. Hay evidencia de que el proceso de remodelación sea reversible tras la recuperación del ritmo sinusal (RS). Sin embargo, el momento para la recuperación de las propiedades electrofisiológicas no está definido todavía. OBJETIVO: El objetivo de ese estudio fue evaluar la activación eléctrica atrial con el empleo del electrocardiograma de alta resolución de onda P (P-ECGAR) postcardioversión de la FA de larga duración, concentrándose en el proceso de remodelación reversa para identificar el momento de la estabilización del proceso. MÉTODOS: Se incluyeron en el estudio a individuos con FA aislada persistente y a candidatos a la cardioversión con conversión exitosa al RS. La P-ECGAR se realizó inmediatamente tras la reversión al ritmo sinusal y se repitió después de 7 y 30 días. RESULTADOS: Entre los 31 individuos, 9 presentaron recurrencia precoz de la FA, todos en los primeros 7 días después de la cardioversión, y 22 siguieron en RS durante un mes como mínimo; el ECGAR se obtuvo en el séptimo y en el trigésimo días tras la cardioversión. En el 30º día, la duración de la onda P disminuyó progresivamente desde el primer hasta el tercer ECGAR (duración de la onda P: 185,5±41,9 m/s vs 171,7±40,5 m/s vs 156,7±34,9 m/s, respectivamente, 1er, 2º y 3er ECGAR; p<0,001 para todas las comparaciones). En los análisis de dominio de frecuencia, la turbulencia espectral no fue aparente en el ECGAR inmediatamente tras la cardioversión, pero aumentó de forma aguda en el 7º día y siguió inalterada en el 30º día. CONCLUSIÓN: El presente estudio sugiere que los primeros siete días post cardioversión, después FA de larga duración, son críticos para el proceso de remodelación reversa y recurrencia de la arritmia.
Departamento de Cardiologia - Seção de Eletrofisiologia Cardíaca e Unidade de Arritmia - Hospital Universitário Pedro Ernesto - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ - Brasil
Correspondencia
La fibrilación atrial (FA) viene siendo descripta como una arritmia autoperpetuante, que promueve cambios electrofisiológicas en el tejido atrial, facilitando su recurrencia y mantenimiento1-5. La FA persistente generalmente progresa hacia una forma permanente, mientras que la restauración exitosa y el mantenimiento del ritmo sinusal dependen ampliamente de la duración de la arritmia, la FA de larga duración es más resistente a la cardioversión y tiene mayor probabilidad de presentar recurrencia6-9. Ambas, la resistencia a la cardioversión y la tendencia de presentar recurrencia, están fuertemente relacionadas al desarrollo de sustratos electrofisiológicos caracterizados por un período refractario efectivo atrial más corto2,4,5,10-13, conducción lenta en el miocardio atrial10,11,14-16 y dispersión de refratariedad4,13,17,18. El ritmo atrial rápido y la FA misma pueden inducir esos cambios, lo que se denominó "remodelación eléctrica"2. La anormalidad electrofisiológica resultante es la presencia de múltiples ondas alrededor de los atrios, algunas de las cuales circulan de volta sobre ellos, creando múltiples circuitos de reentrada, como lo propuesto por Moe et al19,20 en 1962 y 1964, y después confirmado por Allessie et al 21 en 1985.
En modelos animales, se viene demostrando que el proceso de remodelación es reversible tras la restauración del ritmo sinusal y se caracteriza por un aumento progresivo de la velocidad de conducción atrial y refractariedad (remodelación reversa)1,2,10,11,13,22. La recuperación viene siendo evidenciada también en atrios humanos3,23-26. Por otro lado, viene siendo observada una increíble vulnerabilidad para la recurrencia durante el período post cardioversión, mientras que la remodelación reversa está todavía incompleta23. No obstante, el tiempo necesario para restaurar completamente las propiedades electrofisiológicas atriales, especialmente la velocidad de conducción, no se definió todavía.
Los métodos empleados para el análisis electrofisiológico son generalmente invasivos23-25,27 y hacen con que el análisis consecutivo del mismo individuo sea difícil, generando limitaciones para determinar el momento de la remodelación reversa completa. Además de eso, poco se sabe sobre los efectos de fármacos antiarrítmicos acerca del proceso de remodelación, especialmente la amiodarona, frecuentemente usada a fin de facilitar la cardioversión y mantener el ritmo sinusal28. El objetivo del presente estudio fue evaluar la activación eléctrica atrial en post cardioversión de individuos con FA de larga duración a fin de describir el momento de la remodelación reversa.
Se incluyeron en el estudio a individuos con FA aislada y persistente con duración > 2 meses, elegibles para cardioversión. La FA aislada se definió con base en el histórico (para excluir el síndrome del corazón del fin de semana), examen físico, electrocardiografía convencional, rayo-X de tórax, ecocardiografía, prueba de esfuerzo (cuando apropiado) y pruebas de función tiroidea. Los criterios de exclusión planeados para el estudio fueron contraindicación a la anticoagulación o amiodarona, embarazo, atrio izquierdo
Todos los individuos recibieron anticoagulación terapéutica con Warfarina antes de la cardioversión con Razón Normalizada Internacional entre 2,0 y 4,0 durante tres semanas consecutivas. Tras ello, tuvieron inicio las dosis diarias del amiodarona oral, de hasta 800mg. Si el ritmo sinusal no se obtuviera en los siete días posteriores, se llevaba a cabo una cardioversión eléctrica por corriente directa. Si se restaurara el ritmo sinusal, se mantenía una dosis diaria de 200 mg de amiodarona durante un mes. El protocolo de cardioversión consistía de: 1) anestesia general IV con propofol 2mg/Kg; 2) choque con forma de onda sinusoidal monofásica sincronizada DC con colocación de las palas en región ápex-anterior; 3) iniciar con energía de 200J, variando hasta 360J, si necesario.
Se realizó el electrocardiograma de alta resolución de onda P (P-ECGAR) inmediatamente después de la reversión para ritmo sinusal (primer P-ECGAR) y repetido en el 7° (segundo P-ECGAR) y en el 30º día (tercer P-ECGAR) tras la cardioversión exitosa. El P-ECGAR se registró con un equipo Predictor IIc System (ART Corazonix, Austin), aplicándose un montaje ortogonal modificado de tres electrodos bipolares. Se estandarizó el electrodo X en el segundo espacio intercostal en el borde esternal derecho y en el borde inferior izquierdo de la costilla en la línea hemiclavicular para mostrar ondas P más altas y mayores, tal como se describió anteriormente. Así que el electrodo Y se colocó en el 5º espacio intercostal en las líneas axilares medias izquierda y derecha; y el electrodo Z se colocó al nivel del 4º espacio intercostal en el borde esternal izquierdo y su proyección en la espalda. Los electrodos de referencia positivos se ubicaron en las partes inferior, izquierda y anterior, respectivamente, relativamente a los electrodos X, Y y Z. La frecuencia de muestra se seleccionó en 2.0 kHz. Se cambió el punto fiducial hacia la derecha y la onda P y se expusieron el segmento PR en la ventana media. El promedio de ruido se evaluó dentro de una ventana de 50 ms que se puso en el segmento T-P. El promedio se condujo utilizándose una técnica iniciada por R con una ventana de correlación de 40 ms que se puso en la porción ascendiente de la onda P y un coeficiente de correlación de 0,99. El umbral para la estimación de ruido promedio final máximo se estableció en 0.3
Tras el promedio de la señal, los puntos de inicio y de término de la región analítica se derivaron del análisis de dominio de tiempo de la magnitud del vector de la onda P, representada por la raíz cuadrada de la suma de los electrodos XYZ filtrados de forma independiente, con la utilización de un filtro de menor cuadrado con una ventana de ajuste de 100 ms. Los puntos limitantes de la magnitud del vector de la onda P se determinaron a través de inspección visual, permitiendo la identificación de la duración de la onda P y la determinación de la región analítica del electrodo X.
Se procesó con antelación la porción analítica para extraerse el primer derivativo y así someterlo al mapeo tiempo-frecuencia mediante transformada de Fourier de corta duración. Cada segmento de datos se limitó a 16 ms, con un intervalo de 2 ms entre sucesivos segmentos para asegurar tiempo-resolución adecuado, disminuido gradualmente por una ventana de Blackmann-Harris tras remoción media y completada con ceros (
La turbulencia espectral se analizó utilizándose 4 parámetros previamente relatados en la literatura: el promedio (CEP) y la desviación estándar (CEDE) de la correlación espectral (CE) intersegmentar y el promedio (BEP) y la desviación estándar de la banda de frecuencia estrecha (BE,
La correlación entre estimaciones de fuerza y espectrales sucesivas se calculó en la franja de 0 a 300 Hz. Se la estudió porque se espera que una conducción absolutamente uniforme de la señal eléctrica durante la activación atrial resulte en una perfecta correlación, mientras que la presencia de componentes de alta frecuencia de conducción fragmentada se reflejará por el descenso en el promedio de la correlación y el aumento de la desviación estándar.
Para que se evite los bajos valores de la correlación a causa de la ausencia de la señal de despolarización y/o que la presencia de ruido blanco (
La contaminación por ruido hace con que la distribución del contenido de energía espectral sea igual entre las áreas de baja y alta frecuencia. Un segmento de ruido se definió cuando el valor de la razón del ruido (bajo-alto) no alcanzó un umbral. Debido al bajo contenido de energía de la onda P, un acuerdo ideal entre la superestimación del ruido y la evaluación del contenido de energía se obtuvo cuando la razón del ruido se estableció en 30. Cuando el umbral no se alcanzó, incluyendo los segmentos antes y después de la onda P, la correlación fue establecida en 1. Las series de tiempo que los valores de correlación sucesivos generan a lo largo de la porción analítica se utilizan entonces para extraer el CEP y el CEDE.
La banda de frecuencia estrecha se estableció para detectar la frecuencia que limita la energía de cada estimación de energía espectral al 80% del total. Los parámetros BEP y BEDE corresponden al promedio y a la desviación estándar de las series de tiempo de las frecuencias de banda y están expresados en Hz.
Se concluyó que la presencia de actividad eléctrica intensamente fragmentada en los atrios resultaría en aumento de los valores de CEDE, BEP y BEDE y disminuiría los valores de CEP.
Se expresaron las variables continuas como promedios ± DE y se las compararon en las porciones del seguimiento con la prueba t de Student pareada o no pareada, cuando apropiado. La normalidad de la función de densidad de probabilidad estimada de las variables se evaluó mediante las pruebas de patrones de asimetría para validar las pruebas para comparaciones entre promedios. Todas las variables demostraron ajuste apropiado a la distribución normal. Antes del análisis, se multiplicó por 100 el CEP y el CEDE. La correlación de las variables entre las porciones de seguimiento se calculó por medio del coeficiente de Pearson y se la probó con la ANOVA aplicada a la correlación. Variables discretas se expresaron como razón o porcentaje y analizadas por las pruebas de Chi-cuadrado o la prueba Exacta de Fisher, cuando apropiado. Se consideraron significantes los valores de p<0,05.
En una cohorte de 581 individuos consecutivos, con todas las formas de FA, con tratamiento marcado en la Unidad de Control de Arritmia del Hospital Universitario Pedro Ernesto (Hospital Memorial Universitario, Río de Janeiro, Brasil) entre marzo 2001 y Abril 2006, se seleccionaron para el estudio a 37 individuos con fibrilación atrial aislada de larga duración (7 ± 5 meses; variando de 2 a 24 meses) y según los criterios de exclusión planificados. Se excluyeron a seis individuos posteriormente, ya que la cardioversión se halló ineficaz en la restauración del ritmo sinusal. Se incluyeron en el estudio y se convirtieron al ritmo sinusal con éxito a 31 individuos, 16 varones, con edad promedio de 57 ± 12 años. Un individuo presentó conversión química tras cinco días del inicio del uso de amiodarona oral y 30 presentaron conversión eléctrica (262,6 ± 64,7 Joules). Se intentó el P-ECGAR inmediatamente después de la cardioversión en todos los pacientes, a excepción de uno. En este paciente, que se sometió a la conversión química, el P-ECGAR se llevó a cabo dos días tras la recuperación del ritmo sinusal. Nueve individuos presentaron recurrencia precoz de la FA (Grupo I), todos en los primeros siete días post conversión. Un total de 22 individuos (Grupo II) permanecieron en ritmo sinusal por lo menos un mes y el P-ECGAR se llevó a cabo en el 7º y el 30º días tras la cardioversión. Ninguno episodio de tromboembolismo se observó durante el mes de seguimiento. La
La
Los parámetros del primer P-ECGAR no fueron diferentes entre los Grupos I y II (
En el presente estudio, se incluyeron solamente a individuos con FA aislada. El término FA aislada describe esa arritmia en la ausencia de enfermedad cardiaca subyacente demostrable.
La mayoría de los estudios sobre remodelación atrial eléctrica en humanos se realizó con individuos con o sin enfermedad cardiovascular evidente23-25,27. Aunque las alteraciones atriales microestructurales hayan sido observadas en la FA aislada29, alteraciones anatómicas macro y ultraestructurales debido a la enfermedad cardiaca subyacente, como fibrosis, pueden persistir indefinidamente, pese al retorno del ritmo sinusal además de poder ser responsables de anormalidades electrofisiológicas persistentes. Por lo tanto, creemos que un modelo de FA aislada sería más representativo del proceso de cambios electrofisiológicos debido al fenómeno de remodelación eléctrico.
La FA de larga duración es más resistente a la cardioversión y tiene mayor probabilidad de presentar recurrencia30. En ese escenario, la amiodarona viene mostrándose más eficaz que otros medicamentos antiarrítmicos para el mantenimiento del ritmo sinusal31. En individuos con AF de duración > 3 meses, el uso previo de la amiodarona antes de la cardioversión aumenta la probabilidad de restauración del ritmo sinusal y evita la recurrencia precoz de la arritmia28. Aunque pueda ser razonable que se acepte que la amiodarona promueva cambios en las propiedades electrofisiológicas durante la activación atrial, los individuos en nuestro estudio se evaluaron bajo el uso de la medicación porque ese abordaje es habitual en la práctica clínica. Sin embargo, a fin de que se disminuya la variación interindividual, intentamos estandarizar la dosis de amiodarona según el peso corporal.
En estudios anteriores, revelamos que la turbulencia espectral del P-ECGAR identifica individuos en riesgo de recurrencia precoz o frecuente de fibrilación atrial tras cardioversión eléctrica exitosa y evolución para la forma permanente de la arritmia6,32. Otros estudios evidenciaron una fuerte correlación entre electrogramas endocárdicos fraccionados y episodios de FA33,34. La activación ventricular fragmentada detectada por los electrogramas endocárdicos ya se correlacionó con señales de baja amplitud y alta frecuencia detectados en el ECGAR de superficie corporal35,36. Así, es razonable asociar la turbulencia espectral del P-ECGAR con la presencia de activación atrial fragmentada intracavitária
En el presente estudio, la duración de la onda P declina progresivamente durante el primer mes después de la restauración del ritmo sinusal, en paralelo al desarrollo de la turbulencia espectral. Durante la primera semana en ritmo sinusal, una intensa turbulencia espectral en la actividad eléctrica atrial sobresale progresivamente, sugiriendo la recuperación inicial de la activación atrial que se caracteriza por la conducción anisotrópica no uniforme, que sigue inalterada hasta el final del primer mes. Es interesante notar que, en nuestra población, la turbulencia espectral que empieza durante los primeros siete días en ritmo sinusal, estaba en su mayor parte concentrada en la porción terminal (segunda mitad,
La relación temporal de contenido de alta frecuencia detectado en la onda P en el presente estudio está de acuerdo, por lo menos en parte, con la fragmentación de alta frecuencia registrada en el atrio izquierdo durante la fibrilación atrial por Kalifa et al33.
Por otro lado, en el presente estudio, todas las recurrencias ocurrieron en la primera semana tras la restauración del ritmo sinusal. Estudios anteriores, usando dispositivos implantables para monitorear a individuos sometidos a la cardioversión eléctrica de FA, revelaron tasas de recurrencia >50%, específicamente en la primera semana. Tieleman et al37 siguió a 61 individuos (promedio de 7 meses en FA) a través de monitoreo transtelefónico después de la restauración del ritmo sinusal y observó que 22 (36%) presentaron recurrencia en hasta cinco días tras la cardioversión exitosa, después de progresiva y substancial reducción en los episodios diarios de recurrencia. En individuos con AF de duración larga y mediana, la primera semana tras la conversión al ritmo sinusal se caracteriza por acentuada vulnerabilidad a la recurrencia de la arritmia. Esa vulnerabilidad viene siendo atribuida, por lo menos en parte, a la remodelación eléctrica reversa24,38.
La duración de la magnitud de vector del P-ECGAR viene siendo aceptada como un índice de la velocidad de conducción intraatrial3,24,39 y un marcador de FA40. Sato et al39 no observaron alteraciones significantes en la duración de la onda P entre una y 24 horas después la cardioversión exitosa de FA de larga duración. Yu et al3 relataron que la duración de la onda P y de los tiempos de conducción inter e intraatrial eran más largos en individuos con FA que en controles; sin embargo, ninguna reducción de tiempo de conducción se observó desde inmediatamente después hasta 4 días tras la restauración del ritmo sinusal. Guo et al41 analizaron prospectivamente a 60 pacientes con FA persistente sometidos a la cardioversión eléctrica exitosa y seguidos a través de ECGAR realizado inmediatamente después o 7, 30, 90 y 180 días tras la restauración del ritmo sinusal. Los autores descubrieron que en pacientes que permanecieron en ritmo sinusal durante el seguimiento, la duración del P-ECGAR filtrado era más corta y revelaba acortamiento más rápido de la onda P que en aquellos que eventualmente presentaban recurrencia. En contraste con Guo et al41, que observaron reducción de la duración del P-ECGAR tras la primera semana de restauración del ritmo sinusal, en nuestro estudio la reducción en la duración del P-ECGAR fue más acentuada durante la primera semana.
Esas diferencias se podrían explicar por los distintos perfiles de arritmia en la población. Mientras que en nuestro estudio todos los pacientes presentaban FA aislada y el uso de medicamentos antiarrítmicos era uniforme y controlado, en el estudio de Guo et al41, la mayoría de los pacientes tenía cardiomiopatía estructural y hacían uso de diferentes medicamentos antiarrítmicos.
Por otro lado, Chalfoun et al42 siguieron a 60 individuos con FA persistente sometidos a la cardioversión exitosa durante 30 días. Ellos no observaron distinciones significantes en la duración del P-ECGAR inmediatamente tras la cardioversión entre aquellos que siguieron en ritmo sinusal (22 pacientes, el 37%) y aquellos que presentaron recurrencia en el periodo de seguimiento. Se relató una reducción significante en la duración del P-ECGAR en aquellos que permanecieron en ritmo sinusal, entre 30 días e inmediatamente después de la restauración del ritmo sinusal.
Sin embargo, Chalfoun et al42 descubrieron que el tamaño del atrio izquierdo al inicio del estudio estaba directamente correlacionado con la duración del P-ECGAR inmediatamente tras la restauración del ritmo sinusal solamente en aquellos que permanecían en ritmo sinusal después de un mes de seguimiento, sugiriendo que diversos mecanismos patofisiológicos pueden tener roles relevantes en la recurrencia de la FA. Los únicos predictores de la FA eran la presencia de hipertrofia ventricular izquierda y la duración anterior de la FA.
En nuestro estudio, la duración de la onda P declinó progresivamente a partir de la restauración inmediata del ritmo sinusal hasta el 30º día, con reducción acentuada observada en la primera semana. En el estudio de Yu et al3, aunque no estadísticamente significante, la duración promedio de la onda P se redujo de 144 ms para 138 ms. Raitt et al24 revelaron una reducción significante en la duración de la onda P en individuos con fibrilación atrial con duración mayor que 12 meses, cuando comparados con el periodo inmediatamente post cardioversión y siete días después. Healey et al43 detectaron un acortamiento significante de la onda P del periodo inmediatamente post cardioversión hasta 3 días después de la reversión exitosa de la FA. Merece la pena que se mencione que, en varios estudios3,24,39, no se ha observado ninguna extensión significante del tiempo de conducción en la pared lateral del atrio izquierdo durante los episodios de FA, en oposición al tiempo de conducción interatrial (entre la pared lateral del atrio derecho y un electrodo distal distante en el seno coronario), lo que significantemente aumenta durante la FA y progresivamente reduce después de la retomada del ritmo sinusal.
El acortamiento del periodo refractario tras el establecimiento de la fibrilación atrial y el aumento adicional después de la restauración del ritmo sinusal ya se evidenciaron en humanos y en modelos animales2-5,10-13,23-25. Sin embargo, tras la conversión de FA de larga duración al ritmo sinusal, tanto el aumento como la adaptación de la frecuencia del periodo refractario evidencian una recuperación no uniforme, tiempo-dependiente en los atrios, habiendo sido observados más temprano en el atrio derecho (horas) que en el izquierdo (días), de esa forma predisponiendo a la dispersión de la refractariedad atrial.
En nuestro estudio, el análisis de la activación atrial por P-ECGAR reveló un aumento progresivo de la turbulencia espectral tras la cardioversión, más acentuadamente observado después de 7 días de retomada del ritmo sinusal. Teniendo en cuenta que la primera semana tras la restauración del ritmo sinusal coincide con: 1) el aumento del periodo refractario y la elevación de la velocidad de conducción; 2) el aumento de la dispersión de refractariedad intraatrial y 3) las tasas más altas de recurrencia de fibrilación atrial, postulamos que la elevación en la velocidad de conducción en contraste con el aumento no homogéneo del periodo refractario suministra condiciones al anisotropismo no uniforme y al desarrollo de barreras funcionales en la conducción atrial. Esas alteraciones son la razón para el progresivo aumento en la turbulencia espectral observada en el P-ECGAR.
En nuestra población, se excluyeron a seis pacientes (16%) debido a falla en la cardioversión eléctrica. La falta de un cardioversor eléctrico bifásico puede haber contribuido para la presente tasa de cardioversiones que no tuvieron éxito. Faltan todavía evidencias de estudios de mapeo intracavitario que comparen la presencia de regiones de fragmentación de alta frecuencia intraatrial con el contenido de alta frecuencia del P-ECGAR. Los autores especulan que las fuentes de contenido de alta frecuencia detectadas en el P-ECGAR pueden estar en paralelo con la actividad endocárdica atrial fragmentada, aunque estudios invasivos para apoyar esa teoría en los atrios sean necesarios aún.
Tras la restauración del ritmo sinusal, en individuos con FA de larga duración, hay un acortamiento progresivo en la duración de la onda P observado durante el primer mes, especialmente en la primera semana, en paralelo con el aumento de la actividad eléctrica de alta frecuencia en el 7º día, que siguió inalterado hasta el 30º día. Los mecanismos intrínsecos responsables de los presentes hallazgos necesitan todavía ser aclarados.
Declaro no haber conflicto de intereses pertinentes.
El presente estudio no tuvo fuentes de financiación externas.
Este artículo forma parte de tesis de doctorado de Eduardo Correa Barbosa, por la Universidad del Estado del Río de Janeiro.