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The Gurvich waveform has lower defibrillation threshold than the rectilinear waveform and the truncated exponential waveform in the rabbit heart

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Abstract:

Implantable cardioverter defibrillator studies have established the superiority of biphasic waveforms over monophasic waveforms. However, external defibrillator studies of biphasic waveforms are not as widespread. Our objective was to compare the defibrillation efficacy of clinically used biphasic waveforms, i.e., truncated exponential, rectilinear, and quasi-sinusoidal (Gurvich) waveforms in a fibrillating heart model. Langendorff-perfused rabbit hearts (n = 10) were stained with a voltage-sensitive fluorescent dye, Di-4-ANEPPS. Transmembrane action potentials were optically mapped from the anterior epicardium. We found that the Gurvich waveform was significantly superior (p < 0.05) to the rectilinear and truncated exponential waveforms. The defibrillation thresholds (mean ± SE) were as follows: Gurvich, 0.25 ± 0.01 J; rectilinear-1, 0.34 ± 0.01 J; rectilinear-2, 0.33 ± 0.01 J; and truncated exponential, 0.32 ± 0.02 J. Using optically recorded transmembrane responses, we determined the shock-response transfer function, which allowed us to predict the cellular response to waveforms at high accuracy. The passive parallel resistor-capacitor model (RC-model) predicted polarization superiority of the Gurvich waveform in the myocardium with a membrane time constant (m) of less than 2 ms. The finding of a lower defibrillation threshold with the Gurvich waveform in an in vitro model of external defibrillation suggests that the Gurvich waveform may be important for future external defibrillator designs.Key words: defibrillation, optical mapping, biphasic waveform, Gurvich waveform.

Les études sur les défibrillateurs implantables ont établi la supériorité des formes d'ondes biphasiques par rapport aux formes d'ondes monophasiques. Cependant, les études sur les défibrillateurs externes biphasiques sont plus rares. Nous avons donc eu pour objectif de comparer l'efficacité clinique de la défibrillation par formes d'ondes biphasiques : exponentielles tronquées, rectilignes et quasi-sinusoïdales (Gurvich) dans le modèle de fibrillation cardiaque. Des cœurs de lapins (n = 10) perfusés selon la méthode de Langendorff ont été colorés au DI-4-ANEPPS, une sonde fluorescente sensible au voltage. Les potentiels d'action transmembranaires ont été cartographiés dans l'épicarde antérieur. La forme d'onde de Gurvich s'est révélée nettement supérieure (p < 0,05) aux formes d'ondes rectilignes et exponentielles tronquées. Les seuils de défibrillation (moyenne ± É.T) ont été les suivants : Gurvich, 0,25 ± 0,01 J; rectiligne-1, 0,34 ± 0,01 J; rectiligne-2, 0,33 ± 0,01 J; exponentielle tronquée, 0,32 ± 0,02 J. Nous avons utilisé les réponses membranaires pour déterminer la fonction de transfert de la réponse au choc, ce qui nous a permis de prédire avec une grande précision la réponse cellulaire aux formes d'ondes. Le modèle passif parallèle résistancen-condensateur (modèle RC) a prédit la supériorité de la polarisation de la forme d'onde de Gurvich dans le myocarde avec une constante de temps membranaire (m) de moins de 2 ms. L'observation d'un seuil de défibrillation plus faible avec la forme d'onde de Gurvich dans un modèle in vitro de défibrillation externe laisse croire que cette forme d'onde pourrait avoir un impact important sur la conception des futurs défibrillateurs externes.Mots clés : défibrillation, cartographie optique, forme d'onde biphasique, forme d'onde de Gurvich.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2005

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nrc/cjpp/2005/00000083/00000002/art00004
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