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* 電腦模擬探討低溫治療誘發心室纖維顫動之機制 洪子倫1, 吳玆睿2, 謝育整2, 1逢甲大學應用數學系, 2臺中榮民總醫院 [1] Weiss et al.: From Pulsus to Pulseless: The Saga of Cardiac Alternans, Circ. Res. 2006; 98:1244-1253. [2] Qu et al.: Mechanisms of Discordant Alternans and Induction of Reentry in Simulated Cardiac Tissue, Circulation 2000; 102:1664-1670. [3] Watanabe et al.: Mechanisms for Discordant Alternans, J. Cardiovas. Electr. 2001; 12(2):196-205. [4] Pastore et al.: Mechanism Linking T-Wave Alternans to the Genesis of Cardiac Fibrillation, Circulation 1999; 99:1385-1394. 摘要 果看法分歧，但不少專家由臨床統計認為低溫有助於去顫的成功率。一般而言，心室在30°C的低溫下是非常容易引起快速心律不整，但低溫下之去顫能量劑量 defibrillation energy requirement, DER) 與常溫卻差別不大，此可能因低溫減緩新陳代謝但還不致於降低去顫及治療低溫引起心律不整的能力。動物研究顯示長黃尾鼠冬眠時體溫可降的很低但仍能保持心臟之電傳導性而免於快速心律不整。目前低溫下的心室纖維顫動實驗文獻甚少，吾人之前的動物實驗顯示，與常溫比較，在低溫下的心室纖維顫動，(1)其pECG (pseudo ECG)的主頻率較低，(2)心室纖維顫動可維持較久，(3)去顫閥值(defibrillation threshold)與常溫相差無幾，(3)APDR (APD restitution curve)較陡，此係低溫下APD變長之故，(4)APD dispersion遠較常溫為大，(5)CV較常溫為小，CVR (CV restitution curve)較常溫平緩， (6) CV dispersion 較常溫為大，(7)波長(WL)較常溫為小。由上述吾人實驗的觀察，利於去除及維持心室纖維顫動的因素各自皆有。另外在低溫高頻電刺激下會產生空間非同步電交替(spatially discordant alternans)，其表現在心電圖為T波交替。一般認為空間非同步電交替對室性早博(ventricular premature beat)，較易產生8字型之迴旋波，若此迴旋波不穩定會進一步破碎而形成心室纖維顫動。綜合上述，低溫對心室纖維顫動的確切影響，有待對其機轉的進一步了解，然而實驗有時無法完全釐清其中細微之變化，本研究借助心肌細胞之電生理數學模式與電腦模擬以研究上述空間非同步電交替容易產生心律不整之機轉。根據動物實驗吾人在心肌細胞電生理模式中，與常溫控制組比較下針對低溫之情況，藉著調降離子通道之最大電導以抑制ICaL, IK (亦即IKr與IKs),INa。其中鈉離子通道額外將j gating variable 之時間常數變為控制組的兩倍，此係低溫狀況下心肌細胞之可激性下降之故。調整後呈現低溫下心肌細胞，相較於常溫下，其APD變大，CV變小，WL變小，其各種恢復曲線如圖一所示。針對空間非同步電交替是否發生，及如何在計算上檢驗之，除了藉助一維模擬結果，吾人亦可由記錄連續數次電刺激之S1S1 APD恢復曲線快速地看出端倪，再配合連續數次電刺激之S1S1 CV曲線加以確定之。圖二為低溫下之數次電刺激之S1S1 APD及CV恢復曲線，可明顯地看出在PCL=160-200ms區間會有一空間非同步電交替產生。當PCL低於160ms時，由於不反應期造成傳導阻滯，此時APD交替現象變為2:1(刺激兩次方產生一道動作電位波)。 數學模式與數值方法 在心室纖維顫動所造成心跳遽停時，33°C低溫治療常用於保護腦部免受缺氧所造成之傷害，但低溫治療是否因此更容易引發心室纖維顫動，一直尚有爭議。在吾人的動物實驗中觀察到：(1)在低溫中的心臟較易由電刺激誘發心室纖維顫動，亦即快速電刺激於心室外層細胞其生成破碎迴旋波所需時間較短，且一旦生成心室纖維顫動可持續維持，不像正常溫度下(或回溫後)生成之心室纖維顫動僅可維持一小段時間後即消失；(2)低溫下心室的APD與CV的空間離散較正常溫度下嚴重；(3)低溫下高頻電刺激下會產生空間非同步電交替(spatially disc