Οι κτύποι της καρδιάς προειδοποιούν για τον κίνδυνο ξαφνικού θανάτου λέει ο Παναγιώτης Βαρώτσος

Από την ιστοσελίδα του NewScientist, 1 Απριλίου 2004

Πώς θα μπορούσατε να διακρίνετε μια υγιή καρδιά από μία άλλη που θα μπορούσε να σταματήσει ξαφνικά χωρίς καμιά προειδοποίηση; Με τη μέτρηση των μεταβολών κατά τη διάρκεια του καρδιακού παλμού, σύμφωνα με μια ομάδα ερευνητών στην Ελλάδα.

Η ανακάλυψη θα μπορούσε να δώσει έναν πρώτο τρόπο εντοπισμού των ανθρώπων, που ενώ η καρδιά τους δουλεύει ρολόι, κινδυνεύουν από ξαφνικό καρδιακό θάνατο. Ο καρδιακός παλμός τέτοιων ανθρώπων φαίνεται να είναι συχνά απόλυτα υγιής με συμβατικά κριτήρια.

250.000 άνθρωποι πεθαίνουν κάθε έτος μόνο στις ΗΠΑ, όταν σταματά ξαφνικά η καρδιά τους και, όπως ο ποδοσφαιριστής Marc-Vivien Foe από το Καμερούν που κατέρρευσε και πέθανε το 2003 ενώ έπαιζε μπάλα, πολλοί από αυτούς δεν είχαν καμία προϊστορία με προβλήματα καρδιάς.

Μπορεί η καρδιά να προειδοποιεί;

Το ηλεκτροκαρδιογράφημα αποτελείται από τρία κύματα: το P (εξάπλωση της διέγερσης- πόλωσης- πάνω στους κόλπους), το QRS (εξάπλωση της διέγερσης στις κοιλίες) και το T (εξάπλωση της επαναπόλωσης των κοιλιακών κυττάρων του μυοκαρδίου). Το διάστημα P-R είναι ο χρόνος από την έναρξη της κολπικής ενεργοποίησης έως την έναρξη της κοιλιακής ενεργοποίησης και κυμαίνεται από 0,12 έως 0,20 sec φυσιολογικά. Το πλάτος του συμπλέγματος QRS είναι συνήθως από 0,06 έως 0,10 sec. Κατά τη διάρκεια του διαστήματος S-T το κοιλιακό μυοκάρδιο είναι πολωμένο (με όλα τα κύτταρα του να έχουν το ίδιο δυναμικό). Η διάρκεια του διαστήματος Q-T είναι, περίπου, 0,4 sec, αλλά μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα με το ρυθμό της καρδιάς.  

Ακόμη και το ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) ενός προσώπου μπορεί να μοιάζει σαν κανονικό για αρκετό χρόνο. Στους ασθενείς με το σύνδρομο Brugada, παραδείγματος χάριν, τα ανώμαλα ηλεκτρικά σήματα σταματούν σποραδικά από το να αντλεί αίμα η καρδιά τους. Το σύνδρομο QT είναι μια παρόμοια αρώστεια, που μπορεί να χτυπήσει νέους και υγιείς ενηλίκους.

Οι συνηθισμένες προσεγγίσεις στην ανάλυση ΗΚΓ εστιάζονται στις αιχμές και τα κατώτερα σημεία του γραφήματος. Αντιθέτως, ο Παναγιώτης Βαρώτσος του Πανεπιστήμιου της Αθήναςμελέτησε τη μεταβολή της χρονικής διάρκειας που θέλει ένας παλμός για να ολοκληρωθεί (βλ. γραφικό).

Εξισώσεις σεισμού

Η μεταβολή στο ρυθμό των καρδιακών παλμών χρησιμοποιείται ήδη για να μετρήσει την αεροβική ικανότητα. Κι αν υπάρχει περισσότερη μεταβολή σημαίνει μια πιο υγιή καρδιά. Εντούτοις, για το Βαρώτσο είναι σημαντική η μεταβολή της διάρκειας του κάθε παλμού, και εάν αυτή η μεταβολή είναι τυχαία.

Ο Βαρώτσος προσάρμοσε τις εξισώσεις, που είχε χρησιμοποιήσει προηγουμένως για να περιγράψει φυσικά φαινόμενα όπως τους  σεισμούς, για να προβλέψει ότι, σε μια υγιή καρδιά, αυτές οι μεταβολές έχουν κάποιο βαθμό τάξης. Αλλά, αν κάτι δεν πάει καλά με την καρδιά, η σειρά αυτή δεν είναι κανονική και οι χρονικές μεταβολές στον παλμό πιο τυχαίες.

Για να εξετάσουν αυτή τη θεωρία, ο Βαρώτσος και οι συνάδελφοί του εξέτασαν 95 διαφορετικά ΗΚΓ ανθρώπων με διάφορες καρδιακές παθήσεις καθώς και 10 ΗΚΓ υγιών ατόμων.

Βρήκε δε ότι οι καρδιακοί παλμοί των ασθενών πράγματι μεταβάλλονταν πιο τυχαία και τα αποτελέσματα πρόκειται να δημοσιευθούν σε ένα μελλοντικό τεύχος του Physical Review E.

Ο Βαρώτσος αναφέρει ότι η μέθοδος αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως πρώτο εργαλείο ελέγχου για εντοπισμό όλων των τύπων καρδιακών προβλημάτων. "Σε γενικές γραμμές η μέθοδός μας πρέπει να εφαρμοστεί για τον εντοπισμό όλων των αιτιών καρδιακών προσβολών".

Πολλή έρευνα έχει γίνει μέχρι τώρα στην ανακάλυψη νέων τρόπων προσδιορισμού καρδιακών νοσημάτων με τη βοήθεια ενός ΗΚΓ. Μερικοί έχουν χρησιμοποιήσει τη θεωρία του χάους για να διακρίνουν τις άρρωστες καρδιές από τις υγιείς.

Αλλά μέχρι τώρα όλες οι μέθοδοι έχουν σκοντάψει στις κλινικές δοκιμές, λέει ο Arun Holden, ένας βιολόγος, που χρησιμοποιεί υπολογιστές, στο Πανεπιστήμιο του Λιντς.

Ο Βαρώτσος θεωρεί ότι η μέθοδος του έχει πολλές πιθανότητες  να είναι σωστή, επειδή χρησιμοποίησε ένα φυσικό μοντέλο για το πως εργάζεται η καρδιά για να προβλέψει μια συγκεκριμένη επίδραση.

Εντούτοις άλλοι επιστήμονες, όπως ο Tim Bowker του Βρετανικού Καρδιολογικού Ιδρύματος, επισημαίνουν ότι δεν υπάρχει τρόπος να μάθουμε περισσότερα για τους ασθενείς που τα ΗΚΓ τους χρησιμοποιήθηκαν στη βάση δεδομένων. "Χωρίς να γνωρίζουμε τίποτα για τους ασθενείς, κανένας δεν ξέρει τι πραγματικά συμβαίνει", λέει.

Έτσι η κριτική επιτροπή δεν θα πάρει θέση έως ότου εξεταστεί η μέθοδος για να δει εάν είναι σε θέση να προβλέψει την καρδιακή υγεία.

Εάν αποδειχθεί η μέθοδος αυτή αξιόπιστη θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για εκείνους που έχουν οικογενειακό ιστορικό ξαφνικού καρδιακού θανάτου. Στη Μεγάλη Βρετανία, περίπου 3.500 άνθρωποι πεθαίνουν από αυτό το σύνδρομο κάθε έτος.

Αντ' αυτού, ο Βαρώτσος προτείνει ότι οι καρδιολόγοι θα μπορούσαν να εφαρμόσουν τη μέθοδό του στη διεξαγωγή των τεστ Holter - τις φορητές συσκευές που καταγράφουν συνεχώς τους ηλεκτρικούς κτύπους των ασθενών.

Η μη γραμμικότητα και η καρδιά

Μια από τις λιγότερες γνωστές εφαρμογές της φυσικής στην ιατρική, είναι η χρήση των μη γραμμικών κυμάτων για να εξηγήσουν τις κινήσεις της καρδιάς. Ο καρδιακός μυς είναι ουσιαστικά μια μηχανική αντλία που οδηγεί το αίμα σε όλο το σώμα. Οι ηλεκτρικές ωθήσεις που στέλνονται από τον εγκέφαλο διαδίδονται μέσω του μυός, που διεγείρει τον ιστό και υποκινεί συγχρόνως μια συστολή της καρδιάς. Αυτή η ηλεκτρική διέγερση της καρδιάς μπορεί να περιγραφεί από μια μη γραμμική εξίσωση κυμάτων, που μπορεί να συνδυαστεί με τα βιοφυσικά μοντέλα για να γίνει εξομοίωση της διάδοσης των κυμάτων στην καρδιά.

Αυτές οι αριθμητικές μελέτες βοηθούν στην κατανόηση του τι συμβαίνει σε μια καρδιακή αρρυθμία, δηλαδή μια ενδεχομένως θανατηφόρα κατάσταση, στην οποία τα διαφορετικά μέρη του μυός συστέλλονται σε διαφορετικούς χρόνους.

Οι αρρυθμίες μπορούν να περιγραφούν με όρους της "επανεισερχόμενης" διάδοσης κυμάτων, όπου το ίδιο κύμα της ηλεκτρικής δραστηριότητας περνά επανειλημμένα μέσω του ίδιου ιστού. Τα αριθμητικά μοντέλα της καρδιάς έχουν αποκαλύψει πώς αυτά τα επανεισερχόμενα κύματα μπορούν να οδηγήσουν σε μια ιδιαίτερα ανώμαλη κίνηση της καρδιάς γνωστής ως ινιδισμός.

Εάν ο ινιδισμός εμφανιστεί, η παραδοσιακή προσέγγιση είναι "να επανακινήσει" η καρδιά με ένα απλό ηλεκτρικό σοκ. Εντούτοις, η φυσική βάση αυτής της προσέγγισης δεν είναι σαφής και η δύναμη του σοκ μπορεί να βλάψει τον ιστό της καρδιάς.