Role of atrial wall thickness in wave-dynamics of atrial fibrillation

Abstract

Background/Aims: Atrial fibrillation (AF) progression “begets AF” and causes changes in left atrial (LA) structures, indicating that LA structures and AF wave-dynamics are correlated with each other. This study aimed to investigate the relationship between LA wall thickness (LAWT) or LA geometry and AF wave-dynamics. Methods: We included 27 patients who underwent AF catheter ablation (15 persistent AF [PeAF], 12 paroxysmal AF [PAF]). We measured the LAWT (excluding fat) and LA bumpiness at 25 distinct locations, and the LA endocardial surface bumpiness from pre-procedural heart computed tomography (CT) images by using customized software. We integrated intra-procedural AF electrograms (6 s at 350-500 points), acquired from PeAF patients, with heart CT images, and calculated the spatial distributions of complex fractionated atrial electrogram-cycle length (CFAE-CL), dominant frequency (DF) and Shannon entropy (ShEn), which reflect AF wave-dynamics. Results: 1. The LAWT varied widely between patients, locations, and types of AF. The mean LAWT were 2.1 ± 0.6 mm and regional LAWTs varied from 1.9 to 3.1 mm. 2. The LAWT was inversely correlated with the LA volume in PeAF (r = -0.565, p = 0.028), but not in PAF. 3. The LAWT was positively correlated with LA bumpiness (r = 0.272, p <0.001) and ShEn (r = 0.233, p <0.001) and negatively correlated with CFAE-CL (r = -0.107, p = 0.038). 4. In the multiple regression model of AF wave-dynamics, the major independent determinants of DF were LAWT (beta = -0.29, p <0.001) and ShEn (beta = 0.74, p <0.001). ShEn had significant associations with LAWT (beta = 0.19, p <0.001), DF (beta = 0.14, p <0.001), and CFAE-CL (beta = -0.01, p <0.001). CFAE-CL also had significant associations with LAWT (beta = 7.49, p = 0.032) and ShEn (beta = -74.00, p <0.001). Conclusion: The LAWT changes depending on the type of AF, and has significant correlations with the parameters associated with human AF wave-dynamics, electrical wave-break, and rotors.

서론: 심방세동의 진행은 좌심방의 구조 변화를 야기하며 그 자체로도 심방세동을 유발한다. 이는 곧 좌심방 구조와 심방세동 파동역학 상호간에 영향을 주고 받는다는 것을 의미한다. 본 연구에서는 좌심방 벽두께와 심방 기하구조, 심방세동 파동역학의 상호관련성을 분석하였다. 대상 및 방법: 심방세동 카테터 절제술을 시행 받은 27명의 심방세동 환자를 대상으로 하였다 (지속성 15명, 발작성 12명). 시술 전 시행한 심장 컴퓨터 단층촬영 영상을 이용해 좌심방 내 25개 위치에서 벽두께 및 평탄도 (bumpiness) 를 측정하였다. 또한 각 환자로부터 시술 중 직접 획득된 심방세동 electrogram을 특수 고안된 소프트웨어를 사용하여 complex fractionated atrial electrogram (CFAE), dominant frequency (DF), Shannon entropy (ShEn) 와 같은 파동역학 변수들을 계산하였다. 결과: 1. 좌심방 벽두께는 환자, 측정부위, 심방세동의 종류에 따라 다양하게 측정되었다. 평균 벽두께는 2.1 ± 0.6 mm 였으며 각 지역별로 1.9 mm 에서 3.1 mm 까지 다양성을 보였다. 2. 지속성 심방세동 환자의 벽두께는 좌심방의 부피가 증가할수록 감소하는 음의 상관관계를 나타내었으나 (r = -0.565, p = 0.028) 발작성 심방세동의 경우 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 3. 심방 벽두께는 평탄도 (r = 0.272, p <0.001), ShEn (r = 0.233, p <0.001) 와 유의한 양의 상관관계를 나타내었고, CFAE 순환주기 (CFAE-CL) 와는 음의 상관관계를 나타내었다 (r = -0.107, p = 0.038). 4. 파동역학 변수들과 심방 벽두께간의 다중회귀분석에서 DF는 심방 벽두께 (beta = -0.29, p <0.001), ShEn (beta = 0.74, p <0.001) 와 유의한 관련성을 보여 주었다. ShEn 는 심방 벽두께 (beta = 0.19, p <0.001), DF (beta = 0.14, p <0.001), CFAE-CL (beta = -0.01, p <0.001) 와 유의한 상관관계를 나타내었다. CFAE-CL 역시 심방 벽두께 (beta = 7.49, p = 0.032), ShEn (beta = -74.00, p <0.001) 와 유의한 관련성을 보여 주었다. 결론: 좌심방 벽두께는 지역별, 심방세동 종류에 따라 다르게 변화하며, 심방세동 파동역학, 전기적 wave-break, rotors 등과 밀접한 관련성을 가진다는 것을 확인하였다.