An energy-time analysis of ventricular fibrillation and defibrillation thresholds with internal electrodes

Abstract

The paper describes experimentation with the intracardiac production and termination of ventricular fibrillation, the ultimate goal being the design of an automatic implantable defibrillation device. Fibrillation and defibrillation thresholds were identified by means of increasing electrical-shock energies on dogs via internal electrodes. A maximum energy, called VF type I (VF₁), has been demonstrated and is defined as the highest electrical-shock energy which can evoke a resolvable and non-lesional fibrillation. Energies of a much higher order of magnitude produced a lesional and therefore unresolvable type of ventricular fibrillation (VF₁₁). The optimal defibrillation threshold is identified as the smallest shock energy which terminated VF₁ on all attempts. The high defibrillation energies (i.e 16–40 J) reported here and elsewhere are due, in part, to the relatively low resistivity of the blood compartment, which tends to short-circuit the electrical shock. In conclusion, a VF₁ window is mapped-out on an energy-time diagram, and a myocardial synchronous response threshold is proposed as being equivalent to both the maximum VF₁ energy and the optimal defibrillation threshold.

Sommaire

Ce mémoire décrit des expériences avec la création et la terminaison intracardiaques de fibrillation des ventricules (VF), l'objet final étant l'étude d'un dispositif de défibrillation implantable automatique. Les seuils de fibrillation et de défibrillation ont été identifiés par application d'énergies de choc électrique croissantes sur des chiens par l'intermédiaire d'électrodes internes. Une énergie VF₁ maximum a été démontrée et définie comme étant le plus grand choc électrique qui puisse évoquer une fibrillation résoluble et non-lésionnelle qu'on appelle VF type 1 (VF₁). Des énergies d'une grandeur bien plus importante ont produit une VF lésionnelle, donc non résoluble (soit VF₁₁). Le seuil de défibrillation optimum est défini comme étant la plus petite énergie de choc qui ait terminé VF₁ à chaque tentative. Les fortes énergies de défibrillation (16–40 J) dont on fait état ici et ailleurs sont dûes, en partie, à la résistivité relativement basse du compartiment sanguin qui tend à court-circuiter le choc électrique. En conclusion, une ‘fenêtre’ VF₁ est tracée sur un schéma énergietemps, et on propose un seuil de réponse synchrone myocardiaque comme étant équivalent à l'énergie VF₁ maximum et au seuil de défibrillation maximum.

Zusammenfassung

Die Arbeit beschreibt Experimente mit Erzeugung und Abstellen von Ventrikelfaserbildung im Herzinneren. Das Ziel besteht letztlich darin, eine automatische, einpflanzbare Vorrichtung für die Entfaserung zu konstruieren. Es werden die Schwellen für Faserbildung und Entfaserung durch wachsende Elektroschockenergien an Hunden über interne Elektroden bestimmt. Eine maximale Energie von VF₁ wurde dargestellt und wird als die höchste Elektroschockenergie bezeichnet, die eine auflösbare und keine Verletzungen herbeiführende Faserbildung, die man VF Typ 1 (VF₁) nennt, herbeiführt. Energien einer viel höheren Grö\enordnung erzeugten eine verletztenden und daher unauflösliche VF (d.h. VF₁₁). Die optimale Entfaserungsschwelle wird als die geringste Schockenergie bestimmt, die bei allen Versuchen VF₁ beendigte. Die hohen Entfaserungsenergien (d.h. 16–40 J), von denen hier und anderswo berichtet wird, sind teilweise auf den relativ niedrigen spezifischen Widerstand der Blutzelle zurückzuführen, die dazu neigt, den Elektroschock kurzzuschließen. Also Schlußfolgerung ist ein VF₁-‘Fenster’ auf einem Energie-Zeitdiagramm dargestellt, und es wird angeregt, daß eine myokardiale synchrone Reaktionschwelle sowohl der maximalen VF₁-Energie und der optimalen Entfaserungsschwelle entspricht.