研究のタイプ: 医学／生物学の研究 (experimental study, theoretical study)

[AC刺激および心室細動の閾値への電極表面積の影響] med./bio.

Effect of electrode surface area on thresholds for AC stimulation and ventricular fibrillation

著者: Patel SG, Malkin RA
掲載誌: IEEE Trans Biomed Eng 2007; 54 (10): 1829-1836
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この研究は、交流電流刺激と心室細動（VF）閾値の関係を電極サイズおよび刺激周波数の関数として確立するために、モルモットで実験を行った。24匹の雄のモルモットにイソフルランで麻酔をかけ、気管切開と開胸術を行い、バイタルを心電図第II誘導と光電プレチスモグラフにより監視した。面積の異なる11個の刺激用電極を用意した（0.1〜26.79 mm2の範囲）。第1実験は、持続時間5秒の60 Hz AC刺激を、25 μAから開始し、最大3000 μAまたはVFが誘導されるまで、送達した。第2実験は、20、40、80、および160 Hzでの電流閾値を、電極面積0.2、2.01、および16.4 mm2について測定した。モルモットでの反応は、効果なし、効果あり（EFFECTと表記する。通常は血圧低下効果）、VF誘発に分類した。その結果、電極半径とEFFECTおよびVFでの電流閾値の関係は、対数-対数グラフにおいて区分的線形関係を示した（それぞれ、p <0.005およびp <0.01）；区分的線形関係へのフィットによって決定された電極の限界面積は、EFFECTおよびVFでそれぞれ2.0および2.84 mm2であった；限界面積より大きな面積では、EFFECTおよびVFの電流閾値は電極半径に比例して増加した（比例係数はそれぞれ1.25および0.95）、と報告している。

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研究目的（著者による）

This study was conducted to establish the relationship between electric stimulation and ventricular fibrillation thresholds for electrode size and stimulation frequency in guinea pigs in vivo.

詳細情報

Thirty-four healthy adult male guinea pigs, weighing approximately 800-1200 grams were anesthetized, and their chests opened to expose the heart. Eleven electrodes with following contact surface areas were applied: 0.1, 0.2, 0.8, 1.26, 2.01, 2.34, 3.08, 4.1, 7.91, 16.4, and 26.79 mm2.
In the first group, the relationship between electrode size and current was explored in ten guinea pigs and the current thresholds recorded when blood pressure collapse and ventricular fibrillation occured. In the second group, frequency depency (20, 40, 80, and 160 Hz) was examined on the relationship between electrode size and current in thirteen guinea pigs.
Based on the experimental data, a theoretical framework to explain the electrode size-stimulation threshold variation for both low strength alternating current stimulation and ventricular fibrillation initiation was presented.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 60 Hz
ばく露時間: 5 seconds
  • electrode surface area: 0.1 - 26.79 mm²
  • current: 25 µA - 3000 µA
ばく露2: 20–160 Hz
ばく露時間: 5 seconds
  • electrode surface area: 0.2, 2.01, 16.4 mm²
  • current: 25 µA - 3000 µA

General information

for further information see: O. Z. Roy, G. C. Park and J. R. Scott "Intracardiac catheter fibrillation thresholds as a function of the duration of 60 Hz current and electrode area", IEEE Trans. Biomed. Eng., vol BME-24, no. 5, pp 430-435, Mays 1977

ばく露1

主たる特性
周波数 60 Hz
タイプ
  • electric current
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 5 seconds
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • electrode
ばく露装置の詳細 electrodes placed on the surface of the right ventricle just above the apex, return electrode placed on the rear paw
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
参照 - - - - electrode surface area: 0.1 - 26.79 mm²
参照 - - - - current: 25 µA - 3000 µA

ばく露2

主たる特性
周波数 20–160 Hz
タイプ
  • electric current
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 5 seconds
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
参照 - - - - electrode surface area: 0.2, 2.01, 16.4 mm²
参照 - - - - current: 25 µA - 3000 µA

Reference articles

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目／測定パラメータ／方法

研究対象とした生物試料:
研究対象とした臓器系:
調査の時期:
  • ばく露前
  • ばく露中
  • ばく露後

研究の主なアウトカム（著者による）

On a log-log graph (horizontal and vertical axes are logarithimic scales), electrode size had a piecewise-linear relationship with the current thresholds to induce blood pressure collapse and ventricular fibrillation. Above the liminal area, the threshold increased proportional.
The frequency had no further effect on the relationship between electrode size and current.

研究の種別:

研究助成

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