Razionale ed Obiettivi
È noto che la concentrazione di potassio nel sangue ([K+]) ha una importante influenza sulla morfologia dell’onda T del segnale ECG.
- Abbiamo studiato e sviluppato un metodo per la stima della [K+] dal segnale ECG e la sua applicabilità clinica è stata testata su pazienti in dialisi.
- Per meglio comprendere i meccanismi alla base del legame tra la [K+] e l’onda T sono stati analizzati i segnali ECG di pazienti affetti dalla sindrome del QT lungo tipo 2 (LQT2), in cui ipotizziamo che il metodo sviluppato sottostimi il valore della [K+] .
- Per comprendere le basi dei meccanismi cellulari coinvolti nelle modificazioni dell’onda T è stato utilizzato un modello computazionale.
Casistica e Metodi
- Sono stati analizzati i segnali ECG Holter di 35 pazienti in dialisi e 12 pazienti LQT2.
- L’ampiezza e la pendenza dell’onda T in ogni battito sono state misurate ed il loro rapporto (TS/A) è stato utilizzato per calcolare uno stimatore della [K+] (KECG) (Figura 1 e Figura 2).
- I valori di riferimento (KLAB) sono stati ottenuti da analizzando prelievi ematici.
- È stata effettuata una cross-validazione con la tecnica del leave-one-out.
Risultati
- È emersa una buona concordanza tra KECG e KLAB (Figura 3), con un errore in valore assoluto pari a: 0.43±0.35mM. L’errore sistematico è risultato quasi nullo (-0.09mM) con una deviazione standard di 0.55mM.
- Nei pazienti LQT2 il metodo ha evidenziato una sottostima sistematica a parte un solo outlier (Figura 4). L’errore medio è risultato pari a 1.1±1.3mM (KLAB: 4.3±0.3mM; KECG: 3.2±1.2mM, p<0.02).
- Le simulazioni hanno confermato che una variazione di [K+] provoca una variazione di TS/A nello pseudo-ECG simulato coerente con quanto misurato nei pazienti (Figura 5).
Discussione e Conclusioni
- I risultati ottenuti monitorando i pazienti durante la seduta dialitica sono promettenti
- L’analisi dei soggetti LQT2 supporta la nostra interpretazione che la corrente di potassio delayed-rectifier (IKr) giochi un ruolo importante a livello cellulare. Infatti, analizzando gli ECG dei pazienti LQT2, nei quali si ha una riduzione di IKr dovuta a un fattore patologico diverso dalla ipokalemia (una mutazione genetica del gene che codifica i canali ionici relativi a IKr), il nostro stimatore in modo praticamente sistematico produce valori di potassio troppo bassi. Siccome i pazienti in realtà non sono ipokalemici noi concludiamo che lo stimatore proposto è uno “stimatore di IKr” più che un stimatore “diretto” del livello di potassio nel sangue.
- L’analisi modellistica fornisce un ulteriore supporto quest’ultima conclusione. Infatti, le simulazioni condotte con un modello matematico del tessuto miocardico, in grado di ricostruire uno pseudo-ECG, suggeriscono la seguente catena causa-effetto: 1) un aumento di [K+] extracellulare conduce ad un aumento di IKr; 2) siccome IKr è attiva soprattutto durante la fase di ripolarizzazione dei cardiomiociti ventricolari, il suo incremento porta ad un accorciamento della durata dei potenziali d’azione e quindi dell’onda T (Figura 5), ma anche la morfologia dell’onda T (e quindi il nostro stimatore di [K+]) è modificata. Da notare che tale dipendenza si preserva qualitativamente quando si simula una riduzione di IKr (condizione LQT2) ma tutte le stime si spostano verso valori inferiori.
- Questo metodo, a seguito di una validazione su una popolazione più ampia, potrebbe essere applicato per il monitoraggio dei pazienti a rischio di ipo/iper-kalemia.