Un excursus en la historia de la electrovectocardiografía. Homenaje a la memoria del inolvidable Dr. Gustavo A. Medrano Castro

An overview of the history of electro-vectorcardiography. Tribute to the memory of the unforgettable Dr. Gustavo A. Medrano Castro

Alfredo de Micheli Serra^a,*, Pedro Iturralde Torres^b

^a Investigación, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez, México DF, México.

* Autor para correspondencia:
Juan Badiano No. 1, Colonia Sección XVI,
Delegación Tlalpan, México, DF. CP: 14080.
Teléfono: +52 55 55 73 29 11 ext 1310.
Correo electrónico: alessandro.micheli@cardiologia.org.mx (A. de Micheli Serra).

Recibido el 18 de febrero de 2013
Aceptado el 10 de junio de 2013

Resumen

Se resume la historia de los estudios acerca de la llamada irritabilidad de los tejidos animales, señalada en el siglo XVII por el médico inglés Francis Glisson. Estudios sustentables sobre las propiedades bioeléctricas de dichos tejidos se iniciaron en el siglo XVIII por el científico suizo Albrecht von Haller y se continuaron por el naturalista italiano Felice Fontana. Durante ese siglo arreció la polémica entre los partidarios de la llamada electricidad animal y los de la electricidad de contacto. La demostración por el danés Oersted en 1820 de la íntima relación existente entre magnetismo y electricidad llevó a la preparación de los electrómetros. Con estos fue posible detectar y medir el flujo eléctrico. Se llegó así, a mediados del siglo XIX, a la identificación de la verdadera electricidad animal en forma de corriente de lesión. Más tarde fue posible registrar la corriente eléctrica, originada en el miocardio, también al exterior de la caja torácica primero con el electrómetro capilar de Lippmann y después con el galvanómetro de cuerda construido por el holandés Willem Einthoven a principios del siglo XX. Despegó así la moderna electrocardiografía por obra del investigador inglés Thomas Lewis, del norteamericano Frank N. Wilson y del mexicano Demetrio Sodi Pallares. Este último trató de racionalizar la exploración electrovectocardiográfica mediante una base experimental.

Palabras clave: Electricidad animal; Electricidad de contacto; Electrómetros; Electrocardiografía; Vectocardiografía; Electrovectocardiografía mexicana; México.

Abstract

The history of the investigations about of the so-called irritability of animal tissues showed by English physician Francis Glisson in the 17th century, is summarized. During the 18th century, reliable studies on the bioelectric properties of these tissues began, due to the Swiss scientist Albrecht von Haller and continuated by the Italian naturalist Felice Fontana. In the second half of this century, multiple controversies of the partisans of the animal electricity against the partisans of the contact electricity took place. The Danish scientist Oersted in 1820 proved the close relation of magnetism to electricity, which led to construction of electrometers. These instruments allowed to register and measure record of the electric current. On this way, at middle 21st century, the true animal electricity was identified as the injury current. Later it was possible to record the electric current, risen in the myocardium, out the thorax first by means of the Lippmann' capillary electrometer and later thanks to the Einthoven's string galvanometer at the beginning of the 20th century. So the modern electro-vectorcardiography took off, due to English Thomas Lewis, the North-American Frank N. Wilson and the Mexican Demetrio Sodi Pallares. The last one allowed to rationalize the electro-vectorcardiographic exploration on experimental bases.

Keywords: Animal electricity; Contact electricity; Electrometers; Electrocardiography; Vectorcardiography; Mexican electro-vectorcardiography; México.

La electricidad en fisiología

Por su lado, el iniciador de estudios sobre la «irritabilidad» de los tejidos animales fue el médico inglés Francis Glisson (1597-1677). Siguió esta senda el suizo Albrecht von Haller (1708-1777), discípulo de Boerhaave y padre de la fisiología experimental, quien publicara la célebre monografía Dissertatio de vasis cordis propiis (Gotinga, 1737). Sus investigaciones fueron continuadas por el naturalista italiano Felice Fontana (1720-1805), quien estableció un fundamento serio de los estudios concernientes a las propiedades bioeléctricas de los tejidos en varias publicaciones y sobre todo en una de 1767²_.

Para el estudio de lo que se denominaba electricidad animal se utilizó inicialmente la rana reoscópica de Galvani, preparación anatómica en la que la corriente eléctrica se valoraba en sentido cualitativo más que cuantitativo. Tras la construcción en 1811 del primer electrómetro o galvanómetro —a saber, de un instrumento capaz de detectar y medir la corriente eléctrica— y su perfeccionamiento por Leopoldo Nobili (1784-1835), inventor del termópilo, se comprobó la existencia de la electricidad en los músculos de las ranas. Pero esta no se consideró como «electricidad animal». Aunque la corriente de lesión fuera demostrada con un galvanómetro por Nobili en 1827, solo gracias a la publicación de los resultados experimentales de Carlo Matteucci^3,4, catedrático de física en la Universidad de Pisa, y posteriormente de Kölliker y Muller⁵, se estableció de manera objetiva la existencia de dicha corriente.

La demostración por Oersted en 1820⁶ de la íntima relación existente entre magnetismo y electricidad hizo posible la preparación de instrumentos capaces de medir la intensidad de las corrientes eléctricas originadas en los músculos. A partir de tales aparatos se llegó al reótomo de Du Bois-Reymond (1849) y al reótomo diferencial de Bernstein. De este modo, la línea que va de Galvani a Nobili y a Matteucci llevó al conocimiento de la verdadera electricidad animal en la forma llamada corriente de lesión. De ahí se originó la labor decisiva de Emil du Bois-Reymond, la que abrió el campo de la electrofisiología.

El físico francés Gabriel Lippmann ideó en 1872 el electrómetro capilar, con el que Augustus Desiré Waller, fisiólogo inglés, obtuvo registros precursores del electrocardiograma clínico (1887)⁷.

La electrovectocardiografía

La electrocardiografía moderna se inició a principios del siglo XX cuando Willem Einthoven, catedrático de fisiología en la Universidad de Leiden, presentó su electrocardiógrafo de cuerda (1901)⁸. Poco después (1903) pudo publicar trazados clínicos⁹_. El aparato original de Einthoven, máquina monumental e intransportable, sufrió varios perfeccionamientos a partir de 1911, cuando comenzó a ser fabricado en serie por la compañía inglesa «Cambridge & Paul Scientific Instrument Co.».

Tras el intento pionero del fisiólogo ruso Alejandr Samoylow (1909) hubo la publicación del texto de electrocardiografía clínica de Thomas Lewis (1913)¹⁰. En los Estados Unidos de Norteamérica se introdujo el primer electrocardiógrafo en la década de 1920 por un profesor de la universidad del estado de Nueva York en Syracuse, donde se conserva aún como una pieza valiosa. A México trajo el primer aparato (Boulitte) el doctor Ignacio Chávez en 1927. Y el doctor Manuel Vaquero elaboró en 1928 la primera tesis recepcional sobre electrocardiografía.

La exploración eléctrica, en sus modalidades electrocardiográfica y vectocardiográfica —esta última iniciada a fines de la década de 1930— examina el mismo fenómeno pero con enfoque distinto: analítico y circunscrito para la electrocardiografía, sintético y espacial para la vectocardiografía. El propio Schellong¹¹, iniciador de tal procedimiento exploratorio, al parecer recomendaba el estudio vectocardiográfico no como una alternativa respecto al electrocardiográfico, sino como un complemento muy útil de este último. La electrocardiografía y la vectocardiografía se complementan, pues, integrándose en un método de exploración esencialmente funcional que permite aun ciertas inferencias anatómicas y bioquímicas. La exploración electrovectocardiográfica que preconizó Wilson en Ann Harbour, y que aplicó con acierto Sodi Pallares a la cabeza de la Escuela Mexicana, puede considerarse lógica o racional desde un punto de vista epistemológico¹²_. De hecho, en sus análisis e interpretaciones sigue el método galileiano inductivo-deductivo, amén de la analogía y la inferencia probabilística. El mérito fundamental de esta obra loable es haber llevado con audacia la mirada hasta el nivel celular, hecho del que derivaron importantes adelantos diagnósticos y notables implicaciones terapéuticas.

Principales contribuciones de la Escuela Mexicana

Estudios iniciados en la década de 1950 permitieron la representación de los procesos de despolarización y repolarización miocárdicas mediante vectores resultantes de los frentes de onda —estos concebidos como dipolos según la teoría de Craib—, que se sitúan en el tiempo y en el espacio. Así fue posible representar el proceso de activación auricular con los vectores originados, respectivamente, en la aurícula derecha y en la izquierda. El vector medio de la despolarización del miocardio auricular, el cual corresponde al eje eléctrico de la onda auricular (P), se orienta hacia la izquierda, abajo y discretamente adelante de su punto de origen. De manera semejante se logró sintetizar el proceso de activación del miocardio ventricular con 3 principales vectores resultantes, que explican de manera satisfactoria la morfología de los complejos ventriculares registrados en las derivaciones intracardiacas y externas, así como las características de las curvas vectocardiográficas ventriculares. Tales conocimientos se exponen en un libro publicado por D. Sodi Pallares en 1956¹³_.

Investigaciones realizadas por Gustavo A. Medrano et al.¹⁴ en corazón de perro in situ indicaron la sucesión del proceso de despolarización ventricular con activación normal y con bloqueo de rama y demostraron la existencia del llamado salto de onda a través de la barrera intraseptal¹⁵_. Este fenómeno es responsable de la aberrancia de los complejos ventriculares en la mayoría de las taquicardias originadas en aval de la bifurcación del tronco común de His, mientras que su ausencia explica la falta de aberrancia del complejo ventricular en la mayoría de las taquicardias engendradas por arriba de dicha bifurcación. Además, la presencia o ausencia de «salto de onda» permite establecer el diagnóstico diferencial entre los bloqueos ventriculares proximales o tronculares y los distales o periféricos. Tal hecho se comprobó por estudios experimentales en corazón canino. En la década mencionada se iniciaron asimismo, a cargo de Enrique Cabrera y Monroy^16,17, investigaciones acerca de las sobrecargas ventriculares con base en principios de fisiología, hemodinámica, matemática y física. Gracias a tales estudios fue posible desglosar las manifestaciones eléctricas de las sobrecargas sistólica y diastólica de los ventrículos, así como las de hipercarga, por ejemplo, por vagotonía. Estos se continuaron por largo tiempo y se extendieron a la identificación de grados intermedios de sobrecarga^18,19 y a las correlaciones electro-hemodinámicas durante la realización de sobrecargas experimentales progresivas²⁰, en presencia y en ausencia de pericardio²⁰. Más aún se han estudiado, en la comunicación interventricular²¹ y en la interauricular²², los cambios postoperatorios tardíos de los signos eléctricos de sobrecarga ventricular derecha, así como de los trastornos de conducción homolaterales de tipo proximal y distal.

Deben recordarse, por otra parte, los registros de los potenciales del tejido de conducción auriculoventricular en corazón canino in situ efectuados en la década de 1960^23,24_. Los resultados obtenidos en tales estudios permitieron una mejor definición del concepto de «endocardio eléctrico», entidad funcional, y para localizar la acción selectiva de fármacos utilizados en la clínica. Tiene mucha importancia la exhaustiva investigación experimental y clínica acerca de las manifestaciones electrovectocardiográficas de la presencia de miocardio inactivable no complicada y complicada con trastornos de la conducción ventricular. Dicha investigación, iniciada en 1960 por Sodi Pallares et al.²⁵ con un estudio de correlación anatomoelectrocardiográfica, se prosiguió durante toda esa época por lo que concierne al infarto aislado del ventrículo izquierdo. En la década siguiente, dicho tema de investigación abarcó las manifestaciones eléctricas de los infartos del ventrículo derecho y de los infartos biventriculares anteriores y posteriores tanto en el campo experimental como en el clínico. En el período mencionado se investigaron también las manifestaciones eléctricas de una zona de miocardio inactivable parietal y septoparietal izquierdo, asociada con bloqueos combinados. El amplio programa de estudios experimentales y clínicos en torno a los signos electrocardiográficos y vectocardiográficos del síndrome de infarto miocárdico se continuó en la década de 1980 con la reproducción del daño miocárdico auricular en corazón de perro^26-28. La serie de estudios sobre los aspectos diagnósticos del infarto miocárdico se enriqueció, en la década de 1990, con la investigación experimental de los cambios eléctricos producidos por la existencia de una zona de miocardio inactivable respectivamente subendocárdica, intramural y transmural de la pared lateral del ventrículo izquierdo^29-31. Al mismo tiempo se trató de desglosar los signos electrocardiográficos de miocardio inactivable complicado con síndrome de Wolff-Parkinson-White³² o de localización biventricular³³. Los aspectos electrocardiográficos de los 3 componentes funcionales del síndrome de infarto —es decir, de las llamadas isquemia, lesión y necrosis— también han sido estudiados. Los signos correspondientes a la despolarización diastólica parcial (lesión) fueron descritas a su tiempo por A. Bisteni³⁴. Además se demostraron experimentalmente las consecuencias de dichas alteraciones miocárdicas sobre la contractilidad del músculo cardiaco afectado, las que fueron objeto de sendas comunicaciones en el sexto Congreso Mexicano de Cardiología (México, 1969). Los resultados de tales investigaciones sistematizadas se han presentado en artículos, comunicaciones y libros debidos a miembros del departamento de electrovectocardiografía de nuestro Instituto en el transcurso de aquellos años. Otros investigadores nacionales y extranjeros han contribuido asimismo al avance de la exploración eléctrica del corazón. Mediante el registro de los potenciales del tejido de conducción auriculoventricular, primero in vitro (Coraboeuf y Weidmann, 1949)³⁵, después en corazón de perro aislado³⁶ in situ^37,38 y poco más tarde en el corazón humano³⁹, se ha llegado a la estimulación intracavitaria programada y a los mapeos endocárdicos y epicárdicos: otra faceta de la exploración electrofisiológica. Con las grabaciones en cinta magnética, gracias al sistema Holter⁴⁰ y a las pruebas de tolerancia al ejercicio físico se amplió la posibilidad de exploración eléctrica cardiaca siempre con enfoque electrofisiológico estricto. El grupo que se ocupa ahora de las exploraciones e intervenciones eléctricas en nuestro Instituto sigue, a su vez, la senda trazada por el fundador de la Escuela electrocardiográfica mexicana. Con apego a las exigencias de nuestros días, cultiva sobre todo el campo de la arritmología. Tras la publicación pionera de un libro de arritmias en 1976 por el Dr. Manuel Cárdenas⁴¹, ha salido a la luz en 1997 el del Dr. Pedro Iturralde Torres⁴², obra de la que ya existe la tercera edición⁴³. Así se aplican técnicas modernas de diagnóstico de las arritmias, como el sistema carto, y de terapéutica como la radiofrecuencia. Tal evolución desde un enfoque puramente diagnóstico hacia uno de tipo diagnóstico-terapéutico refleja los cambios propios de nuestro tiempo y es análoga a la observada en otros dominios de la cardiología, por ejemplo la hemodinamia. Esta última, que constituía un método rigurosamente diagnóstico en sus inicios, ha adquirido ahora gran importancia terapéutica en virtud de las angioplastias coronarias, las valvuloplastias o dilataciones valvulares con catéter balón, etc. Aquí hemos podido seguir dicha trayectoria desde los intentos pioneros de valvuloplastia pulmonar por cateterismo cardiaco efectuados por el Dr. Víctor Rubio Álvarez en 1953⁴⁴, hasta las hazañas hemodinámicas actuales tanto en el campo de las cardiopatías congénitas como en el de las cardiopatías adquiridas.

Electrofisiología clínica

La ablación consiste en la eliminación de un foco arritmogénico o bien de una zona crítica de un circuito esencial para el sostenimiento de una taquicardia. Inicialmente los abordajes para la ablación fueron quirúrgicos y se iniciaron con la primera sección quirúrgica de una vía accesoria auriculoventricular (haz de Kent) en un paciente con síndrome de Wolff-Parkinson-White.

Los avances de la electrofisiología y el desarrollo tecnológico favorecieron la aparición de la ablación percutánea mediante catéter, que a lo largo de estos años se ha ido perfeccionando y ha pasado a ser el tratamiento de elección de muchas taquiarritmias. La radiofrecuencia es la forma de energía utilizada en la actualidad. Consiste en una corriente alterna de elevada frecuencia (habitualmente entre 500-700 kHz), no modulada, aplicada habitualmente de forma unipolar entre la punta distal del catéter y un electrodo pasivo en la espalda del paciente.

La mayoría de los catéteres y generadores actuales disponen de la posibilidad de medir la temperatura en la interfase catéter-tejido, lo que permite adaptar de forma más racional la energía aplicada para conseguir una lesión suficiente sin producir carbonización. Recientemente se han desarrollado catéteres «irrigados» en los que una infusión continua de suero «enfría» la punta del catéter y permite aplicar más energía, con lo que se obtienen lesiones de mayor tamaño y mayor profundidad sin que se produzca carbonización. Inicialmente se utilizaban catéteres con punta de 4 mm; en la actualidad, para algunas arritmias preferimos utilizar el catéter con punta de 8 mm, especialmente en el flúter auricular y en la taquicardia ventricular. El denominado sistema CARTO (Biosense Ltd., Israel) utiliza un catéter de cartografía integrado con un sensor de localización incorporado en su punta para permitir la adquisición automática y simultánea del electrograma de esa posición y sus coordenadas de localización tridimensional.

El sistema no fluoroscópico electromagnético CARTO introduce un nuevo concepto para el mapeo y la ablación por radiofrecuencia de las arritmias cardíacas, ya que combina datos electrofisiológicos con información anatómica, cuya integración permite la construcción geométrica de mapas endocárdicos tridimensionales que facilitan la comprensión del mecanismo de las arritmias y su interrelación con diferentes estructuras anatómicas.

Tanto las arritmias supraventriculares como las ventriculares son susceptibles de estudio y ablación por radiofrecuencia con el sistema CARTO. La indicación de su empleo específico está dada por uno o más de los siguientes factores: el nivel de complejidad de la arritmia, los antecedentes de cirugía cardíaca, la presencia de alteraciones estructurales cardíacas significativas, las recidivas luego de la ablación por radiofrecuencia con el sistema convencional y la necesidad de localizar estructuras anatómicas en forma precisa.

En conclusión, los conocimientos actuales acerca de la íntima estructura y de la función de las fibras miocárdicas va rápidamente ampliándose y profundizándose gracias a la ultramicroscopia, al empleo de radioisótopos, a estudios a nivel celular de orden citoquímico, electroquímico y fisicoquímico, a las demostraciones mediante modelos y a la aplicación de principios de la cibernética y de la ciencia de la complejidad. Por eso, deben tomarse en cuenta otros factores responsables de las manifestaciones eléctricas de la actividad del miocardio, además de los considerados tradicionalmente. Así, es necesario hurgar siempre más hondo en el sustrato metabólico, electrolítico y aun genético de los fenómenos que se originan en el miocardio. Todo esto impone una exploración eléctrica siempre más completa, por ejemplo con el llamado círculo torácico. La necesidad de una exploración electrocardiográfica integrada puede ejemplificarse con la interpretación electrofisiológica y fisicoquímica de los signos de isquemia, lesión y necrosis miocárdicas.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

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