[en] A novel technique for the ablation of cardiac arrhythmias based on irreversible electroporation, Pulsed Field Ablation (PFA), has been developed over the last years. Despite PFA is already in clinical use, there are many aspects that are poorly understood or characterized. We have decided to carry out a first study to learn more details about the PFA, such as the morphology of the lesion, as well as to determine the influence that the blood velocity may have on the lesion or the effect of the orientation of the catheters on the lesion size. These two parameters have been observed to considerably affect lesion morphology in thermal cardiac ablation technique, Radiofrequency ablation, RFA. For that, we did a computational comparison in terms of lesion morphology, using computational models, considering different multiphysics, including electrical, thermal, and fluid dynamics, in a simplified cardiac chamber slab (with blood in motion). Two catheter configurations: monopolar and bipolar were studied. RFA was simulated using a conventional temperature-controlled approach while the PFA protocol consisted of a sequence of 20 biphasic bursts (100 µs duration). To make a fair lesion comparison, PFA voltage was adjusted to obtain the same lesion depth as for the RFA model. Computational simulations indicate that, for equivalent lesion depths, PFA lesions are wider, more symmetrical and have a higher volume than RFA lesions for both catheter configurations. Regarding the effects of blood velocity, RFA lesions display a great dependence while PFA lesions remain immune to it. For the monopolar configuration, catheter angle with respect to cardiac surface impacted both ablation techniques but in opposite directions. The orientation of the catheter with respect to blood flow direction only affected RFA lesions. Comparing the morphology of the lesions predicted for PFA in our first study (where symmetrical lesions are observed) with real lesions published by other authors, we see that there are significant differences, the lesions are not perfectly symmetrical, and above all, we observe differences between the lesion obtained right after the application of the pulses, and the final injury after a period of hours. Since the cell death mechanisms underlying PFA are not clearly known, we decided to perform a second study to study the dynamics of different cell death mechanisms previously observed in other PFA studies. An in vitro study was carried out using a circular 2D model with H9C2 cells (myoblast from cardiac rat tissue) was implemented. Conventional IRE and H-FIRE pulses were used for different internal frequencies. Voltages were adapted to have similar lesions width after 24 hours of pulses application. In vitro results indicate that after 4 hours of the pulses application, there was a peak of pyroptosis while the peak of necroptosis was detected after 18 hours of the pulses application. Both cell death mechanisms were frequency-dependent phenomena and lesions suggested that there must be another death mechanisms involved and not detected since lesions widths were smaller than lesions after 24 hours of the pulses application.

[es] En los últimos años se ha desarrollado una novedosa técnica para la ablación de arritmias cardíacas basada en electroporación irreversible, la ablación por campo pulsado (PFA). A pesar de que la PFA ya se utiliza clínicamente, hay muchos aspectos que no se comprenden o caracterizan bien. Hemos decidido realizar un primer estudio para conocer más detalles sobre la PFA, como la morfología de la lesión, así como determinar la influencia que puede tener la velocidad de la sangre sobre la lesión o el efecto de la orientación de los catéteres. sobre el tamaño de la lesión. Se ha observado que estos dos parámetros afectan considerablemente la morfología de la lesión en la técnica de ablación cardíaca térmica, ablación por radiofrecuencia, RFA. Para eso, hicimos una comparación computacional en términos de morfología de la lesión, utilizando modelos computacionales, considerando diferentes multifísicas, incluyendo eléctrica, térmica y dinámica de fluidos, en una losa de cámara cardíaca simplificada (con sangre en movimiento). Se estudiaron dos configuraciones de catéter: monopolar y bipolar. La RFA se simuló utilizando un enfoque convencional con temperatura controlada, mientras que el protocolo PFA consistió en una secuencia de 20 ráfagas bifásicas (100 µs de duración). Para realizar una comparación justa de las lesiones, se ajustó el voltaje de PFA para obtener la misma profundidad de lesión que para el modelo RFA. Las simulaciones computacionales indican que, para profundidades de lesión equivalentes, las lesiones de PFA son más anchas, más simétricas y tienen un volumen mayor que las lesiones de RFA para ambas configuraciones de catéter. En cuanto a los efectos de la velocidad sanguínea, las lesiones por ARF muestran una gran dependencia mientras que las lesiones por PFA permanecen inmunes a ella. Para la configuración monopolar, el ángulo del catéter con respecto a la superficie cardíaca afectó a ambas técnicas de ablación, pero en direcciones opuestas. La orientación del catéter con respecto a la dirección del flujo sanguíneo solo afectó las lesiones de ARF. Comparando la morfología de las lesiones predichas para PFA en nuestro primer estudio (donde se observan lesiones simétricas) con lesiones reales publicadas por otros autores, vemos que hay diferencias significativas, las lesiones no son perfectamente simétricas y sobre todo observamos diferencias. entre la lesión obtenida inmediatamente después de la aplicación de los pulsos, y la lesión final al cabo de unas horas. Dado que los mecanismos de muerte celular subyacentes a la PFA no se conocen claramente, decidimos realizar un segundo estudio para estudiar la dinámica de diferentes mecanismos de muerte celular observados previamente en otros estudios de PFA. Se realizó un estudio in vitro utilizando un modelo circular 2D utilizando células H9C2 (mioblastos de tejido cardíaco de rata). Se utilizaron pulsos IRE y H FIRE convencionales para diferentes frecuencias internas. Los voltajes se adaptaron para tener lesiones de ancho similar después de 24 horas de aplicación de pulsos. Los resultados in vitro indican que después de 4 horas de la aplicación de los pulsos, hubo un pico de piroptosis mientras que el pico de necroptosis se detectó después de 18 horas de la aplicación de los pulsos. Ambos mecanismos de muerte celular fueron fenómenos dependientes de la frecuencia y las lesiones sugirieron que debe haber otros mecanismos de muerte involucrados y no detectados, ya que los anchos de las lesiones eran más pequeños que las lesiones después de 24 horas de la aplicación de los pulsos.