Influence of direct current on the electrical activity of the heart and on its susceptibility to ventricular fibrillation

Summary Isolated perfused guinea pig hearts (Langendorff preparation) were used to study the influence of direct current (DC) on the shape of the electrogram and to determine the thresholds for extrasystoles and for fibrillation. DC impulse durations ranged between 30 ms and 5 s.During DC flow through the heart, marked deformations of the electrogram occur mainly concerning the repolarization phase and increasing with growing current strength. At an intensity of twice the diastolic threshold for stimulation, constant DC induces extrasystoles, which are suggested to result from an enhancement of the intrinsic automatic activity by cathodal polarization.Compared with the diastolic threshold for stimulation, the threshold for fibrillation is higher by a factor of about 15. The curve relating the threshold for fibrillation to the impulse duration shows a marked decline between 30 ms and 60 ms, followed by a slight increase and adjustment to a constant level beyond about 80 ms. In the used setup, the threshold for fibrillation is independent on the reversal of polarity of the electrodes. Long-lasting DC pulses are able to induce fibrillation even if they are switched on in the absolute refractory period of a normal beat.Application of 50-Hz alternating current revealed a higher threshold for stimulation and a three times lower fibrillation threshold compared with the effects of DC in the same heart.

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Zusammenfassung An isolierten Meerschweinchenherzen (Langendroff-Präparation) wurden der Einfluß von Gleichstrom auf das Elektrogramm geprüft und die Schwelle zur Auslösung von Extrasystolen bzw. Kammerflimmern durch Gleichstrom bestimmt. Die Dauer der verwendeten Impulse lag zwischen 30 ms und 5 s.Während Gleichstromeinwirkung kommt es zu beträchtlichen Deformierungen des Elektrogramms besonders in der Repolarisationsphase, die mit der Stromstärke zunehmen. Bei einer Intensität, die etwa der doppelten Reizschwelle entspricht, treten während der Einwirkung von konstantem Gleichstrom Extrasystolen auf, deren Auslösung auf der Stimulation der endogenen Erregungsbildung durch Katelektrotonus beruht.Die Flimmerschwelle für Gleichstrom liegt etwa um einen Faktor 15 höher als die Reiszchwelle. Ihre Beziehung zur Impulsdauer zeigt einen deutlichen Abfall zwischen 30 ms und 60 ms, gefolgt von einem leichten Anstieg und der Einstellung auf ein gleichbleibendes Niveau oberhalb etwa 80 ms. Bei der verwendeten Anordnung ist die Flimmerschwelle unabhängig von der Polungsrichtung der Reizelektroden. Langdauernder Gleichstrom kann Flimmern induzieren, auch wenn er in der absoluten Refraktärperiode eines Normalschlags eingeschaltet wird.Beim Vergleich mit technischem Wechselstrom von 50 Hz liegt am gleichen Herzen die Reizschwelle des Wechselstroms über der für Gleichstrom. Dagegen ist die Flimmerschwelle für Gleichstrom von 1 s Dauer um einen Faktor 3 höher als die Flimmerschwelle für Wechselstrom von 1 s.