Factors determining the susceptibility of the isolated guinea pig heart to ventricular fibrillation induced by sinusoidal alternating current at frequencies from 1 to 1000 Hz

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Abstract
We determined the threshold for ventricular fibrillation by means of sinusoidal alternating current (AC) from 1 to 1000 Hz on isolated perfused guinea pig hearts. Current was applied via electrodes located in the aorta and at the apex of the heart. The duration of current flow was kept constant at 1 s. Electrical activity was recorded with epicardial electrodes attached to the ventricles. Additional experiments were performed in isolated papillary muscles with intracellular microelectrodes. The fibrillation threshold, expressed as peak-to-peak current strength, attains a minimum at about 30 Hz and rises by a factor of 5 at 1 Hz, and by a factor of 14 at 1000 Hz. In the frequency range from 30 to 1000 Hz the rise of the fibrillation threshold can be attributed to the increase of the threshold for stimulation due to the progressive shortening of the AC periods. Thus no change of the fibrillation threshold occurs if DC pulses of constant duration are used in the same range of frequencies. Below 30 Hz there is only a slight increase of the threshold for stimulation, which cannot entirely account for the rise of the threshold for fibrillation. A likely cause of the reduced susceptibility of the heart to fibrillation at the lower frequencies is the reduced number of extrasystoles preceding the onset of fibrillation, which results in a less pronounced state of inhomogeneous excitability. An isolierten perfundierten Meerschweinchenherzen (Langendorff-Präparation) wurden die ventrikuläre Flimmerschwelle und die diastolische Reizschwelle für sinusförmigen Wechselstrom im Frequenzbereich von 1–1000 Hz ermittelt. Die Stromapplikation erfolgte zwischen einer Ringelektrode um die Herzspitze und einer Elektrode in der Perfusionskanüle. Die Flußdauer des Stroms betrug einheitlich 1 s. Die elektrische Aktivität wurde extrazellulär von beiden Ventrikeln abgegriffen. Die Flimmerschwelle, ausgedrückt als Stromstärke des Wechselstroms Spitze-Spitze, zeigt bei Frequenzen um 30 Hz ein Minimum und steigt bei niedrigeren und bei höheren Frequenzen an (Anstieg bei 1 Hz gegenüber 30 Hz um den Faktor 5, bei 1000 Hz um den Faktor 14). Im Frequenzbereich zwischen 30 und 1000 Hz wird das Verhalten der Flimmerschwelle durch den Anstieg der diastolischen Reizschwelle bestimmt, bedingt durch die zunehmende Verküzung der Wechselstromperioden. Dementsprechend erfolgt kein Anstieg der Flimmerschwelle, wenn Rechteckimpulse von konstanter Dauer und vergleichbarer Frequenz verwendet werden. Unterhalb 30 Hz ist die verminderte Flimmerbereitschaft des Herzens gegenüber Wechselstromreizen von 1 s Dauer hauptsächlich durch die frequenzbedingte Abnahme der Extrasystolenzahl während der Reizung verursacht, da eine Verminderung der Extrasystolenzahl eine geringeren Grad flimmerbegünstigender Inhomogenität im Erregbarkeitszustand des Herzens zur Folge hat.