Computers in Biology and Medicine, 89(1), 497–504p. (2017) DOI:10.1016/j.compbiomed.2017.08.027

A method for quantifying recurrent patterns of local wavefront direction during atrial fibrillation

J. P. Hummel, A. Baher, B. Buck, M. Fanarjian, C. L. Webber, J. G. Akar

Introduction
Spiral wave reentry is a potential mechanism of atrial fibrillation (AF), but is difficult to differentiate clinically from multiple wavelet breakup using standard bipolar recordings. We developed a new methodology using bipolar recordings to estimate the direction of local activation wavefronts during AF by calculating the electrogram conformation (Egm-C). We subsequently used recurrence quantification analysis (RQA) of Egm-C to differentiate regions of spiral wave reentry from wavelet breakup.

Methods
A 2D computer simulation was created with regions containing a stable spiral wave and also regions of wavebreak. A grid of 40 × 40 unipolar electrodes was superimposed. At each site, the actual wavefront direction (WD) was determined by comparing relative activation timings of the local intracellular recordings, and the estimated wavefront direction (Egm-C) was determined from the morphology of the local bipolar electrogram. RQA of Egm-C was compared to RQA of actual WD in order to differentiate AF mechanisms.

Results
RQA of actual WD and Egm-C both distinguished regions of spiral wave reentry from wavelet breakup with high correlation between the two methods (recurrence rate, r

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