Assessment of Cardiac Electrophysiological Alterations in Physically Active Children Using Ventricular Repolarization Parameters and Index of Cardiac Electrophysiological Balance

Abstract

Background: Regular physical activity induces cardiovascular adaptations in children, which may affect ventricular repolarization which leads to arrhythmogenic risk. This study evaluates cardiac electrophysiological changes in children engaged in regular sports activity, using electrocardiographic ventricular repolarization parameters and the index of cardiac electrophysiological balance (iCEB), comparing them with non-athletic peers. Methods: A total of 160 healthy children aged 5–18 years were enrolled, including 79 athletes and 81 non-athletes. Athletes had engaged in organized sports for at least 1 year, with a minimum frequency of three 60-minute sessions per week. Baseline demographics, blood pressure, and electrocardiographic variables (QT, QTc, Tp-e, iCEB, and iCEBc) were recorded and analyzed. Results: Sinus bradycardia was observed in 26.4% of athletes. Heart rate was significantly lower in athletes compared to controls (p<0.001). Prolonged PR, QRS, QT, and Tp-e intervals were noted in the athletic group (p<0.05). iCEB and iCEBc values were significantly lower in the athlete group, suggesting altered electrophysiological balance. No pathological ECG findings requiring sports disqualification were identified. Conclusion: Physiological adaptations in athletic children can lead to measurable alterations in cardiac electrophysiology. Evaluation of repolarization parameters and iCEB may aid in early identification of children at risk of arrhythmia, thereby enhancing preparticipation cardiovascular screening protocols.

Keywords

• Pediatric sports cardiology
• electrocardiography
• ventricular repolarization
• iCEB
• arrhythmia risk

Kardiyak Elektrofizyolojik Değişikliklerin Fiziksel Olarak Aktif Çocuklarda Ventriküler Repolarizasyon Parametreleri ve Kardiyak Elektrofizyolojik Denge İndeksi (iCEB) Kullanılarak Değerlendirilmesi

Abstract

Giriş: Düzenli fiziksel aktivite, çocuklarda kardiyovasküler adaptasyonlara yol açar ve bu durum ventriküler repolarizasyonu etkileyerek aritmojenik risk oluşturabilir. Bu çalışma, düzenli spor aktivitesi yapan çocuklarda elektrokardiyografik ventriküler repolarizasyon parametreleri ve kardiyak elektrofizyolojik denge indeksi (iCEB) kullanılarak kardiyak elektrofizyolojik değişiklikleri değerlendirmeyi ve bunları atletik olmayan akranları ile karşılaştırmayı amaçlamaktadır. Yöntemler: 5–18 yaş arasında toplam 160 sağlıklı çocuk çalışmaya dahil edilmiştir; bunların 79’u sporcu, 81’i ise spor yapmayanlardan oluşmaktadır. Sporcular en az 1 yıldır düzenli olarak haftada üç kez 60 dakikalık organize spor aktivitelerine katılmaktadır. Temel demografik veriler, kan basıncı ve elektrokardiyografik değişkenler (QT, QTc, Tp-e, iCEB ve iCEBc) kaydedilip analiz edilmiştir. Bulgular: Sporcuların %26,4’ünde sinüs bradikardisi gözlenmiştir. Sporcuların kalp hızı, kontrol grubuna göre anlamlı derecede düşük bulunmuştur (p<0,001). Atlet grubunda PR, QRS, QT ve Tp-e interval sürelerinde uzama saptanmıştır (p<0,05). iCEB ve iCEBc değerleri atlet grubunda anlamlı derecede daha düşük olup, elektrofizyolojik dengenin değiştiğini düşündürmektedir. Spor yapmayı engelleyecek patolojik EKG bulgusu tespit edilmemiştir. Sonuç: Atletik çocuklarda fizyolojik adaptasyonlar kardiyak elektrofizyolojide ölçülebilir değişikliklere yol açabilir. Repolarizasyon parametreleri ve iCEB’nin değerlendirilmesi, aritmi riski taşıyan çocukların erken tespitinde yardımcı olabilir ve böylece spor öncesi kardiyovasküler tarama protokollerinin etkinliğini artırabilir.

Keywords

• Pediatrik spor kardiyolojisi
• elektrokardiyografi
• ventriküler repolarizasyon
• iCEB
• aritmi riski

References

1. 1. Sharma S, Merghani A, Mont L. Exercise and the heart: the good, the bad, and the ugly. Eur Heart J. 2015;36(23):1445-1453.
2. 2. Corrado D, Basso C, Rizzoli G, Schiavon M, Thiene G. Does sports activity enhance the risk of sudden death in adolescents and young adults? J Am Coll Cardiol. 2003;42(11):1959-1963.
3. 3. Pelliccia A, Sharma S, Gati S, et al. 2020 ESC Guidelines on sports cardiology and exercise in patients with cardiovascular disease. Eur Heart J. 2021;42(1):17-96.
4. 4. Fagard R. Athlete’s heart. Heart. 2003;89(12):1455–1461.
5. 5. Tse G, Yan BP. Traditional and novel electrocardiographic conduction and repolarization markers of sudden cardiac death. Europace. 2017;19(5):712–721.
6. 6. Panikkath R, Reinier K, Uy-Evanado A, et al. Prolonged Tpeak-to-Tend interval on the resting ECG is associated with increased risk of sudden cardiac death. Circ Arrhythm Electrophysiol. 2011;4(4):441-447.
7. 7.Lu HR, Yan GX, Gallacher DJ. A new biomarker—index of cardiac electrophysiological balance (iCEB)—plays an important role in drug-induced cardiac arrhythmias: beyond QT- prolongation and Torsades de Pointes (TdPs). J Pharmacol Toxicol Methods 2013;68(2):250-9.
8. 8.Robyns T, Lu HR, Gallacher DJ, et al. Evaluation of Index of Cardio-Electrophysiological Balance (iCEB) as a New Biomarker for the Identification of Patients at Increased Arrhythmic Risk. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2016 May;21(3):294-304.

9. 9. Güneş, Ö., Güney, AY, Halil, H., Kayalı Akyol, A., vd. (2024). Okul Çağı Çocuklarında Kardiyo-Elektrofizyolojik Denge İndeksi ile Farklı Yaş Gruplarında Düzeltilmiş Değerlerin Karşılaştırılması. Türkiye Çocuk Hastalıkları Dergisi, 18(6), 323-328.
10. 10. Bazett HC. An analysis of the time-relations of electrocardiograms. Heart. 1920;7:353–370. 11. Mitchell JH, Haskell W, Snell P, Van Camp SP. Task Force 8: Classification of sports. J Am Coll Cardiol. 2005;45(8):1364–1367.
11. 12.Drezner JA, Sharma S, Baggish A, Papadakis M, et al.International criteria for electrocardiographic interpretation in athletes: Consensus statement. Br J Sports Med. 2017 May;51(9):704-731.
12. 13.Basavarajaiah S, Shah A, Sharma S. Sudden cardiac death in young athletes. Heart. 2007 Mar;93(3):287-9.
13. 14.Serra-Grima R, Doñate M, Álvarez-García J, et al. Long-term follow-up of early repolarization pattern in elite athletes. Am J Med. 2015 Feb;128(2):192.e1-9.
14. 15.Antzelevitch C, Sicouri S, Di Diego JM, et al. Does Tpeak–Tend provide an index of transmural dispersion of repolarization? Heart Rhythm. 2007;4(8):1114-1116.
15. 16.Binnetoglu FK, Yildirim A, Altun G, et al. Assessment of the Tp-e interval in children with mitral valve prolapse. Anatol J Cardiol. 2016;16(8):630-635.
16. 17.Özyılmaz İ, Ergül Y, Tola HT, et al. Evaluation of Tp-e interval in children with hypertrophic cardiomyopathy. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2019;24(3):e12612.
17. 18. Jastrzebski M, Kukla P, Czarnecka D. Index of Cardiac Electrophysiological Balance (iCEB) in Clinical Practice. J Electrocardiol. 2020;59:43-47.
18. 19. Maron BJ, Thompson PD, Ackerman MJ, et al. Recommendations and considerations related to preparticipation screening. Circulation. 2007;115(12):1643-1655.
19. 20. Papadakis M, Sharma S. Electrocardiographic screening in athletes: the time is now for universal screening. Br J Sports Med. 2009;43(9):663–668.