Electrocardiographic Markers for Cardiac Risk Stratification and Ventricular Dyssynchrony Assessment
Las enfermedades cardiovasculares (ECVs), termino utilizado para denominar las enfermedades que afectan al corazón y los vasos sanguíneos, son la principal causa de fallecimiento en todo el mundo. La insuficiencia crónica cardiaca es una de las principales, ademas de ser una de las mas estudiadas, y...
| Autores: | , , |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Zaragoza |
| Repositorio: | Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza |
| OAI Identifier: | oai:zaguan.unizar.es:163992 |
| Acceso en línea: | http://zaguan.unizar.es/record/163992 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | tratamiento de señales cardiología tecnología médica fisiología cardiovascular |
| Sumario: | Las enfermedades cardiovasculares (ECVs), termino utilizado para denominar las enfermedades que afectan al corazón y los vasos sanguíneos, son la principal causa de fallecimiento en todo el mundo. La insuficiencia crónica cardiaca es una de las principales, ademas de ser una de las mas estudiadas, y puede estar debida a anormalidades estructurales o funcionales. Algunas ECVs están asociadas a la disincronía en la transmisión del impulso eléctrico a lo largo del corazón. Estas enfermedades conllevan una peor calidad de vida.<br />El estudio y uso de diferentes biomarcadores procedentes de la señal electrocardiográfica (ECG), como de otros registros médicos disponibles, es de gran utilidad para una detección temprana de ECVs, y para determinar el riesgo de fallecer por alguna condición cardiovascular. El análisis de estos marcadores permiten tener una mayor comprensión de las interacciones complejas que existen entre las funciones cardiacas y la regulación autonómica, ofreciendo posibilidades para una mayor investigación futura y para uso en aplicaciones clínicas.<br />El principal objetivo de esta tesis es entender mejor la influencia del sistema nervioso simpático sobre los cambios que se producen en la repolarización cardiaca, mediante el calculo de diferentes marcadores. Uno de ellos es la dinámica de repolarización periódica (PRD, Periodic Repolarization Dynamics). El marcador PRD mide las oscilaciones de baja frecuencia (menor a 0.1 Hz) de los cambios en el ángulo entre ondas T consecutivas, que se produce por la actividad simpática. Otros marcadores investigados están relacionados con los tiempos de activación (AT, activatión time) y repolarización (RT, repolarization time). Mediante el calculo de estos tiempos se consigue evaluar la disincronía ventricular en las derivaciones de los registros ECG. <br />Los métodos usados para calcular el marcador PRD están descrito en el Capitulo 2. Los pasos realizados para medir la serie de ángulos consecutivos de las ondas T, dT◦, están detallados junto con las modificaciones hechas respecto de un método propuesto anteriormente para mejorar la robustez.<br />Posteriormente, una vez obtenida la serie de dT◦, se presentan dos técnicas de calculo para hallar el valor de PRD. La técnica CWT (Continuous<br />Wavelet Transform) calcula las pseudofrecuencias asociadas a cada escala de la transformada wavelet. La otra técnica, asociada con un menor coste computacional, es PRSA (Phase-Rectified Signal Averaging). En esta técnica se identifica las ventanas alrededor de los puntos ancla que se obtienen según los cambios observables en la serie de dT◦.<br />Los métodos de calculo para AT y RT están descritos en el Capitulo 4. El centro de masas del complejo QRS, en el caso del AT, y de la onda T,<br />para el RT, son calculados en cada derivación precordial, V1-V6, del ECG.<br />Adicionalmente, la dispersión de AT (o RT) se calcula como la diferencia entre la derivación que se activa (o repolariza) mas tarde y la primera derivación que se activa (o repolariza) para cada registro. La evaluación de la variabilidad del ritmo cardiaco y el algoritmo semiautomático para eliminar los estímulos cardiacos en los registros estimulados también son descritos.<br />En el Capitulo 2 se examina la respuesta del sistema cardiaco ante la exposición durante 60 días a microgravedad artificial, por medio de un modelo de simulacion denominado Head-down bed-rest (HDBR). Los experimentos fueron llevados a cabo en las instalaciones de la Agencia Espacial Europea (ESA). Se midió la capacidad de mitigar los efectos nocivos de la microgravidad artificial en dos tipos de contramedidas. Una de las contramedidas estaba basada en actividades fisicas que realizaban los voluntarios, y la otra estaba basada en el tipo de dieta diaria que ellos recibían. En el Capitulo 3 se analiza la base de datos MUSIC (MUerte Subita en Insuficiencia Cardiaca) con pacientes de insuficiencia cardiaca que fallecieron por muerte súbita cardiaca o por fallo de bomba cardiaca. En ambos capítulos (2 y 3), el PRD fue medido y usado para evaluar la respuesta del sistema cardiovascular ante la exposición a la microgravedad y para medir su capacidad predictora de fallecer por algunas de las dos causas mencionadas. Los hallazgos del Capitulo 2 indican que existe una activación simpática significativa cuando se realiza la prueba de inclinación después de la exposición prolongada a la microgravedad artificial.<br />Ademas, nuestros resultados muestran que las contramedidas relacionadas con actividades físicas son efectivas para contrarrestrar los efectos adversos de la microgravedad, mientras que las contramedidas alimenticias solo consiguen reducir parcialmente estos efectos. Los hallazgos del Capitulo 3 confirman que el marcador PRD es un buen predictor de riesgo de muerte súbita cardiaca en pacientes con antecedentes de fallo cardiaco. Y su capacidad de predicción mejora cuando se combina con los biomarcadores indice de alternancia promedio (index of average alternans, IAA), que cuantifica la magnitud de las alternancias de la onda T; y turbulence slope (TS), el cual refleja la ratio de incremento del intervalo RR despues de la aceleración de la frecuencia cardiaca inicial.<br />Los Capitulos 4 y 5 se centran en comparar varios tipos de estimulación cardiaca, incluyendo estimulación de ventrículo derecho, en el apex o en el septo, estimulación del septo del ventrículo izquierdo, estimulación de rama izquierda y del haz de His, tanto selectivo como no selectivo. Los registros analizados incluyen señales de alta (1,000 Hz) y muy alta frecuencia (5,000 Hz) obtenidos en alguno de los siguientes momentos: antes, justo después, al dia siguiente o después de un ano de la intervención. El objetivo es determinar en que medida las distintas técnicas de estimulación se asemejan a las características del ritmo espontáneo en pacientes que no tienen trastornos de conducción y que requieren estimulaciín como tratamiento antibradicardia.<br />Para ello, varias variables representativas de disincronía de activación ventricular y de irregularidades en la repolarización ventrciular se midieron. Se propusieron varios indices que cuantifican AT, RT y las dispersiones inter e intraventriculares y también se midieron el marcador PRD e indices basados en QT y en la onda T. A partir de los resultados que se obtienen, se concluye que las técnicas fisiológicas de estimulación cardiaca producen una mejor respuesta ventricular, mientras que las técnicas relacionadas con la estimulación del miocardio ventricular no consiguen una respuesta similar a la que se observa en registros espontáneos. Ademas, nuestros hallazgos confirman que la técnica de estimulación de rama izquierda es una alternativa efectiva a la estimulación del haz de His, cuando se evalúa la activación y repolarización<br />del ventíiculo izquierdo.<br />En el Capitulo 6 se presenta las conclusiones. Las principales contibuciones de esta tesis se destacan, indicando el desarrollo de metodologías para medir las características de la depolarización y repolarización ventricular de manera eficiente y robusta a partir de registros ECG. El marcador PRD es capaz de detectar los cambios inducidos por la microgravedad en la modulación simpática de la repolarización ventricular, mediante la cuantificación de la magnitud en las oscilaciones de los ángulos de ondas T consecutivas.<br />También se ha evaluado la capacidad predectiva del marcador PRD para estratificar el riesgo de fallecer por muerte súbica cardiaca o fallo de bomba en sujetos con insuficiencia cardiaca crónica, tanto individual como en combinación<br />con otros marcadores del ECG. Ademas, en esta tesis se ha comparado diferentes técnicas de estimulación cardiaca y se ha visto que las técnicas fisiológicas consiguen devolver el comportamiento ventricular espontáneo, como se muestra por la similitudes en la depolarización y repolarización del ECG, especialmente cuando nos enfocamos en el análisis del ventrículo izquierdo.<br /> |
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