Desarrollo de un método de predicción del éxito de la ablación quirúrgica concomitante de fibrilación auricular

Abstract

[ES] La cirugía concomitante Cox ¿ Maze es un procedimiento eficaz para el tratamiento de la fibrilación auricular en aquellos pacientes que requieren cirugía a corazón abierto debido a otra enfermedad cardíaca. Dado que, antes de la intervención, no es posible conocer el éxito de esta cirugía, podría resultar de gran relevancia obtener un estudio de recurrencia de la fibrilación auricular con los registros cardíacos antes de la operación. Con esto se pretende seleccionar a los pacientes idóneos para esta cirugía, excluyendo aquellos que no son viables claramente, por lo que se evitan riesgos y se ahorran costes.

Se han registrado alrededor de 50 electrocardiogramas preoperatorios de pacientes que iban a ser intervenidos mediante este tipo de cirugía. En concreto se ha trabajado con la derivación V1 del ECG ya que posee una mayor amplitud de ondas fibrilatorias. Tras esto se ha realizado un preprocesado de la señal para obtener la actividad auricular de cada uno de los pacientes, y además extraer los parámetros electrocardiográficos de interés. Además de estos parámetros, se han obtenido parámetros clínicos asociados al paciente.

Tras esto se ha realizado un análisis estadístico de los datos clínicos tradicionales por un lado, y de los datos extraídos del ECG preoperatorio por otro lado. Este análisis estadístico ha comprendido en primer lugar, una prueba de normalidad y un test estadístico para la elección de los parámetros con mayores diferencias significativas entre las clases, recidiva en fibrilación auricular (FA) y no recidiva, ritmo sinusal (RS). El propósito de este estudio es obtener un sistema de ayuda a la decisión clínica que permita la clasificación del éxito de la cirugía Cox ¿ Maze de fibrilación auricular. Para ello se ha obtenido un modelo de predicción con el uso de los parámetros clínicos y otro modelo con los parámetros electrocardiográficos obtenidos preoperatoriamente. El modelo seleccionado, en ambos casos, ha sido el de máquina de vectores de soporte, con una estrategia de validación cruzada dejando uno fuera.

Los resultados obtenidos de las pruebas de normalidad han reflejado que los datos clínicos y los extraídos del ECG preoperatorio no siguen una distribución normal. Por tanto, éstos han sido tratados como no paramétricos en las pruebas estadísticas, t ¿ Wilcoxon. Los parámetros con mayores diferencias significativas han demostrado tener implicaciones directas con la FA. Se han obtenido las curvas ROC y las matrices de confusión de ambos modelos, y se ha comparado su precisión, especificidad y sensibilidad.

La gran conclusión y aportación de este trabajo ha consistido en verificar que los parámetros extraídos del ECG ofrecen modelos predictivos de mayor precisión que los datos clínicos. Por ello, la predicción del resultado de la cirugía Cox ¿ Maze supone una mejora importante en el manejo personalizado de pacientes con FA. Además, esta estrategia contribuye a evitar riesgos innecesarios, ya que permite facilitar la selección de pacientes idóneos en los que la cirugía de FA puede resultar potencialmente beneficiosa.

[EN] Concomitant Cox-Maze surgery is an effective procedure for the treatment of atrial fibrillation in patients who require open heart surgery due to another heart disease. Given that, before the intervention, it is not possible to know the success of this surgery, it could be very important to obtain a study of recurrence of atrial fibrillation with cardiac records before the operation. This is to select the ideal patients for this surgery, excluding those that are not clearly viable, so risks are avoided and costs are saved.

Approximately 50 preoperative electrocardiograms of patients who were going to be operated on by this type of surgery have been recorded. In particular, we have worked with the V1 derivation of the ECG because it has a higher amplitude of fibrillation waves. After this, the signal was preprocessed to obtain the atrial activity of each patient, and also to extract the electrocardiographic parameters of interest. In addition to these parameters, clinical parameters associated with the patient have been obtained.

After this, a statistical analysis of the traditional clinical data has been carried out, on the one hand, and of the data extracted from the preoperative ECG, on the other hand. This statistical analysis has included, first of all, a normality test and a statistical test for the election of the parameters with greater significant differences between the classes, relapse in atrial fibrillation (AF) and non-recurrence, sinus rhythm (RS). The purpose of this study is to obtain a clinical decision support system that allows the classification of the success of Cox - Maze surgery for atrial fibrillation. To do this, we have obtained a prediction model with the use of clinical parameters and another model with the electrocardiographic parameters obtained preoperatively. The model selected, in both cases, has been the support vector machine, with a cross-validation strategy `leave one out¿.

The results obtained from the normality tests have shown that the clinical data and the data extracted from the preoperative ECG do not follow a normal distribution. Therefore, these have been treated as non-parametric in the statistical tests, t - Wilcoxon. The parameters with the greatest significant differences have been shown to have direct implications with AF. The ROC curves and the confusion matrices of both models have been obtained, and their precision, specificity and sensitivity have been compared.

The great conclusion and contribution of this work has been to verify that the parameters extracted from the ECG offer predictive models of greater precision than the clinical data. Therefore, the prediction of the result of Cox - Maze surgery represents an important improvement in the personalized management of patients with AF. In addition, this strategy helps to avoid unnecessary risks, since it facilitates the selection of suitable patients in whom AF surgery can be potentially beneficial.