Consideración del Remodelado Electromecánico en Insuficiencia Cardíaca en un Modelo 3D In-Silico de Miocardiopatía Dilatada

Abstract

[CA] La insuficiència cardíaca (IC) és un terme ampli que inclou nombroses lesions, malalties i altres anomalies cardíaques que generen una disfunció general del miocardi. Es caracteritza per un rendiment cardíac reduït que afavoreix un subministrament insuficient d'oxigen a l organisme. Per aquesta raó, la IC és una de les principals causes de mortalitat a nivell mundial. En aquest treball pretenem desenvolupar un model 3D detallat d un cor virtual amb IC a partir d una cardiomiopatia dilatada (DCM) no isquèmica. Per complir aquest propòsit, es considerarà el corresponent remodelat ventricular associat a HF i, concretament, a DCM. En aquest sentit, entre els diversos canvis observats en pacients amb DCM, destaquem (1) un augment del volum de les cavitats cardíaques, afectant principalment el ventricle esquerre (LV), acompanyat per una disminució del gruix de la paret; (2) el remodelat electromecànic, tenint en compte la disminució del rendiment electrofisiològic i la contractilitat muscular; (3) reorganització de fibres: el cor perd la seva el·lipticitat i es torna més esfèric; i (4) canvis en la matriu extracel·lular (fibrosi). A més, la DCM es caracteritza per una major rigidesa del cor (produïda principalment per fibrosi) així com per la reducció de la tensió longitudinal, circumferència i radial. Tots aquests canvis donen lloc a una disminució de la funció sistòlica i, conseqüentment, de la fracció d ejecció (EF). Un cop construïm el model HF a través dels punts 1-3, el compararem amb el model de referència i el validarem mitjançant les dades de ressonància magnètica de Sunnybrook Cardiac Data (SCD) de lliure disposició. La introducció de fibrosi es tindrà en compte un cop assolits tots els altres objectius.

[EN] Heart failure (HF) is a broad term which encompasses numerous injuries, diseases and other cardiac abnormalities that yield to an overall dysfunction of the myocardium. It is characterized by a poor beating performance which promotes insufficient oxygen supply to the body. Therefore, HF is one of the leading causes of mortality worldwide. In this work, we aim to develop a detailed 3D-model of a failing virtual heart on the basis of a non-ischemic dilated cardiomyopathy (DCM). For that purpose, the corresponding ventricular remodelling associated with HF and, specifically, with DCM will be considered. In this sense, among the several changes observed in DCM patients compared with controls, we highlight (1) an increased cavity volume, mainly affecting the left ventricle (LV), accompanied by a decreased wall thickness; (2) electromechanical remodelling, considering both, decreased electrophysiological performance and muscle contractility; (3) fibre reorganization: the heart loses its ellipticity and becomes more spherical; and (4) changes in the extracellular matrix (fibrosis). Furthermore, DCM is characterized by increased stiffness of the heart (mainly produced by fibrosis) as well as by the reduction in the longitudinal, circumferential and radial strain. All these changes yield to a decreased systolic function and consequent lower ejection fraction (EF). Once we build the HF model through points 1-3, we will compare it to the healthy reference model and validate it using cine MRI data from the publicly available Sunnybrook Cardiac Data (SCD). The introduction of fibrosis will be considered once all other goals are achieved.