Detección de la fibrosis y correlación con el strain a partir del tratamiento digital de resonancias magnéticas cardíacas en pacientes con miocardiopatía arritmogénica

Abstract

[ES] La miocardiopatía arritmogénica (MCA) es una enfermedad cardíaca caracterizada por la sustitución de células miocárdicas por tejido fibroso o fibroadiposo, provocando arritmias, muerte súbita e insuficiencia cardiaca. La mayoría de los estudios contemplan la MCA de ventrículo derecho, sin embargo, existen casos con predominancia de ventrículo izquierdo mucho menos estudiados. El objetivo de este trabajo es estudiar la correlación entre la fibrosis y las deficiencias en la deformación cardíaca (strain) en pacientes MCA con afectación predominante de ventrículo izquierdo (AC-LV) mediante el tratamiento de resonancia magnética cardíaca (CMR). Para ello, se dispone de 36 sujetos diagnosticados y 23 controles, familiares de los pacientes no afectados ni portadores de la mutación patogénica. Los pacientes afectados se diagnosticaron como definitivos o como ¿borderline¿ según los criterios de la Task Force de MCA, considerando también patrones típicos del ventrículo izquierdo. A partir de la secuencia cine-CMR del dataset, se obtuvieron diferentes parámetros de strain en los tres ejes radial, circunferencial y longitudinal que se utilizaron en modelos predictivos para la enfermedad. Para la cuantificación de la fibrosis, se aplicaron métodos automáticos y semiautomáticos de detección sobre la CMR con contraste (LGE) que permitieron detectar y calcular la cantidad de fibrosis en el miocardio segmentado. El algoritmo se validó utilizando el datachallenge MyoPS de 2020 y del datachallenge de fibrosis del Cardiac Atlas Project, y posteriormente se aplicaron al dataset de AC-LV. Por último, se estudió la relación entre los valores de strain del ventrículo izquierdo y la fibrosis obtenida en los pacientes afectados mediante correlaciones. Los resultados mostraron una correlación mayor entre la cantidad de fibrosis global obtenida mediante los métodos automático y semiautomático (k-means y 3-SD, respectivamente) con el strain circunferencial. Además, se observó una correlación con el strain radial a todos los niveles (basal, mid y apical), y correlaciones con los segmentos 6 en strain radial y el segmento 11 en strain longitudinal.

[EN] Arrhythmogenic cardiomyopathy (ACM) is a heart disease characterized by the replacement of myocardial cells with fibrous or fibroadipose tissue, leading to arrhythmias, sudden death, and heart failure. Most studies consider right ventricular ACM, however, there are cases with left ventricular predominance that have been much less studied. The aim of this work is to study the correlation between fibrosis and impairments in cardiac strain in ACM patients with predominantly left ventricular (AC-LV) involvement using cardiac magnetic resonance (CMR) treatment. For this purpose, 36 diagnosed subjects and 23 controls, relatives of unaffected patients and carriers of the pathogenic mutation, were available. Affected patients were diagnosed as definite or borderline according to the criteria of the ACM Task Force, also considering typical left ventricular patterns. From the cine-CMR sequence of the dataset, different strain parameters in the three axes radial, circumferential and longitudinal were obtained and used in predictive models for the disease. For fibrosis quantification, automatic and semi-automatic detection methods were applied on contrast enhanced CMR (LGE) to detect and calculate the amount of fibrosis in the segmented myocardium. The algorithm was validated using the 2020 MyoPS datachallenge and the Cardiac Atlas Project fibrosis datachallenge, and subsequently applied to the AC-LV dataset. Finally, the relationship between left ventricular strain values and fibrosis obtained in affected patients was studied using correlations. The results showed a higher correlation between the amount of global fibrosis obtained by the automatic and semi-automatic methods (k-means and 3-SD, respectively) with circumferential strain. In addition, a correlation was observed with radial strain at all levels (basal, mid and apical), and correlations with segment 6 in radial strain and segment 11 in longitudinal strain.