Estudio de métodos de procesado de señal para la caracterización de arritmias cardíacas en humanos mediante modelos computacionales

Abstract

[ES] Las enfermedades cardiovasculares son una de las principales causas de mortalidad en el mundo. Entre ellas, las arritmias cardíacas se relacionan directamente con un aumento de la morbilidad y la mortalidad, siendo el motivo más frecuente de ingreso hospitalario. Como consecuencia, disminuyen la calidad de vida del paciente y ocasionan un coste elevado a los Sistemas Nacionales de Salud. Por estos motivos son objeto de estudio en la actualidad. Dadas las limitaciones existentes a la hora de realizar estudios con pacientes en el ámbito clínico, los modelos y simulaciones computacionales se han convertido en una potente herramienta para la investigación en este campo. En el presente trabajo se hace uso de las simulaciones para estudiar la validez de las técnicas clínicas de ayuda a la detección de sustrato arritmogénico, utilizadas en el guiado de procedimientos quirúrgicos como la ablación cardíaca en arritmias. En primer lugar, se desarrolla un método de análisis de fases para estudiar la activación cardíaca. Posteriormente, mediante el análisis de fases, se determina si los catéteres tipo basket de 64 electrodos existentes registran adecuadamente la actividad eléctrica en las aurículas, o si de lo contrario existen regiones en las que no detectan algunos eventos y por tanto, los médicos no disponen de toda la información en sus procesos de ablación. En tercer lugar, se aplica el análisis de fases a los ECGs registrados en las derivaciones precordiales sobre el torso, con el objetivo de localizar espacialmente el foco ectópico causante de una taquicardia ventricular. Finalmente, se intenta localizar dicho foco, pero en lugar de hacerlo mediante la propagación de las fases, se hace a través de los registros obtenidos con un DAI (dispositivo automático implantable).

[EN] Cardiovascular diseases are a major cause of mortality worldwide. These include cardiac arrhythmias, which are related directly to an increase of morbidity and mortality, being the most common reason for hospitalization. As a consequence, they decrease the quality of life of patients and cause a high cost to the National Health Systems. For these reasons they are under study nowadays. Due to the existing constraints and limitations in the clinical studies with patients, computational models and simulations have become a powerful tool for research in this field. In this master thesis, computational simulations have been used to study different cardiac arrhythmias in humans, such as atrial and ventricular tachycardia, and atrial fibrillation. First of all, it is developed a phase analysis method to study the cardiac activation. Subsequently, by phase analysis, it is determined whether the 64 electrodes basket mapping catheters are able to record properly the electrical activity in the atria, or otherwise there are regions not able to detect certain events and therefore, doctors do not have all the information in their ablation processes. Thirdly, the phase analysis is applied to the ECGs recorded in the precordial leads on the torso, in order to locate spatially the ectopic activation causing ventricular tachycardia. Finally, this focal point is located through records obtained with an ICD (Implantable Cardioverter Defibrillator), instead of by phase propagation.