Development of new signal analysis methods as preoperative predictors of the Cox-Maze procedure outcome in atrial fibrillation

Abstract

[EN] Atrial fibrilation (AF) is the most common cardiac arrhythmia, however, the knowledge about its causes and mechanisms is still uncompleted. Several studies suggest that atrial structural and electrophysiological remodeling are directly related to its development and perpetuation. To this respect, ECG and preoperative clinical data have been studied to analyze different aspects of atrial remodeling. Nonetheless, there is a lack of studies using ECG parameters to provide valuable clinical information in the study of AF aggressive treatments, such as the Cox-Maze surgery. In this work, ECG parameters such as fibrillatory (f) waves organization and amplitude are studied to predict patient's rhythm from the discharge after the Cox-Maze surgery until a twelve months follow up period. On the other hand, widely used clinical parameters such as age, AF duration and left atrial size (LA size) are studied to assess electrocardiographic results. In addition, clinical information known as a risk factor to develop AF such as weight and body mass index has also been analyze. After assess the individual indices, classification models were created in order to optimize the prediction capability. The results obtained reported that the ECG indices outperform the cinical indices. Nevertheless, the information contained in both types of indices is complementary as the generation of a classification model combining the indices shows. This model exceeded 90% accuracy in each period analyzed. In conclusion, studying the AF information contained in an ECG could provide new data to understand the AF and also could help to develop a reliable method to predict preoperatively the Cox-Maze outcome.

[ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia cardiaca más comúnmente encontrada en la práctica clínica diaria, sin embargo, todavía no se comprenden completamente los mecanismos fisiológicos que causan el inicio y la perpetuación de la FA. Diversos estudios sugieren que el remodelado estructural y electrofisiológico de la aurícula está relacionado directamente con el desarrollo y perpetuación de la FA. En este sentido, se ha estudiado el ECG e información clínica preoperatoria para analizar distintos aspectos del remodelado. Sin embargo, hay una falta de estudios usando parámetros electrocardiográficos para proporcionar información clínica valiosa en el estudio de tratamientos agresivos de la FA como la cirugía Cox-Maze. En este trabajo, se estudian parámetros electrocardiográficos como la organización de las ondas fibrilatorias y su amplitud para predecir el ritmo de los pacientes desde el momento del alta, tras la cirugía Cox-Maze hasta 12 meses después de la operación. Por otro lado, para evaluar la capacidad de dichos índices, se han utilizado parámetros clínicos ampliamente utilizados como la edad, el tamaño de la aurícula izquierda y el tiempo en FA. Además, se han estudiado también parámetros clínicos conocidos como factores de riesgo para desarrollar FA como son el peso y el índice de masa corporal. Tras analizar la capacidad predictiva de los índices individualmente, éstos se han combinado mediante la generación de modelos de predicción para optimizar la precisión de las predicciones. Los resultados obtenidos señalan que la información contenida en el ECG obtuvo resultados estadísticamente significativos y predicciones más precisas que los índices clínicos. No obstante, el desarrollo de modelos de predicción combinando ambos tipos de índices superó al uso de éstos por separado, con resultados por encima del 90% en todos los períodos estudiados. En conclusión, el análisis del ECG podría aportar nuevos enfoques a la hora de estudiar la FA, y su uso como herramienta de predicción podría ayudar a desarrollar tratamientos más eficientes y personalizados.

[CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia cardíaca més comunament trobada en la pràctica clínica diària, no obstant això, encara no es comprenen completament els mecanismes fisiològics que causen l'inici i la perpetuació de la FA. Diversos estudis suggerixen que el remodelat estructural i electrofisiològic de l'aurícula està relacionat directament amb el desenrotllament i perpetuació de la FA. En este sentit, s'ha estudiat l'ECG i informació clínica preoperatòria per a analitzar distints aspectes del remodelat. No obstant això, hi ha una falta d'estudis usant paràmetres electrocardiográficos per a proporcionar informació clínica valuosa en l'estudi de tractaments agressius de la FA com la cirurgia Cox-Maze. En este treball, s'estudien paràmetres electrocardiográficos com l'organització de les ones fibrilatorias i la seua amplitud per a predir el ritme dels pacients des del moment de l'alta, després de la cirurgia Cox-Maze fins a 12 mesos després de l'operació. Per un altre costat per a avaluar la capacitat dels dits índexs, s'han utilitzat paràmetres clínics àmpliament utilitzats com l'edat, la grandària de l'aurícula esquerra i el temps en FA. A més, s'han estudiat també paràmetres clínics coneguts com a factors de risc per a desenrotllar FA com són el pes i l'índex de massa corporal. Després d'analitzar la capacitat predictiva dels índexs individualment, estos s'han combinat per mitjà de la generació de models de predicció per a optimitzar la precisió de les prediccions. Els resultats obtinguts assenyalen que la informació continguda en l'ECG va obtindre resultats estadísticament significatius i prediccions més precises que els índexs clínics. No obstant això, el desenrotllament de models de predicció combinant ambdós tipus d'índexs va superar a l'ús d'estos per separat, amb resultats per damunt del 90% en tots els períodes estudiats. En conclusió, l'anàlisi de l'ECG podria aportar nous enfocaments a l'hora d'estudiar la FA, i el seu ús com a ferramenta de predicció podria ajudar a desenrotllar tractaments més eficients i personalitzats.