Caracterización de potenciales anormales intra-QRS en el ECG de alta resolución: aplicación en la evaluación de cardiopatías

L'electrocardiograma (ECG) es el registre no invasiu mes utilitzat per a estudiar l'activitat electrica del cor. L'analisi d'aquests senyals per computador ha estat un camp d'investigacio recent de la Bioenginyeria, amb la finalitat d'ajudar en l'estudi i diagnostic de cardiopaties. L'ECG d'alta resolucio (ECGAR) es el producte de tecniques, basades en computador, que milloren la relacio senyal-soroll dels senyals provinents del cor, i es utilitzat per a registrar potencials de molt baixa amplitud i alts continguts frequencials. La principal aplicacio del ECGAR esta associada amb la deteccio de potencials tardans ventriculars (LP) que sobrepassen el periode normal del QRS. La presencia de LP en el ECGAR ha estat relacionada amb substrats de re-entrada en teixits danyats del miocardi, causants de taquicardia ventricular. En aquesta tesi s'han desenvolupat nous indicadors de despolaritzacions ventriculars anormals que ocorren al llarg del complex QRS del ECGAR. S'ha presentat el concepte de potencials anormals intra-QRS (AIQP), estenent el concepte de senyals patofisiologiques, com els LP, sobre el periode normal del QRS. Les principals aportacions realitzades en aquest treball es troben en el processat de senyals ECGAR mitjancant tecniques de modelatge i identificacio de sistemes, la caracteritzacio dels AIQP, i les seves aplicacions en l'avaluacio de cardiopaties. En el primer capitol es presenta el problema abordat i els objectius de la tesi, aixi com una descripcio dels principis fisiologics i caracteristiques del ECG. En el segon capitol es fa una revisio dels antecedents del ECGAR. Es presenta l'estat de l'art d'aquesta tecnica quant a metodes d'obtencio classics i tendencies actuals, i en l'analisi de potencials tardans en els dominis temporal i frequencial, i mitjancant representacions temps-frequencia. En el tercer capitol es desenvolupa un metode per a caracteritzar potencials anormals intra- QRS, mitjancant tecniques de modelatge del ECGAR, amb estructures parametriques lineals, utilitzant el domini de la transformada discreta del cosinus (DCT). Es presenta el concepte dels AIQP i s'estudien les seves bases patofisiologiques, justificant el seu us en aplicacions cliniques. L'habilitat de la tecnica va ser demostrada en un estudi simulat i en senyals reals de pacients. En el capitol quart es presenta un enfocament nou per a modelar senyals ECGAR amb estructures parametriques no lineals. Aquestes tecniques son aplicades en la caracteritzacio dels AIQP. El metode utilitzat esta basat en tecniques d'identificacio de sistemes no lineals per a modelar la part normal del QRS. Es va emprar una estructura auto-regressiva amb entrada exogena no lineal (NARX), parametritzada amb una xarxa neuronal tipus perceptron multicapa. El modelatge no lineal va permetre caracteritzar els AIQP en senyals reals de pacients sense el pre-processat del ECGAR en el domini de la DCT. En el capitol cinque s'analitzen tecniques de classificacio de grups de pacients, emprant funcions discriminants trobades amb metodes d'optimitzacio no lineal. Aquestes tecniques permeten proposar valors critics AQIP per a separar els grups de senyals ECGAR d'estudi, amb la finalitat d'optimitzar l'exactitud en la prediccio clinica. En el sise capitol s'apliquen les tecniques de caracteritzacio dels AIQP en l'avaluacio de pacients amb taquicardia ventricular (TV), posterior a un infart de miocardi (IM). Els resultats obtinguts amb els nous indexs AIQP representen un aporti significatiu per a detectar potencials provenint de substrats de re-entrada. En un estudi sobre una poblacio de 173 pacients post IM, amb una prevalenca tipica de TV, els indexs AIQP han aportat un increment de l'exactitud (90 %) i del valor predictiu positiu (47 %) del ECGAR. En el sete capitol es presenten dues aplicacions cliniques. En primer lloc, es realitza una avaluacio de potencials anormals amidats en el ECGAR de pacients en diferents etapes de miocarditis chagasica. Els resultats obtinguts amb els indexs AIQP demostren diferencies altament significatives entre diferents grups de pacients, classificats d'acord a l'avanc de la malaltia. Es presenta un segon estudi on s'avaluen esdeveniments isquemics transitoris durant angioplastia coronaria transluminal percutania (PTCA). Els resultats mostren canvis dinamics en els ECGAR, obtinguts de sequencies de batecs consecutius, a l'utilitzar els indexs AIQP. L'aplicacio dels metodes desenvolupats en aquesta tesi, per al processat del ECGAR, ha permes la caracteritzacio i quantificacio de senyals provinents de despolaritzacions ventriculars anormals. L'aplicacio clinica d'aquests metodes ha produit un aporti significatiu en l'avaluacio no invasiva amb el ECGAR de diferents cardiopaties.