Banca de DEFESA: VICTOR GONÇALVES MARQUES

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : VICTOR GONÇALVES MARQUES
DATA : 15/05/2020
HORA: 10:00
LOCAL: Bloco Delta - São Bernardo do Campo
TÍTULO:

Caracterização da fibrilação atrial em sistemas de mapeamento eletrográfico de superfície: um estudo clínico-computacional

PÁGINAS: 90
GRANDE ÁREA: Engenharias
ÁREA: Engenharia Biomédica
SUBÁREA: Bioengenharia
ESPECIALIDADE: Processamento de Sinais Biológicos
RESUMO:

Introdução: A fibrilação atrial (FA) é a arritmia cardíaca sustentada mais comum na prática clínica, afetando entre 1 e 2% da população mundial. Nas últimas décadas, importantes progressos foram obtidos no diagnóstico e tratamento da FA, tendo seu mecanismo gradualmente elucidado, mas não totalmente esclarecido. O estudo eletrofisiológico invasivo é o método utilizado para identificar as regiões atriais responsáveis pelo disparo e manutenção da FA. No entanto, essa estratégia é complexa, o procedimento é longo, exige uma grande quantidade de recursos e impõe riscos para os pacientes, motivando o desenvolvimento de métodos não invasivos, como o mapeamento eletrocardiográfico de superfície (MES) e a imagem eletrocardiográfica (iECG). Entre essas técnicas, o MES possui um hardware e software relativamente simples para analisar os sinais, produzindo resultados clínicos relevantes, que podem ser úteis tanto no diagnóstico precoce quanto no acompanhamento, sendo uma importante ferramenta clínica auxiliar.

Objetivo: o principal objetivo deste estudo é propor um método robusto para análise de frequência dominante em sinais de MES durante a FA, permitindo o desenvolvimento de mapas mais realistas à fisiopatologia da FA e classificar automaticamente essa arritmia frente a outras arritmias atriais (taquicardia atrial - TA e flutter atrial - FLA).

Métodos: neste estudo são utilizados (1) modelos computacionais 3D de arritmias auriculares (4 atividades ectópicas - TA, 4 mecanismos macro-reentrantes - FLA e 11 reentradas funcionais - FA) contendo 567 derivações unipolares de um sistema MES e (2) dados de 12 pacientes com FA (9 paroxísticas e 3 persistente) contendo 67 derivações unipolares de um sistema MES. A análise consistiu na geração de mapas 3D de frequência dominante (FD), fase e ponto de singularidade (PS). Os mapas de FD foram gerados para estimação de forma não invasiva das frequências de ativação dos mecanismos atriais responsáveis pela manutenção das arritmias. Isso foi realizado através da combinação do método de detecção de ativação e FD em periodogramas de Welch, com uma máscara espacial para evitar harmônicos, e seus resultados comparados com um método proposto baseado em Transformada de Wavelet. A robustez do método proposto foi testada através de diferentes protocolos incluindo testes com diferentes níveis de ruído e de presença de harmônicos. Mapas de fases foram obtidos através da transformada de Hilbert nos sinais eletrocardiográficos filtrados em torno da frequência de ativação do mecanismo arrítmico (± 1Hz) e a distribuição espaço-temporal de PSs de fase foi analisada usando histogramas (heatmaps) e conectando PSs ao longo do tempo (filamentos). O impacto da redução do número de derivações para um conjunto realista de eletrodos de cenário clínico (252 a 16) foi quantificado usando medidas de similaridade e testes estatísticos. Três classificadores (least squares, k-nearest neighbors and random forests) foram aplicados para distinguir automaticamente as arritmias (TA, FLA e FA) com base em características extraídas das análises de frequência e fase.

Resultados: a análise dos sinais do MES durante a FA mostrou que o método proposto baseado na transformada Wavelet superou o método Welch, tanto nos modelos (detecção correta de HDF 81,82% vs 45,45%, respectivamente) quanto nos pacientes (75,00% vs 66,67%). O método proposto é mais robusto ao ruído e harmônicos gaussianos brancos e apresentou resultados mais consistentes em layouts com número de eletrodos reduzidos (64 e 32 eletrodos). Além disso, as análises de frequência e fase revelaram um comportamento distinto entre a FA e as outras duas arritmias (TA e FLA). As frequências dos mecanismos responsáveis pela manutenção das arritmias atriais foram estimadas com a FD de maior valor nos mapas 3D do torso, ignorando 6% do número de pontos espaciais para evitar a seleção de pequenas regiões harmônicas, resultando em erros de 12,5 ± 4,8%, 5,21 ± 6,25% e 9,94 ± 7,16% para TA, FLA e FA, respectivamente. Essas frequências foram refletidas em uma porção menor do torso para FA do que TA ou FLA (p <0,05), tendo uma correlação espacial com a posição atrial dos mecanismos arrítmicos atriais. A duração do filamento foi menor na FA (p <0,05), seguida pela TA e FLA. A frequência média de rotação dos filamentos foi semelhante à frequência estimada do driver. Clusters de PS nos mapas de histogramas foram menores na FLA do que na FA, mas com uma maior densidade de PSs (p <0,01); A TA apresentou valores intermediários (p> 0,05). Não foram encontradas diferenças significativas nas métricas extraídas das análises de frequência ou fase ao longo dos layouts (252 a 16 derivações), apesar da perda de sensibilidade e precisão na detecção de PS. Essas características resultaram em uma classificação automática entre FA, FLA e TA com uma precisão equilibrada de 87,94%, usando um classificador random forests (40 árvores, profundidade 2).

Conclusão: através de uma série de técnicas de processamento de sinais, a estimativa das características da FA foi melhorada e mais relacionada à sua fisiopatologia. Os domínios de frequência e fase apresentaram características distintas entre TA, FLA e FA. Os comportamentos intrínsecos das arritmias puderam ser detectados mesmo com layouts contendo um número reduzido de eletrodos e foram suficientes para distingui-las automaticamente.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 2231661 - JOAO LOURES SALINET JUNIOR
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - NELSON SAMESIMA
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - OLAF DÖSSEL - KARLSRUHE
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 2390463 - PRISCYLA WALESKA TARGINO DE AZEVEDO SIMOES
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 2188954 - ERICK DARIO LEON BUENO DE CAMARGO
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 2418478 - JOHN ANDREW SIMS