Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
Engenharia Biomédica (33144010015P8)
A ROBUST CONDUCTION VELOCITY PIPELINE METHOD FOR GUIDING EVALUATION OF THE ELECTROPHYSIOLOGICAL EFFECT DUE TO RADIOFREQUENCY CATHETER ABLATION: Outcomes from an isolated mice atria model
JIMENA GABRIELA SILES PAREDES
DISSERTAÇÃO
03/12/2020

Introduction: a fibrila¸c˜ao atrial (FA) ´e a arritmia card´ıaca sustentada mais comum na pr´atica cl´ınica, afetando 1-2 % da popula¸c˜ao geral. Radiofrequˆencia (ARF) ´e o tratamento mais eficaz para interromper e prevenir a recorr´encia da FA. Diferentes parˆametros durante o procedimento de ARF influenciam a efetiva inatividade el´etrica c´elulas (espessura do tecido, temperatura da interface eletrodo-tecido, tamanho do eletrodo, press˜ao de contato entre eletrodo-tecido e dura¸c˜ao da administra¸c˜ao de ARF). Por meio de um modelo experimental de ´atrios isolados de camundongos, diferentes tempos de ARF foram realizados, e um m´etodo robusto de pipeline para estimativa da velocidade de condu¸c˜ao (VC) ´e proposto, para avaliar os efeitos eletrofisiol´ogicos de ARF e o tamanho da les˜ao no tecido atrial. M´etodos: a ´atrio direito de ratos (n=2) ´e isolado e sua atividade el´etrica adquirida no endoc´ardio atrav´es de um sistema de Mapeamento Optico ´ (OM) em diferentes estrat´egias de ARF no epic´ardio (0,5, 1,5, 2, 2,5, 3, 4 s), aplicada na ´area central do tecido. As sequˆencias de imagens de fluorescˆencia foram adquiridas na resolu¸c˜ao de 82 x 82 pixels, a 868 Hz. Os potenciais de a¸c˜ao ´opticos (PAOs) foram filtrados com um filtro passa-baixo gaussiano 3-D adaptativo. A robustez da detec¸c˜ao de ativa¸c˜ao local (DAL) sob ARF foi avaliada atra´es de um pipeline de t´ecnicas de p´os-processamento seguido por duas t´ecnicas distintas de DAL (primeira derivada positiva e o m´etodo do crit´erio de 50 %). Mapas is´ocronos de superf´ıcie 2D s˜ao calculados para estimar CV, por o m´etodo proposto do C´ırculo (MC), permitindo a identifica¸c˜ao da dire¸c˜ao de propaga¸c˜ao da frente de onda, velocidade de propaga¸c˜ao e estimativa da ´area da les˜ao cauterizada. A dura¸c˜ao do potencial de a¸c˜ao (DPA30, 50 e 90), a frequˆencia dominante (FD) e o ´ındice de organiza¸c˜ao (OI) foram calculados e comparados entre trˆes ´areas da propaga¸c˜ao da frente de onda (ativada precocemente, ativada mais tardiamente e na regi˜ao cauterizada). Al´em disso, os efeitos de ARF nos eletrogramas adquiridos e no epic´ardio e OAPs, por meio da correla¸c˜ao de Pearson e SampEn s˜ao comparados. Resultados: o p´os-processamento melhora a rela¸c˜ao sinal-ru´ıdo, melhorando a detec¸c˜ao de DAL. Ap´os a etapa de p´os-processamento, pode-se observar valores mais baixos de 4DAL, principalmente ap´os a ARF com dura¸c˜ao de 2,5 s, e o crit´erio de 50 % foi o m´etodo com menor diferen¸ca, varia¸c˜ao e mais pr´oximo do padr˜ao (fora da ´area de les˜ao obtida pela ARF). Mapas is´ocronos de superf´ıcie 2D s˜ao calculados com base em crit´erios de 50 % e CV estimado com o MC. Na ´area cauterizada, o CV diminui `a medida que o raio escolhido para o c´ırculo se aproxima do ponto central. Valores menores de CV foram encontrados na ´area cauterizada, reduzindo de 90 para 40 cm/s, com destaque para as ´areas eletroinativas e, consequentemente a les˜ao causada pela ARF. A morfologia dos sinais ´opticos e el´etricos com o tempo de abla¸c˜ao prolongado foi alterada com o aumento do tempo de abla¸c˜ao. O APD90, principalmente na ´area cauterizada, aumenta de 57 a 117 ms. A FD e o OI diminu´ıram com o aumento do tempo de abla¸c˜ao e resultaram em eletrogramas x fragmentados. Conclus˜oes: para n´ıveis baixos de rela¸c˜ao sinal-ru´ıdo e dentro das ´areas ablacionadas, o m´etodo do crit´erio de 50 % deve ser utilizado. O m´etodo proposto MC permitiu uma estimativa robusta da dire¸c˜ao da frente de onda, CV e tamanho da les˜ao ocasionada pela ARF. As modifica¸c˜oes eletrofisiol´ogicas atriais induzidas pela abla¸c˜ao foram observadas em m´etricas tradicionais calculadas a partir de registros el´etricos e ´opticos.

Eletrofisiologia cardíaca;Mapeamento elétrico;Mapeamento óptico;Processamento de sinais;Ablação por radiofrequência;Velocidade de condução.
Introduction: atrial fibrillation (AF) is the most common sustained cardiac arrhythmia in clinical practice, affecting 1-2 % of the general population. Radiofrequency catheter ablation (RFA) is the most effective treatment to terminate and prevent AF recurrence. During the RFA procedure, different parameters influence durable electrical inactivity of the cells (tissue thickness, electrode-tissue interface temperature, electrode size, electrodetissue contact pressure, and time durations of RFA). Through an experimental isolated mice atria model, different RFA times were performed. A robust pipeline method for conduction velocity (CV) estimation is proposed to evaluate the atria tissue’s RFA electrophysiological effects and lesion size. Methods: the electrical activity of the isolated right atrium of rats (n=2), under different time durations of RFA on the epicardium (0.5, 1.5, 2, 2.5, 3, 4 s) applied in the center area was acquired in the endocardium through an Optical Mapping system (OM). Sequences of fluorescence images were acquired at a resolution of 82 x 82 pixels, at 868 Hz. Optical action potentials (OAPs) were filtered with an adaptive 3-D Gaussian low-pass filter. The robustness of local activation detection (LAT) under RFAs was evaluated with a proposed post-processing pipeline and two distinct LAT detection techniques (first derivative and 50 % criteria). Then, 2D surface isochronous maps allow estimation of CV by a proposed method called a Circle Method (CM), allowing identification of the wavefront propagation direction, velocity of propagation, and estimation of the lesion. Action Potential Duration (APD30, 50, and 90), Dominant Frequency (DF), and Organization Index (OI) were calculated and compared between three distinct areas of the wavefront propagation (before the ablated area, after the ablated area, and inside the ablated area). Moreover, the analysis is extended to compare the effects of RFA in electrograms acquired and in the epicardium and OAPs, through Pearson correlation and SampEn. Results: post-processing improves signalto-noise ratio enhancing LAT detection. After post-processing filters, we can see lower 4LATmean values, especially after 2.5 s of RFA, and the 50 % criteria were the method with less variations and closer to the pattern (outside the RFA area). Then, 2D surface isochronous maps are based on 50 % criteria and CV estimated with the proposed CM. The CV decreases as the circle’s radius are closer to the central point in the ablated area. Lower values of CV were found in the ablated area, decreasing from 90 to 40 cm/s, highlighting the electrical inactive areas, and consequently the RFA lesion. The morphology of the optical and electrical signals with prolonged ablation time was altered as the ablation time increased. The APD90, especially in the ablated area, changes from 57 to 117 ms. DF and OI decreased with the increase of the ablation time and resulted in fragmented electrograms.Conclusions: for low levels of signal-to-noise ratio and inside the ablated areas, the 50 % criteria method should be used. The proposed CM allowed robust estimation of wavefront direction, CV, and RFA lesion size. Atria electrophysiological modifications induced by the ablation were seen in traditional metrics calculated from electrical and optical recordings.
Cardiac electrophysiology;Electrical mapping;Optical mapping;Signal processing;Radiofrequency ablation;Conduction velocity
1
120
INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

ENGENHARIA BIOMÉDICA
-
Desenvolvimento de uma plataforma aberta móvel de aquisição, análise automática e compartilhamento de sinais e dados cardiológicos para fins de pesquisa em ambiente colaborativo

Banca Examinadora

JOAO LOURES SALINET JUNIOR
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ILIJA UZELAC Participante Externo
JOAO LOURES SALINET JUNIOR Docente - PERMANENTE
EMILIANO HORACIO MEDEI Participante Externo

Vínculo

-
-
-
Sim