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Publicação
EFFECTS OF SPATIAL RESOLUTION ON ARRHYTHMIA DRIVERS’ DETECTION AND LOCALIZATION: INTER-ELECTRODE RECOMMENDATIONS FOR CARDIAC ELECTROPHYSIOLOGICAL MAPPING DEVICES
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 18.01 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Arrhythmia is a cardiac rhythm disorder that can be fatal. Its treatment includes ablation
of the cardiac tissue and/or defibrillation. Advances are being made for both treatment
options to localize the culprit region and apply therapy directly where it is needed. However,
success rates have been inconsistent, with frequent arrhythmia recurrence. A likely
reason is the limited current resolution of mapping devices, that averages 4 mm. Higher
resolution may improve localization of arrhythmia drivers, termed rotors, and consequently
improve efficacy of treatment.
This study evaluates the effects of spatial resolution on arrhythmia dynamics, rotor
tracking, and rotor localization. Optical data from ex vivo human hearts was used, being
clinically relevant and with ultra-high spatial resolution. To simulate different resolutions,
original data was downsampled bymultiple factors and upsampled back to full resolution.
Rotors were tracked for each sub-resolution and compared to the rotors in the original
data. Further comparisons were made according to arrhythmia type, sex, anatomical
region, and mapped surface. Accuracy profiles were created for both rotor detection
and localization, describing how accuracy changed with spatial resolution and spatial
accuracy.
Rotor detection accuracy for currently used mapping devices was found to be 57±4%.
Localization accuracy is 61±7%. Detection accuracy was above 80% only for a resolution
of 1.4 mm. Moreover, the detection and localization accuracies were affected by arrhythmia
type, and rotor incidence was found to be higher in the endocardium. Therefore,
current clinical rotor detection and localization accuracies can be expected to fall within
a confidence interval of 47-67% and 46-75%, respectively. This means that a higher spatial
resolution is needed in cardiac mapping devices than what is currently available. For
high accuracy, a resolution of at least 1.4 mm is required. The accuracy profiles provided
in this thesis may serve as a guideline for future mapping device development
Arritmia é um distúrbio do ritmo cardíaco que pode ser fatal. O seu tratamento passa por ablação do tecido cardíaco e/ou desfibrilhação. Tem havido progressos em ambas as opções para localizar a região afetada e aplicar a terapia diretamente onde é requerida. Contudo, a taxa de sucesso tem sido inconsistente, com frequente recorrência das arritmias. Uma razão provável é a limitada resolução atual dos dispositivos de mapeamento, sendo, em média, de 4 mm. Uma maior resolução poderá melhorar a localização de catalisadores de arritmias, designados por rotores, e, consequentemente, melhorar a eficácia do tratamento. Este estudo avalia os efeitos da resolução espacial na dinâmica de arritmias e na localização e deteção de rotores. Dados óticos de corações humanos ex vivo foram usados, tendo alta resolução espacial e sendo clinicamente relevantes. De modo a simular diferentes resoluções, os dados recolhidos foram downsampled por vários fatores e upsampled de volta para a resolução original. Os rotores foram monitorizados para cada sub-resolução e comparados com os rotores dos dados originais. Outras comparações foram feitas em consideração com tipo de arritmia, sexo, região anatómica e superfície mapeada. Perfis de exatidão foram criados para a deteção e localização de rotores, de forma a descrever as alterações na exatidão face à resolução especial e exatidão espacial. A exatidão da deteção de rotores para os atuais dispositivos de mapeamento é de 57±4%. A exatidão da localização é de 61±7%. A precisão da deteção foi acima de 80% apenas para uma resolução de 1,4 mm. Adicionalmente, as exatidões de deteção e localização foram afetadas pelo tipo de arritmia e a incidência de rotores é maior no endocárdio. Portanto, as atuais exatidões clínicas de deteção e localização de rotores encontram-se num intervalo de confiança de 47-67% e 46-75%, respetivamente. Ou seja, é necessária uma maior resolução espacial nos dispositivos cardíacos de mapeamento do que existe atualmente. Para uma alta precisão, é necessária uma resolução de pelo menos 1.4 mm. Os perfis de exatidão disponibilizados nesta tese poderão servir como diretriz para o futuro desenvolvimento de dispositivos médicos de mapeamento cardíaco.
Arritmia é um distúrbio do ritmo cardíaco que pode ser fatal. O seu tratamento passa por ablação do tecido cardíaco e/ou desfibrilhação. Tem havido progressos em ambas as opções para localizar a região afetada e aplicar a terapia diretamente onde é requerida. Contudo, a taxa de sucesso tem sido inconsistente, com frequente recorrência das arritmias. Uma razão provável é a limitada resolução atual dos dispositivos de mapeamento, sendo, em média, de 4 mm. Uma maior resolução poderá melhorar a localização de catalisadores de arritmias, designados por rotores, e, consequentemente, melhorar a eficácia do tratamento. Este estudo avalia os efeitos da resolução espacial na dinâmica de arritmias e na localização e deteção de rotores. Dados óticos de corações humanos ex vivo foram usados, tendo alta resolução espacial e sendo clinicamente relevantes. De modo a simular diferentes resoluções, os dados recolhidos foram downsampled por vários fatores e upsampled de volta para a resolução original. Os rotores foram monitorizados para cada sub-resolução e comparados com os rotores dos dados originais. Outras comparações foram feitas em consideração com tipo de arritmia, sexo, região anatómica e superfície mapeada. Perfis de exatidão foram criados para a deteção e localização de rotores, de forma a descrever as alterações na exatidão face à resolução especial e exatidão espacial. A exatidão da deteção de rotores para os atuais dispositivos de mapeamento é de 57±4%. A exatidão da localização é de 61±7%. A precisão da deteção foi acima de 80% apenas para uma resolução de 1,4 mm. Adicionalmente, as exatidões de deteção e localização foram afetadas pelo tipo de arritmia e a incidência de rotores é maior no endocárdio. Portanto, as atuais exatidões clínicas de deteção e localização de rotores encontram-se num intervalo de confiança de 47-67% e 46-75%, respetivamente. Ou seja, é necessária uma maior resolução espacial nos dispositivos cardíacos de mapeamento do que existe atualmente. Para uma alta precisão, é necessária uma resolução de pelo menos 1.4 mm. Os perfis de exatidão disponibilizados nesta tese poderão servir como diretriz para o futuro desenvolvimento de dispositivos médicos de mapeamento cardíaco.
Descrição
Palavras-chave
Optical mapping Cardiac electrophysiology Spatial resolution Arrhythmia dynamics Rotor Phase singularity