Análisis de la variabilidad de intervalos de tiempo del ECG

Abstract

La prolongación y el aumento de la dispersión del intervalo QT han sido propuestos como factores de riesgo de arritmias ventriculares malignas en varias condiciones clínicas, entre ellas en pacientes con infarto de miocardio antiguo (OMI), sin embargo, existen discrepancias en diferentes estudios sobre su importancia pronóstica. Estos resultados contradictorios se deben a que existen muchas controversias en las metodologías de medición de ambos índices en el ECG de 12 derivaciones, en donde influyen principalmente la utilización de diferentes definiciones para el final de la onda T, que impide medir con precisión el intervalo QT, la influencia de la frecuencia cardíaca (fc), el tono autonómico y las derivaciones utilizadas. En esta tesis se proponen nuevos índices de repolarización ventricular basados en los intervalos JT, JTp y Tpe que proporcionan una mayor sensibilidad y especificidad que los índices utilizados actualmente.<br/><br/>Para una medición exacta y confiable de los intervalos propuestos en esta tesis, se han desarrollado algoritmos de detección del complejo QRS y la onda T basados en la transformada wavelet (WT). Como funciones base se utilizan B-splines, que permiten evaluar la WT en cualquier escala entera, lo que permite tener un rango más amplio de escalas para seleccionar y reducir de forma más eficiente la influencia de ruido y artefactos. El algoritmo de detección del complejo QRS ha sido evaluado con ocho registros de la base de datos de arritmias del MIT-BIH y tiene una exactitud de 99.5 %. La exactitud de los algoritmos de detección de los puntos característicos del complejo QRS y la onda T se han validado en 25 registros con medidas manuales de la base de datos de 15 derivaciones de la CSE, comprobándose que están dentro de los límites de tolerancia con respecto a la medición por expertos. <br/><br/>Se ha analizado la influencia de la fc en las duraciones, dispersiones y relaciones de intervalos de actividad ventricular mediante pruebas de ejercicio en sujetos normales, durante las cuatro primeras etapas del protocolo de Bruce. En estas pruebas es difícil medir el intervalo QT, debido a la presencia de ruido y artefactos producidos por el movimiento de los electrodos, y a la fusión entre las ondas T y P durante ejercicio intenso que impide detectar el final de la onda T(Te), por lo que, se ha propuesto un nuevo método para estimar Te en ejercicio intenso basado en la pendiente de bajada de la onda T, que utiliza los módulos máximos de la WT de la onda T. En el rango de fc de reposo, la duración de los intervalos QT, QTp, JTp y JT dependen de la fc, con excepción de los intervalos Tpe y QRS, y las relaciones QTp/QT, JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT que tienen una dependencia baja con fc y no requieren corrección. En las dispersiones de todos los intervalos de actividad ventricular, existe una correlación baja no significativa con fc, por lo que tampoco requieren corrección.<br/><br/>Los índices propuestos para evaluar la repolarización ventricular compuestos por las relaciones: JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT, se han comparado con la duración y dispersión de los intervalos QT, QTp, JT, JTp, Tpe y QRS, y mejoran la separación entre pacientes con OMI y sujetos normales. Dado que la mayoría de las muertes súbitas por arritmia son de origen isquémico, la utilización de estas relaciones podría mejorar la identificación de pacientes con riesgo de arritmias ventriculares malignas.

The prolongation of the QT interval and the increase of its dispersion (QTd) reflect an increase in the heterogeneity of the ventricular repolarization pattern, which is associated with malign ventricular arrhythmias in post-MI patients. Nevertheless, different studies differ on their prognostic importance, mainly because of controversies in the measurement methods for both indexes in the 12-lead ECG. There are many factors that influence the results for the QT and QTd parameters: different definitions for the T-wave end (with and without U wave), the heart rate (fc), the autonomic tone, and the selected leads. In this thesis, new indexes of ventricular repolarization based on the JT, JTp and Tpe intervals are proposed and they provide a greater sensitivity and specificity than the used indexes at the moment.<br/><br/>For an exact and reliable measurement of the intervals proposed in this thesis, it has developed detection algorithms of QRS complex and T wave based on wavelet transform (WT). As functions base are used B-splines, which allow the evaluation of the WT in any scale and to more efficiently reduce noise and artifacts. The detection algorithm of complex QRS has been evaluated on eight 30-min ECG recordings from the MIT-BIH arrhythmia database, and it has exactitude of 99.5 %. The exactitude of the algorithms detection of the characteristic points of QRS complex and T wave have been validated on 25 ECG recordings from the CSE database, that includes 15 ECG leads and manual annotations on them, verify that are within the tolerance limits accepted in this database.<br/><br/>The influence of fc in the durations, dispersions and relations of ventricular activity intervals has been analyzed during moderate and heavy exercise tests graded according to the Bruce protocol in normal subjects. However, QT measurements during exercise are hindered by noise and movement artifacts in electrodes and cables, and by the partial merging of T and P waves under heavy exercise, which thwarts the detection of the T-wave end (Te). Due to it has proposed a novel method to locate Te during heavy exercise that uses the downward slope of the WT of the T wave. In the fc rest range, the duration of the QT, QTp, JTp y JT intervals depend of the fc, with exception of the Tpe and QRS intervals and the QTp/QT, JTp/JT, Tpe/JTp y Tpe/JT ratios, that have a low dependency with fc and do not require correction. In the dispersions of all ventricular activity intervals, a low correlation not significant with fc exists; therefore they do not require correction.<br/><br/>The novel ratios proposed to evaluate the ventricular repolarization: JTp/JT, Tpe/JTp, and Tpe/JT, have been compared with the duration and dispersion of the intervals QT, QTp, JT, JTp, Tpe y QRS, in 15 normal subjects and 15 post-MI patients, and improve the separation between both groups. Since most of the sudden deaths from arrhythmia have an ischemic origin, these ratios could improve the identification of patients with risk of malign ventricular arrhythmias.