Application of sample entropy in the non-invasive study of atrial activity organization in atrial fibrillation

Resumen

La fibrilación auricular (FA) es la arritmia cardiaca más comúnmente encontrada en la práctica clínica diaria, afectando al 1% de la población global. Su prevalencia aumenta con la edad, llegando a ser del 10% en la población mayor de 80 años. El hecho de que los tratamientos existentes no sean totalmente exitosos, lo cual puede ser debido a la propia evolución progresiva de la arritmia, junto con que el 18% de los pacientes con FA paroxística (aquella que termina espontáneamente) evolucionan a persistente (aquella que requiere de una intervención externa, bien sea farmacológica o eléctrica, para su terminación), incrementándose así considerablemente el riesgo de sufrir un accidente cerebrovascular, hace que el estudio de la FA sea necesario y muy interesante desde un punto de vista clínico. La teoría más aceptada actualmente para explicar la FA se basa en la sustitución del impulso eléctrico normal dentro de las aurículas por múltiples impulsos simultáneos denominados reentradas. La cantidad de reentradas que se pueden propagar simultáneamente depende del periodo refractario, de la masa y de la velocidad de conducción de las aurículas. Actualmente, varios estudios invasivos han conseguido caracterizar con un alto grado de detalle la actividad eléctrica de las aurículas, llegando a la conclusión de que su organización está directamente relacionada con el número de reentradas existentes. Además, también se ha encontrado un progresivo deterioro de dicha organización después del comienzo de la FA paroxística, así como un considerable incremento de la misma durante los instantes previos a su terminación espontánea. Respecto a la FA persistente, se ha demostrado que cuanto mayor es el número de reentradas en las aurículas menor es la probabilidad de que la cardioversión a ritmo sinusal sea efectiva. Sin embargo, desde un punto de vista clínico, sería más interesante analizar estas variaciones de organización de la actividad auricular (AA) de forma no invasiva, es decir, desde registros electrocardiográficos (ECG) de superficie. En este sentido, varios grupos de investigación han analizado diversos índices no invasivos para cuantificar de forma robusta dicha organización, pero los resultados obtenidos no han sido totalmente satisfactorios, llegando a la conclusión de que la principal razón era la baja relación señal a ruido presente en los ECG de superficie. Por este motivo, el trabajo que se presenta parte de la hipótesis de que la organización de la AA podría evaluarse de forma no invasiva mediante la entropía muestral, que es un índice de regularidad no lineal, siempre que se reduzca al máximo el ruido, los residuos ventriculares presentes y se ensalcen las características de la AA obtenida desde ECGs de superficie. Así, para conseguir el objetivo de evaluar satisfactoriamente la organización de la AA obtenida no invasivamente, en primer lugar se propone una nueva técnica de cancelación de la actividad ventricular (AV) en registros de ECG de una sola derivación. Está técnica se basa en la descomposición en valores singulares de los latidos presentes en cada ECG para obtener una plantilla de cancelación de la AV más precisa que la obtenida por la técnica basada en la substracción del complejo promedio, que ha sido la más ampliamente utilizada hasta el momento. En segundo lugar, se proponen tres métodos para reducir el ruido, los residuos ventriculares y realzar la señal de AA. Así primeramente, se obtiene una señal continua a partir de la concatenación de los segmentos libres de AV, es decir, a partir de los segmentos TQ. En segundo lugar, se ha aplicado la Transformada Wavelet (TW) a la AA para descomponerla en varias subbandas y luego reconstruir al dominio temporal aquella que contiene la frecuencia auricular dominante (FAD). Por último, se ha extraído la onda auricular principal (OAP), es decir, la representación temporal de la FAD, de la AA mediante un filtrado selectivo. La estimación de la organización sobre las se