Contribuciones a la cuantificación de insuficiencias cardiacas mediante el análisis y procesado de ecocardiografías

Resumen

Esta tesis se centra en el análisis y procesado de imágenes 3D ecocardiográficas, siendo su objetivo principal proveer el soporte tecnológico que permita una correcta cuantificación de insuficiencias cardiacas. Se busca proporcionar resultados objetivos y no sujetos a la variabilidad intra e interobservador existente en el mundo de la interpretación radiológica. En particular, la tesis se enfoca en dos tareas principales: (1) la caracterización de las propiedades dinámicas del ventrículo izquierdo y (2) la detección de estructuras cardiacas del corazón. Para ello, se plantean una serie de métodos que permiten estimar la deformación del miocardio e identificar diferentes estructuras cardiacas como la válvula mitral, el eje largo del ventrículo izquierdo y la válvula aórtica. Además, se lleva a cabo una revisión de las técnicas de speckle tracking y un extenso análisis sobre la influencia que tienen diferentes estrategias en la precisión de la técnica de speckle tracking para estimar el desplazamiento y el esfuerzo. La metodología propuesta para la detección de las estructuras cardiacas combina una caracterización probabilística y estructural del tejido valvular, la transformada de Hough para estructuras circulares y la técnica de programación multidimensional. Esta metodología permite reducir por completo la intervención de personal especializado para segmentar las cavidades del corazón en un esquema de segmentación multicavidad. Por otro lado, la principal contribución en el área de registrado de imágenes es doble. La primera viene dada por la inclusión de modelos de speckle más adecuados a los datos de ultrasonido bajo los enfoques de registrado libre y difusión difeomórfico. La segunda, por un extenso estudio sobre la influencia de distintas estrategias en la precisión de las técnicas de speckle tracking, como el uso de distintos modelos de speckle, diferentes modelos de transformación y optimización. Se estudian, además, los efectos de incluir la información estructural del miocardio en las técnicas de speckle tracking para aumentar su precisión. Finalmente, esta tesis también tiene contribuciones prácticas pertinentes para su utilización en la práctica clínica. A lo largo de la tesis, se ha podido comprobar la importancia, el potencial y la relevancia del esfuerzo para cuantificar la función cardiaca y evaluar diferentes patologías como la isquemia del miocardio, la insuficiencia mitral funcional o isquémica, y la disincronía. Por lo tanto, una estimación precisa de tal medida es fundamental. De esta forma, se han propuesto diferentes esquemas para (1) la detección sin supervisión de las estructuras cardiacas; (2) la clasificación de tejido valvular y (3) la estimación de la deformación miocárdica en imágenes de ultrasonido.