Mecanismos de adaptación del intervalo QT del electrocardiograma durante prueba de esfuerzo y su relación con el riesgo de arritmias.

Cebollada Sampedro, Rubén
Pueyo Paules, Esther (dir.) ; Mountris, Konstantinos (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2021
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

Resumen: En este proyecto se realiza una caracterización de la adaptación del intervalo QT del electrocardiograma (ECG) y de la duración del potencial de acción celular y tisular (APD) ante cambios en el ritmo cardíaco. Sobre la base de dicha caracterización, se investigan los mecanismos que subyacen a dicho fenómeno. En estudios previos se ha analizado la adaptación de la repolarización ventricular o vuelta al estado de reposo de los ventrículos (cavidades inferiores del corazón) tras un cambio brusco de tipo escalón en el ritmo cardíaco. Como estos cambios bruscos son complejos de analizar, recientemente se han desarrollado técnicas para evaluar la respuesta ventricular ante un incremento gradual del ritmo cardíaco con un patrón similar a una rampa. Sin embargo, los mecanismos que explican la adaptación de la repolarización ventricular a este tipo de cambios es todavía desconocida. En este trabajo se analiza la contribución de la estimulación β-adrenérgica en esta adaptación, ya que los cambios de tipo rampa en el ritmo cardíaco, como los ocurridos durante prueba de esfuerzo, se asocian con un incremento en la actividad simpática del sistema nervioso autónomo y, por ende, en la estimulación β-adrenérgica. En el trabajo se ha determinado el patrón de este tipo de estimulación que explica de manera óptima la respuesta del intervalo QT ante cambios en el ritmo cardíaco. Para llevar a cabo el trabajo, se ha realizado una investigación in silico sobre cardiomiocitos ventriculares humanos utilizando ecuaciones diferenciales para describir la actividad eléctrica celular así como la modulación de esta por parte de la rama simpática del sistema nervioso autónomo. Se ha aplicado sobre los modelos celulares un tren de estímulos que reproducen los cambios en el ritmo cardíaco observados en pacientes sometidos a prueba de esfuerzo. Además, se han simulado diversos patrones en el nivel de estimulación β-adrenérgica asociados con el desarrollo de la prueba. Sobre la serie temporal de APD, se han aplicado técnicas de procesado de señal para caracterizar los tiempos de adaptación del APD en respuesta a cambios en el ritmo cardíaco, tanto durante la fase de esfuerzo como durante la fase de recuperación. Utilizando los modelos celulares construidos, que acoplan descripciones matemáticas de la electrofisiología ventricular y de su modulación autonómica, se ha determinado cómo el patrón de estimulación β-adrenérgica contribuye a explicar el tiempo de adaptación del potencial de acción celular ante cambios en el ritmo cardíaco. A continuación se han desarrollado modelos de tejido ventricular utilizando ecuaciones en derivadas parciales que permiten representar la propagación del impulso eléctrico de unas células a otras. Se han realizado simulaciones computacionales basadas en dichos tejidos, sobre las que se han aplicado los mismos protocolos de estimulación descritos a nivel celular con el objetivo de reproducir la respuesta ventricular del tejido durante la prueba de esfuerzo. A partir de los potenciales calculados a lo largo del tejido simulado se han calculado señales ECG simuladas, que se han delineado para determinar el intervalo QT. Las series temporales de QT obtenidas se han comparado con las registradas en pacientes, lo que ha permitido validar los modelos desarrollados. A partir de las series simuladas, se ha evaluado el tiempo de adaptación del intervalo QT utilizando técnicas de procesado de señal y se ha establecido que los mecanismos subyacentes a dicho tiempo de adaptación se mantienen como los determinados a nivel celular, con contribuciones adicionales características de la propagación en el tejido.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master