Resumen de Image based analysis and modeling of the detailed cardiac ventricular anatomy
El papel de las trabéculas cardíacas y su morfología normal en el corazón humano es todavía desconocido. Es sabido que en la etapa adulta la cantidad de trábeculas aumenta desde la base al ápex, no se encuentra a lo largo del tracto de salida hacia la aorta en el ventrículo izquierdo ni hacia la vena pulmonar en el ventrículo derecho. La influencia de una excesivas trabéculas (LVNC) en la función cardíaca es importante para el diagnóstico clínico y es objeto de múltiples investigaciones clínicas. Existen varias hipótesis sobre su función, como la reducción del estrés y la deformación local de la pared, o su capacidad de proporcionar una rápida conducción eléctrica (el sistema de conducción de Purkinje pasa por encima de las trabéculas más grandes y también puede encontrarse en estructuras más delgadas como falsos tendones). Estudios clínicos han demostrado que la trabeculación excesiva puede causar insuficiencia cardíaca debido a disfunción diastólica y sistólica, tromboembolismo y arritmias. El modelado y cuantificación de estas, nos puede dar una idea de su función, su influencia en el rendimiento cardíaco y también su conexión con cardiomiopatías, en particular la cardiomiopatía dilatada (DCM) y la miocardiopatía hipertrófica (CMH).
Las modalidades de imagen disponibles en la práctica clínica son incapaces de proporcionar imágenes con resoluciòn suficiente como para captar información detallada de la anatomía cardíaca. Por lo tanto, nuestra capacidad para analizarlos se limita a estudios histológicos, imágenes ex-vivo y al modelado computacional. Los avances en las tecnologías de imagen ex vivo, como la resonancia magnética (MRI), la micro tomografía computarizada (μCT) y la microscopía episcópica de alta resolución (HREM), han aumentado considerablemente la calidad de las imágenes adquiridas. Estas modalidades permiten adquirir imágenes con un nivel de detalle suficiente como para distinguir y analizar las estructuras cardiacas finas como trabéculas y vasos sanguíneos pequeños. Estas imágenes altamente detalladas revelan una gran cantidad de información sobre dichas estructuras cardíacas y, lo que es más importante, hacen factible su segmentación, análisis y traspaso a modelos.
En esta tesis, explicaré los resultados de mi investigación sobre el papel de las trabéculas cardíacas y su cuantificación en estudios poblacionales. Las contribuciones de la presente tesis son los siguientes:
• Un modelo simplificado del ventrículo izquierdo trabeculado para estudiar el impacto de las trabéculas sobre el volumen, la deformación y el gasto cardíaco de los ventrículos con diferentes geometrías. Este modelo ha sido utilizado para demostrar como las trabéculas pueden ayudar a los ventrículos cardíacos a ser eficientes y adaptarse a los cambios en condiciones de carga.
• Un método simplificado, así como un método más complejo para la parametrización independiente de la geometría cardíaca detallada de los ventrículos izquierdo y derecho para facilitar los estudios poblacionales de la anatomía y la función cardíaca. Estos métodos permiten establecer una correlación uno a uno entre los ventrículos cardíacos de diferentes individuos.
• Un framework para la visualización cómoda y el análisis estadístico de las trabeculaciones, tanto longitudinalmente a lo largo del tiempo como transversalmente sobre individuos en una población. Este framework utiliza mi parametrización ventricular para definir consistentemente una subdivisión del miocardio en regiones 3D, donde las medidas volumétricas pueden calcularse fácilmente.
• Un análisis longitudinal de las trabéculas cardíacas en un embrión de ratón en diferentes etapas gestacionales. Según mi saber, este es el primer estudio para cuantificar por regiones la progresión de las trabeculaciones miocárdicas. Además, el análisis fractal, comunmente realizado en cortes 2D ha sido extendido a 3D, y nuevas medidas de la complejidad miocárdica tales como volumen y área regional del miocardio han sido así mismo propuestas.
