Resumen de Estimación de la complejidad de la variabilidad del ritmo cardiaco mediante técnicas de la dinámica no lineal en patologías cardiacas
La alta incidencia que presentan las enfermedades de origen cardiovascular, en la tasa de mortalidad en la sociedad actual, ha motivado la búsqueda de indicadores que permitan identificar tanto la existencia de patologías cardiacas como el nivel de riesgo de sufrir muerte cardiaca. A nivel clínico, indicadores como la fracción de eyección del ventrículo izquierdo, la clasificación funcional de la New York Heart Association (NYHA), el incremento en el tamaño de la aurícula izquierda, etc. han sido asociados a insuficiencia cardiaca y a la presencia de isquemias en el músculo cardiaco. Sin embargo el valor predictivo positivo de estos parámetros ha sido bajo, además de que la estimación de dichos indicadores requiere de un alto costo, tanto económico como en tiempo.
A partir de estudios que han demostrado la existencia de una influencia significativa de la actividad del sistema nervioso autónomo (SNA) sobre las situaciones que generan una mortalidad cardiovascular, incluyendo los casos de muerte súbita cardiaca, se ha impulsado la búsqueda de marcadores cuantitativos de la actividad del SNA a partir de las señales cardiovasculares, siendo el estudio de la variabilidad del ritmo cardiaco (VRC) uno de los marcadores con mayor potencial. El ritmo cardiaco puede medirse de manera no invasiva a partir de registros ECG tomados sobre los pacientes, y el estudio de la VRC puede realizarse directamente sobre series temporales que contengan información de la duración de los intervalos entre latidos consecutivos (series RR). De esta manera, la VRC puede ser utilizada como método de diagnóstico no invasivo de un gran número de enfermedades cardiovasculares, las cuales pueden involucrar cambios del SNA, facilitando así el diagnóstico y pronóstico de cardiopatías y neuropatías.
La investigación desarrollada en esta tesis se ha enfocado particularmente en el análisis e interpretación de señales cardíacas registradas en pacientes con cardiomiopatía dilatada isquémica (IDC), con el propósito de obtener un mejor diagnostico y ayudar en la detección de riesgo de sufrir muerte cardiaca. Es habitual que la IDC pueda preceder a insuficiencias cardíacas, infarto de miocardio, arritmias, fibrilación y muerte súbita, y por lo tanto es oportuno el poder disponer de nuevos métodos no invasivos que permitan detectar los primeros indicios de daño en los tejidos del músculo cardíaco, antes de que puedan producirse lesiones irreversibles. Para ello, en este trabajo de investigación se han desarrollado nuevas metodologías para estimar la complejidad de la VRC, basadas en técnicas de la dinámica no lineal y en especial en los ratios de entropía y en los exponentes de escalado calculados en diferentes escalas de tiempo (análisis de complejidad multiescala), teniendo presente la hipótesis de que la enfermedad reduce la complejidad del comportamiento del ritmo cardiaco.
Para llegar a la propuesta final de esta tesis, las metodologías desarrolladas para la estimación de la complejidad de la VRC han sido evaluadas mediante su aplicación en bases de datos, en las cuales se han incluido tanto series simuladas como series experimentales. Para el cálculo de los ratios de entropía se ha propuesto un procedimiento de partición del espacio de fase en regiones no uniformes para determinar la similitud entre patrones de datos, y los resultados han sido comparados con un procedimiento que considera una partición del espacio de fase en regiones uniformes. Así mismo, se han propuesto dos refinamientos en el análisis de la entropía multiescala, los cuales consisten en modificar la manera en que se eliminan gradualmente las diferentes escalas de tiempo y en ajustar progresivamente la partición del espacio de fase, de manera que los cambios en la potencia de la serie temporal debidos a la eliminación de las escalas de tiempo no afecten el cálculo de los ratios de entropía. Los exponentes de escalado fueron obtenidos aplicando la técnica de análisis de las fluctuaciones sin tendencia (DFA) en series simbólicas generadas a partir de una transformación de las series RR. El estudio de estas técnicas y la introducción de las nuevas metodologías han permitido proponer nuevos algoritmos y nuevos índices de complejidad, los cuales han demostrado una mejora en la medición de la influencia del SNA y en la clasificación de los pacientes en sus respectivos grupos de muerte cardiaca.
Los resultados obtenidos en esta tesis han confirmado la hipótesis que indica la presencia de una actividad multiescala en la variabilidad del ritmo cardiaco, además de indicar que el grado de complejidad de esta actividad multiescala depende del estado fisiológico de los sujetos. La comparación entre poblaciones de sujetos sanos y sujetos con estenosis aórtica, así como la comparación entre un grupo de bajo riesgo y un grupo de alto riesgo de muerte cardiaca en sujetos IDC, ha demostrado que la complejidad de la VRC, basada en medidas de entropía, disminuye con la enfermedad, confirmando así el paradigma de que la patología reduce la complejidad del control cardiovascular.
