Caracterización del daño miocárdico agudo mediante tomografía computarizada espectral
- Autores: C. Herrera Flores
- Directores de la Tesis: Pedro Luis Sánchez Fernández (dir. tes.), Candelas Pérez del Villar (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Salamanca ( España ) en 2025
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Marcos Martín (presid.), E. Pérez David (secret.), Arjun Ghosh (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina Clínica y Experimental. Salud, Enfermedad y Sociedad por la Universidad de Salamanca
- Materias:
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- Resumen
La necesidad de estrategias diagnósticas más rápidas, accesibles y precisas para el abordaje del daño miocárdico agudo constituye uno de los retos clínicos más relevantes en cardiología contemporánea. La tomografía computarizada (TC) espectral ha surgido como una modalidad diagnóstica prometedora para el abordaje integral de esta entidad, ya que permite, en una única exploración (one-stop-shop solution), la evaluación integral y no invasiva del árbol coronario, la anatomía cardíaca, la perfusión tisular, la inflamación pericoronaria y la caracterización tisular del miocardio en cualquier escenario clínico.
Mediante la integración de la información procedente de fotones de varias energías y el empleo de algoritmos avanzados de descomposición de la materia, la TC espectral permite generar reconstrucciones virtuales en las que es posible cuantificar con precisión la concentración de yodo en el miocardio de acuerdo con su captación o depósito, tanto en fases angiográficas (perfusión de primer paso) como en secuencias de realce tardío de yodo (RTI). Este avance permite una aproximación novedosa a las alteraciones que acontecen en la perfusión y en el espacio extracelular del miocardio en el contexto del daño miocárdico agudo, aspectos clave en la fisiopatología de esta entidad y tradicionalmente reservados a la caracterización mediante resonancia magnética cardiaca (RMc).
A pesar de que las guías de práctica clínica y los documentos de consenso de diferentes sociedades científicas reconocen un papel creciente para la TC cardíaca en la evaluación no invasiva del daño miocárdico agudo y el MINOCA, la evidencia existente sobre el valor de la TC espectral es escasa y se limita a series de casos. No existen, hasta la fecha, estudios sistemáticos que hayan investigado la capacidad diagnóstica de la TC espectral en la caracterización y diferenciación etiológica de los principales subgrupos de daño miocárdico agudo (miocarditis aguda, MINOCA, miocardiopatía de estrés y daño de etiología no aclarada), ni su comparación directa con la RMc, actualmente considerada el estándar de referencia.
El objetivo principal del presente trabajo fue describir las alteraciones diferenciales en las imágenes de perfusión primer paso y de RTI así como en el grado de inflamación pericoronaria, mediante TC espectral, en pacientes con daño miocárdico agudo y coronarias sin lesiones significativas, así como valorar su rentabilidad diagnóstica en relación a los hallazgos obtenidos mediante RMc.
Se incluyeron ambispectivamente 323 sujetos a los que se le realizó un TC espectral, 154 pacientes con daño miocárdico agudo distribuidos en 4 subgrupos etiológicos (66 pacientes con miocarditis aguda, 33 con MINOCA, 37 con miocardiopatía de estrés y 18 con daño miocárdico agudo de etiología no aclarada) y 169 controles sin evidencia de cardiopatía estructural ni enfermedad coronaria. A todos los casos se les programó la realización de una RMc en un plazo inferior a 7 días desde el ingreso. Tras la segmentación del miocardio en las reconstrucciones espectrales (imágenes monoenergéticas a 40 keV), fue posible calcular de forma cuantitativa la densidad de yodo global y segmentaria del miocardio en las adquisiciones de primer paso y de RTI, así como el volumen extracelular por TC (VECTCi) y la atenuación del tejido adiposo pericoronario (PCAT). Posteriormente, se evaluó la correlación de dichas métricas con la caracterización tisular obtenida con la RMc y con los biomarcadores sanguíneos de daño miocárdico. Asimismo, se exploraron modelos basados en aprendizaje automático para predecir la densidad de yodo esperable en función de variables de clínicas y técnicas en los sujetos control, así como para la clasificación diagnóstica de la etiología del daño miocárdico agudo en función de las variables obtenidas mediante el estudio de TC espectral. Finalmente, se evaluó el valor pronóstico de los parámetros de imagen espectral en la predicción de eventos clínicos adversos en el seguimiento.
A partir de la cohorte control, se establecieron valores normales de densidad de yodo en el miocardio para las fases de perfusión de primer paso y de realce tardío, así como del VECTCi y de la atenuación del PCAT, considerando variabilidad segmentaria, diferencias por sexo, dosis de contraste, tipo de adquisición y características antropométricas. Se observaron valores de densidad de yodo en el miocardio significativamente superiores en mujeres (2,08 ± 0,32 vs. 1,63 ± 0,23 mg/mL, p < 0,001) así como una distribución fisiológica no homogénea de la densidad de yodo del miocardio, con valores más elevados en los segmentos medioapicales y en aquellos irrigados por la arteria descendente anterior. El valor promedio del VECTCi global fue de 32,3 ± 1,4 %, sin que se evidenciaran diferencias significativas por sexo o parámetros técnicos. Igualmente, el valor global promedio de PCAT fue de 84,3 ± 6,9 UH, siendo consistente entre territorios coronarios.
Mediante un modelo de aprendizaje automático (regresión Ridge), se identificaron los predictores independientes de la densidad de yodo del miocardio en la adquisición de primer paso y se construyó un algoritmo capaz de estimar valores de referencia individualizados, ajustados a las características clínicas y técnicas de cada paciente (R² de 0,475; intervalo de confianza del 95 % [IC 95 %]: 0,329 a 0,620). Para facilitar la transferibilidad de estos hallazgos a la práctica clínica, esta calculadora está disponible online en https://cardiologia-investigacion-salamanca.es/calculator/iodine-perfusion), y el código asociado se ofrecen en acceso abierto.
En la cohorte de casos, la evaluación mediante TC espectral permitió identificar patrones fenotípicos distintivos de los diferentes subgrupos etiológicos del daño miocárdico agudo. Los pacientes con miocarditis aguda se caracterizaron por la presencia de RTI con un patrón de distribución subepicárdico a transmural y no coronario, identificándose una disminución focal en la densidad de yodo del miocardio en reposo como dato de hipoperfusión relativa, y un incremento concomitante del VECTCi en los segmentos afectados. Por su parte, los pacientes con MINOCA mostraron defectos segmentarios de perfusión en reposo, RTI con patrón subendocárdico a transmural siguiendo territorios coronarios específicos, y un aumento significativo del VECTCi en dichos segmentos. En el caso de los pacientes con miocardiopatía de estrés, se identificó un patrón de hipoperfusión relativa apical (gradiente negativo ápico-basal en la densidad de yodo de primer paso), acompañado de un aumento significativo del VECTCi con gradiente inverso, detectándose con frecuencia la presencia de RTI con distribución medioapical. Finalmente, en los pacientes con daño miocárdico agudo de etiología no aclarada no se identificó ningún dato definitorio que permitiera su clasificación específica.
Como hallazgo común a todos los subtipos de daño miocárdico agudo, y en comparación a los controles, se detectó un aumento global en el volumen del miocardio del ventrículo izquierdo y en los valores de atenuación global y por vaso coronario del PCAT, sugiriendo esto último cierto componente de inflamación pericoronaria en este contexto.
Asimismo, los parámetros de la TC espectral mostraron una correlación significativa con las secuencias de caracterización tisular por RMc indicativas de edema y con los biomarcadores sanguíneos de daño miocárdico. En concreto, la densidad de yodo global del miocardio en la adquisición de primer paso presentó una correlación moderada con los valores de T1 mapping nativo global (r = 0,446; p < 0,001) mientras que la densidad de yodo en la adquisición de realce tardío se correlacionó tanto con el T1 mapping nativo global (r = 0,503; p < 0,001) como con el T2 mapping global (r = 0,278; p = 0,004). Por su parte, el VECTCi global mostró una correlación moderada con los valores globales de T1 mapping nativo y T2 mapping (r = 0,637 y r = 0,535, respectivamente; p < 0,001 para ambos), así como con los valores plasmáticos pico de NT-proBNP (r = 0,517; p < 0,001). El análisis segmentario mediante modelos mixtos evidenció una relación inversa entre la densidad de yodo miocárdica en la perfusión de primer paso y los valores de T1 mapping nativo (ß = 29,5 ms; p < 0,001), T2 mapping (ß = 3,2 ms; p < 0,001) y VECRM (ß = 2,1 %; p < 0,001). En cambio, confirmó la asociación positiva entre la densidad de yodo de la fase de RTI y secuencias de mapping (T1 mapping: ß = -183,8 ms; p < 0,001; T2 mapping: ß = 13,4 ms; p < 0,001) y VECRM (ß = 13,8 %; p < 0,001).
La correlación entre los valores de VEC global cuantificados por TC espectral y por RMc fue elevada (r = 0,747; p < 0,001), detectándose una sobreestimación sistemática en la cuantificación del VEC mediante TC espectral (diferencia media global: 5,3 %, límites de acuerdo: 1,2 a 11,8 %). La rentabilidad diagnóstica de la TC para detectar la presencia de realce tardío utilizando como referencia el RTG por RMc fue moderada ( de Cohen segmentario = 0,575; p < 0,001). El punto de corte óptimo de VECTCi para definir la presencia de RTI fue de 36,7 % (área bajo la curva ROC [AUC]: 0,698, sensibilidad: 64,4 %, especificidad: 66,3%, valor predictivo positivo: 32,5%, valor predictivo negativo: 88,1%). Respecto a segmentos sin RTI, los segmentos miocárdicos con realce mostraron una reducción significativa de la densidad de yodo en el primer paso (ß = 0,128 mg/mL; p < 0,001), con una disminución relativa del 6-8 %, y un incremento paralelo del VECTCi.
El rendimiento diagnóstico de un modelo basado en aprendizaje automático (XGBoost) desarrollado a partir de las variables de imagen espectral fue elevado, con un AUC promedio de 0,701 (IC 95 %, 0,620 a 0,782). Dicho modelo identificó como predictores más relevantes para clasificación diferencial entre subgrupos etiológicos al volumen miocárdico del ventrículo izquierdo, los gradientes ápex-base de densidad de yodo y VECTCi, la diferencia entre el valor de densidad de yodo observado y el predicho por la calculadora de normalidad y el VECTCi para los segmentos medios y basales de los segmentos de la cara lateral (AHA-5, -6, -11 y -12), el valor máximo de VECTCi y la atenuación global del PCAT.
En un modelo de regresión de riesgos proporcionales de Cox, el gradiente ápex-base de VECTCi (Hazard ratio [HR] = 1,59; IC 95 %, 1,01 a 2,49) y la atenuación global de PCAT (HR = 1,25; IC 95 %, 1,01 a 1,56) se asociaron de manera independiente con eventos clínicos adversos tras una mediana del seguimiento de 269 (116-484) días.
En conclusión, este trabajo establece, por primera vez, valores de referencia de los parámetros de imagen espectral en los sujetos sin cardiopatía estructural, aporta herramientas predictivas basadas en inteligencia artificial para su interpretación personalizada y valida su utilidad clínica en la caracterización, diagnóstico y pronóstico de los pacientes con daño miocárdico agudo. Estos resultados sientan las bases para la integración de la TC espectral como herramienta no invasiva en la evaluación integral del daño miocárdico agudo en la práctica clínica y en la investigación cardiovascular.
