Doctor en Ciencias Farmacéuticas / La fibrilación auricular postoperatoria es la complicación más frecuente luego de una cirugía cardiaca y afecta a una alta proporción de pacientes después de ser sometidos a una cirugía coronaria. Su aparición eleva la morbilidad y mortalidad en estos pacientes, y prolonga las hospitalizaciones con un aumento en la utilización de recursos clínicos y farmacológicos. Actualmente no se dispone de terapias efectivas y seguras para su prevención o manejo. Los mecanismos que condicionan su aparición aún son en gran medida desconocidos, pero actualmente se sabe que los procesos de inflamación y estrés oxidativo se encuentran involucrados, probablemente condicionando transformaciones estructurales y funcionales de la aurícula conocidas como remodelado cardiaco, o incluso actuando como factores desencadenantes para la fibrilación auricular. Particularmente, se conoce que los pacientes que presentan niveles plasmáticos más elevados del marcador inflamatorio proteína C reactiva, tienen una mayor probabilidad de experimentar una fibrilación auricular postoperatoria. El polimorfismo +219 G>A en el gen de proteína C reactiva ha sido relacionado previamente con niveles plasmáticos más elevados de proteína C reactiva en individuos sanos sometidos a una situación fisiológica de estrés. Los objetivos de este estudio consistieron en determinar si el aumento del estrés oxidativo y la presencia de un proceso inflamatorio sistémico determinan la ocurrencia de fibrilación auricular en pacientes sometidos a cirugía cardiaca, y a la vez determinar si la presencia del polimorfismo +219 G>A en el gen de proteína C reactiva (PCR) se asocia a niveles más elevados de proteina C en estos pacientes y a una mayor incidencia de fibrilación auricular postoperatoria. Para ello se reclutaron 194 pacientes en ritmo sinusal y con indicación de cirugía de revascularización miocárdica en los hospitales Clínico de la Universidad Católica, Clínico de la Universidad de Chile, y del Instituto Nacional del Tórax, a los que, luego de firmado el consentimiento informado correspondiente, se les tomó muestras sanguíneas previo y con posterioridad a la cirugía, para determinar parámetros de inflamación (PCRus, molécula-1 de adhesión vascular celular y recuento de blancos), estrés oxidativo (sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico y actividad enzimática de catalasa, superóxido dismutasa y glutatión peroxidasa) y remodelado auricular (metaloproteinasas 2 y 9), y una muestra adicional previo a la cirugía para determinar el polimorfismo +219G/A del gen de proteína C reactiva. Posteriormente se hizo un seguimiento clínico al paciente a través de la revisión de la ficha clínica, con el fin de identificar a los pacientes que experimentaron fibrilación auricular postoperatoria. Un 16,5% de los pacientes, es decir, 32 de ellos, experimentaron fibrilación auricular postoperatoria. La edad resultó ser un predictor para dicho evento. La cirugía provocó una clara respuesta inflamatoria reflejada en todos los parámetros considerados, especialmente en la proteína C reactiva, mientras que la respuesta oxidativa fue menos clara. Los marcadores inflamatorios sistémicos y de estrés oxidativo no resultaron diferentes entre los pacientes con o sin fibrilación auricular post-operatoria, excepto en el caso de VCAM-1, cuyos niveles plasmáticos preoperatorios fueron significativamente mayores en los pacientes que desarrollaron fibrilación auricular post-operatoria. La determinación del polimorfismo +219G/A del gen de proteína C reactiva arrojó una frecuencia alélica de 0,443 para el alelo A y 0,557 para el alelo G, y una frecuencia genotípica de 0,191 para AA, 0,505 para AG y 0,304 para GG. No hubo relación entre el polimorfismo y la incidencia de fibrilación auricular postoperatoria, pero sí se registró niveles de proteína C reactiva un 100% más elevados en pacientes con genotipo GG. En conclusión, niveles elevados de VCAM-1 en pacientes sometidos a cirugía de revascularización coronaria predicen un mayor riesgo para fibrilación auricular postoperatoria. El genotipo GG del polimorfismo +219G/A del gen de proteína C reactiva determina niveles más elevados de proteína C reactiva, pero estos mayores niveles no guardan relación con una mayor incidencia de fibrilación auricular postoperatoria. La edad es un claro predictor de fibrilación auricular postoperatoria / Postoperative atrial fibrillation is the most common complication after cardiac surgery and affects a high proportion of patients undergoing coronary surgery. Its appearance raises morbidity and mortality in these patients, prolongs hospitalizations, and increases clinical and pharmacological resources utilization. Currently there are no safe and effective therapies available for its prevention or management. The mechanisms that determine their apparition are still largely unknown, but now it is known that the processes of inflammation and oxidative stress are involved, probably conditioning structural and functional changes of the atrium known as cardiac remodeling, or even acting as triggers for atrial fibrillation. Particularly, it is known that patients with higher plasmatic levels of inflammatory marker C-reactive protein, are more likely to experience postoperative atrial fibrillation. +219 G> A polymorphism in the CRP gene has been previously associated with higher plasma levels of CRP in healthy individuals undergoing a physiological stress. The aim of this study is to determine whether increased oxidative stress and presence of a systemic inflammatory process determine the occurrence of atrial fibrillation in patients undergoing cardiac surgery, while determining whether the presence of +219 G> A polymorphism in the CRP gene is associated with higher levels of CRP and a higher incidence of postoperative atrial fibrillation. This study recruited 194 patients in sinus rhythm and with indication of myocardial revascularization surgery in hospitals Clínico de la Universidad Católica, Clínico de la Universidad de Chile, and Instituto Nacional del Tórax, from who, after signing the appropriate informed consent, blood samples were taken before and after surgery to determine parameters of inflammation (CRP, VCAM-1 and white cell count), oxidative stress (Thiobarbituric acid reactive substances and enzymatic activity of catalase, superoxide dismutase and glutathione peroxidase) and atrial remodeling (matrix metalloproteinases 2 and 9), and an additional blood sample was taken prior to surgery to determine the +219 G/A polymorphism in CRP gene. Subsequently patients evolution were followed through the review of clinical records in order to identify those patients who experienced postoperative atrial fibrillation. 16.5% of patients, ie 32 of them, experienced postoperative atrial fibrillation. Age proved to be a predictor for the event. The surgical procedure caused an inflammatory response clearly reflected in all inflammatory parameters considered, especially in Creactive protein, whereas the oxidative response was less clear. Systemic inflammatory and oxidative stress markers were not different between patients with and without postoperative atrial fibrillation, except in the case of VCAM-1, whose plasma levels were significantly higher in preoperative patients who developed postoperative atrial fibrillation. Determination of the +219 G/A polymorphism in CRP gene showed an allele frequency of 0.443 for A allele and 0.557 for G allele and genotype frequencies of 0.191 for AA, 0.505 for AG and 0.304 for GG. There was no association between polymorphism and the incidence of postoperative atrial fibrillation, but CRP levels were 100% higher in patients with GG genotype. In conclusion, higher levels of VCAM-1 in patients undergoing coronary artery bypass surgery predict an increased risk for postoperative atrial fibrillation. GG genotype on +219 G/A polymorphism in CRP gene determines higher levels of CRP, but they are not related to an increased incidence of postoperative atrial fibrillation. Age is a strong predictor of postoperative atrial fibrillation

[EN] Atrial fibrillation (AF) is the most frequently diagnosed arrhythmia, characterized by an uncoordinated atrial electrical activation, thus causing the atria to be unable to pump blood effectively. The prevalence of AF is expected to increase significantly in the next decades as the population ages. However, both the knowledge and the treatment of this arrhythmia still have to experiment a significant progress. Previous studies have reported that AF organization, which can be defined as the repetitiveness degree of the atrial activity pattern, correlates with the arrhythmia status as well as with the therapy outcome. Thus, estimating AF organization from surface electrocardiographic (ECG) recordings constitutes a very interesting approach because ECG recordings are easy and cheap to obtain. The objective of this doctoral thesis is to assess the use of a variety of nonlinear indices in the estimation of AF organization from single-lead noninvasive ECG recordings. Apart from the most common noninvasive AF organization estimators, such as Sample Entropy (SampEn) and the dominant atrial frequency (DAF), the following nonlinear indices have been studied: Fuzzy Entropy, Spectral Entropy, Lempel-Ziv Complexity and Hurst Exponents. Moreover, since the presence of noise and ventricular residuals affects the performance of nonlinear methods, the application of a strategy aimed at reducing these nuisances has been evaluated. Therefore, the application of these metrics over the atrial activity fundamental waveform, named the main atrial wave (MAW), has been proposed. In this doctoral thesis, the following scenarios involving AF organization have been considered: the prediction of paroxysmal AF spontaneous termination, the study of the earlier signs anticipating AF termination and the classification between paroxysmal and persistent AF from short ECG recordings. Firstly, the performance of the studied metrics discriminating events related to AF organization was tested making use of a reference database aimed at predicting AF spontaneous termination. In this study, most of the proposed indices provided higher accuracy than traditional AF organization estimators. Accuracy values higher than 90% were obtained with several indices. In particular, the generalized Hurst exponents of order 1 and 2, H(1) and H(2), achieved outstanding results, thus being selected for later studies in this thesis. Furthermore, the computation of H(2) depends on two critical parameters, namely, the analyzed interval length (L) and the maximum search window for self-similarities (tau). Hence, a study with 660 combinations on these two parameters was performed, together with the sampling frequency (fs) of the recording, in order to obtain their optimal combination in computing AF organization. On the other hand, previous works analyzing the spontaneous termination of AF have been only focused on the last 2 minutes preceding the termination. In contrast, a different scenario considering longer recordings to detect the earlier signs anticipating paroxysmal AF termination has been analyzed for the first time in this thesis. H(2) was selected for the study because of its highest accuracy in AF termination prediction. Additionally, the DAF and SampEn were also computed as references. Through this study it has been corroborated that AF organization only varies significantly within the last 3 minutes before spontaneous termination. As a consequence, the early prediction of paroxysmal AF spontaneous termination does not seem feasible through the current signal analysis tools. Finally, H(2) was applied in the classification between paroxysmal and persistent AF from short ECG recordings, achieving a higher diagnostic accuracy than DAF and SampEn. This result suggests that the analysis of ambulatory ECG recordings through H(2) could be a future alternative to the use of Holter ECG recordings in the classification between paroxysmal and persistent AF. / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más frecuente y se caracteriza por una actividad auricular descoordinada, que impide que las aurículas bombeen sangre de manera eficaz. Se espera que la prevalencia de la FA aumente significativamente en las próximas décadas debido al envejecimiento de la población. Sin embargo, tanto el conocimiento relativo a esta arritmia como su tratamiento son todavía mejorables. Estudios previos han relacionado la organización de la FA, que se puede definir como el grado de repetitividad de la actividad auricular, con el estado de la arritmia o su respuesta al tratamiento. Además, la estimación de la organización de la FA a partir de registros electrocardiográficos (ECG) de superficie resulta especialmente interesante porque su obtención es sencilla y barata. El objetivo de esta tesis doctoral es evaluar el uso de distintos índices no lineales para estimar la organización de la FA a partir del ECG. Además de los estimadores no invasivos de organización más comunes, como la entropía muestral (SampEn) y la frecuencia auricular dominante (DAF), se han estudiado los siguientes métodos no lineales: la entropía borrosa, la entropía espectral, la complejidad Lempel-Ziv y los exponentes de Hurst. Además, se ha estudiado el uso de una estrategia destinada a la reducción del ruido y los residuos de actividad ventricular para mejorar el desempeño de métodos no lineales. Así, los índices estudiados también se han aplicado sobre la forma de onda fundamental de la actividad auricular, conocida como la onda auricular principal (MAW). Se han considerado los siguientes escenarios relacionados con la organización de la FA: la predicción de la terminación espontánea de la FA paroxística, el estudio de los primeros indicios de terminación espontánea de la FA y la clasificación entre FA paroxística y FA persistente a partir de registros ECG de corta duración. Primero, se estudió la capacidad de los índices estudiados para distinguir eventos relacionados con la organización de la FA mediante el análisis de una base de datos de referencia para la predicción de su terminación espontánea. La mayoría de los índices propuestos consiguieron una mayor precisión que los estimadores tradicionales de organización. Así, varios de los índices obtuvieron una precisión superior al 90% en la predicción de la terminación espontánea de la FA. En particular, los exponentes de Hurst generalizados de orden 1 y 2, H(1) y H(2), lograron los mejores resultados de clasificación. Puesto que el cálculo de H(2) depende de dos parámetros críticos, la longitud del intervalo analizado (L) y el tamaño máximo de la ventana donde buscar similitudes (tau), se llevó a cabo un estudio con 660 combinaciones de esos dos parámetros junto con la frecuencia de muestreo (fs) del registro para determinar el uso óptimo de este índice. Por otra parte, los trabajos previos que han estudiado la terminación espontánea de la FA se han centrado en los últimos 2 minutos antes de la terminación. Por contra, en esta tesis doctoral se han estudiado por primera vez registros de mayor duración para detectar los primeros indicios de la terminación de la FA. Para ello, se eligió el uso de H(2) por su alta precisión en la predicción de la terminación de la FA. Además, la DAF y SampEn se calcularon como referencias. En este estudio se ha comprobado que la organización de la FA solamente presenta variaciones significativas en los últimos 3 minutos antes de su terminación espontánea. Por ello, la predicción temprana de la terminación no parece posible con los medios actuales de análisis de la señal. Por último, se aplicó H(2) para clasificar entre FA paroxística y FA persistente a partir de ECGs de corta duración, obteniendo una mayor precisión diagnóstica que la DAF y SampEn. Este resultado sugiere que el análisis de ECGs ambulatorios por medio de H(2) puede ser en el futuro una alte / [CAT] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia més freqüent i es caracteritza per una activitat auricular descoordinada, que impedix que les aurícules bomben sang de manera eficaç. S'espera que la prevalença de la FA augmente significativament en les pròximes dècades a causa de l'envelliment de la població. No obstant això, tant el coneixement relatiu a esta arítmia com el seu tractament són encara millorables. Estudis previs han relacionat l'organització de la FA, que es pot definir com el grau de repetitivitat de l'activitat auricular, amb l'estat de l'arítmia o la seua resposta al tractament. A més, l'estimació de l'organització de la FA a partir de registres electrocardiogràfics (ECG) de superfície resulta especialment interessant perquè la seua obtenció és senzilla i barata. L'objectiu d'esta tesi doctoral és avaluar l'ús de distints índexs no lineals en l'estimació de l'organització de la FA a partir de l'ECG de superfície. A més dels estimadors no invasius d'organització més comuns, com l'entropia mostral (SampEn) i la freqüència auricular dominant (DAF), s'han estudiat els següents mètodes no lineals: l'entropia borrosa, l'entropia espectral, la complexitat Lempel-Ziv i els exponents de Hurst. A més, s'ha estudiat l'ús d'una estratègia destinada a la reducció del soroll i els residus d'activitat ventricular per a millorar la seua capacitat d'estimar l'organització. Així, doncs, els índexs estudiats també s'han aplicat sobre la forma d'onda fonamental de l'activitat auricular, coneguda com l'onda auricular principal (MAW). S'han considerat els següents escenaris relacionats amb l'organització de la FA: la predicció de la terminació espontània de la FA paroxística, l'estudi dels primers indicis de terminació espontània de la FA i la classificació entre FA paroxística i FA persistent a partir de registres ECG de curta duració. Primer, es va estudiar la capacitat dels índexs estudiats per a distingir esdeveniments relacionats amb l'organització de la FA per mitjà de l'anàlisi d'una base de dades de referència per a la predicció de la seua terminació espontània. La majoria dels índexs proposats van aconseguir una major precisió que els estimadors tradicionals d'organització de la FA. Així, alguns dels índexs van obtindre una precisió superior al 90% en la predicció de la terminació espontània de la FA. En particular, els exponents de Hurst generalitzats d'orde 1 i 2, H(1) i H(2), van aconseguir els millors resultats de classificació. Com el càlcul de H(2) depén de dos paràmetres crítics, la longitud de l'interval analitzat (L) i la grandària màxima de la finestra on buscar similituds (tau), es va dur a terme un estudi amb 660 combinacions d'eixos dos paràmetres junt amb la freqüència de mostratge (fs) del registre per a determinar la combinació òptima de valors per a estimar l'organització de la FA. D'altra banda, els treballs previs que han estudiat la terminació espontània de la FA s'han centrat en els últims 2 minuts abans de la terminació. Per contra, en esta tesi doctoral s'han estudiat per primera vegada registres de major duració amb l'objectiu de detectar els primers indicis de la terminació de la FA. Es va triar l'ús de H(2) per a este estudi per la seua alta precisió en la predicció de la terminació de la FA. A més, la DAF i SampEn es van calcular com a referències. En este estudi s'ha comprovat que l'organització de la FA només presenta variacions significatives en els últims 3 minuts abans de la seua terminació espontània. Per això, la predicció primerenca de la terminació no pareix possible amb els mitjans actuals d'anàlisi del senyal. Finalment, es va aplicar H(2) per a classificar entre FA paroxística i FA persistent a partir d'ECGs de curta duració, obtenint una millor precisió diagnòstica que amb la DAF i SampEn. Este resultat suggerix que l'anàlisi d'ECGs ambulatoris per mitjà de H(2) pot ser en e / Julián Seguí, M. (2015). Study on the non-linear metrics contribution to estimate atrial fibrillation organization from the surface electrocardiogram [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/56150 / TESIS

La temperatura modula las propiedades electrofisiológicas del tejido cardíaco. El enfriamiento o calentamiento del miocardio en modelos animales se ha utilizado con distintos fines relacionados con la investigación de las arritmias cardíacas. Hasta el momento, las limitaciones en la metodología empleada no han posibilitado que las modificaciones térmicas de carácter regional en el epicardio fueran acompañadas de una cartografía eléctrica simultánea. Esta tesis pretende avanzar en este campo trabajando con modelos de corazón aislado y perfundido de conejo. Se ha desarrollado un dispositivo con el que posteriormente se ha realizado la investigación: un electrodo multipolar de alta resolución con capacidad de modificar la temperatura epicárdica en la zona de registro. Se han determinado sus características técnicas y funcionales más relevantes. Se ha aplicado un protocolo experimental encaminado al estudio del efecto modulador de la temperatura sobre determinados parámetros electrofisiológicos. Se ha estudiado: el intervalo QT en ritmo sinusal, la aparición de respuestas repetitivas (despolarizaciones espontáneas) y la inducción de FV en condiciones de estimulación programada, y una vez instaurada la FV: la velocidad de conducción, la longitud de onda, la refractariedad ventricular, la complejidad de los mapas de activación epicárdica ventricular y la reversión de la arritmia mediante enfriamiento selectivo y gradual epicárdico. Los resultados muestran la viabilidad del dispositivo para este tipo de investigaciones. Ello ha posibilitado la inducción de heterogeneidades en la activación eléctrica del tejido: en ritmo sinusal el intervalo QT se prolongó con la hipotermia local y se redujo con la hipertermia; en condiciones de FV, la velocidad de conducción se enlenteció con el frío y se aceleró con el calor, los cambios de temperatura modularon la longitud de onda, el intervalo fibrilatorio y la refractariedad -estimada a partir del percentil 5 del intervalo fibrilatorio / Guill Ibáñez, A. (2012). Estudio de los efectos electrofisiológicos de la modificación local de la temperatura en un modelo experimental de corazón aislado mediante un electrodo específico de alta densidad con modulación térmica [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16885 / Palancia

El objetivo de esta tesis se enmarca en el diseño y desarrollo de un sistema automático de ayuda al diagnostico de arritmias cardiacas, denominado Saydac, que comprende: la caracterización del ECG, que permite generar su descripción en forma cualitativa y cuantitativa; la detección y el diagnostico de la fibrilación y el fluter auriculares a través de la detección de las ondas F del registro electrocardiográfico; la descripción y codificación de las arritmias cardiacas basado en el código Minnesota, y la validación de Saydac para la cual se han obtenido los diagnósticos de 8 evaluadores (3 médicos cardiólogas expertos en arritmias, 3 médicos cardiólogos, 1 medico no cardiólogo y Saydac) para un total de 100 señales electrocardiográficas efectuándose luego un análisis estadístico de las diferentes distancias entre los diagnostico de cada uno de los evaluadores. Se ha constatado que Saydac responde satisfactoriamente a los objetivos de su diseño, con diagnósticos más próximos a los médicos cardiólogos especialistas en arritmias que al resto de evaluadores.

La fibrilación auricular (FA) es una de las arritmias cardiacas más comunes, afectando a alrededor del 10 % de los mayores de 70 años. A pesar de su alta incidencia en la población, los mecanismos que desencadenan y mantienen la FA son inciertos. Aunque existen diversos tratamientos quirúrgicos y farmacológicos, el éxito de los tratamientos contra la FA es muy bajo. La causa de esta baja tasa de éxito de las diferentes terapias es que no existen criterios de selección de pacientes que permitan pronosticar qué terapia puede ser más efectiva para cada paciente. Una de las formas que se han propuesto para determinar el grado de gravedad de la arritmia en cada paciente y, por tanto, poder predecir qué tratamiento es el más apropiado es la medida de la organización auricular. Esta tesis doctoral se enmarca dentro de la determinación no invasiva del grado de organización espacial de la activación del miocardio auricular a partir del estudio de registros multiderivación del electrocardiograma de superficie (ECG). El ECG es una representación simplificada del campo eléctrico del corazón basada en las proyecciones de este campo eléctrico en 8 ejes. Esta simplificación es considerada como aceptable en el caso de ritmos no fibrilantes en los que la activación miocárdica puede ser modelada como un dipolo. Sin embargo, su validez no ha sido demostrada para el caso de ritmos fibrilantes en los cuales la asunción de un modelo dipolar es cuestionable. Uno de los objetivos de esta tesis ha sido la evaluación del electrocardiograma de superficie para la obtención de parámetros espaciales de las ondas de FA. Se compararon las representaciones tridimensionales de las ondas de FA registradas a partir de tres derivaciones ortogonales con las representaciones tridimensionales estimadas a partir del ECG, llegando a la conclusión de que estas representaciones estimadas no son fieles a las representaciones registradas. Los resultados de nuestro estudio ponen de manifiesto que la falta de d / Guillem Sanchez, MDLS. (2008). Activation patterns in atrial fibrillation: contributions of body surface potential mapping [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3922 / Palancia

Introducción: En pacientes con fibrilación auricular, el uso de warfarina ha demostrado reducir el riesgo de accidente cerebrovascular (ACV), esto se logra con una adecuada terapia anticoagulante. La calidad de esta terapia se determina con el tiempo en rango terapéutico (TRT), valor con escasa información a nivel regional y nacional ya que no se registra de manera rutinaria en la atención médica. Objetivo: Determinar la frecuencia de accidente cerebrovascular en función del tiempo en rango terapéutico de pacientes con fibrilación auricular anticoagulados crónicamente con warfarina en el Hospital Nacional Almanzor Aguinaga Asenjo, 2015 - 2018. Material y métodos: Estudio descriptivo, tipo longitudinal, retrospectivo. Se obtuvo como población a pacientes con fibrilación auricular anticoagulados crónicamente con warfarina. Se determinó el número de eventos de ACV. Se calculó el tiempo en rango terapéutico (TRT), por el método de Rosendaal, y se consideró control óptimo (TRT ≥ 65%) y subóptimo (TRT <65%). Además, se consideró otro grupo: TRT no evaluable, si presentaba menos de 3 controles en el año. Se realizó análisis estadístico mediante SPSS-24. Resultados: Se incluyeron 184 historias clínicas seleccionadas según criterios de inclusión. La media de edad fue de 75,5 años (DE ±10,3), 55% fueron varones. La comorbilidad más frecuente fue hipertensión arterial (81%). El TRT general, según año, disminuyó en forma progresiva: 2015 fue de 42,50% (RI ±17,6-64,7%) hasta el 2018 con 33,20% (RI ±9,5-69,4%). Se presentaron 34 casos (18,4%) de ACV, 31 fueron isquémicos y 3 hemorrágicos. La mayoría de los ACV pertenecieron al grupo de TRT subóptimo.

[EN] Atrial fibrilation (AF) is the most common cardiac arrhythmia, however, the knowledge about its causes and mechanisms is still uncompleted. Several studies suggest that atrial structural and electrophysiological remodeling are directly related to its development and perpetuation. To this respect, ECG and preoperative clinical data have been studied to analyze different aspects of atrial remodeling. Nonetheless, there is a lack of studies using ECG parameters to provide valuable clinical information in the study of AF aggressive treatments, such as the Cox-Maze surgery. In this work, ECG parameters such as fibrillatory (f) waves organization and amplitude are studied to predict patient's rhythm from the discharge after the Cox-Maze surgery until a twelve months follow up period. On the other hand, widely used clinical parameters such as age, AF duration and left atrial size (LA size) are studied to assess electrocardiographic results. In addition, clinical information known as a risk factor to develop AF such as weight and body mass index has also been analyze. After assess the individual indices, classification models were created in order to optimize the prediction capability. The results obtained reported that the ECG indices outperform the cinical indices. Nevertheless, the information contained in both types of indices is complementary as the generation of a classification model combining the indices shows. This model exceeded 90% accuracy in each period analyzed. In conclusion, studying the AF information contained in an ECG could provide new data to understand the AF and also could help to develop a reliable method to predict preoperatively the Cox-Maze outcome. / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia cardiaca más comúnmente encontrada en la práctica clínica diaria, sin embargo, todavía no se comprenden completamente los mecanismos fisiológicos que causan el inicio y la perpetuación de la FA. Diversos estudios sugieren que el remodelado estructural y electrofisiológico de la aurícula está relacionado directamente con el desarrollo y perpetuación de la FA. En este sentido, se ha estudiado el ECG e información clínica preoperatoria para analizar distintos aspectos del remodelado. Sin embargo, hay una falta de estudios usando parámetros electrocardiográficos para proporcionar información clínica valiosa en el estudio de tratamientos agresivos de la FA como la cirugía Cox-Maze. En este trabajo, se estudian parámetros electrocardiográficos como la organización de las ondas fibrilatorias y su amplitud para predecir el ritmo de los pacientes desde el momento del alta, tras la cirugía Cox-Maze hasta 12 meses después de la operación. Por otro lado, para evaluar la capacidad de dichos índices, se han utilizado parámetros clínicos ampliamente utilizados como la edad, el tamaño de la aurícula izquierda y el tiempo en FA. Además, se han estudiado también parámetros clínicos conocidos como factores de riesgo para desarrollar FA como son el peso y el índice de masa corporal. Tras analizar la capacidad predictiva de los índices individualmente, éstos se han combinado mediante la generación de modelos de predicción para optimizar la precisión de las predicciones. Los resultados obtenidos señalan que la información contenida en el ECG obtuvo resultados estadísticamente significativos y predicciones más precisas que los índices clínicos. No obstante, el desarrollo de modelos de predicción combinando ambos tipos de índices superó al uso de éstos por separado, con resultados por encima del 90% en todos los períodos estudiados. En conclusión, el análisis del ECG podría aportar nuevos enfoques a la hora de estudiar la FA, y su uso como herramienta de predicción podría ayudar a desarrollar tratamientos más eficientes y personalizados. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia cardíaca més comunament trobada en la pràctica clínica diària, no obstant això, encara no es comprenen completament els mecanismes fisiològics que causen l'inici i la perpetuació de la FA. Diversos estudis suggerixen que el remodelat estructural i electrofisiològic de l'aurícula està relacionat directament amb el desenrotllament i perpetuació de la FA. En este sentit, s'ha estudiat l'ECG i informació clínica preoperatòria per a analitzar distints aspectes del remodelat. No obstant això, hi ha una falta d'estudis usant paràmetres electrocardiográficos per a proporcionar informació clínica valuosa en l'estudi de tractaments agressius de la FA com la cirurgia Cox-Maze. En este treball, s'estudien paràmetres electrocardiográficos com l'organització de les ones fibrilatorias i la seua amplitud per a predir el ritme dels pacients des del moment de l'alta, després de la cirurgia Cox-Maze fins a 12 mesos després de l'operació. Per un altre costat per a avaluar la capacitat dels dits índexs, s'han utilitzat paràmetres clínics àmpliament utilitzats com l'edat, la grandària de l'aurícula esquerra i el temps en FA. A més, s'han estudiat també paràmetres clínics coneguts com a factors de risc per a desenrotllar FA com són el pes i l'índex de massa corporal. Després d'analitzar la capacitat predictiva dels índexs individualment, estos s'han combinat per mitjà de la generació de models de predicció per a optimitzar la precisió de les prediccions. Els resultats obtinguts assenyalen que la informació continguda en l'ECG va obtindre resultats estadísticament significatius i prediccions més precises que els índexs clínics. No obstant això, el desenrotllament de models de predicció combinant ambdós tipus d'índexs va superar a l'ús d'estos per separat, amb resultats per damunt del 90% en tots els períodes estudiats. En conclusió, l'anàlisi de l'ECG podria aportar nous enfocaments a l'hora d'estudiar la FA, i el seu ús com a ferramenta de predicció podria ajudar a desenrotllar tractaments més eficients i personalitzats. / Hernández Alonso, A. (2017). Development of new signal analysis methods as preoperative predictors of the Cox-Maze procedure outcome in atrial fibrillation [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90491

Tesis por compendio / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más prevalente en el mundo y está asociada con una elevada morbilidad, mortalidad y costes sanitarios. A pesar de los avances en opciones de tratamiento farmacológico y terapia de ablación, el manejo de la FA todavía tiene margen de mejora. La imagen electrocardiográfica (ECGI) se ha destacado como un prometedor método no invasivo para evaluar la electrofisiología cardíaca y guiar las decisiones terapéuticas en casos de fibrilación auricular. No obstante, el ECGI se enfrenta a desafíos como la necesidad de resolver de manera precisa el denominado problema inverso de la electrocardiografía y de optimizar la calidad de las reconstrucciones de ECGI. Además, la integración del ECGI en los procesos clínicos rutinarios sigue siendo un reto, en gran medida debido a los costos que supone la necesidad de imágenes cardíacas. Por ello, los objetivos principales de esta tesis doctoral son impulsar la tecnología ECGI mediante la determinación de sus requisitos técnicos mínimos y la mejora de las metodologías existentes para obtener señales de ECGI precisas. Asimismo, buscamos evaluar la capacidad de ECGI para cuantificar de forma no invasiva la complejidad de la FA. Para lograr estos objetivos, se han llevado a cabo diversos estudios a lo largo de la tesis, desde el perfeccionamiento del ECGI hasta la evaluación de la FA utilizando esta tecnología. En primer lugar, se han estudiado los requisitos geométricos y de señal del problema inverso mediante el estudio de los efectos de la densidad de la malla del torso y la distribución de electrodos en la precisión del ECGI, lo que ha conducido a la identificación del número mínimo de nodos y su distribución en la malla del torso. Además, hemos identificado que para obtener señales de ECGI de alta calidad, es crucial la correcta disposición de los electrodos en la malla del torso reconstruido. Asimismo, se ha definido y evaluado una nueva metodología de ECGI sin necesidad de usar técnicas de imagen cardiaca. Para ello, hemos comparado métricas derivadas del ECGI calculadas con la geometría original del corazón de los pacientes con las métricas medidas en diferentes geometrías cardíacas. Nuestros resultados han mostrado que el ECGI sin necesidad de imágenes cardíacas es efectivo para la correcta cuantificación y localización de los patrones y zonas que mantienen la FA. En paralelo, hemos optimizado la regularización de Tikhonov de orden cero actual y la optimización de la curva L para el cálculo de las señales ECGI, investigando cómo el ruido eléctrico y las incertidumbres geométricas influyen en la regularización. A partir de ello, propusimos un nuevo criterio que realza la precisión de las soluciones de ECGI en escenarios con incertidumbre debido a condiciones de señal no ideales. En segundo lugar, en esta tesis doctoral, se han llevado a cabo múltiples análisis relativos a diferentes metodologías de procesado de señales y obtención métricas derivadas del ECGI con el fin de caracterizar mejor el sustrato cardíaco y la actividad reentrante en las señales de ECGI de pacientes con FA. Con el objetivo de obtener una comprensión más profunda de los mecanismos electrofisiológicos subyacentes a la FA, hemos establecido la estrategia de filtrado óptima para extraer patrones reentrantes específicos del paciente y métricas derivadas de señales ECGI. Además, hemos investigado la reproducibilidad de los mapas de reentradas derivados de las señales de ECGI y hemos encontrado su relación con el éxito de la ablación de venas pulmonares (PVI). Nuestros resultados han mostrado que una mayor reproducibilidad en los patrones reentrantes de FA detectados con ECGI está relacionada con el éxito de la PVI, creando una metodología para estratificar a los pacientes con FA antes de los procedimientos de ablación. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arrítmia més prevalent al món i està associada amb una elevada morbiditat, mortalitat i costos sanitaris. Malgrat els avanços en opcions de tractament farmacològic i teràpies d'ablació, el maneig de la FA encara té marge de millora. La imatge electrocardiogràfica (ECGI) s'ha destacat com un prometedor mètode no invasiu per a avaluar l'electrofisiologia cardíaca i guiar les decisions terapèutiques en casos de fibril·lació auricular. No obstant això, l'ECGI s'enfronta a desafiaments com la necessitat de resoldre de manera precisa el denominat problema invers de la electrocardiografia i d'optimitzar la qualitat de les reconstruccions de ECGI. A més, la integració del ECGI en els processos clínics rutinaris continua sent un repte, en gran manera a causa dels costos que suposa la necessitat d'imatges cardíaques. Per això, els objectius principals d'aquesta tesi doctoral són impulsar la tecnologia de l'ECGI mitjançant la determinació dels seus requisits tècnics mínims i la millora de les metodologies existents per obtenir senyals d'ECGI precises. A més, busquem avaluar la capacitat de l'ECGI per quantificar de forma no invasiva la complexitat de la FA. Per a aconseguir aquests objectius, s'han dut a terme diversos estudis al llarg de la tesi, des del perfeccionament de l'ECGI fins a l'avaluació de la FA utilitzant aquesta tecnologia. En primer lloc, hem estudiat els requisits geomètrics i de senyal del problema invers mitjançant l'estudi dels efectes de la densitat de la malla del tors i la distribució d'elèctrodes en la precisió de l'ECGI, el que ha conduït a la identificació del nombre mínim de nodes i la seva distribució en la malla del tors. A més, hem identificat que per obtindre senyals d'ECGI d'alta qualitat, és crucial la correcta disposició dels elèctrodes en la malla del tors reconstruïda. També s'ha definit i avaluat una nova metodologia d'ECGI sense necessitat d'utilitzar tècniques d'imatge cardíaca. Per a això, hem comparat mètriques derivades de l'ECGI calculades amb la geometria original del cor dels pacients amb les mètriques mesurades en diferents geometries cardíaques. Els nostres resultats han mostrat que l'ECGI sense necessitat d'imatges cardíaques és efectiu per a la correcta quantificació i localització dels patrons i zones que mantenen la FA. Paral·lelament, hem optimitzat la regularització de Tikhonov d'ordre zero actual i l'optimització de la corba L per al càlcul de les senyals d'ECGI, investigant com el soroll elèctric i les incerteses geomètriques influeixen en la regularització. Addicionalment, vam proposar un nou criteri que reforça la precisió de les solucions d'ECGI en escenaris amb incertesa degut a condicions de senyal no ideals. En segon lloc, en aquesta tesi doctoral, s'han dut a terme múltiples anàlisis relatius a diferents metodologies de processament de senyals i obtenció de mètriques derivades de l'ECGI amb l'objectiu de caracteritzar millor el substrat cardíac i l'activitat reentrant en les senyals d'ECGI de pacients amb FA. Amb l'objectiu d'obtindre una comprensió més profunda dels mecanismes electrofisiològics subjacents a la FA, hem establert l'estratègia de filtrat òptima per extreure patrons reentrants específics del pacient i mètriques derivades de senyals ECGI. A més, hem investigat la reproductibilitat dels mapes de reentrades derivats de les senyals d'ECGI i hem trobat la seva relació amb l'èxit de l'ablació de venes pulmonars (PVI). Els nostres resultats han mostrat que una major reproductibilitat en els patrons reentrants de FA detectats amb ECGI està relacionada amb l'èxit de la PVI, creant una metodologia per estratificar els pacients amb FA abans dels procediments d'ablació. / [EN] Atrial fibrillation (AF) is the most prevalent arrhythmia in the world and is associated with significant morbidity, mortality, and healthcare costs. Despite advancements in pharmaceutical treatment alternatives and ablation therapy, AF management remains suboptimal. Electrocardiographic Imaging (ECGI) has emerged as a promising non-invasive method for assessing cardiac electrophysiology and guiding therapeutic decisions in atrial fibrillation. However, ECGI faces challenges in dealing with accurately resolving the ill-posed inverse problem of electrocardiography and optimizing the quality of ECGI reconstructions. Additionally, the integration of ECGI into clinical workflows is still a challenge that is hindered by the associated costs arising from the need for cardiac imaging. For this purpose, the main objectives of this PhD thesis are to advance ECGI technology by determining the minimal technical requirements and refining existing methodologies for acquiring accurate ECGI signals. In addition, we aim to assess the capacity of ECGI for noninvasively quantifying AF complexity. To fulfill these objectives, several studies were developed throughout the thesis, advancing from ECGI enhancement to AF evaluation using ECGI. Firstly, geometric and signal requirements of the inverse problem were addressed by studying the effects of torso mesh density and electrode distribution on ECGI accuracy, leading to the identification of the minimal number of nodes and their distribution on the torso mesh. Besides, we identified that the correct location of the electrodes on the reconstructed torso mesh is critical for the accurate ECGI signal obtention. Additionally, a new methodology of imageless ECGI was defined and assessed by comparing ECGI-derived drivers computed with the original heart geometry of the patients to the drivers measured in different heart geometries. Our results showed the ability of imageless ECGI to the correct quantification and location of atrial fibrillation drivers, validating the use of ECGI without the need for cardiac imaging. Also, the current state of-the-art zero-order Tikhonov regularization and L-curve optimization for computing ECGI signals were improved by investigating the impact of electrical noise and geometrical uncertainties on the regularization. We proposed a new criterion that enhances the accuracy and reliability of ECGI solutions in situations with uncertainty from unfavorable signal conditions. Secondly, in this PhD thesis, several analyses, signal processing methodologies, and ECGIderived metrics were investigated to better characterize the cardiac substrate and reentrant activity in ECGI signals from AF patients. With the objective of obtaining a deeper understanding of the electrophysiological mechanisms underlying AF, we established the optimal filtering strategy to extract patient-specific reentrant patterns and derived metrics in ECGI signals. Furthermore, we investigated the reproducibility of the obtained ECGI-reentrant maps and linked them to the success of PVI ablation. Our results showed that higher reproducibility on AF drivers detected with ECGI is linked with the success of PVI, creating a proof-of-concept mechanism for stratifying AF patients prior to ablation procedures. / This work was supported by: Instituto de Salud Carlos III, and Ministerio de Ciencia e Innovación (supported by FEDER Fondo Europeo de Desarrollo Regional DIDIMO PLEC2021- 007614, ESSENCE PID2020-119364RB-I00, and RYC2018- 024346B-750), EIT Health (Activity code SAVE-COR 220385, EIT Health is supported by EIT, a body of the European Union) and Generalitat Valenciana Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport (ACIF/2020/265 and BEFPI/2021/062). / Molero Alabau, R. (2023). Estimation of Atrial Electrical Complexity during Atrial Fibrillation by Solving the Inverse Problem of Electrocardiography [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199029 / Compendio

[ES] Cada año, cientos de miles de nuevos casos en todo el mundo son diagnosticados anualmente con fibrilación auricular, estimándose que aproximadamente 33.5 millones de personas viven con esta compleja enfermedad. Sin embargo, se hizo evidente que la fibrilación auricular es una enfermedad multifacética y progresiva. Por lo tanto, se requiere el desarrollo de nuevos modelos experimentales que recapitulen este complejo mecanismo. Por esta razón, esta tesis ha navegado a través del intrincado panorama del remodelado de la fibrilación auricular desde un punto de vista electrofisiológico, estructural e inmunológico, utilizando un modelo in vitro de cardiomiocitos atriales derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC-aCM). El modelo demostró ser capaz de recapitular mecanismos de reentrada, así como remodelados genéticos correlacionados con cambios electrofisiológicos, estructurales e inmunológicos similares a los observados en pacientes con fibrilación auricular, demostrando su valor como modelo para estudiar los mecanismos de iniciación de la arritmia. Además, la tesis exploró enfoques optogenéticos innovadores para la perturbación del potencial de acción en hiPSC-aCM, demostrando su posible uso para la terminación de la arritmia. En conclusión, esta tesis de doctorado realiza una contribución significativa al desarrollo y prueba de un nuevo modelo in vitro de fibrilación auricular en atrios humanos, proporcionando una base sólida para futuras mejoras en los objetivos terapéuticos y medicamentos. / [CA] Cada any, centenars de milers de nous casos a tot el món són diagnosticats anualment amb fibrilació auricular, estimantse que aproximadament 33.5 milions de persones viuen amb aquesta complexa malaltia. No obstant això, es va fer evident que la fibril·lació auricular és una malaltia multifacètica i progressiva. Per tant, es requereix el desenvolupament de nous models experimentals que recapitulen aquest complex mecanisme. Per aquesta raó, aquesta tesi ha navegat a través del intrincat panorama del remodelat de la fibrilació auricular des d'un punt de vista electrofisiològic, estructural i immunològic, utilitzant un model in vitro de cardiomiòcits atrials derivats de cèlules mare pluripotents induïdes humanes (hiPSC-aCM). El model va demostrar ser capaç de recapitular mecanismes de reentrada, així com remodelats genètics correlacionats amb canvis electrofisiològics, estructurals i immunològics similars als observats en pacients amb fibril·lació auricular, demostrant el seu valor com a model per estudiar els mecanismes d'iniciació de l'arítmia. A més, la tesi va explorar enfocs optogenètics innovadors per a la pertorbació del potencial d'acció en hiPSC-aCM, demostrant el seu possible ús per a la terminació de l'arítmia. En conclusió, aquesta tesi de doctorat realitza una contribució significativa al desenvolupament i prova d'un nou model in vitro de fibril·lació auricular en atris humans, proporcionant una base sòlida per a futures millores en els objectius terapèutics i medicaments. / [EN] Each year hundreds of thousands of new cases worldwide are annually diagnosed with atrial fibrillation (AF), estimating that approximately 33.5 million of people worldwide live with this complex disease. However, it became clear that AF is not only a prevalent cardiac arrhythmia but also a multifaceted and progressive one. Thus, the development of new experimental models that recapitulate this complex mechanism is required. For this reason, this thesis has navigated through the intricate landscape of AF remodeling under an electrophysiological, structural and immunological point of view using an in vitro model of human induced pluripotent stem cell-derived atrial cardiomyocytes (hiPSC-aCM). The model showed to be able to recapitulate re-entry mechanisms as well as genetic remodeling correlated to electrophysiological, structural and immunological changes similar to those observed in AF patients, demonstrating its value as model for studying initiation arrhythmia mechanisms. Furthermore, the thesis explored innovative optogenetic approaches for action potential perturbation in hiPSC-aCM, demonstrating their possible use for arrhythmia termination. In conclusion, this PhD thesis makes a significant contribution to the development and testing of a new human atrial in vitro model of AF, providing a strong basis for future improvements of therapeutic target and drugs. / Casini, M. (2024). The use of human induced pluripotent stem cell-derived atrial cardiomyocytes for studying arrhythmia mechanisms [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204142

Las arritmias supraventriculares, en particular la fibrilación auricular (FA), son las enfermedades cardíacas más comúnmente encontradas en la práctica clínica rutinaria. La prevalencia de la FA es inferior al 1\% en la población menor de 60 años, pero aumenta de manera significativa a partir de los 70 años, acercándose al 10\% en los mayores de 80. El padecimiento de un episodio de FA sostenida, además de estar ligado a una mayor tasa de mortalidad, aumenta la probabilidad de sufrir tromboembolismo, infarto de miocardio y accidentes cerebrovasculares. Por otro lado, los episodios de FA paroxística, aquella que termina de manera espontánea, son los precursores de la FA sostenida, lo que suscita un alto interés entre la comunidad científica por conocer los mecanismos responsables de perpetuar o conducir a la terminación espontánea de los episodios de FA. El análisis del ECG de superficie es la técnica no invasiva más extendida en la diagnosis médica de las patologías cardíacas. Para utilizar el ECG como herramienta de estudio de la FA, se necesita separar la actividad auricular (AA) de las demás señales cardioeléctricas. En este sentido, las técnicas de Separación Ciega de Fuentes (BSS) son capaces de realizar un análisis estadístico multiderivación con el objetivo de recuperar un conjunto de fuentes cardioeléctricas independientes, entre las cuales se encuentra la AA. A la hora de abordar un problema de BSS, se hace necesario considerar un modelo de mezcla de las fuentes lo más ajustado posible a la realidad para poder desarrollar algoritmos matemáticos que lo resuelvan. Un modelo viable es aquel que supone mezclas lineales. Dentro del modelo de mezclas lineales se puede además hacer la restricción de que estas sean instantáneas. Este modelo de mezcla lineal instantánea es el utilizado en el Análisis de Componentes Independientes (ICA). / Vayá Salort, C. (2010). Characterization and processing of atrial fibrillation episodes by convolutive blind source separation algorithms and nonlinear analysis of spectral features [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8416 / Palancia