Modèle de prédiction des fibrillations ventriculaires chez les porcs atteints d’infarctus du myocarde basé sur les variations de l’intervalle T-peak-to-T-end en utilisant la technique du déformation temporelle

Introduction

Origine de l’étude La mort subite cardiaque (Sudden Cardiac Death, SCD) est une des principales causes de mortalité dans le monde, l’un des mécanismes pathogènes majeurs étant la fibrillation ventriculaire (Ventricular Fibrillation, VF), notamment dans le contexte post-infarctus du myocarde. Dans ce contexte, il est particulièrement important de prédire précocement le risque de VF. La relation entre les modifications de la repolarisation ventriculaire (Ventricular Repolarization, VR) et la formation d’arythmies ventriculaires a été vérifiée dans des modèles expérimentaux et des études cliniques. L’intervalle entre le pic et la fin de l’onde T (T-peak-to-T-end interval, Tpe) a été proposé depuis longtemps comme un indicateur potentiel de la dispersion de la VR (VR Dispersion, VRD) et est considéré comme un indicateur potentiel de risque d’arythmie. Cependant, l’intervalle Tpe ne capte que la différence temporelle entre le pic et la fin de l’onde T, sans prendre en compte les informations contenues dans la forme d’onde. Sur cette base, cette étude propose un nouvel indicateur basé sur la déformation temporelle (Time Warping) pour quantifier les variations morphologiques dans l’intervalle Tpe afin de prédire la survenue de VF.

Cette étude a été coécrite par Neurys Gómez, Julia Ramírez, Alba Martín-Yebra, Marina M. Demidova, Pyotr Platonov, Juan Pablo Martínez et Pablo Laguna (membre IEEE). Les institutions de recherche incluent l’Université de Saragosse en Espagne, l’Université de Lund en Suède et l’Université Queen Mary au Royaume-Uni. L’article a été publié en 2024 dans IEEE Transactions on Biomedical Engineering.

Objectif de l’étude

Cette étude vise à analyser les trajectoires temporelles de l’indice des variations morphologiques de l’intervalle Tpe basé sur la déformation temporelle (dpca_w,tpe) pendant le processus ischémique, et à tester sa capacité à prédire la survenue imminente de VF dans un modèle porcin d’infarctus du myocarde.

Méthodologie de recherche

Jeu de données expérimental et protocole

Cette étude utilise un modèle porcin d’infarctus du myocarde en thoracoscopie fermé, réalisé à l’Université de Lund en Suède, en introduisant une occlusion coronarienne expérimentale de 40 minutes. L’analyse détaillée des enregistrements électrocardiographiques (ECG) avant et pendant l’occlusion coronarienne a été conduite sur 32 porcs.

Prétraitement de l’ECG

Tout d’abord, les signaux ECG sont filtrés à l’aide de filtre passe-bas et passe-haut de Butterworth d’ordre six pour éliminer les bruits électriques et les dérives de la ligne de base. Ensuite, une méthode de délimitation d’ondes ECG monocaténaire basée sur les ondelettes est appliquée pour déterminer les points caractéristiques de l’onde QRS, suivie d’une analyse en composantes principales (Principal Component Analysis, PCA) pour transformer les signaux en dérivations caractéristiques mettant en avant le contenu de l’onde T.

Quantification des variations de l’intervalle Tpe par déformation temporelle

Pour chaque porc, la déformation temporelle (Time Warping) de l’intervalle Tpe est utilisée pour quantifier ses variations dynamiques. La méthode proposée par Ramírez et al. est appliquée pour effectuer une reparamétrisation temporelle du pic à la fin de l’onde Tpe, calculant ainsi l’indice dpca_w,tpe.

Analyse statistique

Le test de Mann-Whitney est utilisé pour comparer les valeurs de l’indice entre le groupe sans VF et le groupe avec VF retardée. De plus, l’analyse des courbes ROC (Receiver Operating Characteristic) est appliquée pour évaluer la capacité prédictive à différents intervalles de temps.

Résultats de l’étude

Variations de DPCA_W,TPE pendant l’occlusion

Les résultats montrent que l’indice dpca_w,tpe reste stable en état de base, mais augmente progressivement pendant l’occlusion coronarienne, en particulier chez les porcs ayant eu une VF. Par exemple, chez ces derniers, dpca_w,tpe passe de 4.92 ms à 44.51 ms pendant l’occlusion, tandis que chez ceux sans VF il n’augmente que de 1.94 ms à 7.52 ms.

Comparaison du comportement des indices

Les variations temporelles de dpca_w,tpe et tpca_pe sont similaires, avec une augmentation significative dans les cinq premières minutes de l’occlusion coronarienne. L’analyse dynamique de dpca_w,tpe à divers intervalles de temps montre une meilleure capacité de distinction, avec une sensibilité et une spécificité de 90.0% et 75.0% respectivement, surpassant significativement les 80.0% et 69.0% de tpca_pe.

Analyse prédictive de la VF

Sur les courbes ROC, l’indice dpca_w,tpe montre une meilleure capacité prédictive de la VF, avec une aire sous la courbe (AUC) de 0.85 et un ratio de risque de 12.5, tandis que l’AUC de tpca_pe est de 0.79 avec un ratio de risque de 5.5. Cela indique que dpca_w,tpe a un avantage prédictif sur tpca_pe pour les événements VF imminents.

Conclusion et signification

L’indice morphologique dpca_w,tpe basé sur la déformation temporelle capte mieux les variations de la dispersion de la repolarisation ventriculaire induites par l’ischémie. Par rapport à tpca_pe, dpca_w,tpe montre une meilleure précision prédictive des fibrillations ventriculaires après infarctus du myocarde. Les résultats de cette étude suggèrent que des recherches cliniques supplémentaires sont nécessaires pour vérifier son applicabilité et sa valeur en population humaine.

Points forts de la recherche

1. Technique novatrice de déformation temporelle: Par rapport à l’intervalle traditionnel du pic à la fin de l’onde T, l’analyse morphologique basée sur la déformation temporelle (dpca_w,tpe) excelle dans la capture des changements de repolarisation ventriculaire induits par l’ischémie.
2. Précision prédictive supérieure: dfca_w,tpe montre une sensibilité et une spécificité plus élevées pour la prédiction des événements de fibrillation ventriculaire, avec un ratio de risque nettement supérieur à l’indice traditionnel tpca_pe.
3. Potentiel d’application clinique: Les résultats de cette étude fournissent de nouvelles perspectives et méthodes pour prédire précocement le risque de fibrillation ventriculaire chez les patients atteints d’infarctus du myocarde aigu en milieu clinique.

Cette étude approfondit la compréhension du potentiel de la méthode d’analyse ECG basée sur la déformation temporelle et offre de nouvelles directions et outils pour la prévention et le traitement des maladies cardiaques futures.