Assessment of ventricular repolarization instability and cardiac risk stratification in different pathological and abnormal conditions

Cardiovascular deseases represents the leading cause of mortality worldwide. These pathological conditions are mainly characterized by a vulnerable substrate prone to the abnormal generation and/or propagation of the electrical impulse, determining the onset of ventricular arrhythmias, which can lead to sudden cardiac death (SCD) outcome. In this context, the assessment of ventricular repolarization from the electrocardiogram (ECG) signal has been shown to provide with valuable information for risk stratification and several ECG-derived markers have been proposed in the literature. The main objective of this thesis is to propose methodological advances for the assessment of ventricular repolarization instability in pathological and abnormal conditions. These contributions are aimed at improving SCD prediction. In particular we have addressed this objective by developing robust methodologies for the assessment of T-wave alternans (TWA) and ventricular repolarization instability, in invasive and non-invasive cardiac signals, that have been evaluated in both experimental and clinical conditions. In conclusion, the research presented in this thesis sheds some light in the identification of pro-arrhythmic factors, which plays an important role in adopting efficient therapeutic strategies.

Le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte al mondo. Queste condizioni patologiche sono normalmente caratterizzate da difetti cardiaci a livello strutturale, e rendono perciò il cuore una struttura vulnerabile, incline alla generazione e/o propagazione anomala di impulsi elettrici che determinano l’instaurarsi di aritmie ventricolari. In questo contesto, è stato mostrato come la misura della ripolarizzazione ventricolare a partire dall’elettrocardiogramma (ECG) fornisca informazioni importanti per una stratificazione del rischio, per la quale sono stati proposti diversi indici elettrocardiografici. L’obiettivo principale di questa tesi è proporre sviluppi metodologici per la valutazione della ripolarizzazione ventricolare in condizioni patologiche e non fisiologiche. I contributi qui presentati sono volti al miglioramento della predizione delle aritmie ventricolari e, di conseguenza, a migliorare la diagnosi di rischio di arresto cardiaco improvviso. In particolare, il nostro approccio ha previsto lo sviluppo di metodi robusti per la valutazione dell’alternanza dell’onda T (TWA) e dell’instabilità della ripolarizzazione ventricolare, usando segnali cardiaci invasivi e non, e testando i metodi in condizioni sperimentali e cliniche. In conclusione, il lavoro qui presentato contribuisce ad una migliore identificazione di fattori che predispongono ad aritmie, passo fondamentale per l’adozione di strategie terapeutiche efficaci.