Assessment of spatial heterogeneity of ventricular repolarization in patients with atrial fibrillation

Cardiovascular diseases (CVDs) represent the leading cause of mortality worldwide. These pathological conditions are mainly characterized by a structurally abnormal heart prone to the abnormal generation and/or propagation of electrical impulses, determining the onset of ventricular arrhythmias. It has been shown that the heterogeneity of the ventricular repolarization is correlated with ventricular arrhythmias. The higher the heterogeneity the higher the risk of arrhythmia. The focus of this thesis is to assess Ventricular Repolarization in patients with atrial fibrillation (AF), being AF the most common sustained arrhythmia encountered in clinical practice. Data from the Swiss AF database will be analysed. The Swiss AF study includes 2013 patients with atrial fibrillation, of which 902 patients present paroxysmal, 608 persistent and 503 permanent AF. To assess the ventricular repolarization heterogeneity a novel electrocardiogram (ECG)-based index, called V-index, will be used. The V-index estimates the standard deviation of ventricular myocytes’’ repolarization times through the computation of the Dominant T-Wave (DTW) and its derivatives. The first part of this thesis consists in assessing whether the fibrillatory waves affect the calculation of the V-index by means of simulated signals. Then, the V-index will be computed and compared among different types of AF using 3 methods. The results showed that the presence of f-waves affect significantly the computation of the V-index, hence, the f-waves were eliminated before the final comparisons. The V-index was determined to be a suitable index to assess ventricular repolarization heterogeneity and able to discriminate between Persistent and Permanent AF episodes as the increment in V-index resulted in 18.23% (P-value<0.05) for Method 1, 9.69% (P-value<0.05) for Method 2 and 11.08% (P-value<0.05) for Method 3.

Le malattie cardiovascolari (CVD) rappresentano la principale causa di mortalità in tutto il mondo. Queste condizioni patologiche sono principalmente caratterizzate da un cuore strutturalmente anormale incline alla generazione anormale e / o alla propagazione dell'impulso elettrico, determinando l'insorgenza di aritmie ventricolari. È stato dimostrato che l'eterogeneità della ripolarizzazione ventricolare è correlata con le aritmie ventricolari. Più alta è l'eterogeneità, più alto è il rischio di aritmia. L'obiettivo di questa tesi è valutare la ripolarizzazione ventricolare in pazienti con fibrillazione atriale (FA), essendo la fibrillazione atriale più comune riscontrata nella pratica clinica. Verranno analizzati i dati della banca di dati Swiss-AF. Lo studio svizzero comprende 2013 pazienti con fibrillazione atriale, di cui 902 pazienti presentano parossistica, 608 persistente e 503 FA permanente. Per valutare l'eterogeneità della ripolarizzazione ventricolare verrà utilizzato un nuovo indice basato sull'elettrocardiogramma (ECG), denominato indice V. L'indice V stima la deviazione standard dei tempi di ripolarizzazione dei miociti ventricolari attraverso il calcolo della dominante T-Wave (DTW) e dei suoi derivati. La prima parte di questa tesi consiste nel valutare se le onde fibrillatorie influenzano il calcolo dell'indice V mediante segnali simulati. Quindi, l'indice V verrà calcolato e confrontato tra diversi tipi di FA utilizzando 3 metodi. I risultati hanno mostrato che la presenza di onde f influenzano significativamente il calcolo dell'indice V, quindi, le onde f sono state eliminate prima dei confronti finali. L'indice V è stato determinato come indice adatto per valutare l'eterogeneità di ripolarizzazione ventricolare e anche si ha fatto una discriminazione tra episodi di persistenza e permanenza di FA poiché l'incremento nell'indice V è risultato del 18,23% (valore P <0,05) per il Metodo 1, 9.69% (valore P <0,05) per Metodo 2 e 11.08% (valore P <0,05) per Metodo 3.