Velocidad espacial del bucle VCG y disfunción ventricular
En el reciente número de noviembre de 2019 del Medical Hyphoteses, autores de la India propusieron un modelo matemático que evaluó la velocidad espacial del bucle dinámico vectocardiográfico con la intención de aplicarlo en el análisis de pacientes con disfunción ventricular*.
Para introducir este complejo tema, los investigadores señalan que el acoplamiento electromecánico cardíaco implica la interacción de la onda eléctrica que impulsa la contracción mecánica y el cambio resultante en la activación eléctrica causada por la contracción mecánica.
Los sistemas eléctricos y mecánicos están íntimamente unidos por la microestructura anisotrópica del corazón que regula la propagación de la onda eléctrica y la deformación mecánica resultante.
Cada sistema también regula al otro a través de una compleja red de mecanismos de retroalimentación, con el grado de deformación dependiente de la frecuencia de activación eléctrica y las propiedades eléctricas dependientes de la deformación de la célula.
Se requiere un análisis detallado de este sistema de retroalimentación de múltiples bucles para la comprensión cuantitativa del acoplamiento electromecánico para evaluar la función cardíaca en la salud y en la enfermedad.
El acoplamiento electromecánico cardíaco se puede evaluar utilizando herramientas descriptivas y analíticas. La evaluación ecocardiográfica del rendimiento mecánico de los ventrículos cardíacos se puede combinar con la evaluación electrofisiológica del corazón mediante un nuevo descriptor derivado de la vectorcardiografía (VCG) y tal será la propuesta que desarrollan los autores.
En ese sentido la disfunción ventricular puede tomarse como una entidad patológica tomada como modelo genérico y compararse con los voluntarios de control normales.
Para ello plantean utilizar el VCG, en la medida que representa la suma de todos los vectores eléctricos instantáneos generados en el corazón por las células miocárdicas y está diseñado para mostrar la vista multidireccional de la actividad eléctrica cardíaca en el espacio y el tiempo.
La onda de despolarización eléctrica cardíaca se propaga a través del músculo cardíaco y está representada por un dipolo de corriente variable en el tiempo, denominado vectores.
El movimiento de las partículas cargadas eléctricamente que se producen durante la propagación del potencial de acción cardíaca genera tales vectores. VCG es la representación gráfica de la trayectoria de la punta de estos vectores en un espacio tridimensional determinado y en tiempo variable.
VCG se construye dibujando los vectores instantáneos desde un punto de referencia cero de acuerdo con la dirección, magnitud y polaridad en el espacio.
Es más informativo y más sensible que el ECG convencional debido a su grado adicional de libertad como herramienta de evaluación de la fisiología de la dinámica cardíaca.
Como resultado, con la ayuda de VCG es posible correlacionar incluso una mínima alteración electrofisiológica con los cambios fisiopatológicos en las enfermedades, lo cual es esencial para el diagnóstico temprano.
Sin embargo, la dificultad, la imprecisión y la incomodidad en la construcción de un bucle de VCG y la falta de estandarización de la metodología aceptada hasta ahora impidieron que el estudio de VCG se hiciera popular.
En los últimos años, el análisis del vectorcardiograma se ha desarrollado con vigor debido al reconocimiento creciente de que el análisis espacial de los fenómenos eléctricos cardíacos probablemente produzca información no proporcionada por el electrocardiograma registrado convencionalmente.
Además, el desarrollo reciente y la amplia disponibilidad del sistema de adquisición de señales, la tecnología informática, las herramientas matemáticas y computacionales, etc., hicieron que la construcción de VCG sea potencialmente más fácil, objetivamente designada y estandarizada.
Hay una serie de metodologías para construir VCG, donde se requieren sistemas de electrodos especiales. En un artículo reciente, Ray et al. propuso un sistema de derivación cuasi-ortogonal con I, aVF y V2 y los utilizó para emular las derivaciones ortogonales de Frank tradicionalmente utilizadas (X, Y y Z, respectivamente).
También validaron estas derivaciones del ECG convencional como representantes razonablemente precisos de los ejes X, Y y Z.
Es prudente llevar a cabo la evaluación morfológica del bucle espacial QRS de VCG con respecto a la forma, el contorno, la angularidad y otras dimensiones espaciales en la salud y en los estados de enfermedad para enumerar objetivamente las características normales de los vectores espaciales de los ventrículos y también comprender su correlación fisiopatológica en el estado de diversas enfermedades cardíacas.
El bucle VCG espacial se construye como patrones recurrentes y casi periódicos de dinámica cardíaca, para capturar interrelaciones latido a latido, o se representa como un atractor estático en un espacio 3D que proporciona las relaciones topológicas. Cada ciclo cardíaco consta de tres bucles espaciales correspondientes a las actividades de onda P, QRS y T.
La Velocidad espacial (SV por sus siglas en inglés) se refiere a la velocidad del cursor en movimiento del bucle vectorcardiográfico dinámico en el monitor de la PC.
El término es un nombre inapropiado en el sentido de que es una velocidad virtual que representa la velocidad de movimiento de la punta del vector cardíaco a través del espacio, es decir, la velocidad de cambio en la amplitud y la direccionalidad de los vectores instantáneos en serie en el espacio tridimensional. SV es básicamente una construcción matemática basada en cierta información sobre el efecto integrador de tres entradas ortogonales.
Como la velocidad espacial cuantifica básicamente el patrón característico temporoespacial de los vectores cardíacos, tiene un gran potencial teórico para ser una buena expresión paramétrica de la electrofisiología cardíaca en la salud y en la enfermedad.
Sin embargo, aunque esta medida se propuso hace mucho tiempo, no se ha utilizado mucho clínicamente, excepto en cierta medida para discriminar diferentes clasificaciones de diagnóstico.
VCG puede mostrarse mediante una técnica simple para caracterizar patrones temporoespaciales de actividad eléctrica cardíaca según Ray et al. y también se caracterizará objetivamente la velocidad espacial de los bucles dinámicos QRS y T del VCG.
Los autores proponen evaluar este nuevo descriptor de VCG en individuos normales y pacientes con disfunción ventricular. Los posibles mecanismos compatibles con la base fisiopatológica de la disfunción ventricular con SV espacial alterada enriquecerían la comprensión actual de los procesos que llevan a la enfermedad.
La velocidad espacial de los bucles QRS dinámicos (SVQRS) y los bucles T dinámicos (SVT) se puede estimar a partir del complejo QRS obtenido simultáneamente y los datos de onda T de tres electrodos ortogonales según Ray et al., usando una ecuación matemática simple que relaciona las variables
Δx, Δy y Δz que expresan el cambio del componente del vector en los ejes X, Y y Z, respectivamente, en el intervalo de muestreo Δt.
Los datos se procesan utilizando el gradiente temporal punto a punto de los vectores de un bucle 3D-QRS representativo.
La velocidad espacial punto a punto se representa así como un conjunto de datos de series de tiempo. Este conjunto de datos puede procesarse posteriormente por herramientas matemáticas y estadísticas estándar para extraer y visualizar características importantes del patrón de velocidad espacial.
Luego de esta extensa introducción, los autores indios proponen evaluar este nuevo descriptor VCG, SV, en individuos normales y pacientes con disfunción ventricular.
Los posibles mecanismos compatibles con la base fisiopatológica de la disfunción ventricular o la insuficiencia cardíaca con SV alterada enriquecerían la comprensión actual de la enfermedad siendo que la insuficiencia cardíaca es la vía final común de multitud de patologías cardíacas.
A pesar de la heterogeneidad etiológica, existen mecanismos comunes involucrados en la compleja alteración electrofisiológica del miocardio que falla.
Los cambios observados como consecuencia de la disfunción ventricular incluyen remodelación de los canales iónicos, desacoplamiento intercelular, isquemia miocárdica, alteraciones en el manejo del calcio, remodelación de la matriz extracelular, presencia de cicatrices, activación del sistema simpático y el sistema renina-angiotensina-aldosterona, dilatación, etc.
La modulación de la fuente de la onda de despolarización y su propagación en el corazón y el conductor del volumen del fluido corporal también influyen en el patrón visual de los vectores cardíacos. Además, los pacientes con insuficiencia cardíaca reciben terapias farmacológicas o no farmacológicas que también influyen en los cambios electrofisiológicos.
Plantean la hipótesis que la velocidad espacial de los vectores de despolarización y repolarización ventricular del asa VCG se altera con un patrón característico en los pacientes con disfunción ventricular y puede diferenciar a individuos sanos de pacientes con alteraciones y también diferenciar varias categorías, gradaciones y estratificaciones de gravedad de estos pacientes.
Sintetizando este desarrollo, los autores plantean las siguientes hipótesis
1. La velocidad espacial de los vectores de despolarización y repolarización ventricular del asa VCG se altera con un patrón característico en los pacientes con disfunción ventricular y puede diferenciar a individuos sanos de pacientes con grados variables de disfunción ventricular.
2. La velocidad espacial de los vectores de despolarización y repolarización ventricular del asa VCG puede diferenciar a los individuos sanos de los pacientes con disfunción ventricular.
3. La velocidad espacial de los vectores de despolarización y repolarización ventricular del asa VCG puede diferenciar varias categorías, gradaciones y estratificaciones de gravedad de los pacientes con disfunción ventricular.
Comprender el patrón y las características de propagación de la excitación cardíaca normal proporciona una línea de base necesaria para comprender la actividad eléctrica cardíaca anormal.
Hasta ahora, el conocimiento de la excitación cardíaca humana normal se ha obtenido principalmente mediante extrapolación de estudios en animales, incluidos caninos, chimpancés, etc.
Además, se han obtenido datos humanos de mapeo epicárdico intraoperatorio y corazones humanos aislados.
La extrapolación de estudios en animales a humanos tiene una limitación inherente por diferencias entre especies en estructura y electrofisiología. Además, los estudios en animales y humanos se realizaron bajo diversas condiciones de manipulación, como anestesia, exposición cardíaca intraoperatoria, aislamiento, ausencia de entradas neurales, carga mecánica, perfusión, etc.
En consecuencia, el estudio de la velocidad espacial del VCG dinámico puede validarse como un enfoque sensible de diagnóstico, pronóstico e investigación para adquirir información valiosa para comprender las fuerzas electromotrices ventriculares intrínsecas en la salud y en la enfermedad.
* Sukanti Bhattacharyya, Damodar Prasad Goswami, Arnab Sengupta. Spatial Velocity of the Dynamic Vectorcardiographic Loop Provides Crucial Insight in Ventricular Dysfunction. Med Hypotheses, 135, 109484 2019 Nov 11[Online ahead of print]
