Estudo experimental sobre a caracterização não invasiva da fibrilação atrial

• Processo: 22/04567-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
• Pesquisador responsável: João Loures Salinet Júnior
• Beneficiário: Daniel Cavalcante de Oliveira
• Instituição Sede: Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS). Universidade Federal do ABC (UFABC). Santo André , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/25606-2 - Mapeamento da atividade fibrilatória cardíaca acurada: uma contribuição experimental, AP.JP
• Assunto(s): Diagnóstico Experimentação animal Fibrilação atrial
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: diagnóstico | Experimentação Animal | Fibrilação atrial | mapeamento elétrico | Processamento de Sinais e Imagens | Eletrofisiologia Cardíaca, Processamento de Sinais Biomédicos

Resumo

A fibrilação atrial (FA) é a arritmia cardíaca sustentada mais frequente na prática clínica, afetando entre 1 a 2 % da população mundial. Esse distúrbio tem alta morbidade e mortalidade, e tornou-se uma epidemia cardiovascular não infecciosa crônica, que representa uma séria ameaça à saúde humana, tornando um importante problema de saúde pública, e consumo de recursos em saúde. Nas últimas décadas a pesquisa básica e clínica possibilitou grandes avanços no aprimoramento do diagnóstico e tratamento da FA, tendo seu mecanismo gradualmente elucidado, mas não totalmente esclarecido. Durante a FA, a interpretação dos sinais e mapas disponibilizados pelos sistemas comerciais de mapeamento elétrico em muitos casos é complexo e incerta, dificultando a correta caracterização e localização das fontes arritmogênicas, reduzindo a eficácia do tratamento por ablação. A identificação correta do tipo de mecanismo e sua localização é o atual desafio dos eletrofisiologistas. Devido a à complexidade desta arritmia e grande sensitividade a erros pelos atuais sistemas comerciais é importante que validações de propostas sejam feitas de forma cuidadosa sob através de experimentos com condições controladas mimetizando situações clínicas. O objetivo central deste projeto é o de desenvolver um modelo experimental in situ de FA induzida com estimulação elétrica para customização de métricas e mapas eletrocardiográficos obtidos pelo mapeamento eletrocardiográfico de superfície (MES). Esta caracterização poderá permitir identificar padrões características intrínsecos de cada mecanismo da FA de forma não invasiva, o que num no futuro poderá ser utilizado por eletrofisiologistas no planejamento de estratégias terapêuticas para os pacientes com FA. Para isto, será necessário o desenvolvimento de uma Interface Gráfica em Matlab (ou Python), para monitoramento e gerenciamento do setup experimental de mapeamento da atividade cardíaca, em corações isolados de coelhos durante fibrilação atrial. O setup consiste de um sistema de mapeamento elétrico, sistema de mapeamento óptico panorâmico, sistema de reperfusão em coração isolado tipo Langendorff, sistema de rotação e de estimulação elétrica. Após a validação da interface gráfica e setup experimental, será realizado os experimentos com corações isolados de coelhos. A indução da FA será por um protocolo de restituição da estimulação por trem de pulsos padrão (S1-S1) no átrio esquerdo. A aquisição dos biopotenciais no epicárdio será realizada por eletrodos unipolares de contato. A aquisição da atividade elétrica não invasiva será por cerca de eletrodos distribuídos igualmente entre as faces de um tanque hexagonal de acrílico e translúcido, aos que estarão em contato com uma solução Tyrode aquecida (37oC). Assim, o coração estará submerso no tanque com a solução nutriente em seu interior, de forma a manter sua atividade fisiológica e conduzir seus impulsos elétricos até os eletrodos da face do tanque. As análises dos sinais e geração dos mapas serão realizadas utilizando o software Matlab Versão 9.7 (R2019) (Mathworks, Inc.) ou Python. Métricas e mapas no domínio do tempo e frequência serão calculadas a partir dos sinais elétricos do epicárdio e não-invasivos. Isto permitirá a classificação não invasiva dos padrões da FA e a caracterização dos padrões espaço-temporal. Através de um pipeline de técnicas de pré-processamento e pós-processamento a serem aplicadas nos sinais obtidos pelo mapeamento elétrico não invasivo, pretende-se gerar mapas não invasivos durante a FA mais realísticos com a fisiopatologia da FA. O presente projeto de pesquisa, inspirado pelo caráter interdisciplinar entre as áreas da engenharia e da saúde, une vertentes importantes na área de processamento de sinais biológicos, hardware e experimentação animal contemplando desde a validação das técnicas a uma possível implementação em equipamentos médico-hospitalares. (AU)