Raport ştiinţific

Evaluarea integrată a riscului aritmic ȋn cardiomiopatia hipertrofică prin tehnici de imagistică cardiacă avansată si inteligență artificială.

Cod proiect PN-III-P4-ID-PCE-2020-2438

Contract PCE 28

Director de proiect Prof Dr Bogdan Alexandru Popescu

Obiectivul principal al studiului nostru este de a găsi noi parametri capabili să identifice pacientii cu CMH şi aritmii (aritmii ventriculare, fibrilație atrială), cu risc de moarte subită cardiacă, folosind o abordare integrată pentru a evalua mecanica cardiacă și obstrucţia dinamică din tractul de ieșire al ventriculului stâng (TEVS), atât în repaus, cât și la efort. Ne propunem să evaluăm rolul parametrilor mecanici (de exemplu, deformarea miocardică a VS şi VD și dispersia mecanică) evaluați prin ecocardiografie speckle tracking atât în repaus, cât și în timpul efortului, ca şi corelanți și predictori ai aritmiilor ventriculare la pacienţii cu CMH.

De asemenea, ne propunem să evaluăm rolul deformării atriale stângi și al dispersiei mecanice (în repaus și în timpul efortului) ca predictori ai fibrilației atriale la această categorie de pacienţi. Vom evalua de asemenea rolul prognostic al obstrucției dinamice din tractul de ejecţie al VS induse de efort. Ne propunem să generăm un model multiparametric de învățare automată pentru a identifica pacienţii cu aritmie și pentru a evalua riscul de dezvoltare a aritmiilor în evoluţia pacienţilor cu CMH.

Obiectivele noastre secundare sunt:

- evaluarea relației dintre dispersia electrică și mecanică ventriculară şi cantitatea de fibroză miocardică cuantificată prin rezonanţă magnetică (RM)

- dezvoltarea unui model de învățare automată pentru localizarea și cuantificarea fibrozei pe datele provenite din ecocardiografia speckle tracking, folosind drept informații de bază datele extrase din evaluarea prin RM (studiul identificării fibrozei)

- evaluarea relației dintre dispersia mecanică a VS, disfuncția longitudinală și disfuncția diastolică (în repaus și la efort) cu capacitatea de efort și nivelul seric de BNP

- generarea unui model de învățare automată prin integrarea datelor clinice, ECG, ecocardiografice și de RM într-o abordare multiparametrică pentru identificarea pacienţilor cu CMH şi aritmii (studiul de identificare a aritmiei)

- generarea unui model predictiv de învățare automată pentru recunoașterea pacienţilor cu CMH cu risc de dezvoltare a aritmiilor în evoluţie (studiul predicției aritmiei)

In etapa unica a anului 2021 obiectivele realizate conform proiectului au fost:

1. Stabilirea mecanismelor de implementare si coordonare  a proiectului – au fost elaborate formularul de consimtamant informat si protocoalele de examinare ecocardiografica de repaus si efort si de examinare prin rezonanta magnetica cardiaca (anexate); s-a stabilit realizarea lunara a intalnirilor echipei de cercetare

2. Recrutarea pacientilor cu cardiomiopatie hipertrofica si fractie de ejectie VS pastrata - au fost examinati in perioada 4 ianuarie 2021 - 31 dec 2015 un numar de 60 de pacienti cu cardiomiopatie hipertrofica care au fost supusi unei evaluari clinice si ecocardiografice initiale pentru stabilirea criteriilor de eligibilitate in studiu. Dintre acestia un numar de 48 pacienti au semnat consimtamantul informat, au fost inclusi in studiu si evaluati conform protocolului stabilit anterior

3. Evaluarea clinica a pacientilor inclusi in studiu: s-a efectuat pedigree-ul fiecarui pacient (s-a acordat atentie identificarii istoricului familial de CMH sau sincopa) s-au evaluat simptomele și semnele de insuficiență cardiacă, prezența sincopei sau anginei; s-a notat tratamentul. S-a inregistrat ECG de repaus – pentru evidentierea tulburărilor de ritm si conducere.

4. Evaluarea biologica a pacientilor inclusi in studiu: s-au recoltat probe de sange pentru analize uzuale si determinarea valorilor serice ale BNP

5. Evaluarea ecocardiografica in repaus a pacientilor inclusi in studius-a efectuat conform urmatorului protocol de examinare:

- examinarea cu ajutorul unui ecograf Vivid E95 (GE Healthcare, Horten, Norway) echipat cu sonda M5S si 4V

- masurarea TA s-a facut imediat inainte de examinarea ecocardiografica de repaus

- toate achizitiile s-au efectuat conform recomandarilor Asociatiei Europene de Ecocardiografie iar imaginile achizitionate s-au stocat in format raw-data pentru a fi analizate apoi separat cu ajutorul unui software dedicat (EchoPac BT21, GE Healthcare, Horten, Norway).

- in plus fata de examinarea standard s-au efectuat:

            - sectiuni de ax scurt la nivelul bazei VS, la nivelul muschilor papilari si la nivelul apexului VS cu un frame rate 50-90 fps, cu frecventa cardiaca similara, cate trei cicluri cardiace in apnee postexpiratorie

            - sectiuni apicale 4,3 si 2-camere centrate pe VS, in apnee postexpiratorie, cu un frame rate 50-90 fps, cu frecventa cardiaca similara, cate trei cicluri cardiace

            - sectiuni apicale 4,3 si 2-camere centrate pe AS, in apnee postexpiratorie, cu un frame rate 50-90 fps, cu frecventa cardiaca similara, cate trei cicluri cardiace

            - sectiune apicala 4 camere centrata pe VD, in apnee postexpiratorie, cu un frame rate 50-90 fps, cu frecventa cardiaca similara, cate trei cicluri cardiace

             - sectiuni apicale 4,3 si 2-camere centrate pe VS, cu TDI color, in apnee postexpiratorie, cu un frame rate > 110 fps, cu frecventa cardiaca similara, cate trei cicluri cardiace

            - sectiuni apicale 4,3 si 2-camere centrate pe AS, cu TDI color, in apnee postexpiratorie, cu un frame rate > 110 fps, cu frecventa cardiaca similara, cate trei cicluri cardiace.

6. Evaluarea ecocardiografica de efort (toti pacientii cu exceptia celor simptomatici cu gradient dinamic intraventricular de repaus/provocat > 50 mmHg) - conform protocolului de examinare ecocardiografica de efort:

  - din cauza conditiilor speciale epidemiologice (pandemice) s-a reusit efectuarea testarii la efort doar la un numar de 40 de pacienti

            - test de efort limitat de simptome utilizându-se un cicloergometru în poziţie de semidecubit (sistem ErgoLine) cu înregistrare simultană a ECG şi monitorizare TA, conform unui protocol standardizat (s-a inceput cu 25 W şi s-a crescut rezistenţa la pedalare cu 25 W la fiecare 2 minute). S-au înregistrat imagini la începutul efortului, la sfârșitul fiecărei trepte și la nivelul maxim de efort. S-au inregistrat timpul total de efort, sarcina maximă, frecvența cardiacă maximă, tensiunea arterială și motivele întreruperii testului. Inregistrarile ecografice au constat în:

• Doppler continuu la nivelul tractului de ejectie VS pentru calculul gradientului maxim dinamic intraventricular
• velocităţi miocardice sistolice şi diastolice prin TDI pulsat la nivelul inelului mitral septal şi lateral
• secţiuni ax scurt la nivelul valvei mitrale şi apex (3 cicluri consecutive) pentru determinarea parametrilor de rotaţie/derotaţie apicala şi bazală, torsiune/detorsiune; secţiune ax scurt la nivelul muşchilor papilari pentru evaluarea deformării radiale şi circumferenţiale
• secţiuni apicale 4, 2 şi 3 camere centrate pe VS pentru evaluarea FE VS prin Simpson biplan şi  GLS prin STI
• secţiune apicală 4 camere centrată pe AS pentru evaluarea parametrilor de funcţie atrială derivaţi prin STI.
• se vor calcula rezerva funcţională VS (pentru FE, GLS) şi rezerva funcţională AS (pentru parametrii de funcţie contractilă AS) conform formulei: Rezerva funcţionala = (Pefort-Prepaus) x [1-(1/Prepaus)]unde P este parametrul de funcţie ventriculară sau atrială analizat.

Testul de efort s-a întrerupt la atingerea frecvenţei maxime calculată pentru vârstă, dispnee intensă, angină însoţită de modificări de cinetică segmentară VS, scăderea TA cu > 20 mmHg faţă de repaus, aritmii supraventriculare sau ventriculare.

- s-au notat: raspunsul tensional la efort; prezenta aritmiilor la efort

7. Evaluare prin rezonanta magnetica cardiaca: conform protocolului de examinare prin rezonanta magnetica

- din cauza conditiilor speciale epidemiologice (pandemice) s-a reusit efectuarea rezonantei magnetice doar la un numar de 20 de pacienti

8. Evaluarea prin monitorizare Holter ECG/72 ore- s-a realizat pentru toti pacientii pentru; identificarea aritmiilor ventriculare si supraventriculare; dispersia electrica a undei P a fost analizata; scoruil de risc de moarte subita cardiaca a fost calculat conform recomandarilor ghidului ESC de evaluare si management al CMH.

9. Reevaluarea pacientilor la 6 luni de la inrolarea in studiu- aceasta activitate s-a realizat doar pentru 10 pacienti  (reevaluare clinica, ECG si monitorizare Holter ECG/72 ore)

10. Administrarea datelor colectate si inregistrate:s-au indosariat fisele de examinare clinica, ECG, ecocardiografia de repaus si de efort pentru toti pacientii inclusi in studiu, iar cea mai mare parte dintre aceste date au fost introduse in format digital intr-un fisier de tip excel; au fost inregistrte datele in baza de date unitara; s-au realizat analize preliminare a datelor in conformitate cu obiectivele propuse

11. Initierea construirii modelelor de predictie utilizand inteligenta artificiala: -elaborarea unui document privind Estimarea incertitudinii predicției rețelelor neurale aplicate pe ecocardiografii (document atasat)

12. Asigurarea suportului logistic pentru derularea proiectului: s-au realizat toate demersurile necesare achizitiei echipamentelor, materialelor de birotica si consumabilelor necesare bunei desfasurari a proiectului

13. Evaluarea interna a rezultatelor partiale ale proiectului - au fost analizate de catre membrii echipei rezultatele activitatilor desfasurate pana in prezent.

14. Valorificarea rezultatelor proiectului- datele preliminare din baza de date existenta au fost re-analizate iar pe baza acestor analize au fost elaborate 2 lucrari originale. Aceste lucrari au fost acceptate si prezentate in cadrul Congresului Societatii Romane de Cardiologie - Sinaia septembrie 2021.

Aceste lucrari au fost publicate sub forma de rezumat in Revista Romana de Cardiologie:

- M. Rosca, M. Trofin, D. Ciuperca, A. Calin, C. Beladan, R. Enache, N Radu, R. Jurcut, C. Ginghina, BA. Popescu.Presiunea sistolica crescuta in artera pulmonara predictor independent de mortalitate in cardiomiopatia hipertrofica.Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 41; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Prezentare orala.)

- Rosca M, Ciuperca D, Mandes L, Trofin M, Calin A, Beladan C, Enache R, Radu DN, Jurcut R, Ginghina C, Popescu BA.Remodelarea cardiaca si simptomele de insuficienta cardiaca la pacientii cu cardiomiopatie hipertrofica apicala.Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 25; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Prezentare orala in cadrul Sesiunii cele mai bune lucrari de insuficienta cardiaca – a castigat prin competitie premiul II).

Membrii echipei au sustinut de asemenea conferinte invitate pe teme legate de proiectul actual:

Bogdan A. Popescu. Cardiomiopatia hipertrofica si insuficienta cardiaca (Hypertrophic

cardiomyopathy and heart failure) – conferinta in cadrul Cursului Grupului de Lucru de Ecocardiografie si alte Modalitati (Imagined HeART)

Monica Rosca. Caz clinic (clinical case) – conferinta in cadrul Cursului Grupului de Lucru de Ecocardiografie si alte Modalitati (Imagined HeART)

Membrii echipei au fost implicati in organizarea Cursului de Boli Cardiace Ereditare 16-17 aprilie 2021 /Directori de curs: Ruxandra Jurcuţ, Carmen Ginghină, Bogdan A. Popescu. Acestia au sustinut o serie de conferinte:

Ruxandra Jurcut. De ce să facem testarea genetică în cardiologie? – conferinta in cadrul Cursului de Boli Cardiace Ereditare

Monica Rosca. Imagistica cardiacă a inimii hipertrofice. Ecocardiografia – ce este deosebit? – conferinta in cadrul Cursului de Boli Cardiace Ereditare

Bogdan A. Popescu. Imagistica multimodală – întotdeauna necesară? – conferinta in cadrul Cursului de Boli Cardiace Ereditare

Ruxandra Jurcut. Cum se organizează un Centru Cardiogenetic? Organizarea clinică: pacienţi internaţi sau ambulatori? – conferinta in cadrul Cursului de Boli Cardiace Ereditare

Ruxandra Jurcut. Participarea la Working Group on Myocardial and Pericardial Diseases webinar on “Hypertrophic cardiomyopathy - disease course and therapeutic strategies for patients”, noiembrie 2021

In afara acestora, membrii echipei au fost de asemenea implicati si in elaborarea si prezentarea unor conferinte si lucrari originale, pe teme conexe proiectului in desfasurare:

• D. Cadil, A. Călin, C. Parască, M. Roșca, D. Deleanu, O. Chioncel, Ș. Bubenek, V. Iliescu, B.A. Popescu. Disfuncţia atrială stângă la pacienţii cu mismatch pacient-proteză după implantarea valvulară aortică transcateter. Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 5; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2015. Prezentare orala Sesiunea Tineri Cercetatori – premiul II.)
• D. Cadil, A. Calin, C. Parască, M. Roșca, D. Deleanu, O. Chioncel, Ș. Bubenek, V. Iliescu, B. A. Popescu. Îmbunătăţirea cuplării ventriculo-arteriale drepte, precoce, după implantarea valvulară aortică transcateter și relaţia acesteia cu funcţia atrială stângă. Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 95; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Prezentare Poster)
• C.C. Beladan, D.Ș. Sima, A. Călin, C.A. Parască, R. Enache, A.D. Mateescu, C. Ginghină, V.A. Iliescu, B.A. Popescu. Impactul prognostic al anemiei la pacienţii cu stenoză aortică severă cu fracţie de ejecţie ventriculară stângă păstrată și indicaţie de înlocuire valvulară aortică. Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 49; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Fire abstract– Premiul I)
• A. Cirjan, C. Beladan, M. Gurzun, S. Onciul, S. Botezatu, C. Ginghină, B.A. Popescu. Cauză rară de cardiomiopatie dilatativă sau o asociere întâmplătoare? Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 106; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Poster)
• Ș. Totolici, A. Buță, N. Radu, P. Platon, M. Ranete, R. Enache, B.A. Popescu. Defectul septal interatrial - o leziune congenitală simplă? Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 274; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Poster)
• A.M. Vrabie, P. Platon, M. Mihăilă, O. Popa, R. Enache, B.A. Popescu. Cauză rară de hipertensiune pulmonară – boala Rendu-Osler diagnosticată în decada a 8-a de viață. Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 35; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Prezentare caz clinic – Premiul I)
• A.S. Buță, A.S. Buță, N. Radu, L. Predescu, R. Enache, B.A. Popescu. Hipercapnie la un pacient cu malformație congenitală cianogenă – complicație a bolii sau comorbiditate? Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 89; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Prezentare caz clinic)
• A. Giucă, I. Ghiorghiu, C. Mitu, S. Onciul, R. Ciudin, D. Dobreanu, B.A. Popescu, R. Jurcuț. Aritmii supraventriculare și cardiomiopatie dilatativă – dincolo de insuficiență cardiac. Revista Română de Cardiologie; Supliment, 2021; 143; ISSN: 1583-2996. Cod CNCSIS 379 (Categoria B+) (Congresul National de Cardiologie, Sinaia 2021. Prezentare caz clinic)