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Tipo: Dissertação
Título: Análise não invasiva da complexidade da fibrilação atrial persistente durante a ablação por cateter: uma abordagem tensorial
Título em inglês: Noninvasive analysis of persistent atrial fibrillation complexity during catheter ablation: a tensor approach
Autor(es): Abdalah, Lucas de Souza
Orientador: Freitas Junior, Walter da Cruz
Coorientador: Gascón-Pelegrí, Vicente Zarzoso
Palavras-chave em português: Complexidade eletrofisiológica;Decomposição tensorial em termo de blocos;Eletrocardiograma;Fibrilação atrial;Tensor
Palavras-chave em inglês: Atrial fibrillation;Block term tensor decomposition;Electrocardiogram;Electrophysiological complexity
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 20-Jul-2023
Citação: ABDALAH, Lucas de Souza. Noninvasive analysis of persistent atrial fibrillation complexity during catheter ablation: a tensor approach. 2023. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza. 2023.
Resumo: A fibrilação atrial (FA) é a arritmia cardíaca mais comum encontrada na prática clínica, e estima-se que seja responsável por um quarto dos acidentes vasculares cerebrais. A forma persistente da arritmia é um caso complexo, caracterizado por ativação cardíaca descoordenada e irregular. Embora a ablação por cateter seja cada vez mais utilizada devido à sua baixa taxa de recorrência em comparação a outros tratamentos, ainda não há protocolos de intervenção amplamente aceitos pela comunidade cardiológica. As análises baseadas em eletrocardiograma (ECG) de superfície são relevantes devido ao baixo custo e à natureza não invasiva desses exames. O desenvolvimento de novas ferramentas matemáticas para caracterizar a FA por meio do ECG pode melhorar a orientação das intervenções e aumentar a taxa de sucesso, reduzindo a duração da arritmia e o risco de complicações. No entanto, apesar do crescente interesse nessas metodologias para avaliar a complexidade do sinal de FA persistente, seu desempenho ainda é limitado. Para superar essas limitações, este estudo propõe a aplicação de técnicas de decomposição tensorial para quantificar a complexidade dos sinais de ECG durante o procedimento de ablação por cateter no tratamento da FA. As decomposições tensoriais são ferramentas poderosas para análise de dados, mas sua aplicação na análise de sinais de FA é recente. O algoritmo Constrained Alternating Group Lasso (CAGL) foi desenvolvido para calcular simultaneamente a decomposição tensorial em blocos de termos (block term tensor decomposition , BTD) e estimar seus parâmetros (número e posto multilinear dos blocos), para o caso particular do posto multilinear (Lr, Lr, 1). Esse algoritmo mostra-se promissor na extração da atividade atrial durante a FA e na estimativa de sua complexidade. Para avaliar o desempenho do CAGL, o método Nondipolar Component Index (NDI) é aplicado no contexto da ablação, demonstrando as vantagens das técnicas multidimensionais na extração e quantificação da complexidade da FA de forma não invasiva. O índice tensorial se correlaciona com a redução da complexidade da FA ao longo das etapas de ablação, conforme instintivamente esperado. Além disso, apresentou uma correlação negativa significativa com episódios de recorrência da FA, o que o torna clinicamente relevante, pois pode auxiliar no desenvolvimento de novos protocolos médicos.
Abstract: Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia encountered in clinical practice, and it is estimated to be responsible for one-fourth of cerebrovascular accidents. The persistent form of this arrhythmia is a complex case characterized by uncoordinated and irregular cardiac activation. Although catheter ablation is increasingly used due to its lower recurrence rate compared to other treatments, widely accepted intervention protocols by the cardiology community are still being established. Surface electrocardiogram (ECG)-based analysis is relevant due to its low cost and non-invasive nature. The development of new mathematical tools to characterize AF through ECG can improve intervention guidance and increase success rates, reducing the duration of arrhythmia and the risk of complications. However, despite the growing interest in these methodologies to evaluate the complexity of persistent AF signals, their performance is still limited. To overcome these limitations, this study proposes the application of tensor decomposition techniques to quantify the complexity of ECG signals during catheter ablation procedures for AF treatment. Tensor decompositions are powerful signal processing tools. However, their application in AF signal analysis is recent. The Constrained Alternating Group Lasso (CAGL) algorithm was developed to simultaneously calculate the block term tensor decomposition (BTD) into block terms and estimate its parameters (number and rank of the blocks), for the multilinear rank-(Lr,Lr,1) particular case. This algorithm showed promise in extracting atrial activity during AF and estimating its complexity. To evaluate its performance, we compare its results with the Nondipolar Component Index (NDI) method in the context of ablation, which demonstrates the multilinear advantages over matrix methods in non-invasively extracting and quantifying AF complexity. The tensor index correlates with the reduction in AF complexity throughout the ablation steps as instinctively expected. Additionally, it has presented a significant negative correlation with AF recurrence episodes, which presents clear clinical interest, since it can assist in the development of new medical protocols.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78693
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/6585313797613734
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0694425837735193
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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