Novel Approaches to ECG-Based Modeling and Characterization of Atrial Fibrillation

Författare

Frida Sandberg

Summary, in Swedish

Popular Abstract in Swedish

Förmaksflimmer är den vanligaste rytmrubbningen i hjärtat som kräver behandling. Risken att drabbas ökar med åldern och 8% av alla åttioåringar lider av förmaksflimmer. Förmaksflimmer är i sig inte livshotande, men den förhöjda risken för proppbildning i förmaken kan leda till allvarliga komplikationer såsom stroke. Det finns olika behandlingsstrategier för förmaksflimmer, t.ex. medicinering, elkonvertering och kateterablation, men läkarna vet idag inte vilken metod som fungerar bäst för den enskilda patienten.

Under förmaksflimmer är den elektriska aktiviteten i förmaken snabb och oregelbunden. De bakomliggande orsakerna till detta är inte fullständigt kartlagda. Ett enkelt och ofarligt sätt att studera den elektriska aktiviteten i hjärtat är genom elektrokardiogram (EKG), som mäts på kroppsytan.

Denna avhandling handlar om metoder för analys av EKG-signaler under förmaksflimmer. Målet är att kunna hjälpa läkare att fatta rätt beslut om behandling för den enskilda patienten.

Egenskaper i EKG-signalen kan användas för att följa spontana förändringar i hjärtats elektriska aktivitet samt övervaka effekten av behandling. I vissa fall kan man även förutsäga effekten av en viss behandling för en enskild patient genom att analysera EKG-signalen.

I denna avhandling behandlas metoder för analys av förmakens aktivitet (artikel I--IV), och den elektriska kopplingen mellan förmak och kammare (artikel V) under förmaksflimmer.

Under denna arytmi består EKG-signalen av flimmervågor, som avspeglar den elektriska aktiviteten i förmaken, och QRST komplex, som avspeglar den elektriska aktiviteten i kamrarna.

I artikel I används mått som kvantifierar olika egenskaper hos flimmervågorna, såsom amplitud, vågform, frekvens och komplexitet, för att undersöka skillnader mellan förmaksflimmer som upphör spontant och som ej upphör spontant. Det visar sig att flimmerfrekvensen kan användas för att förutspå spontan konvertering.

En ny metod för robust flimmerfrekvensanalys av långtids-EKG presenteras i artikel II, som bygger på en ``hidden Markov modell" (HMM). Resultaten visar att frekvensestimaten är mer tillförlitliga än de som existerande metoder producerar vid höga brusnivåer.

I artikel III används HMM-metoden för att analysera variationer i flimmerfrekvens över dygnet. Sådana cirkadiska variationer kan användas för att sätta in behandling vid en tidpunkt på dygnet då den bedöms ge störst effekt. Resultaten visar att flimmerfrekvensen i de flesta fall var högst under eftermiddagen, även om korttidsvariationen var betydande.

I artikel IV presenteras en entropi-baserad metod för analys av flimmervågor. Metoden kan användas för att skilja paroxysmalt (spontant konverterande) från persistent förmaksflimmer genom analys av 10-sekunders segment av långtids-EKG.

All överledning av elektriska impulser från förmaken till kamrarna går via AV-knutan. I artikel V presenteras en ny stokastisk modell för AV-knutans funktion under förmaksflimmer. Modellens parametrar kan estimeras från EKG-signalen. På så sätt kan egenskaper hos AV-knutan och förändringar hos dessa egenskaper kartläggas från EKG-signalen.

Avdelning/ar