Estudio de evaluación de la función del ventrículo pediátrico

Los defectos cardíacos son una de las principales causas de enfermedades y mortalidad asociadas a defectos congénitos en todo el mundo1, y afectan aproximadamente al 1% de los nacidos vivos en todo el mundo. Entre ellos, aproximadamente una cuarta parte1 presenta defectos cardíacos críticos que requieren una intervención temprana para mejorar la supervivencia y los resultados. 2 3 La disfunción del ventrículo derecho (VD) es una forma prevalente de enfermedad cardíaca en pacientes pediátricos, que a menudo surge de condiciones como prematuridad, efectos posquirúrgicos de una cardiopatía congénita, funcionamiento como ventrículo sistémico e hipertensión pulmonar idiopática. Estos pacientes enfrentan riesgos importantes, que incluyen insuficiencia del VD, disminución de la calidad de vida, posible necesidad de trasplante y aumento de la mortalidad. La evaluación precisa de la función del VD es crucial pero desafiante debido a la compleja geometría del VD.

A diferencia de la disfunción del ventrículo izquierdo (VI), la disfunción del VD se debe principalmente a sobrecargas de presión y volumen y tiene características fisiopatológicas únicas. Si bien los mecanismos de disfunción del VI están bien estudiados, se sabe menos sobre el VD y gran parte de su manejo clínico se ha adaptado de investigaciones centradas en el VI. El VD, con sus paredes más delgadas y adaptables, se remodela eficientemente pero a menudo tolera cambios durante períodos prolongados antes de fallar. Además, la disfunción del VD conduce con frecuencia a una disfunción del VI debido a fuertes interacciones interventriculares. Estas diferencias, junto con la forma y orientación irregulares del VD, complican las imágenes y la evaluación, lo que requiere técnicas de imágenes avanzadas, que a menudo involucran múltiples modalidades. 4 La evaluación precisa del tamaño y la función del VD es esencial para diagnosticar, controlar y predecir los resultados en afecciones cardíacas pediátricas. La ecocardiografía, como herramienta no invasiva y accesible, es la técnica de imagen de primera línea para monitorizar la función del VD). 4 Sin embargo, las medidas funcionales tradicionales del VD enfrentan limitaciones en poblaciones pediátricas debido a la variabilidad significativa en la morfología del VD. Entre los parámetros sistólicos, el cambio de área fraccional (FAC) ha demostrado correlaciones más fuertes con la gravedad de la enfermedad en pacientes con insuficiencia cardíaca avanzada y una relación más cercana con la fracción de eyección del VD medida por resonancia magnética cardiovascular (CMR), lo que sugiere su confiabilidad en la evaluación de la función del VD pediátrico. 5,6 La guía considera anormal un FAC <35%. La evaluación precisa del FAC puede guiar intervenciones oportunas, mejorar el pronóstico y mejorar los resultados a largo plazo al permitir una mejor monitorización de la función del VD a lo largo del tiempo.

La cardiopatía congénita (CHD) incluye una amplia gama de anomalías estructurales y afecciones que afectan el desarrollo del corazón antes del nacimiento, con ejemplos como la tetralogía de Fallot (TOF)8 y la hipertensión pulmonar (PH)9. El VD desempeña un papel crucial en el diagnóstico de TOF porque la obstrucción del tracto de salida y la hipertrofia son características primarias de la afección.10 La hipertensión pulmonar aumenta la poscarga (presión) en el ventrículo derecho, lo que provoca cambios estructurales y funcionales del VD. Por lo general, estos cambios no se observan en el VI a menos que haya afectación biventricular grave o efectos secundarios.11 La ecocardiografía es una herramienta de primera línea no invasiva, ampliamente accesible y esencial para el seguimiento de rutina de diversas afecciones cardíacas pediátricas que afectan el ventrículo derecho (VD). 4 Sin embargo, evaluar la función del VD en la enfermedad cardíaca pediátrica sigue siendo un desafío debido a la variabilidad significativa en la morfología y fisiología del VD. La vista apical de cuatro cámaras (A4C) es una piedra angular para la evaluación de la función del ventrículo derecho (VD) debido a su capacidad para evaluar el tamaño, la forma y la función sistólica del VD de manera integral.12 La proyección paraesternal de eje corto (PSAX) se utiliza a menudo como una proyección ecocardiográfica complementaria junto con la proyección A4C para evaluar la función del ventrículo derecho (VD).12 Los avances en la ecocardiografía impulsada por IA, en particular el aprendizaje profundo, son prometedores para mejorar la evaluación de la función cardíaca.13 Innovaciones recientes, como EchoNet-Dynamic14, han demostrado la utilidad de los algoritmos de aprendizaje profundo basados ​​en vídeo para la segmentación del VI en adultos y la estimación de la fracción de eyección. Sobre la base de este progreso, los investigadores desarrollaron EchoNet-Peds15, un modelo de IA para ecocardiografía pediátrica que automatiza la segmentación del VI y los cálculos de la fracción de eyección. Además de los métodos de segmentación del ventrículo izquierdo, 16-18 otras aplicaciones de aprendizaje profundo incluyen la cuantificación automatizada19 de la estructura y función del ventrículo izquierdo, así como métodos novedosos para estimar los parámetros hemodinámicos intraventriculares latido a latido 20. Sin embargo, la mayoría de los estudios de aprendizaje profundo se centran en la evaluación del VI, con comparativamente menos modelos dedicados al VD, que abordan principalmente tareas de segmentación. 21,22 Si bien han surgido algunos avances recientes, como un modelo que estima la fracción de eyección del VD a partir de imágenes ecocardiográficas en pacientes con hipertensión arterial pulmonar 23, siguen existiendo lagunas importantes en la aplicación de la IA a la evaluación funcional del VD pediátrico.

Este estudio tiene como objetivo desarrollar un marco basado en aprendizaje profundo para la segmentación del ventrículo derecho (VD), la predicción del cambio de área fraccional (FAC) del VD y la identificación de la disfunción del VD pediátrico. El modelo de IA fue diseñado para distinguir entre corazones pediátricos normales, hipertensión pulmonar (HP) y tetralogía de Fallot (TOF). Para mejorar la precisión del diagnóstico, los investigadores ampliaron el análisis más allá de la vista A4C integrando datos de las vistas A4C y PSAX. Además, el marco se aplicó para predecir la fracción de eyección del ventrículo izquierdo (FEVI), lo que demuestra aún más su versatilidad y utilidad clínica.