Estudo de avaliação da função ventricular pediátrica

Os defeitos cardíacos são uma das principais causas de doenças e mortalidade associadas a defeitos congênitos em todo o mundo1, afetando aproximadamente 1% dos nascidos vivos em todo o mundo. Entre estes, cerca de um quarto1 apresenta defeitos cardíacos críticos que requerem intervenção precoce para melhorar a sobrevivência e os resultados. 2,3 A disfunção do ventrículo direito (VD) é uma forma prevalente de doença cardíaca em pacientes pediátricos, muitas vezes decorrente de condições como prematuridade, efeitos pós-cirúrgicos de doença cardíaca congênita, funcionamento como ventrículo sistêmico e hipertensão pulmonar idiopática. Esses pacientes enfrentam riscos significativos, incluindo falência do VD, diminuição da qualidade de vida, potencial necessidade de transplante e aumento da mortalidade. A avaliação precisa da função do VD é crucial, mas desafiadora devido à geometria complexa do VD.

Ao contrário da disfunção do ventrículo esquerdo (VE), a disfunção do VD resulta principalmente de sobrecargas de pressão e volume e possui características fisiopatológicas únicas. Embora os mecanismos de disfunção do VE sejam bem estudados, pouco se sabe sobre o VD e grande parte do seu manejo clínico é adaptado de pesquisas focadas no VE. O RV, com as suas paredes mais finas e adaptáveis, remodela-se de forma eficiente, mas muitas vezes tolera mudanças por longos períodos antes da falha. Além disso, a disfunção do VD frequentemente leva à disfunção do VE devido a fortes interações interventriculares. Essas diferenças, juntamente com a forma e orientação irregulares do VD, complicam a imagem e a avaliação, exigindo técnicas de imagem avançadas, muitas vezes envolvendo múltiplas modalidades. 4 A avaliação precisa do tamanho e da função do VD é essencial para diagnosticar, gerenciar e prever resultados em condições cardíacas pediátricas. A ecocardiografia, como ferramenta não invasiva e acessível, é a técnica de imagem de primeira linha para monitorar a função do VD). 4 No entanto, as medidas funcionais tradicionais do VD enfrentam limitações em populações pediátricas devido à variabilidade significativa na morfologia do VD. Entre os parâmetros sistólicos, a alteração da área fracionada (FAC) demonstrou correlações mais fortes com a gravidade da doença em pacientes com insuficiência cardíaca avançada e uma relação mais próxima com a fração de ejeção do VD medida pela ressonância magnética cardiovascular (RMC), sugerindo sua confiabilidade na avaliação da função pediátrica do VD. 5,6 Um FAC <35% é considerado anormal pela diretriz7. A avaliação precisa da FAC pode orientar intervenções oportunas, melhorar o prognóstico e melhorar os resultados a longo prazo, permitindo um melhor monitoramento da função do VD ao longo do tempo.

A Doença Cardíaca Congênita (DCC) inclui uma ampla gama de anormalidades estruturais e condições que afetam o desenvolvimento do coração antes do nascimento, com exemplos como Tetralogia de Fallot (TOF)8 e Hipertensão Pulmonar (HP)9. O VD desempenha um papel crucial no diagnóstico de TOF porque sua obstrução e hipertrofia da via de saída são características primárias da doença.10 A hipertensão pulmonar aumenta a pós-carga (pressão) no ventrículo direito, levando a alterações estruturais e funcionais do VD. Essas alterações normalmente não são observadas no VE, a menos que haja envolvimento biventricular grave ou efeitos secundários.11 A ecocardiografia é uma ferramenta de primeira linha não invasiva, amplamente acessível e essencial para o acompanhamento de rotina de várias condições cardíacas pediátricas que afetam o ventrículo direito (VD). 4 No entanto, avaliar a função do VD na doença cardíaca pediátrica continua a ser um desafio devido à variabilidade significativa na morfologia e fisiologia do VD. O corte apical de quatro câmaras (A4C) é a base para a avaliação da função do ventrículo direito (VD) devido à sua capacidade de avaliar o tamanho, a forma e a função sistólica do VD de forma abrangente.12 A incidência paraesternal de eixo curto (PSAX) é frequentemente usada como uma incidência ecocardiográfica suplementar juntamente com a incidência A4C para avaliar a função do ventrículo direito (VD).12 Os avanços na ecocardiografia baseada em IA, especialmente no aprendizado profundo, são promissores para melhorar a avaliação da função cardíaca.13 Inovações recentes, como o EchoNet-Dynamic14, mostraram a utilidade de algoritmos de aprendizagem profunda baseados em vídeo para segmentação do VE em adultos e estimativa da fração de ejeção. Com base neste progresso, os investigadores desenvolveram o EchoNet-Peds15, um modelo de IA para ecocardiografia pediátrica que automatiza a segmentação do VE e os cálculos da fração de ejeção. Além dos métodos de segmentação do ventrículo esquerdo, 16-18 outras aplicações de aprendizagem profunda incluem quantificação automatizada19 da estrutura e função do ventrículo esquerdo, bem como novos métodos para estimar parâmetros hemodinâmicos intraventriculares batimento a batimento 20 . No entanto, a maioria dos estudos de aprendizagem profunda centra-se na avaliação do LV, com comparativamente menos modelos dedicados ao RV, abordando principalmente tarefas de segmentação. 21,22 Embora alguns avanços recentes tenham surgido, como um modelo que estima a fração de ejeção do VD a partir de imagens ecocardiográficas em pacientes com hipertensão arterial pulmonar 23, ainda existem lacunas significativas na aplicação da IA ​​na avaliação funcional pediátrica do VD.

Este estudo tem como objetivo desenvolver uma estrutura baseada em aprendizagem profunda para segmentação do ventrículo direito (VD), previsão de alteração da área fracionada do VD (FAC) e identificação de disfunção pediátrica do VD. O modelo de IA foi projetado para distinguir entre corações pediátricos normais, hipertensão pulmonar (HP) e Tetralogia de Fallot (TOF). Para melhorar a precisão do diagnóstico, os investigadores ampliaram a análise além da visualização A4C, integrando dados das visualizações A4C e PSAX. Além disso, a estrutura foi aplicada para prever a fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FE do VE), demonstrando ainda mais sua versatilidade e utilidade clínica.