Katetere dayalı kalp haritalamasında konumsal aradeğerleme ve istatistiksel kestirim yöntemlerinin kullanılması
Utilization of spatial interpolation and statistical estimation on catheter based cardiac mapping
Yazar: ENGİN BAYSOY
Danışman: YRD. DOÇ. BÜLENT YILMAZ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Katetere dayalı kalp haritalama yaklaşımları açık-kalp cerrahisi gerektirmediğinden gün geçtikçe daha sık tercih edilmekte olup, aritmi teşhis ve tedavisi (ablasyon) açısından ciddi yenilikler getirmiştir. Ancak katetere dayalı kalp haritalamasında işlem süresini uzatması ve kalp anatomisinin müsade etmemesi nedeniyle, arzu edildiği kadar çok sıklıkta ölçüm alınamamaktadır. Bu çalışmada, Aliev-Panfilov modeli kullanılarak oluşturulan kalbin iç (endokart) ve dış (epikart) yüzeylerine ait sınırlı sayıdaki benzetim verisinden, daha yüksek konumsal çözünürlüklü bir haritalama elde etmeye yönelik bir yaklaşım geliştirilmiştir. Çalışmamızın ilk bölümünde Newton'un doğrusal, Hardy'nin, Laplacian, eğik (spline) konumsal aradeğerleme yöntemleri kullanılmıştır. Sonuç olarak çok elektrotlu sepet kateter (ÇSK) ile alınan sınırlı sayıdaki ölçümler ile; ilinti katsayısı (İK): 0,992 ± 0,003, hata karelerinin ortalamalarının karekökü (HKOK): 1,793 ± 0,330, göreceli hata (GH): 0,044 ± 0,008 ve yerelleştirme hatası (YH): 3,998 ± 1,853 sonuçları elde edilmiştir. İkinci olarak kalp yüzeylerine ait sınırlı sayıda benzetim verileri kullanılarak, istatistiksel kestirim yöntemi uygulanmış, tüm yüzeylerin aktivasyon zamanı haritaları eş zamanlı olarak oluşturulmuştur. Sonuç olarak; İK: 0,995 ± 0,004, HKOK: 2,568 ± 0,727, GH: 0,033 ± 0,010 ve YH: 2,386 ± 2,101 elde edilmiştir. Ayrıca, aritmi kaynağına sebep olan noktanın kalbin hangi bölgesinde bulunduğu (sağ-sol endokart, epikart) tespit edilmeye çalışılmış, sol endokart kaynaklı aritmiler %100, sağ endokart kaynaklı artimiler %98,8 doğruluk oranı ile tahmin edilmiştir.ANAHTAR SÖZCÜKLER: Kalp haritalaması, konumsal aradeğerleme, istatistiksel kestirim, kalbin elektriksel aktivitesinin simülasyonu, Aliev-Panfilov modeli.

Abstract:
Because the catheter based cardiac mapping does not require open-chest surgery, recently it has become more and more popular and brought novelty towards arrhythmia diagnosis and therapy (ablation). However, due to long procedure times and complexity in the heart anatomy, it is not possible to acquire high spatial resolution measurements. In this study by using Aliev-Panfilov?s mathematical model we created a computer simulation database and extracted activation time data from endocardial and epicardial surfaces. From limited number of selected points on cardiac surfaces we reconstructed high resolution activation data. In the first part of our study we used Newton?s linear, Hardy?s, Laplacian and spline spatial interpolation methods. Consequently, several error criteria between the original data and reconstructed data were computed, such as correlation coefficient (CC), root mean squares error (RMSE), relative error (RE) and localization error (LE). The average results obtained by using basket catheter were; CC: 0,992 ± 0,003, RMSE: 1,793 ± 0,330, RE: 0,044 ± 0,008 and LE: 3,998 ± 1,853. Secondly, instead of interpolation approaches we investigated the usage of statistical estimation method in order to reconstruct the activation time distribution on both endocardial and epicardial surfaces simultaneously. The worst results we obtained were CC: 0,995 ± 0,004, RMSE: 2,568 ± 0,727, RE: 0,033 ± 0,010, and LE: 2,386 ± 2,101. In addition, we tested the success of the method to determine the origin of the arrhythmia. As a result 100% of left endocardially and 98.8% of right endocardially originating arrhythmias were correctly located on their region.KEY WORDS: Cardiac mapping, spatial interpolation, statistical estimation, simulation of cardiac electrical activity, Aliev-Panfilov model.