Valutazione della funzionalità cardiaca in presenza di curling sistolico posteriore mediante l'analisi di immagini ecocardiografiche e la definizione di un indice di severità

Posterior systolic curling was first described in 1976 by Gilbert et al, as a particular functional abnormality of the posterior mitral annulus present in patients with mitral valve prolapse, which determines an unusual movement of this region on the adjacent myocardium. Specifically, in physiological conditions mitral annulus movement is passive and is determined by the contraction and relaxation of the adjacent atrial and ventricular muscles. As a result, in normal conditions, the posterior mitral annulus and the adjacent myocardium move downwards and anteriorly during systole in sync with the rest of the left ventricle. On the contrary, in pathological conditions and, in particular, in presence of mitral annular disjunction (MAD), mitral annulus dynamic is decoupled from the one of the left ventricle. This can lead to a hypermobility of this region so generating posterior systolic curling. Posterior systolic curling is a phenomenon still slightly analyzed and presented in literature: at present there is not a complete description of the effects of curling on the cardiac function of a patient and there are no clinical indices that allow to evaluate its severity. Moreover, it is important to underline that curling diagnosis is based exclusively on a qualitative evaluation by a medical specialist through observation of the echocardiographic images of a patient. The main objectives of this thesis are, first, to describe from a qualitative and quantitative point of view the phenomenon of curling and the effects that its presence has on the cardiac function of a patient. This objective is principally pursued through the manual acquisition of specific morphological and functional parameters from echocardiographic images of patients with "qualitative" diagnosis of curling. Secondly, specific parameters are proposed, described and measured at the level of the region characterized by hypermobility and curling, potentially usable to diagnose this pathological condition with paying particular attention to the definition of the MIRA angle. In addition, a correlation analysis is performed between the different parameters measured in echocardiographic images and the single curling index found in the literature, to define a sex-specific curling severity index (Curling Severity Index CSI), based on six sizes representative of cardiac function. The final part of this thesis is a brief description of the theoretical principles underlying the implementation of algorithms that can allow the automation of the acquisition of specific parameters from echocardiographic images.

Il curling sistolico posteriore è stato descritto per la prima volta nel 1976 da Gilbert et al, come una particolare anomalia funzionale della parte posteriore dell’annulus mitralico, presente in pazienti con prolasso della valvola mitrale, che determina un movimento inusuale di questa regione sul miocardio adiacente. In particolare, in condizione fisiologiche il movimento dell’annulus mitralico è passivo ed è determinato dalla contrazione e dal rilassamento della muscolatura atriale e ventricolare adiacente. Come conseguenza di ciò, in condizioni normali la parte posteriore dell’annulus mitralico e il miocardio adiacente si muovono verso il basso e anteriormente durante la fase sistolica, in sincronia con il resto del ventricolo sinistro. In condizioni patologiche invece, e in particolar modo in presenza di disgiunzione anulare mitralica (MAD), la dinamica dell’annulus risulta disaccoppiata da quella del ventricolo sinistro. Possibile conseguenza è una ipermobilità di questa regione con generazione di curling sistolico posteriore. Il curling sistolico posteriore è un fenomeno ancora poco analizzato e presentato in letteratura: al momento non esiste una descrizione completa degli effetti del curling sulla funzionalità cardiaca di un paziente e non sono presenti degli indici clinici o delle grandezze che permettano di valutarne la severità. Inoltre, bisogna evidenziare come la diagnosi di curling, al momento, si basi esclusivamente su una valutazione qualitativa da parte di uno specialista medico tramite l’osservazione di immagini ecocardiografiche di un paziente. Gli obiettivi principali di questo lavoro di tesi sono, in primo luogo, quello di descrivere da un punto di vista qualitativo e quantitativo il fenomeno del curling e gli effetti che la sua presenza comporta sulla funzionalità cardiaca di un paziente. In particolare, questo obiettivo viene perseguito mediante l’acquisizione manuale di specifiche grandezze, morfologiche e funzionali, da immagini ecocardiografiche di pazienti con diagnosi “qualitativa” di curling. In secondo luogo, vengono proposte e descritte specifiche grandezze, misurate a livello della regione caratterizzata da ipermobilità e curling, potenzialmente utilizzabili per diagnosticare questa condizione patologica, con particolare attenzione alla definizione dell’angolo di MIRA. Inoltre, viene eseguita un’analisi di correlazione tra le diverse grandezze misurate nelle immagini ecocardiografiche e l’unico indice di curling presente in letteratura, allo scopo di definire un indice di severità di curling (Curling Severity Index CSI) sesso-specifico basato su sei grandezze rappresentative della funzionalità cardiaca. Nella parte conclusiva di questa tesi vengono descritti brevemente i principi teorici alla base dell’implementazione di algoritmi che possano permettere l’automatizzazione del processo di acquisizione delle grandezze d’interesse da immagini ecocardiografiche, utili agli sviluppi futuri del lavoro qui presentato. NOTA: Correlatori della presente tesi esterni all'Università di Padova: Prof. Andrea Colli (Università di Pisa) - Prof. Gianni Predrizzetti (Università di Trieste).