S'abonner

Electrical Cardioversion Outcome Prognosis: A Multivariate Multiscale Entropy Characterization of Atrial Activity in Persistent Atrial Fibrillation - 30/07/25

Doi : 10.1016/j.irbm.2025.100905 
Eva María Cirugeda Roldan a, , Eva Plancha b, 1, Victor M. Hidalgo c, 2, Sofía Calero c, 3, Jose Joaquín Rieta d, 4, Raul Alcaraz e, 5
a Department of Signal Processing and Communications, Universidad Rey Juan Carlos, Fuenlabrada, Spain 
b Department of Cardiac Arrhythmia, Salut Xativa-Ontinyent, Valencia, Spain 
c Cardiac Arrhythmia Department, University of Albacete, Albacete, Spain 
d BioMit.org, Electronic Engineering Department, Universitat Politecnica de Valencia, Gandía, Spain 
e Research Group in Electronic, Biomedical and Telecommunication Engineering, University of Castilla-La Mancha, Cuenca, Spain 

Corresponding author at: Camino del Molino, 5, 28942 Fuenlabrada, Spain.Camino del Molino, 5Fuenlabrada28942Spain

Abstract

Background

Atrial fibrillation (AF) remains a significant cause of stroke, heart failure, and cardiovascular morbidity worldwide. Despite advancements in AF management, electrical cardioversion (ECV) remains the most commonly used technique for sinus rhythm (SR) restoration although presenting a limited success rate in the mid-term along with a high number of side-effects which can lead to an increase in patients health deterioration and, consequently, in healthcare costs. Hence, predicting ECV outcome in the mid-term remains a challenging task. Here, a new framework based on multivariate multiscale entropy (MMSE) characterization of atrial activity is proposed to improve ECV outcome prediction in the mid-term.

Methods

58 patients with persistent AF scheduled for ECV were considered. A 12-Lead standard ECG segment of 1.5 min duration prior to the first electrical shock was analyzed. The atrial activity (AA) is estimated from the 12-lead surface ECG using a QT segment removal algorithm based on QRS complex estimation and pattern recognition techniques. AA is characterized by means of multivariate extensions of traditional indices such as the amplitude of the fibrillatory waves and dominant frequency along with multivariate extensions of complexity measures as multivariate Sample Entropy and finally Multivariate Multiscale Entropy (MMSE). These indices were estimated over 12-lead ECG records from 58 ECV derived patients who were classified based on SR maintenance after 30-day follow up (mid-term evaluation). ECV prognosis was evaluated using ROC curves and Youden's Criteria for optimal threshold establishment. Performance was compared to that of unidimensional indices.

Results

Patients who maintained SR post-ECV exhibited distinct complexity patterns compared to those who relapsed into AF. Specifically, MMSE provided higher discriminant accuracy than traditional unidimensional indices. When considering only the limb leads in the analysis, the best performance was achieved, over 83% accurate classification of SR restoration in the mid-term (Se = 0.74, Sp = 0.85,   0.001). Additionally, the accumulated entropy and slope of the MMSE curves, offered robust predictors of ECV outcomes providing better balanced sensitivity and specificity ROC curves.

Conclusions

This work highlights the importance of multivariate approaches in AF characterization and provides a comprehensive framework for improving ECV outcome prediction, providing an increase in almost a 30% of correct predictions in the mid-term. Future research should explore the integration of these methods into clinical practice to optimize treatment strategies for AF patients and reduced healthcare costs.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Spatial organization seems to be more relevant to reveal SR maintenance dynamics.
Multidimensional extension of traditional indices enhances ECV outcome prediction.
MMSE outperforms single lead entropy approaches in ECV outcome prediction.
Aggregated entropy indices overcome single scale indices in predicting ECV outcome.
QDA using multivariate indices correctly predicts ECV outcome in over 90% of cases.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Atrial fibrillation, Complexity analysis, Electrical cardioversion, Multivariate multi-scale entropy, Spatial complexity, 12-Lead surface electrocardiogram


Plan


© 2025  AGBM. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Ajouter à ma bibliothèque Retirer de ma bibliothèque Imprimer
Export

    Export citations

  • Fichier

  • Contenu

Vol 46 - N° 5

Article 100905- octobre 2025 Retour au numéro
Article précédent Article précédent
  • Contents
| Article suivant Article suivant
  • Production and Characterisation of Electrospun Polymer Nanofibres for Eventual Use in Miniaturised Biomedical Electrode Systems
  • Amalric Montalibet, Gaukhar Mendigaliyeva, Jean-François Chateaux, Jean-Pierre Cloarec, Eric McAdams

Bienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
L’accès au texte intégral de cet article nécessite un abonnement.

Déjà abonné à cette revue ?

Mon compte


Plateformes Elsevier Masson

Déclaration CNIL

EM-CONSULTE.COM est déclaré à la CNIL, déclaration n° 1286925.

En application de la loi nº78-17 du 6 janvier 1978 relative à l'informatique, aux fichiers et aux libertés, vous disposez des droits d'opposition (art.26 de la loi), d'accès (art.34 à 38 de la loi), et de rectification (art.36 de la loi) des données vous concernant. Ainsi, vous pouvez exiger que soient rectifiées, complétées, clarifiées, mises à jour ou effacées les informations vous concernant qui sont inexactes, incomplètes, équivoques, périmées ou dont la collecte ou l'utilisation ou la conservation est interdite.
Les informations personnelles concernant les visiteurs de notre site, y compris leur identité, sont confidentielles.
Le responsable du site s'engage sur l'honneur à respecter les conditions légales de confidentialité applicables en France et à ne pas divulguer ces informations à des tiers.


Tout le contenu de ce site: Copyright © 2025 Elsevier, ses concédants de licence et ses contributeurs. Tout les droits sont réservés, y compris ceux relatifs à l'exploration de textes et de données, a la formation en IA et aux technologies similaires. Pour tout contenu en libre accès, les conditions de licence Creative Commons s'appliquent.