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Myocardial perfusion scintigraphy: impact of anxiety on image quality

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ABSTRACT - Myocardial perfusion scintigraphy (MPS) is a well-established imaging method for diagnosing and evaluating ischemic heart disease. This imaging technique represents 47% of the total of nuclear medicine exams performed in Portugal. MPS uses intravenous administration of radiopharmaceuticals in two distinct phases (stress and rest), which leads to relatively long acquisition times, requiring patient cooperation to obtain a diagnostic quality imaging study (MPS is associated with a high emotional burden since it is an exam with specific characteristics, namely: a) duration and positioning during the exam; b) lack of knowledge; c) use of ionizing radiation and d) exam results. Since this procedure can diagnose a life-threatening disease, patients experience anxiety before and during the exam ( High levels of anxiety may compromise the quality of the image obtained by triggering involuntary and voluntary movements of the patient during the image acquisition. These movements may enhance the appearance of artifacts in the image, with consequent implications in its interpretation. Patient movement may affect 10 26% of MPS studies (several non-pharmacological strategies have been introduced before and during imaging procedures to minimize patient anxiety Musical intervention is a painless, reliable, low cost, and without side effects non-pharmacological strategy. It can help maximize efforts to promote the patient’s comfort and relaxation; since patients' attention on aspects such as procedure time or symptoms can be diverted as they focus on the music. The main objective of this project was to evaluate the impact of patient’s anxiety on the quality of myocardial perfusion scintigraphy images. The project was carried out in CPM exams with a 1-day rest stress protocol and divided into two types of study: a cross-sectional study with a total of n=63 participants and a pilot study, with a total of n=34 participants. In the cross-sectional study, the sample and image quality were analyzed following the main objective of the project. In the pilot study, the sample was analyzed, and a musical intervention was used to understand its effectiveness in reducing patients' anxiety. Sociodemographic, psychological, biochemical, and physiological parameters were used as measurement tools, applied at 6 moments of the exam: T0, T1, T2, T3, T4, and T5. We observed in the cross-sectional study that the % noise is influenced by the patient's heart rate and that the number of patients' movements <1 pixel increased with the increase in STAI S scores. In the pilot study, we found that the specific musical themes: “La fille aux cheveux de lin”, Debussy, and “Pachelbel D major” were the most chosen by participants, with an average volume of 60dB. When comparing the results of the cross-sectional study with the Pilot study, we found that, according to psychological parameters, there was a decrease in scores in the Pilot study sample at all times of the exam. We can conclude that physiological parameters such as patients' heart rate and the number of movements are influenced by their anxiety during MPS exams.
RESUMO - As doenças cardiovasculares (DCV) são um grupo de doenças do coração e dos vasos sanguíneos, e a principal causa de mortalidade em todo o mundo, afetando milhões de pessoas todos os anos, estimando-se 17,9 milhões de vidas a cada ano. A Doença Arterial Coronária (DAC) é a forma mais comuns de DCV, sendo responsável por mais de 40% das mortes na Europa. Na DAC, as artérias do paciente ficam estreitadas por placas de ateroma ou formação de trombos, devido à formação de placas de colesterol. A obstrução da placa leva ao comprometimento do fluxo sanguíneo, diminuindo o fornecimento de oxigênio ao miocárdio. A Cintigrafia de perfusão do miocárdio (CPM) é um método de imagem bem estabelecido para diagnóstico e avaliação de DAC. Esta técnica foi desenvolvida em 1970 e desde então tem sido muito utilizada em cardiologia e outras áreas de tratamento médico. Em Portugal, representa 47% da totalidade dos exames de medicina nuclear realizados para diagnósticos. A CPM é um método de imagem médica que usa tomografia computadorizada por emissão de fotão único (SPECT, sigla inglesa de Single Photon Emission Computed Tomography), sincronizado com um sinal de eletrocardiograma (Gated). O principal objetivo deste projeto foi avaliar o impacto da ansiedade do paciente na qualidade das imagens da cintigrafia de perfusão do miocárdio. Para alcançar o objetivo principal, foram cumpridos vários objetivos intermédios através da análise de parâmetros psicológicos, bioquímicos, fisiológicos e sociodemográficos da amostra. O presente projeto incluiu dois estudos, um estudo Cross-Sectional e um estudo Piloto, em pacientes que realizaram CPM, protocolo 1 dia repouso-esforço, por indicação clínica. O estudo Cross-Sectional incluiu uma amostra de 63 participantes, e foi usado para caracterizar o impacto da ansiedade do paciente na qualidade das imagens de CPM. O estudo Piloto, com uma amostra de 34 participantes, foi usado para avaliar o impacto da intervenção musical e a sua eficácia na diminuição da ansiedade dos pacientes quando realizam CPM. O estudo Cross-sectional foi realizado na NuclearMed, no Hospital Particular de Almada. Os resultados do estudo Cross-sectional mostraram que parâmetros sociodemográficos como a idade, género e habilitações literárias podem ter influência na ansiedade do paciente. Na análise de qualidade de imagem foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre o ruído médio da imagem com o parâmetro fisiológico: batimentos cardíacos. Verificamos assim que quanto maior os valores de batimentos dos pacientes maior o ruído médio apresentado nas suas imagens. Para além disso verificamos que de acordo com o parâmetro psicológico STAI-S conforme o aumento dos scores dos pacientes, ocorreu um aumento do número de movimentos <1 pixel dos pacientes mostrando assim que, a ansiedade teve influência em movimentos dos pacientes inferiores a 1 pixel. No estudo Piloto verificamos que os temas musicais específicos: “La fille aux cheveux de lin”, Debussy and “Pachelbel D major” foram os mais escolhidos pelos participantes, com uma média de volume de 60dB. Ao comparar os resultados do estudo Cross-sectional com o estudo Piloto verificamos que de acordo com os parâmetros psicológicos ocorreu uma diminuição de scores na amostra do estudo Piloto em todos os momentos do exame, mostrando assim que existiu uma influência da intervenção musical na diminuição da ansiedade dos pacientes. Tanto no estudo Cross-sectional como no estudo Piloto, apesar de existir uma diminuição de valores de concentração dos parâmetros bioquímicos ao longo do exame, as concentrações foram muito baixas comparativamente aos valores de referência na literatura. Para além disso, as concentrações variam ao longo do dia e desta forma, podem afetar e alterar os nossos resultados, influenciando posteriormente a sua análise e interpretação. Considera-se o presente estudo como mais um passo no desenvolvimento de métodos de melhoramento para exames de imagem médica em específico à cintigrafia de perfusão do miocárdio e podemos concluir que parâmetros fisiológicos como a frequência cardíaca tem influência na qualidade de imagem e o número de movimentos dos pacientes é influenciado pela sua ansiedade durante exames CPM. É importante continuar a estabelecer novos parâmetros de medição para estes testes, e fazer estudos com amostras de maior dimensão para se obter resultados estatisticamente mais significativos. Para além disso, continuar a aprofundar os benefícios da utilização de intervenções musicais neste tipo de exames de imagem médica.

Description

Mestrado em Engenharia Biomédica

Keywords

Nuclear medicine Myocardial perfusion scintigraphy Image quality Anxiety Medicina nuclear Cintigrafia de perfusão do miocárdio Qualidade de imagem Anxiedade Intervenção musical Música Musical intervention Music

Citation

Carvalho CM. Myocardial perfusion scintigraphy: impact of anxiety on image quality [dissertation]. Lisboa: Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa/Instituto Politécnico de Lisboa; 2023.

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Instituto Politécnico de Lisboa, Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa