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Bioengineering

Parametrized डायस्टोलिक भरने रीतिवाद के माध्यम से Transmitral फ्लो की विज्ञान सम्बन्धी मॉडलिंग आधारित विश्लेषण द्वारा ग्लोबल डायस्टोलिक समारोह की मात्रा

Published: September 1, 2014 doi: 10.3791/51471
Automatic Translation
2,5, 2,5, 1,5, 3,5, 1,5, 4,5
1Department of Biomedical Engineering, Washington University in St. Louis, 2Department of Physics, Washington University in St. Louis, 3Division of Biology and Biomedical Sciences, Washington University in St. Louis, 4Department of Medicine, Cardiovascular Division, Washington University in St. Louis, 5Cardiovascular Biophysics Lab, Washington University in St. Louis

Summary

वैश्विक डायस्टोलिक समारोह का सटीक, करणीय आधारित मात्रा का ठहराव parametrized डायस्टोलिक माध्यम transmitral प्रवाह भरने (पीडीएफ) रीतिवाद के विज्ञान सम्बन्धी मॉडलिंग आधारित विश्लेषण द्वारा हासिल किया गया है. पीडीएफ अद्वितीय कठोरता, विश्राम, और भार मापदंडों उत्पन्न करता है और रोग के प्रति संवेदनशील और विशिष्ट अनुक्रमित प्रदान करते हुए 'नया' फिजियोलॉजी elucidates.

Abstract

मात्रात्मक हृदय समारोह आकलन physiologists और चिकित्सकों के लिए एक चुनौती बनी हुई है. ऐतिहासिक रूप से आक्रामक तरीके एकमात्र साधन उपलब्ध शामिल है, noninvasive इमेजिंग तौर तरीकों का विकास (इकोकार्डियोग्राफी, एमआरआई, सीटी) उच्च अस्थायी और स्थानिक संकल्प होने मात्रात्मक डायस्टोलिक समारोह आकलन के लिए एक नई खिड़की प्रदान करते हैं. इकोकार्डियोग्राफी डायस्टोलिक समारोह आकलन के लिए मानक पर सहमति हुई है, लेकिन वर्तमान नैदानिक ​​प्रयोग में अनुक्रमित केवल प्रस्ताव के ही शारीरिक कारण निर्धारकों को शामिल किए बिना कक्ष आयाम (एम मोड) या रक्त / ऊतक गति (डॉपलर) waveforms की सुविधाओं चयनित उपयोग. सभी बाएं निलय (एल.वी.) यांत्रिक सक्शन पंप के रूप में सेवारत द्वारा भरने आरंभ कर देते मान्यता वैश्विक डायस्टोलिक समारोह सभी कक्षों पर लागू होने वाली गति के नियमों के आधार पर मूल्यांकन किया जा अनुमति देता है. क्या एक से एक दिल differentiates gov कि गति के समीकरण के मापदंडों हैंerns भरने. तदनुसार, parametrized डायस्टोलिक भरने का विकास (पीडीएफ) रीतिवाद चिकित्सकीय मनाया जल्दी transmitral प्रवाह की पूरी रेंज (डॉपलर ई लहर) पैटर्न damped oscillatory गति के नियमों से बहुत अच्छी तरह से फिट हैं कि दिखाया गया है. यह एक कारण तंत्र तीन (संख्यानुसार) जिसका शारीरिक analogues कक्ष कठोरता (कश्मीर), viscoelasticity / छूट (ग), और लोड कर रहे हैं अद्वितीय lumped मानकों (एक्स कि पैदावार (हटना द्वारा आरंभ चूषण) के अनुसार व्यक्तिगत ई तरंगों का विश्लेषण परमिट ) ओ. transmitral प्रवाह (डॉपलर ई तरंगों) की रिकॉर्डिंग नैदानिक ​​कार्डियोलॉजी में मानक अभ्यास और, इसलिए, एचोकर्दिओग्रफिक रिकॉर्डिंग विधि केवल संक्षिप्त समीक्षा की है. हमारा ध्यान नियमित तौर पर दर्ज की गई ई लहर डेटा से पीडीएफ मापदंडों के निर्धारण पर है. प्रकाश डाला परिणामों से संकेत मिलता है के रूप में, पीडीएफ मापदंडों ई लहरों, जांच अलग भार का एक उपयुक्त संख्या से प्राप्त किया गया है एक बारtigator मापदंडों का उपयोग करें या मापदंडों से अनुक्रमित का निर्माण करने के लिए स्वतंत्र है (जैसे संग्रहित ऊर्जा के रूप में 1/2 KX ओ 2, अधिकतम ए वी दबाव ढाल KX ओ, डायस्टोलिक समारोह का भार स्वतंत्र सूचकांक, आदि.) और शरीर विज्ञान या pathophysiology के पहलू का चयन मात्रा निर्धारित किया जाना है.

Introduction

1930 में Katz 1 से अग्रणी अध्ययन के स्तनधारी बाएं वेंट्रिकल तो पाद लंबा के कामकाज unraveling करने के लिए समर्पित किया गया है के बाद से एक यांत्रिक चूषण पंप, और अधिक प्रयास किया जा रहा द्वारा भरने शुरू की है कि पता चला. कई सालों के लिए, आक्रामक तरीके डायस्टोलिक समारोह (डीएफ) 2-16 के नैदानिक ​​या अनुसंधान मूल्यांकन के लिए उपलब्ध एकमात्र विकल्प थे. 1970 के दशक में, हालांकि, तकनीकी प्रगति और इकोकार्डियोग्राफी में विकास के अंत में डीएफ के noninvasive लक्षण वर्णन के लिए हृदय रोग विशेषज्ञों और physiologists व्यावहारिक उपकरण दिया.

यह भरता है जब दिल कैसे काम करता है के बारे में पाद लंबा के लिए एक एकीकृत कारण सिद्धांत या प्रतिमान के बिना, शोधकर्ताओं नैदानिक ​​सुविधाओं के साथ संबंध पर आधारित कई phenomenologic अनुक्रमित प्रस्तावित. वक्रीय, तेजी से बढ़ रहा है और उदाहरण के लिए, जल्दी, तेजी से भरने के दौरान transmitral रक्त प्रवाह वेग समोच्च का आकार गिरने, एक त्रिकोण और डायस्टोलिक फू के रूप में अनुमानित किया गया थाnction अनुक्रमित ज्यामितीय सुविधाओं से परिभाषित किया गया (ऊंचाई, चौड़ाई, क्षेत्र, आदि.) कि त्रिकोण की. इकोकार्डियोग्राफी में तकनीकी प्रगति उदाहरण के लिए, मापा जा भरने के दौरान ऊतक गति, तनाव, और तनाव दर की अनुमति दी है, और इसके साथ phenomenological अनुक्रमित की एक नई फसल लाया प्रत्येक तकनीकी उन्नति नैदानिक ​​सुविधाओं के साथ जोड़ा जाए. हालांकि, अनुक्रमित correlative रहना और कारण नहीं है और कई अनुक्रमित एक ही अंतर्निहित शरीर क्रिया विज्ञान के विभिन्न उपाय कर रहे हैं. यह लोमो के वर्तमान में कार्यरत नैदानिक ​​अनुक्रमित विशिष्टता और संवेदनशीलता सीमित है, इसलिए है कि आश्चर्य की बात नहीं है.

इन सीमाओं parametrized डायस्टोलिक भरने (पीडीएफ) रीतिवाद, एक कारण विज्ञान सम्बन्धी काबू पाने के लिए, से प्रेरित और पाद लंबा की सक्शन पंप शरीर विज्ञान को शामिल किया गया है कि बाएं निलय भरने की lumped पैरामीटर मॉडल विकसित किया है और 17 मान्य किया गया था. यह मॉडल वक्रीय आकार द्वारा प्रकट रूप डायस्टोलिक समारोह (damped हार्मोनिक oscillatory गति के नियमों के अनुसार transmitral प्रवाह आकृति) के. damped हार्मोनिक oscillatory गति के लिए समीकरण न्यूटन के दूसरे कानून पर आधारित है और के रूप में, इकाई द्रव्यमान प्रति, लिखा जा सकता है:

समीकरण 1 समीकरण 1

- कक्ष कठोरता, सी - viscoelasticity / विश्राम, और एक्स ओ - थरथरानवाला के प्रारंभिक विस्थापन / प्रीलोड K: यह रेखीय 2 एन डी आदेश अंतर समीकरण तीन मानकों है. मॉडल विभिन्न चिकित्सकीय मनाया डायस्टोलिक भरने पैटर्न इन तीन मॉडल मापदंडों के संख्यात्मक मूल्य में बदलाव का परिणाम है कि भविष्यवाणी की है. पीडीएफ रीतिवाद और शास्त्रीय यांत्रिकी के आधार पर, ई लहरों प्रस्ताव के तहत damped या अधिक damped शासनों द्वारा निर्धारित किया जा रहा है के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है. कई अध्ययनों से 21 पैरामीटर elucidated है कि भविष्यवाणी की पुष्टि की है. चिकित्सकीय दर्ज ई लहर डेटा से मॉडल मापदंडों निकालने के लिए प्रक्रिया नीचे तरीकों में विस्तृत है.

वर्तमान नैदानिक ​​प्रयोग में डीएफ के विशिष्ट अनुक्रमित के विपरीत, पीडीएफ मॉडल के तीन मानकों करणीय आधारित हैं. नीचे दिए गए तरीकों में चर्चा की, डायस्टोलिक शरीर क्रिया विज्ञान के अतिरिक्त अनुक्रमित इन बुनियादी मानकों से और पीडीएफ रीतिवाद के आवेदन से transmitral प्रवाह से पाद लंबा अन्य के पहलुओं को प्राप्त किया जा सकता है. इस काम में, पीडीएफ दृष्टिकोण से खींचा जा सकता है कि transmitral प्रवाह और शारीरिक संबंधों की पीडीएफ आधारित विश्लेषण के तरीकों, उसके मापदंडों और व्युत्पन्न अनुक्रमित वर्णित हैं. इसके अतिरिक्त, यह उनमें से प्राप्त पीडीएफ मापदंडों या अनुक्रमित तंग कर सकते हैं कि दिखाया गया हैलोड के बाहरी प्रभाव से अलग आंतरिक कक्ष गुण पारंपरिक invasively परिभाषित मापदंडों को संबद्ध प्रदान कर सकते हैं और सामान्य और वैकृत समूहों के बीच अंतर कर सकते हैं.

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Protocol

एचोकर्दिओग्रफिक छवियों को प्राप्त करने और पीडीएफ पैरामीटर प्राप्त करने के लिए उन्हें का विश्लेषण करने के लिए प्रक्रिया का विवरण नीचे दिया गया है. कार्डियक कैथीटेराइजेशन नीचे विषय चयन भाग में उल्लेख किया जाता है, वर्णित पद्धति केवल एचोकर्दिओग्रफिक हिस्से पर लागू होता है. कैथीटेराइजेशन भाग का वर्णन मॉडल आधारित भविष्यवाणियों की स्वतंत्र सत्यापन के लिए शामिल है और पीडीएफ रीतिवाद के माध्यम से ई तरंगों का विश्लेषण करने के लिए असंबंधित है. पिछले डाटा अधिग्रहण करने के लिए, सभी विषयों पर हस्ताक्षर किए प्रदान चिकित्सा के वाशिंगटन विश्वविद्यालय के स्कूल में संस्थागत समीक्षा बोर्ड (ह्यूमन रिसर्च संरक्षण कार्यालय) के अनुसार अध्ययन में भाग लेने के लिए सहमति सूचित किया.

नोट: इस खंड में वर्णित (उन्हें कैसे उपयोग करने पर ट्यूटोरियल के साथ) सभी सॉफ्टवेयर प्रोग्राम से डाउनलोड किया जा सकता http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm

1 विषय चयन

नोट: हृदय खगोल विज्ञान प्रयोगशाला डेटाबेस में सभी विषयों के एक साथ इकोकार्डियोग्राफी और प्रदर्शन कार्डियक कैथीटेराइजेशन था और नैदानिक ​​कार्डियक कैथीटेराइजेशन के लिए उनके चिकित्सकों द्वारा भेजा जाता था. डेटाबेस शामिल किए जाने के मापदंड हैं: कोई महत्वपूर्ण वाल्वुलर असामान्यताओं का 1) अभाव, ईसीजी, स्पष्ट रूप से पहचाने जाने योग्य ई और ए लहरों के साथ एक संतोषजनक एचोकर्दिओग्रफिक खिड़की के 3) उपस्थिति पर दीवार प्रस्ताव असामान्यताओं या बंडल शाखा ब्लॉक के 2) अभाव.

2 एचोकर्दिओग्रफिक डाटा अधिग्रहण

  1. इकोकार्डियोग्राफी मापदंड 16 के अमेरिकन सोसायटी के अनुसार सभी विषयों के लिए एक पूर्ण 2 डी / गूंज डॉपलर अध्ययन रिकार्ड. नोट: स्क्रीनिंग echocardiograms एक sonographer द्वारा एक मानक नैदानिक ​​इमेजर पर दर्ज किए गए. अगर वांछित, अतिरिक्त ट्रांस्थोरासिक एचोकर्दिओग्रफिक रिकॉर्डिंग सत्यापन उद्देश्य के लिए किया जा सकता हैएक उपयुक्त उच्च निष्ठा कैथेटर के बाद एक साथ एल.वी. hemodynamics को मापने के लिए एल.वी. में उन्नत है.
  2. लापरवाह स्थिति में छवि विषयों. एक nonresearch स्थापित करने में, मानक बाएँ पार्श्व स्थिति विधि की व्यापकता के नुकसान के बिना इस्तेमाल किया जा सकता है. रंग एम मोड डॉपलर पर देखा एमवी विमान (संरेखण प्रभाव को कम करने के लिए मित्राल वाल्व पत्रक के सुझावों और orthogonal के बीच निर्देशित 1.5-5 मिमी पर gated नमूना मात्रा के साथ 2.5 मेगाहर्ट्ज ट्रांसड्यूसर का उपयोग शिखर चार कक्ष दृश्य प्राप्त ), 1 (125 हर्ट्ज) या 2 (250 हर्ट्ज), प्रदर्शन की पूरी ऊंचाई और अलियासिंग बिना उत्पादन के गतिशील रेंज का फायदा उठाने के लिए समायोजित वेग पैमाने का लाभ लेने के लिए समायोजित आधारभूत सेट दीवार फिल्टर.
  3. नमूना मात्रा 2.5 मिमी gated और मित्राल वलय के पार्श्व और सेप्टल औषधि पर तैनात साथ डॉपलर ऊतक इमेजिंग प्रदर्शन.
  4. Simult साथ डीवीडी पर गूंज मशीन और रिकॉर्ड में DICOM प्रारूप में डॉपलर परीक्षाओं सहेजेंaneously दर्ज इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी).

3 डॉपलर इमेज प्रोसेसिंग और परम्परागत विश्लेषण

नोट: इस खंड दो कस्टम MATLAB कार्यक्रमों का वर्णन है. पहला कार्यक्रम कदम 3.1 में वर्णित है और दूसरा कार्यक्रम चरणों 3.2-3.5 में वर्णित है. (उन्हें कैसे उपयोग करने पर ट्यूटोरियल के साथ) सभी सॉफ्टवेयर प्रोग्राम से डाउनलोड किया जा सकता http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm

  1. बिटमैप (bmp) फाइल करने के लिए DICOM प्रारूप और वीडियो से छवियों को बदलने (एक कस्टम MATLAB प्रोग्राम का उपयोग). नोट: डॉपलर ई तरंगों और ऊतक डॉपलर E'तरंगों फिट करने के लिए नीचे वर्णित प्रक्रिया चित्र 1 में दिखाया गया है.
  2. इस तरह के ई शिखर, एक चोटी, ई dur के रूप में पारंपरिक transmitral प्रवाह मापदंडों को मापने के लिए एक और कस्टम MATLAB कार्यक्रम पर बिटमैप छवि फ़ाइलें लोड आदि ई 'शिखर, एक' शिखर,. और पीडीएफ विश्लेषण के लिए छवियों फसल. विश्लेषण के लिए ईसीजी द्वारा संकेत के रूप में प्रत्यक्ष transmitral प्रवाह समोच्च और पूरा हृदय चक्र के साथ छवियों का चयन करें.
  3. छवियों में (ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ पिक्सल / (एम / सेकंड में मापा)) (क्षैतिज अक्ष पर पिक्सल / एस में मापा) मार्क समय नमूना दर और वेग नमूना दर. ध्यान देने योग्य बात है और छवि पर लगातार अनुसंधान चोटियों (या ईसीजी के किसी विशिष्ट सुविधा) अंकन द्वारा पूरा हृदय चक्र को पहचानें.
  4. मार्क transmitral डॉपलर ई और चयनित हृदय चक्र में एक लहर या ऊतक डॉपलर E'- और A'- लहर.
    1. डॉपलर ई लहर चरम बिंदु यानी चुनें. ई शिखर, (या ई 'शिखर) और ई लहर (या E'लहर) के त्वरण ढाल मैच के लिए एक गाइड के रूप में शुरू करने के लिए शिखर जोड़ने लाइन का उपयोग लहर की शुरुआत के निशान. लहर की शुरुआत पे शुरू से ही अंतराल की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता हैएके प्रवाह ई लहर (या E'लहर) त्वरण समय (एटी) के रूप में चिह्नित.
    2. मंदी के ढलान मैच के लिए एक गाइड के रूप में समाप्त करने के लिए शिखर जोड़ने लाइन का उपयोग कर ई लहर (या E'लहर) के अंत के निशान. इस मंदी के समय (डीटी) के रूप में चिह्नित आधारभूत की चोटी से अंतराल की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है. लहर के अंत में शुरू से ही अंतराल ई लहर (ई dur = + डीटी एटी) की अवधि है. कार्यक्रम उचित निर्देश के साथ पूरी प्रक्रिया के माध्यम से उपयोगकर्ता गाइड.
  5. मार्क ई लहर के रूप में एक इसी तरह की प्रक्रिया का उपयोग कर एक लहर. ई और ए लहरों दोनों के साथ कार्यक्रम ई शिखर / ए शिखर अनुपात की गणना करता चिह्नित.
    नोट: कार्यक्रम के रूप में फसली छवियों ई और केवल एक लहरों से युक्त चिह्नित लहरों बचाता है. कार्यक्रम भी प्रत्येक हरा के लिए फसल और मापा मानकों के साथ एक डेटा फ़ाइल बनाता है.

पीडीएफ रीतिवाद का प्रयोग Transmitral फ्लो की 4 स्वचालित फिटिंग

डॉपलर ई के स्वचालित फिटिंग और एक लहर और ऊतक डॉपलर E'- और A'- लहर आकृति एक कस्टम LabView कार्यक्रम 18,19 का उपयोग किया जाता है.
  1. फसली छवि लोड, और प्रोग्राम स्वचालित रूप से अधिकतम वेग लिफाफा (MVE) खरीदते हैं. चित्रा 1 में दिखाया गया है MVE transmitral प्रवाह का अनुमान लगाती है कि इस तरह की सीमा निर्धारित करके MVE चुनें. शुरुआत और MVE परिभाषित है कि अंकों की समाप्ति ऑपरेटर द्वारा समय अक्ष के साथ चुना जा सकता है कि इस तरह के अच्छे पत्राचार प्रदान कि केवल MVE अंक लहर की वास्तविक चयनित भाग को बाद में फिटिंग के लिए निवेश के रूप में उपयोग किया जाता है.
  • नोट: उपयोगकर्ता चयनित MVE अंक स्वतः एक Levenberg- Marquardt (चलने) कलन विधि का उपयोग समय के एक समारोह के रूप में वेग के लिए पीडीएफ मॉडल समाधान हो गया है कि कंप्यूटर प्रोग्राम के लिए निवेश कर रहे हैं. फिटिंग की आवश्यकता के साथ पूरा किया है कि नैदानिक ​​(इनपुट) के बीच का मतलब वर्ग त्रुटिडेटा (MVE) और पीडीएफ मॉडल भविष्यवाणी समोच्च कम से कम हो. मॉडल रैखिक है, मानकों का एक अनूठा सेट इनपुट के रूप में इस्तेमाल प्रत्येक डॉपलर ई लहर व्युत्पन्न MVE के लिए प्राप्त की है. इस प्रकार संख्यानुसार अद्वितीय कश्मीर, सी, और एक्स ओ मूल्यों प्रत्येक E'लहर के लिए प्रत्येक ई लहर और कश्मीर ',' सी ', और एक्स ओ' के लिए उत्पन्न कर रहे हैं.
  • फिट ई लहर पर आरोपित है जब घटना में फिट जाहिर suboptimal है (या E'लहर) छवि अधिक का उपयोग करके MVE संशोधित (यानी. एल्गोरिथ्म उदाहरण के लिए MVE में शामिल शोर फिट करने का प्रयास) / कम जिससे मॉडल संशोधित अंक, एक बेहतर फिट प्राप्त करने के लिए पीडीएफ मापदंडों के फलस्वरूप संशोधन के साथ समोच्च भविष्यवाणी की.

    • उचित पीडीएफ फिट उत्पन्न किया गया है जब डेटा सेव करें. नोट: कार्यक्रम स्वतः छवि में डेटा और पीडीएफ मापदंडों युक्त पाठ फ़ाइलों को बचाने के लिए लिखा है औरसमोच्च जानकारी.
    ऊपर वर्णित प्रक्रिया से प्राप्त पीडीएफ मापदंडों नया शरीर विज्ञान को स्पष्ट और नीचे प्रतिनिधि परिणाम अनुभाग में विस्तृत रूप में सामान्य और रोग शरीर क्रिया विज्ञान के बीच भेद करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

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    Representative Results

    ऊपर विस्तृत विधि का उपयोग (constrictive प्रतिबंधात्मक सामान्य, pseudonormal, देरी छूट,) चित्रा 2 में दिखाया गया भरने पैटर्न के चार अलग अलग प्रकार के डॉपलर waveforms प्रतिनिधि. चित्रा 2A pseudonormal से अप्रभेद्य है स्वयं के द्वारा, जो सामान्य पैटर्न से पता चलता है पैटर्न. चित्रा 2B एक देरी छूट से पता चलता है और चित्रा -2 गंभीर डायस्टोलिक रोग के साथ जुड़े एक constrictive-प्रतिबंधक पैटर्न से पता चलता है. स्पष्टता के लिए, पीडीएफ मॉडल भविष्यवाणी फिट बैठता छवियों पर मढ़ा जाता है. पारंपरिक गूंज मापदंडों (ई शिखर, एक चोटी, पर ई लहर, और ई लहर डीटी) और पीडीएफ मानकों (कश्मीर, सी, एक्स ओ) प्रत्येक छवि के नीचे सूचीबद्ध हैं. आंकड़ों से संकेत मिलता है के रूप में, पीडीएफ रीतिवाद फिट बैठता है (भविष्यवाणी) बहुत अच्छी तरह से इन भरने पैटर्न के सभी तीन. पीडीएफ मानकों को भी चैम्बर संपत्तियों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं. डेरखी छूट पैटर्न (चित्रा 2B) आम तौर पर सामान्य पद्धति से (2A चित्रा) सी उच्च viscoelasticity / छूट पीडीएफ पैरामीटर है. Constrictive-प्रतिबंधक पैटर्न (चित्रा -2) आमतौर पर सामान्य पद्धति से एक उच्च कठोरता (पीडीएफ पैरामीटर कश्मीर) है.

    पीडीएफ रीतिवाद का उपयोग कर डॉपलर ई तरंगों का विश्लेषण सामान्य और रोग समूहों के बीच अंतर करने के लिए और नए शरीर विज्ञान की खोज करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. नई फिजियोलॉजी स्पष्ट करने के लिए वैकृत और सामान्य शरीर विज्ञान और पीडीएफ रीतिवाद के चयनित अनुप्रयोगों के बीच अंतर करने का इरादा पीडीएफ रीतिवाद आधारित लोमो विश्लेषण के कुछ चयनित प्रकाशित परिणाम नीचे सूचीबद्ध हैं.

    मधुमेह

    विधि मधुमेह और उम्र से मिलान नियंत्रण विषयों के बीच लोमो में मतभेद यों दिखाया गया है. जबकि इस तरह के डीटी, ई समय ई लहर मंदी के रूप में पारंपरिक अनुक्रमित सी समूह 22 के बीच काफी अलग था. साथ ही, 23 ओ के रूप में KX पीडीएफ मापदंडों से गणना की जा सकती है, जो शिखर एट्रीयो-कोष्ठक दबाव ढाल, मधुमेह समूह में काफी अधिक था. इसके अलावा, नीचे मधुमेह रोगियों के लिए लागू विज्ञान सम्बन्धी भरने दक्षता, देखें.

    उच्च रक्तचाप

    विधि नियंत्रण 24 की तुलना में उच्च रक्तचाप से ग्रस्त विषयों में transmitral भरने पैटर्न का विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. परम्परागत डॉपलर व्युत्पन्न अनुक्रमित समूहों लेकिन पीडीएफ पैरामीटर सी nonhypertensive नियंत्रण की तुलना में उच्च रक्तचाप से ग्रस्त विषयों समूह में काफी अधिक था के बीच अंतर करने में असमर्थ थे.

    गरमी प्रतिबंध हृदय बुढ़ापे धीमा >

    विधि मनुष्यों 25 में लोमो पर गरमी प्रतिबंध के प्रभाव का आकलन किया. लोमो transmitral प्रवाह को मापने और मिलान नियंत्रण उम्र की तुलना द्वारा गरमी प्रतिबंध अभ्यास विषयों में मूल्यांकन किया गया था. ई / ए के उच्च मूल्य और उच्च जल्दी भरने (ई लहर) अंश द्वारा मात्रा के रूप में लोमो गरमी प्रतिबंध समूह में काफी बेहतर था. साथ ही, viscoelasticity का प्रतिनिधित्व एल.वी. कक्ष कठोरता, और सी, का प्रतिनिधित्व पीडीएफ पैरामीटर कश्मीर, गरमी प्रतिबंध विषयों में काफी कम था. ई शिखर दो समूहों के बीच काफी अलग नहीं था, नियंत्रण समूह एक ही शिखर भरने वेग प्राप्त करने के लिए अधिक ऊर्जा खर्च. इस गरमी प्रतिबंध अधिक कुशल लोमो के साथ जुड़ा हुआ है कि पता चला. इसके अलावा बुजुर्ग गरमी प्रतिबंधित विषयों में भरने गरमी प्रतिबंध हृदय उम्र बढ़ने 26 धीमा कर देती है, सुझाव है कि एक छोटे से सामान्य पलटन के बराबर था.

    _content "> उपस्थिति वी.एस.. मित्राल कुंडलाकार दोलनों की अनुपस्थिति

    पीडीएफ रीतिवाद भी E'लहर के बाद मित्राल कुंडलाकार दोलनों (माओ) का विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल किया गया है (ई "-wave, 'ई' '-. लहर, आदि). मित्राल वलय के इस 'बज' मनुष्यों 20 में देखा गया है, लेकिन बाद में दोलनों की उपस्थिति और अनुपस्थिति के लक्षण वर्णन कमी थी. विधि परिकल्पना माओ के अभाव की वजह से कम या धीमी प्रभावी विश्राम के लिए बढ़ा viscoelastic प्रभाव से समझाया है कि परीक्षण किया जा करने की अनुमति दी. माओ के बिना 20 विषयों के लिए माओ के साथ 35 विषयों की तुलना करके, यह अनुदैर्ध्य कठोरता (कश्मीर) और अनुदैर्ध्य viscoelasticity / छूट (ग ') माओ बिना समूह में अधिक थे कि पाया गया था. प्रारंभिक हटना बल और संग्रहीत हटना ऊर्जा दोनों माओ के साथ समूह में अधिक थे. इसके अलावा, यह माओ के अभाव सान्द्र था कि दिखाया गया थाछूट संबंधी डायस्टोलिक रोग 27 से ordant. इसलिए ऊतक डॉपलर E'- लहरों की पीडीएफ विश्लेषण माओ के अभाव छूट संबंधी डायस्टोलिक रोग इंगित करता है कि पता चलता है.

    ई वेव विश्लेषण से DIASTATIC कठोरता

    अंत डायस्टोलिक दबाव मात्रा संबंध (EDPVR) की ढलान परिचित कठोरता आधारित सूचकांक, ढलान diastatic दबाव मात्रा का (ΔP / ΔV) (पीवी) रिश्ते (डी पीवीआर) प्रदान करता है जबकि इन विवो प्रदान करता है आराम एल.वी. की कठोरता. एचोकर्दिओग्रफिक, (यानी डॉपलर ई लहर), विश्लेषण बजाय निरपेक्ष दबाव जानकारी से, केवल रिश्तेदार प्रदान कर सकते हैं. तदनुसार, यह एल.वी. के आराम (diastatic) कठोरता अकेले 28 ई लहर विश्लेषण से सीधे गणना की जा सकती है कि दिखाया गया है. Diastasis पर पीडीएफ रीतिवाद और Bernoulli की समीकरण दबाव और मात्रा (ई लहर के अंत) का उपयोग कर ली गई है. व्युत्पन्न पी वी अंक जब फिट के माध्यम सेरेखीय प्रतिगमन ई लहर विश्लेषण से डी पीवीआर उत्पन्न (डी पीवीआर ई लहर) जिसका ढलान, diastatic कठोरता कश्मीर ई लहर अभिकलन किया गया था. परिणाम पीडीएफ आधारित ई लहर विश्लेषण से diastatic कठोरता के बीच उत्कृष्ट सहसंबंध (आर 2 = 0.92) झुकेंगे (कश्मीर ई लहर) और 30 विषयों में एक साथ पी.वी. डेटा (कश्मीर कैथ) से diastatic कठोरता का एक साथ सोने के मानक माप (444 कुल सामान्य LVEF (LVEF> 55%) के साथ हृदय चक्र).

    विज्ञान सम्बन्धी भरने दक्षता सूचकांक

    एक विज्ञान सम्बन्धी मॉडलिंग दृष्टिकोण से, एक वृद्धि की छूट / चिपचिपापन निरंतर सी भरने के लिए प्रतिरोध वृद्धि हुई है उत्पन्न करता है. इसलिए आदर्श निलय भरने के लिए एक स्वाभाविक पसंद ही और पूरी छूट हटना के कारण एक परिदृश्य, कोई भिगोना (ग = 0) अर्थात् है. विज्ञान सम्बन्धी भरने दक्षता सूचकांक (KFEI) में परिभाषित किया गया है और वास्तविक मात्रा का आयामरहित अनुपात के रूप में 29 निकाली थी दर्जबाएं वेंट्रिकल (एल.वी.) आईएनजी (वेग समय अभिन्न पीडीएफ मापदंडों सी, कश्मीर, एक्स ओ के साथ वास्तविक ई लहर की [VTI]) आदर्श मात्रा को (होने आदर्श ई लहर एक ही कश्मीर की VTI और एक्स ओ लेकिन साथ कोई विरोध नहीं भरने [ग = 0]). 36 सामान्य निलय समारोह के साथ रोगियों (मधुमेह 17 और 19 अच्छी तरह से मिलान nondiabetic नियंत्रण) में यह मधुमेह के रोगियों (49.1 ± 3.3%) में ई लहरों के 30 KFEI सामान्य मरीजों की तुलना में काफी कम थी कि दिखाया गया था (55.8 ± 3.3%) . इस LVEF सामान्य है, तब भी जब भरने दक्षता nondiabetics की तुलना में मधुमेह रोगियों में बिगड़ा हुआ है कि इसका मतलब है.

    भरने दक्षता उम्र के साथ कमजोर होती जाती है

    29 कीनेमेटीक्स भरने दक्षता सूचकांक (KFEI) की क्षमता के प्रकाश में बनाम मधुमेह में भरने का आकलन करने के लिए. nondiabetic नियंत्रण, KFEI की उम्र निर्भरता निर्धारित किया गया था. यह KFEI, परिमाण में कम हो जाती है कि दिखाया गया थाउम्र के साथ और सामान्य LVEF (LVEF> 55%) के साथ और हृदय रोग विज्ञान में 30 बिना 72 नियंत्रण विषयों का विश्लेषण करके आयु (आर 2 = 0.80) के साथ बहुत मजबूती से इसे संबद्ध. लोमो की अन्य परम्परागत मानकों की उम्र निर्भरता भी मूल्यांकन किया गया था. उम्र के साथ कम करने के लिए जाना जाता है अन्य noninvasive लोमो उपायों के साथ सामंजस्य में, KFEI कम हो जाती है और उम्र (आर = 0.80 2) के साथ बहुत मजबूती से इसे संबद्ध. बहुभिन्नरूपी विश्लेषण उम्र KFEI (पी = 0.003) के लिए सबसे महत्वपूर्ण योगदान है कि पता चला है.

    डायस्टोलिक समारोह का भार स्वतंत्र सूचकांक

    ई लहर आकृति श्वसन के जवाब में हरा से हरा परिवर्तन दर्शाते हैं और इसलिए मजबूत लोड निर्भरता प्रदर्शित करता है. दरअसल लोमो के सभी अनुक्रमित लोड पर निर्भर हैं. यह लोमो अनुक्रमित में मनाया मतभेद लोड बदलाव या आंतरिक कक्ष संपत्ति भिन्नता के परिणाम का परिणाम है कि क्या सवाल में कॉल क्योंकि यह समस्याग्रस्त है. सैद्धांतिक भविष्यवाणी और प्रयोगडायस्टोलिक समारोह (LIIDF) के एक लोड स्वतंत्र सूचकांक के अल सत्यापन फिजियोलॉजी / कार्डियोलॉजी में एक लंबे समय से मांग की अनसुलझी समस्या हो गई है. लोड निर्भरता के सवाल का पता करने के लिए, पीडीएफ रीतिवाद चर लोड पर मापा ई तरंगों को लागू किया गया था. विज्ञान सम्बन्धी मॉडलिंग और गणितीय व्युत्पत्ति के माध्यम से, एक लोड स्वतंत्र सूचकांक अलग भार में मापा ई लहरों के बीच संरक्षित है, जो निकाली थी. प्रत्येक मापा ई लहर के लिए, पीडीएफ मापदंडों कश्मीर और एक्स ओ, मॉडल शिखर वेग ई शिखर से गुणा किया जाता शिखर शिखर तात्कालिक दबाव ढाल ड्राइविंग प्रवाह के अनुरूप बल मूल्य, और पीडीएफ पैरामीटर सी भविष्यवाणी KX ओ उपज गुणा कर रहे हैं भरने विरोध शिखर बल के लिए एक मूल्य उपज के लिए. बनाम ओ KX साजिश रचने. ग ई शिखर प्रत्येक ई लहर के लिए एक आदेश दिया जोड़ी जिसका एक उच्च रैखिक संबंध उत्पन्न के रूप में (आयामरहित) ढलान एम Sou हैलोड स्वतंत्र सूचकांक के बाद ght और लोड के बावजूद संरक्षित रहता है ई तरंगों में परिवर्तन उत्पन्न.

    16 स्वस्थ स्वयंसेवकों में लोड झुकाव तालिका के माध्यम से विविध था, जबकि दर्ज की मान्यता ई तरंगों (क्षैतिज सिर, और नीचे सिर) के लिए विश्लेषण किया गया था. भविष्यवाणी के रूप में परिणाम 33 KX ओ और सी ई शिखर के बीच बहुत ही उच्च सहसंबंध (आर 2 = 0.98) झुकेंगे. सामान्य और डायस्टोलिक शिथिलता विषयों के बीच अंतर करने के लिए एम की क्षमता भी बनाम डायस्टोलिक शिथिलता विषयों में एक साथ कैथ गूंज डेटा का विश्लेषण द्वारा मूल्यांकन किया गया था. नियंत्रण. डायस्टोलिक रोग समूह (एम = 0.98 ± 0.07) के लिए औसत एम नियंत्रण (एम = 1.17 ± 0.05, पी <0.001) 33 की तुलना में काफी कम थी.

    चित्रा 1
    परिचालन चरणों की संख्या 1 अनुक्रमफिटिंग (ए) एक ई लहर और (बी) पीडीएफ रीतिवाद के माध्यम से एक E'लहर के लिए. ए) वाम से सही करने के लिए Transmitral प्रवाह छवि डॉपलर वेग प्रोफाइल प्राप्त करने के लिए फसली है. (नीले रंग में समय सीमा के साथ हरे रंग में दिखाया गया है) ई लहर अधिकतम वेग लिफाफा (MVE) का चयन किया है फिट हो. पीडीएफ फिट कम से कम त्रुटि Levenberg- Marquardt पीडीएफ मापदंडों में जिसके परिणामस्वरूप एल्गोरिथ्म और फिट. बी की भलाई का एक उपाय) ऊतक डॉपलर छवि के लिए इसी तरह की प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जाता है. छवि फसल के बाद उलटा है. विवरण के लिए पाठ देखें. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

    चित्रा 2
    पीडीएफ फिट बैठता है के साथ चित्रा 2 तीन ई लहर पैटर्न. ए) नॉर्मअल / Pseudonormal भरने पैटर्न. बी) विलंबित छूट पैटर्न. सी) constrictive-प्रतिबंधक पैटर्न. विवरण के लिए पाठ देखें. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

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    Discussion

    हमारे methodologic ध्यान के साथ ध्यान में रखते हुए, सही और सार्थक परिणाम प्राप्त करने की सुविधा है कि तरीकों के महत्वपूर्ण पहलुओं पर प्रकाश डाला जाता है.

    इकोकार्डियोग्राफी

    इकोकार्डियोग्राफी की अमेरिकन सोसायटी (एएसई) ट्रांस्थोरासिक पढ़ाई 16 के प्रदर्शन के लिए दिशा निर्देश दिया है. एक गूंज परीक्षा के दौरान, छवि गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले कारकों की एक भीड़ कर रहे हैं. Sonographer के नियंत्रण से परे हैं कि कारकों में शामिल हैं: की विशेषताओं की चर्चा करते हुए इस्तेमाल किया जा रहा इमेजर की तकनीकी क्षमताओं, हृदय गति, रोगी शरीर habitus, स्थान में व्यक्तिगत भिन्नता, संरचनात्मक ढांचे का उन्मुखीकरण, और 'गूंज खिड़की' की गुणवत्ता, एक भी विषय के ऊतक में अल्ट्रासाउंड संचरण. Sonographer से सीधे चलाया कारक है कि ट्रांसड्यूसर के चुनाव सहित मशीन सेटिंग्स, शामिल हैं. पीडीएफ विश्लेषण की निष्ठा गूंज छवि योग्यता को सीधे पर निर्भर हैअल्पसंख्यक, देखभाल सबसे अच्छा संभव छवियों को प्राप्त करने के लिए छवि अधिग्रहण की प्रक्रिया के दौरान लिया जाना चाहिए.

    इष्टतम ई लहर छवि पीडीएफ विश्लेषण के लिए गुणवत्ता, प्रदर्शन करने के लिए ई लहर आकार रिश्तेदार को अधिकतम और 100 मिमी / सेकंड के लिए झाड़ू गति की स्थापना के लिए वांछित हैं. उच्च झाडू गति और अधिकतम वेग पैमाने का निर्धारण करने में पूरे शबाब आकार का उपयोग दोनों समय और वेग axes साथ (यानी अधिक अंक फिट होने के लिए) अस्थायी समाधान में वृद्धि हुई प्रदान करता है. बेसलाइन फिल्टर सेटिंग्स भी उच्च झाडू गति सेटिंग्स के साथ बेहतर निर्धारित किया जा सकता है. दर्ज हृदय चक्र की संख्या गूंज प्रयोगशालाओं के बीच अत्यधिक चर रहा है. कई के माध्यम से सार्थक पीडीएफ विश्लेषण सतत रिकॉर्डिंग (3 या 4) श्वसन चक्र के लिए सबसे अधिक वांछनीय है. 75 धड़कता / मिनट, और 12 respirations / मिनट की एक ठेठ आराम दिल दर पर 4 श्वसन चक्र 25 हृदय चक्र प्रदान करना चाहिए कि सतत रिकॉर्डिंग के 20 सेकंड के लिए राशि. चक्रों की इस संख्या रिकॉर्डिंग क्योंकि भार वी के जायज हैअगर वांछित LIIDF गणना की जा सकती है, ताकि शांत श्वसन का परिणाम arying. नोट, 25 हरा औसत के आधार पर एक्स ओ, सी, और कश्मीर के लिए कि कंप्यूटिंग मूल्यों पाद लंबा चिह्नित करने के लिए एक वैध तरीका है. लोड बदलाव भी एक 30 डिग्री फोम कील का उपयोग Valsalva या म्यूएलर युद्धाभ्यास से, या निष्क्रिय पैर ऊंचाई से नैदानिक ​​रिकॉर्डिंग के दौरान उत्पन्न हो सकती है.

    पीडीएफ पैरामीटर संकल्प

    एल्गोरिथम विवरण

    एक damped हार्मोनिक थरथरानवाला और अपनी गणितीय समाधान के लिए गति का समीकरण भौतिकी और यांत्रिकी 34 में इंजीनियरिंग गणित में मानक पाठ्यक्रम सामग्री है. कंप्यूटर की भाषा (सी ++, फोरट्रान, LabVIEW, MATLAB, आदि.) यह लागू किया गया है जिसके द्वारा की पसंद उपयोगकर्ता / अन्वेषक के विवेक पर भी है. स्टैंडर्ड संख्यात्मक तरीकों मौजूद हैं और अच्छी तरह से 35 से जाना जाता है. अन्य समूहों डब्ल्यू द्वारा पीडीएफ रीतिवाद लागू किया हैपीडीएफ के लिए संख्यात्मक मान सहित, अपने स्वयं के संख्यात्मक एल्गोरिथ्म riting और स्वतंत्र रूप से हमारे परिणाम दोहराया है पर अच्छी तरह से 1000 मरीजों को शामिल एक बड़े अध्ययन में 36 पैरामीटर. चल रहे काम वेब आधारित पीडीएफ विश्लेषण उपकरणों के विकास में शामिल हैं, विधि के इष्टतम, व्यापक पहुँचने के लाभ सबसे अच्छा वाणिज्यिक एचोकर्दिओग्रफिक लगे की मालिकाना विश्लेषण पैकेज में पीडीएफ रीतिवाद का समावेश करके प्राप्त किया जा सकता है.

    संचालक निर्भर पहलू

    ई लहर छवि आयातित और फसल होने के बाद damped हार्मोनिक oscillatory वेग के समाधान विधि से फिट होने के लिए है, जो करने के लिए अंक की वास्तविक सेट यानी, अधिकतम वेग लिफाफा का दृढ़ संकल्प (चित्रा 1 देखें), निर्धारित किया जाता है. पैनलों और चित्रा 1 में परिचालन कदम के अनुक्रम द्वारा दिखाया गया है और ऊपर चर्चा की, समोच्च को प्रभावित करता है कि आधारभूत शोर के साथ ही बाहरी शोर ofte हैछवि के एन हिस्सा. ऑपरेटर फिट होने की शुरुआत है और अंक के अंत परिभाषित जो खड़ी नीले लाइनों की स्थिति का समायोजन करके, चित्रा 1 के रूप में दिखाया अंक की निरंतर सेट, फिट होने के लिए निर्धारित कर सकते हैं. विधि सीधे आयातित छवि पर फिट प्रदर्शित करता है और यह सार्थक है या नहीं अगर ऑपरेटर आसानी से आकलन कर सकते हैं.

    हार्ट दर पाद लंबा की अवधि और ई लहर 37 की सुविधाओं पर एक प्रभाव है, और देखभाल के रोगी दिल की दर के संदर्भ में ढाले एल्गोरिथ्म के परिणामों की व्याख्या करने के लिए लिया जाना चाहिए. साइनस लय ई और ए लहरों में 80 धड़कता / मिनट नीचे ठेठ दिल की दर, कम diastasis की एक संक्षिप्त अवधि से अलग होती है. इस ई लहर की मंदी के हिस्से के शामिल किए जाने की सुविधा. दिल की दरों में वृद्धि के रूप में, diastasis घटता है और एक लहर शुरुआत ई लहर समाप्ति से पहले होता है, गायब हो जाता है. तेजी से दिल की दर से कम, 90 धड़कता / मिनट से ऊपर, एक लहर ई लहर की मंदी भाग overliesऔर ई लहर की पीडीएफ विश्लेषण क्योंकि फिट होने के लिए उपलब्ध MVE अंक की सीमित संख्या के अविश्वसनीय हो जाता है. कम से कम 1/2 कुल मंदी ई लहर तरंग की 2/3 को सार्थक विश्लेषण के लिए फिटिंग के लिए उपलब्ध होना चाहिए.

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    Acknowledgments

    इस काम एलन ए और एडिथ एल Wolff चैरिटेबल ट्रस्ट, सेंट लुइस, और बार्न्स यहूदी अस्पताल फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था. एल Shmuylovich और ई घोष आंशिक रूप से अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन के गढ़ सम्बन्ध से predoctoral फेलोशिप पुरस्कार द्वारा समर्थित थे. एस झू वाशिंगटन विश्वविद्यालय कॉम्पटन विद्वान कार्यक्रम और कॉलेज ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज 'समर अंडर अनुसंधान पुरस्कार से आंशिक समर्थन प्राप्त किया. एस Mossahebi भौतिकी विभाग से आंशिक समर्थन प्राप्त किया.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Philips iE33 Philips (Andover, MA)
    LabView 6.0 National Instruments Version 6.0.2
    MATLAB MathWorks  Version R2010b

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    References

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    Mossahebi, S., Zhu, S., Chen, H.,… More

    Mossahebi, S., Zhu, S., Chen, H., Shmuylovich, L., Ghosh, E., Kovács, S. J. Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism. J. Vis. Exp. (91), e51471, doi:10.3791/51471 (2014).

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