Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

تقييم الدوامات داخل القلب مع تصوير بقع الدم المشتقة من تخطيط صدى القلب بمعدل مرتفع في الأطفال حديثي الولادة

Published: December 22, 2023 doi: 10.3791/65189
Automatic Translation
1, 2, 3
1John Hunter Hospital, Department of Cardiology, University of Newcastle, 2John Hunter Children’s Hospital, Department of Neonatology, University of Newcastle, 3Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité

ERRATUM NOTICE

Summary

يستخدم البروتوكول الحالي تقنية تصوير بقع الدم المشتقة من تخطيط صدى القلب لتصور ديناميكا الدم داخل القلب عند الأطفال حديثي الولادة. يتم استكشاف الفائدة السريرية لهذه التكنولوجيا ، ويتم الوصول إلى الجسم الدوراني للسائل داخل البطين الأيسر (المعروف باسم الدوامة) ، ويتم تحديد أهميته في فهم علم الفصحاق.

Abstract

البطين الأيسر (LV) لديه نمط فريد من ملء الدورة الدموية. أثناء الانبساط ، يتم تشكيل جسم دوراني أو حلقة من السائل تعرف باسم الدوامة بسبب الهندسة الشيرالية للقلب. يقال إن الدوامة لها دور في الحفاظ على الطاقة الحركية لتدفق الدم الذي يدخل إلى LV. أظهرت الدراسات الحديثة أن دوامات الجهد المنخفض قد يكون لها قيمة تنبؤية في وصف الوظيفة الانبساطية أثناء الراحة لدى الأطفال حديثي الولادة والأطفال والبالغين ، وقد تساعد في التدخل دون الإكلينيكي المبكر. ومع ذلك ، لا يزال تصور وتوصيف الدوامة مستكشفا إلى الحد الأدنى. تم استخدام عدد من طرق التصوير لتصور ووصف أنماط تدفق الدم داخل القلب وحلقات الدوامة. في هذه المقالة ، تعتبر التقنية المعروفة باسم تصوير بقع الدم (BSI) ذات أهمية خاصة. BSI مشتق من تخطيط صدى القلب دوبلر الملون بمعدل إطارات مرتفع ويوفر العديد من المزايا مقارنة بالطرائق الأخرى. وبالتحديد ، BSI هي أداة غير مكلفة وغير جراحية بجانب السرير لا تعتمد على عوامل التباين أو الافتراضات الرياضية واسعة النطاق. يقدم هذا العمل تطبيقا مفصلا خطوة بخطوة لمنهجية BSI المستخدمة في مختبرنا. لا تزال الفائدة السريرية ل BSI في مراحلها المبكرة ، ولكنها أظهرت وعدا بين الأطفال وحديثي الولادة لوصف الوظيفة الانبساطية في القلوب المثقلة بالحجم. وبالتالي فإن الهدف الثانوي لهذه الدراسة هو مناقشة العمل السريري الحديث والمستقبلي باستخدام تقنية التصوير هذه.

Introduction

تلعب أنماط تدفق الدم داخل القلب دورا رئيسيا في نمو القلب ، بدءا من تكوين الجنين وتستمر طوال العمر1. يلعب إجهاد القص الديناميكي للدم دورا محوريا في تحفيز نمو غرفة القلب وهندستها من خلال تنشيط جينات معينة 2,3. يحدث هذا في كل من المرحلة داخل الرحم وفي المراحل المبكرة من الحياة ، مما يسلط الضوء على أهمية تأثير الدورة الدموية على نمو القلب المبكر والانتقال إلى مرحلة البلوغ3.

تنص قوانين ديناميكا الموائع على أن الدم الذي يمر على طول جدار الوعاء الدموي يتحرك بشكل أبطأ عندما يكون أقرب إلى الجدار، وأسرع عندما يكون في مركز الوعاء، حيث تكون المقاومة أقل. يمكن إثبات هذه الظاهرة في أي وعاء كبير مع دوبلر موجة النبض كمغلف متكامل نموذجي لسرعة دوبلر4. عندما يدخل الدم إلى تجويف أكبر مثل القلب ، يستمر الدم الأبعد عن سطح الشغاف في زيادة سرعته بالنسبة إلى الدم الأقرب إلى هذا السطح وإنشاء جسم دوراني من السوائل ، يعرف باسم الدوامة. بمجرد إنشائها ، تكون الدوامات عبارة عن هياكل تدفق ذاتية الدفع تجذب عادة السائل المحيط عبر تدرجات الضغط السلبي. وبالتالي ، يمكن للدوامة أن تحرك كمية أكبر من الدم من نفاثة مستقيمة مكافئة من السوائل ، مما يعزز كفاءة القلببشكل أكبر 4,5.

تشير الأدبيات إلى أن الغرض التطوري للدوامات هو الحفاظ على الطاقة الحركية وتقليل إجهاد القص وزيادة كفاءة التدفق4،5،6. وبالنسبة للقلب تحديدا، يتضمن ذلك تخزين طاقة الدورة الدموية في حركة دورانية، وتسهيل إغلاق الصمام، وانتشار تدفق الدم نحو مجرى التدفق، كما هو موضح في الشكل 1. من المتوقع تغيير أنماط تدفق الدم داخل القلب في الحالات المرضية مثل الحالات المحملة بالحجم وفي الحالات ذات الصمامات الاصطناعية 7,8. وهكذا ، هنا تكمن الإمكانات التشخيصية الحقيقية للدوامات كتنبؤات مبكرة لنتائج القلب والأوعية الدموية لدى البالغين.

اكتسبت ديناميكا الدم داخل القلب اهتماما متزايدا بالأدبيات في كل من البالغين والأطفال. تتوفر العديد من الطرائق للتقييم النوعي والكمي لديناميكا الدم داخل القلب وتم تلخيصها بشكل شامل في مراجعة حديثة ، مع التركيز بشكل خاص على الدوامةداخل القلب 9. إحدى الطرق الواعدة للغاية هي تصوير بقع الدم المشتق من تخطيط صدى القلب (BSI) ، والذي يوفر القدرة على قياس عدد من خصائص الدوامة النوعية والكمية بشكل غير جراحي ، الموضحة أدناه ، بتكلفة منخفضة نسبيا وقابلية استنساخ ممتازة10. يتوفر BSI حاليا تجاريا باستخدام نظام الموجات فوق الصوتية للقلب المتطور مع مسبار S12 أو S6 MHz. تشبه ميزات تتبع البقع تلك المستخدمة في تتبع بقع الأنسجة لدراسة تشوه عضلة القلب11،12،13. نظرا لأن خلايا الدم الحمراء تميل إلى التحرك بشكل أسرع وبتردد دوبلر أعلى من الأنسجة المحيطة ، يمكن فصل الإشارتين عن طريق تطبيق مرشح زمني. يستخدم BSI خوارزمية أفضل تطابق لتحديد حركة بقع الدم مباشرة دون استخدام عوامل التباين. يمكن تصور قياسات سرعة الدم كأسهم أو خطوط انسيابية أو خطوط مسار مع أو بدون صور دوبلر ملونة أساسية ، ويمكن أن تسلط الضوء على مناطق التدفق المعقد10.

لقد ثبت أن BSI تتمتع بجدوى ودقة جيدة لتحديد أنماط تدفق الدم داخل القلب ، مع صلاحية ممتازة مقارنة بأداة فانتوم مرجعية ودوبلرنابض 7،10،11. على الرغم من أن المعهد البريطاني للمعايير لا يزال جديدا للغاية، إلا أنه أداة سريرية واعدة للتشخيص المبكر لمختلف الفيزيولوجيا المرضية للقلب. أظهر التطبيق السريري للتصوير الدوامي نتائج واعدة عند الأطفال حديثي الولادة. على وجه التحديد ، قد يكون لسلوك الدوامة في البطين الأيسر (LV) آثار طويلة المدى على إعادة تشكيل القلب والاستعداد لفشل القلب.

لا تزال الآلية التي تربط الدوامات بإعادة تشكيل البطين الأيسر غير مستكشفة نسبيا ، ولكن تم التحقيق فيها مؤخرا في مختبرنا وهي موضوع العمل المستمر11. تهدف مقالة المنهجية هذه إلى وصف استخدام BSI في استكشاف الدوامات داخل القلب ومناقشة الاستخدامات العملية والسريرية للدوامات في تقييم الوظيفة الانبساطية في مختلف السكان. الهدف الثانوي هو مناقشة الأهمية السريرية ل BSI وتقديم بعض الأعمال التي تم إجراؤها سابقا في حديثي الولادة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

كانت جميع الإجراءات التي أجريت في الدراسات التي شملت مشاركين بشريين متوافقة مع المعايير الأخلاقية للجنة البحوث المؤسسية و / أو الوطنية ومع إعلان هلسنكي لعام 1964 وتعديلاته اللاحقة أو المعايير الأخلاقية المماثلة. تم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع عائلات المشاركين الفرديين المشمولين في الدراسة. تم إلغاء تحديد جميع الصور ومقاطع الفيديو بعد عملية الاستحواذ.

1. إعداد المريض

  1. قم بإعداد جهاز الموجات فوق الصوتية المجاور لسرير المريض وقم بتوصيل مخطط كهربية القلب ثلاثي الخيوط (انظر جدول المواد).
  2. أدخل رمز المريض والتفاصيل ذات الصلة ، مثل طول الجسم ووزنه ، وقم بإجراء مخطط صدى القلب وفقا للمعايير الموضحة سابقا12.

2. الحصول على الصور

  1. على وجه التحديد بالنسبة ل BSI ، احصل على رؤية ضحلة للجهد المنخفض في العرض القمي المكون من أربع غرف بعرض قطاع ضيق ، مما يسمح بمعدل إطارات اكتساب يتراوح بين 400-600 هرتز.
  2. افتح مربعا ملونا فوق تجويف البطين الأيسر ، وقم بتضييق الحد الأقصى ليشمل المنطقة فقط من الصمام التاجي إلى قمة الشغاف ، ومن حدود الشغاف الحاجز إلى حدود الشغاف للجدار الجانبي.
  3. زيادة اكتساب اللون إلى درجة البقع وتقليل قليلا. اضبط حد مقياس سرعة دوبلر الملون على السرعة الانبساطية المناسبة (20-30 سم / ثانية عند الخدج) لملء مربع اللون إلى أقصى حد بالتدفق الانبساطي البطيء الحركة.
  4. في لوحة التحكم على شاشة اللمس الخاصة بالجهاز (انظر جدول المواد)، انقر فوق وضع BSI للكشف عن اتجاهات التدفق داخل القلب والدوامات بتنسيق ألوان RAW. اضبط موضع صندوق BSI وحجمه ليشمل منطقة التدفق محل الاهتمام وسجل دورتين قلبيتين على الأقل.
  5. كرر الإجراء في عرض المحور الطويل LV القمي أو طرق العرض الأخرى التي تتطلب تقييم الدورة الدموية داخل القلب (الشكل 2 والشكل 3).

3. تحليل الصور

ملاحظة: تم وصف تقنيات تحليل الصور لدوامة الجهد المنخفض بإيجاز في العمل السابق من مختبرنا11. البروتوكول المستخدم لتقييم الدوامات داخل القلب هو كما يلي (الشكل 3 والشكل 4).

  1. احفظ دورتين قلبيتين من كل مريض على حدة إلى وسائط خارجية بتنسيق RAW DICOM الخاص به وانقله إلى محطة مختبر مع برنامج معالجة الصور (انظر جدول المواد) المثبت لإجراء تحليلات مفصلة في وضع عدم الاتصال.
  2. بمجرد عدم الاتصال بالإنترنت ، حدد الدوامة الأبرز أو الرئيسية.
    ملاحظة: يتم تصور الدوامة الرئيسية كهيكل ممدود ، بيضاوي الشكل ، يدور عكس اتجاه عقارب الساعة يقع في الربع الأيسر العلوي من البطين الأيسر بالقرب من الحاجز ، مع وجود أقصى منطقة دوامة في الانبساط المتأخر (أثناء الموجة A المرسلة) عند الخدج (الفيديو 1). عادة ما توجد الدوامة الرئيسية أثناء الموجة E المرسلة للرضع الأكبر سنا والأطفال.
  3. سجل عدد الدوامات المستقلة والكاملة بيضاوية الشكل التي تتشكل طوال الدورة القلبية لكل مقطع.
  4. قم بقياس موضع الدوامة الرئيسية بالنسبة للمعالم المعروفة داخل LV. لتحديد عمق الدوامة ، باستخدام أداة "قياس المسافة" في برنامج التحليل ، قم بقياس المسافة الرأسية من عين الدوامة إلى منتصف حلقة الصمام التاجي. بالنسبة للوضع العرضي للدوامة ، قم بقياس المسافة الأفقية من عين الدوامة إلى حدود الشغاف للحاجز بين البطينين.
  5. قم بقياس المسافات الرأسية والأفقية من الحافة إلى الحافة للدوامة الرئيسية بالنسبة لطول وعرض الجهد المنخفض للحصول على شكل الدوامة.
    ملاحظة: يتيح هذا أيضا تقدير مؤشر كروية الدوامة كطول مقسوما على العرض.
  6. باستخدام أداة "قياس التتبع" في برنامج التحليل ، انقر فوق وتتبع حلقة الدوامة الخارجية عند النقطة التي تكون فيها الدوامة الرئيسية هي الأبرز لتحديد منطقة الدوامة الرئيسية.
  7. لتقييم وقت تكوين دوامة الذروة (PVFT) ، قم بتسجيل الإطار القلبي عند ظهور الدوامة لأول مرة (حلقات دائرية محددة) في الإطار القلبي حيث تكون الدوامة الرئيسية هي الأبرز وحساب عدد الإطارات بالنسبة إلى العدد الإجمالي للإطارات في دورة قلبية واحدة للمريض.
  8. لتقييم مدة الدوامة ، قم بقياس الإطارات التي تظهر منها الدوامة لأول مرة عندما تفقد الدوامة تشكيل حلقتها الدائرية. ثم يتم حساب مدة الدوامة على أنها عدد الإطارات بالنسبة إلى إجمالي عدد الإطارات لهذا المريض في دورة قلبية واحدة (الشكل 5).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يمكن مقارنة اقتناء مقاطع الدوامة بالمنهجية القياسية المستخدمة عالميا في الحصول على مقاطع دوبلر الملونة. وصفت الدراسات الرائدة في البالغين الدوامات باستخدام وجهات النظر القمية المكونة من غرفتين وثلاث وأربع غرف14. دوامة الجهد المنخفض عبارة عن هيكل يشبه الحلقة ينتقل من القاعدة إلى القمة. يصور BSI القطر الداخلي للحلقة (الشكل 2). عادة ما تكون حلقة الدوامة غير متماثلة الشكل ، وبالتالي يمكن لطائرات التصوير البديلة أن تظهر مورفولوجيا أو موضع دوامة متغير. في تحليل صغير ل 20 مريضا ، وجد أن موضع الدوامة كان قابلا للمقارنة. على وجه الخصوص ، كان مؤشر كروية الدوامة أعلى في عرض الغرف الأربع عند مقارنته بعرض الغرف الثلاث (الشكل 3). تبنت الدراسة الحالية وجهة نظر ثلاث غرف لتصوير الدوامة ، والتي أسفرت عن الصور الأكثر قابلية للتكرار في تجربتنا.

وصف العمل الأخير من مختبرنا التطبيق السريري الناجح ل BSI11 المشتق من تخطيط صدى القلب. تلقى 50 من حديثي الولادة الخدج مخطط صدى القلب الشامل، والذي تضمن تقييم BSI، إلى جانب البيانات السريرية التقليدية مثل ضغط الدم وحالة الجهاز التنفسي. كانت جدوى وموثوقية كل من اكتساب وتفسير الدوامات في حديثي الولادة عالية وأظهرت أنه يمكن وصف الدوامات بالتفصيل بناء على المنهجية التي نوقشت أعلاه. على وجه التحديد ، تم تحديد مجموعة من القيم لمنطقة الدوامة ، والموضع ، والتشكل ، وعدد الدوامات الظاهرة ، وخصائص التوقيت ، جنبا إلى جنب مع بنية القلب التقليدية ومعلمات الوظيفة. علاوة على ذلك ، تم تقسيم السكان إلى أرباع بناء على أحجام LV المفهرسة وأظهروا اختلافات كبيرة بين مجموعات الربع المرتفعة والمنخفضة لمختلف معلمات الدوامة الرئيسية (الجدول 1).

كشفت التحليلات عن العديد من الارتباطات الرئيسية بين معلمات دوامة BSI الجديدة والمعلمات التقليدية المشتقة من تخطيط صدى القلب للوظيفة الانبساطية ومورفولوجيا LV. لوحظ وجود ارتباط إيجابي قوي بين منطقة الدوامة والبعد الانبساطي لنهاية الجهد المنخفض (r = 0.50 ، p < 0.01) ، وشوهد ارتباط عكسي بين مدة الدوامة ونسبة EE - مقياس بديل للضغط الانبساطي في نهاية الجهدالمنخفض 12 (r = -0.56 ، p < 0.01). تشير هذه البيانات إلى أن الدوامات قد توفر نظرة ثاقبة فريدة للوظيفة الانبساطية للسكان حديثي الولادة وتوفر دعما إضافيا للمعايير التقليدية الراسخة.

دفعت الارتباطات الرئيسية الموصوفة أعلاه بين منطقة الدوامة ومورفولوجيا LV إلى مزيد من العمل المستمر على فرضية أن الطاقة الحركية من ديناميكا الدم داخل القلب قد تؤثر على إعادة تشكيل القلب المبكر لل LV عند الخدج. كشفت دراسة مستقبلية واسعة النطاق حتى الآن أن واحدا على الأقل من كل أربعة أطفال خدج جدا تظهر عليهم علامات إعادة تشكيل القلب LV في وقت الخروج. ومع ذلك، هناك معلومات محدودة متاحة عن الآليات الأساسية. وجدت التقييمات الأولية أن الدوامات كانت أقل استطالة في اليوم 7 بعد الولادة المبكرة عند الرضع الذين طوروا لاحقا إعادة تشكيل القلب ، مما يدعم الفرضية القائلة بأن أنماط تدفق الدم داخل القلب قد تلعب دورا مهما في نمو القلب بعد الولادة المبكرة15. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات للتحقق من صحة هذه النتائج واستكشاف ما إذا كان التدخل المبكر والقصير الأجل يمكن أن يمنع هذا المسار من نمو القلب غير الطبيعي.

كما تم استكشاف تطبيق BSI في توصيف ديناميكا الدم داخل القلب في معالم قلبية أخرى حيث توجد أنماط تدفق فريدة (الشكل 6). تجرى التقييمات الأولية لأنماط التدفق ثنائي التجويف داخل الأذين الأيمن (الفيديو 2) وديناميكا الدم في مجرى تدفق البطين الأيمن أثناء الانبساط (الفيديو 3). تهدف هذه الدراسات التجريبية إلى زيادة وصف أنماط التدفق الوريدي العائد في حديثي الولادة بمستويات مختلفة من الدعم التنفسي واكتساب مزيد من التبصر في العلاقات المتبادلة بين التغيرات التنفسية والوظيفة الانبساطية.

Figure 1
الشكل 1: ديناميكا الدم داخل القلب في البطين الأيسر. يوضح هذا الرسم التوضيحي بصريا أنماط تدفق الدم داخل القلب وتكوين الدوامة داخل LV. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 2
الشكل 2: حلقة دوامة البطين الأيسر. يوضح هذا المخطط حلقة الدوامة التي يمكن رؤيتها من منظر قمي من ثلاث غرف باستخدام دوبلر ملون ثنائي الأبعاد وتصوير تتبع البقع. عند استخدام المنظر القمي المكون من ثلاث غرف ، تكون الدوامة الرئيسية (غرفة Smain 3) أصغر من المنظر المكون من أربع غرف (غرفة Smain 4). عادة ما تكون الدوامة الرئيسية أكبر عند مقارنتها بأي دوامات ثانوية (Ssec). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: الدوامات المشتقة من تصوير بقع الدم في المناظر القمية. هذه مقارنة بين الدوامات المشتقة من BSI الموضحة باستخدام العرض القمي المكون من أربع غرف (يسار) والعرض القمي المكون من ثلاث غرف (يمين). تمثل التمثيلات البيانية الأشكال والمواقع المختلفة للدوامات في النافذتين القمتين. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: تقييم مورفولوجيا الدوامة. يوضح هذا الرسم البياني الطرق اليدوية المستخدمة في مختبرنا للحصول على معلمات مورفولوجيا الدوامة من وجهة نظر القمي المكونة من أربع غرف. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: تقييم خصائص توقيت الدوامة. يوضح هذا الشكل الطرق المستخدمة للحصول على خصائص توقيت الدوامة مثل مدة الدوامة ووقت تكوين دوامة الذروة. يشير الخط الأحمر العمودي إلى أي مرحلة من الدورة القلبية يحدث حدث دوامة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: تتبع بقع الدم في غرف القلب الأخرى. يوضح هذا الشكل ديناميكا الدم داخل القلب في غرف القلب الأخرى. في البطين الأيمن (RV) ، الدوامة الرئيسية عبارة عن هيكل دوار في اتجاه عقارب الساعة يتدحرج على طول الحاجز بأقصى مساحة له قبل الصمام الرئوي والشريان (PA) مباشرة. في الأذين الأيمن (RA) ، تتشكل دوامة رئيسية بسبب اختلاط التدفق عبر الوريد الأجوف السفلي (IVC) والوريد الأجوف العلوي (SVC) بالقرب من الحد السفلي للجدار الجانبي ومع الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة ، وأحيانا دوران ثان في اتجاه عقارب الساعة بالقرب من ملحق RA. يحتوي الأذين الأيسر (LA) على مناطق محدودة لا يختلط فيها تدفق الأوردة الرئوية الأربعة بشكل مباشر ، وقد يكون من الصعب التقاط الدوامات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

LVEDVi الربع الأدنى LVEDVi أعلى ربع
الكسر القذفي (٪) 67(5) 69(5)
إجهاد طولي (٪) 20.3(1.6) 23.5(2.7)*
MV VTI (سم) 6.4(1.9) 9.6(2.8)**
نسبة EA 0.69(0.12) 0.84(0.10**
نسبة EE 13.3(2.9) 19.7(8.0)*
IVRT (مللي ثانية) 54(8) 44(8)**
مكان
عمق الدوامة 0.58(0.10) 0.56(0.07)
موقف دوامة عرضية 0.29(0.07) 0.37(0.15)**
هندسة
منطقة الدوامة (سم2) 0.44(0.28) 0.57(0.21)
منطقة دوامة مفهرسة إلى منطقة الجهد المنخفض 0.20(0.12 0.18(0.05)
خصائص الوقت
وقت بدء الدوامة (٪ من RR) 88(5) 76(8)**
وقت تكوين الدوامة الذروة (٪ من RR) 91(2) 82(8)**
مدة الدوامة (٪ من RR) 16(4) 11(2)**

الجدول 1: مقارنة بين الرضع الذين لديهم أدنى أرباع مقابل أعلى أرباع أحجام الجهد المنخفض المفهرسة. يتم تقديم البيانات كوسائل + الانحراف المعياري (SD). ** ص < 0.01 ، * ع < 0.05. الاختصارات: IVRT = وقت الاسترخاء متساوي الحجم. LVEDVi = حجم نهاية البطين الأيسر الانبساطي مفهرس إلى الوزن ؛ MV = الصمام التاجي. يعاد استخدام الجدول من المرجع11.

فيديو 1: لقطات شاشة من فيديو دوامة الجهد المنخفض. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الفيديو.

فيديو 2: لقطات شاشة من فيديو دوامة التدفق ثنائي الكافال. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الفيديو.

فيديو 3: لقطات شاشة من فيديو دوامة مجرى تدفق البطين الأيمن. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الفيديو.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

أهمية تصور وفهم الدوامة داخل القلب
هناك العديد من التطبيقات السريرية الممكنة للتصوير الدوامي المشتق من تخطيط صدى القلب بمعدل إطارات مرتفع. كانت قدرتها على تقديم نظرة ثاقبة قيمة لديناميكيات التدفق داخل القلب هي اهتمام الدراسات الحديثة16. علاوة على ذلك ، قد يسمح التصوير الدوامي بالكشف عن التغيرات السابقة للأعراض في بنية LV ووظيفتها عند حديثي الولادة ، والتي قد يكون لها تأثير على إعادة تشكيل القلب على المدى الطويل في مرحلة البلوغ15. وهذا بدوره قد يزيد من الدقة والنتائج النذير لمتابعة العلاجات والعمليات الجراحية. اكتسب استخدام BSI في تصور الدوامات داخل القلب مؤخرا بعض الجاذبية في الأدبيات ، لكنه لا يزال غير مستكشف إلى حد كبير. بصرف النظر عن العمل في المختبر الحالي على حديثي الولادة المولودين قبل الأوان ، أظهرت منشورات سريرية أخرى أن BSI المشتق من تخطيط صدى القلب ممكن ومناسب سريريا عند الرضع المصابين بأمراض القلب الخلقية7،17 ، وأمراض الصمامات18 ، وحتى في أمراض البطين الأيمن19.

فائدة التصوير الدوامي في تقييم الوظيفة الانبساطية
تصف الوظيفة الانبساطية ل LV قدرتها على الامتلاء بالدم وإعداد حجم السكتة الدماغية للطرد. كانت هناك تطورات كبيرة في فهم الوظيفة الانبساطية لدى المرضى الذين يعانون من قصور القلب مع الكسر القذفي المحفوظ (HFpEF) ، خاصة فيما يتعلق بالفيزيولوجيا المرضية والتشخيص والتشخيص باستخدام تخطيط صدى القلب20،21. تتضمن الوظيفة الانبساطية للقلب عملية كيميائية حيوية نشطة لانحلال عضلة القلب ، حيث تنفصل الجسور المتقاطعة للأكتين والميوسين ويبدأ التوتر في ألياف عضلة القلب في الانخفاض. عندما يفتح الصمام التاجي ، يدخل الدم إلى LV من خلال الشفط الناتج عن الارتداد المرن لألياف عضلة القلب التي تتحرك نحو طولها الأصلي (استعادة القوى). هذا يقلل من ضغط تجويف الجهد المنخفض ويخلق تدرج ضغط بين الأذين والبطين. يتم إنشاء المرحلة الأخيرة من الوظيفة الانبساطية عن طريق الانكماش الأذيني ، مما يزيد من ضغط LA فوق ضغط LV ويحدد الضغط والحجم الانبساطي النهائي لنهاية LV قبل إغلاق الصمام التاجي وبداية الانكماش22.

من وجهة نظر الدورة الدموية ، يتضمن انبساط LV مرور عمود من الدم المؤكسج من الأذينين إلى البطين استعدادا للطرد. يعني موضع مجرى التدفق الخارجي LV المجاور للحلقة التاجية أن الدم يدخل البطين بشكل أساسي إلى قمي ويترك البطين قميا إلى قاعيا. تشير التطورات الحديثة في فهم ديناميكا الدم داخل القلب إلى أن إعادة توجيه تدفق الدم التي تحدث في الانتقال من ملء البطين الأيسر إلى القذف تتبع اتجاها دورانيا محددا لتقليل قوى القص على عضلة القلب والحفاظ على الطاقة الحركية لعمود الدم المتحرك ، وبالتالي تشكيل دوامة داخل البطيني 4,5 (الشكل 1).

تم تلخيص إرشادات علم الأمراض من قبل الجمعية الأمريكية لتخطيط صدى القلب والرابطة الأوروبية لتصوير القلب والأوعية الدموية12. توجد العديد من القيود مع دوبلر القياسي والتقييم المشتق ثنائي الأبعاد للوظيفة الانبساطية. وتشمل هذه ، على سبيل المثال لا الحصر ، معدل ضربات القلب ، والاعتماد على زاوية دوبلر ، وجودة الإشارة ، وصعوبة تصنيف الخلل الانبساطي باستخدام معلمات متعددة ، والتي غالبا ما لا تتم محاذاتها. وبالتالي ، فإن اقتراح معلمة مستقلة للزاوية ومعدل ضربات القلب ، مع إمكانية الحصول على نظرة تفصيلية حول استرخاء وملء LV المستمدة من قياس أولي واحد ، أصبح ممكنا مع إدخال الدوامة داخل القلب.

كما هو موضح في النتائج الحالية ، فإن تصور الدوامة ينتج العديد من المعلمات ، مما يتيح بعض التبصر في وظيفة القلب الانبساطي. على وجه التحديد ، تم إظهار ارتباط كبير بين منطقة / شكل الدوامة ومورفولوجيا الجهد المنخفض ، بالإضافة إلى أهمية توقيت الدوامة في التنبؤ بالضغط الانبساطي في نهاية الجهد المنخفض. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر أيضا اختلافات في موضع الدوامة بناء على مستوى التصوير المستخدم (الشكل 3) ، بالإضافة إلى الاختلافات الموضعية لدى الأطفال المصابين بأمراض القلب الخلقية في العمل من مؤلفين آخرين (أي الدوامة الموضوعة بالقرب من الحاجز بين البطينين في الحالات المحملة بالحجم الزائد والمرضى الذين يعانون من أمراض الصمامات 7,12). قد يكون عدد الدوامات التي شوهدت في LV مرتبطا نظريا ببنية LV ، لكنه لم يظهر بعد أهمية إحصائية في هذا العمل وعمل الآخرين. أخيرا ، قد يؤدي التصوير الدوامي إلى قياسات عددية أكثر تعقيدا ، مثل الدوامية وفقدان الطاقة والطاقة الحركية المخزنة ، والتي أظهرت بعض القيمة النذير في دراسة أمراض الصمامات الخلقية ، مثل الصمامات الأبهرية ثنائية الشرف18. قد يوفر التطبيق السريري ل BSI معلومات إضافية مجدية لدوبلر اللون التقليدي ، مما يساعد على تعزيز تصور أنماط الدورة الدموية غير الطبيعية في أمراض مثل التحويلات وقلس الصمامات والتضيق17.

تصوير وتحليل الدوامة داخل القلب: إيجابيات وسلبيات
كما هو موضح سابقا ، يمكن تصور أنماط تدفق الدم داخل القلب باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي للقلب (MRI) ، بالإضافة إلى قياس سرعة تصوير الجسيمات المشتقة من تخطيط صدى القلب ، ورسم خرائط تدفق المتجهات ، و BSI6. في حديثي الولادة، يتمتع المعهد البريطاني للمعايير بأكبر المزايا نظرا لطبيعته غير الباضعة وتطبيقه بجانب السرير. بالإضافة إلى ذلك، بما أن دقة الصورة واختراق شعاع الموجات فوق الصوتية مرتبطان عكسيا، فإن مساحة سطح الجسم الصغيرة جدا لحديث الولادة تسمح باستخدام دقة عالية دون التضحية بها من أجل عمق الاختراق. على العكس من ذلك ، نظرا لأن BSI يتطلب معدلات إطارات عالية ودقة عالية من أجل التقاط الدوامات داخل القلب بشكل عملي ، فإن هذه التقنية غير قادرة حاليا على إجراؤها في المرضى الأكبر حجما ، مثل البالغين ، حيث تؤثر متطلبات الاختراق الأكبر على الدقة. حتى الآن ، كان أكبر عدد من المرضى الذين تم تطبيق BSI عليهم بنجاح في مجموعة من الأطفال الذين يبلغ متوسط أعمارهم 7 سنوات ومساحة سطح الجسم تصل إلى 1.22 م27.

هناك قيد آخر لتصوير BSI وهو اعتماده على صور ثنائية الأبعاد عالية الجودة لتقدير الدوامات بدقة. حاليا ، لا يتوفر BSI في تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد ، مما يحد من تصور هذا الهيكل ثلاثي الأبعاد المعقد. علاوة على ذلك ، تتكبد BSI خسارة كبيرة في نسبة الإشارة إلى الضوضاء بسبب عمق اختراقها المحدود. من الناحية العملية، هذا يعني أن حديث الولادة غير المستقر الذي يتحرك أثناء وقت الفحص وبنية الجسم التي تحول دون رؤية محسنة ومحددة من أربع غرف للجهد المنخفض يمكن أن تشكل عقبات كبيرة مع هذه التقنية. يجب تنفيذ طرق تهدئة حديث الولادة أثناء الفحص (على سبيل المثال، باستخدام السكروز) وتقنيات أخرى لتحسين جودة صورة الجهد المنخفض في العرض المكون من أربع غرف (على سبيل المثال، تحديد موضع تقنيات حديث الولادة والمشغل) بسهولة.

أخيرا ، اقتصرت هذه الدراسة تجاريا على خصائص الدوامة للتكنولوجيا المختارة (أي BSI المشتق من تخطيط صدى القلب). في حين أن الأهمية السريرية وقابلية استنساخ هذه القياسات تكتسب زخما في الأدبيات ، لا تزال هناك حاجة للتحقق بشكل أكبر مما تعنيه هذه العلامات في الأمراض المختلفة وكيف تقارن بطرق التصوير الأخرى. على سبيل المثال ، قد تكون بنية الدوامة وتحديد المواقع والتوقيت مفيدة جدا في أمراض القلب الخلقية ، في حين أن معلمات الطاقة الحركية ، التي لم تكن متاحة بعد مع BSI ، قد تخدم بشكل جيد في الدراسات التسلسلية طويلة المدى لإعادة تشكيل القلب.

رابعا - التوجهات المستقبلية
باختصار، يكتسب المعهد البريطاني للمعايير اعترافا سريعا كأداة منخفضة التكلفة وغير جراحية وقيمة لتقييم ديناميكا الدم داخل القلب، وبشكل أكثر تحديدا، الدوامات. وقد تحقق العمل من المختبر الحالي من قابليته للتكاثر وأظهر فائدته السريرية والعملية كأداة تكميلية لتقييم وظيفة القلب وإعادة تشكيله بعد الولادة المبكرة8. من الآن فصاعدا ، فإن العلاقة المفترضة بين قوى القص داخل القلب على عضلة القلب وإعادة تشكيل القلب اللاحقة التي شوهدت في نقاط مختلفة من تطور الحياة المبكرة تتطلب مزيدا من الاهتمام. حتى الآن ، تم استكشاف الخصائص المعمارية والزمنية فقط للدوامات. ومع ذلك ، كما أشرنا سابقا ، فإن اكتساب معلمات الطاقة مثل الطاقة الحركية الدورانية والدوامية قد يوفر مزيدا من التبصر في الآلية التي تربط أنماط التدفق وإعادة تشكيل القلب السلبي. سريريا ، قد يسمح هذا لاحقا بتنفيذ تدخلات في الوقت المناسب في المرضى المعرضين للخطر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي إفصاحات أو تضارب في المصالح للإعلان عنه.

Acknowledgments

نود أن نعرب عن تقديرنا لقسم العناية المركزة لحديثي الولادة في مستشفى جون هانتر للسماح بأداء عملنا المستمر ، جنبا إلى جنب مع آباء المشاركين الصغار جدا والثمينين.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tomtec Imaging Systems GmbH Phillips GmbH Corporation Offline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95 General Electrics NA Cardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. de Waal, K., Costley, N., Phad, N., Crendal, E. Left ventricular diastolic dysfunction and diastolic heart failure in preterm infants. Pediatric Cardiology. 40 (8), 1709-1715 (2019).
  2. Lahmers, S., Wu, Y., Call, D. R., Labeit, S., Granzier, H. Developmental control of titin isoform expression and passive stiffness in fetal and neonatal myocardium. Circulation Research. 94 (4), 505-513 (2004).
  3. Chung, C. S., Hoopes, C. W., Campbell, K. S. Myocardial relaxation is accelerated by fast stretch, not reduced afterload. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 103, 65-73 (2017).
  4. Pedrizzetti, G., La Canna, G., Alfieri, O., Tonti, G. The vortex-an early predictor of cardiovascular outcome. Nature Reviews Cardiology. 11 (9), 545-553 (2014).
  5. Rodriguez Munoz, D., et al. Left ventricular vortex following atrial contraction and its interaction with early systolic ejection. European Heart Journal. 34 (1), 1104 (2013).
  6. Schmitz, L., Koch, H., Bein, G., Brockmeier, K. Left ventricular diastolic function in infants, children, and adolescents. Reference values and analysis of morphologic and physiologic determinants of echocardiographic Doppler flow signals during growth and maturation. Journal of the American College of Cardiology. 32 (5), 1441-1448 (1998).
  7. Marchese, P., et al. Left ventricular vortex analysis by high-frame rate blood speckle tracking echocardiography in healthy children and in congenital heart disease. International Journal of Cardiology. Heart & Vasculature. 37, 100897 (2021).
  8. Pierrakos, O., Vlachos, P. P. The effect of vortex formation on left ventricular filling and mitral valve efficiency. Journal of Biomechanical Engineering. 128 (4), 527-539 (2006).
  9. Mele, D., et al. Intracardiac flow analysis: techniques and potential clinical applications. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (3), 319-332 (2019).
  10. Nyrnes, S. A., Fadnes, S., Wigen, M. S., Mertens, L., Lovstakken, L. Blood speckle-tracking based on high-frame rate ultrasound imaging in pediatric cardiology. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (4), 493-503 (2020).
  11. de Waal, K., Crendal, E., Boyle, A. Left ventricular vortex formation in preterm infants assessed by blood speckle imaging. Echocardiography. 36 (7), 1364-1371 (2019).
  12. Nagueh, S. F., et al. Recommendations for the evaluation of left ventricular diastolic function by echocardiography: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 29 (4), 277-314 (2016).
  13. Takahashi, H., Hasegawa, H., Kanai, H. Temporal averaging of two-dimensional correlation functions for velocity vector imaging of cardiac blood flow. Journal of Medical Ultrasonics. 42 (3), 323-330 (2015).
  14. Kheradvar, A., et al. Echocardiographic particle image velocimetry: a novel technique for quantification of left ventricular blood vorticity pattern. Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (1), 86-94 (2010).
  15. Phad, N. S., de Waal, K., Holder, C., Oldmeadow, C. Dilated hypertrophy: a distinct pattern of cardiac remodeling in preterm infants. Pediatric Research. 87 (1), 146-152 (2020).
  16. Kheradvar, A., et al. Diagnostic and prognostic significance of cardiovascular vortex formation. Journal of Cardiology. 74 (5), 403-411 (2019).
  17. Cantinotti, M., et al. Intracardiac flow visualization using high-frame rate blood speckle tracking echocardiography: Illustrations from infants with congenital heart disease. Echocardiography. 38 (4), 707-715 (2021).
  18. Henry, M., et al. Bicuspid aortic valve flow dynamics using blood speckle tracking in children. European Heart Journal-Cardiovascular Imaging. 22, 356 (2021).
  19. Mawad, W., et al. Right ventricular flow dynamics in dilated right ventricles: energy loss estimation based on blood speckle tracking echocardiography-a pilot study in children. Ultrasound in Medicine & Biology. 47 (6), 1514-1527 (2021).
  20. Kass, D. A., Bronzwaer, J. G. F., Paulus, W. J. What mechanisms underlie diastolic dysfunction in heart failure. Circulation Research. 94 (12), 1533-1542 (2004).
  21. Nagueh, S. F. Left ventricular diastolic function: understanding pathophysiology, diagnosis, and prognosis with echocardiography. JACC. Cardiovasc Imaging. 13, 228-244 (2020).
  22. Carroll, J. D., Lang, R. M., Neumann, A. L., Borow, K. M., Rajfer, S. I. The differential effects of positive inotropic and vasodilator therapy on diastolic properties in patients with congestive cardiomyopathy. Circulation. 74 (4), 815-825 (1986).

Tags

هذا الشهر في JoVE ، العدد 202 ،

Erratum

Formal Correction: Erratum: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns
Posted by JoVE Editors on 02/22/2024. Citeable Link.

An erratum was issued for: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. The Authors section was updated. The affiliation for author Damien Vitiello has been updated to: Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité 

تقييم الدوامات داخل القلب مع تصوير بقع الدم المشتقة من تخطيط صدى القلب بمعدل مرتفع في الأطفال حديثي الولادة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Crendal, E., De Waal, K., Vitiello,… More

Crendal, E., De Waal, K., Vitiello, D. Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. J. Vis. Exp. (202), e65189, doi:10.3791/65189 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter