Method Article

تقييم الهيكل البطيني الأيسر والوظيفة باستخدام تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد

DOI:

10.3791/61212

⸱

October 28th, 2020

 ,  ,  ,  ,  , 
1Heart and Vascular Center, Semmelweis University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في هذه المقالة، نقدم بروتوكول اقتناء وتحليل خطوة بخطوة للتقييم الحجمي وتحليل تتبع البقع للبطين الأيسر من خلال تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد، مع التركيز بشكل خاص على الجوانب العملية التي تزيد من جدوى هذه التقنية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر القياس الكمي ثلاثي الأبعاد للبطين الأيسر (LV) قيمة مضافة كبيرة من حيث الدقة التشخيصية وتصنيف المخاطر بدقة في مختلف اضطرابات القلب. في الآونة الأخيرة ، أصبح تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد متاحا في ممارسة أمراض القلب الروتينية . ومع ذلك ، فإن اكتساب صورة عالية الجودة والتحليل اللاحق لها منحنى التعلم حاد. تهدف هذه المقالة إلى توجيه القارئ من خلال بروتوكول ثلاثي الأبعاد مفصل من خلال تقديم النصائح والحيل وكذلك من خلال تسليط الضوء على المزالق المحتملة لتسهيل الاستخدام الواسع النطاق ولكن السليم تقنيا لهذه التقنية الهامة المتعلقة ب LV. أولا وقبل كل شيء، نعرض الحصول على مجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد عالية الجودة مع الدقة المكانية والزمنية المثلى. ثم نقدم الخطوات التحليلية نحو تحديد كمي مفصل ل LV باستخدام أحد البرامج المضمنة الأكثر تطبيقا على نطاق واسع. سنقوم بقياس أحجام LV ، كروية ، كتلة وأيضا وظيفة الانقباضي عن طريق قياس كسر القذف وتشوه عضلة القلب (سلالة طولية ومحيطية). سنناقش ونقدم أمثلة سريرية حول السيناريوهات الأساسية حيث يوصى بشدة بالانتقال من نهج صدى القلب التقليدي إلى القياس الكمي ثلاثي الأبعاد.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقييم مورفولوجيا البطين الأيسر (LV) والوظيفة هو الغرض الغالب من التحقيقات العامة وأكثر تحديدا في أمراض القلب1. إن تخطيط صدى القلب عبر الصدر المتاح على نطاق واسع وغير الباضع (TTE)، والذي يمكن أن يوفر كميات كثيفة من المعلومات، هو الطريقة المفضلة لإجراء تقييم مناسب وسريع وفعال من حيث التكلفة.

قياس كتلة LV، وحدات التخزين، وكسر القذف اللاحق يحمل قيمة تشخيصية كبيرة وأيضا تنبؤية2. وكلما كان مقياس معين أكثر دقة، كلما ارتفعت قيمته. ارتباط أفضل مع الذهب القياسية الرنين المغناطيسي القلب (CMR) القيم المستمدة من التصوير هو مطاردة مستمرة لتقنيات صدى القلب. عموما، توصي المبادئ التوجيهية الممارسة السريرية طريقة سيمبسون ثنائية السطح لحجم LV وقياس كسر القذف3. ومع ذلك ، فإن LV هو هيكل ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) مع شكل غير منتظم في كثير من الأحيان ، وبالتالي ، فإن العديد من الطائرات الطبوغرافية ستفشل بلا شك في بعض السيناريوهات السريرية لتحديد مورفولوجيا LV ووظيفتها بدقة. سمحت التطورات الأخيرة في الأجهزة فوق الصوتية وتكنولوجيا البرمجيات بتطوير التصوير ثلاثي الأبعاد في الوقت الحقيقي ، والذي يحدث ثورة في بروتوكولات صدى القلب.

وعلاوة على ذلك، أدت الحاجة إلى نهج كمي فيما يتعلق بتشوهات حركة الجدار إلى ارتفاع التصوير المشوه4. يمكن حساب معلمات معدل السلالة والسلالات عن طريق تتبع البقع باستخدام الصور القياسية ذات المقياس الرمادي. قد يتغلب تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد أيضا على العديد من أوجه القصور في تقييم السلالة ثنائي الأبعاد5. من أداة علمية مكلفة ، بدأ تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد يصبح تقنية قوية تستخدم في الممارسة السريرية اليومية ، ومن المؤكد أن القياس الكمي ل LV هو في السطر الأول في هذا الاختراق.

تهدف هذه المقالة إلى توجيه القارئ من خلال بروتوكول ثلاثي الأبعاد مفصل من خلال تقديم النصائح والحيل وكذلك من خلال تسليط الضوء على المزالق المحتملة لتسهيل الاستخدام الواسع النطاق ولكن السليم تقنيا لهذه التقنية الهامة المتعلقة ب LV.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتبع هذا البروتوكول المبادئ التوجيهية للجنة العلوم وأخلاقيات البحوث الإقليمية والمؤسسية لجامعة سيمميلويس. ينطبق البروتوكول الحالي على مورد معين. على الرغم من أن بعض الخطوات تبقى صالحة بغض النظر عن جهاز الموجات فوق الصوتية وبرامج ما بعد المعالجة، قد توجد اختلافات هامة إذا كنت تستخدم حلول البائعين الآخرين.

1. المتطلبات التقنية

  1. استخدم جهاز تخطيط صدى القلب القادر على التصوير ثلاثي الأبعاد.
  2. قم بتوصيل محول صدى القلب عبر الصدر ثلاثي الأبعاد القادر على تحويل الصفيف على مراحل.
  3. تطبيق المدمج في 3 الرصاص تخطيط القلب من نظام الموجات فوق الصوتية للسماح للنظام لمزامنة التسجيلات والتحليلات لدورة القلب.

2. اقتناء الصور ثلاثية الأبعاد صدى القلب

  1. وضع المريض في موقف ديكوبيتوس الجانبي الأيسر (المريض ملقاة على الجانب الأيسر مع الذراع اليسرى امتدت فوق الرأس).
  2. تأكد من أن تتبع تخطيط القلب على الشاشة هو من نوعية جيدة.
    ملاحظة: هذا شرط أساسي للمعالجة اللاحقة حيث سيكتشف البرنامج النقاط المختلفة للدورة القلبية استنادا إلى إشارة تخطيط القلب.
  3. إلغاء تجميد الصورة، والبدء في فحص المريض مع محول. تصور طريقة عرض تقليدية من أربع غرف.
  4. تحسين جودة الصورة عن طريق ضبط عرض القطاع إلى LV، وخفض العمق لاقتطاع الأذين الأيسر، وباستخدام زيادة طفيفة.
    ملاحظة: تأكد من LV كامل endo- وأيضا سطح epicardial مرئيا.
  5. اضغط على الزر 4D للتبديل إلى الوضع ثلاثي الأبعاد.
    ملاحظة: بالضغط على زر متعدد الشرائح... على الشاشة التي تعمل باللمس، ستتوفر أربعة خيارات (5 و7 و8 و12 شريحة) لعرض مجموعة البيانات ثلاثية الأبعاد باستخدام التخفيضات القياسية للمحور القصير والطويل. إذا لزم الأمر، يمكن تصحيح تحديد المواقع محول لضمان إدراج كامل سمك جدار LV من مستوى الصمام apical إلى التاجي في مجموعة البيانات الهرمية 3D. يوصى باستخدام 12 شريحة (مع تسع طرق عرض قصيرة المحور قابلة للتعديل).
  6. الحصول على صور ثلاثية الأبعاد باستخدام وضع فوز متعدد أو فوز واحد .
    1. استخدم وضع Multi Beat لتحقيق دقة مكانية وزمنية أعلى ، حيث سيتم إعادة بناء مجموعة البيانات من دورتين أو 3 أو 4 أو 6 دورات قلبية (يمكن إعدادها على الشاشة) - حبس التنفس في نهاية المطاف للمريض وتحديد مواقع محول مستقرة اللازمة لتقليل القطع الأثرية الخياطة.
      ملاحظة: اكتساب فوز واحد هو من انخفاض القرار المكاني والزمني; ومع ذلك، فإن معظم المحولات الحديثة تتمتع بجودة أفضل، وبالتالي يمكن استخدامها للحصول على مجموعات بيانات ثلاثية الأبعاد مناسبة دون إعادة الإعمار للخضوع لمزيد من التحليل. وتوصي توصية عامة بإجراء مزيد من التحليل لمعدلات الحجم التي تزيد على 15 مجلدا في الثانية.
    2. عندما يتم إعادة بناء وحدة التخزين الكاملة من subvolumes، وLV كامل مرئيا، تجميد الصورة. باستخدام تحديد دورة وعدد من المقابض دورات ، حدد دورة القلب المكتسبة الأمثل (ق) واضغط على مخزن الصور.
      ملاحظة: تكون القطع الأثرية المخيطة بصورة مكانية أو مؤقتة عبثية بجانب بعضها البعض. مجموعات البيانات مع تسرب كبير من الجدران LV أو مع القطع الأثرية خياطة عموما ليست مناسبة لمزيد من التحليل. يمكن التحقق من جودة مجموعة البيانات ثلاثية الأبعاد المكتسبة بالفعل باستخدام وضع الشرائح المتعددة.

3. ما بعد المعالجة لقياس مورفولوجيا LV ووظيفة

  1. حدد مجموعة بيانات ثلاثية الأبعاد مناسبة لإجراء مزيد من التحليل.
    ملاحظة: يتطلب هذا الجزء من البروتوكول الصور ثلاثية الأبعاد ذات الجودة الجيدة التي تم الحصول عليها وحفظها مسبقا ويمكن إجراؤها على جهاز الموجات فوق الصوتية ومحطة عمل منفصلة أيضا.
  2. انقر على قياس | وحدة التخزين، ثم حدد 4D تلقائي LVQ.
  3. على الشاشة الرباعية (ثلاث طرق عرض apical: طرق عرض رباعية واثنين وثلاث غرف، وعرض واحد قصير المحور، يمكن ضبط الأخير بمستوى أفقي على طرق عرض المحور الطويل)، يسأل البرنامج تعديل محاذاة الشرائح apical إلى طرق العرض القياسية. إذا لزم الأمر، قم بتصحيح طرق العرض apical يدويا عن طريق الإمالة والدوران لإظهار طريقة العرض القياسية المطابقة، وبالتالي إزالة التقصير. تعيين إمالة لمحاذاة الفرجار مع المحور الطويل من LV عن طريق سحب ونقل الفرجار على طرق العرض ذات المحور الطويل. تعيين دوران من قبل المقابلة أو تدوير جميع المقابض على الجهاز أو عن طريق ضبط الفرجار على صورة المحور القصير.
    ملاحظة: يمكن إعادة تعيين توصية البرنامج عن طريق الضغط على الزر محاذاة تلقائية .
  4. بعد الانتهاء من محاذاة العرض، انقر فوق إلى الخطوة التالية EDV. يتم الكشف عن إطار نهاية الانبساطي (ED) تلقائيا باستخدام إشارة تخطيط القلب، ولكن يمكن تصحيحه يدويا إذا لزم الأمر.
  5. شبه التلقائي الكشف عن LV سطح إندو و epicardial
    1. حدد نقطتين بارزتين يدويا على أي طرق عرض نمطية. أولا، تحديد قمة LV ثم منتصف قاعدة LV (مستوى annulus التاجي) في أي عرض apical. الخوارزمية تلقائيا كفاف حد بطاقة القلب من LV بأكمله.
      ملاحظة: هناك خياران آخران: Manual، مما يعني أنه يجب تعيين معلمين أساسي وواحد apical في كل طريقة عرض apical، و Auto Init، والذي سيتم تلقائيا كفاف LV دون أي تفاعل المستخدم.
    2. تحقق من مصداقية الكفاف في ثلاث طرق عرض apical، وثلاث طرق عرض قصيرة المحور من مستويات مختلفة، ومحور قصير رابع يتم التحكم فيه من قبل المستخدم، للسماح بالتحقق البصري من السطح المكتشف. تصحيح كفاف ممكن عن طريق إضافة نقاط يدويا التي سيتم دمجها بعد ذلك في خط كفاف.
      ملاحظة: مع تراجع، يمكن حذف نقطة المضافة مسبقا. إعادة تعيين زر إعادة تعيين contouring لبدء المقطع بأكمله من البداية. يمكن ضبط الرؤية الكنتورية للسماح بتقدير سطح الشغاف على الصورة الرمادية. يجب أن يتم وضع الخطوط العريضة للشغاف والإبيكاردية بطريقة دقيقة ومتسقة. للحصول على توصية مفصلة، يرجى التحقق من المرجع6 التالي.
    3. اختر الخطوة التالية، وهي ESV.
    4. كرر نفس الإجراء (3.5.1-3.5.2) كما هو مذكور في النقاط السابقة لتحديد وتصحيح كفاف الشغاف على الإطار الانقباضي النهائي.
      ملاحظة: يتم الكشف عن إطار نهاية الانقباضي (ES) تلقائيا باستخدام إشارة تخطيط القلب، ولكن يمكن تصحيحه يدويا إذا لزم الأمر. يتم عرض قيم الحجم الانبساطي النهائي (EDV) وحجم الانقباضي النهائي (ESV) وكسر القذف (EF) ومعدل ضربات القلب (HR) وحجم السكتة الدماغية (SV) وإخراج القلب (CO) ومؤشر الغلاف (SpI) بالفعل على الشاشة.
    5. اضغط على شكل موجي لوحدة التخزين للخطوة التالية. يعرض البرنامج نموذج ديناميكي ثلاثي الأبعاد ل LV وأيضا منحنى بحجم الوقت أثناء تتبع سطح الشغاف طوال دورة القلب إطارا بإطار (الشكل 1).
      ملاحظة: هنا، هناك إمكانية لتحرير حد بطاقة القلب في أي إطار.
    6. للخطوة التالية، اضغط على LV Mass. البرنامج تلقائيا ملامح كفاف LV epicardial على الإطار الانبساطي النهائي ويحسب كتلة LV (EDMass).
      ملاحظة: إذا لزم الأمر، تحرير كفاف السطح epicardial بإضافة نقاط لتضمين (نفس الأسلوب كما هو موضح سابقا) في أي مستوى المحور القصير أو الطويل. ويمكن تحديد أي كفاف لضبط: إندو، Epi، أو إندو + Epi.
    7. اضغط على عائد استثمار سلالة 4D للخطوة التالية. البرنامج تلقائيا ملامح كفاف LV epicardial على الإطار الانقباضي نهاية ويحسب LV نهاية الكتلة الانقباضية (ESMass).
      ملاحظة: إذا لزم الأمر، تحرير كفاف نهاية الانقباضي من السطح epicardial بإضافة نقاط لتضمين (نفس الأسلوب كما هو موضح سابقا) في أي مستوى المحور القصير أو الطويل. يجب أن يكون ESMass ذات قيمة مماثلة من EDMass. هذه الخطوة ضرورية لحساب قيم السلالة ثلاثية الأبعاد عن طريق تتبع البقع.
    8. اضغط على نتائج سلالة 4D للخطوة التالية. البرنامج يتصور تتبع عضلة القلب 3D على طائرات متعددة قصيرة وطويلة المحور وقيم سلالة المقابلة من 17 شرائح LV القياسية طوال دورة القلب، الإطار تلو الإطار. كما يتم عرض منحنيات الوقت ومؤامرة عين الثور. يتم حساب المعلمات التالية ويمكن إثباتها: السلالة الطولية ، السلالة المحيطية ، السلالة الشعاعية ، إجهاد المنطقة ، الدوران ، والتواء.
      ملاحظة: هناك إمكانية لاستبعاد شريحة LV معينة من التحليل إذا كان يعتبر أن لها جودة تتبع منخفضة عن طريق المراقبة البصرية للصور أو استنادا إلى منحنى الضغط الزمني. ومع ذلك، يوصي البرنامج بشكل افتراضي على موافقة القطعة أو الرفض. يمكن تصور قيم الضغط المرمزة بالألوان على نموذج ثلاثي الأبعاد ديناميكي ل LV عن طريق تغيير "التخطيط".
  6. لإنهاء التحليل، اضغط على الموافقة والخروج.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحليل 3D من LV ممكن في غالبية المرضى. الحالة 1 هي متطوعة صحية ذات أحجام البطين العادية ووظيفتها (الشكل 1). الحالة 2 (الشكل 2) هو مريض ذكر يبلغ من العمر 64 عاما يعاني من اعتلال عضلة القلب المتوسع ومجمع QRS واسع (160 مللي ثانية) من مورفولوجيا كتلة فرع الحزمة اليسرى. وكانت قياسات CMR القياسية الذهبية هي التالية: الحجم الانبساطي النهائي: 243 مل، الحجم الانقباضي النهائي: 160 مل، كسر القذف: 34٪، كتلة LV: 163 غرام. قللت القياسات الخطية ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

LV القياسات المورفولوجية والوظيفية تمثل حجر الزاوية في التشخيص والإدارة ومتابعة أمراض القلب; وعلاوة على ذلك، فهي مؤشرات قوية على النتائج. عموما، يوصى التقييم القائم على تخطيط صدى القلب 2D من LV من قبل المبادئ التوجيهية الممارسة الحالية؛ ومع ذلك، فقد ثبت أن تخطيط صدى القلب ثلاثي الأبعاد أكثر دقة لأنه خال من الافتراضات الهندسية المتعلقة ب LV shape7,8. تصوير تشوه عن طريق تتبع بقع هو وسيلة قوية لتقييم اتجاهات مختلفة من سلالة عضلة القلب، والتي تمكن من تحديد كمي من تشو...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المشروع رقم NVKP_16-1-2016-0017 ("البرنامج الوطني للقلب") تم تنفيذه بدعم من الصندوق الوطني للبحوث والتنمية والابتكار في المجر، الممول في إطار خطة التمويل NVKP_16. وتم تمويل البحث من برنامج التميز المواضيعي (2020-4.1.1.-TKP2020) التابع لوزارة الابتكار والتكنولوجيا في هنغاريا، في إطار البرامج المواضيعية للتنمية العلاجية والتصوير البيولوجي لجامعة سيملويس.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3V-D / 4V-D / 4Vc-Dمسبار الموجات فوق الصوتيةلشركة جنرال إلكتريك
NA 4D Auto LVQGeneral Electricn.a.softwareلتحليل
E9 / E95آلة الموجات فوق الصوتية لشركة جنرال إلكتريكn.a.S
EchoPac v203جنرال إلكتريكNAبرنامجللتحليل

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Guta, A. C., et al. Three-dimensional echocardiography to assess left ventricular geometry and function. Expert Review of Cardiovascular Therapy. 17 (11), 801-815 (2019).
  2. Surkova, E., et al. Current Clinical Applications of Three-Dimensional Echocardiography: When the Technique Makes the Difference. Current Cardiology Reports. 18 (11), 109(2016).
  3. Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
  4. Matyas, C., et al. Comparison of speckle-tracking echocardiography with invasive hemodynamics for the detection of characteristic cardiac dysfunction in type-1 and type-2 diabetic rat models. Cardiovascular Diabetology. 17 (1), 13(2018).
  5. Kovacs, A., et al. Impact of hemodialysis, left ventricular mass and FGF-23 on myocardial mechanics in end-stage renal disease: a three-dimensional speckle tracking study. International Journal of Cardiovascular Imaging. 30 (7), 1331-1337 (2014).
  6. Muraru, D., et al. Comprehensive analysis of left ventricular geometry and function by three-dimensional echocardiography in healthy adults. Journal of the American Society of Echocardiography. 26 (6), 618-628 (2013).
  7. Lakatos, B. K., et al. Relationship between Cardiac Remodeling and Exercise Capacity in Elite Athletes: Incremental Value of Left Atrial Morphology and Function Assessed by Three-Dimensional Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (1), 101-109 (2020).
  8. Muraru, D., et al. Intervendor Consistency and Accuracy of Left Ventricular Volume Measurements Using Three-Dimensional Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 31 (2), 158-168 (2018).
  9. Kalam, K., Otahal, P., Marwick, T. H. Prognostic implications of global LV dysfunction: a systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction. Heart. 100 (21), 1673-1680 (2014).
  10. Muraru, D., et al. Validation of a novel automated border-detection algorithm for rapid and accurate quantitation of left ventricular volumes based on three-dimensional echocardiography. European Journal of Echocardiography. 11 (4), 359-368 (2010).
  11. Doronina, A., et al. The Female Athlete's Heart: Comparison of Cardiac Changes Induced by Different Types of Exercise Training Using 3D Echocardiography. BioMed Research International. 2018, 3561962(2018).
  12. Takeuchi, M., et al. Measurement of left ventricular mass by real-time three-dimensional echocardiography: validation against magnetic resonance and comparison with two-dimensional and m-mode measurements. Journal of the American Society of Echocardiography. 21 (9), 1001-1005 (2008).
  13. Armstrong, A. C., et al. LV mass assessed by echocardiography and CMR, cardiovascular outcomes, and medical practice. JACC Cardiovasc Imaging. 5 (8), 837-848 (2012).
  14. Olah, A., et al. Characterization of the dynamic changes in left ventricular morphology and function induced by exercise training and detraining. International Journal of Cardiology. 277, 178-185 (2019).
  15. Nagy, V. K., et al. Role of Right Ventricular Global Longitudinal Strain in Predicting Early and Long-Term Mortality in Cardiac Resynchronization Therapy Patients. PLoS One. 10 (12), e0143907(2015).
  16. Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening. Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).
  17. Badano, L. P., et al. Use of three-dimensional speckle tracking to assess left ventricular myocardial mechanics: inter-vendor consistency and reproducibility of strain measurements. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 14 (3), 285-293 (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D EchocardiographyLeft Ventricular QuantificationVolume MeasurementEjection FractionMyocardial StrainImage AcquisitionSoftware AnalysisCardiac MRI CorrelationVentricular MorphologyClinical Application

Related Articles