Methodenartikel

Transthorakale Speckle-Tracking Echokardiographie für die quantitative Bewertung der linksventrikulären myokardialen Deformations

DOI:

10.3791/54736

⸱

20. Oktober 2016

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1HELIOS University Medical Center Wuppertal, Children's Hospital, Department of Pediatric Cardiology, Center for Clinical and Translational Research (CCTR), Witten/Herdecke University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Speckle-Tracking-Echokardiographie ist eine neue diagnostische Bildgebungstechnik für die quantitative Bewertung der globalen und regionalen myokardialen Leistung. Standardansicht echokardiographischer bewegte Bilder werden aufgezeichnet und Deformationsparameter werden anschließend durch automatische kontinuierliche Frame-by-Frame-Tracking und Bewegungsanalyse von Speckles innerhalb der B-Modus-Bilder des Herzmuskels gemessen.

Zusammenfassung

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Der Wert der konventionellen Echokardiographie wird durch Unterschiede in der interindividuellen Bildinterpretation und damit weitgehend abhängig von den Prüfern das Know-how beschränkt. Speckle-Tracking-Echokardiographie (STE) ist ein vielversprechend, aber technisch anspruchsvolle Verfahren, das verwendet werden kann, quantitativ regionalen und globalen systolischen und diastolischen myokardialen Leistung zu beurteilen. Myocardial Strain und Strain Rate kann in allen drei Dimensionen gemessen werden - radial, umlaufende, Längs - der myokardialen Verformung. Standard Querschnitts zweidimensionale B-Mode-Bilder werden aufgezeichnet und anschließend durch automatisierten kontinuierlichen Frame-by-Frame-Tracking und Bewegungsanalyse von Speckles im Myokard nachverarbeitet. Bilder werden als digitale Schleifen aufgezeichnet und für Zeitzwecke zu einem 3-lead EKG synchronisiert. Längsverformung wird im apikalen 4-, 3- beurteilt und 2-Kammer-Ansichten. Umfangs- und radiale Verformung in der parasterna gemessenl kurze Achse Ebene.

Optimale Bildqualität und präzise Gewebe-Tracking sind für die korrekte Bestimmung der myokardialen Leistungsparameter von größter Bedeutung. Unter Verwendung transthorakaler STE in einem gesunden Freiwilligen, ist der vorliegende Artikel eine detaillierte Übersicht über die wesentlichen Schritte und möglichen Gefahren der quantitativen echokardiographischer myokardialen Deformationsanalyse.

Einleitung

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Wissenschaftliche und klinische Szenarien in der kardiovaskulären Medizin mehr und mehr angesprochen durch kontinuierliche Variablen und Cutoff-Werte eher als simpel "ja oder nein" Algorithmen. Imaging-Techniken entwickelt haben, der Lage sein, die Herzfunktion zu beurteilen, in immer detaillierter zu erhöhen. Speckle-Tracking-Echokardiographie (STE) ist ein aufstrebendes Diagnose-Tool für die quantitative Bewertung der myokardialen Leistung. Während konventionelle Echokardiographie durch subjektive Bildinterpretation und eine starke Abhängigkeit von der individuellen Prüfers Expertise beschränkt ist, STE wurde als reproduzierbarer und objektive Methode zur Quantifizierung der globalen und regionalen systolischen und diastolischen Funktion 1,2 eingeführt.

Die linksventrikuläre (LV) myokardialen Verformung - Längs- und Umfangsverkürzung sowie radiale Verdickung in der Systole und umgekehrt in der Diastole - können die Parameter-Stamm beschrieben Messung (ε) und strain Rate (SR). ε ist eine dimensionslose prozentuale Veränderung der myokardialen Länge. SR ist eine Zeit derivate von ε 3. Diese wichtigen Indizes der myokardialen Funktion haben sich als fähig erwiesen , Myokardischämie 4 zu identifizieren vorherzusagen Reaktion auf kardiale Resynchronisationstherapie 5 und subklinischen myokardialen Dysfunktion während herkömmliche echokardiographischen Parameter noch zu erkennen normal bleiben 6. In einer systematischen Meta-Analyse, die globale Längs ε, die am häufigsten quantitative LV systolische Funktionsparameter verwendet wird, für die Vorhersage von schweren unerwünschten kardialen Ereignissen dann LV Ejektionsfraktion (EF), der derzeitige Goldstandard wurde für überragende prognostischen Wert gezeigt haben die Beurteilung der LV systolischen Funktion 7. Selbst sehr subtile Veränderungen wie die Wirkung von kurzfristigen metabolischen Veränderungen auf die myokardiale Mechanik in asymptomatischen Patienten kann unter Verwendung STE 8 detektiert werden.

Technisch gesehen, STE Einsatzs Graustufen- 2D- oder 3D-B-Modus-Bewegungs Bilder in Standard-Echokardiographie Ansichten aufgezeichnet. Mehrere aufeinander folgende Herzzyklen sind in apikalen 4-, 3- und 2-Kammer - Ansichten zu messen Längsverformung und in der parasternal Kurzachsenansicht für Umfangs- und radiale Verformung 9 aufgezeichnet. Darüber hinaus kann durch auf der Höhe der Mitralklappe die Kurzachsenansicht Erfassung, die Papillarmuskeln und die Spitze können LV Torsion 3 bewertet werden. Anschließend die Bildaufnahme und Speicherung als digitale Schleifen wird myokardialen Verformung gemessen auf einer Off-line Arbeitsstation oder auf dem Ultraschallgerät selbst. Die Software erkennt einzigartige myocardial Pixelmuster in den aufgezeichneten Graustufenbilder, sogenannte "Speckles" und verfolgt sie während des analysierten Herzzyklus. Vektoren werden gemessen und Deformationsparameter werden anschließend berechnet. Auf diese Weise regionale und globale myokardialen Verformung kann sowohl in der Systole und Diastole für den linken und rechten Ventrikel ein beurteilend Atrium 10.

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Protokoll

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Das Protokoll Inhalt wurde von der Universität Witten / Herdecke Ethikkommission ethisch genehmigt.

1. Technische Voraussetzungen

  1. Nutzen Sie eine Echokardiographie-Gerät mit Speckle-Tracking-Technologie mit einer ausreichenden Sektor Array Tissue Harmonic Imaging Wandler ausgestattet.
  2. Während der Bildaufnahme, Aufzeichnung und schließen Sie ein Standard-3-EKG führen direkt an die Echokardiographie-Gerät, um echokardiographischer bewegte Bilder zu elektromechanischen Aktivität zu synchronisieren. Dies ist obligatorisch für Zwecke bei der späteren Nachbearbeitung Analysen Timing. Schließen Sie die Studie unter der EKG und auftauen das Ultraschallbild zu starten Sie das EKG-Signal zu erfassen.
  3. Nehmen Sie digitale Schleifen, wie unten im Detail erläutert (Schritte 2,1-2,5) und speichern die Daten als Bilder im DICOM-Format auf einer externen Festplatte zu bewegen. Anschließend übertragen Sie die Dateien auf einer Offline-Workstation.
  4. Führen Sie die Nachbearbeitung Analysen mit geeigneter Software wie skizziertunten im Detail (Schritte 3,1-3,13).

2. Aufnahme von Echokardiographische Digital-Loops

  1. Untersuchen Sie den Patienten in der linken Seitenlage (Patient liegend auf der linken Seite mit dem linken Arm über den Kopf gestreckt).
    HINWEIS: Dieser Teil des Protokolls ist, den Patienten / Studienfach vorhanden sein.
  2. Alternativ kann, wenn mit Stress-Echokardiographie Modalitäten wie dem Fahrradergometer kombiniert STE, stellen Sie sicher, dass der Patient in einer aufrechten Position von 45 Grad ist. In diesem Fall verwenden eine Standard - Fahrradergometrie Gerät und Standard - Stress - Echokardiographie - Tests durchführen , wie zuvor 11 beschrieben. Während der Aufzeichnung von echokardiographischen Bilder, kippen Sie das Ergometer eine linke seitliche Körperposition zu erreichen, um Artefakte zu minimieren, indem das Lungengewebe zu stören.
  3. Besondere Vorsicht Bildqualität zu optimieren genaue Beurteilung der myokardialen Verformung zu gewährleisten. Dazu passen so, die Framerate zwischen 60 und 80 Frames pro Sekunde, um die "einstellen Framerate" Option. Darüber hinaus achten Sie alle Aspekte der myokardialen Strukturen umfassen, die während des gesamten Herzzyklus analysiert werden soll.
  4. Erhalten Querschnitts zweidimensionalen Graustufen B-Modus - Bilder in Standard apikal langen Achse und parasternal kurze Achse Ebenen als 12 von der Europäischen Vereinigung für Kardiovaskuläre Bildgebung und der American Society of Echokardiographie beschrieben. Nehmen Sie mehrere aufeinander folgende Herzzyklen (eigentlich nur eine ist notwendig, Aufnahme von mindestens drei Herzzyklen wird empfohlen, um die mit der besten Bildqualität während der anschließenden Nachbearbeitung wählen zu können) in jeder der folgenden Ebenen:
    1. Für die Beurteilung der Längs ε und SR, erfassen Standard apikalen 4-, 3- und 2-Kammer - Ansichten wie zuvor 12 beschrieben. Dazu positionieren Sie den Wandler an der Spitze des Herzens in der Nähe des Scheitel Impuls (in der Regel bwischen der 3. und 5. ICR und zwischen der Mitte clavicular und vorderen Axillarlinie). Ziel in Richtung der rechten Schulter und Angulate den Wandler, bis alle anatomischen Strukturen von Interesse werden sichtbar.
    2. Aufzeichnen von Bildern in der parasternalen kurzen Achse Ansicht auf der Ebene der Mitralklappe, die Papillarmuskeln und dem Scheitel Umfangs ε und SR sowie radial ε und SR zu erfassen , wie an anderer Stelle 12 im Detail beschrieben. Dazu legen Sie die Sonde an der linken parasternal Grenze am 2. oder 3. ICR und gewinkelt , bis Sie einen Querschnitt senkrecht Ansicht des LV erhalten.
  5. Wenn STE Kombination mit Herzstresstests wie Fahrradergometrie oder andere Funktionstests Modalität erfordern Serienmessungen (siehe Schritt 2.2), wiederholen Sie Schritt 2.4 an jedem Punkt gewünschten Zeitpunkt.

3. Nacharbeiten Analyse

HINWEISDieser Teil des Protokolls beinhaltet die Auswertung und Interpretation der aufgezeichneten echokardiographischen Bildern. Es ist nicht erforderlich, den Patienten vorhanden sein und kann jederzeit nach dem vorhergehenden Teil des Verfahrens durchgeführt werden.

  1. Unter Verwendung der quantitativen Echokardiographie-Analyse-Software, klicken Sie auf "Datei" und "Öffnen" und wählen Sie die gewünschten echokardiographischer Studiendaten. Wählen Sie einen Patienten / Studie und wählen Sie eine Echokardiographie Ebene, die analysiert werden soll.
  2. Klicken Sie auf die 'Q'-Symbol in der rechten unteren Ecke des ausgewählten Bildes. Als nächstes drücken Sie die Taste 'aCMQ' auf der linken Seite.
  3. Wählen Sie den Herzzyklus von höchster Bildqualität durch die grüne 'QRS' Skip-Tasten am unteren Rand des Bildschirms. Verwenden Sie die Tastatur Leertaste zu spielen und die Schleife unterbrechen.
  4. Wählen Sie eine Region of Interest (ROI) zu analysieren, indem die Echokardiographie Ansicht auf der linken Seite des Bildschirms bestätigt. Als nächstes müssen die Software automatisch die ti erkennenming von End-Diastole und schlagen einen ROI.
    ANMERKUNG: Eine erste Speckle-Tracking-Analyse wird anschließend von der Software berechnet wird. Segmentale und globale ε-Kurven werden auf dem unteren Teil des Bildschirms angezeigt.
  5. Klicken Sie auf 'Strain Rate' unter den Graphen segmentale und globale SR zu visualisieren.
  6. Visuell überprüfen, indem Sie die Software vorgeschlagen, die Tracking-Qualität.
    HINWEIS: so zu tun, kritisch steuern, ob alle Aspekte des Myokards analysiert werden sollen, durch die ROI während des gesamten Herzzyklus vollständig abgedeckt. Vermeiden einschließlich umgebenden nicht myokardialen Gewebe in den ROI.
  7. Falls erforderlich, neu zu positionieren manuell den gesamten ROI oder einzelne Aspekte davon, oder sogar den ROI neu zu zeichnen vollständig (siehe 3,8-3,9), um genaue Messungen zu gewährleisten.
    HINWEIS: Optional können Sie den ROI transparent sein, um die ROI Abdeckung in die entsprechende Position und Breite des Myokard einzustellen.
  8. Im apikalen 4-, 3- und 2-Kammer-Ansicht, haben die Softwareautomatisch einen möglichen ROI bestimmen das Myokard in sieben Segmente unterteilt wird.
    1. Bei ROI Neudefinition erforderlich ist, klicken Sie auf "Draw" auf der linken Seite und beginnen die Endokardgrenze an drei Referenzpunkte Tagging: die beiden gegenüberliegenden Einfügepunkten des AV-Ventil und die LV-Wand mit der basalen infero-septalen / basale Ausgangs infero-lateral / basal unteren Teil des Ventils mit der Mitte des Scheitels Schlichten. Stellen Sie sicher, dass beide Endpunkte des verfolgten-Endokardiums auf dem gleichen Niveau sind vollständig valvular Gewebe auszuschließen.
    2. Wenn Neupositionierung notwendig ist, um Position und Breite des ROI zu optimieren, klicken Sie auf "Bearbeiten" auf der linken Seite des Bildschirms. Verschieben Sie jede Segmentmarge sowie die endokardialen und epikardialen Grenzen individuell mit dem Cursor. Nutzen Sie eine orthogonale Linie zeigt in Richtung der Spitze für die Navigation / Orientierung, wenn der ROI in seiner Gesamtheit zu bewegen.
    3. Schließlich starten Sie die erneute Analyse Speckle-Tracking durch Drücken der Taste"Compute" Taste auf der linken Seite des Bildschirms.
      Hinweis: Die Software erkennt nun automatisch "akustischen Markern", die entsprechend myokardialen Faser Organisation in ihrer Bewegung durch die Kontraktion und Entspannung des Myokard myokardialen Ultrastrukturen abzulenken. Diese akustischen Marker werden durch die gesamte Dauer eines vollständigen Herzzyklus zurückgeführt. Die notwendige Berechnung kann Sekunden bis Minuten dauern. ε und SR werden durch die Software berechnet und in einer numerische und graphische Weise dargestellt.
  9. In dem parasternal Ansicht, haben die Software automatisch einen vordefinierten ROI vorschlagen. Stellen Sie diesen ROI manuell, das Myokard in sechs Segmente unterteilt wird.
    HINWEIS: Die Breite des ROI, sollte genau die Dicke des Myokards entsprechen. Erforderlichenfalls optimieren Position und Breite des ROI, wie in 3.8.2 beschrieben. Ein Punkt in der Mitte des ROI kann für die Navigation / Orientierung genutzt werden, wenn der ROI Bewegen inseiner Gesamtheit.
    1. Als nächstes starten Sie die erneute Analyse Speckle-Tracking durch die auf der linken Seite des Bildschirms Taste "Compute" drücken.
  10. Wählen Sie Segment und globale ε und SR in Kurven oder das umfassende Bullauge-Format angezeigt werden. Dazu klicken Sie auf die Schaltfläche "Einstellungen" in der linken unteren Ecke des Bildschirms. Verschiedene Typen von Wellenformen und Anzeige-Optionen können in diesem Menü ausgewählt werden.
  11. Wenn die manuelle Neupositionierung des ROI nicht ausreicht, um angemessene Gesamt Speckle-Tracking-Qualität zu erreichen, starten von 3,1 über und den ROI neu zu definieren oder zu prüfen, einen anderen Herzzyklus Auswahl vor dem nächsten Schritt fortfahren.
  12. Speichern und die Daten für die anschließende statistische Analysen exportieren. Falls gewünscht, cine Schleifen oder noch können Bilder als Illustrationen exportiert werden. so klicken Sie auf "Exportieren" in der linken unteren Ecke des Bildschirms und wählen Sie das gewünschte Format und Dateiverzeichnis zu tun.

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Ergebnisse

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Die Hauptparameter für die quantitative Bewertung der myokardialen Leistung sind ε und SR. Technisch können alle Herzkammern mit Hilfe STE analysiert werden. da Speckle-Tracking-Methodik meist jedoch verwendet wurde, um die LV zu studieren, ist der Schwerpunkt dieses Artikels auf LV Myokard-Mechanik. Im Allgemeinen sind Längs ε und SR die am häufigsten bewertet LV Deformationsparameter. Längs ε und SR beschreiben systolischen Verkürzung (und diastolischen Verlängerung) des Herzmuskels. D...

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Diskussion

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Bedeutung der Technik in Bezug auf alternative Methoden

Der aktuelle Goldstandard für die Echokardiographie Beurteilung der LV systolischen Funktion ist die LV Ejektionsfraktion (EF) 13. Die Bestimmung von EF ist auf einem vereinfachenden Ansatz basieren, die eng mit der radialen Komponente der myokardialen Kontraktion korreliert ist, führt aber nicht in Betracht, die wichtigen Längs- und Umfangsebenen. Daher simplifiziert EF die dreidimensionale Komplexität der m...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

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Die Autoren danken dem echokardiographischen Studienteilnehmer für die freiwillige Mitarbeit im Video sowie der Universität Witten/Herdecke und dem HELIOS Forschungszentrum (HRC-ID 000416 Kai O. Hensel zugewiesen) für die Finanzierung.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Phillips iE33 UltraschallsystemPhilips Healthcarehttp://www.umiultrasound.com/ultrasound-machine/philips/ie33
S5-1 Breitband-Sektor-Array-Schallkopf Philips Healthcare5-1 MHz, http://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605412081/s5-1
QLAB Advanced Quantification Software Version 10.5Philips HealthcareQ-App: Automated Cardiac Motion Quantification (aCMQ), www.philips.com/QLAB-cardiology
Xcelera R3.3L1 (Version 3.3.1.1103)Philips Healthcarehttp://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC830038/xcelera-r41-cardiology-information-management-system

Referenzen

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Myokarddeformationsanalyselinksventrikul rer Straintransthorakale EchokardiographieTissue Tracking Qualit tapikale Kammeransichtenparasternaler KurzachsenschnittEKG SynchronisationROI SegmentierungStrain Rate Messung

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