Evaluación de Resonancia Magnética Derivado deformación miocárdica mediante función de seguimiento
12 de febrero de 2011
Un método preciso y práctico para medir parámetros como la tensión en el tejido de miocardio es de gran valor clínico, ya que se ha demostrado que la tensión es un marcador más sensible y antes de la disfunción contráctil que la utilizan con frecuencia EF parámetro.
El concepto de deformación es la distorsión de un objeto normalizada respecto a su forma original, lo cual es fundamentalmente importante en la evaluación de la función ventricular. Este video demuestra una técnica novedosa de seguimiento de características para la evaluación de la deformación circunferencial mediante secuencias cinematográficas estándar. Primero, se adquiere una secuencia cardíaca estándar de MRI en eje corto.
La secuencia de resonancia magnética cardíaca Short access Sydney se descarga luego en el software de seguimiento de características y se compone un paquete de datos para el análisis de deformación. Después de trazar un borde endocárdico inicial en la fase de diástole final, el software de seguimiento de características rastreará automáticamente el desplazamiento de patrones individuales que representan estructuras anatómicas durante todo el ciclo cardíaco. Finalmente, el trazado se analiza para la evaluación de la deformación circunferencial.
Pueden derivarse valores absolutos, así como regionales, de velocidades, desplazamiento y deformación. La principal ventaja de la técnica de seguimiento de características frente a los métodos existentes es que el análisis de la deformación circunferencial puede realizarse sin imágenes adicionales, es sencillo de usar y se correlaciona bien con el software actualmente disponible para imágenes con marcas. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en cuestión de minutos, aunque este método de análisis se presenta aquí para cortes cortos de acceso único.
A un nivel intermedio, tiene la capacidad de realizar una evaluación completa del ventrículo. Esto se logra utilizando también cortes en la base y en el ápice, además de cortes en eje largo para medir la deformación longitudinal. El primer paso del procedimiento consiste en adquirir una secuencia cardíaca estándar de MRI en acceso corto mediante una máquina de MRI estándar con software cardíaco.
Esta es una parte de un protocolo estándar y no se requiere ningún procedimiento adicional de etiquetado que consuma tiempo. La secuencia estándar corta de acceso syn se almacena fuera de línea y las imágenes pueden importarse al software de seguimiento de características para el análisis de la deformación circunferencial. Ahora veamos cómo importar y seleccionar los datos.
La secuencia estándar de cini de acceso corto se importa a la base de datos del paciente del software de seguimiento de características desde una estación de trabajo fuera de línea o una unidad de red. Una vez que la secuencia de cini de acceso corto está disponible en la base de datos del paciente, se compone un paquete de datos utilizando un compositor de paquetes para el análisis de deformación. El compositor de paquetes permite la selección de una rebanada específica en eje corto a partir de la secuencia o pila de ejes cortos de la base de datos del paciente.
Esto se guardará y almacenará en la base de datos del paciente para el análisis de deformación. En este caso, se selecciona la rebanada en eje corto del ventrículo medio a nivel del músculo papilar para el análisis de la deformación circunferencial. Ahora veamos cómo analizar los datos.
El corte seleccionado en eje corto se importa al software de análisis de seguimiento de características, y el contraste de la imagen puede ajustarse según se desee. Inicie el análisis trazando inicialmente el borde endocárdico en la fase de diástole final, cuando las cavidades presentan su mayor dimensión; el trazado puede corregirse o modificarse si es necesario. Antes de iniciar el seguimiento, asegúrese de que el trazado inicial se encuentra dentro de la interfase tejido-cavidad; con solo pulsar un botón, comience el procedimiento de seguimiento completamente automatizado.
Los puntos individuales que componen el primer trazo se siguen en el tiempo buscando las mismas características que se encuentran aproximadamente a un punto de su vecindad en los cuadros siguientes. Las características rastreadas pueden ser el límite del tejido de la cavidad o elementos anatómicos que difieren a lo largo del tejido. Se encuentran mediante métodos de máxima verosimilitud en dos regiones de interés entre dos cuadros.
El análisis de seguimiento de características en el eje corto proporciona datos sobre la velocidad, el desplazamiento y la deformación en las direcciones radial y circunferencial. Actualmente, solo se ha validado la deformación circunferencial, que presenta una alta correlación con el software disponible actualmente para el análisis de imágenes con etiquetas. La deformación circunferencial del eje corto puede presentarse de forma segmentaria según el modelo de 16 o 17 segmentos de la Sociedad Americana de Ecocardiografía, o como un promedio de todos los segmentos que representa la deformación circunferencial global del segmento medio del ventrículo izquierdo.
Los resultados de la deformación circunferencial luego pueden exportarse a un archivo de texto para su análisis adicional. Esta técnica de seguimiento de características se correlaciona bien con la evaluación armónica de fase de imágenes etiquetadas en una amplia población de pacientes con distrofia muscular de Duchenne y un amplio rango de disfunción cardíaca. Ahora, veamos la validación de la técnica mediante un fantasma.
Se ha preparado una serie de bucles artificiales generados por computadora para permitir la prueba del procedimiento de análisis de imágenes en condiciones simples y perfectamente controladas con este fin. Se prepara un fantasma en una proyección de eje corto de un ventrículo izquierdo ideal. El método de seguimiento se probó con fantasmas que variaban en resolución espacial, frecuencia de cuadros y tipo de movimiento epicárdico.
Además, se varió el número de puntos utilizados para el trazado inicial y se evaluó el efecto en todos los casos. Los errores fueron muy pequeños para las cantidades integrales, radio y deformación, y ligeramente mayores para las cantidades diferenciales, velocidad y tasa de deformación. Esto era esperado porque el operador derivada amplifica los errores.
La calidad de los resultados se degrada con una resolución espacial reducida que se vuelve muy baja. Sin embargo, la resolución temporal no afecta significativamente los resultados siempre que se mantenga un mínimo de aproximadamente 25 cuadros por segundo muy alto. Las tasas de cuadros no mejoran los resultados porque el desplazamiento cuadro por cuadro se vuelve inferior al tamaño del píxel.
Por lo tanto, un aumento en la frecuencia de cuadros tiene poca o ninguna utilidad cuando no va acompañado de un aumento en la resolución espacial. Ahora mostraremos algunos casos clínicos representativos y resultados: la diferencia de deformación entre un sujeto control joven, un paciente con DMD joven con fracción de eyección normal, pacientes con DMD mayores con fracción de eyección normal, un paciente con DMD con fracción de eyección anormal y un paciente con DMD en insuficiencia cardíaca terminal. Observe la diferencia en la deformación circunferencial global entre los sujetos control y los pacientes con DMD en diferentes etapas de la enfermedad.
El seguimiento de características de la deformación circunferencial del ventrículo izquierdo no solo se correlaciona altamente con la evaluación de la deformación mediante imágenes etiquetadas, sino que también fue capaz de definir estratos de TS similares a los del análisis de fase armónica de la secuencia de imágenes etiquetadas. El análisis de la deformación circunferencial mediante el método de seguimiento de características puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la insuficiencia cardíaca al detectar disfunción cardíaca antes de la disminución de la fracción de eyección, tanto en enfermedades adquiridas como congénitas. Esto podría permitir una intervención temprana y la evaluación de la eficacia terapéutica.
Un problema en la cuantificación cardíaca siempre ha sido que diferentes modalidades de imagen utilizan distintas técnicas de medición y los resultados son difíciles de comparar. La tecnología que se ha mostrado aquí no solo es aplicable a la resonancia magnética cardíaca, sino también a otras fuentes de imagen como el ultrasonido, y por lo tanto representa un gran avance hacia la comparabilidad entre modalidades.
Descripción general
Este artículo presenta una técnica novedosa de seguimiento de características para evaluar la deformación circunferencial en tejido miocárdico utilizando secuencias cinematográficas estándar de resonancia magnética cardíaca. El método ofrece un enfoque práctico para medir la deformación, que es un marcador sensible de la disfunción contráctil.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Imagen cardíaca
- Análisis de deformación miocárdica
- Técnicas de seguimiento de características
Antecedentes
- La deformación es un parámetro fundamental para evaluar la función ventricular.
- Los métodos tradicionales suelen requerir técnicas de imagen adicionales.
- El seguimiento de características ofrece una alternativa más sencilla y eficiente.
- La medición precisa de la deformación es esencial para las evaluaciones clínicas de la función cardíaca.
Objetivo del estudio
- Demostrar un nuevo método para la evaluación de la deformación circunferencial.
- Validar la técnica de seguimiento de características frente a métodos existentes.
- Facilitar evaluaciones cardíacas más rápidas y precisas.
Métodos Utilizados
- Adquisición de secuencias estándar de acceso corto de resonancia magnética cardíaca.
- Uso de software de seguimiento de características para el análisis de deformación.
- Seguimiento automatizado de estructuras anatómicas durante todo el ciclo cardíaco.
- Validación de la técnica mediante el uso de fantasmas artificiales.
Resultados principales
- La técnica de seguimiento de características se correlaciona bien con el software existente de imágenes etiquetadas.
- El análisis de deformación puede realizarse sin imágenes adicionales.
- Los resultados muestran una alta precisión en la medición de la deformación circunferencial.
- Los casos clínicos demuestran diferencias significativas en la deformación entre diversos grupos de pacientes.
Conclusiones
- La técnica de seguimiento de características es un método confiable para evaluar la deformación miocárdica.
- Simplifica el proceso de análisis de deformación en entornos clínicos.
- Este método tiene el potencial de mejorar la evaluación de la disfunción cardíaca.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La evaluación cuantitativa de la deformación miocárdica mediante el seguimiento de características en resonancia magnética cardíaca permite una detección más temprana y sensible de la disfunción contráctil que la fracción de eyección por sí sola. Este método robusto y eficiente en el tiempo apoya la investigación traslacional y la selección de carteras al proporcionar biomarcadores funcionales reproducibles y independientes de la modalidad. Su automatización y compatibilidad con los flujos de trabajo de imagen estándar facilitan su integración escalable en los procesos de descubrimiento y preclínicos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la cuantificación objetiva de la deformación miocárdica para la validación de objetivos funcionales.
- Apoya la reducción de riesgos mecanicistas al distinguir cambios contractiles sutiles antes de la disfunción evidente.
- Facilita la confianza predictiva en los modelos de seguridad y eficacia cardíaca.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Prepara lecturas validadas de imágenes cardíacas para cribados posteriores de compuestos.
- Normaliza la medición de la deformación (strain) entre estudios, mejorando la reproducibilidad y la comparabilidad de los ensayos.
- Permite la extracción rápida y automatizada de puntos finales cuantitativos para flujos de trabajo de cribado escalables.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Correlaciona biomarcadores de imagen con puntos finales cardíacos relevantes para la enfermedad, garantizando continuidad traslacional.
- Apoya el avance ajustado al riesgo al proporcionar medidas cuantitativas sensibles de la función cardíaca.
- Facilita la comparabilidad entre modalidades, mejorando la integración de datos preclínicos y clínicos.
Integración de la Línea de Proceso y Flujo de Trabajo
El análisis de deformación basado en el seguimiento de características es útil desde el descubrimiento inicial hasta la validación preclínica, apoyando la comprobación de hipótesis, la reducción del riesgo mecanicista y el desarrollo de biomarcadores traslacionales.
- Biología del Descubrimiento: Proporciona métricas cuantitativas y reproducibles de la deformación para estudios cardíacos basados en hipótesis.
- Selección: Ofrece lecturas estandarizadas y automatizadas para la evaluación de compuestos y el perfilado de seguridad.
- Análisis: Genera datos de velocidad, desplazamiento y deformación para comparaciones estadísticas sólidas entre diferentes condiciones.
- Investigación Traducional: Conecta los puntos finales de imagen preclínicos y clínicos, apoyando la continuidad de biomarcadores.
- Reutilización Empresarial: Adaptable a múltiples modalidades de imagen, lo que permite aplicaciones amplias en carteras de proyectos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en los modelos cardíacos.
- Valor operativo: Agiliza el análisis mediante automatización, reduciendo el tiempo y la variabilidad manual.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción y la asignación de capital al proporcionar puntos finales sensibles y cuantitativos.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo y la comparabilidad entre estudios para los activos cardíacos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en imágenes cardíacas y análisis cuantitativo.
- Necesita acceso a instrumentación de RM y software compatible de seguimiento de características.
- Exige la estandarización entre equipos de los protocolos de imagen y parámetros de análisis.
- Adaptable a diversos sistemas modelo y modalidades de imagen con validación adecuada.
- Depende de una resolución espacial suficiente para una precisión óptima; la resolución temporal es menos crítica por encima del umbral.
