Name: La cuantificación de la función diastólica por Global Análisis basado en Modelado cinemático de flujo transmitral mediante el formalismo de llenado diastólico parametrizada (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 4 s
Description: Aprende a evaluar la función diastólica global del ventrículo izquierdo mediante el formalismo PDF aplicado a datos Doppler de flujo transmitral. Este método no invasivo extrae parámetros fisiológicos de rigidez, relajación y carga.

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Este trabajo fue apoyado en parte por el Alan A. y Edith L. Wolff Charitable Trust, St. Louis, y la Fundación Barnes-Jewish Hospital de. L. Shmuylovich y E. Ghosh fueron parcialmente compatibles con las becas concedidas predoctorales del Heartland de afiliados de la Asociación Americana del Corazón. S. Zhu recibió apoyo parcial del Programa de Compton Los estudiosos de la Universidad de Washington y el Colegio de Artes y Premio de Investigación Licenciatura Verano Ciencias. S. Mossahebi recibió apoyo parcial del Departamento de Física.

El procedimiento para la adquisición de imágenes ecocardiográficas y análisis de los mismos para obtener los parámetros PDF se detalla a continuación. Aunque el cateterismo cardíaco se menciona en la parte de selección de sujetos por debajo, la metodología descrita se aplica sólo a la porción ecocardiográfico. La descripción de la parte de cateterismo se incluyó para la validación independiente de las predicciones del modelo con base y no está relacionada con el análisis de los E-ondas a través del formalismo PDF. Antes de la adquisición de datos, todos los sujetos proporcionan firmaron su consentimiento informado para la participación en el estudio, de acuerdo con la Junta de Revisión Institucional (Oficina de Protección de la Investigación Humana) en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington. NOTA: Todos los programas de software (junto con tutoriales sobre cómo usarlas) descritos en esta sección se puede descargar desde <a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" target="_blank">http://cbl1.wustl.edu/Softw</a>areAgreement.htm 1. Selección del Objeto NOTA: Todos los sujetos en la base de datos Cardiovascular Laboratorio de Biofísica tenían ecocardiografía simultánea y el cateterismo cardíaco realizado y fueron referidos por sus médicos para cateterismo cardiaco diagnóstico. Los criterios de inclusión de bases de datos son: 1) ausencia de anomalías valvulares significativas, 2) ausencia de alteraciones de la o bloqueo de rama en el ECG, 3) la presencia de una ventana ecocardiográfica satisfactorio con E-claramente identificables y A-ondas. 2. ecocardiográfica Adquisición de Datos <ol><li> Grabar un estudio completo / eco-Doppler 2D para todos los sujetos de acuerdo con la Sociedad Americana de Ecocardiografía 16 criterios. NOTA: Los ecocardiogramas de cribado se registraron en una cámara clínica estándar por un ecografista. Si se desea, la grabación ecocardiográfico transtorácico adicional se puede realizar para el propósito de la verificacións después de un catéter, de alta fidelidad adecuada se avanza en el LV para medir la hemodinámica LV simultáneamente. </li><li> Los sujetos de la imagen en la posición supina. En un entorno no experimental, el posicionamiento lateral izquierda estándar se puede utilizar sin pérdida de generalidad del método. Obtener apical cuatro cámaras que utilizan un transductor de 2,5 MHz, con el volumen de la muestra cerrada en 1.5-5 mm dirigidas entre las puntas de las valvas de la válvula mitral y ortogonal al plano MV (para minimizar los efectos de alineación como se ve en el color Doppler modo M ), el filtro de pared puesta a 1 (125 Hz) o 2 (250 Hz), la línea de base ajustado para tener ventaja de la altura total de la pantalla y la escala de velocidad ajustado para explotar el rango dinámico de la salida sin aliasing. </li><li> Realice Doppler tisular con el volumen de la muestra cerrada en 2,5 mm y se coloca en las pociones lateral y septal del anillo mitral. </li><li> Ahorra exámenes Doppler en formato DICOM en la máquina de eco y grabar en DVD con simultelectrocardiograma aneously registrado (ECG). </li></ol> 3. Doppler de la Imagen y Análisis Convencional NOTA: En esta sección se describen dos programas a medida de MATLAB. El primer programa se describe en el paso 3.1 y el segundo programa se describe en los pasos 3.2 a 3.5. Todos los programas de software (junto con tutoriales sobre cómo usarlas) se pueden descargar desde <a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" style="font-size: 14px; line-height: 28px;" target="_blank">http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm</a> <ol><li> Convertir imágenes desde el formato DICOM y vídeo a mapa de bits (bmp) archivos (usando un programa MATLAB personalizado). NOTA: El procedimiento descrito a continuación para ajustar Doppler E-ondas y Doppler tisular E&#39;ondas se muestra en la Figura 1. </li><li> Cargue los archivos de imagen de mapa de bits en otro programa MATLAB personalizada para medir los parámetros de flujo transmitral convencionales tales como pico E, A pico, E dur </sub&gt;, &#39;pico, A&#39; E pico, etc. y recortar las imágenes para el análisis de PDF. Imágenes con discernible contorno flujo transmitral y ciclo cardíaco completo Seleccione según lo indicado por ECG para su análisis. </li><li> Marcar la tasa de tiempo de muestreo (medida en píxeles / s en el eje horizontal) y la tasa de muestreo de la velocidad (medida en píxeles / (m / seg) a lo largo del eje vertical) en las imágenes. Identificar el ciclo cardíaco completo observando y marcado picos consecutivos R (o cualquier característica distintiva de la ECG) en la imagen. </li><li> Marque la transmitral Doppler E y A-onda o tejido Doppler E&#39;- y A&#39;- ola en el ciclo cardíaco seleccionado. <ol><li> Seleccione el punto de pico es decir Doppler E-ola. Pico E, (o pico E &#39;) y marcar el inicio de la onda utilizando la línea que conecta el pico del comienzo como una guía para que coincida con la pendiente de aceleración de la onda E (o de la onda E&#39;). El comienzo de la onda se utiliza para calcular el intervalo de principio a peflujo ak denota como la onda E (o E&#39;onda) tiempo de aceleración (AT). </li><li> Marcar el final de la onda E (o de la onda E &#39;) usando la línea que conecta el pico hasta el final como una guía para que coincida con la pendiente de desaceleración. Esto se utiliza para calcular el intervalo de desde el pico de la línea de base denotado como el tiempo de desaceleración (DT). El intervalo de desde el principio hasta el final de la onda es la duración de la onda E (E dur = AT + DT). El programa guía al usuario durante todo el proceso con las debidas instrucciones. </li></ol></li><li> Marcar la A-onda usando un procedimiento similar a la de la onda E. Tanto con el E y A-ondas marcó el programa calcula el pico relación E / A pico. NOTA: El programa guarda las ondas marcadas como imágenes recortadas que contienen el E y sólo A-ondas. El programa también crea un archivo de datos con los parámetros de cultivo y medidos para cada latido. </li></ol> 4. de montaje automatizada de flujo transmitral Utilizando el formalismo PDF <ol&gt; <li> El montaje automatizado de Doppler E y A de la onda y el tejido Doppler E&#39;- y los contornos de onda A&#39;- se hace usando un programa de LabView personalizado 18,19. <ol><li> Cargue la imagen recortada, y el programa calcula automáticamente el sobre velocidad máxima (MVE). Seleccione la MVE estableciendo el umbral de tal manera que se aproxima a MVE flujo transmitral como se muestra en la Figura 1. El inicio y la terminación de los puntos que definen el MVE se puede seleccionar a lo largo del eje de tiempo por el operador de tal manera que sólo MVE puntos que proporcionan buena correspondencia a la parte real seleccionado de la onda se utilizan como entrada para la instalación posterior. </li></ol></li><li> NOTA: Los puntos MVE-seleccionados por el usuario son la entrada para el programa de ordenador que se ajuste automáticamente el modelo de solución PDF para la velocidad en función del tiempo utilizando un Levenberg-Marquardt (iterativo) algoritmo. El ajuste se realiza con el requisito de que el error cuadrático medio entre la clínica (de entrada)minimizarse datos (MVE) y el modelo PDF contorno predicho. Puesto que el modelo es lineal, se obtiene un conjunto único de parámetros para cada Doppler de la onda E derivada MVE utilizado como entrada. Por lo tanto numéricamente k, c, y valores únicos x o se generan para cada onda E y k &#39;, c&#39;, y x o &#39;para cada onda E&#39;. </li><li> En el caso de que el ajuste es obviamente subóptima cuando el ajuste se superpone a la onda E (o de la onda E &#39;) imagen (es decir. El algoritmo intentó ajustarse ruido incluido en el MVE por ejemplo) modificar el MVE mediante el uso de más / menos puntos, modificando de este modo el modelo predijo contorno con la consiguiente modificación de los parámetros PDF para lograr un mejor ajuste. </li></ol> Guardar los datos cuando el ajuste apropiado PDF se haya generado. NOTA: El programa está escrito para guardar automáticamente los datos de imagen y archivos de texto que contienen los parámetros de PDF yla información de contorno. Los parámetros PDF obtenidos a partir del procedimiento descrito anteriormente se pueden utilizar para elucidar la fisiología y la nueva distinguir entre la fisiología normal y patológica como se detalla en la sección de resultados representativos a continuación.

<ol><li>Katz, L. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+played+by+the+ventricular+relaxation+process+in+filling+the+ventricle%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">The role played by the ventricular relaxation process in filling the ventricle.</a> Am. J. Physiol. 95, 542-553 (1930).</li>
<li>Frais, M. A., Bergman, D. W., Kingma, I., Smiseth, O. A., Smith, E. R., Tyberg, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+dependence+of+the+time+constant+of+left+ventricular+isovolumic+relaxation+on+pericardial+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">The dependence of the time constant of left ventricular isovolumic relaxation on pericardial pressure.</a> Circulation. 81, 1071-1080 (1990).</li>
<li>Weiss, J. L., Frederiksen, J. W., Weisfeldt, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamic+determinants+of+the+time-course+of+fall+in+canine+left+ventricular+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Hemodynamic determinants of the time-course of fall in canine left ventricular pressure.</a> J. Clin Invest. 58, 751-760 (1976).</li>
<li>Weisfeldt, M. L., Weiss, J. L., Frederiksen, J. W., Yin, F. C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+incomplete+left+ventricular+relaxation%3A+Relationship+to+the+time+constant+for+isovolumic+pressure+fall%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+Heart+J%22%5BJournal%5D)">Quantification of incomplete left ventricular relaxation: Relationship to the time constant for isovolumic pressure fall.</a> Eur. Heart J. 1, 119-129 (1980).</li>
<li>Thompson, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+left+ventricular+pressure+during+isovolumic+relaxation+in+coronary+artery+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Analysis of left ventricular pressure during isovolumic relaxation in coronary artery disease.</a> Circulation. 65, 690-697 (1982).</li>
<li>Ludbrook, P. A., Bryne, J. D., Kurnik, P. B., McKnight, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+reduction+of+preload+and+afterload+by+nitroglycerin+on+left+ventricular+diastolic+pressure-volume+relations+and+relaxation+in+man%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Influence of reduction of preload and afterload by nitroglycerin on left ventricular diastolic pressure-volume relations and relaxation in man.</a> Circulation. 56, 937-943 (1977).</li>
<li>Tyberg, J. V., Misbach, G. A., Glantz, S. A., Moores, W. Y., Parmley, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mechanism+for+shifts+in+the+diastolic%2C+left+ventricular%2C+pressure-volume+curve%3A+The+role+of+the+pericardium%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">A mechanism for shifts in the diastolic, left ventricular, pressure-volume curve: The role of the pericardium.</a> Eur. J. Cardiol. 7, 163-175 (1978).</li>
<li>Suga, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+analysis+of+a+left-ventricular+pumping+model+based+on+the+systolic+time-varying+pressure%2Fvolume+ratio%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Theoretical analysis of a left-ventricular pumping model based on the systolic time-varying pressure/volume ratio.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 24, 29-38 (1977).</li>
<li>Raff, G. L., Glantz, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volume+loading+slows+left+ventricular+isovolumic+relaxation+rate%5BTitle%5D)+AND+%22Circ.+Res%22%5BJournal%5D)">Volume loading slows left ventricular isovolumic relaxation rate.</a> Circ. Res. 48, 813-824 (1981).</li>
<li>Suga, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systolic+pressure-volume+area+%28PVA%29+as+the+energy+of+contraction+in+Starling%E2%80%99s+law+of+the+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Vessels%22%5BJournal%5D)">Systolic pressure-volume area (PVA) as the energy of contraction in Starling’s law of the heart.</a> Heart Vessels. 6, 65-70 (1991).</li>
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<li>Baan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+measurement+of+left+ventricular+volume+in+animals+and+humans+by+conductance+catheter%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter.</a> Circulation. 70, 812-823 (1984).</li>
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<li>Kass, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+diastolic+dysfunction.+Invasive+modalities%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiol.+Clin%22%5BJournal%5D)">Assessment of diastolic dysfunction. Invasive modalities.</a> Cardiol. Clin. 18 (3), 571-586 (2000).</li>
<li>Suga, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+energetics%3A+from+EMAX+to+pressure-volume+area%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Exp.+Pharmacol.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Cardiac energetics: from EMAX to pressure-volume area.</a> Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 30, 580-585 (2003).</li>
<li>Gottdiener, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((American+Society+of+Echocardiography+recommendations+for+use+of+echocardiography+in+clinical+trials%5BTitle%5D)+AND+%22JASE%22%5BJournal%5D)">American Society of Echocardiography recommendations for use of echocardiography in clinical trials.</a> JASE. 17, 1086-1119 (2004).</li>
<li>Kovács, S. J. Jr, Barzilai, B., Pérez, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+diastolic+function+with+Doppler+echocardiography%3A+the+PDF+formalism%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Heart+Circ.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of diastolic function with Doppler echocardiography: the PDF formalism.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 252, H178-H187 (1987).</li>
<li>Hall, A. F., Aronovitz, J. A., Nudelman, S. P., Kovács, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+method+for+characterization+of+diastolic+transmitral+Doppler+velocity+contours%3A+Late+atrial+filling%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Automated method for characterization of diastolic transmitral Doppler velocity contours: Late atrial filling.</a> Ultrasound Med. Biol. 20, 859-869 (1994).</li>
<li>Hall, A. F., Kovács, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+method+for+characterization+of+diastolic+transmitral+Doppler+velocity+contours%3A+Early+rapid+filling%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Automated method for characterization of diastolic transmitral Doppler velocity contours: Early rapid filling.</a> Ultrasound Med. Biol. 20, 107-116 (1994).</li>
<li>Riordan, M. M., Kovács, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitation+of+Mitral+Annular+Oscillations+and+Longitudinal+%27Ringing%27+of+the+Left+Ventricle%3A+A+New+Window+into+Longitudinal+Diastolic+Function%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Quantitation of Mitral Annular Oscillations and Longitudinal 'Ringing' of the Left Ventricle: A New Window into Longitudinal Diastolic Function.</a> J. Appl. Physiol. 100, 112-119 (2006).</li>
<li>Kovács, S. J., Meisner, J. S., Yellin, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+of+diastole%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiol.+Clin%22%5BJournal%5D)">Modeling of diastole.</a> Cardiol. Clin. 18, 459-487 (2000).</li>
<li>Riordan, M. M., Chung, C. S., Kovács, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diabetes+and+Diastolic+Function%3A+Stiffness+and+Relaxation+from+Transmitral+Flow%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Diabetes and Diastolic Function: Stiffness and Relaxation from Transmitral Flow.</a> Ultrasound Med. Biol. 31, 1589-1596 (2005).</li>
<li>Bauman, L., Chung, C. S., Karamanoglu, M., Kovács, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+peak+atrioventricular+pressure+gradient+to+transmitral+flow+relation%3A+kinematic+model+prediction+with+in+vivo+validation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Echocardiogr%22%5BJournal%5D)">The peak atrioventricular pressure gradient to transmitral flow relation: kinematic model prediction with in vivo validation.</a> J. Am. Soc. Echocardiogr. 17 (8), 839-844 (2004).</li>
<li>Kovács, S. J. Jr, Rosado, J., Manson-McGuire, A. L., Hall, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+Transmitral+Doppler+E-waves+Differentiate+Hypertensive+Hearts+From+Normal%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Can Transmitral Doppler E-waves Differentiate Hypertensive Hearts From Normal?</a> Hypertension. 30, 788-795 (1997).</li>
<li>Riordan, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effects+of+Caloric+Restriction-+and+Exercise-Induced+Weight+Loss+on+Left+Ventricular+Diastolic+Function%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Heart+Circ.+Physiol%22%5BJournal%5D)">The Effects of Caloric Restriction- and Exercise-Induced Weight Loss on Left Ventricular Diastolic Function.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 294, H1174-H1182 (2008).</li>
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<li>Claessens, T., et al. The Parametrized Diastolic Filling Formalism: Application in the Asklepios Population. Am. Soc. Mech. Eng. Summer Bioengineering Conference Proceedings. Farmington PA, , (2011).</li>
<li>Chung, C. S., Kovács, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Consequences+of+Increasing+Heart+Rate+on+Deceleration+Time%2C+Velocity+Time+Integral%2C+and+E%2FA%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Consequences of Increasing Heart Rate on Deceleration Time, Velocity Time Integral, and E/A.</a> Am. J. Cardiol. 97, 130-136 (2006).</li>
</ol>

Los autores no tienen intereses financieros contrapuestos.

En consonancia con nuestro enfoque metodológico, se resaltan los aspectos clave de los métodos que facilitan la obtención de resultados precisos y significativos. ECOCARDIOGRAFÍA La Sociedad Americana de Ecocardiografía (ASE) tiene pautas para la realización de estudios transtorácica 16. Durante un examen de eco, hay una multitud de factores que afectan la calidad de la imagen. Los factores que están más allá del control del ecografista incluyen: capac...

Estudios pioneros por Katz 1 en 1930 revelaron que el ventrículo izquierdo de mamíferos inicia llenado por ser una bomba de succión mecánica, y mucho esfuerzo desde entonces se ha dedicado a desentrañar el funcionamiento de la diástole. Durante muchos años, los métodos invasivos eran las únicas opciones disponibles para la evaluación clínica o la investigación de la función diastólica (DF) 2-16. En la década de 1970, sin embargo, los avances y desarrollos en la ecocardiografía técnicos finalmente dieron cardiólogos y fisiólogos herramientas prácticas para la caracterización no invasiva del DF. Sin una teoría causal unificación o paradigma para la diástole con respecto a cómo trabaja el corazón cuando se llena, los investigadores propusieron numerosos índices fenomenológicos basados ​​en la correlación con las características clínicas. La curvilínea, rápidamente subiendo y bajando forma de la velocidad del flujo sanguíneo transmitral contorno durante la primera, llenado rápido, por ejemplo, se aproxima como un triángulo y diastólica fuíndices ncio se definen a partir de las características geométricas (altura, anchura, área, etc.) de ese triángulo. Los avances técnicos en ecocardiografía han permitido que el movimiento del tejido, la tensión, y la velocidad de deformación durante el llenado a medir, por ejemplo, y cada avance técnico trajo consigo una nueva cosecha de índices fenomenológicas que se correlaciona con las características clínicas. Sin embargo, los índices siguen siendo correlativo y no causal y muchos índices son diferentes medidas de la misma fisiología subyacente. No es de extrañar, por tanto, que los índices clínicos actualmente empleados de DF han especificidad y una sensibilidad limitada. Para superar estas limitaciones, el llenado (PDF) formalismo parametrizada diastólica, una cinemática causal, modelo de parámetros concentrados de llenado del ventrículo izquierdo que está motivado por e incorpora la fisiología de succión de la bomba de la diástole fue desarrollado y validado 17. Modela la función diastólica (tal como se manifiesta en las formas curvilíneasde los contornos de flujo transmitral) de acuerdo con las reglas de movimiento oscilatorio amortiguado armónico. La ecuación de movimiento oscilatorio armónico amortiguado se basa en la segunda ley de Newton y se puede escribir, por unidad de masa, como: <img alt="Ecuación 1" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51471/51471eq1.jpg" /> Ecuación 1 Esta 2 ª ecuación diferencial de orden lineal tiene tres parámetros: K - rigidez de la cámara, c - viscoelasticidad / relajación, y x o - desplazamiento inicial / precarga del oscilador. El modelo predice que los diferentes patrones de llenado diastólico observadas clínicamente son el resultado de la variación en el valor numérico de estos tres parámetros del modelo. Con base en el formalismo de PDF y la mecánica clásica, E-ondas pueden ser clasificados como siendo determinado por bajo amortiguadas-o sobre-amortiguado regímenes de movimiento. Numerosos estudios <sup&gt; 17-21 han validado que clínicamente registrados contornos de onda E y el modelo PDF predijeron contornos muestran excelente acuerdo y han dilucidado los hemodinámicos / análogos fisiológicos de los tres parámetros PDF 21. El proceso para la extracción de los parámetros del modelo de vista clínico registrado datos de la onda E se detalla en los siguientes métodos. A diferencia de los índices típicos de DF en uso clínico actual, tres parámetros del modelo PDF son la causalidad basada. Como se discute en los siguientes métodos, índices adicionales de la fisiología diastólica se pueden derivar de estos parámetros fundamentales y de la aplicación del formalismo PDF a aspectos de la diástole otro que el flujo transmitral. En este trabajo, los métodos de análisis basado en PDF de flujo transmitral y de las relaciones fisiológicas que se pueden extraer del enfoque PDF, se describen los parámetros y los índices derivados. Además, se muestra que los parámetros PDF o índices derivadas de ellos pueden burlarseaparte las propiedades intrínsecas de la cámara de los efectos externos de la carga pueden proporcionar correlaciones con los parámetros definidos invasiva tradicionales y pueden diferenciar entre los grupos normales y patológicos.

<table><tbody><tr><td>Philips iE33</td><td>Philips (Andover, MA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LabView 6.0</td><td>National Instruments</td><td></td><td>versión 6.0.2</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks&nbsp;</td><td></td><td>Versión R2010b</td></tr></tbody></table>

la cuantificación de la función diastólica por global análisis basado en modelado cinemático de flujo transmitral mediante el formalismo de llenado diastólico parametrizada

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

Cuantitativa evaluación de la función cardíaca continúa siendo un desafío para los fisiólogos y médicos. Aunque los métodos invasivos históricamente han conformado el único medio disponible, el desarrollo de técnicas de imagen no invasivas (ecocardiografía, resonancia magnética, CT) que tiene una alta resolución temporal y espacial proporcionan una nueva ventana para la evaluación cuantitativa de la función diastólica. La ecocardiografía es la acordada estándar para la evaluación de la función diastólica, pero los índices de uso clínico actual simplemente utilizar las características de dimensión de la cámara (modo M) o el movimiento de la sangre / tejido (Doppler) formas de onda seleccionada sin incorporar los determinantes causales fisiológicas del movimiento mismo. El reconocimiento de que todos los ventrículos izquierdo (LV) iniciar el llenado, al servir como bombas de succión mecánica permite la función diastólica global para ser evaluado sobre la base de las leyes del movimiento que se aplican a todas las cámaras. Lo que diferencia a un corazón de la otra son los parámetros de la ecuación de movimiento que govllenado Erns. De acuerdo con ello, el desarrollo del llenado diastólico parametrizada (PDF) formalismo ha demostrado que toda la gama de flujo transmitral precoz observado clínicamente patrones (Doppler E-onda) son extremadamente bien en forma por las leyes del movimiento oscilatorio amortiguado. Esto permite el análisis del E-ondas individuales de acuerdo con un mecanismo causal (succión de retroceso-iniciado) que produce tres (numéricamente) parámetros concentrados únicos cuyos análogos fisiológica son rigidez de la cámara (k), viscoelasticidad / relajación (c), y la carga (x o). La grabación del flujo transmitral Doppler (E-ondas) es una práctica estándar en la cardiología clínica y, por lo tanto, el método de grabación ecocardiográfico se revisa brevemente. Nuestra atención se centra en la determinación de los parámetros de PDF a partir de datos de ondas E registrados de forma rutinaria. Como los resultados resaltados indican, una vez que los parámetros PDF se han obtenido a partir de un número adecuado de carga variable E-ondas, las Invesinves- es libre de utilizar los parámetros o construir índices de los parámetros (como la energía almacenada medio kx o 2, la presión máxima AV o gradiente kx, índice de carga independiente de la función diastólica, etc.) y seleccionar el aspecto de la fisiología o fisiopatología ser cuantificados.

Formas de onda Doppler representante de los cuatro tipos diferentes de patrones de llenado (, seudonormal, la relajación normal de retraso,-constrictiva restrictivo) usando el método detallado anteriormente se muestran en la Figura 2. Figura 2A muestra el patrón normal, lo que, por sí mismo es indistinguible de la seudonormal patrón. Figura 2B muestra una relajación retardada y la Figura 2C muestra un patrón de constrictiva restrictivo asociado con la disfunción diastól...

Exacta cuantificación, basada en la causalidad de la función diastólica global ha sido alcanzado por el análisis basado en la modelización cinemática de flujo transmitral a través de la parametrizada llenado diastólico (PDF) formalismo. PDF genera rigidez, la relajación, y los parámetros de carga única y aclara &quot;nuevo&quot; fisiología mientras que proporciona índices de sensibilidad y especificidad de la disfunción.

La cuantificación de la función diastólica por Global Análisis basado en Modelado cinemático de flujo transmitral mediante el formalismo de llenado diastólico parametrizada

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

El objetivo general de este procedimiento es evaluar la función diastólica global del ventrículo izquierdo en un paciente mediante el formalismo de llenado diastólico parametrizado o PDF. Esto se logra primero recopilando datos sobre la función diastólica a partir de un estudio ecocardiográfico completo de la función cardíaca y transfiriendo los datos a una computadora para su análisis. El segundo paso consiste en trabajar con las imágenes del flujo transmitral y enfocarse en un solo latido cardíaco.Un programa personalizado extrae los parámetros convencionales de la función diastólica para las ondas e y a y preprocesa la imagen para el siguiente paso del análisis. A continuación, la imagen preprocesada del flujo transmítico se carga en un programa de ajuste semiautomatizado. Se selecciona un segmento del EWA para el ajuste y se genera un modelo parametrizado preliminar del llenado diastólico, que se superpone a la imagen.El paso final consiste en refinar el ajuste si es necesario y hacer que el programa genere los parámetros finales del modelo parametrizado de llenado diastólico basados en la ewa de entrada. En última instancia, el proceso produce parámetros que cuantifican la relajación, la rigidez y la carga responsables de la función diastólica del paciente. Estos parámetros se han utilizado para distinguir entre función normal y patológica y para elucidar nueva fisiología.La principal ventaja de la técnica PDF es que combina las leyes del movimiento de Newton con la fisiología real de la bomba de succión en la diástole, con el fin de extraer del propio trazado parámetros de función diastólica fisiológicamente y clínicamente relevantes. En fisiología cardíaca, la relajación y la rigidez son parámetros fisiológicos demasiado bien establecidos que caracterizan la diástole. El método PDF puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la fisiología cardíaca porque desacopla los principales factores que impulsan la diástole en parámetros medibles de forma no invasiva.El método PDF es una técnica no invasiva que puede proporcionar información sobre los determinantes de la diástole que anteriormente solo eran medibles mediante métodos invasivos. La ventaja de este método es que se aplica a cualquier cosa en DTE que se mueva, por lo que es igualmente válido para el flujo sanguíneo a través de la válvula mitral. En cuanto al movimiento del tejido anular mitral, el análisis del sonograma se realizará utilizando programas personalizados en MATLAB y LabVIEW.Utilice la herramienta personalizada de MATLAB para convertir las imágenes en formato DICOM a archivos de mapa de bits. A continuación, haga clic en el botón buscar carpeta con imágenes para cargar los archivos de mapa de bits en el programa personalizado de MATLAB para medir los parámetros del flujo transmitral. Haga clic en mostrar la siguiente imagen para revisar las imágenes y luego seleccione una imagen con un contorno claro del flujo transmitral y un ciclo cardíaco completo.Para el análisis, la imagen cargada tiene el tiempo a lo largo del eje horizontal y la velocidad a lo largo del eje vertical. Determine la tasa de muestreo de tiempo haciendo clic en el botón TSR. Utilice las marcas de hash en la imagen para identificar dos puntos de tiempo en el eje temporal que estén separados por un segundo.Luego, utilice las líneas de mira para hacer clic en la parte inferior izquierda de la primera marca de graduación. Para acercar la imagen en la imagen ampliada, haga clic en el borde izquierdo de la marca de graduación deseada y la imagen se alejará. Repita el mismo procedimiento para la segunda marca de graduación.Eso es exactamente un segundo después de la primera marca hash. Para encontrar primero la frecuencia de muestreo de velocidad, establezca la unidad de velocidad que se marcará en el cuadro junto al botón VSR. La predeterminada es un metro por segundo o 100 centímetros por segundo.Haga clic en el botón VSR y utilice las líneas de mira para hacer clic en la parte inferior izquierda del punto de velocidad cero y ubicar V igual a cero en la imagen ampliada. Observe dónde se muestra la escala de velocidad en la imagen. Haga clic en el borde inferior del punto de velocidad cero y la imagen se deshará del zoom.Ahora haga clic en la parte inferior izquierda del punto de velocidad en el valor elegido, generalmente 100 centímetros por segundo, y marque el borde inferior del segundo punto. Para completar la calibración de velocidad en píxeles, haga clic en la marca e y en un botón de onda. Primero, defina el inicio y el final de un ciclo cardíaco.Haga esto marcando adyacentes a nuestros picos del ECG siguiendo el mismo procedimiento utilizado para marcar los puntos de tiempo y velocidad. La duración del latido se calculará en función del número de píxeles y de la frecuencia de muestreo de tiempo. Después de calcular la frecuencia cardíaca, utilice marcadores fisiológ游戏副本A continuación, obtenga una vista ampliada de las ondas de interés haciendo clic por encima del pico de la onda más alta. Cuando haya terminado, utilice las líneas de mira para seleccionar el punto máximo del pico Doppler EWA. Esto fija las líneas de mira.A continuación, mueva los retículos al comienzo del ewa. Observe que los retículos definen una línea con un extremo anclado en el pico del EWA. Antes de hacer clic, asegúrese de que la línea anclada comience en el inicio del ewa.Ahora marque el extremo del ewa. Mueva la línea anclada y haga clic al final del ewa. Estos puntos determinados visualmente permiten el cálculo de los tiempos de aceleración y desaceleración del EWA. Continúe marcando la onda de manera similar.Una vez hecho esto, el software generará automáticamente un archivo con los parámetros ecocardiográficos convencionales medidos y las imágenes recortadas que contienen únicamente las ondas e y a seleccionadas para realizar el análisis paramétrico del llenado diastólico de la ewa. En el programa de vista de laboratorio personalizado, se pueden seguir pasos análogos para la onda A. Identifique y cargue el archivo de imagen creado durante el análisis convencional.El programa de vista de laboratorio selecciona automáticamente los píxeles que se ajustarán y los muestra en azul, verde y rojo para seleccionar píxeles que representen mejor los contornos de la onda. Asegúrese de que esté seleccionada la opción cambiar MVE en mostrar ajuste. Luego, utilice los controles deslizantes del nivel umbral del envolvente de velocidad máxima a la izquierda de la imagen.Al aumentar el valor de umbral, se seleccionan píxeles con mayor brillo. Después de establecer el umbral, pase al control deslizante de inicio de EWA. Para comenzar a seleccionar los intervalos de tiempo, posicione el control deslizante de manera que excluya el ruido al inicio de EWA y la línea vertical asociada que intersecta la pendiente ascendente aproximadamente en la mitad o por encima de la velocidad pico.Ahora vaya al control deslizante final de EWA y coloque la línea vertical asociada aproximadamente a la mitad de la pendiente de desaceleración, de modo que el ruido habitual cercano a la línea base quede excluido. Tenga en cuenta que los píxeles del rango seleccionado se muestran en verde. Una vez hecho esto, haga clic en ajustar EWA para iniciar el ajuste de PDF y ver los ajustes; active el interruptor mostrar ajuste para visualizar el ajuste.Los datos ruidosos pueden hacer que el ajuste sea muy sensible al umbral de velocidad máxima elegido. Si el ajuste es una pobre aproximación a la EWA, ajústelo modificando los controles deslizantes del tiempo de la EWA y del umbral de la envolvente de velocidad máxima. También es posible modificar los parámetros de la EWA directamente.Los parámetros del ajuste se muestran en pantalla y sus valores pueden introducirse en sus cuadros de texto. También pueden modificarse utilizando las flechas hacia arriba y hacia abajo. A medida que se ajustan los parámetros, la curva verde que representa el ajuste cambiará hasta obtener un ajuste satisfactorio.Haga clic en actualizar para obtener el valor actualizado del error cuadrático medio. Una vez que el EWA haya sido optimizado, haga clic en finalizar para generar gráficos y archivos de datos para un análisis posterior. Aquí se muestra un patrón normal o pseudo normal de EWA, que son indistinguibles utilizando índices convencionales.Los parámetros convencionales de la función diastólica derivados del EWA se muestran debajo de la imagen. También se muestran los valores de los parámetros PDF. Además, el ajuste predicho por el modelo PDF se superpone en color verde.Presenta un ajuste excelente. Este es un patrón de relajación retardada con su ajuste al modelo PDF. Obsérvese que, en comparación con lo normal, esta EWA tiene menor amplitud y tiempo de desaceleración.El parámetro C del modelo PDF, que refleja la viscoelasticidad o relajación de la cámara, es más alto que en el patrón normal. El ajuste predicho por el modelo PDF para este patrón restrictivo-constrictivo concuerda estrechamente con el contorno EWA clínico. El patrón EWA restrictivo-constrictivo alto y estrecho es generado por cámaras con rigidez aumentada y fracción de eyección disminuida.En este ejemplo, el parámetro de rigidez K del PDF es más alto que en los patrones normal y de relajación tardía. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en uno o dos minutos por cada EWA seleccionada para el análisis, si se realiza adecuadamente. Durante la realización de este procedimiento, es importante recordar seleccionar EWA relativamente libres de ruido cuyo envolvente de velocidad mitral siga el control del flujo transmitral.Tras seguir este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como el ajuste del movimiento tisular, para responder preguntas adicionales sobre la rigidez y relajación longitudinal de la cámara. Tras su derivación conceptual y validación in vivo, estas técnicas han allanado el camino para que los investigadores en fisiología cardiovascular cuantifiquen la impedancia transversal frente a la longitudinal. En diástole, extraiga un índice independiente de la carga de la función diastólica y fraccione el tiempo de desaceleración de la onda E en componentes de rigidez y relajación.En trabajos recientes, estas técnicas se han utilizado para explorar la relación entre la función diastólica y la generación del flujo en vórtice en estados sanos y patológicos. Tras haber leído el artículo y visto este video, debería tener una buena comprensión conceptual de cómo evaluar la función diastólica global del ventrículo izquierdo mediante el formalismo PDF.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Bioengineering

Bioingeniería

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La cuantificación de la función diastólica por Global Análisis basado en Modelado cinemático de flujo transmitral mediante el formalismo de llenado diastólico parametrizada

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