Évaluation par ultrasons de la microstructure myocardique

L’objectif global de cette procédure est de fournir une mesure de substitution de la microstructure myocardique à l’aide d’un algorithme d’imagerie basé sur l’échographie et d’un logiciel d’analyse d’images en libre accès. Pour ce faire, il faut d’abord sélectionner et formater une image échocardiographique numérique. La deuxième étape consiste à sélectionner la région myocardique d’intérêt et une aire de référence péricardique.

Ensuite, les données sont traitées lors de l’application de l’algorithme à l’aide du logiciel Image J. La dernière étape consiste à traiter les valeurs finales et à produire des résultats sous forme de rapports myocarde-péricardique. En fin de compte, le signal ultrasonore d’une région échocardiographique d’intérêt sélectionnée est traité pour produire une mesure de la densité myocardique qui fournit des informations concernant une mesure de substitution de la microstructure tissulaire.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que les évaluations traditionnelles, linéaires ou bidimensionnelles de la structure cardiaque basées sur l’échographie est qu’elle permet à l’analyse échocardiographique d’inclure la quantification de la microstructure du tissu myocardique en plus de la quantification des paramètres cardiaques macroscopiques. De plus, il utilise un logiciel open source après avoir obtenu des images en mode B échocardiographique marin ou humain dans la vue parasternale grand axe. Utilisez l’image J pour ouvrir le fichier DICOM de l’image à analyser et convertir le fichier en fichier image huit bits.

La paroi ventriculaire gauche inférolatérale doit apparaître à la base du cadre, les cadres doivent afficher l’intégralité du myocarde ventriculaire gauche et la résolution du péricarde doit être suffisamment élevée pour délimiter le bord péricardique, la paroi myocardique et le bord endocardique du ventrcule gauche. Supprimez toutes les images avec des pertes excessives ou des artefacts d’image. Faites défiler les images consécutives du cycle cardiaque à l’aide de l’onde R du tracé ECG pour identifier les images les plus proches de la fin de la diastole.

Identifiez ensuite le cadre unique qui capture le mieux la dimension interne maximale du ventricule gauche. Considérez ce cadre unique, le cadre diastolique final. Ensuite, sélectionnez la région péricardique d’intérêt, dans le but de capturer l’hétérogénéité du tissu péricardique.

Pour ce faire, évaluez l’étendue des niveaux de gris et la consistance de l’ensemble du péricarde et sélectionnez une région d’intérêt représentative de ces attributs. Ajustez l’image, la luminosité et le contraste pour la région d’intérêt sélectionnée si nécessaire. À l’aide de l’outil de dessin de rectangle de l’image j, sélectionnez un rectangle d’une longueur se rapprochant du tiers médian de la paroi péricardique basale inférolatérale.

Redimensionnez la région rectangulaire d’intérêt pour qu’elle s’étende sur la largeur du péricarde à l’aide de l’outil de dimensionnement de la zone d’intérêt. Ensuite, utilisez l’outil de rotation de l’image J pour faire pivoter la région d’intérêt afin qu’elle se trouve dans la région péricardique. Si nécessaire, sélectionnez l’outil de réglage manuel pour ajuster les coins de la région péricardique d’intérêt lorsque les ajustements sont terminés.

La région péricardique d’intérêt doit se trouver dans le tiers médian de la paroi péricardique et inclure la largeur de la paroi péricardique avec extension dans les régions myocardiques ou extracardiaques. Viser à saisir le même emplacement relatif et le même pourcentage de la surface péricardique totale pour toutes les mesures effectuées dans une étude donnée. Pour générer un histogramme de valeurs d’intensité, installez une macro d’histogramme d’image J appelée get histogram values.

Exécutez la macro d’histogramme pour afficher un aperçu de la distribution des valeurs d’intensité du signal dans la région péricardique d’intérêt sélectionnée. La macro enregistre les valeurs de densité du signal pour la région d’intérêt et les signes et la valeur d’intensité de zéro unité pour la plus sombre à 255 unités pour la plus lumineuse à chaque pixel de la sélection afin de produire une distribution de l’intensité du signal. Les rapports macro, les 20e, 50e et 80e centiles pour la distribution.

Lors de la sélection de la région myocardique d’intérêt, visez également à capturer l’hétérogénéité du tissu myocardique dans le tiers médian de la paroi myocardique basale inférolatérale. Comme précédemment, ajustez l’image, la luminosité et le contraste selon vos besoins. Sélectionnez un rectangle qui s’étend sur la largeur de la paroi myocardique, à l’exclusion de l’endocarde et de l’épicarde.

N’incluez pas de zones de muscle papillaire dans la zone de sélection. Le positionnement de la région d’intérêt dépend fortement de l’utilisateur. Pour assurer le succès, l’utilisateur doit faire une estimation des principales limites, faire pivoter la région myocardique d’intérêt de sorte qu’elle se trouve adjacente et parallèle à la sélection péricardique.

Effectuez les ajustements nécessaires aux coins de la région myocardique d’intérêt, isolez une dernière région myocardique d’intérêt qui se trouve dans le tiers médian de la paroi myocardique et capture la largeur de la paroi sans s’étendre dans les régions péricardiques ou intraluminales comme indiqué précédemment. Utilisez la macro de l’histogramme de l’image J pour prévisualiser la distribution des valeurs d’intensité du signal dans la région myocardique d’intérêt. L’étape suivante consiste à normaliser les intensités myocardiques à l’aide des données de référence péricardiques obtenues précédemment, en commençant par diviser les valeurs du percentile myocardique de l’intensité par le percentile péricardique correspondant.

Les valeurs de l’intensité renvoient les valeurs du myocarde au péricarde normalisées pour les valeurs du 20e centile, du 50e centile et du 80e centile. Appliquez cette analyse aux sélections myocardiques à travers des trames consécutives du fichier DICOM, en accordant une attention particulière aux trames systolique terminale et diastolique finale. L’intensité du signal échographique varie tout au long du cycle cardiaque, comme le montre ici les souris témoins, la variabilité cyclique a été évaluée à l’aide de trois points de coupure, le 20e centile, le 50e centile et le 80e centile.

La variabilité cyclique est plus prononcée chez les souris qui avaient une bande placée autour de l’aorte pour augmenter la résistance à l’écoulement. Il convient de noter que la variabilité cyclique relative est plus élevée pour les valeurs du 80e centile que pour les valeurs de seuil inférieures. Cet histogramme montre les distributions de l’intensité du signal dérivées du myocarde d’une souris témoin à sept semaines après une chirurgie simulée.

Les lignes verticales bleues indiquent les valeurs du 20e centile, du 50e centile et du 80e centile. La distribution des intensités du signal montre des intensités plus élevées vers la droite chez une souris à bandes aortiques sept semaines après la chirurgie. L’intensité du signal chez un humain intensif normal et un humain hypertendu est montrée ici chez la souris et l’homme.

Les distributions de l’intensité du signal sont décalées vers la droite et sont plus grandes pour les sujets souffrant de stress chronique après charge par rapport aux témoins. Le rapport d’intensité du signal myocardique à l’intensité du signal péricardique a été déterminé à l’aide de trois méthodes analytiques. Le rapport des valeurs du 20e centile, le rapport des valeurs du 50e centile et le rapport des valeurs du 80e centile.

La plus grande différence entre les témoins et les cas de contrainte après charge est démontrée en utilisant les rapports des valeurs du 80e centile de l’intensité du signal. On voit ici les sections de coloration trichrome de Masson du ventricule gauche à sept semaines après l’opération pour une souris qui a subi une chirurgie simulée et une souris qui a subi une bande aortique. Un dépôt important de collagène et une fibrose interstitielle peuvent être observés dans le ventricule de la souris à bande aortique Une fois maîtrisée et si elle est exécutée correctement, cette technique peut être réalisée en cinq à 10 minutes par fichier.