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DOI: 10.3791/51471-v
Sina Mossahebi2,5, Simeng Zhu2,5, Howard Chen1,5, Leonid Shmuylovich3,5, Erina Ghosh1,5, Sándor J. Kovács4,5
1Department of Biomedical Engineering,Washington University in St. Louis, 2Department of Physics,Washington University in St. Louis, 3Division of Biology and Biomedical Sciences,Washington University in St. Louis, 4Department of Medicine, Cardiovascular Division,Washington University in St. Louis, 5Cardiovascular Biophysics Lab,Washington University in St. Louis
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Précis, quantification basée sur la causalité de la fonction diastolique global a été réalisé par l'analyse cinématique basée sur la modélisation des flux transmitral via le paramétrée diastolique de remplissage (PDF) de formalisme. PDF génère rigidité, la relaxation et les paramètres de charge unique et met en lumière «nouvelle» physiologie tout en fournissant des indices sensibles et spécifiques de la dysfonction.
L’objectif global de cette procédure est d’évaluer la fonction diastolique ventriculaire gauche globale chez un patient à l’aide du remplissage diastolique paramétrisé ou formalisme PDF. Pour ce faire, il suffit de recueillir d’abord des données sur la fonction diastolique à partir d’une étude échocardiographique complète de la fonction cardiaque et de transférer les données à un ordinateur pour analyse. La deuxième étape consiste à travailler avec les images du flux transmitral et à se concentrer sur un battement cardiaque.
Un programme personnalisé extrait les paramètres de fonction diastolique conventionnels pour les ondes e et a et pré-traite l’image pour l’étape suivante de l’analyse. Ensuite, l’image prétraitée de l’écoulement transmitral est chargée dans un programme d’ajustement semi-automatisé. Un segment de l’EWA est sélectionné pour l’ajustement, et un modèle de remplissage diastolique paramétré préliminaire est produit et superposé sur l’image.
La dernière étape consiste à affiner l’ajustement si nécessaire et à faire en sorte que le programme génère les paramètres finaux paramétrés basés sur le modèle de remplissage diastolique pour l’ewa d’entrée. En fin de compte, le processus produit des paramètres qui quantifient la relaxation, la rigidité et la charge responsables de la fonction diastolique du patient. Ces paramètres ont été utilisés pour distinguer la fonction normale de la fonction pathologique et élucider une nouvelle physiologie.
Le principal avantage de la technique PDF est qu’elle marie les lois du mouvement de Newton avec la physiologie réelle de la pompe d’aspiration de la diastole afin d’extraire des paramètres de fonction diastolique physiologiquement et cliniquement pertinents de la forme d’onde elle-même. En physiologie cardiaque, le relâchement et la raideur sont des paramètres physiologiques trop bien établis qui caractérisent la diastole. La méthode PDF peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la physiologie cardiaque, car elle dissocie les principaux moteurs de la diastole en paramètres mesurables non invasifs.
La méthode PDF est une technique non invasive qui peut fournir des informations sur les déterminants de la diastole qui n’étaient auparavant mesurables que par des moyens invasifs. La beauté de cette méthode est qu’elle s’applique à tout ce qui se déplace dans DTE, elle est donc également valable pour le flux sanguin à travers la valve mitrale. En ce qui concerne le mouvement du tissu annulaire mitral, l’analyse de l’échographie sera effectuée à l’aide de programmes MATLAB et de vue de laboratoire personnalisés.
Utilisez l’utilitaire MATLAB personnalisé pour convertir les images au format DICOM en fichiers bitmap. Ensuite, cliquez sur le bouton Trouver un dossier contenant des images pour charger les fichiers bitmap dans le programme MATLAB personnalisé permettant de mesurer les paramètres de flux transmitral. Cliquez sur afficher l’image suivante pour voir les images, puis sélectionnez une image avec un contour de flux transmitral clair et un cycle cardiaque complet.
Pour l’analyse, l’image chargée a le temps le long de l’axe horizontal et la vitesse le long de l’axe vertical. Déterminez le taux d’échantillonnage temporel en cliquant sur le bouton TSR. Utilisez les marques dièses sur l’image pour identifier deux points temporels sur l’axe temporel qui sont distants d’une seconde.
Utilisez ensuite le réticule pour cliquer en bas à gauche du premier hachage. Pour zoomer sur l’image de l’image agrandie, cliquez sur le bord gauche du hachage souhaité, et l’image fera un zoom arrière. Répétez la même procédure pour le deuxième signe hachique.
C’est exactement une seconde après le premier signe hachage. Pour trouver d’abord le taux d’échantillonnage de la vitesse, définissez l’unité de vitesse à marquer dans la case à côté du bouton VSR. La valeur par défaut est d’un mètre par seconde ou de 100 centimètres par seconde.
Cliquez sur le bouton VSR et utilisez le réticule pour cliquer en bas à gauche du point de vitesse zéro pour localiser V est égal à zéro sur l’image agrandie. Notez l’endroit où l’échelle de vitesse est affichée sur l’image. Cliquez sur le bord le plus bas du point de vitesse zéro et l’image effectue un zoom arrière.
Cliquez maintenant en bas à gauche du point de vitesse à la valeur choisie, généralement 100 centimètres par seconde, et marquez le bord le plus bas du deuxième point. Pour terminer l’étalonnage de la vitesse en pixels, cliquez sur le repère e et le bouton d’onde. Tout d’abord, vous définissez le début et la fin d’un cycle cardiaque.
Pour ce faire, marquez à côté de nos pics de l’ECG en suivant la même procédure que celle utilisée pour marquer les points de temps et de vitesse. La durée du battement sera calculée en fonction du nombre de pixels et du taux d’échantillonnage temporel. Après avoir calculé la fréquence cardiaque, utilisez des marqueurs physiologiques pour définir le début de l’intervalle de relaxation isovolumique.
Ensuite, obtenez une vue zoomée des vagues d’intérêt en cliquant au-dessus du sommet de la plus haute vague. Lorsque vous avez terminé, utilisez le réticule pour sélectionner le point de crête EWA doppler. Cela ancre le réticule.
Ensuite, déplacez le réticule au début de l’ewa. Notez que le réticule définit une ligne avec une extrémité ancrée au pic EWA. Avant de cliquer, assurez-vous que la ligne d’ancrage commence au début de l’ewa.
Marquez maintenant la fin de l’ewa. Déplacez la ligne d’ancrage et cliquez à la fin de l’ewa. Ces points déterminés visuellement permettent de calculer les temps d’accélération et de décélération de l’EWA qui continuent à marquer l’onde de la même manière.
Une fois cela fait, le logiciel générera automatiquement un fichier avec les paramètres d’écho conventionnels mesurés et des images recadrées contenant uniquement les ondes e et a sélectionnées pour effectuer l’analyse de remplissage diastolique paramétrée de l’ewa. Dans le programme de vue de laboratoire personnalisé, des étapes analogues peuvent être suivies pour la vague A. Identifiez et chargez le fichier image créé lors de l’analyse conventionnelle.
Le programme de vue labo sélectionne automatiquement les pixels à ajuster et les affiche en bleu, vert et rouge pour sélectionner les pixels qui représentent le mieux les contours de l’onde. Assurez-vous que l’option Changer MVE est sélectionnée sous Afficher l’ajustement. Utilisez ensuite les curseurs de niveau de seuil de l’enveloppe de vitesse maximale à gauche de l’image.
L’augmentation de la valeur de seuil permet de sélectionner les pixels dont la luminosité est plus élevée. Après avoir défini le seuil, passez au curseur de démarrage EWA. Pour commencer à sélectionner les plages de temps, positionnez le curseur de manière à ce qu’il exclue le bruit au début de l’EWA et la ligne verticale associée qui coupe la pente ascendante à environ la moitié ou au-dessus de la vitesse maximale.
Allez maintenant sur le curseur de fin EWA et positionnez la ligne verticale associée à peu près à mi-chemin de la pente de décélération afin d’exclure le bruit habituel près de la ligne de base. Notez que les pixels de la plage sélectionnée sont indiqués en vert. Lorsque cela est fait, procédez en cliquant sur ajuster EWA pour démarrer l’ajustement PDF afin de voir les ajustements, basculez l’interrupteur d’affichage de l’ajustement pour montrer l’ajustement.
Les données bruitées peuvent rendre l’ajustement très sensible au seuil de vitesse maximale choisi. Si l’ajustement est une mauvaise approximation de l’ewa, ajustez-le en modifiant les curseurs de temps EWA et de seuil de seuil de l’enveloppe de vitesse maximale. Il est également possible de modifier directement les paramètres EWA.
Les paramètres d’ajustement sont affichés à l’écran et les valeurs peuvent être saisies dans leurs zones de texte. Ils peuvent également être modifiés à l’aide des flèches haut et bas. Au fur et à mesure que les paramètres sont modifiés, la courbe verte représentant l’ajustement changera une fois qu’un ajustement satisfaisant sera obtenu.
Cliquez sur mettre à jour pour obtenir la valeur mise à jour de l’erreur quadratique moyenne. Une fois l’EWA optimisé, cliquez sur OK pour générer des graphiques et des fichiers de données pour plus tard. Analyse. Il s’agit d’un motif EWA normal ou pseudo-normal, qui est indiscernable à l’aide d’indices conventionnels.
Les paramètres de fonction diastolique dérivés de l’EWA conventionnels sont illustrés sous l’image. Les valeurs des paramètres PDF sont également affichées. De plus, l’ajustement prévu du modèle PDF est superposé en vert.
Il fait preuve d’un excellent ajustement. Il s’agit d’un modèle de relaxation retardée avec son ajustement modèle PDF. Notez que par rapport à la normale, cet EWA a une amplitude et un temps de décélération plus faibles.
Le paramètre C de la viscoélasticité ou de la relaxation de la chambre réfléchissante du modèle PDF est plus élevé que pour le motif normal. L’ajustement prédit par le modèle PDF pour ce modèle restrictif est en accord étroit avec le contour clinique de l’EWA. Le motif restrictif EWA haut et étroit est généré par des chambres avec une rigidité accrue et une fraction d’éjection réduite.
Dans cet exemple, le paramètre de rigidité PDF K est supérieur aux modèles de relaxation normal et retardé. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une à deux minutes pour chaque EWA sélectionné pour l’analyse si elle est correctement réalisée. Lors de l’exécution de cette procédure, il est important de ne pas oublier de sélectionner des ewas relativement exempts de bruit dont l’enveloppe de vitesse mitrale suit le contrôle du flux transmitral.
Après cette procédure, d’autres méthodes telles que l’ajustement du mouvement des tissus peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires concernant la rigidité et la relaxation de la chambre longitudinale. Après leur dérivation conceptuelle et leur validation in vivo, ces techniques ont ouvert la voie aux chercheurs en physiologie cardiovasculaire pour quantifier l’impédance transversale par rapport à l’impédance longitudinale. Dans la diastole, extrayez un indice indépendant de la charge de la fonction diastolique et fractionnez le temps de décélération EWA en composantes de rigidité et de relaxation.
Dans des travaux récents, ces techniques ont été utilisées pour explorer la relation entre la fonction diastolique et la génération de flux vortex dans des états sains et pathologiques. Après avoir lu l’article et après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension conceptuelle de la façon d’évaluer la fonction diastolique ventriculaire gauche globale via le formalisme PDF.
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