Method Article

הערכה של מבנה ותפקוד חדרי שמאל באמצעות אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית

DOI:

10.3791/61212

⸱

October 28th, 2020

 ,  ,  ,  ,  , 
1Heart and Vascular Center, Semmelweis University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במאמר זה, אנו מספקים פרוטוקול רכישה וניתוח שלב אחר שלב להערכה נפחית וניתוח מעקב כתמים של החדר השמאלי על ידי אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית, במיוחד תוך התמקדות בהיבטים מעשיים הממקסמים את ההיתכנות של טכניקה זו.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כימות תלת מימדי (תלת מימדי) של החדר השמאלי (LV) מספק ערך מוסף משמעותי מבחינת דיוק אבחון וריבוד סיכונים מדויק בהפרעות לב שונות. לאחרונה, אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית הפכה לזמינה בפרקטיקה שגרתית של קרדיולוגיה; עם זאת, רכישת תמונה באיכות גבוהה וניתוח מאוחר יותר יש עקומת למידה תלולה. המאמר הנוכחי נועד להנחות את הקורא באמצעות פרוטוקול תלת-ממד מפורט על ידי הצגת טיפים וטריקים וגם על ידי הדגשת המלכודות הפוטנציאליות כדי להקל על השימוש הנרחב אך הטכני בטכניקה חשובה זו בנוגע ל- LV. בראש ובראשונה, אנו מציגים רכישה של ערכת נתונים תלת-ממדית באיכות גבוהה עם רזולוציה מרחבית וטמפורלית אופטימלית. לאחר מכן, אנו מציגים את השלבים האנליטיים לקראת כימות מפורט של LV באמצעות אחת התוכנות המובנות הנפוצות ביותר. אנו לכמת נפחי LV, כדוריות, מסה וגם פונקציה סיסטולית על ידי מדידת שבר פליטה עיוות שריר הלב (זן אורך והיקף). אנו נדון ונספק דוגמאות קליניות לגבי התרחישים החיוניים שבהם מומלץ מאוד שהמעבר מגישה אקו-קרדיוגרפית קונבנציונלית לכימות מבוסס תלת-ממד.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערכת המורפולוגיה והתפקוד של החדר השמאלי (LV) היא המטרה העיקרית של חקירות כלליות וספציפיות עוד יותר בקרדיולוגיה1. האקו-קרדיוגרפיה הטרנסתאורקטית הזמינה והלא פולשנית (TTE), שיכולה לספק כמויות צפופות של מידע, היא שיטת הבחירה להערכה נוחה, מהירה וחסכונית.

מדידת מסת LV, אמצעי אחסון ושבר פליטה עוקבת מחזיקה ערך אבחון משמעותי וגם פרוגנוסטי2. ככל שמדד נתון מדויק יותר, כך ערכו יהיה גבוה יותר. מתאם טוב יותר עם תהודה מגנטית לב סטנדרטית זהב (CMR) הדמיה נגזר ערכים הוא מרדף מתמשך לטכניקות אקוקרדיוגרפיות. בדרך כלל, הנחיות תרגול קליני ממליצות על השיטה של סימפסון הדו-כנפי לנפח LV ומדידת שבר פליטה3. עם זאת, LV הוא מבנה תלת מימדי (3D) עם צורה לא סדירה לעתים קרובות, ולכן, כמה מישורים טומוגרפיים ללא ספק ייכשלו בתרחישים קליניים מסוימים כדי לתאר במדויק מורפולוגיה LV ותפקוד. ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית חומרה ותוכנה קולית אפשרה פיתוח של הדמיה תלת-ממדית בזמן אמת, אשר מחוללת מהפכה בפרוטוקולים אקוקרדיוגרפיים.

יתר על כן, הצורך בגישה כמותית בנוגע לחריגות בתנועה בקיר הביא לעלייה של הדמיית עיוות4. ניתן לחשב פרמטרי מתח וקצב מאמץ על ידי מעקב כתמים באמצעות תמונות סטנדרטיות בקנה מידה אפור. אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית עשויה גם להתגבר על מספר חסרונות של הערכת זן דו-ממדית5. מכלי מדעי יקר, אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית החלה להפוך לטכניקה רבת עוצמה המשמשת בפרקטיקה קלינית יומיומית, וכימות ה- LV הוא בהחלט בשורה הראשונה בפריצת דרך זו.

המאמר הנוכחי נועד להנחות את הקורא באמצעות פרוטוקול תלת-ממד מפורט על ידי הצגת טיפים וטריקים וגם על ידי הדגשת המלכודות הפוטנציאליות כדי להקל על השימוש הנרחב אך הטכני בטכניקה חשובה זו בנוגע ל- LV.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה פועל בהתאם להנחיות הוועדה האזורית והמוסדית של אוניברסיטת סמלווייס לאתיקה מדעית ומחקרית. הפרוטוקול הנוכחי חל על ספק מסוים. למרות שחלק מהצעדים נשארים תקפים ללא קשר למכונת האולטרסאונד ולתוכנה לאחר עיבוד, הבדלים חשובים עשויים להתקיים אם משתמשים בפתרונות של ספקים אחרים.

1. דרישות טכניות

  1. השתמש במכונת אקוקרדיוגרפיה המסוגלת להדמיה תלת-ממדית.
  2. חבר מתמר מערך בשלבים תלת-ממדיים של אקו-תות-קרדיוגרפיה.
  3. החל את א.ק.ג. 3-עופרת מובנה של מערכת האולטרסאונד כדי לאפשר למערכת לסנכרן את ההקלטות והניתולים למחזור הלב.

2. רכישת תמונות אקוקרדיוגרפיות תלת-ממדיות

  1. מקם את המטופל בתנוחת דקוביטוס לרוחב שמאל (המטופל שוכב בצד שמאל עם הזרוע השמאלית מתוחה מעל הראש).
  2. ודא כי מעקב האק"ג על המסך הוא באיכות טובה.
    הערה: זהו תנאי מוקדם עבור לאחר עיבוד כמו התוכנה תזהה את הנקודות השונות של מחזור הלב בהתבסס על אות אק"ג.
  3. להפשיר את התמונה, ולהתחיל לבדוק את המטופל עם המתמר. דמיינו תצוגה אנבנציונלית של ארבעה תאים.
  4. מטב את איכות התמונה על-ידי התאמת רוחב הסקטור ל-LV, הורדת העומק כדי לחתוך את האטריום השמאלי ושימוש בגז-על קל.
    הערה: ודאו שכל ה- LV endo - וגם המשטח האפיקרדי גלוי.
  5. לחצו על הלחצן '4D ' כדי לעבור למצב תלת-ממד.
    הערה: על-ידי לחיצה על לחצן Multi-Slice... במסך המגע, ארבע אפשרויות יהיו זמינות (5, 7, 8, 12 פרוסות) כדי לסקור את ערכת הנתונים תלת-ממדית באמצעות חתכי ציר קצרים ותרוכים סטנדרטיים. במידת הצורך, ניתן לתקן מיקום מתמר כדי להבטיח את הכללת כל עובי קיר LV מאפסית לרמת שסתום מיטרלי לתוך ערכת הנתונים 3D פירמידלי. מומלץ להשתמש ב-12 פרוסות (עם תשע תצוגות מתכווננות לציר קצר).
  6. השגו תמונות תלת-ממד במצב ריבוי פעימות או פעימה בודדת .
    1. השתמש במצב Multi Beat כדי להשיג רזולוציה מרחבית וטמפורלית גבוהה יותר, שבו ערכת הנתונים תשוחזר מ- 2, 3, 4 או 6 מחזורי לב (ניתן להגדיר זאת על המסך) - אחיזת נשימה תפוגה של המטופל ומיצוב מתמר יציב הדרוש כדי למזער תפירת חפצים.
      הערה: רכישת ביט יחיד היא ברזולוציה מרחבית וטמפורלית נמוכה יותר; עם זאת, רוב המתמרים המודרניים יש איכות טובה יותר, ולכן, ניתן להשתמש בהם כדי לרכוש ערכות נתונים 3D נאותים ללא שחזור כדי לעבור ניתוח נוסף. כהמלצה כללית, מומלץ לנתח ניתוח נוסף את שיעורי הנפח מעל 15 כרכים בשנייה.
    2. כאשר אמצעי האחסון המלא משוחזר מ-subvolumes, וכל ה- LV גלוי, הקפיא את התמונה. באמצעות כפתורי בחירת מחזור ומספר מחזורים , בחר את מחזורי הלב הנרכשים האופטימליים ולחץ על חנות התמונות.
      הערה: תפירת חפצים הם subvolumes באופן מרחבי או זמני לא מיושר זה לצד זה. ערכות נתונים עם נשירה משמעותית של קירות LV או עם תפירת ממצאים בדרך כלל אינם מתאימים לניתוח נוסף. ניתן לבדוק פעמיים את האיכות של ערכת הנתונים תלת-ממדית שכבר נרכשה באמצעות המצב Multi-Slice.

3. לאחר עיבוד לכימות מורפולוגיה ותפקוד LV

  1. בחרו ערכת נתונים תלת-ממדית המתאימה לניתוח נוסף.
    הערה: חלק זה של הפרוטוקול דורש תמונות 3D באיכות טובה שנרכשו ונשמרו בעבר וניתן לבצע אותם במכונת האולטרסאונד ובתחנת עבודה נפרדת.
  2. לחץ על מדוד | עוצמת קול ולאחר מכן בחר LVQ אוטומטי 4D.
  3. על המסך הרביעי (שלוש תצוגות אפיות: תצוגות של ארבעה, שניים ושלושה תאים ותצוגה אחת עם ציר קצר, ניתן להתאים את השני על ידי מישור אופקי בתצוגות ציר ארוך), התוכנה מבקשת לשנות יישור של פרוסות אפיות לתצוגות סטנדרטיות. במידת הצורך, תקן את התצוגות האפוריות באופן ידני על-ידי הטיה וסיבוב כדי להציג את התצוגה הסטנדרטית המתאימה, ובכך לבטל את ההקדמה. הגדר הטיה כדי ליישר את הקליפר עם הציר הארוך של LV על-ידי גרירה והזזה של הקליפרים בתצוגות בעלות ציר ארוך. קבע סיבוב לפי הידיות המתאימות או של סובב את הכל במחשב או על-ידי התאמת הקליפרים בתמונה בעלת הציר הקצר.
    הערה: ניתן לאפס את המלצת התוכנה על-ידי לחיצה על לחצן ישר אוטומטית .
  4. לאחר סיום יישור התצוגה, לחץ על שלב EDV הבא. מסגרת הקצה-דיאסטולי (ED) מזוהה באופן אוטומטי באמצעות אות האק"ג, אך ניתן לתקן אותה באופן ידני במידת הצורך.
  5. זיהוי חצי אוטומטי של משטח אנדו-אפיארדי LV
    1. בחר שתי נקודות ציון דרך באופן ידני בכל תצוגות אפיות. ראשית, לזהות את פסגת LV ולאחר מכן את אמצע בסיס LV (רמת annulus מיטרלי) בכל תצוגה apical. האלגוריתם יתהה באופן אוטומטי את הגבול האנדוקרדי של כל LV.
      הערה: ישנן שתי אפשרויות נוספות: ידני, כלומר יש להגדיר שני ציון דרך בזאלי ואחד אפי בכל תצוגה אפית, ו - Auto Init, אשר יתווי באופן אוטומטי את LV ללא כל אינטראקציה עם המשתמש.
    2. בדוק את אמינות קווי המתאר בשלוש תצוגות אפיות, שלוש תצוגות קצרות ציר ברמות שונות וציר קצר בשליטת המשתמש הרביעי, כדי לאפשר אימות חזותי של המשטח שזוהה. תיקון קווי המתאר אפשרי על-ידי הוספה ידנית של נקודות שישולבו לאחר מכן בקו המתאר.
      הערה: עם ביטול, ניתן למחוק את הנקודה שנוספה בעבר. לחצן איפוס מאפס את קווי המתאר כדי להפעיל את המקטע כולו מההתחלה. ניתן לכוונן את הראות של קווי המתאר כדי לאפשר את ההערכה של משטח האנדוקרדי בתמונה בעלת קנה המידה האפור. קווי המתאר של אנדוקרדיאלי ואפיקרדיאל צריכים להתבצע בצורה מדויקת ועקבית. לקבלת המלצה מפורטת, עיין בהפניה הבאה6.
    3. בחר את השלב הבא, שהוא ה - ESV.
    4. חזור על אותו הליך (3.5.1-3.5.2) כפי שהוזכר בנקודות הקודמות כדי לזהות ולתקן את קווי המתאר האנדוקרדיים במסגרת הסיסטולית הקצה.
      הערה: מסגרת הקצה הסיסטולי (ES) מזוהה באופן אוטומטי באמצעות אות האק"ג, אך ניתן לתקן אותה באופן ידני במידת הצורך. ערכים של נפח דיאסטולי קצה (EDV), נפח סיסטולי קצה (ESV), שבר פליטה (EF), קצב לב (HR), נפח שבץ (SV), פלט לב (CO) ומדד כדוריות (SpI) כבר מוצגים על המסך.
    5. הקש על צורת גל של עוצמת קול עבור השלב הבא. התוכנה מציגה דגם תלת-ממדי דינמי של ה-LV וגם עקומת נפח זמן כשהיא עוקבת אחר פני השטח של אנדוקרדיאל לאורך מחזור הלב מסגרת אחר פריים (איור 1).
      הערה: כאן, קיימת אפשרות לערוך את הגבול אנדוקרדי בכל מסגרת.
    6. לשלב הבא, לחץ על LV Mass. התוכנה באופן אוטומטי קווי המתאר LV אפיארדיאלי על מסגרת דיאסטולי קצה ומחשב מסה LV (EDMass).
      הערה: במידת הצורך, ערוך את קווי המתאר של המשטח האפיקרדי על-ידי הוספת נקודות שיכללו (אותה שיטה כפי שתואר בעבר) בכל מישור קצר או ארוך ציר. ניתן לבחור איזה מתאר להתאים: אנדו, אפינפרין או אנדו + אפי.
    7. לחץ על ROI זן 4D לשלב הבא. התוכנה באופן אוטומטי קווי המתאר LV epicardial קווי המתאר על מסגרת סוף סיסטולי ומחשב LV סוף-מסה סיסטולית (ESMass).
      הערה: במידת הצורך, ערוך את קווי המתאר הסיסטוליים הקצה של המשטח האפיקרדי על-ידי הוספת נקודות שיכללו (אותה שיטה שתוארה בעבר) בכל מישור קצר או ארוך ציר. ESMass צריך להיות בעל ערך דומה מאשר EDMass. שלב זה חיוני לחישוב ערכי מאמץ תלת-ממדיים על-ידי מעקב כתמים.
    8. לחץ על תוצאות מאמץ 4D לשלב הבא. התוכנה מדמיינת את המעקב 3D שריר הלב על מישורים קצרים וארוכים מרובים וערכי המתח המתאימים של 17 מקטעי LV סטנדרטיים לאורך מחזור הלב, מסגרת אחר פריים. עקומות מאמץ זמן ועלילת עין שור מוצגים גם הם. הפרמטרים הבאים מחושבים וניתן להדגים: זן אורך, זן היקפי, זן רדיאלי, זן אזור, סיבוב ופיתון.
      הערה: קיימת אפשרות לא לכלול מקטע LV מסוים מניתוח אם הוא נחשב כבעל איכות מעקב נמוכה על ידי התבוננות חזותית בתמונות או בהתבסס על עקומת מאמץ הזמן. עם זאת, התוכנה ממליצה כברירת מחדל על אישור פלח שוק או דחייה. ניתן לדמיין ערכי מאמץ מקודדים בצבע במודל תלת-ממדי דינמי של ה-LV על-ידי שינוי ה"פריסה".
  6. כדי לסיים את הניתוח, הקש על אשר וצא.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ניתוח תלת מימדי של LV הוא אפשרי ברוב החולים. מקרה 1 הוא מתנדב בריא עם נפחים ותפקוד חדריים תקינים (איור 1). מקרה 2 (איור 2) הוא מטופל בן 64 עם קרדיומיופתיה מורחבת ומתחם QRS רחב (160 אלפיות שני) של מורפולוגיה של גוש ענף החבילה השמאלית. מידות CMR סטנדרטיות זהב היו כדלקמן: נפח דיאסטולי קצה: 243 מ"ל, נפח סיסטולי קצה: 160 מ"ל, שבר פליטה: 34%, מסה LV: 163 גרם. מדידות אקו-לב ליניאריות קונבנציונליות המעיטו באופן משמעותי בנפחי LV (דיאסטולי...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מדידות מורפולוגיות ותפקודיות של LV מייצגות אבני יסוד של אבחון, ניהול ומעקב אחר מחלות לב; יתר על כן, הם מנבאים חזקים של תוצאה. בדרך כלל, הערכה מבוססת אקו-קרדיוגרפיה 2D של LV מומלצת על ידי הנחיות התרגול הנוכחיות; עם זאת, אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית הוכחה כמדויקת יותר מכיוון שהיא נקייה מהנחות גיאומטריות לגבי צורת LV7,8. הדמיית עיוות על ידי מעקב כתמים היא שיטה חזקה להערכת כיוונים שונים של זן שריר הלב, המאפשר כימות של חריגות תנועה בקיר ברגישות רבה יותר5<...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוייקט מס' NVKP_16-1-2016-0017 ("תוכנית הלב הלאומית") יושמה בתמיכת הקרן הלאומית למחקר, פיתוח וחדשנות של הונגריה, במימון תוכנית המימון NVKP_16. המחקר מומן על ידי תוכנית המצוינות הנושאית (2020-4.1.1.1.-TKP2020) של המשרד לחדשנות וטכנולוגיה בהונגריה, במסגרת התוכניות הנושאיות לפיתוח טיפולי וביו-הדמיה של אוניברסיטת סמלווייס.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3V-D/4V-D/4Vc-Dג'נרל אלקטריקבדיקתאולטרסאונד
4D אוטומטית LVQג'נרל אלקטריקתוכנהלניתוח
E9/E95ג'נרל אלקטריקמכונת אולטרסאונד
EchoPac v203ג'נרל אלקטריקתוכנהלניתוח

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Guta, A. C., et al. Three-dimensional echocardiography to assess left ventricular geometry and function. Expert Review of Cardiovascular Therapy. 17 (11), 801-815 (2019).
  2. Surkova, E., et al. Current Clinical Applications of Three-Dimensional Echocardiography: When the Technique Makes the Difference. Current Cardiology Reports. 18 (11), 109(2016).
  3. Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
  4. Matyas, C., et al. Comparison of speckle-tracking echocardiography with invasive hemodynamics for the detection of characteristic cardiac dysfunction in type-1 and type-2 diabetic rat models. Cardiovascular Diabetology. 17 (1), 13(2018).
  5. Kovacs, A., et al. Impact of hemodialysis, left ventricular mass and FGF-23 on myocardial mechanics in end-stage renal disease: a three-dimensional speckle tracking study. International Journal of Cardiovascular Imaging. 30 (7), 1331-1337 (2014).
  6. Muraru, D., et al. Comprehensive analysis of left ventricular geometry and function by three-dimensional echocardiography in healthy adults. Journal of the American Society of Echocardiography. 26 (6), 618-628 (2013).
  7. Lakatos, B. K., et al. Relationship between Cardiac Remodeling and Exercise Capacity in Elite Athletes: Incremental Value of Left Atrial Morphology and Function Assessed by Three-Dimensional Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (1), 101-109 (2020).
  8. Muraru, D., et al. Intervendor Consistency and Accuracy of Left Ventricular Volume Measurements Using Three-Dimensional Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 31 (2), 158-168 (2018).
  9. Kalam, K., Otahal, P., Marwick, T. H. Prognostic implications of global LV dysfunction: a systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction. Heart. 100 (21), 1673-1680 (2014).
  10. Muraru, D., et al. Validation of a novel automated border-detection algorithm for rapid and accurate quantitation of left ventricular volumes based on three-dimensional echocardiography. European Journal of Echocardiography. 11 (4), 359-368 (2010).
  11. Doronina, A., et al. The Female Athlete's Heart: Comparison of Cardiac Changes Induced by Different Types of Exercise Training Using 3D Echocardiography. BioMed Research International. 2018, 3561962(2018).
  12. Takeuchi, M., et al. Measurement of left ventricular mass by real-time three-dimensional echocardiography: validation against magnetic resonance and comparison with two-dimensional and m-mode measurements. Journal of the American Society of Echocardiography. 21 (9), 1001-1005 (2008).
  13. Armstrong, A. C., et al. LV mass assessed by echocardiography and CMR, cardiovascular outcomes, and medical practice. JACC Cardiovasc Imaging. 5 (8), 837-848 (2012).
  14. Olah, A., et al. Characterization of the dynamic changes in left ventricular morphology and function induced by exercise training and detraining. International Journal of Cardiology. 277, 178-185 (2019).
  15. Nagy, V. K., et al. Role of Right Ventricular Global Longitudinal Strain in Predicting Early and Long-Term Mortality in Cardiac Resynchronization Therapy Patients. PLoS One. 10 (12), e0143907(2015).
  16. Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening. Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).
  17. Badano, L. P., et al. Use of three-dimensional speckle tracking to assess left ventricular myocardial mechanics: inter-vendor consistency and reproducibility of strain measurements. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 14 (3), 285-293 (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D EchocardiographyLeft Ventricular QuantificationVolume MeasurementEjection FractionMyocardial StrainImage AcquisitionSoftware AnalysisCardiac MRI CorrelationVentricular MorphologyClinical Application

Related Articles