ניתוח הקולנוע התלת-ממדי המשופר ברשת מאפשר הערכה מדויקת של תפקוד הפרוזדורים השמאלי בדלקת שריר הלב, שיפור זיהוי מוקדם של תפקוד לקוי בתפקוד הסיסטולי-דיאסטולי והפחתת שגיאות חיזוי מקטע פליטה לאבחון קליני וניטור של תפקוד מכני של פרוזדורים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
ניתוח הקולנוע התלת-ממדי המשופר ברשת מאפשר הערכה מדויקת של תפקוד הפרוזדורים השמאלי בדלקת שריר הלב, שיפור זיהוי מוקדם של תפקוד לקוי בתפקוד הסיסטולי-דיאסטולי והפחתת שגיאות חיזוי מקטע פליטה לאבחון קליני וניטור של תפקוד מכני של פרוזדורים.
רצפי תהודה מגנטית קרדיווסקולרית (CMR) משמשים כטכניקת הדמיה אבן הפינה להערכת תפקוד פרוזדורים שמאלי דינמי (LA) בחולי דלקת שריר הלב. על ידי לכידת מאפייני תנועה תלת מימדיים לאורך מחזור הלב ברזולוציה זמנית גבוהה, שיטה זו מספקת נתונים קריטיים לניתוח תיאום התכווצות שריר הלב וחריגות בתנועת הקיר. חידושים טכנולוגיים מרכזיים, כגון מודלים דינמיים והדמיה מקודדת מתח, מאפשרים הערכה כמותית של הפרעה בתפקוד הסיסטולי-דיאסטולי של לוס אנג'לס בשלב מוקדם בדלקת שריר הלב. עם זאת, האתגרים העיקריים בפילוח רצף קולנועי כוללים חפצים דינמיים ומידול המשכיות מרחבית-זמנית של מבנים בעלי קירות דקים. שיטות פילוח מסורתיות מבוססות סף מדגימות עקביות מוגבלת ברצפים דינמיים בשל חוסר יכולתן ללכוד דפוסי תנועה. גישות למידה עמוקה המשתמשות ברשת קונבולוציונית מלאה תלת מימדית (3D-FCN) השיגו דיוק מעולה באמצעות שלושה שיפורים אסטרטגיים: (1) היתוך תכונות מרחביות-זמניות: זה השתמש בגרעינים קונבולוציוניים תלת מימדיים כדי לחלץ בו זמנית מבנים מרחביים ותכונות ממדיות זמניות, ובכך להפחית את השפעות טשטוש התנועה. (2) חיבורי דילוג דינמיים: משולבים בארכיטקטורות מקודד-מפענח, חיבורים אלה חיזקו את מידול מתאם העיוות על פני שלבי לב שונים באמצעות התפשטות תכונות חוצות זמנים. (3) עיצוב קל משקל: על ידי שימוש בעיבוד חכם תיקון ופיתולים הניתנים להפרדה בעומק, היעילות החישובית אופטימלית לעיבוד בזמן אמת של מערכי נתונים ארבע-ממדיים בקנה מידה גדול. ה-3D-FCN השיג מקדם קוביות של 0.921 עבור פילוח LA, המייצג שיפור של 12.3% לעומת שיטות קונבנציונליות. תכנון זה הפחית את שגיאת חיזוי שבר הפליטה של LA מ-8.7% ל-3.2%. תוצאות הפילוח הקלו ישירות על חישוב מדדים כמותיים, כולל עקומות זמן נפח ושיעורי מתח בלוס אנג'לס. מדדים אלה תמכו באבחנה הקלינית של תפקוד מכני פרוזדורי הקשור לדלקת שריר הלב.
רצפי תהודה מגנטית קרדיווסקולרית (CMR), כשיטת ההדמיה המרכזית להערכת תפקוד פרוזדורים שמאלי דינמי (LA) בחולי דלקת שריר הלב, מספקים נתונים קריטיים לזיהוי חריגות בתיאום התכווצות שריר הלב ותפקוד דיאסטולי מוקדם, תוך מינוף הרזולוציה הזמנית הגבוהה ויכולות לכידת התנועה התלת מימדיתשלהם 1,2,3,4,5 . באמצעות הדמיה מקודדת מתח וטכניקות מודלים של תנועה דינמית, רצפי CMR מאפשרים זיהוי מדויק של בצקת שריר הלב ופיברוזיס, אשר מתאמים חזק עם שינויים היסטופתולוגיים ומנבאים אירועים קרדיווסקולריים שליליים משמעותיים 6,7,8,9. מעקב אחר תכונות CMR מאפשר הערכה כמותית של זן LA, המשקף את פונקציות המאגר, הצינור והמשאבה שלו. ניתן להעריך בעקיפין לחץ מוגבר בפרוזדורים שמאליים, הקשור לתפקוד דיאסטולי לקוי של החדר השמאלי, באמצעות ניתוח קצב מתח LA באמצעות CMR, המספק תובנות לגבי דפוסי מילוי חריגים של החדר השמאלי 8,10,11,12.
בדלקת שריר הלב, מדדי מתח ספציפיים - כגון מאמץ פסיבי ומתח אקטיבי - מציגים מתאמים חזקים עם פיברוזיס בשריר הלב, ומאפשרים זיהוי מוקדם של תפקוד לקוי מפצה במכניקת LA 13,14,15,16. יש לציין כי הפחתות בזן LA מקדימות לעתים קרובות התרחבות מבנית בחולי דלקת שריר הלב, ורצפי CMR לוכדים ברגישות את דפוסי השיפוץ המוקדמים הללו, ומציעים חלון קריטי להתערבות קלינית בזמן. עם זאת, פילוח רצף הקולנוע מתמודד עם אתגרים מרובים: מבנה ה-LA בעל הקירות הדקים רגיש לחפצי תנועה נשימתיים, מה שמוביל לשגיאות בחישוב שבר הפליטה, בעוד ששיטות פילוח מסורתיות מבוססות סף מעריכות באופן שיטתי יתר על המידה את הנפח המינימלי של LA בשל חוסר יכולתן ללכוד דפוסי עיוות אסימטריים15,17.
בשנים האחרונות, טכנולוגיית חישה דחוסה הפחיתה את זמן הסריקה באמצעות תת-דגימה של k-space, והדגימה מתאם גבוה עם מדידות תקן זהב עבור מקטע פליטה פסיבי של LA, אם כי הערכת חסר של מקטע הפליטה הכולל ותפקוד המשאבה האקטיבית נותרה אופטימלית 18,19,20,21. יש לציין כי מודלים לחיזוי תנועת לב מונעי למידה עמוקה השיגו מודלים פונקציונליים דינמיים מדויקים של LA ברצפי נשימה חופשית על ידי שילוב קידוד מהירות פאזה ואלגוריתמים אדפטיביים לתיקון תנועה22,23. מחקר זה נועד להשתמש באלגוריתמים של למידה עמוקה כדי לבסס בסיס קריטי לאבחון קליני של תפקוד מכני LA הקשור לדלקת שריר הלב, המאפשר ריבוד סיכון מותאם אישית וחיזוי פרוגנוסטי לחולי דלקת שריר הלב.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ועדת האתיקה של המכללה הרפואית של צ'נגדו קבעה כי מחקר זה עומד בקריטריונים לוויתור על הסכמה מדעת. המחקר דבק בעקרונות שהותוו בהצהרת הלסינקי.
1. בחירת המטופל
2. פרוטוקול הדמיה CMR ופרמטרי סריקה
3. עיבוד מקדים של נתונים ובקרת איכות
4. טכנולוגיית היתוך תכונות מרחביות-זמניות
5. ארכיטקטורת רשת
6. חיבור דילוג דינמי
הערה: חיבור דילוג דינמי חוצה מחזורים מתוכנן עם הקצאת משקל אדפטיבית כדי לטפל במאפיינים הזמניים של רצפי קולנוע.
7. אסטרטגיית הקצאת משקל אדפטיבית
8. ייצוב מסלול שיורי
9. הנחיות אחרות לפתרון בעיות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במערך נתונים של CMR הכולל 200 חולי דלקת שריר הלב, המסגרת המוצעת השיגה מקדם קוביות של 0.921 עבור פילוח LA, המייצג שיפור של 12.3% לעומת מודלים בסיסיים, עם מהירות עיבוד של 18 פריימים לשנייה (fps). על ידי שימוש בזיקוק ליבה דינמי להעברת תכונות מופשטות ברמה גבוהה לתכונות ברמה נמוכה, ה-HD עבור נפח מינימלי של LA (LAVmin) עבר אופטימיזציה מ-3.2 מ"מ ל-1.7 מ"מ (הפחתה: 46.9%). עבור מבני LA דקי דופן (עובי <2 מ"מ), HD ירד מ-4.3 מ"מ ל-2.1 מ"מ (שיפור של 51.2%), בעוד ששגיאות המשכיות מרחביות-זמניות (שהוערכו באמצעות עקביות שדה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה השיג כימות מדויק של מבנה ותפקוד LA בחולי דלקת שריר הלב באמצעות פרוטוקולי CMR סטנדרטיים ופרמטרים ייעודיים לסריקת LA, בשילוב עם חילוץ תכונות יעיל ופילוח מהיר אוטומטי באמצעות 3D-FCN. האינטראקציה הסינרגטית בין פרמטרי הדמיה אופטימליים לחידושים אלגוריתמיים מבססת בסיס טכני איתן לתרגום קליני.
CMR נותר כלי אבן הפינה להערכת חריגות מבניות ותפקודיות של LA בדלקת שריר הלב. עם זאת, המגבלות הטכניות הקיימות כוללות רזולוציה מרחבית לא מספקת, איכות תמונה משתנה עקב חפצי תנ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגודי אינטרסים.
מחקר זה נתמך על ידי קרן המחקר המדעי הקליני של המכללה הרפואית צ'נגדו - בית החולים המסונף השני של המכללה הרפואית צ'נגדו ובית החולים Nuclear Corportation 416 (2022LHFSZYB-10).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| סורק MRI 3.0 T | סימנס Healthineers | Skyra 3.0 T | מערכת MRI קלינית/מחקרית ברזולוציה גבוהה עם יכולות הדמיה מתקדמות של הלב והגוף. |
| קהילת קוד פתוח | 3D Slicer | https://www.slicer.org/ | תוכנה חינמית בקוד פתוח לניתוח תמונות רפואיות (סגמנטציה, רישום, הדמיה תלת מימדית). נתמך על ידי NIH. |
| PyTorch | Meta Platforms, Inc. | https://pytorch.org/ | מסגרת למידה עמוקה בקוד פתוח עם גרפי חישוב דינמיים, בשימוש נרחב למחקר בינה מלאכותית ופריסת מודלים. תומך בהאצת GPU. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
