Articolo metodologico

Transtoracica Speckle monitoraggio ecocardiografia per la valutazione quantitativa del ventricolo sinistro del miocardio Deformazione

DOI:

10.3791/54736

⸱

20 ottobre 2016

 ,  , 
1HELIOS University Medical Center Wuppertal, Children's Hospital, Department of Pediatric Cardiology, Center for Clinical and Translational Research (CCTR), Witten/Herdecke University

In questo articolo

Sommario

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

Speckle monitoraggio ecocardiografia è una tecnica diagnostica per immagini emergente per la valutazione quantitativa delle prestazioni del miocardio globale e regionale. immagini in movimento Visualizzazione standard ecocardiografici vengono registrati e parametri di deformazione vengono successivamente valutati con modalità automatizzate di monitoraggio e il movimento continua analisi fotogramma per fotogramma di macchie nelle immagini B-mode del miocardio.

Abstract

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

Il valore di ecocardiografia convenzionale è limitata da differenze di interpretazione tra singola immagine, e quindi dipende in larga misura le competenze degli esaminatori. Speckle monitoraggio ecocardiografia (STE) è un metodo promettente, ma tecnicamente impegnativo, che può essere utilizzato per valutare quantitativamente sistolica regionale e globale e la performance miocardica diastolica. deformazione miocardica e velocità di deformazione può essere misurata in tutte le tre dimensioni - radiale, circonferenziale, longitudinale - di deformazione miocardica. immagini B-mode della sezione trasversale bidimensionali standard sono registrate e successivamente postelaborati con modalità automatizzate di monitoraggio e il movimento continua analisi fotogramma per fotogramma di macchie all'interno del miocardio. Le immagini vengono registrate come loop digitali e sincronizzati con un ECG a 3 derivazioni a scopo di sincronizzazione. deformazione longitudinale viene valutata in apicale 4-, 3-, e 2-camera di vista. Circonferenziale e deformazione radiale vengono misurate nel parasternal piano asse corto.

qualità d'immagine ottimale e la tracciabilità dei tessuti accurate sono fondamentali per la corretta determinazione dei parametri di performance del miocardio. Utilizzando transtoracica STE in un volontario sano, il presente articolo è una descrizione dettagliata dei passaggi essenziali e potenziali insidie ​​di ecocardiografica analisi quantitativa deformazione miocardica.

Introduzione

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

Gli scenari scientifici e clinici in medicina cardiovascolare sono sempre più indirizzata da variabili continue e valori di cutoff, piuttosto che semplice "sì o no" algoritmi. Le tecniche di imaging si sono evoluti per essere in grado di valutare la funzione cardiaca in continuo aumento dettagli. Speckle monitoraggio ecocardiografico (STE) è uno strumento diagnostico che emerge per la valutazione quantitativa delle prestazioni del miocardio. Mentre l'ecocardiografia convenzionale è limitata dalla interpretazione delle immagini soggettiva e una forte dipendenza dalla competenza del singolo dell'esaminatore, STE è stato introdotto come un metodo riproducibile e più obiettivo di quantificare sistolica globale e regionale e la funzione diastolica 1,2.

ventricolo sinistro (LV) miocardico deformazione - accorciamento longitudinale e circonferenziale così come ispessimento radiale in sistole e viceversa in diastole - può essere descritto misurare la deformazione parametri (ε) e straa tasso (SR). ε è un cambiamento adimensionale percentuale di lunghezza miocardica. SR è un derivato di tempo di ε 3. Questi importanti indici di funzione miocardica hanno dimostrato di essere in grado di identificare ischemia miocardica 4, predire la risposta alla terapia di risincronizzazione cardiaca 5 e rilevare disfunzione miocardica subclinica mentre parametri ecocardiografici convenzionali rimangono ancora normale 6. In una sistematica meta-analisi, ε longitudinale globale, il parametro di funzione sistolica LV quantitativo utilizzato più di frequente, ha dimostrato di avere un valore prognostico superiore per la previsione di eventi cardiaci avversi maggiori, allora frazione di eiezione del ventricolo sinistro (EF), il gold standard attuale la valutazione della funzione sistolica LV 7. Anche le alterazioni molto sottili, come l'effetto dei cambiamenti metabolici a breve termine sulla meccanica del miocardio in pazienti asintomatici possono essere rilevati utilizzando STE 8.

Tecnicamente, l'uso STEs 2D in scala di grigi o immagini in movimento B-mode 3D registrate in viste standard ecocardiografia. Diversi cicli cardiaci consecutivi vengono registrati in apicali viste a 4, 3 e 2-camera per misurare la deformazione longitudinale e in asse corto parasternale per circonferenziale e radiale deformazione 9. Inoltre, catturando la vista asse corto a livello della valvola mitrale, i muscoli papillari e l'apice, LV torsione possono essere valutati 3. In seguito all'acquisizione di immagini e di stoccaggio come loop digitali, deformazione miocardica è misurato su una stazione di lavoro off-line o sul dispositivo a ultrasuoni in sé. Il software rileva unici modelli di pixel del miocardio nelle immagini in scala di grigi registrati, i cosiddetti "macchie" e ripercorre tutto il ciclo cardiaco analizzato. I vettori sono misurati e parametri di deformazione sono successivamente calcolato. In questo modo la deformazione miocardica regionale e globale può essere valutato in sistole e diastole sia sinistra ed un ventricolo destrod atrio 10.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

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

Il contenuto protocollo è stato etico approvato dal Comitato Etico dell'Università di Witten / Herdecke.

1. Requisiti tecnici

  1. Utilizzare una tecnologia di tracciamento speckle dispositivo ecocardiografia con dotato di un trasduttore di imaging armonico settore matrice tissutale adeguata.
  2. Durante l'acquisizione delle immagini, registrare e collegare un normale ECG a 3 derivazioni direttamente sul dispositivo ecocardiogramma al fine di sincronizzare le immagini in movimento ecocardiografiche all'attività elettromeccanico. Questo è obbligatorio ai fini della sincronizzazione durante le successive analisi post-elaborazione. Collegare l'oggetto di studio per la ECG e sbloccare l'immagine ecografica per avviare il rilevamento del segnale ECG.
  3. loop digitali di registrazione, come spiegato in dettaglio qui di seguito (passi 2,1-2,5) e memorizzare i dati come immagini in movimento in formato DICOM su un disco esterno. Successivamente, trasferire i file su una stazione di lavoro off-line.
  4. Eseguire il post-processing analisi utilizzando il software appropriato, come descrittoin dettaglio qui di seguito (passaggi 3,1-3,13).

2. La registrazione di ecocardiografici Digital Loop

  1. Esaminate il paziente in decubito laterale sinistro (Paziente giace sul lato sinistro con il braccio sinistro disteso sopra la testa).
    NOTA: Questa parte del protocollo richiede che il paziente / studio soggetto di essere presente.
  2. In alternativa, quando si combinano STE con modalità sotto sforzo, ad esempio un cicloergometro, garantire che il paziente si trova in una posizione verticale di 45 gradi. In questo caso, utilizzare un dispositivo ergometry bicicletta standard ed eseguire prove di stress ecocardiografia standard, come descritto in precedenza 11. Durante la registrazione di immagini ecocardiografiche, inclinare l'ergometro a raggiungere una posizione del corpo laterale sinistro per minimizzare artefatti interferendo tessuto polmonare.
  3. Fare particolare attenzione a ottimizzare la qualità dell'immagine per garantire una valutazione accurata della deformazione miocardica. Per fare ciò, regolare il frame rate tra il 60 e 80 fotogrammi al secondo utilizzando l'opzione "regolare il frame rate". Inoltre, prestare attenzione a includere tutti gli aspetti delle strutture del miocardio che sono analizzati in tutta la totalità del ciclo cardiaco.
  4. Ottenere trasversali immagini B-mode in scala di grigi bidimensionali in serie asse lungo apicale e parasternale aerei breve assi, come descritto dalla European Association of Cardiovascular Imaging e della Società Americana di Ecocardiografia 12. Registrare varie cicli cardiaci consecutivi (in realtà solo uno è necessario, si consiglia di registrazione di almeno tre cicli cardiaci per essere in grado di scegliere quello con la migliore qualità dell'immagine durante la successiva lavorazione post) in ciascuna delle seguenti piani:
    1. Per la valutazione di ε longitudinali e SR, catturare apicale di serie a 4, a 3, e vista 2-camera come descritto in precedenza 12. Per fare ciò, posizionare il trasduttore al vertice del cuore vicino l'impulso apicale (di solito bra il 3 ° e 5 ° spazio intercostale e tra la linea emiclaveare e ascellare anteriore). Puntare verso la spalla destra e Angulate il trasduttore fino a quando tutte le strutture anatomiche di interesse diventano visibili.
    2. Registrare le immagini in parasternale asse corto a livello della valvola mitrale, i muscoli papillari e l'apice per rilevare circonferenziale ε e SR nonché radiale ε e SR come descritto altrove in dettaglio 12. Per fare ciò, posizionare la sonda al confine parasternale sinistra al 2 ° o 3 ° spazio intercostale e angulate fino ad ottenere una vista perpendicolare sezione trasversale del ventricolo sinistro.
  5. Quando si combinano con STE stress cardiaco test come cicloergometro o di qualsiasi altra modalità test funzionali che richiedono misurazioni seriali (vedi punto 2.2), ripetere il punto 2.4 ad ogni punto di tempo desiderato.

Analisi 3. Postprocessing

NOTA: Questa parte del protocollo comprende la valutazione e l'interpretazione delle immagini ecocardiografiche registrate. Non richiede al paziente di essere presente e può essere eseguita in qualsiasi momento dopo la parte precedente della procedura.

  1. Utilizzando il software di analisi quantitativa ecocardiografia, clicca su 'File' e 'Open' e ha scelto i dati dello studio ecocardiografici desiderati. Selezionare un paziente / studio e scegliere un piano ecocardiografica che deve essere analizzato.
  2. Fare clic sul 'Q'-icona nell'angolo in basso a destra dell'immagine selezionata. Quindi, premere il pulsante 'aCMQ' sulla sinistra.
  3. Abbiamo scelto il ciclo cardiaco della qualità di immagine più elevata utilizzando i tasti SKIP verdi "QRS" nella parte inferiore dello schermo. Utilizzare la barra spaziatrice della tastiera per giocare e mettere in pausa il ciclo.
  4. Selezionare una regione di interesse (ROI) da analizzare confermando la vista ecocardiografica sul lato sinistro dello schermo. Quindi, avere il software di rilevare automaticamente la TIming di telediastole e suggerire un ROI.
    NOTA: Una prima analisi speckle tracking è successivamente viene calcolato dal software. curve segmentale e ε globale vengono visualizzati nella parte inferiore dello schermo.
  5. Fare clic su 'velocità di deformazione' di seguito i grafici di visualizzare segmentale e SR globale.
  6. Visivamente verificare la qualità di tracciamento suggerito dal software.
    NOTA: Per fare ciò, controllare criticamente se tutti gli aspetti del miocardio da analizzare sono completamente coperti dalla ROI per l'intera durata del ciclo cardiaco. Evitare compresi tessuti circostanti non miocardio nella ROI.
  7. Se necessario, riposizionare manualmente l'intera ROI o singoli aspetti di essa, o anche ri-disegnare il ROI completamente (vedi 3,8-3,9), al fine di garantire misure esatte.
    NOTA: Facoltativamente, impostare il ROI essere trasparente per regolare la copertura ROI nella posizione appropriata e la larghezza del miocardio.
  8. Nel apicale 4-, 3-, e vista 2-camera, avere il softwaredeterminare automaticamente una possibile ROI dividendo miocardio in sette segmenti.
    1. Nel caso in cui il ROI ridefinizione è necessario, fare clic su 'Draw' a sinistra e iniziare la codifica il confine endocardico a tre punti di riferimento: i due opposti punti di inserimento della valvola AV e la parete LV a partire dal basale infero-settale / basale infero-laterale / basale parte inferiore della valvola terminando con il centro dell'apice. Assicurarsi che entrambi gli endpoint del-dell'endocardio cingolato sono sullo stesso livello escludendo completamente il tessuto valvolare.
    2. Se riposizionamento è necessario al fine di ottimizzare la posizione e la larghezza della ROI, scegliere 'Edit' sul lato sinistro dello schermo. Spostare ogni margine segmento, nonche la endocardica e epicardici bordi individualmente con il cursore. Utilizzare una linea ortogonale che punta verso l'apice per la navigazione / orientamento quando si sposta la ROI nella sua interezza.
    3. Infine, avviare il monitoraggio speckle ri-analisi premendo ilpulsante 'Calcola' sul lato sinistro dello schermo.
      NOTA: Il software ora rileva automaticamente "marcatori acustici", che deviano ultrastrutture miocardio corrispondenti a organizzazione fibra miocardica nel loro movimento in tutta la contrazione e il rilassamento del miocardio. Questi marcatori acustiche sono tracciate attraverso l'intera durata di un ciclo cardiaco completo. Il calcolo necessario potrebbe richiedere secondi a minuti. ε e SR sono calcolati dal software e presentati in maniera numerica e grafica.
  9. Nel vista parasternale, hanno il software suggerisce automaticamente un ROI predefinito. Regolare questo ROI manualmente, dividendo il miocardio in sei segmenti.
    NOTA: La larghezza della ROI, deve corrispondere esattamente lo spessore del miocardio. Se necessario, ottimizzare la posizione e la larghezza della ROI come descritto in 3.8.2. Un punto al centro della ROI può essere utilizzato per la navigazione / orientamento quando si sposta il ROI insua interezza.
    1. Successivamente, avviare il speckle inseguimento rianalisi premendo il pulsante 'Calcola' sul lato sinistro dello schermo.
  10. Ha scelto segmentale e globale SR ε e da visualizzare in curve o formato l'occhio del toro completo. Per fare ciò, fare clic sul pulsante 'Preferenze' nell'angolo in basso a sinistra dello schermo. Diversi tipi di forme d'onda e le opzioni di visualizzazione possono essere selezionate in questo menu.
  11. Se il riposizionamento manuale del ROI non è sufficiente per ottenere adeguata qualità complessiva speckle tracking, ricominciare da 3.1 e ridefinire il ROI o prendere in considerazione la selezione di un ciclo cardiaco diverso prima di continuare con il passo successivo.
  12. Salvare ed esportare i dati per le successive analisi statistiche. Se lo si desidera, cine loop o ancora fotogrammi può essere esportato come illustrazioni. Per fare ciò, clicca su 'Esporta' nell'angolo in basso a sinistra dello schermo e selezionare la directory formato e file desiderato.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

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

I parametri principali per la valutazione quantitativa delle prestazioni del miocardio sono ε e SR. Tecnicamente, tutte le camere cardiache possono essere analizzati utilizzando STE. Tuttavia, dal momento che la metodologia macchiolina di monitoraggio è stato utilizzato soprattutto per studiare la LV, il focus di questo articolo è sulla meccanica del miocardio LV. In generale, ε longitudinale e SR sono i parametri di deformazione LV più comunemente valutati. Longitudinale ε e SR descrivo...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

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

Importanza della tecnica rispetto a metodi alternativi

Il gold standard corrente per la valutazione ecocardiografica della funzione sistolica LV è la frazione di eiezione (EF) 13. Tuttavia, la determinazione di EF è basata su un approccio semplicistico che è strettamente correlata alla componente radiale della contrazione del miocardio, ma non prende in considerazione gli importanti piani longitudinali e circonferenziali. Quindi, EF semplifica eccessivamente la co...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

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

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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

Gli autori ringraziano il soggetto dello studio ecocardiografico per il volontariato nel video, così come l'Università di Witten/Herdecke e il Centro di Ricerca HELIOS (HRC-ID 000416 assegnato a Kai O. Hensel) per il finanziamento.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Ecografo Phillips iE33Philips Healthcare
http://www.umiultrasound.com/ultrasound-machine/philips/ie33 trasduttore a banda larga S5-1Philips Healthcare5-1 MHz, http://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605412081/s5-1
Software di quantificazione avanzata QLAB versione 10.5Philips HealthcareQ-App: Quantificazione automatizzata del movimento cardiaco (aCMQ), www.philips.com/QLAB-cardiology
Xcelera R3.3L1 (Versione 3.3.1.1103) Philips Healthcarehttp://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC830038/xcelera-r41-cardiology-information-management-system

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Leischik, R., Dworrak, B., Hensel, K. Intraobserver and interobserver reproducibility for radial, circumferential and longitudinal strain echocardiography. Open Cardiovasc. Med. J. 8, 102-109 (2014).
  2. Smiseth, O. A., Torp, H., Opdahl, A., Haugaa, K. H., Urheim, S. Myocardial strain imaging: how useful is it in clinical decision making? Eur Heart J. , (2015).
  3. Opdahl, A., Helle-Valle, T., Skulstad, H., Smiseth, O. A. Strain, strain rate, torsion, and twist: echocardiographic evaluation. Curr. Cardiol. Rep. 17, 568(2015).
  4. Kukulski, T., et al. Identification of acutely ischemic myocardium using ultrasonic strain measurements. A clinical study in patients undergoing coronary angioplasty. J. Am. Coll. Cardiol. 41, 810-819 (2003).
  5. Suffoletto, M. S., Dohi, K., Cannesson, M., Saba, S., Gorcsan, J. 3rd Novel speckle-tracking radial strain from routine black-and-white echocardiographic images to quantify dyssynchrony and predict response to cardiac resynchronization therapy. Circulation. 113, 960-968 (2006).
  6. Hensel, K. O., et al. Subclinical Alterations of Cardiac Mechanics Present Early in the Course of Pediatric Type 1 Diabetes Mellitus: A Prospective Blinded Speckle Tracking Stress Echocardiography Study. J Diabetes Res. 2016, 2583747(2016).
  7. 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, 1673-1680 (2014).
  8. Hensel, K. O., Grimmer, F., Jenke, A. C., Wirth, S., Heusch, A. The influence of real-time blood glucose levels on left ventricular myocardial strain and strain rate in pediatric patients with type 1 diabetes mellitus - a speckle tracking echocardiography study. BMC Cardiovasc. Disord. 15, 175(2015).
  9. Kurt, M., Tanboga, I. H., Aksakal, E. Two-Dimensional Strain Imaging: Basic principles and Technical Consideration. Eurasian J Med. 46, 126-130 (2014).
  10. Cameli, M., Lisi, M., Righini, F. M., Mondillo, S. Novel echocardiographic techniques to assess left atrial size, anatomy and function. Cardiovasc. Ultrasound. 10 (4), (2012).
  11. Pellikka, P. A., Nagueh, S. F., Elhendy, A. A., Kuehl, C. A., Sawada, S. G. American Society of Echocardiography recommendations for performance, interpretation, and application of stress echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 20, 1021-1041 (2007).
  12. 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. J. Am. Soc. Echocardiogr. 28, 1-39 (2015).
  13. Curtis, J. P., et al. The association of left ventricular ejection fraction, mortality, and cause of death in stable outpatients with heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 42, 736-742 (2003).
  14. Liebson, P. R., et al. Echocardiographic correlates of left ventricular structure among 844 mildly hypertensive men and women in the Treatment of Mild Hypertension Study (TOMHS). Circulation. 87, 476-486 (1993).
  15. Hensel, K. O., Jenke, A., Leischik, R. Speckle-tracking and tissue-Doppler stress echocardiography in arterial hypertension: a sensitive tool for detection of subclinical LV impairment. Biomed Res Int. , 472562(2014).
  16. Gorcsan, J. 3rd, Tanaka, H. Echocardiographic assessment of myocardial strain. J. Am. Coll. Cardiol. 58, 1401-1413 (2011).
  17. Holmes, A. A., Taub, C. C., Garcia, M. J., Shan, J., Slovut, D. P. Increased Apical Rotation in Severe Aortic Stenosis is Associated with Reduced Survival: A Speckle-Tracking. J. Am. Soc. Echocardiogr. , (2015).
  18. Auger, D., et al. Effect of cardiac resynchronization therapy on the sequence of mechanical activation assessed by two-dimensional radial strain imaging. Am. J. Cardiol. 113, 982-987 (2014).
  19. To, A. C., et al. Strain-time curve analysis by speckle tracking echocardiography in cardiac resynchronization therapy: Insight into the pathophysiology of responders vs. non-responders. Cardiovasc. Ultrasound. 14 (14), (2016).
  20. Seo, Y., et al. Three-dimensional propagation imaging of left ventricular activation by speckle-tracking echocardiography to predict responses to cardiac resynchronization therapy. J. Am. Soc. Echocardiogr. 28, 606-614 (2015).
  21. Trache, T., Stobe, S., Tarr, A., Pfeiffer, D., Hagendorff, A. The agreement between 3D, standard 2D and triplane 2D speckle tracking: effects of image quality and 3D volume rate. Echo Res Pract. 1, 71-83 (2014).
  22. Sanchez, A. A., et al. Effects of frame rate on two-dimensional speckle tracking-derived measurements of myocardial deformation in premature infants. Echocardiography. 32, 839-847 (2015).
  23. Hensel, K. O. Non-ischemic diabetic cardiomyopathy may initially exhibit a transient subclinical phase of hyperdynamic myocardial performance. Medical Hypotheses. 94, 7-10 (2016).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Richiedi il permesso di riutilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE

Richiedi permesso

Tag

Analisi della deformazione miocardicastrain del ventricolo sinistroecocardiografia transtoracicaqualit del tissue trackingproiezioni apicaliasse corto parasternalesincronizzazione ECGsegmentazione della ROImisurazione del strain rate

Articoli correlati