Quantificazione di Global Funzione diastolica da Analisi basata su modellazione cinematica del flusso transmitralico tramite il formalismo di riempimento parametrizzate diastolica

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare la funzione diastolica globale del ventricolo sinistro in un paziente mediante il formalismo parametrico del riempimento diastolico, o PDF. Questo viene realizzato innanzitutto raccogliendo dati sulla funzione diastolica da uno studio ecocardiografico completo della funzione cardiaca e trasferendo tali dati su un computer per l'analisi. Il secondo passaggio consiste nell'elaborare le immagini del flusso mitralico transvalvolare e concentrarsi su un singolo battito cardiaco.

Un programma personalizzato estrae i parametri convenzionali della funzione diastolica per le onde e e a e pre-elabora l'immagine per il passaggio successivo dell'analisi. Successivamente, l'immagine pre-elaborata del flusso trans-mitrale viene caricata in un programma di adattamento semi-automatico. Viene selezionato un segmento dell'EWA per l'adattamento e viene prodotto un modello parametrico preliminare del riempimento diastolico, che viene sovrapposto all'immagine.

L'ultimo passaggio consiste nel perfezionare l'adattamento se necessario e nel far generare al programma il modello finale di riempimento diastolico parametrizzato in base ai parametri per l'ewa di input. In definitiva, il processo produce parametri che quantificano il rilassamento, la rigidità e il carico responsabili della funzione diastolica del paziente. Questi parametri sono stati utilizzati per distinguere tra funzione normale e patologica e per chiarire nuove fisiologie.

Il principale vantaggio della tecnica PDF è che unisce le leggi del moto di Newton alla fisiologia reale della pompa a depressione durante la diastole, al fine di estrarre direttamente dalla forma d'onda parametri di funzione diastolica fisiologicamente e clinicamente rilevanti. In fisiologia cardiaca, il rilassamento e la rigidità sono parametri fisiologici troppo ben consolidati per descrivere la diastole. Il metodo PDF può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della fisiologia cardiaca, poiché separa i principali fattori alla base della diastole in parametri misurabili in modo non invasivo.

Il metodo PDF è una tecnica non invasiva che può fornire informazioni sui determinanti della diastole, precedentemente misurabili solo con metodi invasivi. Il vantaggio di questo metodo è che si applica a qualsiasi elemento in movimento nella DTE, risultando quindi ugualmente valido per il flusso sanguigno attraverso la valvola mitralica. Per quanto riguarda il movimento del tessuto dell'anello mitralico, l'analisi del sonogramma verrà effettuata utilizzando programmi personalizzati in MATLAB e LabVIEW.

Utilizzare l'utilità personalizzata MATLAB per convertire le immagini in formato DICOM in file bitmap. Successivamente, fare clic sul pulsante trova cartella con immagini per caricare i file bitmap nel programma MATLAB personalizzato per la misurazione dei parametri del flusso transmittorale. Fare clic su mostra immagine successiva per esaminare le immagini, quindi selezionare un'immagine con un contorno chiaro del flusso transmittorale e un ciclo cardiaco completo.

Per l'analisi, l'immagine caricata ha il tempo lungo l'asse orizzontale e la velocità lungo l'asse verticale. Determinare la frequenza di campionamento temporale facendo clic sul pulsante TSR. Utilizzare i trattini sull'immagine per identificare due punti temporali sull'asse del tempo che distano un secondo l'uno dall'altro.

Quindi utilizzare i mirini per fare clic in basso a sinistra del primo trattino. Per ingrandire l'immagine nell'immagine ingrandita, fare clic sul bordo sinistro del trattino desiderato e l'immagine si ridurrà. Ripetere la stessa procedura per il secondo trattino.

Questo corrisponde esattamente a un secondo dopo il primo trattino. Per determinare innanzitutto la frequenza di campionamento della velocità, impostare l'unità di velocità da indicare nella casella accanto al pulsante VSR. Il valore predefinito è un metro al secondo oppure 100 centimetri al secondo.

Fare clic sul pulsante VSR e utilizzare i mirini per selezionare l'angolo in basso a sinistra del punto di velocità zero, in modo da individuare V uguale a zero sull'immagine ingrandita. Notare dove viene visualizzata la scala della velocità sull'immagine. Fare clic sul bordo inferiore del punto di velocità zero e l'immagine si ridurrà.

Ora fare clic in basso a sinistra del punto di velocità al valore scelto, solitamente 100 centimetri al secondo, e segnare il bordo inferiore del secondo punto. Per completare la calibrazione della velocità in pixel, fare clic sul segno e e sul pulsante dell'onda. Innanzitutto, si definiscono l'inizio e la fine di un ciclo cardiaco.

Eseguire questa operazione segnando le zone adiacenti ai picchi dell'ECG, seguendo la stessa procedura utilizzata per la marcatura dei punti di tempo e velocità. La durata del battito verrà calcolata in base al numero di pixel e alla frequenza di campionamento temporale. Dopo aver calcolato la frequenza cardiaca, utilizzare marcatori fisiologici per definire l'inizio dell'intervallo di rilasciamento isovolumico.

Successivamente, ottenere una vista ingrandita delle onde di interesse facendo clic sopra il picco dell'onda più alta. Al termine, utilizzare i mirini per selezionare il punto del picco Doppler EWA. Questo fissa i mirini.

Successivamente, spostare i mirini all'inizio dell'ewa. Osservare che i mirini definiscono una linea con un'estremità fissata al picco dell'ewa. Prima di fare clic, assicurarsi che la linea ancorata inizi al punto iniziale dell'ewa.

Ora segnare la fine dell'ewa. Spostare la linea ancorata e fare clic alla fine dell'ewa. Questi punti determinati visivamente permettono il calcolo dei tempi di accelerazione e decelerazione dell'EWA; continuare a segnare l'onda in modo analogo.

Una volta completata questa operazione, il software genererà automaticamente un file contenente i parametri ecografici convenzionali misurati e immagini ritagliate che includono esclusivamente le onde e e a selezionate, per eseguire l'analisi parametrizzata del riempimento diastolico dell'ewa. Nel programma della vista del laboratorio personalizzato, possono essere seguiti passaggi analoghi per l'onda A. Identificare e caricare il file immagine creato durante l'analisi convenzionale.

Il programma della vista del laboratorio seleziona automaticamente i pixel da adattare e li mostra in blu, verde e rosso per selezionare i pixel che rappresentano meglio i contorni dell'onda. Assicurarsi che sia selezionata l'opzione "change MVE" sotto "show fit". Quindi utilizzare i cursori del livello di soglia dell'involucro di velocità massima a sinistra dell'immagine.

Aumentando il valore della soglia si selezionano pixel con maggiore luminosità. Dopo aver impostato la soglia, passare al cursore di inizio EWA. Per iniziare a selezionare gli intervalli temporali, posizionare il cursore in modo da escludere il rumore all'inizio dell'EWA e la linea verticale associata che interseca la pendenza ascendente a circa metà o oltre la velocità massima.

Ora passare al cursore finale EWA e posizionare la linea verticale associata a circa metà della pendenza di decelerazione, in modo da escludere il rumore tipico vicino alla linea di base. Notare che i pixel nell'intervallo selezionato vengono mostrati in verde. Una volta effettuato ciò, procedere facendo clic su "fit EWA" per avviare l'adattamento PDF; per visualizzare gli adattamenti, attivare l'interruttore "show fit".

Dati rumorosi possono rendere l'adattamento molto sensibile alla soglia di velocità massima scelta. Se l'adattamento è una scarsa approssimazione dell'ewa, regolarlo modificando i cursori relativi al tempo EWA e alla soglia dell'inviluppo di velocità massima. È inoltre possibile modificare direttamente i parametri EWA.

I parametri di adattamento vengono visualizzati sullo schermo e i valori possono essere inseriti nei rispettivi campi di testo. È inoltre possibile modificarli utilizzando le frecce su e giù. Mentre i parametri vengono aggiustati, la curva verde che rappresenta l'adattamento cambierà non appena si otterrà un adattamento soddisfacente.

Fare clic su "aggiorna" per ottenere il valore aggiornato dell'errore quadratico medio. Una volta che l'EWA è stato ottimizzato, fare clic su "fine" per generare grafici e file di dati da utilizzare successivamente nell'analisi. Qui è mostrato un modello normale o pseudo-normale di EWA, che risultano indistinguibili mediante indici convenzionali.

I parametri convenzionali della funzione diastolica derivati dall'EWA sono mostrati sotto l'immagine. I valori dei parametri PDF sono inoltre indicati. In aggiunta, l'adattamento previsto dal modello PDF è sovrapposto in verde.

Presenta un'eccellente adattamento. Questo è un modello di rilassamento ritardato con il relativo adattamento del PDF. Si noti che, rispetto al normale, questo EWA ha un'ampiezza inferiore e un tempo di decelerazione più breve.

Il parametro del modello PDF C, che riflette la viscoelasticità o il rilassamento della camera, è più elevato rispetto al pattern normale. L'adattamento previsto dal modello PDF per questo pattern costrittivo-restrittivo è in buon accordo con il contorno EWA clinico. Il pattern EWA costrittivo-restrittivo alto e stretto è generato da camere con aumentata rigidità e ridotta frazione di eiezione.

In questo esempio, il parametro di rigidità K del PDF è superiore sia al modello normale che a quello di rilassamento ritardato. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in uno o due minuti per ogni EWA selezionata per l'analisi, se effettuata correttamente. Durante l'esecuzione di questa procedura, è importante ricordare di selezionare EWA relativamente prive di rumore, il cui tracciato della velocità mitralica segua il controllo del flusso trans-mitralico.

Seguendo questa procedura, altri metodi come l'analisi del movimento del tessuto possono essere eseguiti per rispondere a ulteriori domande riguardanti la rigidità ventricolare longitudinale e il rilassamento. Dopo la sua derivazione concettuale e la validazione in vivo, queste tecniche hanno aperto la strada ai ricercatori in fisiologia cardiovascolare per quantificare l'impedenza trasversale rispetto a quella longitudinale. In diastole, è possibile estrarre un indice indipendente dalla precondizione della funzione diastolica e frazionare il tempo di decelerazione dell'onda EWA in componenti di rigidità e rilassamento.

In lavori recenti, queste tecniche sono state utilizzate per esplorare la relazione tra funzione diastolica e generazione di flusso vorticoso in condizioni fisiologiche e patologiche. Dopo aver letto l'articolo e aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione concettuale di come valutare la funzione diastolica globale del ventricolo sinistro mediante il formalismo PDF.