心筋微細構造の超音波評価

この手順の全体的な目標は、超音波ベースのイメージング アルゴリズムとオープン アクセス画像分析ソフトウェアを使用して、心筋の微細構造の代理測定を提供することです。これは、最初にデジタル心エコー画像を選択してフォーマットすることによって実現されます。2番目のステップは、関心のある心筋領域と心膜参照領域を選択することです。

次に、Image Jソフトウェアプログラムを使用してアルゴリズムを適用すると、データが処理されます。最後のステップは、最終値を処理し、心筋と心膜の比率の形で出力を生成することです。最終的に、選択された心エコー検査の対象領域からの超音波信号が処理され、組織の微細構造の代理測定に関する情報を提供する心筋密度の測定値が得られます。

この手法の主な利点は、従来の線形超音波または二次元超音波ベースの心臓構造評価などの既存の方法と比較すると、心エコー分析に巨視的な心臓パラメータの定量化に加えて、心筋組織の微細構造の定量化を含めることができることです。さらに、オープンソースソフトウェアを利用しています 傍胸骨長軸ビューで海洋または人間の心エコー検査Bモード画像を取得した後。画像Jを使用して、解析する画像のDICOMファイルを開き、ファイルを8ビット画像ファイルに変換します。

下外側左心室壁はフレームの基部に表示され、フレームは左心室心筋の全体を表示する必要があり、心膜の解像度は、心膜境界、心筋壁、および左心室の心内膜境界を画定するのに十分な高さである必要があります。過剰なドロップアウトや画像のアーティファクトがある画像は破棄します。ECGトレースのR波を使用して心周期の連続するフレームをスクロールし、拡張期末に最も近いフレームを特定します。

次に、左心室の最大内部寸法を最もよく捉える単一のフレームを特定します。この単一のフレーム、拡張末期フレームを考えてみましょう。次に、心膜組織の不均一性を捉えることを目指して、関心のある心膜領域を選択します。

これを行うには、心膜全体のグレースケール範囲と一貫性を評価し、これらの属性を代表する関心領域を選択します。必要に応じて、選択した関心領域の画像、明るさ、コントラストを調整します。画像 j の長方形描画ツールを使用して、基底下外側心膜壁の中央 3 分の 1 に近似する長さの長方形を選択します。

ROI サイジング ツールを使用して、関心領域のサイズを心膜の幅に広げるように変更します。次に、画像Jの回転ツールを使用して、関心領域を心膜領域内に収まるように回転させます。必要に応じて、手動調整ツールを選択して、調整が完了したら心膜の関心領域の角を調整します。

関心のある心膜領域は、心膜壁の中央3分の1内に存在し、心筋または追加の心臓領域に延びる心膜壁の幅を含むべきである。特定の研究で行われたすべての測定について、総心膜面積の同じ相対位置と割合をキャプチャすることを目指します。強度値のヒストグラムを生成するには、get histogram values というイメージ J ヒストグラム マクロをインストールします。

テキスト実行: ヒストグラム マクロを実行して、選択した関心領域内の信号強度値の分布をプレビューします。このマクロは、関心領域の信号密度値と、選択範囲内の各ピクセルの最も暗いピクセルの 0 単位から最も明るい 255 単位までの符号と強度値を記録し、信号強度の分布を生成します。マクロでは、分布の 20 パーセンタイル、50 パーセンタイル、80 パーセンタイルが報告されます。

関心のある心筋領域を選択するときは、基底下外側心筋壁の中央3分の1内の心筋組織の不均一性を捉えることも目指します。以前と同様に、必要に応じて画像、明るさ、コントラストを調整します。心内膜と心外膜を除く、心筋壁の幅にまたがる長方形を選択します。

選択領域内に乳頭筋の領域を含めないでください。関心領域の配置は、ユーザーに大きく依存します。成功を確実にするために、ユーザーは主要な境界を推定し、関心のある心筋領域を回転させて、心膜選択に隣接し、平行になるようにする必要があります。

関心のある心筋領域の角に必要な調整を行い、心筋壁の中央3分の1内にあり、前に示したように心膜領域または管腔内領域に拡張せずに壁の幅を捉える最終的な心筋関心領域を分離します。イメージ J ヒストグラム マクロを使用して、関心のある心筋領域内の信号強度値の分布をプレビューします。次のステップは、以前に取得した心膜参照データを使用して心筋強度を正規化することであり、まず、強度の心筋パーセンタイル値を対応する心膜パーセンタイルで割ることから始まります。

強度の値 20 パーセンタイル、50 パーセンタイル、および 80 パーセンタイル値の正規化された心筋から心膜への値の値を報告します。この分析は、収縮期末期フレームと拡張期末フレームに特別な注意を払って、DICOM ファイルの連続フレームを通じて心筋の選択に適用します。超音波検査信号強度は、ここに示すように、対照マウスについて心周期全体を通じて変化し、周期的変動性は、20パーセンタイル、50パーセンタイル、および80パーセンタイルの3つのカットポイントを使用して評価されました。

周期的な変動は、流出抵抗を増やすために大動脈の周りにバンドを配置したマウスでより顕著です。相対的な周期的変動性は、80パーセンタイル値の方が下限カットポイント値よりも大きくなることに注意してください。このヒストグラムは、偽手術の7週間後の対照マウスの心筋から得られた信号強度の分布を示しています。

青い縦線は、20 パーセンタイル、50 パーセンタイル、80 パーセンタイルの値を示します。信号強度の分布は、手術後7週間で大動脈縞状マウスの右向きから高い強度を示しています。ここでは、正常な集中的なヒトと高血圧のヒトの信号強度をマウスとヒトの両方で示しています。

信号強度の分布は右シフトしており、慢性的な後負荷ストレスを持つ被験者の範囲が広く、ここに示されているのは、偽の手術を受けたマウスと大動脈の縞模様のマウスとの比較、および正常血圧と高血圧の人間との比較です。心筋と心膜の信号強度比は、3つの分析方法を使用して決定されました。20 パーセンタイル値の比率、50 パーセンタイル値の比率、および 80 パーセンタイル値の比率。

コントロールと負荷後ストレスケースの最大の違いは、信号強度の80パーセンタイル値の比率を使用して示されます。ここに示されているのは、偽手術を受けたマウスと大動脈バンディングを受けたマウスの術後7週間での左心室のマッソンのトリクローム染色切片です。大動脈縞模様のマウスの心室では、コラーゲンの沈着と間質性線維症が見られます 一度習得し、適切に実行すれば、この技術はファイルあたり5〜10分で行うことができます。