Method Article

매개 변수화 이완기 충전 형식주의를 통해 Transmitral 흐름의 운동 학적 모델링 기반의 분석에 의하여 세계적인 이완기 기능의 정량화

DOI:

10.3791/51471

⸱

September 1st, 2014

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Washington University in St. Louis, 2Department of Physics, Washington University in St. Louis, 3Division of Biology and Biomedical Sciences, Washington University in St. Louis, 4Department of Medicine, Cardiovascular Division, Washington University in St. Louis, 5Cardiovascular Biophysics Lab, Washington University in St. Louis

In This Article

Summary

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

글로벌 이완기 기능의 정확한 인과 관계 기반 정량화 매개 변수화 이완기 통해 transmitral 흐름 작성 (PDF) 형식주의의기구 학적 모델링 기반의 분석에 의해 달성되었다. PDF 고유 강성 이완 및로드 파라미터를 생성하고, 장애의 감지 및 특정 인덱스를 제공하는 동시에 '새로운'생리 해명.

Abstract

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양이 심장 기능 평가는 생리 학자 및 임상에 대한 도전 남아있다. 역사적으로 침략적인 방법이 유일한 방법을 사용할 구성했지만, 비 침습적 영상 기술의 개발 (심 초음파, MRI, CT) 높은 공간적 해상도를 갖는 양적 이완기 기능 평가를위한 새 창을 제공합니다. 심 초음파는 이완기 기능 평가를위한 표준에 동의하지만, 현재 임상에서 인덱스는 단순히 움직임 자체의 생리 학적 인과 결정을 통합하지 않고 실 치수 (M 모드) 또는 혈액 / 조직 모션 (도플러) 파형의 기능을 선택 사용한다. 모든 좌심실 (LV)이 기계 흡입 펌프의 역할에 의해 작성 시작 인식은 글로벌 이완기 기능은 모든 방에 적용되는 운동의 법칙에 따라 평가 될 수 있습니다. 무엇 서로 한 마음을 차별화하는 GOV 운동 방정식의 매개 변수입니다Erns을 작성. 따라서, 매개 변수화 이완기 필링의 개발 (PDF) 형식주의는 임상 적으로 관찰 초기 transmitral 흐름의 전체 범위 (도플러 E-파) 패턴이 감쇠 진동 운동 법칙에 의해 매우 잘 맞는 것으로 나타났습니다. 이것은 인과 메커니즘 세 (수치) 그 생리적 유사체 챔버 강성 (K), 점탄성 / 휴식 (C),로드 아르 고유 일괄 매개 변수 (X를 산출 (반동 시작 흡입)에 따라 개별 E-파도의 분석을 가능하게 ) 오. transmitral 흐름 (도플러 E-파)의 기록은 임상 심장의 표준 관행 및 따라서, 심 초음파 기록 방법 만 간략하게 검토한다. 우리의 초점은 일상적 기록 E-wave 데이터로부터 PDF 파라미터의 결정에있다. 강조 표시된 결과를 나타냅니다으로, PDF 매개 변수는 E-파도를 동원 다양한 부하의 적절한 숫자에서 얻어졌다되면tigator는 매개 변수를 사용하거나 매개 변수에서 인덱스를 구성하는 무료입니다 (예 : 저장된 에너지로 2 KX O 2, 최대 AV 압력 그라데이션 KX 오, 이완기 기능의 부하 독립적 인 인덱스, 등.) 및 생리학 또는 병태 생리의 측면을 선택 정량화한다.

Introduction

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1930 년 카츠 하나에 의해 개척 연구는 포유 동물의 좌심실 후 이완기의 동작을 탈피하기 위해 최선의 노력을 기울여 왔습니다 이후 기계 흡입 펌프 및 많은 노력 됨으로써 충전을 시작하는 것으로 나타났습니다. 몇 년 동안, 침습적 방법은 이완기 기능 (DF) 2-16의 임상 또는 연구 평가에 사용할 수있는 유일한 옵션이었다. 1970 년대에, 그러나, 기술 발전 및 심 초음파의 발전은 마침내 DF의 비 침습적 특성에 심장병 전문의와 생리 학자 실용적인 도구를했다.

그것이 채워지면 마음이 어떻게 작동하는지에 대한 이완기에 대한 통합 인과 이론 또는 패러다임하지 않고, 연구자들은 임상 양상과의 상관 관계를 기반으로 수많은 phenomenologic 인덱스를 제안했다. 곡선이 빠르게 상승하고, 예를 들어, 이른, 급속 충전시 transmitral 혈액 유속 윤곽 형상 떨어지는 삼각형 및 확장기 푸으로 근사시켰다nction 인덱스는 기하학적 기능에서 정의 된 (높이, 폭, 면적, 등.)이 삼각형. 심장 초음파 검사의 기술적 진보는, 예를 들어, 측정되는 충전 중에 조직 모션, 변형 및 변형 속도를 허용 한 그것으로 현상 인덱스 새로운 작물을 가져 각 기술적 진보는 임상 양상과 관련된다. 그러....

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Protocol

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심 초음파 영상을 획득하고 PDF 파라미터를 얻기 위해 이들을 분석하는 절차는 아래에 자세히 설명된다. 심장 도관은 아래의 주제 선택 부분에 언급되어 있지만, 설명하는 방법은 심 초음파 부분에 적용됩니다. 카테터 삽입 부분의 설명은 모델 기반 예측의 독립적 인 검증을 위해 포함되어 있으며 PDF 형식주의를 통해 E-파도의 분석 관련이 있었다. 이전 데이터 수집에, 모든 주제는, 서명을 제공 의학의 워싱턴 대학에서 임상 시험 심사위원회 (인간 연구 보호 사무소)에 따라 연구에 참여 동의를 알렸다.

참고 :이 절에 설명 된 (이를 사용하는 방법에 대한 튜토리얼과 함께) 모든 소프트웨어 프로그램에서 다운로드 할 수 있습니다 http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm

1 주제 선택

참고 : 심장 혈관 생물 물리학 실험실의 데이타베이스에있는 모든 주체가 동시에 심장 초음파 검사와 수행 심장 도관을했다 및 진단 심장 도관....

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Results

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위에서 설명한 방법을 이용하여 (- 협착 제한적 정상, pseudonormal 지연 이완)도 2에 도시되어 충전 패턴의 네 가지 유형의 도플러 파형 담당자.도 2a는 pseudonormal로부터 구별 자체, 정상적인 패턴을 도시 패턴입니다. 그림 2b는 지연 휴식을 보여주고 그림 2C 심각한 이완기 기능과 관련된 협착 제한적인 패턴을 보여줍니다. 명확화를 위해, PDF 모델 - 예측이 맞는 이미지에 오버레이된다. 기존의 에코 매개 변수 (E 피크, 피크, AT E-웨이브 및 E-웨이브 DT) 및 PDF 매개 변수 (K, C, X O)은 각 이미지 아래에 나열되어 있습니다. 수치가 나타내는 바와 같이, PDF 형식주의는 맞는 (예측) 아주 잘 이러한 충전 패턴의 세. PDF 파라미터는 또한 챔버 특성에 대한 정보를 제공한다. 드누워 휴식 패턴

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Discussion

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우리의 방법론적인 초점을 유지, 정확하고 의미있는 결과를 얻기 용이 방법의 주요 측면이 강조된다.

심 초음파

심 초음파의 미국 사회 (ASE)는 흉부 연구 16의 성능에 대한 가이드 라인을 가지고있다. 에코 시험 동안, 이미지 품질에 영향을 미치는 요인 중 다수가있다. 소노 그래퍼의 통제 할 수없는 요인은 다음과 같습니다의 특성을 참조하여 사용하는 영상의 기술 능력, 심박수, 환자의 체형, 위치에 개인차, 해부학 적 구조의 방향, '에코 창'의 품질, 주어진 주제의 조직 초음파 전송. 소노 그래퍼가 직접 제어 할 수있는 요인은 트랜스 듀서의 선택을 포함하여 시스템 설정을 포함한다. PDF 분석 충실도 에코 화상 QUAL에 의존하므로성만이 치료는 최상의 이미지를 얻기 위해 화상 취득 과정에서주의해야한다.

최적의 E-표면파 PDF 화상 분석을위.......

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Disclosures

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저자는 경쟁하는 재정적 이해관계가 없습니다.

Acknowledgements

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이 작품은 앨런 A.와 에디스 L. 울프 자선 신탁, 세인트 루이스, 그리고 반즈 유대인 병원 재단에 의해 부분적으로 지원되었다. L. Shmuylovich 및 E. 고쉬는 부분적으로 미국 심장 협회 (American Heart Association)의 심장부 제휴에서 predoctoral 교제 상에 의해 지원되었다. S. 주홍는 워싱턴 대학 콤프 턴 장학생 프로그램 및 예술 대학과 과학 '여름 학부 연구 상 부분에서 지원을 받았다. S. Mossahebi은 물리학과에서 일부 지원을 받았다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Philips iE33Philips (Andover, MA)
LabView 6.0National Instruments버전 6.0.2
MATLABMathWorks 버전 R2010b

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Katz, L. N. The role played by the ventricular relaxation process in filling the ventricle. Am. J. Physiol. 95, 542-553 (1930).
  2. Frais, M. A., Bergman, D. W., Kingma, I., Smiseth, O. A., Smith, E. R., Tyberg, J. V. The dependence of the t....

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Diastolic FunctionParametrized Diastolic FillingTransmitral FlowEchocardiographic AnalysisDoppler E WaveLeft Ventricular FunctionChamber StiffnessCardiac RelaxationNoninvasive Cardiac AssessmentKinematic Modeling

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