Method Article

3D 에코카르디그래피를 사용하여 좌심실 구조 및 기능 평가

DOI:

10.3791/61212

⸱

October 28th, 2020

 ,  ,  ,  ,  , 
1Heart and Vascular Center, Semmelweis University

In This Article

Summary

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

이 문서에서는 3D 에코카르디그래피로 좌심실의 체적 평가 및 반점 추적 분석을 위한 단계별 수집 및 분석 프로토콜을 제공하며, 특히 이 기술의 타당성을 극대화하는 실용적인 측면에 중점을 두고 있습니다.

Abstract

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

좌심실(LV)의 3차원(3D) 정량화는 다양한 심장 장애에서 진단 정확도 및 정확한 위험 계층화 측면에서 상당한 부가가치를 제공한다. 최근, 3D 심초음파는 일상적인 심장학 실습에서 사용할 수 있게 되었습니다. 그러나 고품질 이미지 수집 및 후속 분석은 가파른 학습 곡선을 가지고 있습니다. 본 기사는 팁과 트릭을 제시하고 LV에 관한이 중요한 기술의 광범위하지만 기술적으로 건전한 사용을 용이하게하기 위해 잠재적 인 함정을 강조하여 상세한 3D 프로토콜을 통해 독자를 안내하는 것을 목표로합니다. 무엇보다도 최적의 공간 및 시간적 해상도를 갖춘 고품질 3D 데이터 집합의 인수를 보여 드립니다. 그런 다음 가장 널리 적용되는 내장 소프트웨어 중 하나를 사용하여 LV의 상세한 정량화를 향한 분석 단계를 제시합니다. 배출 분획 및 심근 변형(세로 및 외경 균주)을 측정하여 LV 볼륨, 구형, 질량 및 수축 기능을 정량화합니다. 우리는 기존의 심초음파 접근법에서 3D 기반 정량화로의 전환이 매우 권장되는 필수 시나리오에 대한 임상 사례를 논의하고 제공할 것입니다.

Introduction

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

왼쪽 심실 (LV) 형태와 기능의 평가는 심장학에 있는 일반적이고 더 구체적인 조사의 주된 목적입니다1. 광범위하고 비침습적 인 트랜스토라시 크심검사 (TTE)는 조밀 한 양의 정보를 제공 할 수 있으며 편리하고 빠르며 비용 효율적인 평가를위한 선택 방법입니다.

LV 질량, 볼륨 및 후속 배출 분획의 측정은 상당한 진단과 예후 값2를 보유합니다. 주어진 측정값이 정확할수록 값이 높아집니다. 금 표준 심장 자기 공명 (CMR) 이미징 파생 값과의 더 나은 상관 관계는 심초음파 기술에 대한 지속적인 추적입니다. 일반적으로 임상 실습 지침은 LV 볼륨 및 배출 분획 측정3에 대한 복엽비행기 Simpson의 방법을 권장합니다. 그러나, LV는 종종 불규칙한 형상을 가진 3차원(3D) 구조이므로, 몇몇 지형 평면은 의심할 여지 없이 LV 형태와 기능을 정확하게 묘사하기 위하여 몇몇 임상 시나리오에서 실패할 것입니다. 초음파 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 최근 발전은 심초음파 프로토콜에 혁명을 일으킨 실시간 3D 이미징의 개발을 허용했습니다.

더욱이, 벽 운동 이상에 관하여 정량적 접근을 위한 필요는 변형 화상 진찰4의 상승 귀착되었습니다. 변형 및 변형속도 파라미터는 표준 회색 스케일 이미지를 사용하여 스펙 추적을 통해 계산할 수 있습니다. 3D 에코카디그래피는 또한 2차원 변형 평가5의 몇 가지 단점을 극복할 수 있다. 고가의 과학적 도구에서 3D 에코카르디그래피는 일상적인 임상 실습에 사용되는 강력한 기술이 되기 시작했으며, LV의 정량화는 이 획기적인 첫 번째 줄에 확실히 있습니다.

본 기사는 팁과 트릭을 제시하고 LV에 관한이 중요한 기술의 광범위하지만 기술적으로 건전한 사용을 용이하게하기 위해 잠재적 인 함정을 강조하여 상세한 3D 프로토콜을 통해 독자를 안내하는 것을 목표로합니다.

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Protocol

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

이 프로토콜은 셈멜바이스 대학 지역 및 과학 연구 윤리 기관 위원회의 지침을 따릅니다. 현재 프로토콜은 특정 공급업체에 적용됩니다. 초음파 기계 및 후처리 소프트웨어에 관계없이 일부 단계는 유효하지만 다른 공급업체의 솔루션을 사용하는 경우 중요한 차이점이 있을 수 있습니다.

1. 기술적 요구 사항

  1. 3D 이미징이 가능한 에코카디그래피 머신을 활용합니다.
  2. 3D 트랜스토라시 에코카디오그래피를 연결하여 위상 배열 변환기를 연결합니다.
  3. 초음파 시스템의 내장 된 3 리드 심전도를 적용하여 시스템이 기록 및 분석을 심장 주기에 동기화 할 수 있도록합니다.

2. 3D 심초음파 이미지 획득

  1. 왼쪽 측면 탈복 위치에 환자를 배치 (왼쪽 팔에 머리 위에 뻗어 있는 환자).
  2. 화면의 심전도 추적이 품질이 좋은지 확인합니다.
    참고: 이것은 소프트웨어가 심전도 신호에 따라 심장 주기의 다른 지점을 감지하기 때문에 후처리를위한 전제 조건입니다.
  3. 이미지를 고정 해제하고 트랜스듀서로 환자를 검사하기 시작합니다. 기존의 정형 4 챔버 뷰를 시각화합니다.
  4. 섹터 폭을 LV로 조정하고, 깊이를 낮추고 왼쪽 아트리움을 잘리게 하고, 약간의 오버게인을 사용하여 이미지 품질을 최적화합니다.
    참고: 전체 LV 엔도(LV endo)와 상고표면이 보이는지 확인합니다.
  5. 4D 버튼을 눌러 3D 모드로 전환합니다.
    참고: 터치 스크린의 멀티 슬라이스 버튼을 누르면 표준 단축 및 긴 축 컷을 사용하여 3D 데이터 집합을 개요하는 네 가지 옵션(5, 7, 8, 12개 슬라이스)을 사용할 수 있습니다. 필요한 경우 트랜스듀서 포지셔닝을 수정하여 전체 LV 벽 두께를 대문자에서 승성 밸브 레벨로 피라미드 3D 데이터 집합에 포함되도록 할 수 있습니다. 12개의 슬라이스(9개의 조정 가능한 짧은 축 뷰)를 사용하는 것이 좋습니다.
  6. 멀티 비트 또는 싱글 비트 모드를 사용하여 3D 이미지를 획득합니다.
    1. 멀티 비트 모드를 사용하여 더 높은 공간 및 시간적 해상도를 달성하며, 여기서 데이터 집합은 2, 3, 4 또는 6 심장 주기 (화면에 설정할 수 있음)에서 재구성될 것입니다 - 환자의 최종 만료 호흡 홀드 및 스티치 아티팩트를 최소화하는 데 필요한 안정적인 트랜스듀서 위치.
      참고: 단일 비트 획득은 낮은 공간 및 시간적 해상도입니다. 그러나 대부분의 최신 트랜스듀서는 더 나은 품질을 가지므로 추가 분석을 거치기 위해 재구성없이 적절한 3D 데이터 집합을 획득하는 데 사용할 수 있습니다. 일반적인 권장 사항으로 추가 분석을 위해 초당 15권 이상의 볼륨 속도를 권장합니다.
    2. 전체 볼륨이 하위 볼륨에서 재구성되고 전체 LV가 표시되면 이미지를 고정합니다. 사이클 선택 및 사이클 수 노브를 사용하여 최적의 획득 된 심장 주기(들)를 선택하고 이미지 저장소를 누릅니다.
      참고: 아티팩트 스티치는 공간적으로 또는 일시적으로 서로 나란히 정렬된 하위 볼륨입니다. LV 벽의 상당한 중퇴 또는 스티치 아티팩트가 있는 데이터 집합은 일반적으로 추가 분석에 적합하지 않습니다. 이미 획득한 3D 데이터 집합의 품질을 멀티 슬라이스 모드를 사용하여 다시 확인할 수 있습니다.

3. LV 형태와 기능을 정량화하기 위한 후처리

  1. 추가 분석에 적합한 3D 데이터 집합을 선택합니다.
    참고: 프로토콜의 이 부분은 이전에 획득되고 저장된 양질의 3D 이미지를 필요로 하며 초음파 기계및 별도의 워크스테이션에서 수행할 수 있습니다.
  2. 측정 | 클릭 볼륨을 선택한 다음 4D 자동 LVQ를 선택합니다.
  3. 쿼드 스크린(4층, 2챔버 및 3개의 뷰: 4개, 2선 및 3개의 보기, 1개의 짧은 축 뷰)에서 후자는 긴 축 뷰의 수평 평면으로 조정할 수 있으며, 소프트웨어는 표준 뷰에 대한 정편 슬라이스의 정렬을 수정하도록 요청합니다. 필요한 경우 기울기 및 회전으로 정액 뷰를 수동으로 수정하여 해당 표준 뷰를 표시하여 단축을 제거합니다. 긴 축 뷰에서 캘리퍼를 드래그하고 이동하여 캘리퍼를 LV의 긴 축과 정렬하도록 기울기를 설정합니다. 해당 또는 기계의 모든 노브 회전 또는 짧은 축 이미지의 캘리퍼를 조정하여 회전을 설정합니다.
    참고: 자동 정렬 버튼을 눌러 소프트웨어 권장 사항을 재설정할 수 있습니다.
  4. 뷰 정렬을 완료한 후 다음 단계 EDV를 클릭합니다. 최종 확장기(ED) 프레임은 심전도 신호를 사용하여 자동으로 감지되지만 필요한 경우 수동으로 수정할 수 있습니다.
  5. LV 엔도 및 상복부 표면의 반자동 검출
    1. 모든 표준 뷰에서 두 개의 랜드마크 포인트를 수동으로 선택합니다. 먼저, LV 정점을 식별한 다음 모든 정점에서 LV 베이스(승모 누뮬러스 수준)의 중간을 식별합니다. 알고리즘은 전체 LV의 내적 테두리를 자동으로 윤곽을 변경합니다.
      참고: 수동이라는 두 가지 옵션이 더 있습니다: 모든 어형 뷰에서 두 개의 기초 및 하나의 어형 랜드마크를 설정해야 한다는 것을 의미하는 수동 및 자동 Init은 사용자 상호 작용 없이 LV를 자동으로 윤곽을 변경합니다.
    2. 세 개의 어피뷰, 서로 다른 레벨의 3개의 짧은 축 뷰, 네 번째 사용자가 제어하는 짧은 축으로 윤곽 신뢰성을 확인하여 감지된 표면을 시각적으로 확인할 수 있습니다. 등고선에 통합되는 점을 수동으로 추가하여 등고선 보정이 가능합니다.
      참고: 취소를 사용하면 이전에 추가된 점을 삭제할 수 있습니다. 재설정 버튼은 컨투어링을 재설정하여 처음부터 전체 섹션을 시작합니다. 등고선 가시성을 조정하여 회색 스케일 이미지에서 내내한 표면을 감상할 수 있습니다. 내경 및 상근 윤곽은 정확하고 일관된 방식으로 수행되어야합니다. 자세한 추천은 다음 참조6을 확인하십시오.
    3. ESV인 다음 단계를 선택합니다.
    4. 종방향 수축기 프레임의 내경 윤곽을 식별하고 수정하기 위해 이전 지점에서 언급한 것과 동일한 절차(3.5.1-3.5.2)를 반복한다.
      참고: 최종 수축기(ES) 프레임은 심전도 신호를 사용하여 자동으로 감지되지만 필요한 경우 수동으로 수정할 수 있습니다. 최종 확장체 부피(EDV), 최종 수축부(ESV), 배출 분획(EF), 심박수(HR), 뇌졸중 부피(SV), 심장 출력(CO) 및 구형 지수(SpI)의 값이 이미 화면에 표시됩니다.
    5. 다음 단계에 대한 볼륨 파형을 누릅니다. 이 소프트웨어는 LV의 동적 3D 모델과 또한 시간 볼륨 곡선을 표시하여 심장 사이클 프레임별 전체내카피 표면을 추적합니다(그림 1).
      참고 : 여기, 어떤 프레임에서 내적 테두리를 편집 할 가능성이있다.
    6. 다음 단계를 위해 LV 질량을 누릅니다. 이 소프트웨어는 자동으로 최종 확장기 프레임에 LV 상경 윤곽 윤곽을 구성하고 LV 질량 (EDMass)을 계산합니다.
      참고: 필요한 경우, 모든 짧은 축 또는 긴 축 평면에 (이전에 설명된 것과 동일한 방법)을 포함하는 점을 추가하여 상피 표면의 윤곽을 편집합니다. 엔도, 에피 또는 엔도+에피: 조정할 윤곽을 선택할 수 있습니다.
    7. 다음 단계에 대한 4D 스트레인 ROI 를 누릅니다. 이 소프트웨어는 자동으로 최종 수축기 프레임에 LV 상경 윤곽 윤곽과 LV 끝 수축기 질량 (ESMass)을 계산합니다.
      참고: 필요한 경우, 모든 짧은 축 또는 긴 축 평면에 (이전에 설명된 것과 동일한 방법)을 포함하는 점을 추가하여 상피 표면의 최종 수축윤곽 윤곽을 편집합니다. ESMass는 EDMass와 비슷한 가치가 있어야 합니다. 이 단계는 반점 추적을 통해 3D 스트레인 값을 계산하는 데 필수적입니다.
    8. 다음 단계에 대한 4D 스트레인 결과를 누릅니다. 이 소프트웨어는 여러 개의 짧은 축 및 긴 축 평면에 3D 심근 추적및 심장 주기, 프레임별 프레임 에 걸쳐 17 표준 LV 세그먼트의 해당 변형 값을 시각화합니다. 시간 변형 곡선과 황소의 눈 플롯도 표시됩니다. 종방향 매개 변수는 계산되며 경도 변형, 둘레 변형, 방사형 균주, 영역 변형, 회전 및 비틀림을 입증할 수 있습니다.
      참고: 이미지의 시각적 관찰또는 시간 변형 곡선을 기준으로 추적 품질이 낮은 것으로 간주되는 경우 특정 LV 세그먼트를 분석에서 제외할 가능성이 있습니다. 그러나 소프트웨어는 기본적으로 세그먼트 승인 또는 거부에 권장합니다. "레이아웃"을 변경하여 LV의 동적 3D 모델에 색상 코드 스트레인 값을 시각화할 수 있습니다.
  6. 분석을 종료하려면 승인 및 종료를 누릅니다.

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Results

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

LV의 3D 분석은 환자의 대다수에서 가능합니다. 사례 1은 정상적인 심실 볼륨과 기능을 가진 건강한 자원 봉사자입니다 (그림 1). 케이스 2 (도 2)는 확장 된 심근병증과 왼쪽 번들 분기 블록 형태의 넓은 QRS 복합체 (160 ms)를 가진 64 세의 남성 환자입니다. 금 표준 CMR 측정은 다음과 같은 : 최종 확장기 부피 : 243 mL, 최종 수축부 : 160 mL, 배출 분수 : 34 %, LV 질량 : 163 g. 기존의 선형 심초음파 측정은 LV 부피(종횡표: 139mL, 최종 수축기: 76mL) 및 과대 평가된 배출 분수(45%) 및 LV 질량(469g)을 크게 과소평가하였다. 그러나, 3D 심초음파 측정은 도 2에 도시된 바와 같이 금 본위제에 훨씬 더 가깝습니다. 더욱이, 3D 반점 추적에...

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Discussion

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

LV 형태학적 및 기능적 측정은 심장 질환의 진단, 관리 및 후속 조치의 초석을 나타냅니다. 또한, 그들은 결과의 강력한 예측 변수입니다. 일반적으로, LV의 2D 에코카르티오그래피 기반 평가는 현재의 연습 지침에 의해 권장됩니다. 그러나 3D 에코카르디그래피는 LV shape7,8에 관한 기하학적 가정이 없는 만큼 더 정확하다는 것이 입증되었습니다7.8. 반점 추적에 의한 변형 이미징은 심근 변형의 다른 방향을 평가하는 견고한 방법이며, 이는 벽 운동 이상을 보다 민감하게 정량화할 수 있게 합니다5. 경도 균주는 배출 분획9에 비해 확립된 우수한 예후 값을 가지게 한다.

일반적으로 LV는 종기 호흡 홀드 동안 4에서 6 개의 심장 주기로 재구성 된 풀 볼륨 3D 데이터 세트를 사용하여 임시...

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Acknowledgements

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

프로젝트 번호 NVKP_16-1-2016-0017 ('국가 심장 프로그램')은 헝가리의 국가 연구 개발 및 혁신 기금의 지원을 받아 NVKP_16 자금 조달 계획에 따라 지원되었습니다. 이 연구는 셈멜바이스 대학의 치료 개발 및 생물 이미징 주제 프로그램의 틀 내에서 헝가리의 혁신 기술부의 주제 우수성 프로그램(2020-4.1.1.-TKP2020)에 의해 지원되었습니다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3V-D/4V-D/4Vc-DGeneral Electricn.a.초음파 프로브
4D 자동 LVQGeneral Electricn.a.softwarefor analysis
E9/E95General Electricn.a.초음파 기계
EchoPac v203General Electricn.a.software

References

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