Magnetic Resonance Afgeleide myocard Strain Assessment Met behulp van functie Tracking

Het concept van strain is de vervorming van een object genormaliseerd naar de oorspronkelijke vorm, wat fundamenteel belangrijk is bij de beoordeling van de ventriculaire functie. Deze video demonstreert een nieuwe feature tracking-techniek voor de beoordeling van de circumferentiële strain met behulp van standaard cine-sequenties. Allereerst wordt een standaard cardiac MRI short axis-sequentie verkregen.

De cardiac MRI Short axis Sydney-sequentie wordt vervolgens gedownload in de feature tracking-software, waarna een datapakket wordt samengesteld voor strainanalyse. Na het handmatig trekken van een initiële endocardiale contour in de einddiastolische fase, zal de feature tracking-software automatisch de verplaatsing volgen van individuele patronen die anatomische structuren vertegenwoordigen gedurende de gehele hartcyclus. Tot slot wordt de contour geanalyseerd voor de bepaling van de circumferentiële strain.

Zowel absolute als regionale waarden van snelheden, verplaatsing en strain kunnen worden afgeleid. Het belangrijkste voordeel van de feature tracking-techniek ten opzichte van bestaande methoden is dat circumferentiale strain-analyse kan worden uitgevoerd zonder aanvullende beeldvorming; het is eenvoudig in gebruik en correleert goed met de momenteel beschikbare tag-imaging-software. Zodra men deze techniek beheerst, kan deze in enkele minuten worden uitgevoerd, hoewel deze analysemethode hier wordt gepresenteerd voor enkele korte access-doorsneden.

Op een middenniveau is het mogelijk om een volledige beoordeling van de ventrikel uit te voeren. Dit wordt bereikt door ook niveaus bij de basis en de apex te gebruiken, en daarnaast long-axis coupes om de longitudinale vervorming te meten. De eerste stap in de procedure is het verkrijgen van een standaard cardiale MRI short axis sequentie met behulp van een standaard MRI-scanner met cardiale software.

Dit maakt deel uit van een standaardprotocol en er is geen aanvullende tijdrovende taggingsprocedure nodig. De standaard korte syn-toegangssequentie is offline opgeslagen en de beelden kunnen worden geïmporteerd in de software voor kenmerkvolging voor circumferentiële rekmeting. Laten we nu kijken hoe gegevens kunnen worden geïmporteerd en geselecteerd.

De standaard short-axis cine-sequentie wordt geïmporteerd in de patiëntendatabase van de feature-tracking software vanaf een offline werkstation of netwerkschijf. Zodra de short-axis cine-sequentie beschikbaar is in de patiëntendatabase, wordt een datapakket samengesteld met behulp van een package composer voor strain-analyse. De package composer maakt het mogelijk om een specifieke short-axis slice te selecteren uit de short-axis sequentie of stack uit de patiëntendatabase.

Dit zal worden opgeslagen in de patiëntendatabase voor strainanalyse. In dit geval wordt de korte-asdoorsnede in het midden van de ventrikel op het niveau van de papillaire spier gekozen voor de circumferentiële strainanalyse. Laten we nu kijken hoe de gegevens geanalyseerd kunnen worden.

De geselecteerde korte-as doorsnede wordt geïmporteerd in de software voor feature tracking-analyse, waarbij het beeldcontrast naar wens kan worden aangepast. Start de analyse door aanvankelijk de endocardiale rand te traceren tijdens de einddiastolische fase, wanneer de kamers hun grootste afmeting hebben; de tracering kan indien nodig worden gecorrigeerd of gewijzigd. Voordat het tracken wordt gestart, moet worden gecontroleerd of de initiële tracering zich op de interface tussen de holte en het weefsel bevindt; start vervolgens de volledig geautomatiseerde trackingprocedure met een druk op de knop.

De individuele punten die de eerste trace vormen, worden in de tijd gevolgd door in de volgende frames te zoeken naar dezelfde kenmerken die zich in de nabijheid van ongeveer één punt bevinden. De gevolgde kenmerken kunnen de grens van het caviteiteweefsel zijn of anatomische elementen die variëren over het weefsel. Deze worden gevonden met maximum-likelihood-methoden in twee regions of interest tussen twee frames.

Feature tracking-analyse van de korte as resulteert in gegevens voor snelheidsverplaatsing en strain in zowel de radiale als de circumferentiële richting. Momenteel is alleen de circumferentiële strain gevalideerd en correleert deze sterk met de momenteel beschikbare software voor tagged imaging-analyse. De circumferentiële strain van de korte as kan segmentaal worden gepresenteerd op basis van het 16- of 17-segmentmodel van de American Society of Echocardiography, of als een gemiddelde van alle segmenten die de globale circumferentiële strain van het midden van de linkerventrikel vertegenwoordigen.

De resultaten van de circumferentiële rek kunnen vervolgens worden geëxporteerd naar een tekstbestand voor verdere analyse. Deze techniek voor feature-tracking correleert goed met de harmonische fasebeoordeling van getagde beelden in een grote populatie patiënten met Duchenne spierdystrofie met een breed scala aan hartdisfuncties. Laten we nu kijken naar de validatie van de techniek met een fantoom.

Er is een reeks kunstmatige, computergegenereerde lussen voorbereid om de beeldanalyseprocedure onder eenvoudige en perfect gecontroleerde omstandigheden te kunnen testen. Er is een phantom voorbereid in een korte-asprojectie van een ideale linkerventrikel. De trackingmethode is getest met phantoms die varieerden in ruimtelijke resolutie, framerate en het type epicardiale beweging.

Daarnaast werd het aantal punten dat voor de initiële tracering werd gebruikt gevarieerd en is het effect in alle gevallen getest. De fouten waren zeer klein voor de integraalhoeveelheden, straal en rek, en iets groter voor de differentiële hoeveelheden, snelheid en reksnelheid. Dit was te verwachten, aangezien de afleidingsoperator fouten versterkt.

De kwaliteit van de resultaten verslechtert bij een lagere ruimtelijke resolutie en wordt zeer gering. De tijdsresolutie heeft echter geen significante invloed op de resultaten, zolang er een minimum van ongeveer 25 frames per seconde wordt aangehouden. Hogere framerates verbeteren de resultaten niet, omdat de verplaatsing per frame kleiner wordt dan de pixelgrootte.

Daarom heeft een verhoging van de framerate weinig tot geen nut wanneer deze niet gepaard gaat met een toename van de ruimtelijke resolutie. We tonen nu enkele representatieve klinische casussen en resultaten; het verschil in strain wordt getoond tussen een controlesubject, een jonge DMD-patiënt met een normale ejectiefractie, oudere DMD-patiënten met een normale ejectiefractie, een DMD-patiënt met een abnormale ejectiefractie en een DMD-patiënt met hartfalen in het eindstadium. Let op het verschil in de globale circumferentiële strain tussen de controlesubjecten en de DMD-patiënten in verschillende stadia van de ziekte.

Feature tracking van de circumferentiële strain van de linker ventrikel correleert niet alleen sterk met de beoordeling van strain met behulp van tagged-beelden, maar was ook in staat om een vergelijkbare ST-strata te definiëren als de harmonische fase-analyse van tagged-beeldsequenties. Circumferentiële strain-analyse via de feature tracking-methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van hartfalen door cardiac dysfunction te detecteren voordat de ejectiefractie afneemt, zowel bij verworven als bij aangeboren aandoeningen. Dit kan vroegtijdige interventie en de beoordeling van therapeutische effectiviteit mogelijk maken.

Een probleem bij de kwantificering van het hart is altijd geweest dat verschillende beeldvormingsmodaliteiten verschillende meettechnieken gebruiken, waardoor de resultaten moeilijk te vergelijken zijn. De technologie die u hier heeft gezien is niet alleen toepasbaar op cardiale MRI, maar ook op andere beeldvormingsbronnen zoals echografie, en vormt daarom een grote stap richting vergelijkbaarheid tussen modaliteiten.