Kwantificering van Global diastolische functie door Kinematisch Modeling-gebaseerde analyse van transmitraal Flow via de Geparameteriseerde diastolische Vullen formalisme
1 september 2014
Nauwkeurige, causaliteit kwantificering van de wereldwijde diastolische functie is bereikt door kinematische-modeling gebaseerde analyse van transmitraal stroom via de Geparameteriseerde diastolische Vullen (PDF) formalisme. PDF genereert unieke stijfheid, ontspanning, en de belasting parameters en belicht 'nieuwe' fysiologie, terwijl het verstrekken van gevoelige en specifieke indexen van disfunctie.
Het algemene doel van deze procedure is om de globale diastolische functie van de linker hartkamer bij een patiënt te beoordelen met behulp van de geparametriseerde diastolische vulling of PDF-formalisme. Dit wordt bereikt door eerst gegevens over de diastolische functie te verzamelen uit een volledige echocardiografische studie van de hartfunctie en de gegevens over te zetten naar een computer voor analyse. De tweede stap is om te werken met de trans mitrale stroombeelden en zich te concentreren op één hartslag.
Een aangepast programma haalt conventionele diastolische functieparameters voor de e- en a-golven en bewerkt het beeld voor de volgende stap in de analyse. Vervolgens wordt het voorbewerkte trans mitrale stroombeeld geladen in een semi-geautomatiseerd aanpasprogramma. Een segment van de EWA wordt geselecteerd voor aanpassing en een voorlopig geparametriseerde diastolische vullingsmodel wordt geproduceerd en over het beeld gelegd.
De laatste stap is om de aanpassing te verfijnen indien nodig, en het programma te laten genereren het definitieve geparametriseerde diastolische vullingsmodel op basis van parameters voor de invoer ewa. Uiteindelijk levert het proces parameters op die relaxatie, stijfheid en belasting kwantificeren die verantwoordelijk zijn voor de diastolische functie van de patiënt. Deze parameters zijn gebruikt om onderscheid te maken tussen normale en pathologische functie en om nieuwe fysiologie te verduidelijken.
Het grootste voordeel van de PDF-techniek is dat het Newtons bewegingswetten koppelt aan de werkelijke fysiologie van de zuigpomp van diastole om fysiologisch en klinisch relevante diastolische functieparameters uit de golfvorm zelf te extraheren. In de hartfysiologie zijn relaxatie en stijfheid te goed gevestigde fysiologische parameters die diastole karakteriseren. De PDF-methode kan helpen om een sleutelvraag in het veld van hartfysiologie te beantwoorden, omdat het de belangrijkste aandrijvers van diastole ontkoppelt in niet-invasieve meetbare parameters.
De PDF-methode is een niet-invasieve techniek die inzichten kan bieden in determinanten van diastole die voorheen alleen op invasieve wijze meetbaar waren. Het mooie van deze methode is dat deze van toepassing is op alles in DTE dat beweegt, dus het is evenzeer geldig voor bloedstroom over de mitralisklep. Wat betreft de mitralis annulaire weefselbeweging, zal de sonogramanalyse worden gedaan met behulp van aangepaste MATLAB- en lab view-programma's.
Gebruik het aangepaste MATLAB-hulpprogramma om de DICOM-geformatteerde afbeeldingen om te zetten in bitmapbestanden. Klik vervolgens op de knop met de map met afbeeldingen om de bitmapbestanden in het aangepaste MATLAB-programma te laden voor het meten van trans mitrale stroomparameters. Klik op volgende afbeelding weergeven om de afbeeldingen te bekijken en selecteer vervolgens een afbeelding met een duidelijke trans mitrale stroomcontour en een complete hartcyclus.
Voor analyse heeft de geladen afbeelding tijd langs de horizontale as en snelheid langs de verticale as. Bepaal de tijdsbemonsteringssnelheid door op de TSR-knop te klikken. Gebruik de hash-markeringen op de afbeelding om twee tijdstippen op de tijdas te identificeren die één seconde van elkaar zijn.
Gebruik vervolgens de kruislijnen om op de linkeronderhoek van de eerste hash-markering te klikken. Om in te zoomen op de afbeelding op de vergroting van het beeld, klikt u op de linkerrand van de gewenste hash-markering en het beeld wordt uitgezoomd. Herhaal dezelfde procedure voor de tweede hash-markering.
Dat is precies één seconde na de eerste hash-markering. Om de snelheidsbemonsteringssnelheid eerst te vinden, stelt u de eenheid van snelheid in om te worden gemarkeerd in het vak naast de VSR-knop. De standaardinstelling is één meter per seconde of 100 centimeter per seconde.
Klik op de VSR-knop en gebruik de kruislijnen om op de linkeronderhoek van het nulsnelheidspunt te klikken om V gelijk aan nul op de vergroting van het beeld te lokaliseren. Let op waar de snelheidsschaal op het beeld wordt weergegeven. Klik op de onderrand van het nulsnelheidspunt en het beeld wordt uitgezoomd.
Klik nu op de linkeronderhoek van het snelheidspunt op de gekozen waarde, meestal 100 centimeter per seconde, en markeer de onderrand van het tweede punt. Om de snelheidskalibratie in pixels te voltooien, klikt u op de knop e en a golf. Definieer eerst het begin en einde van één hartcyclus.
Doe dit door aan te markeren naast onze pieken van het ECG volgens dezelfde procedure die wordt gebruikt voor het markeren van tijd- en snelheidspunten. De slagduur wordt berekend op basis van het aantal pixels en de tijdsbemonsteringssnelheid. Na het berekenen van de hartslag, gebruikt u fysiologische markers om het begin van het isovolumische relaxatieinterval te definiëren.
Verkrijg vervolgens een vergroting van de golven van belang door boven het hoogste punt van de hoogste golf te klikken. Wanneer dit is voltooid, gebruikt u de kruislijnen om het Doppler EWA-piekpunt te selecteren. Dit verankert de kruislijnen.
Vervolgens verplaatst u de kruislijnen naar het begin van de ewa. Merk op dat de kruislijnen een lijn definiëren met één einde verankerd op het EWA-piekpunt. Voordat u klikt, zorg ervoor dat de verankerde lijn begint bij het begin van de ewa.
Markeer nu het einde van de ewa. Beweeg de verankerde lijn en klik aan het einde van de ewa. Deze visueel bepaalde punten laten berekening toe van de EWA-versnellings- en vertragingstijden. Ga door met het markeren van de golf op een vergelijkbare manier.
Zodra dit is voltooid, genereert de software automatisch een bestand met gemeten conventionele echo-parameters en bijgesneden afbeeldingen die alleen de geselecteerde e en a golven bevatten. Voer de geparametriseerde diastolische vullingsanalyse van de ewa uit. In het aangepaste lab view-programma kunnen analoge stappen worden gevolgd voor de A-golf. Identificeer en laad het afbeeldingsbestand dat is gemaakt tijdens de conventionele analyse.
Het lab view-programma selecteert automatisch de pixels die moeten worden aangepast en toont ze in blauw, groen en rood om pixels te selecteren die de golfcontouren beter vertegenwoordigen. Zorg
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een methode voor het beoordelen van de globale diastolische functie van de linker ventrikel met behulp van de Parametrized Diastolic Filling (PDF) formalisme. De benadering omvat de analyse van echocardiografische gegevens om unieke parameters te genereren die de diastolische fysiologie en disfunctie verduidelijken.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Cardiologie
- Diastolische functieanalyse
- Echocardiografie
Achtergrond
- Diastolische functie is cruciaal voor de algehele gezondheid van het hart.
- Traditionele methoden kunnen gebrek aan specificiteit hebben bij het beoordelen van diastolische disfunctie.
- PDF formalisme biedt een nieuwe benadering om diastolische parameters te kwantificeren.
- Begrip van diastolische functie kan de resultaten voor patiënten verbeteren.
Doel van het onderzoek
- Om de globale diastolische functie van de linker ventrikel nauwkeurig te beoordelen.
- Om kinematische modellering te gebruiken voor een verbeterde analyse van de transmitrale stroom.
- Om specifieke indexen van diastolische disfunctie te genereren.
Gebruikte methoden
- Gegevensverzameling uit een complete echocardiografische studie.
- Analyse van trans mitrale stroombeelden met focus op één hartslag.
- Extractie van conventionele diastolische functieparameters.
- Gebruik van een semi-geautomatiseerd fittingprogramma voor modelgeneratie.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle generatie van stijfheid-, relaxatie- en belastingsparameters.
- Identificatie van gevoelige en specifieke indexen van disfunctie.
- Verduidelijking van nieuwe fysiologische inzichten in diastolische functie.
- Demonstratie van de effectiviteit van het PDF formalisme.
Conclusies
- Het PDF formalisme is een waardevol hulpmiddel voor het beoordelen van diastolische functie.
- Het biedt unieke inzichten die de klinische begrippen kunnen verbeteren.
- Verder onderzoek kan de toepassingen ervan in de cardiologie uitbreiden.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Quantitative assessment of global diastolic function using kinematic modeling of transmitral flow enables mechanistic de-risking and predictive confidence in early cardiovascular target validation. The Parametrized Diastolic Filling (PDF) formalism provides physiologically grounded, non-invasive parameters—stiffness, relaxation, and load—that support translational continuity from discovery through preclinical research. This approach enhances portfolio decision-making by enabling reproducible, quantitative differentiation of normal and pathological cardiac function.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of cardiac diastolic mechanics using non-invasive, quantitative parameters.
- Supports mechanistic de-risking by uncoupling chamber stiffness, relaxation, and load as independent variables.
- Facilitates predictive confidence in target validation by linking waveform features to physiological drivers.
Screening & Assay Development
- Prepares validated, quantitative readouts for downstream screening of cardiac modulators or genetic perturbations.
- Standardizes diastolic function assessment with reproducible, model-based outputs across studies.
- Enables rapid, scalable analysis of E-wave data for high-throughput or cross-cohort comparisons.
Translational & Preclinical Research
- Aligns non-invasive diastolic function metrics with disease-relevant models and translational biomarkers.
- Supports continuity from discovery to preclinical validation by providing mechanistic endpoints for cardiac function.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on quantitative, physiologically interpretable parameters.
Pipeline & Workflow Integration
The PDF formalism integrates into the discovery-to-preclinical continuum by providing a standardized, quantitative method for assessing diastolic function from echocardiographic data.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by quantifying relaxation, stiffness, and load from Doppler E-waves.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for assay readiness and compound evaluation.
- Analytics: Provides model-derived parameters and statistical outputs for robust comparison of cardiac conditions.
- Translational Research: Bridges non-invasive imaging with preclinical endpoints and biomarker strategies.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable analytical capability for cardiac function assessment across programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cardiac target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, rapid, and reproducible analysis of diastolic function.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by enabling quantitative, mechanistic assessment.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in echocardiographic data acquisition and interpretation.
- Needs access to custom MATLAB and LabVIEW analytical software for image processing and parameter extraction.
- Demands cross-team standardization of data collection and analysis protocols.
- Adaptable to various cardiac models and imaging systems with appropriate calibration.
- Dependent on image quality and noise minimization for optimal parameter fitting.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
2:33
Conventional Analysis of E- and A-wave Properties
6:01
Automated Fitting of Transmitral Flow Via the Parametrized Diastolic Filling (PDF) Formalism
8:20
Results: Parametrized Diastolic Filling Model Fits to Representative Filling Patterns
9:33
Conclusion
