Evaluatie van linkerventrikelstructuur en -functie met behulp van 3D-echocardiografie
28 oktober 2020
In dit artikel bieden we een stapsgewijs acquisitie- en analyseprotocol voor de volumetrische beoordeling en spikkelvolganalyse van de linker ventrikel door 3D-echocardiografie, met bijzondere aandacht voor praktische aspecten die de haalbaarheid van deze techniek maximaliseren.
3D echocardiografische beoordeling van de hartstructuur en functie, is een baanbrekende innovatie in de cardiologie. Kwantificering van de morfologie en systolische prestaties van de linker ventrikel, is de belangrijkste stap in elk echocardiografisch protocol. 3D echocardiografische afgeleide volumes van de linker ventrikel en ejectiefractie correleren het meest met de kernstandaard cardiac MRI en zijn bewezen beter reproduceerbaar te zijn in vergelijking met conventionele 2D-technieken.
Meer nauwkeurige resultaten, resulteren in meer op maat gemaakte therapeutische beslissingen en dat is uiteindelijk, betere patiëntresultaten. Het wetenschappelijke en klinische succes van 3D-gebaseerde beoordeling van de linker ventrikel, baant de weg om een vergelijkbare techniek toe te passen op andere hartstructuren zoals de rechter ventrikel, de atria of zelfs de kleppen. Goede beeldverwerving, gevolgd door een uitgebreide kritische beeldanalyse zijn de voorwaarden voor adequaat gebruik en nauwkeurige metingen.
Ons videoartikel biedt een stapsgewijze handleiding om dit te bereiken. Voor de verwerving van 3D echocardiografische beelden, plaats de patiënt in de linker zijligging en bevestig dat het ECG-traject op het scherm van goede kwaliteit is. Ontdooi het beeld en begin met het onderzoeken van de patiënt met de transducer, om een conventionele apicale vierkamerweergave te visualiseren.
Om de beeldkwaliteit te optimaliseren, pas de sectorbreedte aan de linker ventrikel aan, verlaag de diepte om het linker atrium af te snijden en gebruik een lichte overversterking. Druk op de 4D-knop om over te schakelen naar de 3D-modus en verwerf 3D-beelden in de multi of single-beat modus. Gebruik de multi-beat modus om een hogere ruimtelijke en temporele resolutie te bereiken, waaruit de dataset zal worden gereconstrueerd uit twee, drie, vier of zes hartcycli.
Zorg voor een eindexpiratiepauze van de patiënt, houd de stabiele transducerpositionering vast, om de stitching-artefacten te minimaliseren. Wanneer het volledige volume is gereconstrueerd uit de sub-volumes en de volledige linker ventrikel zichtbaar is, bevriest u het beeld opnieuw. En met behulp van de cyclus selectie- en aantal cycli-knoppen, selecteert u de optimale verworven hartcycli en drukt u op beeld opslaan.
Voor kwantificering van de morfologie en functie van de linker ventrikel, selecteert u een 3D-dataset die geschikt is voor analyse en klik op meten en volume. Selecteer 4D Auto LVQ. Op het quadscherm zal de software vragen: wijzig de uitlijning van apicale plakjes naar standaardweergaven?
Corrigeer de apicale weergaven handmatig zo nodig door te kantelen en te roteren, om de overeenkomstige standaardweergave te verkrijgen en daardoor voorkorting te elimineren. Sleep en verplaats de calipers op de langsasweergaven om de kantelstand in te stellen om de caliper uit te lijnen met de lange as van de linker ventrikel en gebruik de overeenkomstige of roteer alle knoppen of pas de calipers aan op de kortasweergave om de rotatie in te stellen. Nadat u klaar bent met de weergaveuitlijning, klikt u op het eind-diastolische volume.
Voor semiautomatische detectie van het endo- en epicardiale oppervlak van de linker ventrikel, selecteert u handmatig twee bakenpunten op een willekeurige apicale weergave en identificeert u opvolgend de apex van de linker ventrikel en het midden van de basis van de linker ventrikel in een willekeurige apicale weergave. Het algoritme zal automatisch de endocardial rand van de hele linker ventrikel contouren. Controleer de geloofwaardigheid van de contour in drie apicale weergaven, drie kortasweergaven op verschillende niveaus en een vierde door de gebruiker gecontroleerde kortas, om visuele verificatie van het gedetecteerde oppervlak mogelijk te maken.
Ga vervolgens door en meet het eind-systolische volume zoals net gedemonstreerd voor het eind-diastolische volume, om de endocardial rand op het eind-systolische frame te identificeren en te corrigeren. Ga vervolgens naar het volumegolfvorm. De software zal een dynamisch 3D-model van de linker ventrikel weergeven en een tijdvolumecurve terwijl het de endocardial oppervlakte volgt door het hartcyclus frame per frame te traceren.
Ga verder met de massameting van de linker ventrikel. De software zal automatisch de epicardiale rand van de linker ventrikel op het eind-diastolische frame contouren en de massa van de linker ventrikel berekenen. Klik om het 4D-spanningsgebied van belang te beoordelen.
De software zal automatisch de epicardiale oppervlakte op het eind-systolische frame contouren en de massa van de linker ventrikel en systolisch berekenen. Klik tenslotte op 4D-spanningsresultaten. De software zal de 3D-myocardische tracking visualiseren op meerdere korte en lange asvlakken en de overeenkomstige spanningswaarden van de 17 standaard linker ventrikelsegmenten door het hartcyclus frame per frame.
Tijdspanningscurves en een bullseye-plot worden weergegeven. De longitudinale, circumferentiële, radiale en oppervlaktespanningen, rotatie en torsie, worden ook berekend en kunnen worden gedemonstreerd. Klik vervolgens op goedkeuren en afsluiten om de analyse te beëindigen.
Hier wordt een 3D-analyse van de linker ventrikel bij een gezonde vrijwilliger met normale ventrikelvolumes en functie, getoond. Deze 3D-analyse van de linker ventrikel van een 64-jarige mannelijke patiënt, toont een verwijde cardiomyopathie en een brede QRS-complex van de linker takknoopblokkade morfologie. De analyse van myocardmechanica door middel van 3D-speckletracking, levert zinvolle gegevens op over dyssynchrone contracties en segmentale disfunctie.
Bij het uitvoeren van dit protocol, houd er rekening mee dat ondanks al deze vooruitgang in trans-gebruiker en softwaretechnologie, een goede kwaliteit van het hartbeeld noodzakelijk is om nauwkeurige resultaten te bereiken. 3D echocardiografische beoordeling van ventrikelstructuur en functie is niet langer alleen een wetenschappelijk speeltje. Het is klaar voor dagelijks gebruik wanneer het prime time is.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor volumetrische beoordeling en speckle-trackinganalyse van de linker ventrikel met behulp van 3D echografie. Het benadrukt praktische aspecten om de haalbaarheid van deze innovatieve techniek te verbeteren.
Belangrijke studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Cardiologie
- 3D Echocardiografie
- Cardiologische Beeldvorming
Achtergrond
- 3D echografie is een belangrijke vooruitgang in cardiale beoordeling.
- Het maakt nauwkeurige kwantificering van linker ventrikel morfologie en functie mogelijk.
- 3D-afgeleide metrische gegevens correleren goed met standaard cardiale MRI.
- Verbeterde nauwkeurigheid leidt tot betere therapeutische beslissingen en patiëntresultaten.
Doel van het onderzoek
- Om een gedetailleerd protocol voor linker ventrikel beoordeling te bieden.
- Om de belangrijkheid van goede beeldverwerving en analyse te benadrukken.
- Om de toepassing van deze techniek op andere cardiale structuren te faciliteren.
Gebruikte methoden
- 3D echocardiografische beeldvormingstechnieken.
- Volumetrische beoordeling van de linker ventrikel.
- Speckle-trackinganalyse voor functionele evaluatie.
- Kritische beeldanalyse voor nauwkeurige metingen.
Belangrijkste resultaten
- 3D echografie biedt meer reproduceerbare resultaten dan 2D-technieken.
- Gekwantificeerde linker ventrikel volumes en ejectiefractie zijn betrouwbaar.
- Resultaten ondersteunen op maat gemaakte therapeutische beslissingen.
- Het potentieel voor toepassing op andere cardiale structuren is vastgesteld.
Conclusies
- 3D echografie is een waardevol hulpmiddel in de cardiologie.
- Juiste methodologie verbetert de nauwkeurigheid van cardiale beoordelingen.
- Deze techniek kan patiëntresultaten verbeteren door betere diagnostiek.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Three-dimensional echocardiography enables precise, reproducible quantification of left ventricular structure and function, directly impacting early cardiac target validation and risk stratification in translational research. High-fidelity volumetric and functional measurements support predictive confidence at key inflection points in cardiovascular drug discovery and device development. Integration of 3D imaging analytics enhances portfolio decision-making by reducing biological ambiguity and supporting mechanistic de-risking.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables robust quantification of left ventricular morphology and systolic performance for hypothesis testing.
- Supports mechanistic de-risking by aligning imaging outputs with gold-standard MRI benchmarks.
- Facilitates functional target validation through reproducible volumetric and strain measurements.
- Improves predictive confidence for cardiac safety and efficacy endpoints in preclinical models.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative readouts for left ventricular volumes, mass, and ejection fraction.
- Enables reproducible assessment of myocardial deformation (strain) for compound screening.
- Supports assay scalability and platform reuse across cardiac phenotyping studies.
- Delivers high-throughput, operator-independent measurements for reliable compound evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging biomarkers with disease-relevant cardiac endpoints for translational continuity.
- Enables risk-adjusted advancement decisions by providing quantitative functional data.
- Supports cross-species and cross-model comparability in preclinical cardiac studies.
- Facilitates early identification of cardiac dysfunction in disease models or intervention studies.
Pipeline & Workflow Integration
3D echocardiographic quantification integrates from early discovery through preclinical validation, supporting lead identification and translational research in cardiovascular R&D.
- Discovery Biology: Provides quantitative hypothesis testing and pathway clarification for cardiac targets.
- Screening: Delivers reproducible, standardized volumetric and strain outputs for assay readiness.
- Analytics: Enables frame-by-frame measurement of dynamic cardiac function and morphology.
- Translational Research: Aligns imaging outputs with clinical endpoints for biomarker continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable imaging capability across cardiac R&D programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cardiac studies.
- Operational Value: Standardizes image acquisition and analysis for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Supports informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in high-quality 3D image acquisition and critical analysis.
- Depends on advanced echocardiography instrumentation and analytical software infrastructure.
- Demands cross-team standardization of acquisition and analysis protocols.
- May require adaptation for different cardiac models or disease states.
- Image quality and operator training are critical for accurate, reproducible outputs.
