Pionierskie badania Katz1 z 1930 roku ujawniły, że lewa komora ssaka zaczyna napełnianie, działając jako pompa ssąca o charakterze mechanicznym, a od tamtej pory duża część wysiłków była poświęcana zrozumieniu działania czynności rozkurczowej. Przez wiele lat jedynymi dostępnymi metodami oceny czynności rozkurczowej (DF)2-16 w klinice i badaniach były metody inwazyjne. W latach 70. XX wieku postępy techniczne oraz rozwój echokardiografii dostarczyły w końcu kardiologom i fizjologom praktycznych narzędzi do nieinwazyjnej charakteryzacji czynności rozkurczowej.
Ze względu na brak ujednoliconej przyczynowej teorii lub paradygmatu odnoszącego się do czynności rozkurczowej serca podczas wypełniania, badacze zaproponowali liczne wskaźniki fenomenologiczne oparte na korelacji z cechami klinicznymi. Na przykład krzywoliniowy, szybko narastający i opadający kształt krzywej prędkości przepływu krwi przez zastawkę dwudzielną wczesnego, szybkiego wypełniania został przybliżony jako trójkąt, a wskaźniki czynności rozkurczowej zdefiniowano na podstawie cech geometrycznych (wysokość, szerokość, pole powierzchni, itp.) tego trójkąta. Postępy techniczne w echokardiografii umożliwiły pomiar ruchu tkankowego, odkształcenia i tempa odkształcenia podczas wypełniania, a każda nowa techniczna innowacja przyniosła nowe zestawy wskaźników fenomenologicznych korelujących z cechami klinicznymi. Niemniej jednak te wskaźniki pozostają korelacyjne, a nie przyczynowe, a wiele z nich mierzy tę samą podstawową fizjologię różnymi sposobami. Nie jest więc zaskakujące, że obecnie stosowane kliniczne wskaźniki czynności rozkurczowej charakteryzują się ograniczoną swoistością i czułością.
Aby przezwyciężyć te ograniczenia, opracowano i zwalidowano formalizm parametryzowanego napełniania komory serca (Parametrized Diastolic Filling, PDF) – przyczynowy, kinematyczny model o parametrach skupionych napełniania lewej komory serca, który opiera się na i uwzględnia fizjologię ssącego pompy podczas diastoli17. Model ten opisuje funkcję rozkurczową (ujawniającą się w krzywoliniowych kształtach konturów przepływu przez zastawkę dwudzielną) zgodnie z zasadami tłumionego ruchu oscylacyjnego. Równanie tłumionego ruchu oscylacyjnego oparte jest na drugiej zasadzie dynamiki Newtona i może być zapisane dla jednostki masy jako:
Równanie 1
To liniowe równanie różniczkowe 2go rzędu posiada trzy parametry: k – sztywność komory, c – lepko-sprężystość/relaksacja oraz xo – początkowe przemieszczenie/przedobciążenie oscylatora. Model przewiduje, że różne klinicznie obserwowane wzorce napełniania diastolycznego wynikają z zmienności wartości liczbowych tych trzech parametrów modelu. W oparciu o formalizm PDF i klasyczną mechanikę, fale E można sklasyfikować jako wynikające z ruchu w stanie podtłumienia lub przetłumienia. Liczne badania17–21 potwierdziły, że kontury fal E rejestrowane klinicznie oraz kontury przewidywane przez model PDF wykazują doskonałą zgodność i ujawniły odpowiedniki hemodynamiczne/fizjologiczne trzech parametrów PDF21. Proces wyodrębniania parametrów modelu z klinicznie zarejestrowanych danych fali E szczegółowo opisano w poniższych metodach.
W przeciwieństwie do typowych wskaźników DF stosowanych obecnie w klinice, trzy parametry modelu PDF oparte są na przyczynowości. Jak omówiono poniżej w metodach, dodatkowe wskaźniki fizjologii rozkurczu mogą być wyprowadzone z tych podstawowych parametrów oraz z zastosowania formalizmu PDF do innych aspektów rozkurczu niż przepływ przez zastawkę mitralną. W tej pracy opisano metody analizy przepływu przez zastawkę mitralną opartej na PDF oraz relacje fizjologiczne, które można wyprowadzić z podejścia PDF, jego parametrów i wskaźników pochodnych. Ponadto pokazano, że parametry PDF lub wskaźniki z nich wyprowadzone pozwalają na rozróżnienie wewnętrznych właściwości komory od zewnętrznych efektów obciążenia, mogą dostarczać korelatów dla tradycyjnych, inwazyjnie określanych parametrów oraz mogą różnicować grupy normalne od patologicznych.