Количественная оценка глобальной диастолической функции по кинематическая Моделирование на основе анализа трансмитрального кровотока через Заполнение формализма Параметризованный диастолической

Общая цель данной процедуры заключается в оценке глобальной диастолической функции левого желудочка пациента с использованием формализма параметризованного диастолического наполнения (PDF). Это достигается путем первоначального сбора данных о диастолической функции в ходе полного эхокардиографического исследования функции сердца и последующей передачи этих данных на компьютер для анализа. Вторым шагом является работа с изображениями трансмитрального потока с фокусировкой на одном сердечном цикле.

Специальная программа извлекает стандартные параметры диастолической функции для волн e и a и выполняет предварительную обработку изображения для следующего этапа анализа. Затем предварительно обработанное изображение трансмитрального кровотока загружается в программу полуавтоматической аппроксимации. Выбирается сегмент огибающей EWA для аппроксимации, после чего создается предварительная параметрическая модель диастолического наполнения, которая накладывается на изображение.

Заключительным этапом является уточнение аппроксимации при необходимости, после чего программа генерирует итоговые параметризованные показатели модели диастолического наполнения на основе введенных данных ewa. В конечном итоге этот процесс позволяет получить параметры, количественно определяющие расслабление, жесткость и нагрузку, которые определяют диастолическую функцию пациента. Эти параметры использовались для разграничения нормальной и патологической функций, а также для выяснения новых физиологических механизмов.

Основное преимущество метода PDF заключается в том, что он объединяет законы движения Ньютона с фактической физиологией всасывающего насоса в диастоле, что позволяет извлекать физиологически и клинически значимые параметры диастолической функции непосредственно из формы волны. В кардиологической физиологии расслабление и жесткость являются общепризнанными физиологическими параметрами, характеризующими диастолу. Метод PDF может помочь ответить на ключевые вопросы в области физиологии сердца, поскольку он разделяет основные факторы диастолы на параметры, которые можно измерить неинвазивно.

Метод PDF представляет собой неинвазивную технику, которая позволяет получить данные о детерминантах диастолы, которые ранее измерялись только инвазивными методами. Преимущество этого метода заключается в том, что он применим к любому движущемуся объекту при DTE, поэтому он так же эффективен для оценки кровотока через митральный клапан. Что касается движения тканей кольца митрального клапана, анализ сонограмм будет выполнен с использованием специализированных программ MATLAB и LabVIEW.

Используйте специальную утилиту MATLAB для преобразования изображений в формате DICOM в растровые файлы (bitmap). Затем нажмите кнопку поиска папки с изображениями, чтобы загрузить растровые файлы в специализированную программу MATLAB для измерения параметров трансмитрального кровотока. Нажмите кнопку «показать следующее изображение» для просмотра снимков, а затем выберите изображение с четким контуром трансмитрального кровотока и полным сердечным циклом.

Для анализа на загруженном изображении по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — скорость. Определите частоту дискретизации по времени, нажав кнопку TSR. Используйте штриховые метки на изображении, чтобы найти на временной оси две точки, разделенные одним интервалом в одну секунду.

Затем с помощью перекрестия кликните в нижней левой части первой штриховой отметки. Чтобы увеличить изображение на увеличенном снимке, кликните по левому краю нужной штриховой отметки, после чего масштаб изображения уменьшится. Повторите ту же процедуру для второй штриховой отметки.

Это происходит ровно через одну секунду после первой штриховой отметки. Чтобы определить частоту дискретизации скорости, сначала установите единицу измерения скорости в поле рядом с кнопкой VSR. По умолчанию установлено значение 1 метр в секунду или 100 сантиметров в секунду.

Нажмите кнопку VSR и с помощью перекрестия кликните в левой нижней части точки нулевой скорости, чтобы определить положение V=0 на увеличенном изображении. Обратите внимание, где на изображении отображается шкала скорости. Кликните по нижнему краю точки нулевой скорости, и изображение уменьшится.

Теперь щелкните ниже и левее точки скорости на выбранном значении, обычно 100 cm/s, и отметьте нижний край второй точки. Чтобы завершить калибровку скорости в пикселях, нажмите на метку e и кнопку волны. Сначала определите начало и конец одного сердечного цикла.

Выполните это, отметив точки рядом с пиками ЭКГ, используя ту же процедуру, которая применялась для разметки временных точек и точек скорости. Продолжительность сердечного цикла будет рассчитана на основе количества пикселей и частоты временного дискретизирования. После расчета частоты сердечных сокращений используйте физиологические маркеры для определения начала интервала изоволюметрического расслабления.

Затем, чтобы увеличить изображение интересующих волн, щелкните над пиком самой высокой волны. После этого с помощью перекрестия выберите пиковую точку допплеровской EWA. Это зафиксирует перекрестие.

Затем переместите перекрестие к началу ewa. Обратите внимание, что перекрестие определяет линию, один конец которой закреплен на пике EWA. Прежде чем щелкнуть, убедитесь, что закрепленная линия начинается с момента возникновения ewa.

Теперь отметьте конец ewa. Переместите закрепленную линию и щелкните в конце ewa. Эти визуально определенные точки позволяют рассчитать время ускорения и замедления EWA; продолжайте отмечать волну аналогичным образом.

После завершения этого этапа программное обеспечение автоматически создаст файл с измеренными стандартными параметрами эхо-сигнала и обрезанные изображения, содержащие только выбранные волны e и a, для проведения параметрического анализа диастолического наполнения волны e. В программе custom lab view аналогичные шаги можно выполнить для волны A. Найдите и загрузите файл изображения, созданный в ходе стандартного анализа.

Программа LabVIEW автоматически выбирает пиксели для аппроксимации и отображает их синим, зеленым и красным цветами, чтобы выбрать те пиксели, которые лучше представляют контуры волны. Убедитесь, что в меню «show fit» (показать аппроксимацию) выбран пункт «change MVE». Затем используйте ползунки порога уровня конверта максимальной скорости, расположенные слева от изображения.

Увеличение порогового значения позволяет выбирать пиксели с более высокой яркостью. После установки порога перейдите к ползунку начала EWA. Чтобы начать выбор временных интервалов, установите ползунок таким образом, чтобы исключить шум в начале EWA и соответствующую вертикальную линию, которая пересекает восходящий склон примерно на уровне половины или выше пиковой скорости.

Теперь перейдите к ползунку конца EWA и расположите соответствующую вертикальную линию примерно на середине наклона замедления, чтобы исключить обычный шум вблизи базовой линии. Обратите внимание, что пиксели в выбранном диапазоне выделены зеленым цветом. После этого нажмите «fit EWA», чтобы начать аппроксимацию PDF; чтобы увидеть результаты, переключите тумблер «show fit» в положение «включено».

Зашумленные данные могут сделать аппроксимацию очень чувствительной к выбранному порогу максимальной скорости. Если аппроксимация плохо соответствует EWA, скорректируйте ее, используя ползунки времени EWA и порога огибающей максимальной скорости. Также можно изменить параметры EWA напрямую.

Параметры аппроксимации отображаются на экране, и их значения можно ввести в соответствующие текстовые поля. Их также можно изменять с помощью стрелок «вверх» и «вниз». По мере изменения параметров зеленая кривая, представляющая аппроксимацию, будет меняться до достижения удовлетворительного соответствия.

Нажмите «обновить», чтобы получить обновленное значение среднеквадратичной ошибки. После оптимизации EWA нажмите «готово», чтобы сформировать графики и файлы данных для последующего анализа. Ниже представлен нормальный или псевдонормальный паттерн EWA, которые невозможно различить с помощью стандартных индексов.

Параметры диастолической функции, полученные с помощью стандартного метода EWA, приведены под изображением. Также указаны значения параметров PDF. Кроме того, на изображение наложена линия соответствия, предсказанная моделью PDF, выделенная зеленым цветом.

Это свидетельствует об отличном соответствии. Представлена кривая с паттерном замедленной релаксации и соответствующая ей модель PDF. Обратите внимание, что по сравнению с нормой, эта EWA имеет более низкую амплитуду и время ускорения.

Параметр С модели PDF, отражающий вязкоупругость или релаксацию камер, выше, чем при нормальном паттерне. Предсказанное соответствие модели PDF для этого констриктивно-рестриктивного паттерна тесно согласуется с клиническим контуром EWA. Высокий и узкий констриктивно-рестриктивный паттерн EWA формируется в камерах с повышенной жесткостью и сниженной фракцией выброса.

В данном примере параметр жесткости PDF K выше, чем показатели как при нормальном, так и при отложенном паттерне релаксации. После освоения эта техника может быть выполнена за одну-две минуты для каждого EWA, выбранного для анализа, при условии правильного выполнения. При проведении данной процедуры важно помнить о необходимости выбора относительно чистых от шумов EWA, огибающая скоростей которых в митральном клапане соответствует контролю трансмитрального кровотока.

После выполнения данной процедуры можно применить другие методы, такие как аппроксимация движения тканей, чтобы ответить на дополнительные вопросы касательно продольной жесткости и релаксации камер сердца. После концептуального вывода и валидации in vivo эти методы позволили исследователям в области физиологии сердечно-сосудистой системы количественно оценить поперечный и продольный импеданс. В диастоле извлекают независимый от нагрузки индекс диастолической функции и разделяют время замедления EWA на компоненты жесткости и релаксации.

В последних работах эти методы использовались для изучения взаимосвязи между диастолической функцией и возникновением вихревых потоков в здоровом состоянии и при патологиях. После прочтения статьи и просмотра этого видео у вас должно появиться четкое концептуальное понимание того, как оценивать глобальную диастолическую функцию левого желудочка с помощью формализма PDF.