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Bioengineering

La cuantificación de la función diastólica por Global Análisis basado en Modelado cinemático de flujo transmitral mediante el formalismo de llenado diastólico parametrizada

Published: September 1, 2014 doi: 10.3791/51471
Automatic Translation
2,5, 2,5, 1,5, 3,5, 1,5, 4,5
1Department of Biomedical Engineering, Washington University in St. Louis, 2Department of Physics, Washington University in St. Louis, 3Division of Biology and Biomedical Sciences, Washington University in St. Louis, 4Department of Medicine, Cardiovascular Division, Washington University in St. Louis, 5Cardiovascular Biophysics Lab, Washington University in St. Louis

Summary

Exacta cuantificación, basada en la causalidad de la función diastólica global ha sido alcanzado por el análisis basado en la modelización cinemática de flujo transmitral a través de la parametrizada llenado diastólico (PDF) formalismo. PDF genera rigidez, la relajación, y los parámetros de carga única y aclara "nuevo" fisiología mientras que proporciona índices de sensibilidad y especificidad de la disfunción.

Abstract

Cuantitativa evaluación de la función cardíaca continúa siendo un desafío para los fisiólogos y médicos. Aunque los métodos invasivos históricamente han conformado el único medio disponible, el desarrollo de técnicas de imagen no invasivas (ecocardiografía, resonancia magnética, CT) que tiene una alta resolución temporal y espacial proporcionan una nueva ventana para la evaluación cuantitativa de la función diastólica. La ecocardiografía es la acordada estándar para la evaluación de la función diastólica, pero los índices de uso clínico actual simplemente utilizar las características de dimensión de la cámara (modo M) o el movimiento de la sangre / tejido (Doppler) formas de onda seleccionada sin incorporar los determinantes causales fisiológicas del movimiento mismo. El reconocimiento de que todos los ventrículos izquierdo (LV) iniciar el llenado, al servir como bombas de succión mecánica permite la función diastólica global para ser evaluado sobre la base de las leyes del movimiento que se aplican a todas las cámaras. Lo que diferencia a un corazón de la otra son los parámetros de la ecuación de movimiento que govllenado Erns. De acuerdo con ello, el desarrollo del llenado diastólico parametrizada (PDF) formalismo ha demostrado que toda la gama de flujo transmitral precoz observado clínicamente patrones (Doppler E-onda) son extremadamente bien en forma por las leyes del movimiento oscilatorio amortiguado. Esto permite el análisis del E-ondas individuales de acuerdo con un mecanismo causal (succión de retroceso-iniciado) que produce tres (numéricamente) parámetros concentrados únicos cuyos análogos fisiológica son rigidez de la cámara (k), viscoelasticidad / relajación (c), y la carga (x o). La grabación del flujo transmitral Doppler (E-ondas) es una práctica estándar en la cardiología clínica y, por lo tanto, el método de grabación ecocardiográfico se revisa brevemente. Nuestra atención se centra en la determinación de los parámetros de PDF a partir de datos de ondas E registrados de forma rutinaria. Como los resultados resaltados indican, una vez que los parámetros PDF se han obtenido a partir de un número adecuado de carga variable E-ondas, las Invesinves- es libre de utilizar los parámetros o construir índices de los parámetros (como la energía almacenada medio kx o 2, la presión máxima AV o gradiente kx, índice de carga independiente de la función diastólica, etc.) y seleccionar el aspecto de la fisiología o fisiopatología ser cuantificados.

Introduction

Estudios pioneros por Katz 1 en 1930 revelaron que el ventrículo izquierdo de mamíferos inicia llenado por ser una bomba de succión mecánica, y mucho esfuerzo desde entonces se ha dedicado a desentrañar el funcionamiento de la diástole. Durante muchos años, los métodos invasivos eran las únicas opciones disponibles para la evaluación clínica o la investigación de la función diastólica (DF) 2-16. En la década de 1970, sin embargo, los avances y desarrollos en la ecocardiografía técnicos finalmente dieron cardiólogos y fisiólogos herramientas prácticas para la caracterización no invasiva del DF.

Sin una teoría causal unificación o paradigma para la diástole con respecto a cómo trabaja el corazón cuando se llena, los investigadores propusieron numerosos índices fenomenológicos basados ​​en la correlación con las características clínicas. La curvilínea, rápidamente subiendo y bajando forma de la velocidad del flujo sanguíneo transmitral contorno durante la primera, llenado rápido, por ejemplo, se aproxima como un triángulo y diastólica fuíndices ncio se definen a partir de las características geométricas (altura, anchura, área, etc.) de ese triángulo. Los avances técnicos en ecocardiografía han permitido que el movimiento del tejido, la tensión, y la velocidad de deformación durante el llenado a medir, por ejemplo, y cada avance técnico trajo consigo una nueva cosecha de índices fenomenológicas que se correlaciona con las características clínicas. Sin embargo, los índices siguen siendo correlativo y no causal y muchos índices son diferentes medidas de la misma fisiología subyacente. No es de extrañar, por tanto, que los índices clínicos actualmente empleados de DF han especificidad y una sensibilidad limitada.

Para superar estas limitaciones, el llenado (PDF) formalismo parametrizada diastólica, una cinemática causal, modelo de parámetros concentrados de llenado del ventrículo izquierdo que está motivado por e incorpora la fisiología de succión de la bomba de la diástole fue desarrollado y validado 17. Modela la función diastólica (tal como se manifiesta en las formas curvilíneasde los contornos de flujo transmitral) de acuerdo con las reglas de movimiento oscilatorio amortiguado armónico. La ecuación de movimiento oscilatorio armónico amortiguado se basa en la segunda ley de Newton y se puede escribir, por unidad de masa, como:

Ecuación 1 Ecuación 1

Esta 2 ª ecuación diferencial de orden lineal tiene tres parámetros: K - rigidez de la cámara, c - viscoelasticidad / relajación, y x o - desplazamiento inicial / precarga del oscilador. El modelo predice que los diferentes patrones de llenado diastólico observadas clínicamente son el resultado de la variación en el valor numérico de estos tres parámetros del modelo. Con base en el formalismo de PDF y la mecánica clásica, E-ondas pueden ser clasificados como siendo determinado por bajo amortiguadas-o sobre-amortiguado regímenes de movimiento. Numerosos estudios 21. El proceso para la extracción de los parámetros del modelo de vista clínico registrado datos de la onda E se detalla en los siguientes métodos.

A diferencia de los índices típicos de DF en uso clínico actual, tres parámetros del modelo PDF son la causalidad basada. Como se discute en los siguientes métodos, índices adicionales de la fisiología diastólica se pueden derivar de estos parámetros fundamentales y de la aplicación del formalismo PDF a aspectos de la diástole otro que el flujo transmitral. En este trabajo, los métodos de análisis basado en PDF de flujo transmitral y de las relaciones fisiológicas que se pueden extraer del enfoque PDF, se describen los parámetros y los índices derivados. Además, se muestra que los parámetros PDF o índices derivadas de ellos pueden burlarseaparte las propiedades intrínsecas de la cámara de los efectos externos de la carga pueden proporcionar correlaciones con los parámetros definidos invasiva tradicionales y pueden diferenciar entre los grupos normales y patológicos.

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Protocol

El procedimiento para la adquisición de imágenes ecocardiográficas y análisis de los mismos para obtener los parámetros PDF se detalla a continuación. Aunque el cateterismo cardíaco se menciona en la parte de selección de sujetos por debajo, la metodología descrita se aplica sólo a la porción ecocardiográfico. La descripción de la parte de cateterismo se incluyó para la validación independiente de las predicciones del modelo con base y no está relacionada con el análisis de los E-ondas a través del formalismo PDF. Antes de la adquisición de datos, todos los sujetos proporcionan firmaron su consentimiento informado para la participación en el estudio, de acuerdo con la Junta de Revisión Institucional (Oficina de Protección de la Investigación Humana) en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington.

NOTA: Todos los programas de software (junto con tutoriales sobre cómo usarlas) descritos en esta sección se puede descargar desde http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm

1. Selección del Objeto

NOTA: Todos los sujetos en la base de datos Cardiovascular Laboratorio de Biofísica tenían ecocardiografía simultánea y el cateterismo cardíaco realizado y fueron referidos por sus médicos para cateterismo cardiaco diagnóstico. Los criterios de inclusión de bases de datos son: 1) ausencia de anomalías valvulares significativas, 2) ausencia de alteraciones de la o bloqueo de rama en el ECG, 3) la presencia de una ventana ecocardiográfica satisfactorio con E-claramente identificables y A-ondas.

2. ecocardiográfica Adquisición de Datos

  1. Grabar un estudio completo / eco-Doppler 2D para todos los sujetos de acuerdo con la Sociedad Americana de Ecocardiografía 16 criterios. NOTA: Los ecocardiogramas de cribado se registraron en una cámara clínica estándar por un ecografista. Si se desea, la grabación ecocardiográfico transtorácico adicional se puede realizar para el propósito de la verificacións después de un catéter, de alta fidelidad adecuada se avanza en el LV para medir la hemodinámica LV simultáneamente.
  2. Los sujetos de la imagen en la posición supina. En un entorno no experimental, el posicionamiento lateral izquierda estándar se puede utilizar sin pérdida de generalidad del método. Obtener apical cuatro cámaras que utilizan un transductor de 2,5 MHz, con el volumen de la muestra cerrada en 1.5-5 mm dirigidas entre las puntas de las valvas de la válvula mitral y ortogonal al plano MV (para minimizar los efectos de alineación como se ve en el color Doppler modo M ), el filtro de pared puesta a 1 (125 Hz) o 2 (250 Hz), la línea de base ajustado para tener ventaja de la altura total de la pantalla y la escala de velocidad ajustado para explotar el rango dinámico de la salida sin aliasing.
  3. Realice Doppler tisular con el volumen de la muestra cerrada en 2,5 mm y se coloca en las pociones lateral y septal del anillo mitral.
  4. Ahorra exámenes Doppler en formato DICOM en la máquina de eco y grabar en DVD con simultelectrocardiograma aneously registrado (ECG).

3. Doppler de la Imagen y Análisis Convencional

NOTA: En esta sección se describen dos programas a medida de MATLAB. El primer programa se describe en el paso 3.1 y el segundo programa se describe en los pasos 3.2 a 3.5. Todos los programas de software (junto con tutoriales sobre cómo usarlas) se pueden descargar desde http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm

  1. Convertir imágenes desde el formato DICOM y vídeo a mapa de bits (bmp) archivos (usando un programa MATLAB personalizado). NOTA: El procedimiento descrito a continuación para ajustar Doppler E-ondas y Doppler tisular E'ondas se muestra en la Figura 1.
  2. Cargue los archivos de imagen de mapa de bits en otro programa MATLAB personalizada para medir los parámetros de flujo transmitral convencionales tales como pico E, A pico, E dur 'pico, A' E pico, etc. y recortar las imágenes para el análisis de PDF. Imágenes con discernible contorno flujo transmitral y ciclo cardíaco completo Seleccione según lo indicado por ECG para su análisis.
  3. Marcar la tasa de tiempo de muestreo (medida en píxeles / s en el eje horizontal) y la tasa de muestreo de la velocidad (medida en píxeles / (m / seg) a lo largo del eje vertical) en las imágenes. Identificar el ciclo cardíaco completo observando y marcado picos consecutivos R (o cualquier característica distintiva de la ECG) en la imagen.
  4. Marque la transmitral Doppler E y A-onda o tejido Doppler E'- y A'- ola en el ciclo cardíaco seleccionado.
    1. Seleccione el punto de pico es decir Doppler E-ola. Pico E, (o pico E ') y marcar el inicio de la onda utilizando la línea que conecta el pico del comienzo como una guía para que coincida con la pendiente de aceleración de la onda E (o de la onda E'). El comienzo de la onda se utiliza para calcular el intervalo de principio a peflujo ak denota como la onda E (o E'onda) tiempo de aceleración (AT).
    2. Marcar el final de la onda E (o de la onda E ') usando la línea que conecta el pico hasta el final como una guía para que coincida con la pendiente de desaceleración. Esto se utiliza para calcular el intervalo de desde el pico de la línea de base denotado como el tiempo de desaceleración (DT). El intervalo de desde el principio hasta el final de la onda es la duración de la onda E (E dur = AT + DT). El programa guía al usuario durante todo el proceso con las debidas instrucciones.
  5. Marcar la A-onda usando un procedimiento similar a la de la onda E. Tanto con el E y A-ondas marcó el programa calcula el pico relación E / A pico.
    NOTA: El programa guarda las ondas marcadas como imágenes recortadas que contienen el E y sólo A-ondas. El programa también crea un archivo de datos con los parámetros de cultivo y medidos para cada latido.

4. de montaje automatizada de flujo transmitral Utilizando el formalismo PDF

El montaje automatizado de Doppler E y A de la onda y el tejido Doppler E'- y los contornos de onda A'- se hace usando un programa de LabView personalizado 18,19.
  1. Cargue la imagen recortada, y el programa calcula automáticamente el sobre velocidad máxima (MVE). Seleccione la MVE estableciendo el umbral de tal manera que se aproxima a MVE flujo transmitral como se muestra en la Figura 1. El inicio y la terminación de los puntos que definen el MVE se puede seleccionar a lo largo del eje de tiempo por el operador de tal manera que sólo MVE puntos que proporcionan buena correspondencia a la parte real seleccionado de la onda se utilizan como entrada para la instalación posterior.
  • NOTA: Los puntos MVE-seleccionados por el usuario son la entrada para el programa de ordenador que se ajuste automáticamente el modelo de solución PDF para la velocidad en función del tiempo utilizando un Levenberg-Marquardt (iterativo) algoritmo. El ajuste se realiza con el requisito de que el error cuadrático medio entre la clínica (de entrada)minimizarse datos (MVE) y el modelo PDF contorno predicho. Puesto que el modelo es lineal, se obtiene un conjunto único de parámetros para cada Doppler de la onda E derivada MVE utilizado como entrada. Por lo tanto numéricamente k, c, y valores únicos x o se generan para cada onda E y k ', c', y x o 'para cada onda E'.
  • En el caso de que el ajuste es obviamente subóptima cuando el ajuste se superpone a la onda E (o de la onda E ') imagen (es decir. El algoritmo intentó ajustarse ruido incluido en el MVE por ejemplo) modificar el MVE mediante el uso de más / menos puntos, modificando de este modo el modelo predijo contorno con la consiguiente modificación de los parámetros PDF para lograr un mejor ajuste.

    • Guardar los datos cuando el ajuste apropiado PDF se haya generado. NOTA: El programa está escrito para guardar automáticamente los datos de imagen y archivos de texto que contienen los parámetros de PDF yla información de contorno.
    Los parámetros PDF obtenidos a partir del procedimiento descrito anteriormente se pueden utilizar para elucidar la fisiología y la nueva distinguir entre la fisiología normal y patológica como se detalla en la sección de resultados representativos a continuación.

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    Representative Results

    Formas de onda Doppler representante de los cuatro tipos diferentes de patrones de llenado (, seudonormal, la relajación normal de retraso,-constrictiva restrictivo) usando el método detallado anteriormente se muestran en la Figura 2. Figura 2A muestra el patrón normal, lo que, por sí mismo es indistinguible de la seudonormal patrón. Figura 2B muestra una relajación retardada y la Figura 2C muestra un patrón de constrictiva restrictivo asociado con la disfunción diastólica severa. Para mayor claridad, los ajustes del modelo pronosticados PDF se superponen sobre las imágenes. Los parámetros convencionales de eco (pico E, A pico, E-onda AT, y la onda E DT) y los parámetros de PDF (k, c, x o) se enumeran debajo de cada imagen. Como las cifras indican, el formalismo PDF encaja (predice) los tres de estos patrones de llenado muy bien. Los parámetros de PDF también proporcionan información sobre las propiedades de la cámara. El depatrón de relajación layed (Figura 2B) tiene típicamente mayor viscoelasticidad / PDF relajación parámetro c que el patrón normal (Figura 2A). Patrón-constrictiva restrictiva (Figura 2C) tiene típicamente una mayor rigidez (parámetro k PDF) que el patrón normal.

    Análisis de Doppler E-ondas utilizando el formalismo PDF se ha utilizado para diferenciar entre grupos normales y patológicas y para descubrir nuevos fisiología. A continuación se enumeran algunos seleccionados resultados publicados de análisis DF basado en PDF formalismo destinadas a diferenciar entre patología y la fisiología normal y aplicaciones seleccionadas del formalismo PDF para dilucidar nueva fisiología.

    DIABETES

    El método ha sido demostrado para cuantificar las diferencias en DF entre los sujetos diabéticos y de control de la misma edad. Mientras que los índices convencionales como la desaceleración de la onda E de tiempo DT, E c relajación fue significativamente diferente entre los grupos 22. Además, el gradiente de presión aurículo-ventricular pico, que se puede calcular a partir de los parámetros de PDF como kx o 23 fue significativamente mayor en el grupo de diabéticos. También, ver la eficiencia de llenado cinemática, aplicado a los diabéticos de abajo.

    HIPERTENSIÓN

    El método se ha utilizado para analizar los patrones de llenado transmitral en sujetos hipertensos en comparación con los controles 24. Doppler convencional índices derivados no fueron capaces de diferenciar entre grupos, pero el parámetro c PDF fue significativamente mayor en el grupo de sujetos hipertensos comparación con los controles no hipertensos.

    La restricción calórica retrasa el envejecimiento CARDIACA >

    El método se evaluó el efecto de la restricción calórica en DF en el ser humano 25. DF se evaluó en sujetos que practican la restricción calórica en la medición del flujo transmitral y comparando con controles pareados por edad. DF fue significativamente mejor en el grupo de restricción calórica como se cuantifica por el mayor valor de E / A y superior de llenado temprano (onda E) fracción. Además, el parámetro PDF k, que representa la rigidez LV cámara, y c, que representa la viscoelasticidad, fue significativamente menor en los sujetos restricción calórica. Desde el pico E no fue significativamente diferente entre los dos grupos, el grupo de control gasta más energía para conseguir la misma velocidad de llenado máxima. Esto reveló que la restricción calórica se asocia con más eficiente DF. Además el relleno en los sujetos de edad avanzada restringidas calóricas era comparable a una cohorte más joven normales, lo que sugiere que la restricción calórica retrasa el envejecimiento cardiaco 26.

    _content "> PRESENCIA VS. AUSENCIA DE anillo mitral OSCILACIONES

    El formalismo PDF también se ha utilizado para analizar las oscilaciones del anillo mitral (MAO) después de la onda E '(la onda * E ", E' '' -. Onda, etc). Este 'timbre' del anillo mitral se ha observado en seres humanos 20, pero la caracterización de la presencia y ausencia de las oscilaciones posteriores era deficiente. El método permitió la hipótesis a comprobar que la ausencia de MAO se explica por el aumento de los efectos viscoelásticos debido a la menor o más lento eficaz relajación. Mediante la comparación de 35 sujetos con MAO a 20 sujetos sin MAO, se encontró que la rigidez longitudinal (k ') y la viscoelasticidad longitudinal / relajación (c') fueron mayores en el grupo sin MAO. La fuerza de retroceso inicial y la energía de retroceso almacenado tanto eran más altos en el grupo con MAO. Además, se ha demostrado que la ausencia de MAO era concordant con relacionados con la relajación-disfunción diastólica 27. Por lo tanto el análisis de tejido PDF ondas Doppler E'- revela que la ausencia de MAO indica la relajación relacionados con la disfunción diastólica.

    RIGIDEZ diastática DE E-WAVE ANÁLISIS

    Mientras que la pendiente de la relación presión-volumen diastólico final (EDPVR) proporciona el índice basado rigidez familiar, la pendiente (? P / Delta V) de la presión-volumen diastatic (PV) relación (D-PVR) proporciona la in-vivo rigidez de la LV relajado. Ecocardiográfica, (es decir, Doppler de la onda E), el análisis puede proporcionar sólo relativa, en lugar de información de presión absoluta. Por consiguiente, se ha demostrado que la relajada (diastatic) rigidez de la LV se puede calcular directamente a partir del análisis de la onda E solos 28. Utilizando el formalismo PDF y la presión de la ecuación de Bernoulli y el volumen en diastasis (final de la onda E) se deriva. El P derivada, puntos V cuando ajuste a través deregresión lineal generar el D-PVR desde el análisis de la onda E (D-PVR onda E) cuya pendiente, rigidez diastática K onda E se calculó. Los resultados arrojaron una excelente correlación (R2 = 0,92) entre la rigidez diastática desde el análisis de la onda E PDF basados ​​(K onda E) y la medición estándar de oro simultánea de rigidez diastática de datos PV simultánea (K CATH) en 30 sujetos (444 totales ciclos cardíacos) con FEVI normal (FEVI> 55%).

    LLENADO CINEMÁTICO EFICIENCIA ÍNDICE

    Desde una perspectiva de modelado cinemático, un constante aumento de la relajación c / viscosidad genera una mayor resistencia a llenar. De ahí la elección natural para el llenado ventricular idealizado es un escenario debido al retroceso sólo y completa relajación, es decir, sin amortiguación (c = 0). El índice de eficiencia de llenado cinemática (KFEI) se define y deriva 29 como el cociente sin dimensiones de volumen real entrarción del ventrículo izquierdo (VI) (tiempo integral velocidad [IFP] de los bienes de la onda E con parámetros PDF c, k, x o) con el volumen ideales (VTI de la onda E ideales teniendo mismo k y x o, pero sin resistencia llenando [c = 0]). En 36 pacientes con función ventricular normal (17 diabéticos y 19 controles no diabéticos y de concordancia) se demostró que el 30 KFEI de E-ondas en pacientes diabéticos (49,1 ± 3,3%) fue significativamente menor que en los pacientes normales (55,8 ± 3,3%) . Esto significa que incluso cuando la FEVI es normal, la eficiencia de llenado está deteriorada en los diabéticos en comparación con los no diabéticos.

    EFICIENCIA DE LLENADO deteriora con la edad

    A la luz de la capacidad de cinemática índice de eficiencia de llenado (KFEI) 29 para evaluar el llenado en la diabetes vs. los controles no diabéticos, se determinó la dependencia de la edad de KFEI. Se demostró que KFEI, disminuye en magnitudcon la edad y se correlaciona fuertemente con la edad (R 2 = 0,80) mediante el análisis de 72 sujetos de control con FEVI normal (FEVI> 55%) y sin patología cardiovascular 30. También se evaluó la dependencia de la edad de otros parámetros convencionales de DF. En concordancia con otras medidas no invasivas DF conocidos a disminuir con la edad, KFEI disminuye y se correlaciona fuertemente con la edad (R 2 = 0,80). El análisis multivariante mostró que la edad es el único factor que más contribuye a KFEI (p = 0,003).

    CARGA ÍNDICE INDEPENDIENTE de la función diastólica

    Contornos de la onda E demuestran latido a latido cambios en respuesta a la respiración y por lo tanto demuestran la fuerte dependencia de la carga. De hecho todos los índices de DF dependen de la carga. Esto es problemático, ya que pone en duda si las diferencias observadas en los índices del DF son el resultado de la variación de la carga o el resultado de la variación intrínseca propiedad cámara. Predicción teórica y experimentaciónvalidación al de un índice de carga independiente de la función diastólica (LIIDF) ha sido un problema sin resolver largamente buscada en la fisiología / cardiología. Para abordar la cuestión de la dependencia de la carga, el formalismo PDF se aplicó a E-ondas medidas bajo cargas variables. A través del modelado cinemático y derivación matemática, un índice independiente de carga se deriva, que se conserva entre E-ondas medidas a diferentes cargas. Para cada una de la onda E medido, los parámetros PDF k y x o se multiplican para producir kx o, el modelo predice el valor pico de fuerza análoga a la corriente de conducción máximo gradiente de presión instantánea, y el parámetro PDF c se multiplica por el pico de la velocidad pico E para producir un valor para la fuerza máxima resistencia de llenado. Trazado kx o vs. Pico c E como un par ordenado para cada onda E genera una relación altamente lineal cuya (sin dimensiones) pendiente M es el soulucha después de la carga de índice independiente y permanece conservada a pesar de la carga generan cambios en E-ondas.

    Para la validación E-ondas grabadas mientras la carga se varió a través de la mesa basculante (cabeza en alto, horizontal, y la cabeza hacia abajo) en 16 voluntarios sanos se analizó. Los resultados arrojaron 33 la muy alta correlación (R2 = 0,98) entre o kx y pico c E como se predijo. La habilidad de M para diferenciar entre sujetos normales y disfunción diastólica también se evaluó mediante el análisis de datos simultáneos-Cath eco en sujetos disfunción diastólica vs. controles. M media para el grupo de disfunción diastólica (M = 0,98 ± 0,07) fue significativamente menor que los controles (M = 1,17 ± 0,05, P <0,001) 33.

    Figura 1
    Figura 1. Secuencia de pasos operativospara el montaje (A) una onda E y (B) una onda E 'a través de la formalismo PDF. A) De izquierda a derecha de la imagen del flujo transmitral se recorta para obtener el perfil de velocidad Doppler. E-onda envolvente máxima velocidad (MVE) para estar en forma es seleccionado (se muestra en verde con plazos en azul). Error minimizando ajuste PDF se obtiene a través algoritmo de Levenberg-Marquardt lo que resulta en parámetros PDF y una medida de la bondad del ajuste. B) un procedimiento similar para la imagen de Doppler tisular. La imagen se invierte después de recortar. Ver texto para más detalles. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

    Figura 2
    Figura 2. Tres patrones de las ondas E con ataques PDF. A) Normaal / seudonormal llenado patrón. B) Retraso patrón de relajación. C) patrón-constrictiva restrictiva. Ver texto para más detalles. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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    Discussion

    En consonancia con nuestro enfoque metodológico, se resaltan los aspectos clave de los métodos que facilitan la obtención de resultados precisos y significativos.

    ECOCARDIOGRAFÍA

    La Sociedad Americana de Ecocardiografía (ASE) tiene pautas para la realización de estudios transtorácica 16. Durante un examen de eco, hay una multitud de factores que afectan la calidad de la imagen. Los factores que están más allá del control del ecografista incluyen: capacidades técnicas del generador de imágenes que se utilizan, la frecuencia cardíaca, los pacientes en la composición corporal, la variación individual en la ubicación, la orientación de las estructuras anatómicas y de calidad de 'ventana de eco', en referencia a las características de transmisión de ultrasonidos en el tejido de un sujeto determinado. Los factores que son directamente controlables por el ecografista incluyen ajustes de la máquina, incluyendo la elección del transductor. Desde la fidelidad de la PDF análisis es dependiente de la qual imagen de ecodad, se debe tener cuidado durante el proceso de adquisición de imágenes para obtener las mejores imágenes posibles.

    Para conseguir la mejor calidad de la onda E imágenes para el análisis PDF, lo que maximiza el tamaño de la onda E en relación con la visualización y ajuste de la velocidad de barrido de 100 mm / seg son deseables. De alta velocidad de barrido y el uso del tamaño de la pantalla completa en la determinación de la escala máxima velocidad mejora notablemente la resolución temporal (es decir, más puntos para estar en forma) a lo largo de los dos ejes de tiempo y velocidad. Configuración del filtro de línea de base también pueden determinar mejor con ajustes de velocidad de barrido superiores. El número de ciclos cardíacos registrados es altamente variable entre los laboratorios de eco. Para el análisis significativo PDF grabación continua a través de varios (3 o 4) ciclos respiratorios es más deseable. En un típico ritmo cardiaco en reposo de 75 latidos / min, y 12 respiraciones / min, 4 ciclos respiratorios ascienden a 20 seg de grabación continua que debe proporcionar 25 ciclos cardíacos. Grabación de este número de ciclos se justifica debido a la carga varying consecuencia de la respiración tranquila, de modo que el LIIDF se puede calcular si se desea. Tenga en cuenta, que los valores de cálculo para x o, c, k basado en la media de 25 latidos es una manera legítima para caracterizar la diástole. La variación de carga también puede ser generada durante la grabación clínico de las maniobras de Valsalva o Mueller, o por la elevación pasiva de la pierna usando una espuma de cuña 30 °.

    DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS PDF

    DETALLES algorítmico

    La ecuación del movimiento de un oscilador armónico amortiguado y su solución matemática es el contenido del curso estándar de ingeniería en matemáticas, en física y mecánica 34. La elección del lenguaje de programación (C ++, Fortran, LabView, MATLAB, etc.) Por el que se aplica también a discreción del usuario / investigador. Existen métodos numéricos estándar y son bien conocidos 35. Otros grupos han implementado el formalismo PDF por wRiting su propio algoritmo numérico y han replicado de forma independiente los resultados, incluidos los valores numéricos para el PDF Parámetros 36 en un estudio a gran escala que involucra a más de 1.000 pacientes. Si bien el trabajo en curso incluye el desarrollo de herramientas de análisis de PDF basados ​​en la web, la óptima, amplio beneficio alcance del método podría lograrse mejor mediante la incorporación del formalismo PDF en el paquete de análisis patentada de cámaras ecocardiográficos comerciales.

    OPERADOR DE ASPECTOS DEPENDIENTES

    Una vez que la imagen de la onda E se ha importado y recortada (véase la Figura 1) la determinación de la envolvente de velocidad máxima, es decir, el conjunto real de puntos a los que la solución de amortiguación de la velocidad oscilatorio armónico es para estar en forma por el método, se determina. Como se muestra por la secuencia de paneles y pasos operativos en la Figura 1 y se discutió anteriormente, el ruido de línea de base, así como los ruidos extraños que afecta el contorno es often parte de la imagen. El operador puede determinar el conjunto continuo de puntos para estar en forma, como se muestra en la Figura 1, mediante el ajuste de la posición de las líneas azules verticales que definen el comienzo y el final de los puntos para estar en forma. El método muestra el ajuste directamente sobre la imagen importada y el operador puede evaluar fácilmente si es significativo o no.

    La frecuencia cardíaca tiene un efecto sobre la duración de la diástole y las características de la onda E-37, y se debe tener cuidado para interpretar los resultados del algoritmo de ajuste en el contexto de la frecuencia cardíaca del paciente. En frecuencias cardiacas típicas por debajo de 80 latidos / min, en ritmo sinusal E-y A-ondas están separados por un breve período de diastasis. Esto facilita la inclusión de la porción de desaceleración de la onda E. Como la frecuencia cardíaca aumentan, diastasis disminuye y desaparece, desde el inicio de la onda A se produce antes de la terminación de la onda E. Al ritmo cardíaco acelerado, por encima de 90 latidos / min, la onda A se superpone a la etapa de desaceleración de la onda Ey el análisis de PDF de la onda E se convierte en poco fiables debido al número limitado de puntos de MVE disponibles para estar en forma. Para un análisis significativo, al menos, 1.2-2.3 de la forma de onda total de desaceleración de la onda E debe estar disponible para su instalación.

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    Acknowledgments

    Este trabajo fue apoyado en parte por el Alan A. y Edith L. Wolff Charitable Trust, St. Louis, y la Fundación Barnes-Jewish Hospital de. L. Shmuylovich y E. Ghosh fueron parcialmente compatibles con las becas concedidas predoctorales del Heartland de afiliados de la Asociación Americana del Corazón. S. Zhu recibió apoyo parcial del Programa de Compton Los estudiosos de la Universidad de Washington y el Colegio de Artes y Premio de Investigación Licenciatura Verano Ciencias. S. Mossahebi recibió apoyo parcial del Departamento de Física.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Philips iE33 Philips (Andover, MA)
    LabView 6.0 National Instruments Version 6.0.2
    MATLAB MathWorks  Version R2010b

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Katz, L. N. The role played by the ventricular relaxation process in filling the ventricle. Am. J. Physiol. 95, 542-553 (1930).
    2. Frais, M. A., Bergman, D. W., Kingma, I., Smiseth, O. A., Smith, E. R., Tyberg, J. V. The dependence of the time constant of left ventricular isovolumic relaxation on pericardial pressure. Circulation. 81, 1071-1080 (1990).
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