Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Неинвазивный определение Vortex время формирования с помощью Чреспищеводная эхокардиография при сердечной хирургии

Published: November 28, 2018 doi: 10.3791/58374
Automatic Translation
1, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 2
1Anesthesia Service, Clement J. Zablocki Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Anesthesiology, Medical College of Wisconsin

Summary

Мы описываем протокол для измерения время формирования вихря, индекс эффективности наполнения левого желудочка, используя методы стандартных Чреспищеводная эхокардиография у пациентов, перенесших кардиохирургические операции. Мы применяем этот метод анализировать время формирования вихря в нескольких группах пациентов с различными патологиями сердца.

Abstract

Транс митральный кровоток производит трехмерного вращения тела жидкости, известный как кольцо вихря, что повышает эффективность левого желудочка (LV) заполнение по сравнению с постоянной линейной jet. Вихревого кольца развития чаще всего количественно с вихревой время формирования (VFT), Безразмерный параметр на основе жидкости изгнания из жесткой трубки. Наша группа заинтересована в факторы, которые влияют на LV заполнения эффективность во время хирургии сердца. В настоящем докладе, мы опишем, как использовать стандартные двухмерные (2D) и Допплер Чреспищеводная эхокардиография (TEE) для неинвазивно получать переменные необходимы для расчета VFT. Мы вычислить предсердий наполнения дроби (β) от время скорость интегралы транс митрального ранних LV наполнения и предсердной систолой крови поток скорость волны измеряется в представлении середине пищевода TEE 4 камерная. Ударный объем (SV) рассчитывается как продукт диаметра трек отток LV измеряется в представлении TEE середине пищевода длинной оси и интеграл время скорость кровотока через отток трек определяется в представлении глубокого transgastric с использованием импульсно волнового Допплер. Наконец митрального клапана диаметром (D) определяется как средний основной и вспомогательной оси длин измеряется в ортогональных середине пищевода bicommissural и длинной оси изображений плоскостей, соответственно. VFT затем рассчитывается как 4 × SV (1-β) / (πD3). Мы использовали этот метод для анализа VFT в нескольких группах пациентов с различными аномалиями сердца. Мы обсуждаем наши применение этой техники и ее потенциальные ограничения и также пересмотреть наши результаты на сегодняшний день. Неинвазивное измерение VFT с помощью TEE проста в наркотизированных больных, перенесших кардиохирургические операции. Техника может позволить сердца анестезиологов и хирургов для оценки влияния патологических состояний и хирургических вмешательств на LV наполнения эффективность в режиме реального времени.

Introduction

Механики жидкости является критическим, но часто недооценивают определяющим левого желудочка (LV) наполнения. Трехмерного вращения тела жидкости, известный как вихрь кольцо, генерируется всякий раз, когда жидкость проходит через отверстия по1,2,3. Этот вихрь кольцо улучшает эффективность жидкости транспорта по сравнению с постоянной линейной jet4. Движение крови через митральный клапан во время ранних LV наполнения вызывает вихрь кольцо сформировать5,6,,78 и облегчает ее распространения в камеру путем сохранения импульса жидкости и Кинетическая энергия9. Эти действия повышения LV, заполнение эффективности4,10,11,12,13. Кольцо не только тормозит поток застой крови в LV Апекс14,,1516,17 , но также направляет поток преференциально под передней митрального листовку7, 18, эффекты, которые снижают риск апикальной тромбообразованию и облегчить заполнение оттока LV трек19, соответственно. Контраст эхокардиография17, допплерография вектор потока сопоставления6,20,21, магнитно-резонансной томографии7и частицы изображений Велосиметрия9,22 ,,2324 были использованы для демонстрации на внешний вид и поведение транс митрального вихревого кольца при нормальных и патологических условиях. Градиента давления левого предсердий LV, степени диастолической митрального кольцевой экскурсия, минимальное давление LV, достигнутые во время фазы и скорость и степень релаксации LV являются четыре основные детерминанты продолжительность, размер, интенсивность потока и положение Транс митрального кольца2,12,25,26,27,,2829.

Вихревого кольца развития чаще всего количественно с параметром безразмерная (вихревой время формирования; VFT) на основе жидкости изгнания из жесткой трубки3, где VFT определяется как произведение скорости жидкости составляет в среднем время и продолжительность выброса, деленное на диаметр отверстия. Оптимальный размер вихревого кольца достигается, когда VFT 4 в vitro потому что трейлинг струй и энергичный ограничения предотвратить его от достижения большего размера3,4. Митральный клапан VFT был аппроксимировать, клинически с помощью Трансторакальная эхокардиография8,30,31. Основываясь на анализе транс митрального скорости кровотока и митрального клапана диаметром (D), она может быть легко показан8 что VFT = 4 × (1-β) × EF × α3, где β = предсердий наполнения дроби, EF = LV фракция изгнания и α = EDV1/3/d, где EDV = конец диастолический объем. Фракция изгнания это отношение ударный объем (SV) и EDV, позволяя это уравнение, чтобы упростить VFT = 4 × SV (1-β) / (πD3). Потому что VFT безразмерная (объем/объем), этот индекс позволяет прямое сравнение между пациентами разного размера без регулировки веса или тела площадь поверхности8. Оптимальное VFT колеблется от 3.3 и 5.5 в здоровых испытуемых8и результаты согласуются с результатами, полученными в гидродинамике модели3,32. VFT было показано ≤ 2.0 в больных с депрессии LV систолической функции, выводы, которые также поддерживаются на теоретические предсказания8. Сокращения в VFT самостоятельно предсказал заболеваемости и смертности у пациентов с сердечной недостаточностью30. Повышенные afterload33LV, болезнь Альцгеймера34, ненормальное диастолической функции19и замена родного митрального клапана с протезом35 также было показано, уменьшить VFT. Измерение VFT также может быть полезным для определения потока застой крови или тромбоза у пациентов с острым инфарктом миокарда36,37.

Наша группа заинтересована в факторы, которые влияют на LV заполнения эффективность во время хирургии сердца38,,3940,41. Мы используем стандартные двумерных и Doppler Чреспищеводная эхокардиография (TEE) неинвазивно получать переменные, необходимые для расчета VFT. В настоящем докладе мы опишем эту методологию в деталях и пересмотреть наши результаты на сегодняшний день.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Институциональных Наблюдательный Совет Климент J. Заблоки ветеранов дел медицинского центра утвержденных протоколов. Письменного согласия было waived, потому что у всех пациентов, перенесших кардиохирургии в нашем заведении регулярно используются инвазивного мониторинга сердечной и ТЕЭ. У больных с относительным или абсолютным противопоказанием для TEE, тех, кто переживает повторить срединной стернотомии или экстренной хирургии и те с сокращение предсердий или желудочков тахиаритмиями были исключены от участия.

1. анестезия

  1. Обеспечить каждого пациента с внутривенного мидазолама (1-3 мг) и фентанилом (50-150 мкг) для сознательного седация перед операцией.
  2. Использование местной анестезии (подкожно 1% лидокаина) для вставки Катетеры внутривенные и радиальные артерии. Проверьте качество местной анестезией с уколоться.
  3. Убедитесь, что пациент получает дополнительное назначение кислорода с помощью носовая канюля (2-4 Л/мин).
  4. Место центральный катетер венозный или легочной артерии, с использованием местной анестезии (подкожно 1% лидокаина) в стерильных условиях через вправо или влево, внутренней яремной вены с УЗИ руководство на основе соответствующих клинических признаков.
  5. Вызвать обезболивание с помощью внутривенного введения фентанила (5 мкг/кг), пропофол (1-2 мг/кг) и рокурония (0,1 мг/кг). Поддержания анестезии с помощью вдыхании изофлюрановая (конец Приливная концентрация 1%) в смеси кислородом воздуха, фентанил (1-2 мкг/кг/ч), и титруют рокурония (0,05 мг/кг) для эффекта с помощью нервно-мониторинг.
  6. Всасывания желудка с помощью полости желудка трубки.
  7. Место УЗИ желе в гортанной пациента. Поднимите челюсти кпереди и заранее TEE зонд в пищеводе с нежным давлением, чтобы преодолеть сопротивление hypopharygeus мышцы.

2. Чреспищеводная эхокардиография

  1. Выполняйте всесторонний анализ TEE после американского общества эхокардиография/общества сердечно-анестезиологов руководящие принципы42 каждого пациента.
  2. Место импульсно волнового объем Doppler образца между митрального листовок для записи транс митрального скорости кровотока в середине пищевода ТЕЭ 4 камерная изображений плоскости (рис. 1).
  3. Выявление ранних LV наполнения и предсердной систолой крови поток сигналов транс митрального скорости кровотока и измерить их соответствующих пиковой скорости и время скорость интегралы (VTIE и VTIA, соответственно) с помощью эхокардиография оборудование интегрированный программный пакет (Рисунок 1).
  4. Вычислите предсердий наполнения дроби (β) как отношение предсердий в целом LV наполнения:
    Equation 1
  5. Измерьте максимальный диаметр LV отток тракта непосредственно под аортального клапана в середине пищевода аортального клапана длинной оси ТРОЙНИКА мнение в середине систолы (рис. 2A).
  6. Вычислить площадь тракта отток LV, предполагая круговой геометрии как продукт π/4 и квадрату диаметра (см. шаг 2.5 выше).
  7. Получить глубокий transgastric длинной оси ТРОЙНИКА вид и место импульсно волнового Доплера образца объем в урочище дистальной отток LV для записи конверте скорости потока крови (Рисунок 2Б) на том же уровне, где диаметр была измерена (см. шаг 2.5 выше); Интегрируйте области этого сигнала, используя пакет программного обеспечения эхокардиография оборудования для получения VTI.
  8. Умножить результирующее время скорость интеграл (VTI) LV отток трек крови поток скорость волны (рис. 2B) площадью отток трек (см. шаг 2.6) для получения ударный объем (SV).
  9. Запись видеоклипов середине пищевода bicommissural и LV длинной оси ТРОЙНИКА изображений самолетов, соответственно42. Убедитесь в том включить несколько сердечных циклов в каждой записи.
  10. Осмотрите изображения замедленное видео клипов (см. шаг 2.9 выше) после ЭКГ T-wave для выбора максимального открытия митрального клапана листовок.
  11. Измерьте расстояние между митрального листовки (цифры 3A и 3B) с помощью функции «скоба» оборудование эхокардиографии.
  12. Вычислить митрального клапана диаметром (D) как среднее майор (transcommissural передней боковой задняя медиальный) и незначительные (передний задний) длины.
  13. Вычислите VFT по формуле:
    Equation 2
  14. Выполните все количественные измерения эхокардиографические в трех экземплярах в конце срока действия.

3. экспериментальный дизайн

  1. Определить VFT, индексы LV диастолической функции и гемодинамики при стабильных условиях 30 минут раньше и 15, 30 и 60 минут после искусственного кровообращения (КПБ) в 10 пациентов с нормальной предоперационной фракция изгнания LV под коронарной артерии хирургия для проверки гипотезы, что КПБ временно уменьшает VFT39.
  2. Проверка гипотезы, что LV давление перегрузки гипертрофия производимых стеноз аортального клапана уменьшает VFT путем изучения (в одной группе 8 пациентов, перенесших замена аортального клапана) для тяжелых аортальным стенозом и сравнения наблюдений в другую группу из 8 Толщина, претерпевает коронарной хирургии40стенки у больных с нормальной LV. Измерить VFT, LV диастолической функции, гемодинамики и конечного диастолического задней стенки толщиной в статичных условиях 30 минут перед КПБ.
  3. Проверка гипотезы, что аномальные диастолического кровотока, введя LV влияет на транс митрального LV, заполнение эффективность в 8 больных с аортального клапана стеноз и умеренная недостаточность аортального клапана против 8 пациентов с аортальным стенозом, которые не имеют regurgitant клапаны 38. мера VFT и другие параметры, как описано выше (шаг 3.2).
  4. Испытание гипотезы, что преклонный возраст связан со снижением LV, заполнение эффективности количественно с помощью VFT в 7 octogenarians (82 ± 2 лет) по сравнению с 7 молодых пациентов (55 ± 6 лет)41 проходят коронарной хирургии. Убедитесь, что обе группы имеют нормальный предоперационной фракция изгнания LV. Измерить VFT и другие параметры, как описано выше (шаг 3.2).

4. Статистика

  1. Представить данные как среднее ± стандартное отклонение.
  2. Оценивать данные с помощью дисперсионный анализ (ANOVA) следуют Бонферрони в модификации студента t-теста.
  3. Используйте регрессионный анализ для определения отношения между VFT и конечного диастолического задняя стенка и VFT и возраста.
  4. Отклонить нулевую гипотезу когда p < 0,05.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Текущий метод позволил нам надежно измерить VFT во время хирургии сердца при различных клинических условий путем получения каждого определитель от потока крови и размерные записей в стандартных TEE изображений плоскостях. Импульсно волнового объем Doppler образца был помещен в советы митрального листовки в представлении середине пищевода четырехкамерные получить профиль скорости потока транс митрального крови необходимо рассчитать предсердий наполнения дроби (β; Рисунок 1). Ударный объем был определен с помощью Уравнение непрерывности (время скорость интеграл LV отток трек крови поток скорость сигнала умножается области отток трек) и LV отток трек диаметр измерялась в середине пищевода (Лонг оси зрения LV Рисунок 2A), тогда как поток крови через Урочище отток был определен в глубокий transgastric короткой оси изображений плоскости (рис. 2B). Наконец, средняя митрального клапана диаметром была рассчитана как среднее по майора и малая ось диаметром измеряется в середине пищевода bicommissural и LV Лонг оси плоскости (рис. 3а и 3Б, соответственно). Измерение VFT было связано с внутри - и interobserver изменчивость 5% и 7%, соответственно, похож на другие показатели измерения и потока крови измеряют с помощью тройник (данные не показаны). Используя эту технику, мы впервые показали, что воздействие КПБ сокращены VFT (5,3 ± 1,8 до против 4.0 ± 1,5 15 минут после обхода, p < 0,05; Рисунок 4) у пациентов, перенесших операцию коронарной артерии. VFT восстановлены до исходных значений в течение 60 минут после КПБ. Увеличение β (0,33 ± 0,04 до против 0.41 ± 0,07 15 минут после КПБ, p < 0,05) в соответствии с предсердной больший вклад LV наполнения несет главную ответственность за сокращение VFT потому что SV и митрального клапана диаметром осталась неизменной.

Мы также показали, что уменьшение VFT возникает у больных с тяжелой аортального клапана стеноз и гипертрофия давление перегрузки LV, по сравнению с теми, с нормальной толщины стенки LV (3.0 ± 0,6 против 4,3 ± 0.5, соответственно; p < 0,05; Рисунок 5). Ослабленный ранних LV наполнения (например., E/A, 0,77 ± 0,11 по сравнению с 1,23 ± 0,13; β, 0.43 ± 0,09 по сравнению с 0,35 ± 0,02; p < 0,05 за каждый), и SV было сокращено (72 ± 12 мл, по сравнению с 95 ± 10 мл; p < 0,05) у больных с и без LV hypertr ophy; Однако диаметр митрального клапана был похож между группами. Значительное Обратная корреляция между VFT и задняя стенка (PWT) был показан с линейного регрессионного анализа (VFT =-2.57 × PWT + 6,81; r = 0.408; p = 0,017). Кроме того, наши результаты, используя этот метод показал, что присутствие, по сравнению с отсутствии умеренных аортальной недостаточности у больных с тяжелой аортального клапана стеноза увеличение VFT (5,7 1.7 против 3.0 ± 0,6, соответственно; p < 0,05; Рисунок 5) одновременно с уменьшением диаметра митрального клапана (2,2 ± 0,2 против 2.6 ± 0,1 см, соответственно; p < 0,05), тогда как показатели LV диастолической дисфункции и SV были похожи между группами. Наконец, мы смогли использовать нашу технику измерения VFT, чтобы показать, что VFT было Ниже в сравнении с молодых пациентов (3.0 ± 0,9 против 4,5 ± 1,2; p < 0,05) сочетанной с узором нарушения релаксации LV диастолической дисфункции octogenarians (например, ., E/A 0,81 0,16 против1.29 ± 0,19; Β 0,44 ± 0,05 —0,35 ± 0,03, p < 0.05 за каждый). Было также продемонстрировано значительное Обратная корреляция между VFT и возраст (VFT =-0.0627 × возраст + 8,24; r = 0.639; p = 0.0139; Рисунок 6).

Figure 1
Рисунок 1: Транс митрального сигналов скорости потока крови. Транс митрального крови поток скоростью сигналов во время ранних LV наполнения (E) и предсердной систолой (A) получил в представлении середине пищевода четырехкамерные тройник (левая сторона изображения); Площадь каждого конверта была интегрирована с использованием оборудования и программного обеспечения для получения время скорость интегралы (справа от изображения) и предсердий наполнения дроби (β) было рассчитано. В этом примере, β = 4.28 см / (4.28 + 6.73 см) = 0,39 (см. текст). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: Измерение диаметра колес отток LV. Измерение диаметра колес отток LV в середине систолы в длинной оси клапана аорты TEE зрения (A) (диаметр = 2,23 см); (B) скорости кровотока было измерено в в дистальной LV отток трек с помощью длинной оси глубокие transgastric TEE мнение и области результате конверт (левая сторона группы B) интегрированы с использованием оборудования и программного обеспечения для получения время скорость Интеграл (белая стрелка, правой части группы B). В этом примере, инсульт объем = π/4 × (2.23 см)2 × 19.8 см = 77 мл (см. текст). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: средняя митрального клапана диаметром была рассчитана как среднее по майора и малая ось диаметром измеряется в середине пищевода bicommissural и LV Лонг оси плоскости. Середине пищевода bicommissural (A) и LV отток тракта (B) тройник изображения были использованы для определения основных (transcommissural передней боковой задняя медиальный) и малая ось (передний задний) диаметров, соответственно. В этом примере, митрального клапана диаметром = (3,04 + 2.18 см) / 2 = 2,61 см. Эта цифра воспроизводится с разрешения Elsevier38. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: временные изменения VFT. Временные изменения VFT до и 15, 30 и 60 минут после искусственного кровообращения (КПБ) пациентов, перенесших операцию коронарной артерии; * Указывает на существенное отличие (p < 0,05) от измерения «перед КПБ». Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5: эффекты LV давления перегрузка гипертрофия результате стеноза тяжелой аортального клапана в отсутствие (-) или наличие (+) умеренной аортальной недостаточностью (AI) у пациентов, перенесших замена аортального клапана. У больных с нормальной толщины стенки LV, хирургической операции коронарной артерии, служил в качестве контроля (нормальный). * Значительно (p < 0,05) отличается от нормального; †Significantly (p < 0,05) отличаются от нормальных и гипертрофия ии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: корреляция между возрастом и VFT у 14 больных, перенесших операцию коронарной артерии. VFT =-0.0627 × возраст + 8,24; r = 0.639; p = 0.0139. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Текущие результаты показывают, что VFT могут быть надежно измерены в кардиохирургии с использованием TEE методов, описанных здесь. Предыдущие описания VFT используется Трансторакальная эхокардиография в сознательных предметам, но этот подход не может использоваться при открытой груди. Мы использовали интраоперационной тройник для определения VFT наркотизированных больных, перенесших кардиохирургические операции, во время которого изменения в LV, заполнение динамика часто встречаются в результате ишемии реперфузии травмы или хирургического вмешательства. Наши результаты показывают, что VFT измерений отражают изменения в LV, заполнение эффективность производимых переходных КПБ индуцированной препятствует релаксации шаблон диастолическая дисфункция, аортального клапана болезни и старение. Текущий метод для расчета VFT во время хирургии сердца требует высокого качества TEE изображений и видеоклипов во время устойчивого состояния гемодинамики для обеспечения точных измерений митрального клапана и LV отток тракта измерения и потока крови ( Рисунок 1, рис. 2и рис. 3). Не все пациенты будут иметь оптимальный изображений windows из-за вне оси вращения сердца или патологические изменения в сердечной геометрии. Несмотря на эти потенциальные ограничения опытные интраоперационная echocardiographers должны иметь возможность легко получить необходимые середине пищевода четырехкамерные, середине пищевода bicommissural, середине пищевода LV длинной оси и глубокие transgastric длинной оси мнения в ходе комплексной экспертизы TEE42. Метод также может быть ненадежным, когда быстро меняющиеся гемодинамические условия присутствуют. Он не обеспечивает прямой визуализации движения потока крови в пределах LV, связанные с вихря, как ранее охарактеризовать, используя доплеровские вектор потока сопоставления6,20,21 или частиц изображений Велосиметрия 9 , 22 , 23 , 24. точное измерение LV отток трек диаметра с помощью двухмерной эхокардиографии особенно важна, потому что эта переменная является квадрат в расчет площади и ошибки усиливаются в результате. Аналогичным образом точные измерения митрального клапана незначительные и длину главной оси важны потому, что Куба среднее значение этих двух измерений появляется в знаменателе VFT формулы. Двумерной эхокардиографии постоянно недооценивает аортального и митрального клапана областях по сравнению с трехмерной реконструкции методы,4344. Влияние этих различий между двух - и трехмерных тройник на VFT является областью современных исследований нашей группой.

Кроме того для поддержания анестезии в наших исследованиях использовался изофлюрановая. Это летучие цистит является сосудорасширяющим отрицательным инотропным, что уменьшает LV преднагрузки и afterload, уменьшает сократимость миокарда и влияет на LV диастолической функции в зависимости от дозы45,46. Эти изменения сердечно-сосудистой системы могут оказывают влияние на объем фракции и ход мерцательной заполнения в наших исследованиях. Тем не менее значения VFT полученных в наркотизированных пациентов с нормальной предоперационной фракция изгнания LV хирургической операции аортокоронарного перед КПБ были похожи на тех, которые описаны в здоровых испытуемых сознательного8. Эти данные свидетельствуют, что базовые анестезии не существенно изменить LV, заполнение эффективность, но в настоящее время мы изучаем эту гипотезу. VFT ранее доказано, чтобы быть независимым предиктором смертности больных с сердечной недостаточности30, но неизвестно, является ли интраоперационного изменения VFT прогнозирования периоперационных заболеваемости или смертности в кардиохирургии пациентов. Эта тема также вызывает интерес, который мы активно осуществляем.

Мы впервые использовали этот метод неинвазивно расчета VFT в исследовании, изучая последствия КПБ на VFT под наркозом изофлюрановая фентанила пациентов с нормальной предоперационной фракция изгнания LV коронарной хирургии39проходящих. LV диастолическая дисфункция возникает после искусственного кровообращения в результате глобальной ишемии реперфузии травмы и глубокий системный воспалительный ответ47,48,49. Этот диастолическая дисфункция в конечном итоге восстанавливается в течение нескольких минут до часов, основанный на эффективность миокарда защиты во время и продолжительность КПБ50. Действительно наши выводы подтвердили, что LV диастолическая дисфункция возникает после КПБ. Этот эффект сопровождался переходных сокращение VFT, что восстановлены в течение одного часа после отделения от КПБ. Снижение в VFT результатом увеличение β и скромным снижением SV потому что митрального клапана диаметром был неизменным. Восстановление VFT, β, E/A и SV после КПБ были похожи. В частности VFT наблюдается здесь не ниже нормального диапазона VFT (3,3 до 5,5) у здоровых людей. Наши пациенты имели нормальной предоперационной LV систолической и диастолической функции, были подвержены сравнительно короткое время КПБ (93 ± 27 мин) и относились с очередной дозы антеградная и ретроградной Кардиоплегия. Эти факторы в совокупности вероятно уменьшить ишемии реперфузии травмы во время аорты кросс зажим приложение39. КПБ также было показано вызвать временный спад в транс митрального распространения скорости кровотока (pV) в соответствии с ослабленной раннего LV заполнение пациентов, проходящих коронарной хирургии49 вследствие уменьшается в соответствии LV 51 и сокращения в начале градиенты внутрижелудочкового давления диастолическое52. Связь между вихревого кольца формирования и Vp был ранее показали53, и наши выводы поддерживает те из других следователей49 в подобных популяциях пациентов.

Впоследствии мы изучили влияние давления перегрузка LV гипертрофия производства тяжелой calcific дегенеративных аортального клапана стеноза в больных с сохранившимися LV систолической функции происходят замены аортального клапана40. Вторая группа больных с нормальной толщины стенки LV, хирургической операции аортокоронарного служил в качестве элементов управления. Хронически повышенным LV конец систолическое стены стресс вызывает LV давление перегрузки гипертрофия как компенсаторные реакции при наличии стеноза аортального клапана54. LV утолщение стены без дилетаций происходит как следствие увеличение диаметра отдельных миоцитов. Этот LV ремонт связан с интерстициальный фиброз55,56. Задержки в апикальной отдачи57,58 также происходят которые дальнейшего ослабления ранних LV заполнением58,59, который вызывает LV диастолическая дисфункция, задерживая LV релаксации и уменьшая LV соответствия55 , 60. Таким образом, уменьшается VFT присутствии задержки релаксации в больных с LV давления перегрузка гипертрофия против лиц с нормальной LV толщина стенки. Наши выводы были отнесены к увеличению β и снижением SV на аналогичные давления наполнения согласуется с уменьшением LV соответствия. Была продемонстрирована значимая корреляция между снижением VFT и выраженность гипертрофии, используя линейный регрессионный анализ. Это замечание свидетельствует о том, что степень гипертрофии давления перегрузка пропорционален LV, заполнение эффективности количественно с помощью вихревого время формирования.

Клапанной недостаточности часто возникает в сочетании с тяжелой calcific дегенеративных аортального клапана стенозом видных листовка кальцификации предотвращает полное coaptation. Мы провели еще одно расследование для выяснения того, влияет ли на regurgitant кровотока в LV через некомпетентных клапан аорты LV наполнения эффективность, сталкиваясь с транс митрального крови поток38. Мы сравнили пациентов с тяжелой аортального клапана стенозом происходят замены клапана, который имел умеренный-централизованных недостаточность аортального клапана с вторая группа пациентов, которые не имеют срыгивания. Мы количественно с помощью соотношение диаметр струи regurgitant ширина LV отток трек мера с цветной допплер M-режим эхокардиография61недостаточность аортального клапана. Наши результаты показали, что умеренная недостаточность аортального клапана увеличивает VFT у больных с стеноз аортального клапана. Однако это увеличение VFT не предлагаю улучшение LV, заполнение эффективности произошла из-за ненормальных regurgitant потока в LV через аортальный клапан. LV диастолическое давление быстро увеличивается в умеренной до тяжелой аортальной недостаточностью62, смягчающих транс митрального LV наполнения и сокращения митрального клапана уголок63,64,65. Результаты показывают, что диаметр митрального клапана и области были сокращены в пациентов с умеренной недостаточность аортального клапана против тех, кто без регургитации. Эти замечания скорее за счет снижения малая ось длиной, результате ослабленного передней митрального листовка открытие вызванные аорты regurgitant во время наполнения, тем самым, ложно повышенного VFT LV. Действительно VFT сообщили в нашем исследовании (5,7 ± 1,7) было больше, чем верхний предел нормального VFT (5.5) в здоровых сознательных людей8 и у больных с нормальной LV геометрии во время анестезии (4,3 ± 0,5)40. Таким образом это весьма вероятно, Аномальные диастолического впадают в LV аннулирует VFT как индекс LV, заполнение эффективности.

Мы недавно изучал влияние пожилого возраста на ВТФ у пожилых пациентов, перенесших аортокоронарное хирургии41. Прогрессивные LV диастолического жесткости66, снизилась внутрижелудочкового диастолического кинетической энергии67, и ослабленных диастолического всасывания68 причиной LV диастолической функции в пожилых69,70, 71,72. Octogenarians с нормальной предоперационной LV выброса были сопоставлены с младшим когорте больных (≤ 62 лет). Мы обнаружили, что VFT был ниже в octogenarians, по сравнению с молодых пациентов. Эти замечания были ожидается и произошло в сочетании с шаблоном нарушения релаксации LV диастолической дисфункции и незначительное сокращение в SV на аналогичные LV наполнения давления. Митральный клапан диаметром был похож на octogenarians против молодых пациентов и не способствуют в VFT различия между группами. Примечательно, что VFT был похож на octogenarians, по сравнению с пациентами с тяжелой аортального клапана стенозом, что мы ранее сообщали,38,40. Действительно аортальный стеноз является другой состояние, характеризующееся нарушением релаксации LV диастолической дисфункции и сокращения в LV соблюдения. Значительное Обратная корреляция между VFT и возраста было также продемонстрировано несмотря на небольшой размер выборки (n = 7 для каждой группы; Рисунок 6). Снижение VFT, что происходит с возрастом, что в конечном итоге может стать неотличимым от сердечной недостаточности, производимых патологических процессов, таких как ограничительные диастолическая дисфункция19 или расширены кардиомиопатия8. Наши результаты согласуются с сокращением в начале пик диастолического внутрижелудочкового кинетическую энергию пожилых предметам с депрессии LV функции67.

В резюме, неинвазивное измерение VFT с помощью стандартных двухмерных и Doppler TEE прост в наркотизированных больных, перенесших кардиохирургические операции. Этот метод может позволить сердца анестезиологов и хирургов для оценки влияния патологических состояний и хирургических вмешательств на LV наполнения эффективность в режиме реального времени.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы могут не конкурирующих финансовых интересов или другие конфликты интересов в соответствии с этой работой.

Acknowledgments

Этот материал является результатом работы с ресурсами и использования помещений в Климент J. Заблоки ветеранов дел медицинский центр в Милуоки, штат Висконсин.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Echocardiography Machine Philips Ultrasound, Bothall, WA iE33
Transesophageal Echocardiography Probe Philips Ultrasound, Bothall, WA X7-2t
Statistical Software AnalystSoft, Walnut, CA StatPlus:mac Pro

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Collier, E., Hertzberg, J., Shandas, R. Regression analysis for vortex ring characteristics during left ventricular filling. Biomedical Sciences Instrumentation. 38 (2), 307-311 (2002).
  2. Kheradvar, A., Gharib, M. Influence of ventricular pressure drop on mitral annulus dynamics through the process of vortex ring formation. Annals of Biomedical Engineering. 35 (12), 2050-2064 (2007).
  3. Gharib, M., Rambod, E., Shariff, K. A universal time scale for vortex ring formation. Journal of Fluid Mechanics. 360 (1), 121-140 (1998).
  4. Krueger, P. S., Gharib, M. The significance of vortex ring formation to the impulse and thrust of a starting jet. Physics of Fluids. 15 (5), 1271-1281 (2003).
  5. Reul, H., Talukder, N., Muller, W. Fluid mechanics of the natural mitral valve. Journal of Biomechanics. 14 (5), 361-372 (1981).
  6. Kim, W. Y., et al. Two-dimensional mitral flow velocity profiles in pig models using epicardial Doppler echocardiography. Journal of the American College of Cardiology. 24 (2), 532-545 (1994).
  7. Kilner, P. J., et al. Asymmetic redirection of flow through the heart. Nature. 404 (6779), 759-761 (2000).
  8. Gharib, M., Rambod, E., Kheradvar, A., Sahn, D. J., Dabiri, J. O. Optimal vortex formation as an index of cardiac health. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 103 (16), 6305-6308 (2006).
  9. Rodriguez Munoz, D., et al. Intracardiac flow visualization: current status and future directions. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 14 (11), 1029-1038 (2013).
  10. Martinez-Legazpi, P., et al. Contribution of the diastolic vortex ring to left ventricular filling. Journal of the American College of Cardiology. 64 (16), 1711-1721 (2014).
  11. Dabiri, J. O., Gharib, M. The role of optimal vortex formation in biological fluid transport. Proceedings of the Royal Society B. 272 (1572), 1557-1560 (2003).
  12. Kheradvar, A., Gharib, M. On mitral valve dynamics and its connection to early diastolic flow. Annals of Biomedical Engineering. 37 (1), 1-13 (2009).
  13. Linden, P. F., Turner, J. S. The formation of "optimal" vortex rings, and the efficiency of propulsion devices. Journal of Fluid Mechanics. 427 (1), 61-72 (2001).
  14. Domenichini, F., Pedrizzetti, G., Baccani, B. Three-dimensional filling flow into a model left ventricle. Journal of Fluid Mechanics. 539 (1), 179-198 (2005).
  15. Sengupta, P. P., et al. Left ventricular isovolumic flow sequence during sinus and paced rhythms: new insights from use of high-resolution Doppler and ultrasonic digital particle imaging velocimetry. Journal of the American College of Cardiology. 49 (8), 899-908 (2007).
  16. Rodriguez Munoz, D., et al. Flow mapping inside a left ventricular aneurysm: a potential tool to demonstrate thrombogenicity. Echocardiography. 31 (1), E10-E12 (2014).
  17. Son, J. W., et al. Abnormal left ventricular vortex flow patterns in association with left ventricular apical thrombus formation in patients with anterior myocardial infarction: a quantitative analysis by contrast echocardiography. Circulation Journal. 76 (11), 2640-2646 (2012).
  18. Kheradvar, A., Falahatpisheh, A. The effects of dynamic saddle annulus and leaflet length on trans-mitral flow pattern and leaflet stress of a bileaflet bioprosthetic mitral valve. The Journal of Heart Valve Disease. 21 (2), 225-233 (2012).
  19. Kheradvar, A., Assadi, R., Falahatpisheh, A., Sengupta, P. P. Assessment of trans-mitral vortex formation in patients with diastolic dysfunction. Journal of the American Society of Echocardiography. 25 (2), 220-227 (2012).
  20. Chen, R., et al. Assessment of left ventricular hemodynamics and function of patients with uremia by vortex formation using vector flow mapping. Echocardiography. 29 (9), 1081-1090 (2012).
  21. Hendabadi, S., et al. Topology of blood transport in the human left ventricle by novel processing of Doppler echocardiography. Annals of Biomedical Engineering. 41 (12), 2603-2616 (2013).
  22. Sengupta, P. P., Pedrizetti, G., Narula, J. Multiplaner visualization of blood flow using echocardiographic particle imaging velocimetry. Journal of the American College of Cardiology Cardiovascular Imaging. 5 (5), 566-569 (2012).
  23. Sengupta, P. P., et al. Emerging trends in CV flow visualization. Journal of the American College of Cardiology Cardiovascular Imaging. 5 (3), 305-316 (2012).
  24. Hong, G. R., Kim, M., Pedrizzetti, G., Vannan, M. A. Current clinical application of intracardiac flow analysis using echocardiography. Journal of Cardiovascular Ultrasound. 21 (4), 155-162 (2013).
  25. Kheradvar, A., Milano, M., Gharib, M. Correlation between vortex ring formation and mitral annulus dynamics during ventricular rapid filling. American Society for Artificial Internal Organs Journal. 53 (1), 8-16 (2007).
  26. Hong, G. R., et al. Characterization and quantification of vortex flow in the human left ventricle by contrast echocardiography using vector particle image velocimetry. Journal of the American College of Cardiology Cardiovascular Imaging. 1 (6), 705-717 (2008).
  27. Zhang, H., et al. The evolution of intraventricular vortex during ejection studied by using vector flow mapping. Echocardiography. 30 (1), 27-36 (2013).
  28. Nogami, Y., et al. Abnormal early diastolic intraventricular flow 'kinetic energy index' assessed by vector flow mapping in patients with elevated filling pressure. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 14 (3), 253-260 (2013).
  29. Zhang, H., et al. The left ventricular intracavity vortex during the isovolumic contraction period as detected by vector flow mapping. Echocardiography. 29 (5), 579-587 (2012).
  30. Poh, K. K., et al. Left ventricular filling dynamics in heart failure: echocardiographic measurement and utilities of vortex formation time. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 13 (5), 385-393 (2012).
  31. Belohlavek, M. Vortex formation time: an emerging echocardiographic index of left ventricular filling efficiency? European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 13 (5), 367-369 (2012).
  32. Dabiri, J. O., Gharib, M. Starting flow through nozzles with temporally variable exit diameter. Journal of Fluid Mechanics. 538 (1), 111-136 (2005).
  33. Jiamsripong, P., et al. Impact of acute moderate elevation in left ventricular afterload on diastolic trans-mitral flow efficiency: analysis by vortex formation time. Journal of the American Society of Echocardiography. 22 (4), 427-431 (2009).
  34. Belohlavek, M., et al. Patients with Alzheimer disease have altered trans-mitral flow: echocardiographic analysis of the vortex formation time. Journal of Ultrasound in Medicine. 28 (11), 1493-1500 (2009).
  35. Pedrizzetti, G., Domenichini, F., Tonti, G. On the left ventricular vortex reversal after mitral valve replacement. Annals of Biomedical Engineering. 38 (3), 769-773 (2010).
  36. Martinez-Legazpi, P., et al. Stasis mapping using ultrasound: a prospective study in acute myocardial infarction. Journal of the American College of Cardiology Cardiovascular Imaging. 11 (3), 514-515 (2018).
  37. Harfi, T. T., et al. The E-wave propagation index (EPI): a novel echocardiographic parameter for prediction of left ventricular thrombus. Derivation from computational fluid dynamic modeling and validation on human subjects. International Journal of Cardiology. 227 (1), 662-667 (2017).
  38. Pagel, P. S., Boettcher, B. T., De Vry, D. J., Freed, J. K., Iqbal, Z. Moderate aortic valvular insufficiency invalidates vortex formation time as an index of left ventricular filling efficiency in patients with severe degenerative calcific aortic stenosis undergoing aortic valve replacement. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 30 (5), 1260-1265 (2016).
  39. Pagel, P. S., Gandhi, S. D., Iqbal, Z., Hudetz, J. A. Cardiopulmonary bypass transiently inhibits intraventricular vortex ring formation in patients undergoing coronary artery bypass graft surgery. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 26 (3), 376-380 (2012).
  40. Pagel, P. S., Hudetz, J. A. Chronic pressure-overload hypertrophy attenuates vortex formation time in patients with severe aortic stenosis and preserved left ventricular systolic function undergoing aortic valve replacement. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 27 (4), 660-664 (2013).
  41. Pagel, P. S., Dye, L., Boettcher, B. T., Freed, J. K. Advanced age attenuates left ventricular filling efficiency quantified using vortex formation time: a study of octogenarians with normal left ventricular systolic function undergoing coronary artery surgery. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 32 (4), 1775-1779 (2018).
  42. Shanewise, J. S., et al. ASE/SCA guidelines for performing a comprehensive intraoperative multiplane transesophageal echocardiography examination: recommendations of the American Society of Echocardiography Council for Intraoperative Echocardiography and the Society of Cardiovascular Anesthesiologists Task Force for Certification in Perioperative Transesophageal Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 12 (10), 884-900 (1999).
  43. Gaspar, T., et al. Three-dimensional imaging of the left ventricular outflow tract: impact on aortic valve area estimation by the continuity equation. Journal of the American Society of Echocardiography. 25 (7), 749-757 (2012).
  44. Karamnov, S., Burbano-Vera, N., Huang, C. C., Fox, J. A., Shernan, S. A. Echocardiographic assessment of mitral stenosis orifice area: a comparison of a novel three-dimensional method versus conventional techniques. Anesthesia and Analgesia. 125 (3), 774-780 (2017).
  45. Pagel, P. S., Kampine, J. P., Schmeling, W. T., Warltier, D. C. Comparison of end-systolic pressure-length relations and preload recruitable stroke work as indices of myocardial contractility in the conscious and anesthetized, chronically instrumented dog. Anesthesiology. 73 (2), 278-290 (1990).
  46. Pagel, P. S., Kampine, J. P., Schmeling, W. T., Warltier, D. C. Alteration of left ventricular diastolic function by desflurane, isoflurane, and halothane in the chronically instrumented dog with autonomic nervous system blockade. Anesthesiology. 74 (6), 1103-1114 (1991).
  47. De Hert, S. G., Rodrigus, I. E., Haenen, L. R., De Mulder, P. A., Gillebert, T. C. Recovery of systolic and diastolic left ventricular function early after cardiopulmonary bypass. Anesthesiology. 85 (5), 1063-1075 (1996).
  48. Gorcsan, J., Diana, P., Lee, J., Katz, W. E., Hattler, B. G. Reversible diastolic dysfunction after successful coronary artery bypass surgery. Assessment by transesophageal Doppler echocardiography. Chest. 106 (5), 1364-1369 (1994).
  49. Djaiani, G. N., et al. Mitral flow propagation velocity identifies patients with abnormal diastolic function during coronary artery bypass graft surgery. Anesthesia and Analgesia. 95 (3), 524-530 (2002).
  50. Casthely, P. A., et al. Left ventricular diastolic function after coronary artery bypass grafting: a correlative study with three different myocardial protection techniques. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 114 (2), 254-260 (1997).
  51. Tulner, S. A., et al. Perioperative assessment of left ventricular function by pressure-volume loops using the conductance catheter method. Anesthesia and Analgesia. 97 (4), 950-957 (2003).
  52. Firstenberg, M. S., et al. Relationship between early diastolic intraventricular pressure gradients, an index of elastic recoil, and improvements in systolic and diastolic function. Circulation. 104 (12 Suppl 1), I330-I335 (2001).
  53. Cooke, J., Hertzberg, J., Boardman, M., Shandas, R. Characterizing vortex ring behavior during ventricular filling with Doppler echocardiography: an in vitro study. Annals of Biomedical Engineering. 32 (2), 245-256 (2004).
  54. Grossman, W., Jones, D., McLaurin, L. P. Wall stress and patterns of hypertrophy in the human left ventricle. Journal of Clinical Investigation. 56 (1), 56-64 (1975).
  55. Hess, O. M., et al. Diastolic function and myocardial structure in patients with myocardial hypertrophy. Special reference to normalized viscoelastic data. Circulation. 63 (2), 360-371 (1981).
  56. Hess, O. M., et al. Diastolic stiffness and myocardial structure in aortic valve disease before and after valve replacement. Circulation. 69 (5), 855-865 (1984).
  57. Sandstede, J. J. W., et al. Cardiac systolic rotation and contraction before and after valve replacement for aortic stenosis: a myocardial tagging study using MR imaging. American Journal of Roentgenology. 178 (4), 953-958 (2002).
  58. Stuber, M., et al. Alterations in the local myocardial motion pattern in patients suffering from pressure overload due to aortic stenosis. Circulation. 100 (4), 361-368 (1999).
  59. Nagel, E., et al. Cardiac rotation and relaxation in patients with aortic valve stenosis. European Heart Journal. 21 (7), 582-589 (2000).
  60. Rakowski, H., et al. Canadian consensus recommendations for the measurement and reporting of diastolic dysfunction by echocardiography: from the Investigators of Consensus on Diastolic Dysfunction by Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 9 (5), 736-760 (1996).
  61. Homeyer, P., Oxorn, D. C. Aortic regurgitation: echocardiographic diagnosis. Anesthesia and Analgesia. 122 (1), 37-42 (2016).
  62. Landzberg, J. S., et al. Etiology of the Austin Flint murmur. Journal of the American College of Cardiology. 20 (2), 408-413 (1992).
  63. Flint, A. On cardiac murmurs. American Journal of Medical Sciences. 91 (1), 27 (1886).
  64. Botvinick, E. H., Schiller, N. B., Wickramasekaran, R., Klausner, S. C., Gertz, E. Echocardiographic demonstration of early mitral valve closure in severe aortic insufficiency. Its clinical implications. Circulation. 51 (5), 836-847 (1975).
  65. Mann, T., McLaurin, L., Grossman, W., Craige, E. Assessing the hemodynamic severity of acute aortic regurgitation due to infective endocarditis. New England Journal of Medicine. 293 (3), 108-113 (1975).
  66. Borlaug, B. A., et al. Longitudinal changes in left ventricular stiffness: a community-based study. Circulation Heart Failure. 6 (5), 944-952 (2013).
  67. Wong, J., et al. Age-related changes in intraventricular kinetic energy: a physiological or pathological adaptation? American Journal of Physiology Heart Circulatory Physiology. 310 (6), H747-H755 (2016).
  68. Carrick-Ranson, G., et al. Effect of healthy aging on left ventricular relaxation and diastolic suction. American Journal of Physiology Heart Circulatory Physiology. 303 (3), H315-H322 (2012).
  69. Iskandrian, A. S., Hakki, A. H. Age-related changes in left ventricular diastolic performance. American Heart Journal. 112 (1), 75-78 (1986).
  70. Schulman, S. P., et al. Age-related decline in left ventricular filling at rest and exercise. American Journal of Physiology. 263 (6 Pt 2), H1932-H1938 (1992).
  71. Stork, M., et al. Age-related hemodynamic changes during diastole: a combined M-mode and Doppler echo study. Internal Journal of Cardiovascular Imaging. 6 (1), 23-30 (1991).
  72. Sanders, D., Dudley, M., Groban, L. Diastolic dysfunction, cardiovascular aging, and the anesthesiologist. Anesthesiology Clinics. 27 (3), 497-517 (2009).

Tags

Медицина выпуск 141 транс митрального эффективности потока крови время формирования вихря ранние левого желудочка наполнения механики жидкости диастолической функции внутрижелудочкового кровотока Уравнение непрерывности Чреспищеводная эхокардиография
Неинвазивный определение Vortex время формирования с помощью Чреспищеводная эхокардиография при сердечной хирургии
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pagel, P. S., Dye III, L., Hill, G.… More

Pagel, P. S., Dye III, L., Hill, G. E. D., Vega, J. L., Tawil, J. N., De Vry, D. J., Chandrashekarappa, K., Iqbal, Z., Boettcher, B. T., Freed, J. K. Noninvasive Determination of Vortex Formation Time Using Transesophageal Echocardiography During Cardiac Surgery. J. Vis. Exp. (141), e58374, doi:10.3791/58374 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter