Waiting
Login processing...

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

Medicine

Yenidoğanlarda Yüksek Kare Hızlı Ekokardiyografi Kaynaklı Kan Benek Görüntüleme ile İntrakardiyak Vortiklerin Değerlendirilmesi

Published: December 22, 2023 doi: 10.3791/65189
Automatic Translation
1, 2, 3
1John Hunter Hospital, Department of Cardiology, University of Newcastle, 2John Hunter Children’s Hospital, Department of Neonatology, University of Newcastle, 3Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité

ERRATUM NOTICE

Summary

Bu protokol, yenidoğanlarda intrakardiyak hemodinamiği görselleştirmek için ekokardiyografi kaynaklı kan benek görüntüleme teknolojisini kullanmaktadır. Bu teknolojinin klinik faydası araştırılmış, sol ventrikül içindeki (vorteks olarak bilinir) dönme sıvısı gövdesine erişilmiş ve diyatolojiyi anlamadaki önemi belirlenmiştir.

Abstract

Sol ventrikül (LV) benzersiz bir hemodinamik dolgu modeline sahiptir. Diyastol sırasında, kalbin kiral geometrisi nedeniyle girdap olarak bilinen bir dönme gövdesi veya sıvı halkası oluşur. Bir girdabın, LV'ye giren kan akışının kinetik enerjisini korumada rolü olduğu bildirilmektedir. Son çalışmalar, LV vortiklerinin yenidoğan, pediatrik ve yetişkin popülasyonlarda istirahatte diyastolik fonksiyonu tanımlamada prognostik değere sahip olabileceğini ve daha erken subklinik müdahaleye yardımcı olabileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, girdabın görselleştirilmesi ve karakterizasyonu minimum düzeyde araştırılmaya devam etmektedir. İntrakardiyak kan akış paternlerini ve vorteks halkalarını görselleştirmek ve tanımlamak için bir dizi görüntüleme yöntemi kullanılmıştır. Bu yazıda, kan benek görüntüleme (KSE) olarak bilinen bir teknik özellikle ilgi çekicidir. KSE, yüksek kare hızlı renkli Doppler ekokardiyografiden elde edilir ve diğer modalitelere göre çeşitli avantajlar sağlar. Yani, BSI, kontrast maddelere veya kapsamlı matematiksel varsayımlara dayanmayan, ucuz ve invaziv olmayan bir başucu aracıdır. Bu çalışma, laboratuvarımızda kullanılan BSI metodolojisinin ayrıntılı bir adım adım uygulamasını sunmaktadır. KSE'nin klinik yararlılığı henüz erken aşamalarındadır, ancak pediatrik ve yenidoğan popülasyonlarında aşırı hacim yüklenmiş kalplerde diyastolik fonksiyonu tanımlamak için umut vaat etmektedir. Bu çalışmanın ikincil amacı, bu görüntüleme teknolojisi ile yakın zamanda yapılan ve gelecekteki klinik çalışmaları tartışmaktır.

Introduction

İntrakardiyak kan akış paternleri, fetal morfogenezden başlayarak ve yaşam boyu devam eden kardiyak gelişimde önemli bir rol oynar1. Hemodinamik kayma gerilmesi, spesifik genlerinaktivasyonu yoluyla kalp odası büyümesinin ve mimarisinin uyarılmasında çok önemli bir rol oynar 2,3. Bu, hem intrauterin aşamada hem de yaşamın erken evrelerinde meydana gelir, böylece hemodinamik etkinin erken kardiyak gelişim ve yetişkinliğe geçiş üzerindeki önemini vurgular3.

Akışkanlar dinamiği yasaları, bir damar duvarı boyunca geçen kanın duvara en yakın olduğunda daha yavaş hareket ettiğini ve direncin daha düşük olduğu bir damarın merkezindeyken daha hızlı hareket ettiğini belirtir. Bu fenomen, nabız dalgası Doppler'i olan herhangi bir büyük kapta tipik Doppler hız zaman integral zarfı4 olarak gösterilebilir. Kan, kalp gibi daha büyük bir boşluğa girdiğinde, endokardiyal yüzeyden en uzak kan, o yüzeye en yakın kana göre hızını artırmaya devam eder ve girdap olarak bilinen rotasyonel bir sıvı kütlesi oluşturur. Girdaplar bir kez oluşturulduktan sonra, tipik olarak negatif basınç gradyanları yoluyla çevredeki sıvıyı çeken kendinden tahrikli akış yapılarıdır. Bu nedenle, bir girdap, eşdeğer bir düz sıvı jetinden daha büyük bir kan hacmini hareket ettirebilir ve daha fazla kardiyak verimliliksağlar 4,5.

Literatür, girdapların evrimsel amacının kinetik enerjiyi korumak, kayma gerilimini en aza indirmek ve akış verimliliğini en üst düzeye çıkarmak olduğunu göstermektedir 4,5,6. Özellikle kalp için bu, Şekil 1'de görüldüğü gibi, hemodinamik enerjinin dönme hareketiyle depolanmasını, kapağın kapanmasını kolaylaştırmayı ve kan akışının çıkış yoluna doğru yayılmasını içerir. Hacim aşırı yüklenmiş durumlar gibi patolojik durumlarda ve yapay kapaklı vakalarda değişen intrakardiyak kan akış paternleri beklenir 7,8. Bu nedenle, yetişkinlerde kardiyovasküler sonuçların erken belirleyicileri olarak girdapların gerçek tanısal potansiyeli burada yatmaktadır.

İntrakardiyak hemodinami hem erişkin hem de pediatrik popülasyonda literatüre giderek daha fazla ilgi duymaktadır. İntrakardiyak hemodinamiğin kalitatif ve kantitatif değerlendirmesi için çeşitli modaliteler mevcuttur ve yakın tarihli bir derlemede, intrakardiyak vortekse özel bir vurgu yapılarak kapsamlı bir şekilde özetlenmiştir9. Büyük umut vaat eden bir modalite, ekokardiyografi kaynaklı kan benek görüntülemesidir (BSI), aşağıda açıklanan bir dizi kalitatif ve kantitatif girdap özelliğini nispeten düşük bir maliyetle ve mükemmel tekrarlanabilirlik ile invaziv olmayan bir şekilde ölçme yeteneği sunar10. BSI şu anda S12 veya S6 MHz problu üst düzey bir kardiyak ultrason sistemi kullanılarak ticari olarak temin edilebilir. Benek izleme özellikleri, miyokardiyal deformasyonu incelemek için doku benek izlemede kullanılanlarabenzer 11,12,13. Kırmızı kan hücreleri, çevre dokudan daha hızlı ve daha yüksek bir Doppler frekansı ile hareket etme eğiliminde olduğundan, iki sinyal bir temporal filtre uygulanarak ayrılabilir. BSI, kontrast madde kullanmadan doğrudan kan beneklerinin hareketini ölçmek için en iyi eşleşme algoritmasını kullanır. Kan hızı ölçümleri, altta yatan renkli Doppler görüntüleri olan veya olmayan oklar, akış çizgileri veya yol çizgileri olarak görselleştirilebilir ve karmaşık akış alanlarını vurgulayabilir10.

BSI'nın, bir referans fantom cihazı ve pulsed-Doppler 7,10,11 ile karşılaştırıldığında mükemmel geçerliliği ile intrakardiyak kan akış modellerini ölçmek için iyi bir fizibiliteye ve doğruluğa sahip olduğu gösterilmiştir. Hala çok yeni olmasına rağmen, KSE çeşitli kardiyak patofizyolojilerin erken tanısı için umut verici bir klinik araçtır. Vorteks görüntülemenin klinik uygulaması yenidoğan bebeklerde umut vaat etmektedir. Spesifik olarak, sol ventriküldeki (LV) bir girdabın davranışı, kardiyak yeniden şekillenme ve kalp yetmezliğine yatkınlık üzerinde uzun vadeli etkilere sahip olabilir.

Girdapları sol ventrikül yeniden şekillenmesine bağlayan mekanizma hala nispeten keşfedilmemiştir, ancak yakın zamanda laboratuvarımızda araştırılmıştır ve devam eden çalışmaların konusudur11. Bu metodoloji makalesi, intrakardiyak girdapların araştırılmasında KSE'nin kullanımını tanımlamayı ve çeşitli popülasyonlarda diyastolik fonksiyonun değerlendirilmesinde girdapların pratik ve klinik kullanımlarını tartışmayı amaçlamaktadır. İkincil bir amaç, KSE'nin klinik önemini tartışmak ve yenidoğanlarda daha önce yapılmış bazı çalışmaları sunmaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

İnsan katılımcıları içeren çalışmalarda gerçekleştirilen tüm prosedürler, kurumsal ve/veya ulusal araştırma komitesinin etik standartlarına ve 1964 Helsinki Bildirgesi ve daha sonra yapılan değişikliklere veya karşılaştırılabilir etik standartlara uygundur. Çalışmaya dahil edilen tüm katılımcıların ailelerinden bilgilendirilmiş onam alınmıştır. Satın alma işleminin ardından tüm görüntüler ve video klipler kimliksizleştirildi.

1. Hasta hazırlığı

  1. Ultrason makinesini hastanın karyolasının yanına kurun ve üç uçlu bir elektrokardiyogram bağlayın (bkz.
  2. Hasta kodunu ve vücut uzunluğu ve ağırlığı gibi ilgili ayrıntıları girin ve ekokardiyogramı daha önce açıklanan standartlaragöre gerçekleştirin 12.

2. Görüntü edinme

  1. Özellikle BSI için, 400-600 Hz arasında bir alım kare hızına izin veren, dar bir sektör genişliğine sahip apikal dört odacıklı görünümde LV'nin sığ bir görünümünü elde edin.
  2. Sol ventrikül boşluğu üzerinde bir renk kutusu açın, sadece mitral kapaktan endokardiyal apekse ve septal endokardiyal sınırdan lateral duvar endokardiyal sınırına kadar olan bölgeyi içerecek şekilde maksimum daraltın.
  3. Renk kazancını beneklenme noktasına kadar artırın ve biraz azaltın. Renk kutusunu daha yavaş hareket eden diyastolik akışla maksimum düzeyde doldurmak için renk Doppler hız ölçeği sınırını uygun diyastolik hıza (preterm bebeklerde 20-30 cm/s) ayarlayın.
  4. Ekipmanın dokunmatik ekranlı kontrol panelinde (Malzeme Tablosuna bakın), intrakardiyak akış yönlerini ve girdapları RAW renk formatında ortaya çıkarmak için BSI moduna dokunun. BSI kutusunun konumunu ve boyutunu, ilgilenilen akış bölgesini içerecek şekilde ayarlayın ve en az iki kardiyak döngü kaydedin.
  5. Apikal LV uzun eksen görünümünde veya intrakardiyak hemodinamik değerlendirmenin gerekli olduğu diğer görünümlerde prosedürü tekrarlayın (Şekil 2 ve Şekil 3).

3. Görüntü analizleri

NOT: AG girdabı için görüntü analiz teknikleri, laboratuvarımız11'deki önceki çalışmalarda kısaca açıklanmıştır. İntrakardiyak girdapları değerlendirmek için kullanılan protokol aşağıdaki gibidir (Şekil 3 ve Şekil 4).

  1. Her hastadan alınan iki kardiyak döngüyü RAW DICOM formatında harici ortama kaydedin ve ayrıntılı çevrimdışı analizler için bir görüntü işleme yazılımı (Malzeme Tablosuna bakın) kurulu bir laboratuvar istasyonuna aktarın.
  2. Çevrimdışı olduğunuzda, en belirgin veya ana girdabı belirleyin.
    NOT: Ana girdap, septuma yakın sol ventrikülün sol üst kadranında yer alan uzun, oval şekilli, saat yönünün tersine dönen bir yapı olarak görselleştirilir ve maksimum girdap alanı geç diyastolde (transmisyon A dalgası sırasında) preterm bebeklerde bulunur (Video 1). Ana girdap genellikle daha büyük bebekler ve çocuklar için transmisyoner E-dalgası sırasında bulunur.
  3. Her klip için kalp döngüsü boyunca oluşan bağımsız, tam oval şekilli girdapların sayısını kaydedin.
  4. Ana girdabın LV içindeki bilinen yer işaretlerine göre konumunu ölçün. Vorteks derinliğini belirlemek için, analiz yazılımı üzerindeki "mesafe ölçümü" aracını kullanarak, vorteks gözünden mitral kapak halkasının ortasına kadar olan dikey mesafeyi ölçün. Vorteks enine pozisyonu için, girdap gözünden interventriküler septumun endokardiyal sınırına olan yatay mesafeyi ölçün.
  5. Girdap şeklini elde etmek için ana girdabın dikey ve yatay kenardan kenara mesafelerini LV uzunluğuna ve genişliğine göre ölçün.
    NOT: Bu aynı zamanda girdap küresellik indeksinin uzunluk bölü genişlik olarak tahmin edilmesini sağlar.
  6. Analiz yazılımı üzerindeki "izleme ölçümü" aracını kullanarak, ana girdap alanını belirlemek için ana girdabın en belirgin olduğu noktada en dıştaki girdap halkasına tıklayın ve izleyin.
  7. Tepe Girdap Oluşum Süresini (PVFT) değerlendirmek için, ana girdabın en belirgin olduğu kardiyak çerçevede girdap ilk göründüğünde (dairesel halkalar tanımlandığında) kardiyak çerçeveyi kaydedin ve hasta için bir kardiyak döngüdeki toplam çerçeve sayısına göre çerçeve sayısını hesaplayın.
  8. Girdap süresini değerlendirmek için, girdap dairesel halka oluşumunu kaybettiğinde girdabın ilk göründüğü kareleri ölçün. Vorteks süresi daha sonra o hastanın bir kardiyak döngüdeki toplam çerçeve sayısına göre kare sayısı olarak hesaplanır (Şekil 5).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vorteks klipslerinin elde edilmesi, renkli Doppler klipslerinin elde edilmesinde evrensel olarak kullanılan standart metodoloji ile karşılaştırılabilir. Yetişkinlerde yapılan öncü çalışmalar, apikal iki, üç ve dört odacıklı görünümleri kullanarak girdapları tanımlamıştır14. LV girdabı, tabandan tepeye doğru hareket eden halka benzeri bir yapıdır. BSI, halkanın iç çapını görselleştirir (Şekil 2). Bir girdap halkası genellikle şekil olarak simetrik değildir, bu nedenle alternatif görüntüleme düzlemleri değişken girdap morfolojisi veya konumu gösterebilir. 20 hastanın küçük bir analizinde, girdap pozisyonunun karşılaştırılabilir olduğu bulundu. Özellikle, girdap küresellik indeksi, üç odacıklı görünüme kıyasla dört odacıklı görünümde daha yüksekti (Şekil 3). Bu çalışma, deneyimlerimizdeki en tekrarlanabilir görüntüleri veren girdap görüntüleme için üç odacıklı görünümü benimsemiştir.

Laboratuvarımızda yapılan son çalışmalar, ekokardiyografi kaynaklı BSI11'in başarılı klinik uygulamasını tanımlamıştır. 50 preterm yenidoğandan oluşan bir popülasyona, kan basıncı ve solunum durumu gibi geleneksel klinik verilerin yanı sıra BSI değerlendirmesini içeren kapsamlı bir ekokardiyogram verildi. Yenidoğanlarda girdapların hem edinilmesinin hem de yorumlanmasının fizibilitesi ve güvenilirliği yüksekti ve girdapların yukarıda tartışılan metodolojiye dayalı olarak ayrıntılı olarak tanımlanabileceğini gösterdi. Spesifik olarak, geleneksel kardiyak yapı ve fonksiyon parametrelerinin yanı sıra girdap alanı, pozisyon, morfoloji, görünür girdapların sayısı ve zamanlama özellikleri için bir dizi değer tanımlanmıştır. Ayrıca, popülasyon, indekslenmiş LV hacimlerine dayalı olarak çeyreklere bölündü ve çeşitli temel girdap parametreleri için yüksek ve düşük çeyrek grupları arasında önemli farklılıklar gösterdi (Tablo 1).

Analizler, yeni KSE vorteks parametreleri ile diyastolik fonksiyon ve LV morfolojisinin geleneksel ekokardiyografi kaynaklı parametreleri arasında birkaç önemli ilişki olduğunu ortaya koydu. Vorteks alanı ile LV diyastol sonu boyutu arasında güçlü bir pozitif korelasyon görüldü (r = 0.50, p < 0.01) ve vorteks süresi ile LV diyastol sonu basıncının vekil ölçüsü olan Ee' oranı arasında ters bir korelasyon görüldü12 (r = -0.56, p < 0.01). Bu veriler, girdapların yenidoğan popülasyonunun diyastolik fonksiyonu hakkında benzersiz bir içgörü sağlayabileceğini ve geleneksel iyi bilinen parametrelere ek destek sağlayabileceğini düşündürmektedir.

Yukarıda vorteks alanı ve LV morfolojisi arasında açıklanan temel ilişkiler, intrakardiyak hemodinamikten gelen kinetik enerjinin preterm bebeklerde LV'nin erken kardiyak yeniden şekillenmesini etkileyebileceği hipotezi üzerinde devam eden çalışmalara yol açmıştır. Şimdiye kadar yapılan daha büyük ölçekli bir prospektif çalışma, dört preterm bebekten en az birinin taburculuk sırasında LV kardiyak yeniden şekillenme belirtileri gösterdiğini ortaya koymuştur. Bununla birlikte, altta yatan mekanizmalar hakkında sınırlı bilgi mevcuttur. Ön değerlendirmeler, daha sonra kardiyak yeniden şekillenme geliştiren bebeklerde erken doğumdan sonraki 7. günde girdapların daha az uzadığını buldu ve bu da intrakardiyak kan akış modellerinin erken doğumdan sonra kardiyak gelişimde önemli bir rol oynayabileceği hipotezini destekledi15. Bu bulguları doğrulamak ve erken ve kısa süreli müdahalenin bu anormal kardiyak gelişim yolunu potansiyel olarak önleyip önleyemeyeceğini araştırmak için daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.

BSI'nın intrakardiyak hemodinamiği karakterize etmedeki uygulaması, benzersiz akış modellerinin mevcut olduğu diğer kardiyak işaretlerde de araştırılmıştır (Şekil 6). Bikaval inflow paternlerinin ön değerlendirmeleri diyastol sırasında sağ atriyum (Video 2) ve sağ ventrikül çıkış yolu hemodinamiği içinde yapılmıştır (Video 3). Bu pilot çalışmalar, çeşitli seviyelerde solunum desteğine sahip yenidoğanlarda venöz geri dönüş akışı modellerini daha fazla tanımlamayı ve solunum değişiklikleri ile diyastolik fonksiyon arasındaki karşılıklı ilişkiler hakkında daha fazla bilgi edinmeyi amaçlamaktadır.

Figure 1
Şekil 1: Sol ventrikül intrakardiyak hemodinamiği. Bu resim, LV içindeki intrakardiyak kan akış modellerini ve girdap oluşumunu görsel olarak göstermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: Sol ventrikül girdap halkası. Bu şema, iki boyutlu renkli Doppler ve benek izleme görüntüleme kullanılarak apikal üç odacıklı bir görünümden görülen girdap halkasını göstermektedir. Apikal üç odacıklı görünümü kullanırken, ana girdap (Smain 3 odacıklı) dört odacıklı görünümden (Smain 4 odacıklı) daha küçüktür. Ana girdap, herhangi bir ikincil girdap (Ssec) ile karşılaştırıldığında genellikle daha büyüktür. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Apikal görünümlerde kan beneği görüntülemeden türetilen girdaplar. Bu, apikal dört odacıklı görünüm (solda) ve apikal üç odacıklı görünüm (sağda) kullanılarak gösterilen BSI'dan türetilmiş girdapların bir karşılaştırmasıdır. Grafikler, iki apikal penceredeki girdapların farklı şekillerini ve konumlarını temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4: Girdap morfolojisinin değerlendirilmesi. Bu diyagram, apikal dört odacıklı görünümden vorteks morfolojisi parametrelerini elde etmek için laboratuvarımızda kullanılan manuel yöntemleri göstermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 5
Şekil 5: Girdap zamanlama özelliklerinin değerlendirilmesi. Bu şekil, girdap süresi ve tepe girdap oluşum süresi gibi girdap zamanlama özelliklerini elde etmek için kullanılan yöntemleri göstermektedir. Dikey kırmızı çizgi, kalp döngüsünün hangi aşamasında bir girdap olayının meydana geldiğini gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 6
Şekil 6: Diğer kalp odacıklarında kan beneği takibi. Bu şekil diğer kalp odacıklarındaki intrakardiyak hemodinamiği göstermektedir. Sağ ventrikülde (RV), ana girdap, pulmoner kapak ve arterden (PA) hemen önce maksimum alanı ile septum boyunca yuvarlanan saat yönünde dönen bir yapıdır. Sağ atriyumda (RA), lateral duvarın alt sınırına yakın inferior vena kava (IVC) ve superior vena kava (SVC) yoluyla ve saat yönünün tersine dönüşle ve bazen RA apendiksinin yakınında saat yönünde ikinci bir dönüşle içeri akışın karışması nedeniyle bir ana girdap oluşur. Sol atriyum (LA), dört pulmoner venin akışının doğrudan karışmadığı sınırlı alanlara sahiptir ve girdapların yakalanması zor olabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

LVEDVi En düşük dörttebirlik LVEDVi En yüksek dörttebirlik
Ejeksiyon Fraksiyonu (%) 67(5) 69(5)
Boyuna gerinim (%) 20.3(1.6) 23.5(2.7)*
MV VTI (cm) 6.4(1.9) 9.6(2.8)**
EA oranı 0.69(0.12) 0.84(0.10**
Ee' oranı 13.3(2.9) 19.7(8.0)*
IVRT (ms) 54(8) 44(8)**
Yer
Girdap derinliği 0.58(0.10) 0.56(0.07)
Girdap enine konumu 0.29(0.07) 0.37(0.15)**
Geometri
Girdap alanı (cm2) 0.44(0.28) 0.57(0.21)
AG alanına endeksli girdap alanı 0.20(0.12 0.18(0.05)
Zaman özellikleri
Girdap başlangıç zamanı (RR'nin% 'si) 88(5) 76(8)**
En yüksek girdap oluşum süresi (RR'nin% 'si) 91(2) 82(8)**
Girdap süresi (RR'nin% 'si) 16(4) 11(2)**

Tablo 1: İndekslenmiş LV hacimlerinin en düşük ve en yüksek çeyreklerine sahip bebekler arasındaki karşılaştırma. Veriler ortalama + standart sapma (SD) olarak sunulmuştur. **p < 0.01, *p < 0.05. Kısaltmalar: IVRT = izovolumik gevşeme süresi; LVEDVi = kiloya endeksli sol ventrikül diyastol sonu hacmi; MV = mitral kapak. Tablo, referans11'den yeniden kullanılır.

Video 1: LV girdap videosundan ekran görüntüleri. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Video 2: Bi-caval inflow vortex videosundan ekran görüntüleri. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Video 3: Sağ ventrikül çıkış yolu girdap videosundan ekran görüntüleri. Bu videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

İntrakardiyak girdabı görselleştirmenin ve anlamanın önemi
Yüksek kare hızlı ekokardiyografi kaynaklı vorteks görüntülemenin birçok olası klinik uygulaması vardır. İntrakardiyak akış dinamikleri hakkında değerli bilgiler sağlama yetenekleri, son çalışmaların ilgi alanı olmuştur16. Ayrıca, vorteks görüntüleme, yenidoğanlarda LV mimarisinde ve fonksiyonunda semptom öncesi değişikliklerin saptanmasına izin verebilir ve bu da yetişkinliğe kadar uzun süreli kardiyak yeniden şekillenme üzerinde bir etkiye sahip olabilir15. Bu da takip tedavilerinin ve ameliyatların doğruluğunu ve prognostik sonuçlarını artırabilir. İntrakardiyak girdapların görüntülenmesinde KSE'nin kullanımı son zamanlarda literatürde bir miktar ilgi görmüştür, ancak büyük ölçüde keşfedilmemiştir. Mevcut laboratuvarda prematüre doğan yenidoğanlarla ilgili çalışmaların yanı sıra, diğer klinik yayınlar, ekokardiyografi kaynaklı KSE'nin konjenital kalp hastalığı 7,17, kapak patolojisi18 ve hatta sağ ventrikül patolojisi19 olan bebeklerde uygulanabilir ve klinik olarak anlamlı olduğunu göstermiştir.

Diyastolik fonksiyonun değerlendirilmesinde vorteks görüntülemenin faydası
LV'nin diyastolik fonksiyonu, kanla doldurma ve ejeksiyon için bir inme hacmi hazırlama yeteneğini tanımlar. Korunmuş ejeksiyon fraksiyonu (HFpEF) olan kalp yetmezliği olan hastalarda, özellikle ekokardiyografi ile patofizyoloji, tanı ve prognoz ile ilgili olarak diyastolik fonksiyonun anlaşılmasında büyük ilerlemeler olmuştur20,21. Kalbin diyastolik fonksiyonu, aktin ve miyozin çapraz köprülerinin ayrıldığı ve miyokardiyal kas liflerindeki gerginliğin azalmaya başladığı aktif bir biyokimyasal miyokardiyal gevşeme sürecini içerir. Mitral kapak açıldığında, kan, orijinal uzunluklarına doğru hareket eden miyokard liflerinin elastik geri tepmesi tarafından oluşturulan emme yoluyla LV'ye girer (geri yükleme kuvvetleri). Bu, LV boşluğu basıncını düşürür ve atriyum ile ventrikül arasında bir basınç gradyanı oluşturur. Diyastolik fonksiyonun son aşaması, LA basıncını LV basıncının üzerine çıkaran ve mitral kapağın kapanmasından ve kasılmanın başlamasından önce son LV diyastol sonu basıncını ve hacmini oluşturan atriyal kasılma ile üretilir22.

Hemodinamik açıdan, LV diyastol, ejeksiyona hazırlanırken atriyumdan ventriküle bir oksijenli kan kolonunun geçişini içerir. LV çıkış yolunun mitral anulusa bitişik konumu, kanın ventriküle bazal olarak apikal olarak girdiği ve ventrikülü apikal olarak bazal olarak terk ettiği anlamına gelir. İntrakardiyak hemodinamiğin anlaşılmasındaki son gelişmeler, sol ventrikül dolumundan ejeksiyona geçişte meydana gelen kan akışının bu yeniden yönlendirilmesinin, miyokard üzerindeki kesme kuvvetlerini en aza indirmek ve hareketli kan kolonunun kinetik enerjisini korumak için belirli bir rotasyon yönünü izlediğini ve dolayısıyla intraventriküler girdabınoluştuğunu göstermektedir 4,5 (Şekil 1).

Diyatoloji kılavuzları Amerikan Ekokardiyografi Derneği ve Avrupa Kardiyovasküler Görüntüleme Derneği tarafından özetlenmiştir12. Standart Doppler ve diyastolik fonksiyonun iki boyutlu türetilmiş değerlendirmesi ile ilgili çeşitli sınırlamalar mevcuttur. Bunlar, kalp atış hızı, Doppler açısı bağımlılığı, sinyal kalitesi ve diyastolik disfonksiyonu derecelendirmenin zorluğunu içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir, bunlar genellikle hizalanmayan birden fazla parametre kullanarak yapılır. Böylece, tek bir primer ölçümden elde edilen LV'nin gevşemesi ve doldurulması hakkında ayrıntılı bilgi edinme potansiyeline sahip bir açı ve kalp atış hızından bağımsız bir parametrenin önerilmesi, intrakardiyak girdabın tanıtılmasıyla mümkün olmaktadır.

Mevcut sonuçlarda ortaya çıktığı gibi, girdabın görselleştirilmesi, diyastolik kardiyak fonksiyon hakkında bir miktar fikir veren çeşitli parametreler sağlar. Spesifik olarak, girdap alanı/şekli ile LV morfolojisi arasında önemli bir ilişkinin yanı sıra LV diyastol sonu basıncını tahmin etmede girdap zamanlamasının önemi gösterilmiştir. Ek olarak, kullanılan görüntüleme düzlemine bağlı olarak vorteks pozisyonundaki farklılıklar da görülür (Şekil 3) ve diğer yazarların çalışmalarında konjenital kalp hastalığı olan çocuklarda pozisyonel farklılıklar görülür (yani, volüm aşırı yüklenmiş vakalarda ve kapak patolojisi olan hastalarda interventriküler septuma daha yakın konumlanmış vorteks 7,12). LV'de görülen girdapların sayısı teorik olarak LV mimarisi ile ilişkili olabilir, ancak bu çalışmada ve diğerlerinin çalışmalarında henüz istatistiksel anlamlılık göstermemiştir. Son olarak, vorteks görüntüleme, biküspit aort kapakları gibi konjenital kapak hastalıklarının incelenmesinde bir miktar prognostik değer gösteren vortisite, enerji kaybı ve depolanmış kinetik enerji gibi daha karmaşık sayısal ölçümlere yol açabilir18. KSE'nin klinik uygulaması, şantlar, kapak yetersizliği ve stenoz gibi patolojilerde anormal hemodinamik paternlerin görüntülenmesini geliştirmeye yardımcı olarak geleneksel renkli Doppler'e uygulanabilir ek bilgiler sağlayabilir17.

İntrakardiyak girdabın görüntülenmesi ve analizi: artıları ve eksileri
Daha önce açıklandığı gibi, intrakardiyak kan akış paternleri, kardiyak manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ve ekokardiyografiden türetilen parçacık görüntüleme hızı, vektör akış haritalaması ve BSI6 kullanılarak görselleştirilebilir. Yenidoğanlarda, noninvaziv doğası ve hasta başı uygulaması nedeniyle BSI en büyük avantajlara sahiptir. Ek olarak, görüntü çözünürlüğü ve ultrason ışını penetrasyonu ters orantılı olduğundan, bir yenidoğanın çok küçük vücut yüzey alanı, penetrasyon derinliği için ödün vermeden yüksek bir çözünürlüğün kullanılmasına izin verir. Tersine, BSI, intrakardiyak girdapları fizibil bir şekilde yakalamak için yüksek kare hızları ve çözünürlük gerektirdiğinden, bu teknoloji şu anda daha büyük penetrasyon gereksinimlerinin çözünürlüğü tehlikeye attığı yetişkinler gibi daha büyük hastalarda gerçekleştirilememektedir. Şimdiye kadar, KSE'nin başarıyla uygulandığı en fazla hasta sayısı, ortanca yaşı 7 olan ve vücut yüzey alanı 1,22 m'ye kadar olan bir çocuk popülasyonundaydı27.

BSI görüntülemenin bir diğer sınırlaması, girdapları doğru bir şekilde tahmin etmek için yüksek kaliteli iki boyutlu görüntülere bağımlı olmasıdır. Şu anda, BSI üç boyutlu ekokardiyografide mevcut değildir, bu da bu karmaşık üç boyutlu yapının görselleştirilmesini sınırlar. Ayrıca, BSI, sınırlı penetrasyon derinliği nedeniyle sinyal-gürültü oranında önemli bir kayba neden olur. Pratikte bu, muayene sırasında hareket eden hareketsiz bir yenidoğanın ve LV'nin optimize edilmiş ve tanımlanmış dört odacıklı görünümünü engelleyen bir vücut yapısının bu teknoloji ile önemli engeller oluşturabileceği anlamına gelir. Muayene sırasında yenidoğanı sakinleştirme yöntemleri (örneğin, sükroz kullanarak) ve dört odacıklı görünümde LV görüntü kalitesini optimize etmek için diğer teknikler (örneğin, yenidoğanın konumlandırılması ve operatör teknikleri) kolayca uygulanmalıdır.

Son olarak, bu çalışma ticari olarak tercih edilen teknolojinin girdap özellikleri ile sınırlıydı (yani, ekokardiyografiden türetilen BSI). Bu ölçümlerin klinik önemi ve tekrarlanabilirliği literatürde ilgi görse de, bu belirteçlerin çeşitli patolojilerde ne anlama geldiğini ve diğer görüntüleme yöntemleriyle nasıl karşılaştırıldığını daha fazla doğrulamaya ihtiyaç vardır. Örneğin, girdap mimarisi, konumlandırma ve zamanlama konjenital kalp hastalığında çok yararlı olabilirken, KSI ile henüz mevcut olmayan kinetik enerji parametreleri, kardiyak yeniden şekillenmenin uzun vadeli seri çalışmalarında iyi hizmet edebilir.

Gelecek yol tarifleri
Özetle, KSE, intrakardiyak hemodinamiği ve daha spesifik olarak girdapları değerlendirmek için düşük maliyetli, noninvaziv ve değerli bir araç olarak hızla tanınmaktadır. Mevcut laboratuvardan yapılan çalışmalar, tekrarlanabilirliğini doğrulamış ve erken doğumdan sonra kardiyak fonksiyonun değerlendirilmesi ve yeniden şekillenmesi için tamamlayıcı bir araç olarak klinik ve pratik faydasını göstermiştir8. İleriye dönük olarak, miyokard üzerindeki intrakardiyak kesme kuvvetleri ile erken yaşam gelişiminin farklı noktalarında görülen müteakip kardiyak yeniden şekillenme arasındaki varsayımsal bağlantı daha fazla dikkat gerektirmektedir. Şimdiye kadar, girdapların sadece mimari ve zamansal özellikleri araştırılmıştır. Bununla birlikte, daha önce de belirtildiği gibi, dönme kinetik enerjisi ve girdap gibi enerjik parametrelerin elde edilmesi, akış modellerini ve olumsuz kardiyak yeniden şekillenmeyi birbirine bağlayan mekanizma hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir. Klinik olarak, bu daha sonra risk altındaki hastalarda daha zamanında müdahalelerin uygulanmasına izin verebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların beyan edecek herhangi bir açıklaması veya çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgments

John Hunter Hastanesi'nin Yenidoğan Yoğun Bakım Bölümü'ne, çok küçük ve değerli katılımcılarımızın ebeveynleri ile birlikte devam eden çalışmalarımızın gerçekleştirilmesine izin verdiği için teşekkür etmek istiyoruz.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tomtec Imaging Systems GmbH Phillips GmbH Corporation Offline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95 General Electrics NA Cardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. de Waal, K., Costley, N., Phad, N., Crendal, E. Left ventricular diastolic dysfunction and diastolic heart failure in preterm infants. Pediatric Cardiology. 40 (8), 1709-1715 (2019).
  2. Lahmers, S., Wu, Y., Call, D. R., Labeit, S., Granzier, H. Developmental control of titin isoform expression and passive stiffness in fetal and neonatal myocardium. Circulation Research. 94 (4), 505-513 (2004).
  3. Chung, C. S., Hoopes, C. W., Campbell, K. S. Myocardial relaxation is accelerated by fast stretch, not reduced afterload. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 103, 65-73 (2017).
  4. Pedrizzetti, G., La Canna, G., Alfieri, O., Tonti, G. The vortex-an early predictor of cardiovascular outcome. Nature Reviews Cardiology. 11 (9), 545-553 (2014).
  5. Rodriguez Munoz, D., et al. Left ventricular vortex following atrial contraction and its interaction with early systolic ejection. European Heart Journal. 34 (1), 1104 (2013).
  6. Schmitz, L., Koch, H., Bein, G., Brockmeier, K. Left ventricular diastolic function in infants, children, and adolescents. Reference values and analysis of morphologic and physiologic determinants of echocardiographic Doppler flow signals during growth and maturation. Journal of the American College of Cardiology. 32 (5), 1441-1448 (1998).
  7. Marchese, P., et al. Left ventricular vortex analysis by high-frame rate blood speckle tracking echocardiography in healthy children and in congenital heart disease. International Journal of Cardiology. Heart & Vasculature. 37, 100897 (2021).
  8. Pierrakos, O., Vlachos, P. P. The effect of vortex formation on left ventricular filling and mitral valve efficiency. Journal of Biomechanical Engineering. 128 (4), 527-539 (2006).
  9. Mele, D., et al. Intracardiac flow analysis: techniques and potential clinical applications. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (3), 319-332 (2019).
  10. Nyrnes, S. A., Fadnes, S., Wigen, M. S., Mertens, L., Lovstakken, L. Blood speckle-tracking based on high-frame rate ultrasound imaging in pediatric cardiology. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (4), 493-503 (2020).
  11. de Waal, K., Crendal, E., Boyle, A. Left ventricular vortex formation in preterm infants assessed by blood speckle imaging. Echocardiography. 36 (7), 1364-1371 (2019).
  12. Nagueh, S. F., et al. Recommendations for the evaluation of left ventricular diastolic function by echocardiography: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 29 (4), 277-314 (2016).
  13. Takahashi, H., Hasegawa, H., Kanai, H. Temporal averaging of two-dimensional correlation functions for velocity vector imaging of cardiac blood flow. Journal of Medical Ultrasonics. 42 (3), 323-330 (2015).
  14. Kheradvar, A., et al. Echocardiographic particle image velocimetry: a novel technique for quantification of left ventricular blood vorticity pattern. Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (1), 86-94 (2010).
  15. Phad, N. S., de Waal, K., Holder, C., Oldmeadow, C. Dilated hypertrophy: a distinct pattern of cardiac remodeling in preterm infants. Pediatric Research. 87 (1), 146-152 (2020).
  16. Kheradvar, A., et al. Diagnostic and prognostic significance of cardiovascular vortex formation. Journal of Cardiology. 74 (5), 403-411 (2019).
  17. Cantinotti, M., et al. Intracardiac flow visualization using high-frame rate blood speckle tracking echocardiography: Illustrations from infants with congenital heart disease. Echocardiography. 38 (4), 707-715 (2021).
  18. Henry, M., et al. Bicuspid aortic valve flow dynamics using blood speckle tracking in children. European Heart Journal-Cardiovascular Imaging. 22, 356 (2021).
  19. Mawad, W., et al. Right ventricular flow dynamics in dilated right ventricles: energy loss estimation based on blood speckle tracking echocardiography-a pilot study in children. Ultrasound in Medicine & Biology. 47 (6), 1514-1527 (2021).
  20. Kass, D. A., Bronzwaer, J. G. F., Paulus, W. J. What mechanisms underlie diastolic dysfunction in heart failure. Circulation Research. 94 (12), 1533-1542 (2004).
  21. Nagueh, S. F. Left ventricular diastolic function: understanding pathophysiology, diagnosis, and prognosis with echocardiography. JACC. Cardiovasc Imaging. 13, 228-244 (2020).
  22. Carroll, J. D., Lang, R. M., Neumann, A. L., Borow, K. M., Rajfer, S. I. The differential effects of positive inotropic and vasodilator therapy on diastolic properties in patients with congestive cardiomyopathy. Circulation. 74 (4), 815-825 (1986).

Tags

JoVE'de Bu Ay Sayı 202

Erratum

Formal Correction: Erratum: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns
Posted by JoVE Editors on 02/22/2024. Citeable Link.

An erratum was issued for: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. The Authors section was updated. The affiliation for author Damien Vitiello has been updated to: Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité 

Yenidoğanlarda Yüksek Kare Hızlı Ekokardiyografi Kaynaklı Kan Benek Görüntüleme ile İntrakardiyak Vortiklerin Değerlendirilmesi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Crendal, E., De Waal, K., Vitiello,… More

Crendal, E., De Waal, K., Vitiello, D. Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. J. Vis. Exp. (202), e65189, doi:10.3791/65189 (2023).

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