Method Article

3D Ekokardiyografi Kullanılarak Sol Ventrikül Yapısı ve İşlevinin Değerlendirilmesi

DOI:

10.3791/61212

⸱

October 28th, 2020

 ,  ,  ,  ,  , 
1Heart and Vascular Center, Semmelweis University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu yazıda, sol ventrikülün 3D ekokardiyografi ile hacimsel değerlendirilmesi ve benek izleme analizi için, özellikle bu tekniğin fizibilitesini en üst düzeye çıkaran pratik yönlere odaklanan adım adım bir alım ve analiz protokolü sunuyoruz.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sol ventrikülün (LV) üç boyutlu (3D) nicelemesi, çeşitli kardiyak bozukluklarda tanısal doğruluk ve hassas risk tabakalaşması açısından önemli katma değer sağlar. Son zamanlarda rutin kardiyoloji pratiğinde 3D ekokardiyografi mevcuttur; ancak, yüksek kaliteli görüntü alımı ve sonraki analizler dik bir öğrenme eğrisi vardır. Bu makale, ipuçları ve püf noktaları sunarak ve ayrıca LV ile ilgili bu önemli tekniğin yaygın ama teknik olarak sağlam kullanımını kolaylaştırmak için potansiyel tuzakları vurgulayarak okuyucuya ayrıntılı bir 3D protokolle rehberlik etmeyi amaçlamaktadır. Her şeyden önce, optimum uzamsal ve zamansal çözünürlüğe sahip yüksek kaliteli bir 3D veri kümesinin edinimini gösteriyoruz. Ardından, en yaygın olarak uygulanan yerleşik yazılımlardan birini kullanarak LV'nin ayrıntılı bir nicelemesine yönelik analitik adımları sunuyoruz. LV hacimlerini, küreselliği, kütleyi ve ayrıca sistolik fonksiyonu ejeksiyon fraksiyonunu ve miyokard deformasyonunu (boyuna ve çevresel zorlanma) ölçerek ölçeceğiz. Geleneksel ekokardiyografik yaklaşımdan 3D tabanlı nicelemeye geçişin şiddetle önerildiği temel senaryolar hakkında klinik örnekler tartışacak ve sağlayacağız.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kardiyolojide sol ventrikül (LV) morfolojisi ve fonksiyonunun değerlendirilmesi genel ve daha spesifik incelemelerin ağırlıklı amacıdır1. Yoğun miktarda bilgi sağlayabilen yaygın ve noninvaziv transtorasik ekokardiyografi (TTE), uygun, hızlı ve uygun maliyetli bir değerlendirme için tercih edilen yöntemdir.

LV kütlesinin, hacimlerinin ve sonraki çıkarma fraksiyonunun ölçümü önemli tanısal ve aynı zamanda prognostik değere sahiptir2. Belirli bir ölçü ne kadar doğru olursa, değeri o kadar yüksek olur. Altın standart kardiyak manyetik rezonans (CMR) imaging türetilmiş değerlerle daha iyi bir korelasyon, ekokardiyografik teknikler için devam eden bir kovalamacadır. Genel olarak, klinik uygulama kılavuzları çift kanatlı Simpson'ın LV hacmi ve fırlatma fraksiyonu ölçümü için yöntemini önermektedir3. Bununla birlikte, LV genellikle düzensiz bir şekle sahip üç boyutlu (3D) bir yapıdır ve bu nedenle, LV morfolojisini ve işlevini doğru bir şekilde tanımlamak için bazı klinik senaryolarda şüphesiz birkaç tomografik düzlem başarısız olacaktır. Ultrasonik donanım ve yazılım teknolojisindeki son gelişmeler, ekokardiyografik protokollerde devrim oluşturan gerçek zamanlı 3D görüntülemenin geliştirilmesine izin verdi.

Ayrıca, duvar hareketi anormallikleri ile ilgili nicel bir yaklaşım ihtiyacı deformasyon görüntülemenin artmasına neden oldu4. Gerinim ve gerinim oranı parametreleri, standart gri ölçekli görüntüler kullanılarak benek takibi ile hesaplanabilir. 3D ekokardiyografi, iki boyutlu gerinim değerlendirmesinin çeşitli eksikliklerini de aşabilir5. Pahalı bir bilimsel araçtan, 3D ekokardiyografi günlük klinik uygulamalarda kullanılan güçlü bir teknik haline gelmeye başladı ve LV'nin niceliği kesinlikle bu atılımın ilk satırında.

Bu makale, ipuçları ve püf noktaları sunarak ve ayrıca LV ile ilgili bu önemli tekniğin yaygın ama teknik olarak sağlam kullanımını kolaylaştırmak için potansiyel tuzakları vurgulayarak okuyucuya ayrıntılı bir 3D protokolle rehberlik etmeyi amaçlamaktadır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, Semmelweis Üniversitesi Bilim ve Araştırma Etiği Bölgesel ve Kurumsal Komitesi'nin yönergelerine uyar. Bu iletişim kuralı belirli bir satıcı için geçerlidir. Ultrason makinesi ve postprocesing yazılımından bağımsız olarak bazı adımlar geçerliliğini korusa da, diğer satıcıların çözümleri kullanılsa önemli farklılıklar olabilir.

1. Teknik gereksinimler

  1. 3D görüntüleme yapabilen bir ekokardiyografi makinesi kullan.
  2. Fazlı dizi dönüştürücüsü yapabilen bir 3D transtorasik ekokardiyografi bağlayın.
  3. Sistemin kayıtları ve analizleri kardiyak döngüyle senkronize etmesini sağlamak için ultrason sisteminin dahili 3 kurşunlu EKG'sini uygulayın.

2. 3D ekokardiyografik görüntülerin alınması

  1. Hastayı sol lateral decubitus pozisyonuna getirin (sol kol başın üzerine gerilmiş olarak sol tarafta yatan hasta).
  2. Ekrandaki EKG izlemenin kaliteli olduğundan emin olun.
    NOT: Yazılım EKG sinyaline göre kardiyak döngünün farklı noktalarını algılayacağından, bu iş sonrası işleme için bir ön koşuldur.
  3. Görüntüyü çözün ve transdüser ile hastayı muayene etmeye başlayın. Geleneksel apikal dört odalı görünümü görselleştirin.
  4. Sektör genişliğini LV'ye ayarlayarak, sol kulakçık kesilecek derinliği düşürerek ve hafif bir aşırı again kullanarak görüntü kalitesini optimize edin.
    NOT: Tüm LV endo'sunda ve epikardial yüzeyin görünür olduğundan emin olun.
  5. 3D moda geçmek için 4D düğmesine basın.
    NOT: Dokunmatik ekrandaki Çok Dilimli... düğmesine basarak, standart kısa ve uzun eksenli kesimler kullanarak 3B veri kümesine genel bakış için dört seçenek (5, 7, 8, 12 dilim) kullanılabilir. Gerekirse, transdüser konumlandırması, apikalden mitral kapak seviyesine kadar tüm LV duvar kalınlığının piramital 3D veri kümesine dahil edilmesini sağlamak için düzeltilebilir. 12 dilim (dokuz ayarlanabilir kısa eksen görünümü ile) kullanılması önerilir.
  6. Multi Beat veya Single Beat modunu kullanarak 3D görüntüler alın.
    1. Veri kümesinin 2, 3, 4 veya 6 kardiyak döngüden (ekranda kurulabilir) yeniden inşa edileceğini daha yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlük elde etmek için Multi Beat modunu kullanın - hastanın son ekspiratuar nefes tutuşu ve dikiş yapıtlarını en aza indirmek için gereken kararlı dönüştürücü konumlandırma.
      NOT: Tek Vuruş alımı daha düşük uzamsal ve zamansal çözünürlüktedir; bununla birlikte, çoğu modern dönüştürücü daha iyi kaliteye sahiptir ve bu nedenle, daha fazla analizden geçmek için yeniden yapılandırma olmadan uygun 3D veri kümeleri elde etmek için kullanılabilir. Genel bir öneri olarak, daha fazla analiz için saniyede 15 birim üzerinde hacim hızları önerilir.
    2. Tam ses düzeyi alt birimlerden yeniden inşa edildiğinde ve tüm LV görünür olduğunda, görüntüyü dondurun. Döngü Seçimi ve Döngü Sayısı düğmelerini kullanarak, en uygun elde edilen kardiyak döngüleri seçin ve Görüntü Deposu'na basın.
      NOT: Dikiş objeleri, yan yana mekansal veya geçici olarak yanlış hizalanmış alt yapılardır. LV duvarlarında önemli bir düşüş veya dikiş yapıtları olan veri kümeleri genellikle daha fazla analiz için uygun değildir. Zaten edinilmiş olan 3D veri kümesinin kalitesi, Çok Dilimli mod kullanılarak iki kez kontrol edilebilir.

3. LV morfolojisini ve işlevini ölçmek için postprocessing

  1. Daha fazla analiz için uygun bir 3D veri kümesi seçin.
    NOT: Protokolün bu kısmı, daha önce edinilmiş ve kaydedilmiş iyi kalitede 3D görüntüler gerektirir ve ultrason makinesinde ve ayrı bir iş istasyonunda da gerçekleştirilebilir.
  2. Ölçü | tıklayın Ses seviyesi ve ardından 4D Otomatik LVQ'yi seçin.
  3. Dört ekranda (üç apikal görünüm: dört, iki ve üç bölmeli görünümler ve bir kısa eksen görünümü, ikincisi uzun eksenli görünümlerde yatay bir düzlem tarafından ayarlanabilir), yazılım apikal dilimlerin standart görünümlere hizalamasını değiştir'i ister. Gerekirse, ilgili standart görünümü göstermek için eğilip döndürerek apikal görünümleri manuel olarak düzeltin, böylece önsezi ortadan kaldırılın. Kaliperleri uzun eksenli görünümlerde sürükleyip hareket ettirerek kaliperi LV'nin uzun ekseniyle hizalamak için eğmeyi ayarlayın. Makinedeki ilgili veya Tüm düğmeleri döndür veya kısa eksenli görüntüdeki kaliperleri ayarlayarak döndürmeyi ayarlayın.
    NOT: Yazılım önerisi Otomatik Hizala düğmesine basılarak sıfırlanabilir.
  4. Görünüm hizalamasını bitirdikten sonra, bir sonraki adım EDV'ye tıklayın. Son diyastolik (ED) çerçeve EKG sinyali kullanılarak otomatik olarak algılanır, ancak gerekirse manuel olarak düzeltilebilir.
  5. LV endo ve epikardial yüzeyin yarı otomatik algısı
    1. Herhangi bir apiical görünümde manuel olarak iki dönüm noktası seçin. İlk olarak, LV tepesini ve daha sonra herhangi bir apikal görünümde LV tabanının ortasını (mitral annulus seviyesi) tanımlayın. Algoritma, tüm LV'nin endokardiyal kenarlığını otomatik olarak konturlar.
      NOT: İki seçenek daha vardır: Manuel, yani her apikal görünümde iki bazal ve bir apikal yer işareti ayarlanmalıdır ve otomatik init, herhangi bir kullanıcı etkileşimi olmadan LV'yi otomatik olarak konturlayacaktır.
    2. Algılanan yüzeyin görsel doğrulamasına izin vermek için üç apikal görünümde, farklı düzeylerde üç kısa eksen görünümünde ve kullanıcı tarafından denetlenen dördüncü bir kısa eksende kontur güvenilirliğini kontrol edin. Kontur düzeltmesi, daha sonra kontur çizgisine dahil edilecek noktaların el ile eklenmesiyle mümkündür.
      NOT: Geri Al ile daha önce eklenen nokta silinebilir. Sıfırla düğmesi, tüm bölümü baştan başlatmak için konturu sıfırlar. Kontur görünürlüğü, gri ölçekli görüntüdeki endokardiyal yüzeyin değer kazanmasına izin vermek için ayarlanabilir. Endokardiyal ve epikardiyal konturlama doğru ve tutarlı bir şekilde yapılmalıdır. Ayrıntılı bir öneri için lütfen aşağıdaki referansı kontrol edin6.
    3. Bir sonraki adımı seçin, bu da ESV'dir.
    4. Son sistolik çerçevedeki endokardiyal konturu tanımlamak ve düzeltmek için önceki noktalarda belirtildiği gibi aynı prosedürü (3.5.1-3.5.2) tekrarlayın.
      NOT: Son sistolik (ES) çerçeve EKG sinyali kullanılarak otomatik olarak algılanır, ancak gerekirse manuel olarak düzeltilebilir. Ekranda son diyastolik hacim (EDV), uç sistolik hacim (ESV), ejeksiyon fraksiyonu (EF), kalp atış hızı (İk), inme hacmi (SV), kardiyak çıkış (CO) ve küresellik indeksi (SpI) değerleri zaten görüntülenir.
    5. Sonraki adım için Ses seviyesi dalga formuna basın. Yazılım, LV'nin dinamik bir 3D modelini ve ayrıca kardiyak döngü boyunca endokardiyal yüzeyi kare kare takip ederken zaman hacmi eğrisini görüntüler (Şekil 1).
      NOT: Burada, endokardiyal kenarlığı herhangi bir çerçevede düzenleme imkanı vardır.
    6. Bir sonraki adım için LV Mass tuşuna basın. Yazılım, LV epikardial konturlarını son diyastolik çerçeveye otomatik olarak konturlar ve LV kütlesini (EDMass) hesaplar.
      NOT: Gerekirse, epicardial yüzeyin konturlarını, herhangi bir kısa veya uzun eksenli düzlemde içerecek noktalar (daha önce açıklandığı yöntemle aynı) ekleyerek düzenleyin. Hangi konturların ayarlanacağını seçebilir: Endo, Epi veya Endo+Epi.
    7. Bir sonraki adım için 4D Strain ROI tuşuna basın. Yazılım, LV epikardial konturlarını otomatik olarak son sistolik çerçeveye konturlar ve LV uç sistolik kütlesini (ESMass) hesaplar.
      NOT: Gerekirse, epicardial yüzeyin son sistolik konturlarını, herhangi bir kısa veya uzun eksenli düzleme dahil etmek için noktalar ekleyerek (daha önce açıklandığı yöntemle aynı) düzenleyin. ESMass, EDMass ile benzer değerde olmalıdır. Bu adım, benek izleme ile 3D gerinim değerlerini hesaplamak için gereklidir.
    8. Bir sonraki adım için 4D Gerinim Sonuçları'na basın. Yazılım, 3D miyokard izlemeyi birden fazla kısa ve uzun eksenli düzlemde ve kardiyak döngü boyunca 17 standart LV segmentinin karşılık gelen gerinim değerlerini kare kare görselleştirir. Zaman zorlanması eğrileri ve boğa gözü arsası da görüntülenir. Aşağıdaki parametreler hesaplanır ve gösterilebilir: boyuna gerinim, çevresel gerinim, radyal gerinim, alan gerinim, dönme ve burulma.
      NOT: Görüntülerin görsel gözlemi veya zaman zorlanması eğrisine göre düşük bir izleme kalitesine sahip olduğu düşünülmesi durumunda, belirli bir LV segmentini analizden çıkarma olasılığı vardır. Ancak, yazılım varsayılan olarak segment onayı veya reddi önerir. Renk kodlu gerinim değerleri, "Düzen" değiştirilerek LV'nin dinamik bir 3B modelinde görselleştirilebilir.
  6. Çözümlemeyi sonlandırmak için Onayla ve Çık'a basın.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

LV'nin 3D analizi hastaların çoğunda mümkündür. Olgu 1, normal ventrikül hacimleri ve fonksiyonu olan sağlıklı bir gönüllüdür (Şekil 1). Olgu 2 (Şekil 2), genişlemiş kardiyomiyopatisi ve geniş bir QRS kompleksi (160 ms) sol demet dal blok morfolojisi olan 64 yaşında bir erkek hastadır. Altın standart CMR ölçümleri şunlardı: son diyastolik hacim: 243 mL, uç sistolik hacim: 160 mL, çıkarma fraksiyonu: 4, LV kütlesi: 163 g. Konvansi...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

LV morfolojik ve fonksiyonel ölçümler, kardiyak hastalıkların tanı, yönetim ve takibinin temel taşlarını temsil eder; Dahası, onlar sonucun güçlü tahmincileridir. Genel olarak, LV'nin 2D ekokardiyografi tabanlı değerlendirilmesi mevcut uygulama yönergeleri tarafından önerilmektedir; bununla birlikte, LV şekli7,8 ile ilgili geometrik varsayımlardan uzak olduğu için 3D ekokardiyografinin daha doğru olduğu kanıtlanmıştır. Benek takibi ile deformasyon görüntüleme, du...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hiç kimse.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Proje no NVKP_16-1–2016-0017 ('Ulusal Kalp Programı'), NVKP_16 finansman programı kapsamında finanse edilen Macaristan Ulusal Araştırma, Geliştirme ve İnovasyon Fonu'ndan sağlanan destekle uygulanmıştır. Araştırma, Semmelweis Üniversitesi'nin Terapötik Gelişim ve Biyogörüntüleme tematik programları çerçevesinde Macaristan'daki Yenilik ve Teknoloji Bakanlığı'nın Tematik Mükemmellik Programı (2020-4.1.1.-TKP2020) tarafından finanse edildi.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3V-D / 4V-D / 4Vc-DGeneral Electricn.a.ultrasonprobu
4D Otomatik LVQGeneral Electricn.a.analizyazılımı
E9/E95General Electricn.a.ultrasonmakinesi
EchoPac v203General Electricn.a.analizyazılımı

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Guta, A. C., et al. Three-dimensional echocardiography to assess left ventricular geometry and function. Expert Review of Cardiovascular Therapy. 17 (11), 801-815 (2019).
  2. Surkova, E., et al. Current Clinical Applications of Three-Dimensional Echocardiography: When the Technique Makes the Difference. Current Cardiology Reports. 18 (11), 109(2016).
  3. Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).
  4. Matyas, C., et al. Comparison of speckle-tracking echocardiography with invasive hemodynamics for the detection of characteristic cardiac dysfunction in type-1 and type-2 diabetic rat models. Cardiovascular Diabetology. 17 (1), 13(2018).
  5. Kovacs, A., et al. Impact of hemodialysis, left ventricular mass and FGF-23 on myocardial mechanics in end-stage renal disease: a three-dimensional speckle tracking study. International Journal of Cardiovascular Imaging. 30 (7), 1331-1337 (2014).
  6. Muraru, D., et al. Comprehensive analysis of left ventricular geometry and function by three-dimensional echocardiography in healthy adults. Journal of the American Society of Echocardiography. 26 (6), 618-628 (2013).
  7. Lakatos, B. K., et al. Relationship between Cardiac Remodeling and Exercise Capacity in Elite Athletes: Incremental Value of Left Atrial Morphology and Function Assessed by Three-Dimensional Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (1), 101-109 (2020).
  8. Muraru, D., et al. Intervendor Consistency and Accuracy of Left Ventricular Volume Measurements Using Three-Dimensional Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 31 (2), 158-168 (2018).
  9. Kalam, K., Otahal, P., Marwick, T. H. Prognostic implications of global LV dysfunction: a systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction. Heart. 100 (21), 1673-1680 (2014).
  10. Muraru, D., et al. Validation of a novel automated border-detection algorithm for rapid and accurate quantitation of left ventricular volumes based on three-dimensional echocardiography. European Journal of Echocardiography. 11 (4), 359-368 (2010).
  11. Doronina, A., et al. The Female Athlete's Heart: Comparison of Cardiac Changes Induced by Different Types of Exercise Training Using 3D Echocardiography. BioMed Research International. 2018, 3561962(2018).
  12. Takeuchi, M., et al. Measurement of left ventricular mass by real-time three-dimensional echocardiography: validation against magnetic resonance and comparison with two-dimensional and m-mode measurements. Journal of the American Society of Echocardiography. 21 (9), 1001-1005 (2008).
  13. Armstrong, A. C., et al. LV mass assessed by echocardiography and CMR, cardiovascular outcomes, and medical practice. JACC Cardiovasc Imaging. 5 (8), 837-848 (2012).
  14. Olah, A., et al. Characterization of the dynamic changes in left ventricular morphology and function induced by exercise training and detraining. International Journal of Cardiology. 277, 178-185 (2019).
  15. Nagy, V. K., et al. Role of Right Ventricular Global Longitudinal Strain in Predicting Early and Long-Term Mortality in Cardiac Resynchronization Therapy Patients. PLoS One. 10 (12), e0143907(2015).
  16. Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening. Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).
  17. Badano, L. P., et al. Use of three-dimensional speckle tracking to assess left ventricular myocardial mechanics: inter-vendor consistency and reproducibility of strain measurements. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 14 (3), 285-293 (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D EchocardiographyLeft Ventricular QuantificationVolume MeasurementEjection FractionMyocardial StrainImage AcquisitionSoftware AnalysisCardiac MRI CorrelationVentricular MorphologyClinical Application

Related Articles