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.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Yenidoğanlarda Yüksek Kare Hızlı Ekokardiyografi Kaynaklı Kan Benek Görüntüleme ile İntrakardiyak Vortiklerin Değerlendirilmesi
Bu makalede
Düzeltme bildirimi
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Özet
Özet
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.
Giriş
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.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
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
- Ultrason makinesini hastanın karyolasının yanına kurun ve üç uçlu bir elektrokardiyogram bağlayın (bkz.
- Hasta kodunu ve vücut uzunluğu ve ağırlığı gibi ilgili ayrıntıları girin ve ekokardiyogramı daha önce açıklanan standartlaragöre gerçekleştirin 12.
2. Görüntü edinme
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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. - Her klip için kalp döngüsü boyunca oluşan bağımsız, tam oval şekilli girdapların sayısını kaydedin.
- 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.
- 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. - 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.
- 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.
- 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).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
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 ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
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 şekillen...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların beyan edecek herhangi bir açıklaması veya çıkar çatışması yoktur.
Teşekkürler
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.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Tomtec Imaging Systems GmbH Phillips | GmbH Corporation | Tüm girdap ölçümlerini hesaplamak için kullanılan çevrimdışı ultrason görüntü işleme aracı | |
| Vivid E95 | General Electrics | NA | Ekokardiyografiden türetilmiş Kan Beneği Görüntülemeyi yakalamak için kullanılan Kardiyak Ultrason cihazı |
Kaynaklar
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Mele, D., et al. Intracardiac flow analysis: techniques and potential clinical applications. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (3), 319-332 (2019).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kheradvar, A., et al. Diagnostic and prognostic significance of cardiovascular vortex formation. Journal of Cardiology. 74 (5), 403-411 (2019).
- 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).
- Henry, M., et al. Bicuspid aortic valve flow dynamics using blood speckle tracking in children. European Heart Journal-Cardiovascular Imaging. 22, 356(2021).
- 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).
- 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).
- Nagueh, S. F. Left ventricular diastolic function: understanding pathophysiology, diagnosis, and prognosis with echocardiography. JACC. Cardiovasc Imaging. 13, 228-244 (2020).
- 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).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
Düzeltme
Formal Correction: Erratum: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns
Posted by JoVE Editors on 2/22/2024. 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
