Quantificação da função global diastólica por análise baseada em Modelagem cinemática de transmitral fluxo através do formalismo de enchimento parametrizada diastólica

1Department of Biomedical Engineering, Washington University in St. Louis, 2Department of Physics, Washington University in St. Louis, 3Division of Biology and Biomedical Sciences, Washington University in St. Louis, 4Department of Medicine, Cardiovascular Division, Washington University in St. Louis, 5Cardiovascular Biophysics Lab, Washington University in St. Louis
Published 9/01/2014
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Bioengineering

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Summary

Accurate, quantificação baseada em causalidade da função diastólica global tem sido alcançado por meio de análise baseada na modelização cinemática do fluxo transmitral através do parametrizada enchimento diastólico formalismo (PDF). PDF gera rigidez, relaxamento e parâmetros de carga únicas e elucida 'novo' fisiologia, proporcionando índices sensíveis e específicos de disfunção.

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Mossahebi, S., Zhu, S., Chen, H., Shmuylovich, L., Ghosh, E., Kovács, S. J. Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism. J. Vis. Exp. (91), e51471, doi:10.3791/51471 (2014).

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Abstract

Avaliação da função cardíaca quantitativa continua a ser um desafio para os fisiologistas e médicos. Embora os métodos invasivos têm historicamente constituído o único meio disponível, o desenvolvimento de métodos de imagem não invasivos (ecocardiograma, ressonância magnética, tomografia computadorizada) com alta resolução temporal e espacial proporcionar uma nova janela para a avaliação quantitativa da função diastólica. O ecocardiograma é o acordado padrão para avaliação da função diastólica, mas os índices de uso clínico atual simplesmente utilizar recursos de dimensão câmara (M-mode) ou movimento de sangue / tecido (Doppler) formas de onda selecionado sem incorporar os determinantes causais fisiológicas do próprio movimento. O reconhecimento de que todos os ventrículos esquerdo (VE) iniciado o enchimento, servindo como bombas de sucção mecânica permite que a função diastólica global a ser avaliada com base em leis do movimento que se aplicam a todas as câmaras. O que diferencia um coração de outro são os parâmetros da equação de movimento que govenchimento Erns. Assim, o desenvolvimento do enchimento parametrizada diastólica (PDF) formalismo tem mostrado que toda a gama de fluxo transmitral precoce clinicamente observados (Doppler E-Wave) padrões são extremamente bem em forma, as leis do movimento oscilatório amortecido. Isto permite a análise de E-ondas individuais de acordo com um mecanismo causal (sucção iniciada pelo recuo) que rende três (numericamente) parâmetros concentrados únicas cujos análogos fisiológico são câmara de rigidez (k), viscoelasticidade / relaxamento (c) e carga (x o). A gravação do fluxo transmitral (Doppler E-ondas) é uma prática comum em cardiologia clínica e, portanto, o método de gravação ecocardiográfico é apenas brevemente revisto. Nosso foco é a determinação dos parâmetros de PDF a partir de dados E-onda rotineiramente registrados. Conforme os resultados, destacam indicar, uma vez que os parâmetros de PDF foram obtidos a partir de um número adequado de carga variável E-ondas, os investigator é livre para usar os parâmetros ou construir índices a partir dos parâmetros (como a energia armazenada meia kx o 2, pressão máxima AV gradiente kx o, índice de carga independente da função diastólica, etc.) e selecionar o aspecto da fisiologia ou fisiopatologia ser quantificado.

Introduction

Estudos pioneiros de Katz 1 em 1930 revelou que o ventrículo esquerdo mamíferos inicia enchimento por ser uma bomba de sucção mecânica, e muito esforço, desde então, tem se dedicado a desvendar o funcionamento da diástole. Por muitos anos, os métodos invasivos eram as únicas opções disponíveis para a avaliação clínica ou de investigação da função diastólica (DF) 2-16. Na década de 1970, no entanto, os avanços técnicos e desenvolvimentos na ecocardiografia finalmente deu cardiologistas e fisiologistas ferramentas práticas para a caracterização não invasiva do DF.

Sem uma teoria causal unificação ou paradigma para a diástole a respeito de como o coração funciona quando se enche, os pesquisadores propuseram vários índices fenomenológica com base na correlação com características clínicas. A curvilínea, rapidamente subindo e descendo forma do fluxo sanguíneo velocidade contorno transmitral durante cedo, enchimento rápido, por exemplo, foi aproximada como um triângulo e diastólica fuíndices nction foram definidos a partir de características geométricas (altura, largura, área, etc.) desse triângulo. Avanços técnicos na ecocardiografia permitiram movimento do tecido, tensão e taxa de deformação durante o enchimento a ser medida, por exemplo, e cada avanço técnico trouxe com ele uma nova safra de índices fenomenológicas para ser correlacionados com características clínicas. No entanto, os índices permanecem correlativo e não causal e muitos índices são diferentes medidas do mesmo fisiologia subjacente. Não é surpreendente, portanto, que os índices clínicos atualmente empregados do DF têm sensibilidade e especificidade limitadas.

Para superar essas limitações o recheio formalismo (PDF) parametrizada diastólica, a cinemática causal, modelo parâmetro amontoado de enchimento do ventrículo esquerdo, que é motivado por e incorpora a fisiologia de sucção da bomba de diástole foi desenvolvido e validado 17. Ele modela a função diastólica (que se manifesta pelas formas curvilíneasde contornos fluxo transmitral), de acordo com as regras do movimento oscilatório amortecido harmônica. A equação para o movimento oscilatório amortecido harmónica é baseado na segunda lei de Newton, e podem ser escritos, por unidade de massa, como:

Equação 1 Equação 1

Esta equação diferencial de 2 ª ordem linear tem três parâmetros: k - rigidez câmara, c - viscoelasticidade / relaxamento, e x o - inicial de deslocamento / pré-carga do oscilador. O modelo prevê que os diferentes padrões de enchimento diastólica clinicamente observados são o resultado de variação no valor numérico destes três parâmetros do modelo. Com base no formalismo PDF e mecânica clássica, E-ondas pode ser classificado como sendo determinada por ou sobre-amortecida regimes sub-amortecidos do movimento. Numerosos estudos 21. O processo para a extração de parâmetros do modelo a partir de dados da onda E clinicamente registrada é detalhada nos métodos abaixo.

Ao contrário índices típicos de DF em uso clínico atual, três parâmetros do modelo PDF são causalidade baseado. Como discutido nos métodos a seguir, de índices adicionais de fisiologia diastólica podem ser derivadas a partir destes parâmetros fundamentais e da aplicação do formalismo PDF para os aspectos da diástole excepto fluxos através. Neste trabalho, métodos de análise baseados em PDF das relações fisiológicas fluxo mitral e que podem ser extraídas a partir da abordagem PDF, seus parâmetros e os índices derivados são descritos. Além disso, mostra-se que os parâmetros PDF ou índices derivadas deles podem provocarAlém propriedades intrínsecas da câmara dos efeitos externos da carga pode fornecer correlações com parâmetros definidos tradicionais invasiva e pode diferenciar entre os grupos normal e patológica.

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Protocol

O procedimento para a aquisição de imagens diagnósticas e analisá-los para obter os parâmetros de PDF é detalhado abaixo. Apesar de cateterismo cardíaco é mencionado na porção seleção assunto abaixo, a metodologia descrita aplica-se apenas à parte ecocardiográfico. A descrição da parte cateterismo foi incluído para validação independente de previsões baseadas em modelos e não está relacionado com a análise de E-ondas através do formalismo PDF. Antes da aquisição de dados, todos os indivíduos fornecem assinado, o consentimento informado para participação no estudo, de acordo com o Conselho de Revisão Institucional (Proteção Human Research Office) da Escola de Medicina da Universidade de Washington.

NOTA: Todos os programas de software (junto com tutoriais sobre como usá-los) descritos nesta secção podem ser baixados do http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm

Seleção 1. Assunto

NOTA: Todos os indivíduos na base de dados Cardiovascular Biofísica Laboratório teve ecocardiografia simultânea e cateterismo cardíaco realizado e foram encaminhados por seus médicos para cateterismo cardíaco diagnóstico. Os critérios de inclusão do banco de dados são: 1) ausência de quaisquer anormalidades valvares significativas, 2) ausência de anormalidades de movimento de parede ou bloqueio do ramo no ECG, 3) presença de uma janela ecocardiográfica satisfatória com E- claramente identificável e A-ondas.

2. Ecocardiográfica Aquisição de Dados

  1. Gravar um estudo completo / eco-Doppler 2D para todas as disciplinas, de acordo com a Sociedade Americana de Ecocardiografia 16 critérios. NOTA: Os ecocardiogramas de triagem foram registrados em uma câmara clínico padrão por um ultra-sonografista. Se desejado, a gravação ecocardiográfica transtorácica adicional pode ser realizada para fins de verificaçãos depois de um cateter adequado, de alta fidelidade é avançado no LV para medir simultaneamente a hemodinâmica LV.
  2. Assuntos da imagem em decúbito dorsal. Numa configuração nonresearch, posicionamento lateral esquerda padrão pode ser utilizado sem perda de generalidade do método. Obter visualizações apical de quatro câmaras, utilizando um transdutor de 2,5 MHz, com o volume de amostra fechado em 1,5-5 mm dirigidos entre as pontas dos folhetos da válvula mitral e ortogonal ao plano MV (para minimizar os efeitos de alinhamento, como visto na cor-mode M Doppler ), a parede de filtro fixado em 1 (125 Hz) e 2 (250 Hz), a linha de base adaptado para tomar vantagem de toda a altura do ecrã e da velocidade de escala ajustado para explorar a gama dinâmica de saída sem serrilhado.
  3. Realize Doppler tecidual com o volume da amostra fechado em 2,5 mm e posicionados nas poções lateral e septal do anel mitral.
  4. Salve exames Doppler em formato DICOM na máquina de eco e registro em DVD com simulteletrocardiograma aneously registada (ECG).

3. Doppler Processamento de Imagem e Análise convencional

NOTA: Esta seção descreve dois programas personalizados MATLAB. O primeiro programa é descrito no passo 3.1 e o segundo programa é descrito nos passos 3,2-3,5. Todos os programas de software (junto com tutoriais sobre como usá-los) pode ser baixado do http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm

  1. Converta imagens do formato DICOM e vídeo para arquivos de bitmap (bmp) (usando um programa MATLAB costume). NOTA: O procedimento descrito abaixo para caber Doppler E-ondas e Doppler tecido E'- ondas é mostrado na Figura 1.
  2. Coloque os arquivos de imagem bitmap em outro programa MATLAB personalizado para medir parâmetros de fluxo transmitral convencionais, tais como E pico, de pico, E dur 'pico, A' E de pico, etc. e recortar as imagens para análise PDF. Escolha imagens com contorno fluxos através discernível e ciclo cardíaco completo como indicado pelo ECG para análise.
  3. Marcar a taxa de amostragem de tempo (medido em pixels / s no eixo horizontal) e taxa de amostragem de velocidade (medida em pixels / (m / s) ao longo do eixo vertical) nas imagens. Identificar o ciclo cardíaco completo observando e marcação picos consecutivos (R ou qualquer característica distinta do ECG) na imagem.
  4. Mark transmitral Doppler E e A-onda ou tecido e Doppler? -E? A'- onda do ciclo cardíaco seleccionado.
    1. Selecione o Doppler E-ondas ponto de pico ie. E pico, (ou pico E ') e marcar o início da onda usando a linha que liga o pico para o início como uma guia para coincidir com a aceleração da inclinação da onda E (ou E'-ondas). O início da onda é utilizado para calcular o intervalo do início ao pefluxo ak denotado como o tempo da onda E (ou E'-wave) aceleração (AT).
    2. Marca o fim da onda E (ou E'-ondas), utilizando a linha que liga o pico para o final como um guia para corresponder ao declive de desaceleração. Isto é usado para calcular o intervalo de pico para a linha de base como indicado o tempo de desaceleração (DT). O intervalo do início ao fim da onda é a duração da onda E (E dur = NO + DT). O programa guia o usuário através de todo o processo com instruções apropriadas.
  5. Marcar a onda A usando um processo semelhante ao do E-ondas. Com ambos os E-e A-ondas marcado o programa calcula o pico E / A proporção de pico.
    NOTA: O programa salva as ondas marcadas como imagens recortadas contendo o E e apenas A-ondas. O programa também cria um ficheiro de dados com os parâmetros de corte e medidos para cada batimento.

4. montagem automatizada de transmitral Fluxo Usando o formalismo PDF

A montagem automatizada de Doppler E e A-ondas e Doppler tecidual e os contornos? -E? Onda A'- é feito usando um programa LabView costume 18,19.
  1. Coloque a imagem cortada, eo programa calcula automaticamente o envelope velocidade máxima (MVE). Seleccione o MVE, definindo o limite de tal forma que se aproxima de fluxos através MVE como mostrado na Figura 1. O início e terminação dos pontos que definem o MVA pode ser seleccionada ao longo do eixo de tempo por parte do operador de modo a que apenas o MVE pontos que proporcionem boa correspondência para a parte seleccionada real da onda são usados ​​como entrada para a montagem posterior.
  • NOTA: Os pontos MVE selecionadas pelo usuário são a entrada para o programa de computador que se adapta automaticamente a solução do modelo PDF para a velocidade em função do tempo, utilizando um Marquardt Levenberg (iterativo) algoritmo. A montagem é realizada com a exigência de que o erro quadrático médio entre a clínica (de entrada)dados (MVE) e o modelo de PDF contorno previsto ser minimizada. Uma vez que o modelo é linear, um único conjunto de parâmetros é obtida para cada Doppler de onda E derivada MVE utilizado como entrada. Assim numericamente k, C e valores X O exclusivos são gerados para cada onda E e K ', c', e x o 'para cada onda E'.
  • No caso do ajuste é obviamente subóptima quando o ajuste é sobreposta sobre a onda E (ou E'-ondas) imagem (isto é. Algoritmo tentou encaixar ruído incluídos no MVE por exemplo) modificar o MVE usando mais / menos pontos, modificando assim, o modelo previu contorno com conseqüente modificação dos parâmetros de PDF para conseguir um melhor ajuste.
  • Salve os dados quando o ajuste apropriado PDF foi gerado. NOTA: O programa é escrito para salvar automaticamente os dados de imagem e arquivos de texto contendo os parâmetros PDF ea informação de contorno.
    Os parâmetros obtidos PDF a partir do procedimento acima descrito pode ser utilizado para elucidar novo fisiologia e distinguir entre a fisiologia normal e patológica, como detalhado na secção de resultados representativos abaixo.

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    Representative Results

    As formas de onda de Doppler representante dos quatro diferentes tipos de padrões de enchimento (, pseudormal relaxamento retardada normal, constritiva restritiva) usando o método descrito acima são mostrados na Figura 2. Figura 2A mostra o padrão normal, o que, por si só, é indistinguível da pseudonormal padrão. Figura 2B mostra um relaxamento retardada e a Figura 2C mostra um padrão constritiva restritiva associada com disfunção diastólica grave. Para maior clareza, os ajustes prevista pelo modelo de PDF são sobrepostas nas imagens. Os parâmetros convencionais de eco (E de pico, o pico, E-onda AT, e E-onda DT) e os parâmetros de PDF (k, c, x o) estão listadas abaixo de cada imagem. Como os números indicam, o formalismo PDF se encaixa (prevê) todos os três padrões de enchimento muito bem. Os parâmetros de PDF também fornecem informações sobre as propriedades da câmara. A deDefiniu padrão relaxamento (Figura 2B) tipicamente tem uma maior viscoelasticidade parâmetro PDF / c relaxamento do que o padrão normal (Figura 2A). Padrão constritiva restritiva (Figura 2C) tipicamente tem uma rigidez mais elevada (PDF parâmetro k) do que o padrão normal.

    Análise de Doppler E-ondas usando o formalismo PDF tem sido usado para diferenciar entre grupos normais e patológicos e para descobrir novos fisiologia. Listados abaixo estão alguns resultados publicados selecionados de análise DF baseado formalismo PDF destinados a diferenciar entre patológica e fisiologia normal e aplicativos selecionados do formalismo PDF para elucidar nova fisiologia.

    DIABETES

    O método tem sido mostrado para quantificar as diferenças nos DF entre indivíduos de controlo e diabéticos de idade semelhante. Enquanto os índices convencionais tais como desaceleração da onda tempo-DT, E c foi significativamente diferente entre os grupos de 22. Além disso, o gradiente de pressão atrioventricular pico, que pode ser calculada a partir dos parâmetros de PDF como o kx 23 foi significativamente maior no grupo diabético. Além disso, consulte a eficiência preenchimento cinemático, aplicado aos diabéticos abaixo.

    HIPERTENSÃO

    O método foi utilizado para analisar os padrões de enchimento transmitral em pacientes hipertensos, em comparação com os controlos de 24. Doppler convencional índices derivados foram incapazes de diferenciar entre os grupos, mas o PDF parâmetro c foi significativamente maior no grupo de hipertensos em comparação com os controles não hipertensos.

    A restrição calórica retarda o envelhecimento CARDÍACA >

    O método avaliou o efeito da restrição calórica em DF em humanos 25. DF foi avaliada em indivíduos que praticam a restrição calórica pela medição do fluxo mitral e comparando com controles pareados por idade. DF foi significativamente melhor no grupo de restrição calórica como quantificados por maior valor de E / A e superior de enchimento precoce (onda E) fração. Além disso, o parâmetro PDF k, que representa a rigidez da câmara LV e c, que representam a viscoelasticidade, foi significativamente mais baixo em sujeitos de restrição calórica. Desde o pico E não foi significativamente diferente entre os dois grupos, o grupo controle gasta mais energia para atingir a mesma velocidade de pico de enchimento. Este revelou que a restrição calórica está associada a mais eficiente DF. Além disso, o preenchimento idosos calóricas assuntos restritos era comparável a um grupo normal, mais jovem, o que sugere que a restrição calórica retarda o envelhecimento cardíaco 26.

    _content "> PRESENÇA VS. AUSÊNCIA DE mitral ANULARES OSCILAÇÕES

    O formalismo PDF também foi utilizado para analisar as oscilações anulares (MAO), após a onda E'-(o -wave E ", E '' '-. Onda, etc). Este "toque" do anel mitral tem sido observada nos seres humanos, mas 20 caracterização da presença e ausência das oscilações subsequentes faltava. O método permitiu a hipótese de ser testado, que a ausência de MAO é explicado por um aumento dos efeitos viscoelásticas devido ao relaxamento mais lenta ou menos eficaz. Ao comparar os 35 pacientes com MAO para 20 sujeitos sem MAO, verificou-se que a rigidez longitudinal (k ') e a longitudinal viscoelasticidade / relaxamento (c') foram maiores no grupo sem MAO. A força de recuo inicial e a energia de recuo armazenado ambos foram superiores no grupo com MAO. Além disso, foi mostrado que a ausência de MAO foi concordant com disfunção diastólica relacionadas com o relaxamento 27. Por isso, a análise de tecido PDF ondas Doppler? -E? Revela que a ausência de MAO indica disfunção diastólica relaxamento relacionado.

    RIGIDEZ diastásico DE E-WAVE ANÁLISE

    Enquanto o declive da relação pressão-volume diastólico final (EDPVR) fornece o índice de rigidez à base familiar, o declive (AP / AV) da pressão-volume diastático (PV) relação (D-PVR) fornece o in vivo rigidez do VE relaxado. Ecocardiográfica, (ie Doppler E-ondas), a análise pode fornecer apenas relativa, em vez de informações pressão absoluta. Deste modo, tem sido demonstrado que o relaxada (diastático) rigidez do VE pode ser calculado directamente a partir da análise da onda E sozinho 28. Usando o formalismo PDF e pressão equação de Bernoulli e volume a diástase (final do E-onda) é derivado. A P derivada, pontos V quando o ajuste viaregressão linear gerar o D-PVR da análise da onda E (D-PVR E-ondas) cuja inclinação, rigidez diastático K onda E foi computado. Os resultados renderam excelente correlação (R 2 = 0,92) entre a rigidez diastático a partir da análise da onda E PDF baseado (K E-onda) ea medida padrão ouro simultânea de rigidez diastático de dados PV simultânea (K Cath), em 30 indivíduos (444 total de ciclos cardíacos) com FEVE normal (FEVE> 55%).

    RECHEIO KINEMATIC ÍNDICE DE EFICIÊNCIA

    De uma perspectiva de modelagem cinemática, um constante aumento de relaxamento / viscosidade c gera aumento da resistência ao enchimento. Daí a escolha natural para o enchimento ventricular é um cenário idealizado devido ao recuo só e completo relaxamento, ou seja, sem amortecimento (c = 0). O índice de eficácia de enchimento cinemática (KFEI) foi definido e derivados 29 como a relação adimensional de volume real introduzirção do ventrículo esquerdo (VE) (tempo integral velocidade [VTI] do E-onda real com parâmetros PDF c, k, x o) para o volume ideal (VTI de E-onda ideal ter mesmo k e x o, mas sem resistência preenchimento [c = 0]). Em 36 pacientes com função ventricular normal (17 diabéticos e 19 controles não diabéticos bem combinado), foi demonstrado que 30 KFEI de E-ondas em pacientes diabéticos (49,1 ± 3,3%) foi significativamente menor do que em pacientes normais (55,8 ± 3,3%) . Isto significa que, mesmo quando FEVE é normal, a eficiência de enchimento é prejudicada em diabéticos em comparação com não diabéticos.

    PREENCHIMENTO DE EFICIÊNCIA deteriora com a idade

    Em função da capacidade de índice de eficiência de enchimento cinemática (KFEI) 29 para avaliar o preenchimento de diabetes vs. controlos não diabéticos, a dependência da idade KFEI foi determinada. Foi demonstrado que KFEI, diminui em magnitudecom a idade e se correlaciona fortemente com a idade (R 2 = 0,80) por meio da análise de 72 indivíduos controle com FEVE normal (FEVE> 55%) e sem patologia cardiovascular 30. A dependência da idade de outros parâmetros convencionais de DF foi também avaliada. Em concordância com outras medidas não-invasivas DF conhecidas para diminuir com a idade, KFEI diminui e se correlaciona fortemente com a idade (R 2 = 0,80). A análise multivariada mostrou que a idade é o mais importante contribuinte para KFEI (p = 0,003).

    ÍNDICE DE CARGA INDEPENDENTE da função diastólica

    Contornos E-onda demonstrar batimento a batimento mudanças em resposta à respiração e, portanto, demonstram forte dependência de carga. Na verdade todos os índices de DF são dependentes da carga. Isso é problemático porque põe em causa se as diferenças observadas nos índices DF são o resultado de variação de carga ou o resultado de variação intrínseca propriedade de câmara. Previsão teórica e experiênciaal validação de um índice de carga independente da função diastólica (LIIDF) tem sido um problema não resolvido muito procurado em fisiologia / cardiologia. Para abordar a questão da dependência de carga, o formalismo PDF foi aplicada a E-ondas medidos em cargas variáveis. Através de modelagem cinemática e derivação matemática, um índice independente da carga foi derivado, que é conservada entre E-ondas medidos com diferentes cargas. Para cada onda E medida, os parâmetros k PDF e x o são multiplicadas para obter o kx, o modelo previu valor pico de força análogo ao pico de fluxo de gradiente de pressão instantânea de condução e o parâmetro c PDF é multiplicado pela velocidade de pico de E pico para se obter um valor para a força máxima resistente de enchimento. Traçando kx o vs. C E pico como um par ordenado de cada onda E gera uma relação altamente linear cujo (dimensão) inclinação M é o sought após índice independente de carga e permanece conservado apesar carga gerada mudanças no E-ondas.

    Para validação E-ondas gravadas enquanto a carga foi variada através de inclinação (cabeça para cima, horizontal, e de cabeça para baixo) em 16 voluntários saudáveis ​​foram analisados. Os resultados 33 originou o muito elevada correlação (R2 = 0,98) entre o kx e c E pico como previsto. A capacidade de M para diferenciar entre indivíduos normais, a disfunção diastólica e também foi avaliada por meio de análise de dados cath-eco simultâneas em indivíduos disfunção diastólica vs. controlos. M média para o grupo com disfunção diastólica (M = 0,98 ± 0,07) foi significativamente menor do que os controles (M = 1,17 ± 0,05, P <0,001) 33.

    Figura 1
    Figura 1 Seqüência de passos operacionaispara a montagem (A) uma onda E e (B) uma onda E'via o formalismo PDF. A) da esquerda para a direita imagem de fluxo é cortada para obter Doppler perfil de velocidade. E-onda máximo envelope de velocidade (MVE) para estar apto é selecionado (mostrado em verde com prazos em azul). Erro minimizando PDF ajuste é obtida via algoritmo Levenberg Marquardt resultando em parâmetros PDF e uma medida de qualidade do ajuste. B) Procedimento similar para a imagem do Doppler tecidual. A imagem está invertida após a colheita. Veja o texto para maiores detalhes. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

    Figura 2
    Figura 2 Três padrões E-ondas com ajustes PDF. A) Normaal / pseudonormal padrão. B) Atraso relaxamento padrão. C) padrão constritiva restritiva. Veja o texto para maiores detalhes. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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    Discussion

    De acordo com nosso foco metodológico, os principais aspectos dos métodos que facilitem a obtenção de resultados precisos e significativos são destacados.

    ECOCARDIOGRAFIA

    A Sociedade Americana de Ecocardiografia (ASE) tem diretrizes para a realização de estudos transtorácicas 16. Durante um exame de eco, há uma infinidade de fatores que afetam a qualidade da imagem. Os fatores que estão além do controle do ultra-sonografista incluem: capacidades técnicas do gerador de imagens a ser utilizado, freqüência cardíaca, hábitos do paciente, a variação individual na localização, orientação das estruturas anatômicas e de qualidade de 'janela echo', referindo-se às características do transmissão do ultra-som nos tecidos de um determinado assunto. Fatores que são diretamente controláveis ​​pelo ultra-sonografista incluem configurações da máquina, incluindo a escolha do transdutor. Uma vez que a fidelidade da análise de PDF é dependente do qua imagem de ecodade, cuidados devem ser tomados durante o processo de aquisição de imagem para obter as melhores imagens possíveis.

    Para melhor qualidade de serviço E-onda imagem para análise PDF, maximizando o tamanho da onda E em relação à exibição e definir a velocidade de varredura de 100 mm / seg são desejáveis. Alta velocidade de varredura e uso do tamanho da tela cheia para determinar escala máxima velocidade proporciona maior resolução temporal (ou seja, mais pontos para estar apto) ao longo de ambos tempo e velocidade eixos. Configurações de filtro de linha de base também pode ser determinada mais com configurações mais altas velocidade de varredura. O número de ciclos cardíacos gravadas é altamente variável entre os laboratórios de eco. Para análise significativa PDF gravação contínua através de vários (3 ou 4) ciclos respiratórios é mais desejável. Em uma freqüência cardíaca de repouso típico de 75 batimentos / min e 12 respirações / min, 4 ciclos respiratórios ascendem a 20 segundos de gravação contínua, que deve fornecer 25 ciclos cardíacos. Gravar este número de ciclos é justificada por causa da carga varying consequência da respiração calmo, de modo que o LIIDF pode ser calculado, se desejado. Note-se, que os valores de cálculo para o x, c, k e com base na batida média 25 é uma forma legítima de caracterizar a diástole. Variação de carga também pode ser gerado durante a gravação clínico com as manobras de Valsalva ou Mueller, ou por elevação da perna passiva utilizando uma espuma de cunha 30 °.

    PARÂMETROS DETERMINAÇÃO PDF

    REQUISITOS algorítmica

    A equação do movimento para um oscilador harmônico amortecido e sua solução matemática é o conteúdo do curso padrão em engenharia matemática, na física e mecânica 34. A escolha da linguagem de programação (C ++, Fortran, LabView, MATLAB, etc.) Pelo qual é aplicado também fica a critério do usuário / pesquisador. Existem métodos numéricos Standard e 35 são bem conhecidos. Outros grupos têm implementado o formalismo PDF por writing seu próprio algoritmo numérico e foram replicados independentemente dos resultados, incluindo valores numéricos para o PDF parâmetros 36 em um grande estudo envolvendo mais de 1.000 pacientes. Embora o trabalho em curso inclui o desenvolvimento de ferramentas de análise de PDF com base na Web, o ideal, amplo benefício chegar do método poderia ser melhor alcançada por incorporação do formalismo PDF para o pacote de análise de propriedade de geradores de imagens ecocardiográficas comerciais.

    OPERADOR ASPECTOS DEPENDENTES

    Uma vez que a imagem da onda E foi cortada e importada (ver Figura 1) na determinação da velocidade máxima do envelope, ou seja, o conjunto real de pontos para os quais a solução de velocidade de oscilação amortecida harmónica é para ser encaixar pelo método, é determinada. Como mostra a seqüência de painéis e passos operacionais na Figura 1 e discutidos acima, o ruído da linha de base, bem como ruídos estranhos que afeta o contorno é often parte da imagem. O operador pode determinar o conjunto contínuo de pontos para se encaixar, como mostrado na Figura 1, através do ajuste da posição das linhas azuis verticais que definem o início e fim dos pontos para se encaixar. O método apresenta o ajuste directamente sobre a imagem importada e o operador pode facilmente determinar se é ou não significativa.

    A frequência cardíaca tem um efeito sobre a duração da diástole e as características da onda E 37, e deve ser tomado cuidado para interpretar os resultados do algoritmo de ajuste no contexto da frequência cardíaca do paciente. No batimentos cardíacos típicos abaixo de 80 batimentos / min, em ritmo sinusal e-e A-ondas são separados por um breve período de diástase. Isto facilita a inserção da porção de desaceleração do E-ondas. Como os batimentos cardíacos aumentam, diástase diminui e desaparece, desde o início Uma onda ocorre antes do término E-ondas. No batimentos cardíacos rápidos, acima de 90 batimentos / min, a onda A recobre a porção de desaceleração da onda Ee análise PDF do E-onda se torna pouco confiável, devido ao número limitado de pontos de MVE disponíveis para estar em forma. Para análise significativa, pelo menos de dois terços de meia a desaceleração da onda da forma de onda total deverá estar disponível para a montagem.

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    Acknowledgements

    Este trabalho foi financiado em parte pelo Alan A. e Edith L. Wolff Charitable Trust, St. Louis, e da Fundação Barnes-Jewish Hospital. L. Shmuylovich e E. Ghosh foram parcialmente apoiado por bolsas de estudo Predoctoral do Heartland de afiliados da American Heart Association. S. Zhu receberam apoio parcial do Compton Scholars Programa Universidade de Washington e da Faculdade de Artes e Verão Prêmio de Pesquisa de Graduação em Ciências '. S. Mossahebi recebeu o apoio parcial do Departamento de Física.

    Materials

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

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

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