تقييم بالموجات فوق الصوتية للهيكل المجهري عضلة القلب
Summary
يستخدم تخطيط صدى القلب عادة لتوصيف التغيرات في بنية القلب ووظيفته وتحديدها كميا. نحن نصف خوارزمية التصوير بالموجات فوق الصوتية التي تقدم مقياسا بديلا معززا للهيكل الدقيق عضلة القلب ويمكن إجراؤها باستخدام برنامج تحليل الصور المفتوح الوصول.
Abstract
تخطيط صدى القلب هو طريقة تصوير يمكن الوصول إليها على نطاق واسع وتستخدم عادة لتوصيف التغيرات في بنية القلب ووظيفته وتحديدها كميا. يمكن أن تشمل التقييمات بالموجات فوق الصوتية للأنسجة القلبية تحليلات لكثافة إشارة الرقعة الخلفية داخل منطقة معينة من الاهتمام. وقد اعتمدت التقنيات التي أنشئت سابقا في الغالب على القيمة المتكاملة أو المتوسطة لكثافة إشارة الرصانة الخلفية، والتي قد تكون عرضة للتغير من البيانات المستعارة من معدلات الإطار المنخفضة والتأخير الزمني للخوارزميات على أساس الاختلاف الدوري. هنا، ونحن نصف خوارزمية التصوير بالموجات فوق الصوتية التي تمتد من الأساليب السابقة، ويمكن تطبيقها على إطار صورة واحدة وحسابات للتوزيع الكامل لقيم كثافة الإشارة المستمدة من عينة عضلة القلب معينة. عند تطبيقها على بيانات التصوير التمثيلي للفأرة والإنسان، تميز الخوارزمية بين الموضوعات التي تتعرض لمقاومة الحمل التالي المزمنة وبدونها. تقدم الخوارزمية مقياسا بديلا معززا للهيكل المجهري عضلة القلب ويمكن إجراؤها باستخدام برنامج تحليل الصور المفتوح الوصول.
Introduction
تخطيط صدى القلب هو طريقة تصوير يمكن الوصول إليها على نطاق واسع وتستخدم عادة لتوصيف التغيرات في بنية القلب ووظيفته وتحديدها كميا. يمكن أن تتضمن التقييمات بالموجات فوق الصوتية للأنسجة القلبية تحليلات لكثافة إشارة الرقط الخلفي داخل منطقة معينة من الاهتمام في نقطة زمنية واحدة ، وكذلك على مدار الدورة القلبية. وقد اقترحت الدراسات السابقة أن مقاييس كثافة إشارة السونوغرافية يمكن تحديد الوجود الكامن وراء الفوضى الألياف عضلة القلب، قابلة للحياة مقابل الأنسجة عضلة القلب غير قابلة للحياة، والتليف الخلالي1-3. نشير إلى “البنية المجهرية” عضلة القلب على أنها بنية الأنسجة التي يمكن وصفها ، باستخدام التحليل السونوغرافي ، وراء القياسات الخطية للحجم الإجمالي والمورفولوجيا. وبناء على ذلك، تم استخدام تحليلات كثافة إشارة السونوغرافية لتقييم التعديلات الهيكلية الدقيقة للأنسجة عضلة القلب في وضع اعتلال عضلة القلب الهايبروتروبي والمتوسع4،5،مرض الشريان التاجي المزمن6،7،وأمراض القلب ارتفاع ضغط الدم8،9. ومع ذلك ، اعتمدت التقنيات التي تم إنشاؤها سابقا في الغالب على القيمة المتكاملة أو المتوسطة لكثافة إشارة backscatter ، والتي قد تكون عرضة للتغير من الضوضاء العشوائية5، والبيانات المستعارة من معدلات الإطارالمنخفضة 10، والتأخير الزمني للخوارزميات استنادا إلى الاختلاف الدوري11.
هنا، ونحن نصف طريقة استخدام خوارزمية تحليل الصورة بالموجات فوق الصوتية التي تمتد من الأساليب السابقة. تركز هذه الخوارزمية على إطار واحد نهاية الانبساطي لتحليل الصورة وحسابات للتوزيع الكامل لقيم كثافة الإشارة المستمدة من عينة عضلة القلب معينة. باستخدام التامور كمرجع في الإطار12,13، تقوم الخوارزمية بشكل مستنسخ بقياس التباين في توزيعات كثافة الإشارات السونوغرافية وتقدم مقياسا بديلا معززا للهيكل الدقيق عضلة القلب. في بروتوكول خطوة بخطوة، نقوم بوصف طرق إعداد الصور للاستخدام، وأخذ عينات من المناطق ذات الاهتمام، ومعالجة البيانات ضمن مناطق محددة ذات أهمية. كما نعرض نتائج تمثيلية من تطبيق الخوارزمية على الصور صدى القلب المكتسبة من الفئران والبشر مع التعرض المتغير لضغوط الحمل بعد الحمل على البطين الأيسر.
Protocol
Representative Results
Discussion
نحن نصف البروتوكول الخاص بخوارزميات تحليل الصور التي تحدد كميا توزيع كثافة الإشارة السونوغرافية، وبالتالي تقدم مقياسا بديلا للهيكل المجهري عضلة القلب. وتعمل السمات الموحدة للبروتوكول، بما في ذلك اختيار العائد على الاستثمار والمنطقة المرجعية وتحديد حجمها وتحديد مواقعها، على تقليل التب…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نحن ممتنون للموارد التي تقدمها كلية الطب بجامعة هارفارد / بريغهام ومستشفى النساء القلب والأوعية الدموية مختبر الأساسية الفسيولوجية. وقد تم دعم هذا العمل جزئيا بتمويل من المعاهد الوطنية للصحة المنح HL088533، HL071775، HL093148، وHL099073 (RL). حصل محمد بن سلمان على جائزة زمالة ما بعد الدكتوراه لمؤسس جمعية القلب الأمريكية. الجامعة هي حاصلة على جائزة زمالة ما بعد الدكتوراه التي يمنحها مؤسسو جمعية القلب الأمريكية. وقد حصلت اللجنة العليا على دعم من مؤسسة إليسون.
Materials
| ImageJ v 1.46 | NIH (Bethesda, MD) | open access software | |
| Power ShowCase | Trillium Technology (Ann Arbor, MI) | commercial software |
References
- Yamada, S., Komuro, K. Integrated backscatter for the assessment of myocardial viability. Curr. Opin. Cardiol. 21, 433-437 (2006).
- Mimbs, J. W., O’Donnell, M., Bauwens, D., Miller, J. W., Sobel, B. E. The dependence of ultrasonic attenuation and backscatter on collagen content in dog and rabbit hearts. Circ. Res. 47, 49-58 (1980).
- Picano, E., et al. In vivo quantitative ultrasonic evaluation of myocardial fibrosis in humans. Circulation. 81, 58-64 (1990).
- Mizuno, R., et al. Myocardial ultrasonic tissue characterization for estimating histological abnormalities in hypertrophic cardiomyopathy: comparison with endomyocardial biopsy findings. Cardiology. 96, 16-23 (2001).
- Mizuno, R., Fujimoto, S., Saito, Y., Nakamura, S. Non-invasive quantitation of myocardial fibrosis using combined tissue harmonic imaging and integrated backscatter analysis in dilated cardiomyopathy. Cardiology. 108, 11-17 (2007).
- Marini, C., et al. Cyclic variation in myocardial gray level as a marker of viability in man. A videodensitometric study. Eur. Heart. J. 17, 472-479 (1996).
- Komuro, K., et al. Sensitive detection of myocardial viability in chronic coronary artery disease by ultrasonic integrated backscatter analysis. J. Am. Soc. Echocardiogr. 18, 26-31 (2005).
- Ciulla, M., et al. Echocardiographic patterns of myocardial fibrosis in hypertensive patients: endomyocardial biopsy versus ultrasonic tissue characterization. J. Am. Soc. Echocardiogr. 10, 657-664 (1997).
- Maceira, A. M., Barba, J., Varo, N., Beloqui, O., Diez, J. Ultrasonic backscatter and serum marker of cardiac fibrosis in hypertensives. Hypertension. 39, 923-928 (2002).
- D’Hooge, J., et al. High frame rate myocardial integrated backscatter. Does this change our understanding of this acoustic parameter. Eur. J. Echocardiogr. 1, 32-41 (2000).
- Finch-Johnston, A. E., et al. Cyclic variation of integrated backscatter: dependence of time delay on the echocardiographic view used and the myocardial segment analyzed. J. Am. Soc. Echocardiogr. 13, 9-17 (2000).
- Di Bello, V., et al. Increased echodensity of myocardial wall in the diabetic heart: an ultrasound tissue characterization study. J. Am. Coll. Cardiol. 25, 1408-1415 (1995).
- Takiuchi, S., et al. Quantitative ultrasonic tissue characterization can identify high-risk atherosclerotic alteration in human carotid arteries. Circulation. 102, 766-770 (2000).
- Querejeta, R., et al. Serum carboxy-terminal propeptide of procollagen type I is a marker of myocardial fibrosis in hypertensive heart disease. Circulation. 101, 1729-1735 (2000).
