Transtorakal Speckle Tracking ekkokardiografi for kvantitativ vurdering af venstre ventrikel myokardie Deformation
Summary
Speckle sporing ekkokardiografi er en spirende diagnostisk billeddannelse teknik til kvantitativ vurdering af globale og regionale myokardie ydeevne. Standard visning ekkokardiografiske motion billeder optages og deformation parametre måles efterfølgende af automatiseret kontinuerlig frame-by-frame sporing og bevægelse analyse af prikker inden billeder for B-mode af myokardiet.
Abstract
Værdien af konventionel ekkokardiografi er begrænset af forskelle i inter-individuel billede fortolkning og derfor i høj grad afhængig af bedømmernes ekspertise. Speckle sporing ekkokardiografi (STE) er en lovende, men teknisk udfordrende metode, der kan anvendes til kvantitativt at vurdere regional og global systolisk og diastolisk myocardial ydeevne. Myokardie belastning og stamme sats kan måles i alle tre dimensioner – radial, omkredsen, langsgående – af myokardial deformation. Standard tværsnit todimensionale B-mode billeder optages og efterfølgende efterbehandlet ved automatiseret kontinuerlig frame-by-frame sporing og bevægelse analyse af prikker i myokardiet. Billeder optages som digitale loops og synkroniseret til en 3-lead EKG for timing formål. Longitudinal deformation vurderes i apikale 4-, 3- og 2-kammer synspunkter. Omkredsen og radial deformation måles i parasternal korte akse fly.
Optimal billedkvalitet og nøjagtig væv sporing er altafgørende for korrekt bestemmelse af myocardial måleparametre. Ved hjælp transtorakal STE i en sund frivillig, denne artikel er en detaljeret beskrivelse af de væsentligste trin og potentielle faldgruber kvantitative ekkokardiografisk myokardie deformation analyse.
Introduction
Videnskabelige og kliniske scenarier i hjerte-kar-medicin er mere og mere behandlet af kontinuerte variable og cutoff værdier frem for forenklet "ja eller nej" algoritmer. Billeddannende teknikker har udviklet sig til at kunne vurdere hjertefunktionen i stadigt stigende detaljer. Speckle sporing ekkokardiografi (STE) er en ny diagnostisk værktøj til kvantitativ evaluering af myokardie ydeevne. Mens konventionelle ekkokardiografi er begrænset af subjektive billede fortolkning og en stærk afhængighed af den enkelte eksaminator ekspertise har STE blevet indført som en reproducerbar og mere objektiv metode til at kvantificere global og regional systolisk og diastolisk funktion 1,2.
Venstre ventrikel (LV) myocardial deformation – langsgående og rundtgående afkortning samt radial fortykkelse i systole og vice versa i diastolen – kan beskrives måle parametre stamme (ε) og strai sats (SR). ε er en dimensionsløs procentvise ændring i myocardial længde. SR er en tid derivat af ε 3. Disse vigtige indekser for myocardial funktion har vist sig at kunne identificere myokardieiskæmi 4, forudsige respons på kardial resynkroniseringsterapi 5 og til at detektere subklinisk myokardial dysfunktion, mens konventionelle ekkokardiografiske parametre stadig normale 6. Systematisk metaanalyse, global langsgående ε, det hyppigst anvendte kvantitativ LV systolisk funktion parameter, har vist sig at have overlegen prognostisk værdi til forudsigelse af alvorlige kardielle hændelser derefter LV uddrivningsfraktion (EF), den nuværende gyldne standard for vurderingen af LV systolisk funktion 7. Kan påvises Selv meget subtile ændringer såsom effekten af kortsigtede metaboliske ændringer på myocardial mekanik i asymptomatiske patienter udnytter STE 8.
Teknisk, brug STEs gråtoner 2D eller 3D B-mode motion billeder optaget i standard ekkokardiografi synspunkter. Flere på hinanden følgende hjerte-cyklusser registreres i apikale 4, 3 og 2 kammer udsigt til at måle langsgående deformation og i parasternal korte akse visning for omkredsen og radial deformation 9. Desuden ved at opfange den korte akse visning på niveau med mitralklappen, den papillære muskler og toppunktet, LV torsion kan vurderes 3. Efterfølgende til erhvervelse billede og lagring som digitale loops, er myokardie deformation målt på en off-line arbejde station eller på ultralyd selve enheden. Softwaren registrerer unikke myokardie pixel mønstre i de optagede gråtonebilleder, de såkaldte "prikker" og spore dem i den undersøgte hjertecyklus. Vektorer måles og deformationsparametre efterfølgende beregnet. Denne måde regional og global myocardial deformation kan vurderes i systole og diastole for både venstre og højre ventrikel end atrium 10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Betydningen af teknikken med hensyn til alternative metoder
Den nuværende gold standard for ekkokardiografisk vurdering af LV systolisk funktion er LV uddrivningsfraktion (EF) 13. Dog er bestemmelse af EF på grundlag af en forenklet fremgangsmåde, som er tæt korreleret til den radiale del af myokardie sammentrækning, men tager ikke hensyn til de vigtige langsgående og omkredsen fly. Derfor EF overforenkler tredimensionale kompleksitet myocardial deformation….
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank the echocardiographic study subject for volunteering in the video as well as Witten/Herdecke University and HELIOS Research Center (HRC-ID 000416 assigned to Kai O. Hensel) for funding.
Materials
| Phillips iE33 ultrasound system | Philips Healthcare | http://www.umiultrasound.com/ultrasound-machine/philips/ie33 | |
S5-1 broadband sector array transducer |
Philips Healthcare | 5-1 MHz, http://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605412081/s5-1 | |
| QLAB Advanced Quantification Software Version 10.5 | Philips Healthcare | Q-App: Automated Cardiac Motion Quantification (aCMQ), www.philips.com/QLAB-cardiology | |
| Xcelera R3.3L1 (Version 3.3.1.1103) | Philips Healthcare | http://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC830038/xcelera-r41-cardiology-information-management-system |
References
- Leischik, R., Dworrak, B., Hensel, K. Intraobserver and interobserver reproducibility for radial, circumferential and longitudinal strain echocardiography. Open Cardiovasc. Med. J. 8, 102-109 (2014).
- Smiseth, O. A., Torp, H., Opdahl, A., Haugaa, K. H., Urheim, S. Myocardial strain imaging: how useful is it in clinical decision making?. Eur Heart J. , (2015).
- Opdahl, A., Helle-Valle, T., Skulstad, H., Smiseth, O. A. Strain, strain rate, torsion, and twist: echocardiographic evaluation. Curr. Cardiol. Rep. 17, 568 (2015).
- Kukulski, T., et al. Identification of acutely ischemic myocardium using ultrasonic strain measurements. A clinical study in patients undergoing coronary angioplasty. J. Am. Coll. Cardiol. 41, 810-819 (2003).
- Suffoletto, M. S., Dohi, K., Cannesson, M., Saba, S., Gorcsan, J. Novel speckle-tracking radial strain from routine black-and-white echocardiographic images to quantify dyssynchrony and predict response to cardiac resynchronization therapy. Circulation. 113, 960-968 (2006).
- Hensel, K. O., et al. Subclinical Alterations of Cardiac Mechanics Present Early in the Course of Pediatric Type 1 Diabetes Mellitus: A Prospective Blinded Speckle Tracking Stress Echocardiography Study. J Diabetes Res. 2016, 2583747 (2016).
- 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, 1673-1680 (2014).
- Hensel, K. O., Grimmer, F., Jenke, A. C., Wirth, S., Heusch, A. The influence of real-time blood glucose levels on left ventricular myocardial strain and strain rate in pediatric patients with type 1 diabetes mellitus – a speckle tracking echocardiography study. BMC Cardiovasc. Disord. 15, 175 (2015).
- Kurt, M., Tanboga, I. H., Aksakal, E. Two-Dimensional Strain Imaging: Basic principles and Technical Consideration. Eurasian J Med. 46, 126-130 (2014).
- Cameli, M., Lisi, M., Righini, F. M., Mondillo, S. Novel echocardiographic techniques to assess left atrial size, anatomy and function. Cardiovasc. Ultrasound. 10 (4), (2012).
- Pellikka, P. A., Nagueh, S. F., Elhendy, A. A., Kuehl, C. A., Sawada, S. G. American Society of Echocardiography recommendations for performance, interpretation, and application of stress echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 20, 1021-1041 (2007).
- 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. J. Am. Soc. Echocardiogr. 28, 1-39 (2015).
- Curtis, J. P., et al. The association of left ventricular ejection fraction, mortality, and cause of death in stable outpatients with heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 42, 736-742 (2003).
- Liebson, P. R., et al. Echocardiographic correlates of left ventricular structure among 844 mildly hypertensive men and women in the Treatment of Mild Hypertension Study (TOMHS). Circulation. 87, 476-486 (1993).
- Hensel, K. O., Jenke, A., Leischik, R. Speckle-tracking and tissue-Doppler stress echocardiography in arterial hypertension: a sensitive tool for detection of subclinical LV impairment. Biomed Res Int. , 472562 (2014).
- Gorcsan, J., Tanaka, H. Echocardiographic assessment of myocardial strain. J. Am. Coll. Cardiol. 58, 1401-1413 (2011).
- Holmes, A. A., Taub, C. C., Garcia, M. J., Shan, J., Slovut, D. P. Increased Apical Rotation in Severe Aortic Stenosis is Associated with Reduced Survival: A Speckle-Tracking. J. Am. Soc. Echocardiogr. , (2015).
- Auger, D., et al. Effect of cardiac resynchronization therapy on the sequence of mechanical activation assessed by two-dimensional radial strain imaging. Am. J. Cardiol. 113, 982-987 (2014).
- To, A. C., et al. Strain-time curve analysis by speckle tracking echocardiography in cardiac resynchronization therapy: Insight into the pathophysiology of responders vs. non-responders. Cardiovasc. Ultrasound. 14 (14), (2016).
- Seo, Y., et al. Three-dimensional propagation imaging of left ventricular activation by speckle-tracking echocardiography to predict responses to cardiac resynchronization therapy. J. Am. Soc. Echocardiogr. 28, 606-614 (2015).
- Trache, T., Stobe, S., Tarr, A., Pfeiffer, D., Hagendorff, A. The agreement between 3D, standard 2D and triplane 2D speckle tracking: effects of image quality and 3D volume rate. Echo Res Pract. 1, 71-83 (2014).
- Sanchez, A. A., et al. Effects of frame rate on two-dimensional speckle tracking-derived measurements of myocardial deformation in premature infants. Echocardiography. 32, 839-847 (2015).
- Hensel, K. O. Non-ischemic diabetic cardiomyopathy may initially exhibit a transient subclinical phase of hyperdynamic myocardial performance. Medical Hypotheses. 94, 7-10 (2016).
