Transtorakal Speckle Spårning ekokardiografi för kvantitativ bedömning av vänster kammares Myocardial Deformation
Summary
Speckle spårning ekokardiografi är en framväxande diagnostisk bildteknik för kvantitativ bedömning av global och regional hjärtmuskel prestanda. Standard visa ekokardiografiska rörliga bilder spelas in och deformationsegenskaper parametrar värderas därefter genom automatiserad kontinuerlig ram-för-bild spårning och rörelseanalys av fläckar inom B-mode bilder av hjärtmuskeln.
Abstract
Värdet av konventionell ekokardiografi begränsas av skillnader i inter enskild bild tolkning och därför i hög grad beroende av granskarna kompetens. Speckle spårning Echocardiography (STE) är en lovande men tekniskt utmanande metod som kan användas för att kvantitativt bedöma regionala och globala systoliskt och diastoliskt myokardial prestanda. Myocardial stam och töjningshastigheten kan mätas i alla tre dimensioner – radiellt, periferilängd – hjärtinfarkt deformation. Standard tvärsnitts tvådimensionella B-mode bilder registreras och därefter efterbehandlas genom automatiserad kontinuerlig ram-för-bild spårning och rörelseanalys av fläckar i hjärtmuskeln. Bilderna lagras som digitala slingor och synkroniseras till en 3-lead EKG för timing ändamål. Längsgående deformation bedöms i apikala 4-, 3- och 2-kammar vyer. Omkrets och radiella deformationen mäts i parasternal korta axeln planet.
Optimal bildkvalitet och korrekt spårning vävnad är av största vikt för korrekt bestämning av hjärtprestandaparametrar. Med hjälp av transtorakal STE i en frisk volontär, är denna artikel en detaljerad beskrivning av de viktigaste stegen och potentiella fallgropar kvantitativ ekokardiografisk myocardial deformationsanalys.
Introduction
Vetenskapliga och kliniska scenarier i kardiovaskulär medicin är mer och mer upp av kontinuerliga variabler och cutoff värden snarare än förenklade "ja eller nej" algoritmer. Avbildningstekniker har utvecklats för att kunna bedöma hjärtfunktionen i allt större detalj. Speckle spårning ekokardiografi (STE) är en framväxande diagnostiskt verktyg för kvantitativ utvärdering av myokardial prestanda. Medan konventionell ekokardiografi begränsas genom subjektiv tolkning av bilden och ett starkt beroende på den enskilde granskarens kompetens, har STE införts som ett reproducerbart och mer objektiv metod för att kvantifiera global och regional systoliskt och diastoliskt funktion 1,2.
Vänster kammare (LV) myocardial deformation – längs- och tvär förkortning liksom radiell förtjockning i systole och vice versa i diastole – kan beskrivas mäta parametrar stam (ε) och strai ränta (SR). ε är ett dimensions procentuell förändring i hjärtmuskel längd. SR är en tids derivat av ε 3. Dessa viktiga index för hjärtmuskelfunktion har visat sig kunna identifiera myokardischemi 4, förutsäga svar på hjärtresynkronisering terapi 5 och upptäcka subklinisk hjärtsvikt medan konventionella ekokardiografiska parametrar fortfarande normal sex. I en systematisk meta-analys, global längd ε, den mest använda kvantitativa systolisk funktion parameter, har visat sig ha överlägsen prognostiskt värde för att förutsäga risken för allvarliga hjärthändelser då LV ejektionsfraktion (EF), den nuvarande guldnormen för bedömningen av systolisk funktion 7. Även mycket subtila förändringar som effekten av kortsiktiga metabola förändringar på hjärt mekanik i asymtomatiska patienter kan detekteras med användning av STE 8.
Tekniskt sett STE användnings gråskala 2D- eller 3D B-mode rörliga bilder som spelats in i standardvyer ekokardiografi. Flera på varandra följande hjärtcykler registreras i apikala 4-, 3- och 2-kammarvyer för att mäta längsgående deformation och i parasternala korta axeln vy för periferi och radiell deformation 9. Dessutom, genom att fånga den korta axeln vy vid nivån för mitralisklaffen, den papillära muskler och apex, LV torsion kan bedömas 3. Därefter bilden förvärv och lagring av digitala slingor är myocardial deformation mäts på en off-line arbetsstation eller på ultraljud enheten själv. Programvaran upptäcker unika myocardial pixelmönster i de inspelade bilder i gråskala, så kallade "prickar" och spårar dem under den analyserade hjärtcykeln. Vektorer mäts och deformationsegenskaper parametrar därefter beräknas. På detta sätt regionala och globala myocardial deformation kan bedömas i systole och diastole för både vänster och höger kammare end atrium 10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Betydelsen av tekniken med avseende på alternativa metoder
Den nuvarande standarden för den ekokardiografiska bedömning av systolisk funktion är LV ejektionsfraktion (EF) 13. Emellertid är fastställandet av EF baserad på en förenklad metod som är nära korrelerad med den radiella komponenten av hjärtinfarkt sammandragning men tar inte hänsyn till de viktiga längsgående och periferiska plan. Hence, EF oversimplifies den tredimensionella komplexiteten h…
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).
