Noninvasiv bestemmelse af Vortex dannelsen tid ved hjælp af Transesophageal ekkokardiografi under hjertekirurgi

Summary

Vi beskriver en protokol for at måle vortex dannelsen tid, et indeks af venstre ventrikel påfyldning effektivitet, ved hjælp af standard transesophageal ekkokardiografi teknikker i patienter, der gennemgår hjertekirurgi. Vi anvender denne teknik til at analysere vortex dannelsen tid i flere grupper af patienter med forskellige kardiale patologier.

Abstract

Trans-mitral blodgennemstrømning producerer en tre-dimensionel roterende legeme væske, kendt som en vortex ring, der forbedrer effektiviteten af venstre ventrikel (LV) fylde sammenlignet med en kontinuerlig lineær jet. Vortex ring udvikling er oftest kvantificeres med vortex dannelsen tid (VFT), en dimensionsløs parameter baseret på flydende udslyngning fra et stive rør. Vores gruppe er interesseret i faktorer, der påvirker LV påfyldning effektivitet under hjertekirurgi. I denne betænkning, vi beskriver, hvordan du bruger standard todimensionale (2D) og Doppler transesophageal ekkokardiografi (TEE) at noninvasively udlede variablerne, der kræves for at beregne VFT. Vi beregne atrieflimren påfyldning brøkdel (β) fra velocity-tid integraler trans-mitral tidlige LV påfyldning og atriale systole blod flow hastighed bølgeformer målt i midten af esophageal fire-kammer TEE visningen. Slagtilfælde volumen (SV) beregnes som produktet af diameteren af LV udstrømning spor målt i midten af esophageal længdeakse TEE visning og hastighed-integralet af blodgennemstrømningen gennem udstrømning spor bestemmes i den dybe transgastric visning ved hjælp af puls-bølge Doppler. Endelig bestemmes mitralklap diameter (D) som gennemsnittet af større og mindre akse længder målt i ortogonale midten af esophageal bicommissural og lange akse imaging fly, henholdsvis. VFT beregnes derefter som 4 × (1-β) × SV / (πD³). Vi har brugt denne teknik til at analysere VFT i flere grupper af patienter med forskellige hjerte abnormiteter. Vi diskutere vores anvendelse af denne teknik og dens potentielle begrænsninger og også gennemgå vores resultater til dato. Invasiv måling af VFT ved hjælp af TEE er ligetil i bedøvede patienter, der gennemgår hjertekirurgi. Teknikken kan tillade hjerte narkoselæger og kirurger til at vurdere virkningen af patologiske tilstande og kirurgiske indgreb på LV påfyldning effektivitet i realtid.

Introduction

Fluid mekanik er en kritisk endnu ofte underappreciated determinant af venstre ventrikel (LV) påfyldning. En tre-dimensionel roterende legeme væske, kendt som en vortex ring, genereres, når en væske krydser en blænde^1,2,3. Denne vortex ring forbedrer effektiviteten af flydende transport sammenlignet med en kontinuerlig lineær jet⁴. Flytning af blod gennem mitralklappen ved tidlig LV fyldning forårsager en vortex ring til at danne^5,6,7,8 og letter sin udbredelse ind i kammeret ved at bevare væske momentum og kinetisk energi⁹. Disse foranstaltninger forbedrer LV påfyldning effektivitet^{4,10,11,12,13}. Ringen ikke kun hæmmer blod flow stasis i LV apex^14,15,16,17 , men også dirigerer flow fortrinsvis under den forreste mitral indlægsseddel^{7, 18}, effekter, der mindsker risikoen for apikale blodprop dannelse og lette påfyldning af LV udstrømning spore¹⁹, henholdsvis. Kontrast ekkokardiografi¹⁷, Doppler vektor flow kortlægning^6,20,21, magnetisk resonans imaging⁷og partikel imaging Velocimetri^{9,22 ,23,24} har været brugt til at påvise udseendet og funktionaliteten af trans-mitral vortex ringe under normale og patologiske betingelser. Den venstre atriale-LV trykgradient, graden af diastolisk mitral ringformede udflugt, den mindste LV tryk opnået under diastolen, samt hastigheden og omfanget af LV afslapning er de fire vigtige determinanter for varighed, størrelse, flow intensiteten og placeringen af trans-mitral ring^{2,12,25,26,27,28,29}.

Vortex ring udvikling er oftest kvantificeres med en dimensionsløs parameter (vortex dannelsen tid; VFT) baseret på flydende udslyngning fra en rigid rør³, hvor VFT er defineret som et produkt af den tid i gennemsnit væske velocity og varigheden af udslyngning divideret med blænde diameter. Den optimale størrelse af en vortex ring er opnået, når VFT er 4 in vitro- fordi trailing jets og energiske begrænsninger forhindre det i at nå en større størrelse^3,4. Mitralklap VFT har været tilnærmet klinisk ved hjælp af transthoracic ekkokardiografi^8,30,31. Baseret på analyse af trans-mitral blod flow hastighed og mitralklap diameter (D), kan det være let vist⁸ at VFT = 4 × (1-β) × elementærfilen × α³, hvor β = atrieflimren påfyldning brøkdel, EF = LV uddrivningsfraktion og α = EDV1/3/d, hvor EDV = ende-diastoliske volumen. Uddrivningsfraktion er forholdet mellem slagtilfælde volumen (SV) og EDV, tillader denne ligning forenkles til VFT = 4 × (1-β) × SV / (πD³). Fordi VFT er dimensionsløs (volumen/bind), giver dette indeks direkte sammenligning mellem patienter af varierende størrelse uden justering for vægt eller kroppen overfladearealet⁸. Optimal VFT svinger mellem 3,3 og 5.5 i raske forsøgspersoner⁸, og resultaterne er i overensstemmelse med dem, der opnås i fluid dynamics modeller^3,32. VFT viste sig at være ≤ 2,0 hos patienter med deprimeret LV systolisk funktion, resultater, der også understøttes af teoretiske forudsigelser⁸. Reduktioner i VFT forudsagt uafhængigt sygelighed og dødelighed hos patienter med hjertesvigt³⁰. Forhøjede LV afterload³³, Alzheimers sygdom³⁴, unormal diastolisk funktion¹⁹og udskiftning af den indfødte mitralklap med en protese³⁵ har også vist sig at mindske VFT. Måling af VFT kan også være nyttigt at identificere blod flow stasis eller trombose hos patienter med akut myokardieinfarkt^36,37.

Vores gruppe er interesseret i faktorer, der påvirker LV påfyldning effektivitet under hjertekirurgi^38,39,40,41. Vi bruger standard todimensionalt og Doppler transesophageal ekkokardiografi (TEE) at noninvasively udlede de variabler, der er nødvendige for at beregne VFT. I denne betænkning, vi beskriver denne metode i detaljer og gennemgå vores resultater til dato.

Protocol

Den institutionelle Review Board af Clement J. Zablocki veteraner anliggender Medical Center godkendt protokollerne. Skriftlig informeret samtykke er frafaldet, fordi invasive hjerte overvågning og TEE er rutinemæssigt anvendes i alle patienter, der gennemgår hjertekirurgi i vores institution. Patienter med relative eller absolutte kontraindikationer for TEE, de gennemgår gentage median sternotomi eller akut kirurgi, og dem med atriale eller ventrikulære hjertebanken blev udelukket fra deltagelse. <p class="jove…

Representative Results

Den nuværende teknik tillod os at pålideligt måle VFT under hjertekirurgi under en række kliniske tilstande ved at opnå hver determinant fra blodgennemstrømning og dimensionelle optagelser i standard TEE imaging fly. En puls-bølge Doppler sample volumen var placeret på spidsen af mitral foldere i visningen midten af esophageal fire-kammer at opnå trans-mitral blod flow hastighed profil nødvendigt at beregne atrieflimren påfyldning brøkdel (β; Figur 1</str…

Discussion

De aktuelle resultater illustrerer, at VFT kan måles pålideligt i hjertekirurgi ved hjælp af TEE teknikker beskrevet her. Tidligere beskrivelser af VFT brugt transthoracic ekkokardiografi i bevidst fag, men denne fremgangsmåde kan ikke blive udnyttet, når brystet er åben. Vi brugte intraoperativ TEE til at bestemme VFT i de bedøvede patienter, der gennemgår hjertekirurgi, hvor ændringer i LV påfyldning dynamics er ofte stødt på grund af iskæmi-reperfusion skade eller kirurgiske indgreb. Vores resultater vise…

Materials

Echocardiography Machine	Philips Ultrasound, Bothall, WA	iE33
Transesophageal Echocardiography Probe	Philips Ultrasound, Bothall, WA	X7-2t
Statistical Software	AnalystSoft, Walnut, CA	StatPlus:mac Pro