心筋微細構造の超音波評価
Summary
心エコー検査は、心臓の構造および機能の変化を非侵襲的に特徴付け、定量化するために一般的に使用される。心筋微細構造の強化された代理尺度を提供し、オープンアクセス画像解析ソフトウェアを用いて実行できる超音波ベースの画像アルゴリズムについて述べる。
Abstract
心エコー検査は、心臓の構造および機能の変化を非侵襲的に特徴付け、定量化するために一般的に使用される広くアクセス可能な画像化モダリティである。心臓組織の超音波評価には、関心のある特定の領域内の後方散乱信号強度の解析が含まれる。以前に確立された技術は、主に後方散乱信号強度の統合値または平均値に依存しており、周期変動に基づくアルゴリズムの低フレームレートおよび時間遅延からの別名データによる変動の影響を受けやすい可能性があります。本明細書において、我々は、以前の方法から及ぶ超音波ベースの画像化アルゴリズムを記述し、単一の画像フレームに適用することができ、与えられた心筋サンプルから導出される信号強度値の全分布を占める。代表的なマウスおよびヒトイメージングデータに適用すると、このアルゴリズムは、慢性の後負荷抵抗の有無に関する被写体を区別します。このアルゴリズムは、心筋微細構造の拡張された代理尺度を提供し、オープンアクセス画像解析ソフトウェアを使用して実行することができる。
Introduction
心エコー検査は、心臓の構造および機能の変化を非侵襲的に特徴付け、定量化するために一般的に使用される広くアクセス可能な画像化モダリティである。心臓組織の超音波評価には、特定の時間内の特定の領域内の後方散乱信号強度の分析を含めることができ、また、心周期の過程で同様に。以前の研究では、ソノマの信号強度の尺度は、心筋線維の崩壊、生存可能対非生存性心筋組織、および間質線維症1-3の基礎的存在を特定できることを示唆している。我々は、心筋の「微細構造」を、総サイズおよび形態の線形測定を超えて、ソノグラフ解析を用いて特徴付けることができる組織アーキテクチャと呼ぶ。従って、ソノグラフィシグナル強度の解析は、肥大性および拡張型心筋症4,5、慢性冠動脈疾患6,7、および高血圧性心疾患8,9の設定における心筋組織の微細構造変化を評価するために用いられている。しかしながら、以前に確立された技術は、主に後方散乱信号強度の積分または平均値に依存しており、ランダムノイズ5、低フレームレート10からの別名データ、および周期変動11に基づくアルゴリズムの時間遅延による変動の影響を受けやすい可能性がある。
本明細書では、我々は、以前の方法から拡張超音波ベースの画像解析アルゴリズムを使用する方法を説明します。このアルゴリズムは、画像解析のための単一のエンド拡張フレームに焦点を当て、特定の心筋サンプルから導き出された信号強度値の完全分布を説明します。このアルゴリズムは、フレーム内基準12,13として心膜を用いることで、ソノグラフィ信号強度分布の変動を再現的に定量化し、心筋微細構造の強化された代理尺度を提供する。詳細なプロトコルでは、使用する画像の準備、対象領域のサンプリング、および対象領域内のデータの処理を行う方法について説明します。また、左心室の後負荷ストレスに対する可変暴露を有するマウスおよびヒトから取得した心エコー画像にアルゴリズムを適用した代表的な結果を示す。
Protocol
Representative Results
Discussion
我々は、ソノグラフィ信号強度分布を定量化し、ひいては心筋微細構造の代理尺度を提供する画像解析アルゴリズムのプロトコルを記述する。ROIと参照領域の選択、サイジング、位置決めなど、プロトコルの標準化された機能は、ユーザおよびサブジェクトベースの変動を最小限に抑えるのに役立ちます。我々は、エンド拡張期単一フレーム心エコー画像に適用すると、アルゴリズムが通常?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ハーバード大学医学部/ブリガム・アンド・ウィメンズ病院心臓血管生理学コアラボラトリーのリソースに感謝しています。この研究は、国立衛生研究所の助成金HL088533、HL071775、HL093148、HL099073(RL)からの資金提供によって部分的に支援されました。MBは、米国心臓協会の創設者アフィリエイトポストドクターフェローシップ賞を受賞しました。KUは、米国心臓協会の創設者アフィリエイトポスドクフェローシップ賞を受賞しています。SCはエリソン財団の賞によって支えられました。
Materials
| ImageJ v 1.46 | NIH (Bethesda, MD) | open access software | |
| Power ShowCase | Trillium Technology (Ann Arbor, MI) | commercial software |
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