Ультразвуковая оценка микроструктуры миокарда
Summary
Эхокардиография обычно используется для неинвазивной характеристики и количественной оценки изменений в сердечной структуре и функции. Мы описываем ультразвуковой алгоритм визуализации, который предлагает улучшенную суррогатную меру микроструктуры миокарда и может быть выполнен с помощью программного обеспечения для анализа изображений с открытым доступом.
Abstract
Эхокардиография является широко доступным методом визуализации, который обычно используется для неинвазивно охарактеризовать и количественно изменения в сердечной структуре и функции. Ультразвуковые оценки сердечной ткани могут включать анализ интенсивности сигнала backscatter в данной области, представляющие интерес. Ранее установленные методы опирались преимущественно на интегрированное или среднее значение интенсивности сигнала backscatter, которое может быть восприимчиво к изменчивости от данных, полученных под псевдонимом, от низких частот кадров и задержек времени для алгоритмов, основанных на циклических вариациях. В этом примере мы описываем ультразвуковой алгоритм визуализации, который простирается от предыдущих методов, может быть применен к одному кадру изображения и объясняет полное распределение значений интенсивности сигнала, полученных из данного образца миокарда. При применении к репрезентативным данным мыши и изображений человека алгоритм проводит различие между объектами с хроническим сопротивлением после нагрузки и без него. Алгоритм предлагает улучшенную суррогатную меру микроструктуры миокарда и может быть выполнен с помощью программного обеспечения для анализа изображений с открытым доступом.
Introduction
Эхокардиография является широко доступным методом визуализации, который обычно используется для неинвазивно охарактеризовать и количественно изменения в сердечной структуре и функции. Ультразвуковые оценки сердечной ткани могут включать анализ интенсивности сигнала backscatter в данной области интереса в один момент времени, а также в течение сердечного цикла. Предыдущие исследования показали, что меры сонографической интенсивности сигнала может определить основное присутствие миокарда волокна беспорядка, жизнеспособной по сравнению с незвукими миокарда ткани, и интерстициальныйфиброз 1-3. Мы называем миокарда «микроструктурой» как архитектуру тканей, которую можно охарактеризовать, используя сонографический анализ, помимо линейных измерений валового размера и морфологии. Соответственно, анализы сонографической интенсивности сигнала были использованы для оценки микроструктурных изменений миокардной ткани в условиях гипертрофической и расширенныхкардиомиопатии 4,5,хронической ишемической болезни сердца 6,7и гипертоническойболезни сердца 8,9. Тем не менее, ранее установленные методы опирались преимущественно на интегрированное или среднее значение интенсивности сигнала backscatter, которые могут быть восприимчивы к изменчивости от случайногошума 5, псевдонимом данные из низкихчастот кадров 10, и задержки времени для алгоритмов, основанных на циклическихвариациях 11.
В этом случае мы описываем метод использования ультразвукового алгоритма анализа изображений, который простирается от предыдущих методов; этот алгоритм фокусируется на одном энд-диастолическом кадре для анализа изображений и объясняет полное распределение значений интенсивности сигнала, полученных из данного образца миокарда. Используя перикард в качестве в кадрессылки 12,13, алгоритм воспроизводит количественно изменения в сонографических распределения интенсивности сигнала и предлагает расширенную суррогатную меру микроструктуры миокарда. В пошаговом протоколе мы описываем методы подготовки изображений для использования, области выборки, представляющие интерес, и обработку данных в отдельных регионах, представляющих интерес. Мы также показываем репрезентативные результаты применения алгоритма к эхокардиографическим изображениям, полученным у мышей и людей с переменным воздействием нагрузки после нагрузки на левый желудочек.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы описываем протокол алгоритма анализа изображений, который количественно определяет распределение интенсивности сонографических сигналов и, в свою очередь, предлагает суррогатную меру микроструктуры миокарда. Стандартизированные особенности протокола, включая выбор, размер и по?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарны за ресурсы, предоставляемые Гарвардской медицинской школы / Бригам и женской больницы сердечно-сосудистой физиологии Core Laboratory. Эта работа была частично поддержана финансированием из национальных институтов здравоохранения гранты HL088533, HL071775, HL093148, и HL099073 (RL). MB был получателем Американской ассоциации сердца основатель филиала постдокторской стипендии награду. KU является получателем Американской ассоциации сердца учредителей филиала постдокторской стипендии награду. SC была поддержана наградой от Фонда Эллисона.
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).
