הערכת מערבולות תוך לביות עם הדמיה של אקוקרדיוגרפיה בקצב פריימים גבוה בתינוקות

Summary

הפרוטוקול הנוכחי משתמש בטכנולוגיית הדמיה של כתמי דם הנגזרים מאקוקרדיוגרפיה כדי להמחיש המודינמיקה תוך לבבית בתינוקות. התועלת הקלינית של טכנולוגיה זו נחקרת, הגוף הסיבובי של נוזל בתוך החדר השמאלי (המכונה מערבולת) נגיש, ומשמעותו בהבנת הדיאסטולוגיה נקבעת.

Abstract

לחדר השמאלי (LV) דפוס ייחודי של מילוי המודינמי. במהלך הדיאסטולה, גוף סיבובי או טבעת של נוזל המכונה מערבולת נוצר עקב הגיאומטריה הכיראלית של הלב. דווח כי למערבולת יש תפקיד בשימור האנרגיה הקינטית של זרימת הדם הנכנסת ל- LV. מחקרים אחרונים הראו כי מערבולות LV עשויות להיות בעלות ערך פרוגנוסטי בתיאור תפקוד דיאסטולי במנוחה באוכלוסיות יילודים, ילדים ומבוגרים, והן עשויות לסייע בהתערבות תת-קלינית מוקדמת יותר. עם זאת, ההדמיה והאפיון של המערבולת נותרו נחקרים באופן מינימלי. מספר שיטות הדמיה שימשו להדמיה ותיאור של דפוסי זרימת דם תוך לבבית וטבעות מערבולת. במאמר זה, טכניקה הידועה בשם דימות כתמי דם (BSI) היא מעניינת במיוחד. BSI נגזר מאקוקרדיוגרפיה דופלרית צבע בקצב פריימים גבוה ומספק מספר יתרונות על פני שיטות אחרות. כלומר, BSI הוא כלי זול ולא פולשני ליד המיטה שאינו מסתמך על חומרי ניגוד או הנחות מתמטיות נרחבות. עבודה זו מציגה יישום מפורט שלב אחר שלב של מתודולוגיית BSI המשמשת במעבדה שלנו. התועלת הקלינית של BSI עדיין בשלביה המוקדמים, אך הראתה הבטחה בקרב אוכלוסיית הילדים והיילודים לתיאור תפקוד דיאסטולי בלבבות עמוסי נפח. מטרה משנית של מחקר זה היא אפוא לדון בעבודה קלינית עדכנית ועתידית עם טכנולוגיית הדמיה זו.

Introduction

דפוסי זרימת הדם התוך-לבביים ממלאים תפקיד מפתח בהתפתחות הלב, החל במורפוגנזה עוברית ונמשכת לאורך כל תוחלת החיים¹. לחץ גזירה המודינמי ממלא תפקיד מרכזי בגירוי הצמיחה והארכיטקטורה של תאי הלב באמצעות הפעלה של גנים ספציפיים ^2,3. תופעה זו מתרחשת הן בשלב התוך רחמי והן בשלבים המוקדמים של החיים, ובכך מדגישה את חשיבות ההשפעה המודינמית על התפתחות הלב המוקדמת ועל המעבר לבגרות³.

חוקי דינמיקת הנוזלים קובעים כי דם העובר לאורך דופן כלי הדם נע לאט יותר כאשר הוא הקרוב ביותר לקיר ומהר יותר כאשר הוא נמצא במרכז כלי השיט, שם ההתנגדות נמוכה יותר. תופעה זו ניתנת להדגמה בכל כלי גדול עם דופלר גל דופולס כמעטפת אינטגרלית זמן זמן דופלר טיפוסית⁴. כאשר הדם נכנס לחלל גדול יותר כמו הלב, הדם המרוחק ביותר מהמשטח האנדוקרדי ממשיך להגדיל את מהירותו ביחס לדם הקרוב ביותר למשטח זה וליצור גוף מסתובב של נוזל, המכונה מערבולת. לאחר שנוצרו, מערבולות הן מבני זרימה המניעים את עצמם שבדרך כלל מושכים את הנוזל שמסביב באמצעות שיפועי לחץ שלילי. לכן, מערבולת יכולה להזיז נפח גדול יותר של דם מאשר סילון ישר שווה ערך של נוזל, קידום יעילות לב גדולה יותר ^4,5.

הספרות מציעה כי המטרה האבולוציונית של מערבולות היא לשמר אנרגיה קינטית, למזער את לחץ הגזירה ולמקסם את יעילות הזרימה ^4,5,6. באופן ספציפי עבור הלב, זה כולל אחסון אנרגיה המודינמית בתנועה סיבובית, הקלה על סגירת המסתם והתפשטות זרימת הדם לכיוון דרכי היציאה, כפי שניתן לראות באיור 1. שינויים בדפוסי זרימת הדם התוך-לבבית צפויים במצבים פתולוגיים כגון מצבי עומס יתר של נפח ובמקרים עם מסתמים מלאכותיים ^7,8. לפיכך, כאן טמון הפוטנציאל האבחנתי האמיתי של מערבולות כמנבאים מוקדמים של תוצאות קרדיווסקולריות אצל מבוגרים.

המודינמיקה תוך-לבבית זכתה להתעניינות גוברת בספרות הן באוכלוסיות מבוגרים והן בילדים. קיימות מספר שיטות להערכה איכותית וכמותית של המודינמיקה תוך-לבבית והן סוכמו באופן מקיף בסקירה שנערכה לאחרונה, עם דגש ספציפי על מערבולת תוך לבבית⁹. שיטה אחת עם הבטחה גדולה היא דימות כתמי דם (BSI) הנגזר מאקוקרדיוגרפיה, המציע את היכולת למדוד באופן לא פולשני מספר מאפייני מערבולת איכותיים וכמותיים, המתוארים להלן, בעלות נמוכה יחסית ועם יכולת שחזור מצוינת¹⁰. BSI זמין כיום באופן מסחרי באמצעות מערכת אולטרסאונד לב מתקדמת עם בדיקה S12 או S6 MHz. תכונות מעקב הכתמים מקבילות לאלה המשמשות במעקב אחר כתמי רקמות לחקר עיוות שריר הלב 11,12,13. מכיוון שתאי דם אדומים נוטים לנוע מהר יותר ובתדירות דופלר גבוהה יותר מאשר הרקמה שמסביב, ניתן להפריד בין שני האותות על ידי הפעלת מסנן טמפורלי. BSI משתמש באלגוריתם המתאים ביותר כדי לכמת את התנועה של כתמי דם ישירות ללא שימוש בחומרי ניגוד. ניתן להמחיש את מדידות מהירות הדם כחיצים, קווי זרימה או קווי נתיב עם או בלי תמונות דופלר צבעוניות מתחת, והן יכולות להדגיש אזורים של זרימה מורכבת¹⁰.

BSI הוכח כבעל היתכנות ודיוק טובים לכימות דפוסי זרימת דם תוך לבביים, עם תוקף מצוין בהשוואה למכשיר פנטום ייחוס ודופלר דופלר דופק ^7,10,11. למרות שהוא עדיין חדשני מאוד, BSI הוא כלי קליני מבטיח לאבחון מוקדם של פתופיזיולוגיות לב שונות. היישום הקליני של הדמיית מערבולות הראה הבטחה בתינוקות שזה עתה נולדו. באופן ספציפי, להתנהגות של מערבולת בחדר השמאלי (LV) עשויות להיות השלכות ארוכות טווח על עיצוב מחדש של הלב ונטייה לאי ספיקת לב.

המנגנון המקשר בין מערבולות לעיצוב מחדש של החדר השמאלי עדיין לא נחקר באופן יחסי, אך נחקר לאחרונה במעבדה שלנו והוא נושא לעבודה מתמשכת¹¹. מאמר מתודולוגי זה נועד לתאר את השימוש ב- BSI בחקר מערבולות תוך לביות ולדון בשימושים המעשיים והקליניים של מערבולות בהערכת תפקוד דיאסטולי באוכלוסיות שונות. מטרה משנית היא לדון ברלוונטיות הקלינית של BSI ולהציג חלק מהעבודה שבוצעה בעבר בילודים.

Protocol

כל ההליכים שבוצעו במחקרים שכללו משתתפים אנושיים היו בהתאם לסטנדרטים האתיים של ועדת המחקר המוסדית ו / או הלאומית ועם הצהרת הלסינקי משנת 1964 ותיקוניה המאוחרים יותר או סטנדרטים אתיים דומים. הסכמה מדעת התקבלה מכל משפחות המשתתפים שנכללו במחקר. כל התמונות והסרטונים הוסרו מהזיהוי בעקבות הרכישה.<…

Representative Results

רכישת קליפסי מערבולות דומה למתודולוגיה הסטנדרטית המשמשת באופן אוניברסלי בהשגת קליפסי דופלר צבעוניים. מחקרים חלוציים במבוגרים תיארו מערבולות באמצעות השקפות אפיות של שניים, שלושה וארבעה חדרים14. מערבולת LV היא מבנה דמוי טבעת הנע מהבסיס לקודקוד. BSI ממחיש את הקוטר הפנימי של הטבעת…

Discussion

החשיבות של הדמיה והבנה של מערבולת תוך לבבית
ישנם יישומים קליניים אפשריים רבים של הדמיית מערבולת אקוקרדיוגרפית בקצב פריימים גבוה. יכולתם לספק תובנה רבת ערך לגבי דינמיקת זרימה תוך לבבית הייתה העניין של מחקרים אחרונים¹⁶. יתר על כן, הדמיית מערבולות עשויה לאפשר זיהוי של…

Materials

Tomtec Imaging Systems GmbH	Phillips	GmbH Corporation	Offline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95	General Electrics	NA	Cardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging