Quantification de Global diastolique fonction de l'analyse basée sur la modélisation cinématique de transmitral débit via le formalisme de remplissage diastolique paramétrée

Summary

Précis, quantification basée sur la causalité de la fonction diastolique global a été réalisé par l'analyse cinématique basée sur la modélisation des flux transmitral via le paramétrée diastolique de remplissage (PDF) de formalisme. PDF génère rigidité, la relaxation et les paramètres de charge unique et met en lumière «nouvelle» physiologie tout en fournissant des indices sensibles et spécifiques de la dysfonction.

Abstract

L'évaluation quantitative de la fonction cardiaque reste un défi pour les physiologistes et les cliniciens. Bien que les méthodes invasives ont historiquement constitué le seul moyen disponible, le développement des techniques d'imagerie non invasives (échographie, IRM, CT) ayant une résolution spatiale et temporelle de fournir une nouvelle fenêtre pour l'évaluation quantitative de la fonction diastolique. L'échocardiographie est la norme convenue pour l'évaluation de la fonction diastolique, mais des indices de l'utilisation clinique courante simplement utiliser les fonctionnalités de chambre dimension (M-mode) ou le mouvement de sang / tissu (Doppler) des formes d'onde choisie sans intégrer les déterminants de causalité physiologiques de la motion elle-même. La reconnaissance du fait que toutes les ventricules gauche (VG) lancer le remplissage en servant de pompes mécaniques d'aspiration permet la fonction diastolique globale évaluée en fonction de lois du mouvement qui s'appliquent à toutes les chambres. Ce qui différencie un coeur d'un autre sont les paramètres de l'équation du mouvement qui gouremplissage Ems. En conséquence, le développement de l'Remplissage paramétrée diastolique (PDF) formalisme a montré que l'ensemble des flux transmitral début cliniquement observé (Doppler E-ondes) modèles sont extrêmement bien aménagée par les lois du mouvement oscillatoire amorti. Cela permet l'analyse de chaque e-ondes conformément à un mécanisme de causalité (recul initiée par aspiration) qui produit trois (numériquement) paramètres localisés uniques dont les analogues physiologique sont la rigidité de la chambre (k), la viscoélasticité / relaxation (c), et de la charge (x _o). L'enregistrement de flux transmitral (Doppler E-ondes) est une pratique courante en cardiologie clinique et, par conséquent, la méthode d'enregistrement échocardiographique est brièvement passé en revue. Notre accent est mis sur la détermination des paramètres PDF à partir de données e-ondes enregistrées systématiquement. Comme les résultats mis en évidence indiquent, une fois que les paramètres de PDF ont été obtenus à partir d'un nombre approprié de charge variable E-ondes, les investigator est libre d'utiliser les paramètres ou construire des indices à partir des paramètres (tels que l'énergie stockée moitié kx _o ^2, la pression maximale AV gradient kx _o, charge indice indépendant de la fonction diastolique, etc.) et sélectionnez l'aspect de la physiologie ou la physiopathologie à quantifier.

Introduction

Travaux pionniers de Katz ¹ en 1930 ont révélé que le ventricule gauche chez les mammifères initie remplissage en étant une pompe d'aspiration mécanique, et beaucoup d'efforts depuis lors, a été consacrée à démêler les rouages ​​de la diastole. Depuis de nombreuses années, des méthodes invasives étaient les seules options disponibles pour l'évaluation clinique ou de la recherche de la fonction diastolique (DF) ^2-16. Dans les années 1970, cependant, les progrès et les développements dans l'échocardiographie techniques ont finalement donné les cardiologues et les physiologistes outils pratiques pour la caractérisation non invasive de la DF.

Sans une théorie causale unification ou paradigme pour la diastole concernant le fonctionnement du cœur quand il se remplit, les chercheurs ont proposé de nombreux indices phénoménologiques sur la base de la corrélation avec des caractéristiques cliniques. Le curviligne, augmente rapidement et la baisse de forme de la transmitral contour de la vitesse d'écoulement de sang au début, remplissage rapide, par exemple, a été approchée par un triangle et diastolique fuindices de nction ont été définies à partir des caractéristiques géométriques (hauteur, largeur, surface, etc.) de ce triangle. Progrès techniques en échocardiographie ont permis un mouvement tissulaire, la souche, et la vitesse de déformation pendant le remplissage doit être mesurée, par exemple, et chaque progrès technique apporté avec elle une nouvelle culture d'indices phénoménologiques à être en corrélation avec les caractéristiques cliniques. Toutefois, les indices restent corrélative et non causales et de nombreux indices sont des mesures différentes de la même physiologie sous-jacente. Il n'est pas surprenant, donc, que les indices cliniques actuellement employées de DF ont spécificité et une sensibilité limitée.

Pour surmonter ces limitations le remplissage (PDF) de formalisme paramétrée diastolique, une cinématique de causalité, modèle de paramètres localisés de remplissage du ventricule gauche qui est motivée par et intègre la physiologie pompe aspirante de la diastole a été développé et validé ^17. Il modélise la fonction diastolique (qui se manifeste par des formes curvilignesdes contours flux transmitral) en conformité avec les règles de mouvement oscillatoire amortie harmonique. L'équation de mouvement oscillatoire amortie harmonique est basé sur la deuxième loi de Newton et peut être écrit, par unité de masse, comme:

L'équation 1

Cette 2 ^e équation différentielle afin linéaire a trois paramètres: k – rigidité de la chambre, c – viscoélasticité / relaxation, et x _o – initiale déplacement / précharge de l'oscillateur. Le modèle prédit que les différents modèles de remplissage diastolique cliniquement observées sont le résultat d'une variation de la valeur numérique de ces trois paramètres du modèle. Basé sur le formalisme de PDF et la mécanique classique, E-ondes peuvent être classés comme étant déterminé par ou sur-amortie régimes sous-amortis de mouvement. De nombreuses études <sup> 17-21 ont validé que les contours e-ondes cliniquement enregistrées et modèle PDF prédit contours montrent superbe accord et ont élucidé les hémodynamiques / analogues physiologiques des trois paramètres PDF ^21. Le procédé d'extraction de paramètres du modèle à partir de données E-onde cliniquement enregistrée est détaillée dans les méthodes ci-dessous.

Contrairement indices typiques de DF dans l'utilisation clinique actuelle, trois paramètres du modèle de PDF sont causalité base. Comme indiqué dans les méthodes ci-dessous, les indices supplémentaires de la physiologie diastolique peuvent être obtenues à partir de ces paramètres fondamentaux et de l'application du formalisme de PDF à des aspects de la diastole autres que les flux transmitral. Dans ce travail, les méthodes d'analyse basé PDF de flux transmitral et les relations physiologiques qui peuvent être tirées de l'approche de PDF, les paramètres et les indices dérivés sont décrits. En outre, il est démontré que les paramètres de PDF ou des index qui en découlent peuvent taquinerintervalle propriétés intrinsèques de la chambre des effets externes de charge peuvent fournir des corrélats de paramètres traditionnels invasive définis et peuvent se différencier entre les groupes normaux et pathologiques.

Protocol

La procédure d'acquisition d'images échographiques et de les analyser afin d'obtenir les paramètres de PDF est détaillé ci-dessous. Bien que le cathétérisme cardiaque est mentionné dans la partie de sélection de l'objet ci-après, la méthode décrite ne s'applique qu'à la portion de échocardiographique. La description de la partie de cathétérisme a été inclus pour la validation indépendante des prédictions du modèle sur la base et n'est pas lié à l'analyse des e-ondes…

Representative Results

formes d'onde Doppler représentant des quatre types de motifs différents de remplissage (normal, pseudonormal, relaxation retardée, constrictive restrictive) en utilisant la méthode décrite ci-dessus sont représentées sur la figure 2. Figure 2A montre le schéma normal, qui, par lui-même est impossible à distinguer de la pseudonormal modèle. Figure 2B montre une relaxation retardée et la figure 2C montre un modèle de constriction restrictive associée à…

Discussion

En accord avec notre objectif méthodologique, les principaux aspects des méthodes qui facilitent l'obtention de résultats précis et significatifs sont mis en évidence.

ÉCHOCARDIOGRAPHIE

La Société américaine d'échocardiographie (ASE) a des lignes directrices pour la réalisation d'études transthoracique ^16. Lors d'un examen écho, il ya une multitude de facteurs qui affectent la qualité de l'image. Les facteurs qui sont …

Materials

Name of Equipment/ Software	Company	Catalog Number	Comments/Description
Philips iE33	Philips (Andover, MA.)
LabVIEW 6.0	National Instruments		Version 6.0.2
MATLAB	MathWorks		Version R2010b