Transtorakal Speckle Tracking Ekkokardiografi for kvantitativ vurdering av venstre ventrikkels myokard Deformasjon
Summary
Flekk sporing ekkokardiografi er en ny bildediagnostikk teknikk for kvantitativ vurdering av global og regional hjerteinfarkt ytelse. Standard visning ekkokardiografiske bevegelsesbilder opp og deformasjoner parametrene måles deretter ved automatisert kontinuerlig frame-by-frame sporing og bevegelsesanalyse av flekker innenfor B-mode bilder av hjertemuskelen.
Abstract
Verdien av konvensjonell ekkokardiografi er begrenset av forskjeller i inter-individuelle bildetolkning og derfor i stor grad avhengig av sensorenes kompetanse. Flekksporings Echocardiography (STE) er en lovende, men teknisk krevende metode som kan brukes til å vurdere kvantitativt regional og global systolisk og diastolisk myokardial ytelse. Hjerteinfarkt belastning og tøyning kan måles i alle tre dimensjoner – radial, periferiske, langsgående – av hjerteinfarkt deformasjon. Standard tverrsnitts todimensjonale B-mode bilder er fotografert og deretter postprocessed av automatiserte kontinuerlig frame-by-frame sporing og bevegelsesanalyse av flekker i hjertemuskelen. Bildene lagres som digitale looper og synkronisert til en 3-leder EKG for timing formål. Langsgående deformasjon vurderes i den apikale 4-, 3- og 2-kammer utsikt. Rundtgående og radial deformasjon måles i den parasternal korte aksen planet.
Optimal bildekvalitet og sporing nøyaktig vev er avgjørende for riktig fastsettelse av hjerteinfarkt ytelse parametere. Utnytte transtorakal STE i en sunn frivillig, er denne artikkelen en detaljert oversikt over de grunnleggende trinnene og potensielle fallgruver kvantitativ ekkokardiografisk myocardial deformasjon analyse.
Introduction
Vitenskapelige og kliniske scenarier i kardiovaskulær medisin er mer og mer opp av kontinuerlige variabler og cutoff-verdier i stedet for enkle "ja eller nei" algoritmer. Imaging teknikker har utviklet seg til å kunne vurdere hjertefunksjonen i stadig økende detalj. Flekk sporing ekkokardiografi (STE) er en ny diagnostisk verktøy for kvantitativ evaluering av hjerteinfarkt ytelse. Mens konvensjonelle ekkokardiografi er begrenset av subjektive bilde tolkning og en sterk avhengighet av den enkelte sensors kompetanse, har STE blitt innført som en reproduserbar og mer objektiv metode for å kvantifisere global og regional systolisk og diastolisk funksjon 1,2.
Venstre ventrikkel (LV) myocardial deformasjon – langsgående og periferiske forkorting samt radial fortykkelse i systole og vice versa i diastolen – kan beskrives måle parametere stamme (ε) og strai rate (SR). ε er en dimensjonsløs prosent endring i myokardial lengde. SR er en tid derivat av ε tre. Disse viktige indekser av myokardial funksjon har vist seg å være i stand til å identifisere myokardiskemi 4, forutsi responsen på hjerte resynkroniseringsbehandling 5 og for å detektere subklinisk myokardial dysfunksjon, mens konvensjonelle ekkokardiografiske parametre fortsatt normal 6. I en systematisk metaanalyse, global lengde ε, den mest brukte kvantitative LV systolisk funksjon parameter, har vist seg å ha overlegen prognostisk verdi for prediksjon av store uønskede kardiale hendelser så LV ejeksjonsfraksjon (EF), dagens gullstandarden for vurderingen av LV systolisk funksjon 7. Selv svært små endringer som for eksempel effekten av kortsiktige metabolske endringer på hjerteinfarkt mekanikken i asymptomatiske pasienter kan oppdages utnytte STE 8.
Teknisk, STE bruks gråtoner 2D eller 3D B-mode bevegelsesbilder som er tatt i standardvisninger ekkokardiografi. Flere påfølgende hjertesykluser blir registrert i apikale 4-, 3- og 2-kammer visninger for å måle lengde deformasjon og i parasternal kort akse visning for rundtgående og radial deformasjon 9. Dessuten, ved å fange den korte aksen vis ved nivået for mitral ventil, papillemusklene og apex, LV torsjon kan vurderes 3. Deretter til bilde anskaffelse og oppbevaring som digitale sløyfer, er hjerteinfarkt deformasjon måles på en off-line arbeidsstasjon eller på ultralyd enheten selv. Programvaren oppdager unike hjerteinfarkt piksel mønstre i de registrerte gråtonebilder, såkalte "flekker" og sporer dem hele analysert hjertesyklusen. Vektorer blir målt og deformasjoner parametre blir deretter beregnet. På denne måten regional og global hjerteinfarkt deformasjon kan vurderes i systolen og diastolen for både venstre og høyre ventrikkel end atrium 10.
Protocol
Representative Results
Discussion
Betydningen av teknikken med hensyn til alternative metoder
Dagens gullstandard for ekkokardiografivurdering av LV systolisk funksjon er LV ejeksjonsfraksjon (EF) 13. Imidlertid er bestemmelse av EF basert på en forenklet metode som er nært korrelert til den radiale komponent av myokardial sammentrekning, men tar ikke hensyn til de viktige langsgående og periferiske plan. Derfor oversimplifies EF den tredimensjonale kompleksiteten av myokardial deformasjon. Som…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank the echocardiographic study subject for volunteering in the video as well as Witten/Herdecke University and HELIOS Research Center (HRC-ID 000416 assigned to Kai O. Hensel) for funding.
Materials
| Phillips iE33 ultrasound system | Philips Healthcare | http://www.umiultrasound.com/ultrasound-machine/philips/ie33 | |
S5-1 broadband sector array transducer |
Philips Healthcare | 5-1 MHz, http://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC989605412081/s5-1 | |
| QLAB Advanced Quantification Software Version 10.5 | Philips Healthcare | Q-App: Automated Cardiac Motion Quantification (aCMQ), www.philips.com/QLAB-cardiology | |
| Xcelera R3.3L1 (Version 3.3.1.1103) | Philips Healthcare | http://www.usa.philips.com/healthcare/product/HC830038/xcelera-r41-cardiology-information-management-system |
References
- Leischik, R., Dworrak, B., Hensel, K. Intraobserver and interobserver reproducibility for radial, circumferential and longitudinal strain echocardiography. Open Cardiovasc. Med. J. 8, 102-109 (2014).
- Smiseth, O. A., Torp, H., Opdahl, A., Haugaa, K. H., Urheim, S. Myocardial strain imaging: how useful is it in clinical decision making?. Eur Heart J. , (2015).
- Opdahl, A., Helle-Valle, T., Skulstad, H., Smiseth, O. A. Strain, strain rate, torsion, and twist: echocardiographic evaluation. Curr. Cardiol. Rep. 17, 568 (2015).
- Kukulski, T., et al. Identification of acutely ischemic myocardium using ultrasonic strain measurements. A clinical study in patients undergoing coronary angioplasty. J. Am. Coll. Cardiol. 41, 810-819 (2003).
- Suffoletto, M. S., Dohi, K., Cannesson, M., Saba, S., Gorcsan, J. Novel speckle-tracking radial strain from routine black-and-white echocardiographic images to quantify dyssynchrony and predict response to cardiac resynchronization therapy. Circulation. 113, 960-968 (2006).
- Hensel, K. O., et al. Subclinical Alterations of Cardiac Mechanics Present Early in the Course of Pediatric Type 1 Diabetes Mellitus: A Prospective Blinded Speckle Tracking Stress Echocardiography Study. J Diabetes Res. 2016, 2583747 (2016).
- Kalam, K., Otahal, P., Marwick, T. H. Prognostic implications of global LV dysfunction: a systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction. Heart. 100, 1673-1680 (2014).
- Hensel, K. O., Grimmer, F., Jenke, A. C., Wirth, S., Heusch, A. The influence of real-time blood glucose levels on left ventricular myocardial strain and strain rate in pediatric patients with type 1 diabetes mellitus – a speckle tracking echocardiography study. BMC Cardiovasc. Disord. 15, 175 (2015).
- Kurt, M., Tanboga, I. H., Aksakal, E. Two-Dimensional Strain Imaging: Basic principles and Technical Consideration. Eurasian J Med. 46, 126-130 (2014).
- Cameli, M., Lisi, M., Righini, F. M., Mondillo, S. Novel echocardiographic techniques to assess left atrial size, anatomy and function. Cardiovasc. Ultrasound. 10 (4), (2012).
- Pellikka, P. A., Nagueh, S. F., Elhendy, A. A., Kuehl, C. A., Sawada, S. G. American Society of Echocardiography recommendations for performance, interpretation, and application of stress echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 20, 1021-1041 (2007).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J. Am. Soc. Echocardiogr. 28, 1-39 (2015).
- Curtis, J. P., et al. The association of left ventricular ejection fraction, mortality, and cause of death in stable outpatients with heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 42, 736-742 (2003).
- Liebson, P. R., et al. Echocardiographic correlates of left ventricular structure among 844 mildly hypertensive men and women in the Treatment of Mild Hypertension Study (TOMHS). Circulation. 87, 476-486 (1993).
- Hensel, K. O., Jenke, A., Leischik, R. Speckle-tracking and tissue-Doppler stress echocardiography in arterial hypertension: a sensitive tool for detection of subclinical LV impairment. Biomed Res Int. , 472562 (2014).
- Gorcsan, J., Tanaka, H. Echocardiographic assessment of myocardial strain. J. Am. Coll. Cardiol. 58, 1401-1413 (2011).
- Holmes, A. A., Taub, C. C., Garcia, M. J., Shan, J., Slovut, D. P. Increased Apical Rotation in Severe Aortic Stenosis is Associated with Reduced Survival: A Speckle-Tracking. J. Am. Soc. Echocardiogr. , (2015).
- Auger, D., et al. Effect of cardiac resynchronization therapy on the sequence of mechanical activation assessed by two-dimensional radial strain imaging. Am. J. Cardiol. 113, 982-987 (2014).
- To, A. C., et al. Strain-time curve analysis by speckle tracking echocardiography in cardiac resynchronization therapy: Insight into the pathophysiology of responders vs. non-responders. Cardiovasc. Ultrasound. 14 (14), (2016).
- Seo, Y., et al. Three-dimensional propagation imaging of left ventricular activation by speckle-tracking echocardiography to predict responses to cardiac resynchronization therapy. J. Am. Soc. Echocardiogr. 28, 606-614 (2015).
- Trache, T., Stobe, S., Tarr, A., Pfeiffer, D., Hagendorff, A. The agreement between 3D, standard 2D and triplane 2D speckle tracking: effects of image quality and 3D volume rate. Echo Res Pract. 1, 71-83 (2014).
- Sanchez, A. A., et al. Effects of frame rate on two-dimensional speckle tracking-derived measurements of myocardial deformation in premature infants. Echocardiography. 32, 839-847 (2015).
- Hensel, K. O. Non-ischemic diabetic cardiomyopathy may initially exhibit a transient subclinical phase of hyperdynamic myocardial performance. Medical Hypotheses. 94, 7-10 (2016).
