Echokardiografia ze śledzeniem plamek

Echokardiografia ze śledzeniem plamek
Pooperacyjna częstość odkształceń obwodowych lewej komory Dwuwymiarowe śledzenie plamek
Zamiar analizuje ruch tkanek w sercu

W dziedzinie kardiologii i obrazowania medycznego echokardiografia śledząca plamki ( STE ) jest techniką obrazowania echokardiograficznego . Analizuje ruch tkanek w sercu, wykorzystując naturalnie występujący wzór plamek w mięśniu sercowym (lub ruch krwi, gdy jest obrazowany za pomocą ultradźwięków ).

Ta metoda dokumentacji ruchu mięśnia sercowego jest nieinwazyjną metodą definiowania zarówno wektorów, jak i prędkości. W porównaniu z innymi technologiami poszukującymi nieinwazyjnej definicji niedokrwienia , śledzenie plamek wydaje się cennym przedsięwzięciem. Wzór plamek jest mieszanką wzorów interferencji i naturalnych odbić akustycznych. Odbicia te są również określane jako plamki lub znaczniki .

Ponieważ wzór jest losowy, każdy region mięśnia sercowego ma unikalny wzór plamek (zwany także wzorami , cechami lub odciskami palców ), który umożliwia śledzenie regionu. Wzór plamek jest stosunkowo stabilny, przynajmniej od jednej klatki do drugiej. W przetwarzaniu końcowym można to śledzić kolejno klatka po klatce i ostatecznie podzielić na niezależne od kąta dwuwymiarowe ( 2D ) i trójwymiarowe sekwencje oparte na odkształceniach ( 3D ). Sekwencje te dostarczają zarówno ilościowych, jak i jakościowych informacji dotyczących deformacji i ruchu tkanki.

Podstawowe zasady

Ponieważ wzór plamek jest przypadkowy, każdy obszar mięśnia sercowego ma unikalny wzór plamek: w obrazie można zdefiniować określony obszar „jądro”, a ponieważ ten wzór plamek jest względnie stabilny, jądro można rozpoznać w następnej klatce , na większym obszarze wyszukiwania, za pomocą algorytmu wyszukiwania „najlepszego dopasowania”. Istnieją różne algorytmy wyszukiwania, najczęściej używanym jest „ suma różnic bezwzględnych ”, który okazuje się być podobnie dokładny jak korelacja krzyżowa , czyli alternatywa. Ruch jądra w poprzek obrazu można zatem śledzić, w zasadzie niezależnie od kąta wiązki, w przeciwieństwie do tkankowego Dopplera . Śledzenie plamek może zatem śledzić w dwóch wymiarach. Ponieważ jednak osiowa (w kierunku wiązki) rozdzielczość ultradźwięków jest znacznie lepsza niż poprzeczna, zdolność śledzenia jest mniejsza w kierunku poprzecznym. Również rozdzielczość poprzeczna (a co za tym idzie zdolność śledzenia) zmniejsza się wraz z głębokością, w skanie sektorowym, w którym wiązki ultradźwiękowe były rozbieżne.

Różni operatorzy komercyjni i niekomercyjni stosują następnie różne podejścia do wyznaczania parametrów ruchu i deformacji. Ruch pojedynczego jądra można rozłożyć na krzywe przemieszczenia, a odległość między dwoma jądrami na odkształcenie (odkształcenie). Szybkość odkształcenia będzie wtedy pochodną odkształcenia po czasie. W niektórych zastosowaniach komercyjnych znaczniki akustyczne są śledzone bardziej indywidualnie, obliczając prędkość na podstawie ruchu i interwału próbkowania (odwrotność liczby klatek na sekundę) generując pole prędkości. W przeciwieństwie do Dopplera tkankowego, to pole prędkości nie ogranicza się do kierunku wiązki. Szybkość odkształcenia i odkształcenie są następnie obliczane na podstawie prędkości. Wykazano, że śledzenie plamek jest porównywalne ze szczepem pochodzącym z Dopplera tkankowego i zostało zweryfikowane w odniesieniu do MR.

Napięcie

Główny artykuł: Obrazowanie szybkości odkształcenia

Odkształcenie definiuje się jako ułamkową lub procentową zmianę wymiaru obiektu w stosunku do pierwotnego wymiaru obiektu. Podobnie szybkość odkształcenia można zdefiniować jako prędkość, z jaką odkształcenie . Matematycznie rozpoznawane są trzy składowe odkształcenia normalnego (εx, εy i εz) oraz trzy składowe odkształcenia ścinającego (εxy, εxz i εyz). Kongruentnie, po nałożeniu na lewą komorę deformacja lewej komory jest definiowana przez trzy odkształcenia normalne (podłużne, obwodowe i promieniowe) oraz trzy odkształcenia ścinające (obwodowo-podłużne, obwodowo-promieniowe i wzdłużno-promieniowe). Główną zaletą odkształceń ścinających LV jest wzmocnienie 15% skrócenia miocytów do 40% promieniowego pogrubienia ściany LV, co ostatecznie przekłada się na >60% zmianę frakcji wyrzutowej LV . Ścinanie lewej komory wzrasta w kierunku podwsierdziowym, co powoduje gradient odkształcenia podnasierdziowego do podwsierdziowego. Podobnie jak MRI, STE wykorzystuje „odkształcenie Lagrange'a”, które definiuje ruch wokół określonego punktu tkanki, gdy obraca się on w czasie i przestrzeni. W całym cyklu pracy serca wymiar tkanki w fazie końcowo-rozkurczowej reprezentuje nienaprężoną początkową długość materiału. Śledzenie plamek jest jedną z dwóch metod obrazowania szybkości odkształcenia , drugą jest Doppler tkankowy .

Skręcenie lub odkształcenie skrętne definiuje gradient od podstawy do wierzchołka i jest wynikiem ścinania mięśnia sercowego w płaszczyznach obwodowo-podłużnych, tak że patrząc od wierzchołka, podstawa obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Podobnie wierzchołek LV jednocześnie obraca się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Podczas wyrzutu skręcanie LV powoduje magazynowanie energii potencjalnej w zdeformowanych włóknach mięśniowych . Ta zmagazynowana energia jest uwalniana wraz z początkiem relaksacji, podobnie jak w przypadku rozwijania sprężyny, i powoduje powstanie sił ssących. Siły te są następnie wykorzystywane do szybkiego przywrócenia wczesnego rozkurczu.

Zastosowania i ograniczenia

Narzędzia STE są coraz bardziej rozpoznawane. Wyniki odkształcenia uzyskane z STE zostały zweryfikowane za pomocą sonomikrometrii i znakowanego MRI , a wyniki istotnie korelują z pomiarami uzyskanymi za pomocą Dopplera tkankowego . Technologia Dopplera tkankowego , alternatywna metoda obrazowania szybkości odkształcenia w stosunku do technologii śledzenia plamek, wymaga osiągnięcia wystarczającej orientacji równoległej między kierunkiem ruchu a ultradźwiękami Belka. Jego zastosowanie pozostaje ograniczone ze względu na zależność od kąta, znaczną zmienność między obserwatorami i między obserwatorami oraz interferencję szumów. Technologia śledzenia plamek musi do pewnego stopnia przezwyciężyć te ograniczenia.

Jednak w celu uzyskania wystarczającej jakości śledzenia przy użyciu pojedynczych znaczników, komercyjne algorytmy bardzo często uciekają się do różnych odmian wygładzania splajnu , wykorzystując dostępne informacje z najsilniejszych ech, bardzo często pierścienia mitralnego, więc pomiary regionalne nie są czysto regionalne, ale raczej stopień, funkcje splajnu średniej globalnej. Ponieważ metoda wykorzystuje tryb B, liczba klatek na sekundę śledzenia plamek jest ograniczona do stosunkowo niskiej liczby klatek na sekundę trybu B. Jeśli liczba klatek na sekundę jest zbyt niska, jakość śledzenia ulega pogorszeniu z powodu dekorelacji między klatkami. Może to również stanowić problem, jeśli częstość akcji serca jest wysoka (co w rzeczywistości oznacza względny spadek liczby klatek na sekundę — mniej klatek na cykl pracy serca).

Zwiększenie liczby klatek na sekundę w trybie B odbywa się poprzez zmniejszenie gęstości linii, tj. rozdzielczości poprzecznej, a tym samym uczynienie metody bardziej zależną od kąta. Wreszcie, metoda w niektórych aplikacjach zależy od wielkości i kształtu ROI (Region of Interest). W zasadzie śledzenie plamek jest dostępne dla pomiarów deformacji we wszystkich kierunkach, jednak ze względu na ograniczoną rozdzielczość boczną w obrazach wierzchołkowych, pomiar deformacji obwodowej i przezściennej wymaga przekrojów przymostkowych. Z drugiej strony, w porównaniu z Dopplerem tkankowym , ta metoda jest dostępna głównie dla pomiarów podłużnych z pozycji wierzchołkowej.

W badaniu przeprowadzonym przez Cho i wsp., zarówno odkształcenie podłużne pochodzące z TVI, jak i pochodzące ze śledzenia plamek, wykazało niewielką korelację ze szczepem pochodzącym z MRI. Analiza ROC wykazała znacznie wyższe AUC dla śledzenia plamek w celu wykrycia dysfunkcyjnych segmentów. Jednak to badanie obejmowało tylko pacjentów z chorobą wieńcową. Niższa liczba klatek na sekundę była postrzegana jako problem w echo obciążeniu , ponieważ szczytowe obciążenie pokazuje dość wysoką liczbę klatek na sekundę.

Jednak główny problem ze śledzeniem plamek jest coraz częściej rozpoznawany: brak standaryzacji. Każdy dostawca sprzętu ultrasonograficznego lub oprogramowania do analizy ma inne algorytmy, które będą działać inaczej podczas analizy. W bezpośrednich porównaniach różnice między analizami mogą być znaczne, zwłaszcza w porównaniu z zewnętrznymi odniesieniami. W związku z tym pomiary, normalne limity i wartości odcięcia są specyficzne tylko dla dostawcy. Ze względu na tajemnicę przemysłową szczegóły różnych algorytmów mogą być również w dużej mierze niedostępne, więc szczegółowe badanie modelowania jest trudne.

Zastosowania kliniczne technologii śledzenia plamek:

Zobacz też

Dalsza lektura

  •   Sutherlanda; kapelusz; Mikołaj; D'hooge; Bijnens (2006) Dopplerowskie obrazowanie mięśnia sercowego. BSWK, Belgia. ISBN 978-90-810592-1-3
  •   Marwicka; Yu; Sun (2007) Obrazowanie mięśnia sercowego: Doppler tkankowy i śledzenie plamek. Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4051-6113-8

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Speckle_tracking_echocardiography&oldid=1111455793 ”