JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Erratum Notice
  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Erratum
  • Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. Read More ...

Summary

يستخدم البروتوكول الحالي تقنية تصوير بقع الدم المشتقة من تخطيط صدى القلب لتصور ديناميكا الدم داخل القلب عند الأطفال حديثي الولادة. يتم استكشاف الفائدة السريرية لهذه التكنولوجيا ، ويتم الوصول إلى الجسم الدوراني للسائل داخل البطين الأيسر (المعروف باسم الدوامة) ، ويتم تحديد أهميته في فهم علم الفصحاق.

Abstract

البطين الأيسر (LV) لديه نمط فريد من ملء الدورة الدموية. أثناء الانبساط ، يتم تشكيل جسم دوراني أو حلقة من السائل تعرف باسم الدوامة بسبب الهندسة الشيرالية للقلب. يقال إن الدوامة لها دور في الحفاظ على الطاقة الحركية لتدفق الدم الذي يدخل إلى LV. أظهرت الدراسات الحديثة أن دوامات الجهد المنخفض قد يكون لها قيمة تنبؤية في وصف الوظيفة الانبساطية أثناء الراحة لدى الأطفال حديثي الولادة والأطفال والبالغين ، وقد تساعد في التدخل دون الإكلينيكي المبكر. ومع ذلك ، لا يزال تصور وتوصيف الدوامة مستكشفا إلى الحد الأدنى. تم استخدام عدد من طرق التصوير لتصور ووصف أنماط تدفق الدم داخل القلب وحلقات الدوامة. في هذه المقالة ، تعتبر التقنية المعروفة باسم تصوير بقع الدم (BSI) ذات أهمية خاصة. BSI مشتق من تخطيط صدى القلب دوبلر الملون بمعدل إطارات مرتفع ويوفر العديد من المزايا مقارنة بالطرائق الأخرى. وبالتحديد ، BSI هي أداة غير مكلفة وغير جراحية بجانب السرير لا تعتمد على عوامل التباين أو الافتراضات الرياضية واسعة النطاق. يقدم هذا العمل تطبيقا مفصلا خطوة بخطوة لمنهجية BSI المستخدمة في مختبرنا. لا تزال الفائدة السريرية ل BSI في مراحلها المبكرة ، ولكنها أظهرت وعدا بين الأطفال وحديثي الولادة لوصف الوظيفة الانبساطية في القلوب المثقلة بالحجم. وبالتالي فإن الهدف الثانوي لهذه الدراسة هو مناقشة العمل السريري الحديث والمستقبلي باستخدام تقنية التصوير هذه.

Introduction

تلعب أنماط تدفق الدم داخل القلب دورا رئيسيا في نمو القلب ، بدءا من تكوين الجنين وتستمر طوال العمر1. يلعب إجهاد القص الديناميكي للدم دورا محوريا في تحفيز نمو غرفة القلب وهندستها من خلال تنشيط جينات معينة 2,3. يحدث هذا في كل من المرحلة داخل الرحم وفي المراحل المبكرة من الحياة ، مما يسلط الضوء على أهمية تأثير الدورة الدموية على نمو القلب المبكر والانتقال إلى مرحلة البلوغ3.

تنص قوانين ديناميكا الموائع على أن الدم الذي يمر على طول جدار الوعاء الدموي يتحرك بشكل أبطأ عندما يكون أقرب إلى الجدار، وأسرع عندما يكون في مركز الوعاء، حيث تكون المقاومة أقل. يمكن إثبات هذه الظاهرة في أي وعاء كبير مع دوبلر موجة النبض كمغلف متكامل نموذجي لسرعة دوبلر4. عندما يدخل الدم إلى تجويف أكبر مثل القلب ، يستمر الدم الأبعد عن سطح الشغاف في زيادة سرعته بالنسبة إلى الدم الأقرب إلى هذا السطح وإنشاء جسم دوراني من السوائل ، يعرف باسم الدوامة. بمجرد إنشائها ، تكون الدوامات عبارة عن هياكل تدفق ذاتية الدفع تجذب عادة السائل المحيط عبر تدرجات الضغط السلبي. وبالتالي ، يمكن للدوامة أن تحرك كمية أكبر من الدم من نفاثة مستقيمة مكافئة من السوائل ، مما يعزز كفاءة القلببشكل أكبر 4,5.

تشير الأدبيات إلى أن الغرض التطوري للدوامات هو الحفاظ على الطاقة الحركية وتقليل إجهاد القص وزيادة كفاءة التدفق4،5،6. وبالنسبة للقلب تحديدا، يتضمن ذلك تخزين طاقة الدورة الدموية في حركة دورانية، وتسهيل إغلاق الصمام، وانتشار تدفق الدم نحو مجرى التدفق، كما هو موضح في الشكل 1. من المتوقع تغيير أنماط تدفق الدم داخل القلب في الحالات المرضية مثل الحالات المحملة بالحجم وفي الحالات ذات الصمامات الاصطناعية 7,8. وهكذا ، هنا تكمن الإمكانات التشخيصية الحقيقية للدوامات كتنبؤات مبكرة لنتائج القلب والأوعية الدموية لدى البالغين.

اكتسبت ديناميكا الدم داخل القلب اهتماما متزايدا بالأدبيات في كل من البالغين والأطفال. تتوفر العديد من الطرائق للتقييم النوعي والكمي لديناميكا الدم داخل القلب وتم تلخيصها بشكل شامل في مراجعة حديثة ، مع التركيز بشكل خاص على الدوامةداخل القلب 9. إحدى الطرق الواعدة للغاية هي تصوير بقع الدم المشتق من تخطيط صدى القلب (BSI) ، والذي يوفر القدرة على قياس عدد من خصائص الدوامة النوعية والكمية بشكل غير جراحي ، الموضحة أدناه ، بتكلفة منخفضة نسبيا وقابلية استنساخ ممتازة10. يتوفر BSI حاليا تجاريا باستخدام نظام الموجات فوق الصوتية للقلب المتطور مع مسبار S12 أو S6 MHz. تشبه ميزات تتبع البقع تلك المستخدمة في تتبع بقع الأنسجة لدراسة تشوه عضلة القلب11،12،13. نظرا لأن خلايا الدم الحمراء تميل إلى التحرك بشكل أسرع وبتردد دوبلر أعلى من الأنسجة المحيطة ، يمكن فصل الإشارتين عن طريق تطبيق مرشح زمني. يستخدم BSI خوارزمية أفضل تطابق لتحديد حركة بقع الدم مباشرة دون استخدام عوامل التباين. يمكن تصور قياسات سرعة الدم كأسهم أو خطوط انسيابية أو خطوط مسار مع أو بدون صور دوبلر ملونة أساسية ، ويمكن أن تسلط الضوء على مناطق التدفق المعقد10.

لقد ثبت أن BSI تتمتع بجدوى ودقة جيدة لتحديد أنماط تدفق الدم داخل القلب ، مع صلاحية ممتازة مقارنة بأداة فانتوم مرجعية ودوبلرنابض 7،10،11. على الرغم من أن المعهد البريطاني للمعايير لا يزال جديدا للغاية، إلا أنه أداة سريرية واعدة للتشخيص المبكر لمختلف الفيزيولوجيا المرضية للقلب. أظهر التطبيق السريري للتصوير الدوامي نتائج واعدة عند الأطفال حديثي الولادة. على وجه التحديد ، قد يكون لسلوك الدوامة في البطين الأيسر (LV) آثار طويلة المدى على إعادة تشكيل القلب والاستعداد لفشل القلب.

لا تزال الآلية التي تربط الدوامات بإعادة تشكيل البطين الأيسر غير مستكشفة نسبيا ، ولكن تم التحقيق فيها مؤخرا في مختبرنا وهي موضوع العمل المستمر11. تهدف مقالة المنهجية هذه إلى وصف استخدام BSI في استكشاف الدوامات داخل القلب ومناقشة الاستخدامات العملية والسريرية للدوامات في تقييم الوظيفة الانبساطية في مختلف السكان. الهدف الثانوي هو مناقشة الأهمية السريرية ل BSI وتقديم بعض الأعمال التي تم إجراؤها سابقا في حديثي الولادة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

كانت جميع الإجراءات التي أجريت في الدراسات التي شملت مشاركين بشريين متوافقة مع المعايير الأخلاقية للجنة البحوث المؤسسية و / أو الوطنية ومع إعلان هلسنكي لعام 1964 وتعديلاته اللاحقة أو المعايير الأخلاقية المماثلة. تم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع عائلات المشاركين الفرديين المشمولين في الدراسة. تم إلغاء تحديد جميع الصور ومقاطع الفيديو بعد عملية الاستحواذ.

1. إعداد المريض

  1. قم بإعداد جهاز الموجات فوق الصوتية المجاور لسرير المريض وقم بتوصيل مخطط كهربية القلب ثلاثي الخيوط (انظر جدول المواد).
  2. أدخل رمز المريض والتفاصيل ذات الصلة ، مثل طول الجسم ووزنه ، وقم بإجراء مخطط صدى القلب وفقا للمعايير الموضحة سابقا12.

2. الحصول على الصور

  1. على وجه التحديد بالنسبة ل BSI ، احصل على رؤية ضحلة للجهد المنخفض في العرض القمي المكون من أربع غرف بعرض قطاع ضيق ، مما يسمح بمعدل إطارات اكتساب يتراوح بين 400-600 هرتز.
  2. افتح مربعا ملونا فوق تجويف البطين الأيسر ، وقم بتضييق الحد الأقصى ليشمل المنطقة فقط من الصمام التاجي إلى قمة الشغاف ، ومن حدود الشغاف الحاجز إلى حدود الشغاف للجدار الجانبي.
  3. زيادة اكتساب اللون إلى درجة البقع وتقليل قليلا. اضبط حد مقياس سرعة دوبلر الملون على السرعة الانبساطية المناسبة (20-30 سم / ثانية عند الخدج) لملء مربع اللون إلى أقصى حد بالتدفق الانبساطي البطيء الحركة.
  4. في لوحة التحكم على شاشة اللمس الخاصة بالجهاز (انظر جدول المواد)، انقر فوق وضع BSI للكشف عن اتجاهات التدفق داخل القلب والدوامات بتنسيق ألوان RAW. اضبط موضع صندوق BSI وحجمه ليشمل منطقة التدفق محل الاهتمام وسجل دورتين قلبيتين على الأقل.
  5. كرر الإجراء في عرض المحور الطويل LV القمي أو طرق العرض الأخرى التي تتطلب تقييم الدورة الدموية داخل القلب (الشكل 2 والشكل 3).

3. تحليل الصور

ملاحظة: تم وصف تقنيات تحليل الصور لدوامة الجهد المنخفض بإيجاز في العمل السابق من مختبرنا11. البروتوكول المستخدم لتقييم الدوامات داخل القلب هو كما يلي (الشكل 3 والشكل 4).

  1. احفظ دورتين قلبيتين من كل مريض على حدة إلى وسائط خارجية بتنسيق RAW DICOM الخاص به وانقله إلى محطة مختبر مع برنامج معالجة الصور (انظر جدول المواد) المثبت لإجراء تحليلات مفصلة في وضع عدم الاتصال.
  2. بمجرد عدم الاتصال بالإنترنت ، حدد الدوامة الأبرز أو الرئيسية.
    ملاحظة: يتم تصور الدوامة الرئيسية كهيكل ممدود ، بيضاوي الشكل ، يدور عكس اتجاه عقارب الساعة يقع في الربع الأيسر العلوي من البطين الأيسر بالقرب من الحاجز ، مع وجود أقصى منطقة دوامة في الانبساط المتأخر (أثناء الموجة A المرسلة) عند الخدج (الفيديو 1). عادة ما توجد الدوامة الرئيسية أثناء الموجة E المرسلة للرضع الأكبر سنا والأطفال.
  3. سجل عدد الدوامات المستقلة والكاملة بيضاوية الشكل التي تتشكل طوال الدورة القلبية لكل مقطع.
  4. قم بقياس موضع الدوامة الرئيسية بالنسبة للمعالم المعروفة داخل LV. لتحديد عمق الدوامة ، باستخدام أداة "قياس المسافة" في برنامج التحليل ، قم بقياس المسافة الرأسية من عين الدوامة إلى منتصف حلقة الصمام التاجي. بالنسبة للوضع العرضي للدوامة ، قم بقياس المسافة الأفقية من عين الدوامة إلى حدود الشغاف للحاجز بين البطينين.
  5. قم بقياس المسافات الرأسية والأفقية من الحافة إلى الحافة للدوامة الرئيسية بالنسبة لطول وعرض الجهد المنخفض للحصول على شكل الدوامة.
    ملاحظة: يتيح هذا أيضا تقدير مؤشر كروية الدوامة كطول مقسوما على العرض.
  6. باستخدام أداة "قياس التتبع" في برنامج التحليل ، انقر فوق وتتبع حلقة الدوامة الخارجية عند النقطة التي تكون فيها الدوامة الرئيسية هي الأبرز لتحديد منطقة الدوامة الرئيسية.
  7. لتقييم وقت تكوين دوامة الذروة (PVFT) ، قم بتسجيل الإطار القلبي عند ظهور الدوامة لأول مرة (حلقات دائرية محددة) في الإطار القلبي حيث تكون الدوامة الرئيسية هي الأبرز وحساب عدد الإطارات بالنسبة إلى العدد الإجمالي للإطارات في دورة قلبية واحدة للمريض.
  8. لتقييم مدة الدوامة ، قم بقياس الإطارات التي تظهر منها الدوامة لأول مرة عندما تفقد الدوامة تشكيل حلقتها الدائرية. ثم يتم حساب مدة الدوامة على أنها عدد الإطارات بالنسبة إلى إجمالي عدد الإطارات لهذا المريض في دورة قلبية واحدة (الشكل 5).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

يمكن مقارنة اقتناء مقاطع الدوامة بالمنهجية القياسية المستخدمة عالميا في الحصول على مقاطع دوبلر الملونة. وصفت الدراسات الرائدة في البالغين الدوامات باستخدام وجهات النظر القمية المكونة من غرفتين وثلاث وأربع غرف14. دوامة الجهد المنخفض عبارة عن هيكل يشبه الحلقة ينتقل من القاعد?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

أهمية تصور وفهم الدوامة داخل القلب
هناك العديد من التطبيقات السريرية الممكنة للتصوير الدوامي المشتق من تخطيط صدى القلب بمعدل إطارات مرتفع. كانت قدرتها على تقديم نظرة ثاقبة قيمة لديناميكيات التدفق داخل القلب هي اهتمام الدراسات الحديثة16. علاوة على ذلك ، قد يسمح الت?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي إفصاحات أو تضارب في المصالح للإعلان عنه.

Acknowledgements

نود أن نعرب عن تقديرنا لقسم العناية المركزة لحديثي الولادة في مستشفى جون هانتر للسماح بأداء عملنا المستمر ، جنبا إلى جنب مع آباء المشاركين الصغار جدا والثمينين.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Tomtec Imaging Systems GmbHPhillipsGmbH CorporationOffline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95General ElectricsNACardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging

References

  1. de Waal, K., Costley, N., Phad, N., Crendal, E. Left ventricular diastolic dysfunction and diastolic heart failure in preterm infants. Pediatric Cardiology. 40 (8), 1709-1715 (2019).
  2. Lahmers, S., Wu, Y., Call, D. R., Labeit, S., Granzier, H. Developmental control of titin isoform expression and passive stiffness in fetal and neonatal myocardium. Circulation Research. 94 (4), 505-513 (2004).
  3. Chung, C. S., Hoopes, C. W., Campbell, K. S. Myocardial relaxation is accelerated by fast stretch, not reduced afterload. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 103, 65-73 (2017).
  4. Pedrizzetti, G., La Canna, G., Alfieri, O., Tonti, G. The vortex-an early predictor of cardiovascular outcome. Nature Reviews Cardiology. 11 (9), 545-553 (2014).
  5. Rodriguez Munoz, D., et al. Left ventricular vortex following atrial contraction and its interaction with early systolic ejection. European Heart Journal. 34 (1), 1104(2013).
  6. Schmitz, L., Koch, H., Bein, G., Brockmeier, K. Left ventricular diastolic function in infants, children, and adolescents. Reference values and analysis of morphologic and physiologic determinants of echocardiographic Doppler flow signals during growth and maturation. Journal of the American College of Cardiology. 32 (5), 1441-1448 (1998).
  7. Marchese, P., et al. Left ventricular vortex analysis by high-frame rate blood speckle tracking echocardiography in healthy children and in congenital heart disease. International Journal of Cardiology. Heart & Vasculature. 37, 100897(2021).
  8. Pierrakos, O., Vlachos, P. P. The effect of vortex formation on left ventricular filling and mitral valve efficiency. Journal of Biomechanical Engineering. 128 (4), 527-539 (2006).
  9. Mele, D., et al. Intracardiac flow analysis: techniques and potential clinical applications. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (3), 319-332 (2019).
  10. Nyrnes, S. A., Fadnes, S., Wigen, M. S., Mertens, L., Lovstakken, L. Blood speckle-tracking based on high-frame rate ultrasound imaging in pediatric cardiology. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (4), 493-503 (2020).
  11. de Waal, K., Crendal, E., Boyle, A. Left ventricular vortex formation in preterm infants assessed by blood speckle imaging. Echocardiography. 36 (7), 1364-1371 (2019).
  12. Nagueh, S. F., et al. Recommendations for the evaluation of left ventricular diastolic function by echocardiography: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Journal of the American Society of Echocardiography. 29 (4), 277-314 (2016).
  13. Takahashi, H., Hasegawa, H., Kanai, H. Temporal averaging of two-dimensional correlation functions for velocity vector imaging of cardiac blood flow. Journal of Medical Ultrasonics. 42 (3), 323-330 (2015).
  14. Kheradvar, A., et al. Echocardiographic particle image velocimetry: a novel technique for quantification of left ventricular blood vorticity pattern. Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (1), 86-94 (2010).
  15. Phad, N. S., de Waal, K., Holder, C., Oldmeadow, C. Dilated hypertrophy: a distinct pattern of cardiac remodeling in preterm infants. Pediatric Research. 87 (1), 146-152 (2020).
  16. Kheradvar, A., et al. Diagnostic and prognostic significance of cardiovascular vortex formation. Journal of Cardiology. 74 (5), 403-411 (2019).
  17. Cantinotti, M., et al. Intracardiac flow visualization using high-frame rate blood speckle tracking echocardiography: Illustrations from infants with congenital heart disease. Echocardiography. 38 (4), 707-715 (2021).
  18. Henry, M., et al. Bicuspid aortic valve flow dynamics using blood speckle tracking in children. European Heart Journal-Cardiovascular Imaging. 22, 356(2021).
  19. Mawad, W., et al. Right ventricular flow dynamics in dilated right ventricles: energy loss estimation based on blood speckle tracking echocardiography-a pilot study in children. Ultrasound in Medicine & Biology. 47 (6), 1514-1527 (2021).
  20. Kass, D. A., Bronzwaer, J. G. F., Paulus, W. J. What mechanisms underlie diastolic dysfunction in heart failure. Circulation Research. 94 (12), 1533-1542 (2004).
  21. Nagueh, S. F. Left ventricular diastolic function: understanding pathophysiology, diagnosis, and prognosis with echocardiography. JACC. Cardiovasc Imaging. 13, 228-244 (2020).
  22. Carroll, J. D., Lang, R. M., Neumann, A. L., Borow, K. M., Rajfer, S. I. The differential effects of positive inotropic and vasodilator therapy on diastolic properties in patients with congestive cardiomyopathy. Circulation. 74 (4), 815-825 (1986).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Erratum


Formal Correction: Erratum: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns
Posted by JoVE Editors on 2/22/2024. Citeable Link.

An erratum was issued for: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. The Authors section was updated. The affiliation for author Damien Vitiello has been updated to: Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité 

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE 202

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved