使用高帧率超声心动图衍生的新生儿血斑成像评估心内涡流

摘要

本方案使用超声心动图衍生的血斑成像技术来可视化新生儿的心内血流动力学。探讨了该技术的临床实用性，访问了左心室内的旋转体液体（称为涡流），并确定了其在理解分离学方面的意义。

摘要

左心室 （LV） 具有独特的血流动力学充盈模式。在舒张期，由于心脏的手性几何形状，会形成称为涡流的旋转体或流体环。据报道，涡旋在保存进入左心室的血流的动能方面起作用。最近的研究表明，左心室涡旋可能在描述新生儿、儿童和成人人群静息时舒张功能方面具有预后价值，并可能有助于早期亚临床干预。然而，涡旋的可视化和表征仍然很少被探索。许多成像方式已被用于可视化和描述心内血流模式和涡旋环。在本文中，一种称为血斑成像（BSI）的技术特别令人感兴趣。BSI 源自高帧率彩色多普勒超声心动图，与其他模式相比具有多项优势。也就是说，BSI是一种廉价且无创的床边工具，不依赖于造影剂或广泛的数学假设。这项工作详细介绍了我们实验室中使用的BSI方法的分步应用。BSI 的临床效用仍处于早期阶段，但在儿科和新生儿人群中已显示出描述容量超负荷心脏舒张功能的前景。因此，本研究的第二个目的是讨论这种成像技术最近和未来的临床工作。

引言

心内血流模式在心脏发育中起着关键作用，从胎儿形态发生开始，一直持续到整个生命周期¹.血流动力学剪切应力通过激活特定基因在刺激心腔生长和结构方面起着关键作用 ^2,3。这发生在宫内阶段和生命的早期阶段，从而突出了血流动力学影响对早期心脏发育和延续到成年期的重要性³.

流体动力学定律指出，沿着血管壁通过的血液在最靠近血管壁时移动较慢，而在阻力较低的血管中心移动得更快。这种现象可以在任何以脉搏波多普勒为典型多普勒速度时间积分包络⁴ 的大型容器中得到证明。当血液进入较大的腔体（如心脏）时，离心内膜表面最远的血液相对于最靠近该表面的血液继续增加其速度，并形成一个旋转的液体体，称为涡流。一旦产生，涡流就是自走式流动结构，通常通过负压梯度吸入周围的流体。因此，涡流可以比等效的直流液体射流移动更多的血液量，从而促进更高的心脏效率 ^4,5。

文献表明，涡旋的演化目的是保存动能，最小化剪切应力，并最大限度地提高流动效率

研究方案

在涉及人类受试者的研究中执行的所有程序均符合机构和/或国家研究委员会的伦理标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案或类似的伦理标准。从纳入研究的所有个体参与者的家人那里获得知情同意。所有图像和视频剪辑在收购后都进行了去识别化处理。

1. 患者准备

1. 将超声机安装在患者床附近，并连接三导联心电图（见 材料表）。
2. 输入患者代码和相关详细信息，例如体长和体重，并根据先前描述的标准¹² 进行超声心动图。

2.图像采集

1. 特别是对于 BSI，在具有窄扇区宽度的顶端四腔视图中获得 LV 的浅视图，允许 400-600 Hz 之间的采集帧速率。
2. 在左心室腔上方打开一个彩盒，最大限度地缩小到仅包括从二尖瓣到心内膜顶点以及从隔膜心内膜缘到外壁心内膜缘的区域。
3. 将颜色增益增加到斑点点并略微减少。将彩色多普勒速度标度限制设置为适当的舒张速度（早产儿为 20-30 cm/s），以最大限度地用移动较慢的舒张压流入量填充颜色框。
4. 在设备的触摸屏控制面板上（参见 材料表），点击 BSI 模式以 RAW....

讨论

可视化和理解心内涡旋的重要性
高帧率超声心动图衍生涡旋成像有许多可能的临床应用。它们为心内血流动力学提供宝贵见解的能力一直是最近研究的兴趣¹⁶。此外，涡旋成像可以检测新生儿左心室结构和功能的症状前变化，这可能与成年期的长期心脏重塑有关¹⁵。反过来，这可能会提高后续治疗和手术的准确性和预后结果。BSI在心内涡旋可视化.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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