Projekt-Nr. NVKP_16-1-2016-0017 ("Nationales Herzprogramm") wurde mit Unterstützung des Nationalen Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsfonds Ungarns durchgeführt, der im Rahmen des NVKP_16 Finanziert wird. Die Forschung wurde durch das thematische Exzellenzprogramm (2020-4.1.1.-TKP2020) des Ministeriums für Innovation und Technologie in Ungarn im Rahmen der thematischen Programme Therapeutische Entwicklung und Bioimaging der Semmelweis-Universität finanziert.

Dieses Protokoll folgt den Richtlinien des Regionalen und Institutionellen Ausschusses für Wissenschafts- und Forschungsethik der Semmelweis-Universität. Das vorliegende Protokoll gilt für einen bestimmten Anbieter. Obwohl einige Schritte unabhängig vom Ultraschallgerät und der Nachbearbeitungssoftware gültig bleiben, können wichtige Unterschiede bestehen, wenn Die Lösungen anderer Anbieter verwendet werden.
1. Technische Voraussetzungen
<ol><li>Verwenden Sie ein Echokardiographiegerät, das 3D-Bildgebung ermöglicht.</li>
	<li>Schließen Sie einen transthorakalen 3D-Echokardiographie-fähigen Phased-Array-Wandler an.</li>
	<li>Wenden Sie das eingebaute 3-Kanal-EKG des Ultraschallsystems an, damit das System die Aufzeichnungen und Analysen mit dem Herzzyklus synchronisieren kann.</li>
</ol>2. Aufnahme der echokardiographischen 3D-Bilder
<ol><li>Positionieren Sie den Patienten in der linken seitlichen Dekubitusposition (Patient liegt auf der linken Seite mit dem linken Arm über dem Kopf gestreckt).</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass die EKG-Ablaufverfolgung auf dem Bildschirm von guter Qualität ist. HINWEIS: Dies ist eine Voraussetzung für die Nachbearbeitung, da die Software die verschiedenen Punkte des Herzzyklus anhand des EKG-Signals erkennt.</li>
	<li>Heben Sie das Einfrieren des Bildes auf und beginnen Sie, den Patienten mit dem Schallkopf zu untersuchen. Visualisieren Sie eine konventionelle apikale Vierkammeransicht.</li>
	<li>Optimieren Sie die Bildqualität, indem Sie die Sektorbreite an LV anpassen, die Tiefe verringern, um den linken Vorhof abzuschneiden, und indem Sie einen leichten Overgain verwenden. HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die gesamte LV-Endo- und auch die epikardiale Oberfläche sichtbar ist.</li>
	<li>Drücken Sie die 4D-Taste , um in den 3D-Modus zu wechseln. HINWEIS: Durch Drücken der Multi-Slice...- Taste auf dem Touchscreen stehen vier Optionen (5, 7, 8, 12 Slices) zur Verfügung, um den 3D-Datensatz mit Standard-Kurz- und Langachsenschnitten zu überblicken. Bei Bedarf kann die Positionierung des Wandlers korrigiert werden, um die Einbeziehung der gesamten LV-Wanddicke von der apikalen bis zur Mitralklappenebene in den pyramidalen 3D-Datensatz sicherzustellen. Die Verwendung von 12 Slices (mit neun einstellbaren Kurzachsenansichten) wird empfohlen.</li>
	<li>Erfassen Sie 3D-Bilder im Multi-Beat - oder Single-Beat-Modus .<ol>
<li>Verwenden Sie den Multi-Beat-Modus , um eine höhere räumliche und zeitliche Auflösung zu erreichen, bei der der Datensatz aus 2, 3, 4 oder 6 Herzzyklen rekonstruiert wird (dies kann auf dem Bildschirm eingerichtet werden) - endexspiratorisches Atmen des Patienten und stabile Wandlerpositionierung erforderlich, um Stitching-Artefakte zu minimieren. HINWEIS: Die Single-Beat-Erfassung hat eine geringere räumliche und zeitliche Auflösung. Die meisten modernen Wandler haben jedoch eine bessere Qualität und können daher verwendet werden, um geeignete 3D-Datensätze ohne Rekonstruktion zu erhalten, um einer weiteren Analyse unterzogen zu werden. Als allgemeine Empfehlung werden Volumenraten über 15 Volumina pro Sekunde für die weitere Analyse empfohlen.</li>
		<li>Wenn das volle Volumen aus den Subbändern rekonstruiert ist und der gesamte LV sichtbar ist, frieren Sie das Bild ein. Wählen Sie mit den Reglern Cycle Select und Number of Cycles die optimal erfassten Herzzyklen aus und drücken Sie Image Store. HINWEIS: Stitching-Artefakte sind räumlich oder vorübergehend falsch ausgerichtete Teilbänder nebeneinander. Datensätze mit einem signifikanten Ausfall von LV-Wänden oder mit Stitching-Artefakten sind in der Regel nicht für eine weitere Analyse geeignet. Die Qualität des bereits erfassten 3D-Datensatzes kann im Multi-Slice-Modus überprüft werden.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Nachbearbeitung zur Quantifizierung der Morphologie und Funktion von LV
<ol><li>Wählen Sie einen 3D-Datensatz aus, der für die weitere Analyse geeignet ist. HINWEIS: Dieser Teil des Protokolls erfordert die zuvor aufgenommenen und gespeicherten 3D-Bilder in guter Qualität und kann entweder auf dem Ultraschallgerät und einer separaten Workstation durchgeführt werden.</li>
	<li>Klicken Sie auf messen | Lautstärke und wählen Sie dann 4D Auto LVQ.</li>
	<li>Auf dem Quad-Screen (drei apikale Ansichten: Vier-, Zwei- und Drei-Kammer-Ansichten und eine Kurzachsenansicht, letztere kann durch eine horizontale Ebene auf Langachsenansichten eingestellt werden) fragt die Software Nach Ausrichtung von apikalen Slices in Standardansichten ändern. Korrigieren Sie bei Bedarf die apikalen Ansichten manuell durch Neigen und Drehen, um die entsprechende Standardansicht anzuzeigen, wodurch eine Verkürzung entfällt. Stellen Sie die Neigung ein, um den Bremssattel an der Längsachse des LV auszurichten, indem Sie die Bremssättel auf langachsigen Ansichten ziehen und bewegen. Stellen Sie die Drehung durch die entsprechenden oder die Drehregler Alle an der Maschine oder durch Einstellen der Bremssättel auf dem Kurzachsenbild ein. HINWEIS: Die Softwareempfehlung kann durch Drücken der Taste "Automatisch ausrichten " zurückgesetzt werden.</li>
	<li>Nachdem Sie die Ausrichtung der Ansicht abgeschlossen haben, klicken Sie auf den nächsten Schritt EDV. Der enddiastolische (ED) Rahmen wird über das EKG-Signal automatisch erkannt, kann aber bei Bedarf manuell korrigiert werden.</li>
	<li>Halbautomatische Detektion von LV endo- und epikardialer Oberfläche<ol><li>Wählen Sie zwei Orientierungspunkte manuell in beliebigen apikalen Ansichten aus. Identifizieren Sie zunächst die LV-Spitze und dann die Mitte der LV-Basis (Mitralannulusebene) in jeder apikalen Ansicht. Der Algorithmus konturiert automatisch den endokardialen Rand des gesamten LV. HINWEIS: Es gibt zwei weitere Optionen: Manuell, was bedeutet, dass in jeder apikalen Ansicht zwei basale und eine apikale Landmarke eingestellt werden sollten, und Auto Init, das den LV automatisch ohne Benutzerinteraktion konturiert.</li>
		<li>Überprüfen Sie die Glaubwürdigkeit der Kontur in drei apikalen Ansichten, drei Kurzachsenansichten verschiedener Ebenen und einer vierten benutzergesteuerten kurzen Achse, um eine visuelle Überprüfung der erkannten Oberfläche zu ermöglichen. Die Konturkorrektur ist durch manuelles Hinzufügen von Punkten möglich, die dann in die Konturlinie integriert werden. HINWEIS: Mit Rückgängig kann der zuvor hinzugefügte Punkt gelöscht werden. Die Reset-Taste setzt die Konturierung zurück, um den gesamten Abschnitt von vorne zu starten. Die Kontursichtbarkeit kann angepasst werden, um die Erkennung der Endokardoberfläche auf dem Graustufenbild zu ermöglichen. Endokard- und Epikardkonturen sollten genau und konsistent durchgeführt werden. Eine detaillierte Empfehlung finden Sie in der folgenden Referenz6.</li>
		<li>Wählen Sie den nächsten Schritt, den ESV.</li>
		<li>Wiederholen Sie den gleichen Vorgang (3.5.1-3.5.2) wie in den vorherigen Punkten erwähnt, um die endokardiale Kontur auf dem endsystolischen Rahmen zu identifizieren und zu korrigieren. HINWEIS: Der endsystolische (ES) Frame wird automatisch über das EKG-Signal erkannt, kann aber bei Bedarf manuell korrigiert werden. Werte des enddiastolischen Volumens (EDV), des endsystolischen Volumens (ESV), der Auswurffraktion (EF), der Herzfrequenz (HR), des Schlagvolumens (SV), des Herzzeitvolumens (CO) und des Sphäroizitätsindex (SpI) werden bereits auf dem Bildschirm angezeigt.</li>
		<li>Drücken Sie die Lautstärkewellenform für den nächsten Schritt. Die Software zeigt ein dynamisches 3D-Modell des LV und auch eine Zeit-Volumen-Kurve an, während sie die Endokardoberfläche während des gesamten Herzzyklus Bild für Bild verfolgt (Abbildung 1). HINWEIS: Hier besteht die Möglichkeit, den endokardialen Rand an jedem Frame zu bearbeiten.</li>
		<li>Drücken Sie für den nächsten Schritt LV Mass. Die Software konturiert automatisch die LV-Epikartonkontur auf dem enddiastolischen Rahmen und berechnet die LV-Masse (EDMass). HINWEIS: Bearbeiten Sie bei Bedarf die Kontur der epikarden Fläche, indem Sie Punkte hinzufügen, die (dieselbe Methode wie zuvor beschrieben) in eine beliebige Kurz- oder Langachsenebene eingeschlossen werden sollen. Es kann ausgewählt werden, welche Kontur angepasst werden soll: Endo, Epi oder Endo+Epi.</li>
		<li>Drücken Sie 4D Strain ROI für den nächsten Schritt. Die Software konturiert automatisch die epikardiale LV-Kontur auf dem endsystolischen Rahmen und berechnet die LV-Endsystolische Masse (ESMass). HINWEIS: Bearbeiten Sie bei Bedarf die endsystolische Kontur der epikarden Fläche, indem Sie Punkte hinzufügen, die (dieselbe Methode wie zuvor beschrieben) in eine beliebige Kurz- oder Langachsenebene eingeschlossen werden sollen. ESMass sollte einen ähnlichen Wert haben wie EDMass. Dieser Schritt ist wichtig, um 3D-Dehnungswerte durch Speckle-Tracking zu berechnen.</li>
		<li>Drücken Sie 4D Strain Results für den nächsten Schritt. Die Software visualisiert die 3D-Myokardverfolgung auf mehreren Kurz- und Langachsenebenen und die entsprechenden Dehnungswerte der 17 Standard-LV-Segmente während des gesamten Herzzyklus Bild für Bild. Zeit-Dehnungskurven und Bull's Eye-Plot werden ebenfalls angezeigt. Folgende Parameter werden berechnet und können nachgewiesen werden: Längsdehnung, Umfangsdehnung, radiale Dehnung, Flächendehnung, Rotation und Torsion. HINWEIS: Es besteht die Möglichkeit, ein bestimmtes LV-Segment von der Analyse auszuschließen, wenn es durch visuelle Beobachtung von Bildern oder basierend auf der Zeit-Dehnungs-Kurve als minderwertig angesehen wird. Die Software empfiehlt jedoch standardmäßig die Segmentgenehmigung oder -ablehnung. Farbcodierte Dehnungswerte können auf einem dynamischen 3D-Modell des LV durch Ändern des "Layouts" visualisiert werden.</li>
	</ol></li>
	<li>Um die Analyse zu beenden, klicken Sie auf Genehmigen & Beenden.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Guta, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+echocardiography+to+assess+left+ventricular+geometry+and+function.">Three-dimensional echocardiography to assess left ventricular geometry and function.</a> Expert Review of Cardiovascular Therapy. 17 (11), 801-815 (2019).</li><li>Surkova, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+Clinical+Applications+of+Three-Dimensional+Echocardiography:+When+the+Technique+Makes+the+Difference.">Current Clinical Applications of Three-Dimensional Echocardiography: When the Technique Makes the Difference.</a> Current Cardiology Reports. 18 (11), 109 (2016).</li><li>Lang, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recommendations+for+cardiac+chamber+quantification+by+echocardiography+in+adults:+an+update+from+the+American+Society+of+Echocardiography+and+the+European+Association+of+Cardiovascular+Imaging.">Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).</li><li>Matyas, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+speckle-tracking+echocardiography+with+invasive+hemodynamics+for+the+detection+of+characteristic+cardiac+dysfunction+in+type-1+and+type-2+diabetic+rat+models.">Comparison of speckle-tracking echocardiography with invasive hemodynamics for the detection of characteristic cardiac dysfunction in type-1 and type-2 diabetic rat models.</a> Cardiovascular Diabetology. 17 (1), 13 (2018).</li><li>Kovacs, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+hemodialysis,+left+ventricular+mass+and+FGF-23+on+myocardial+mechanics+in+end-stage+renal+disease:+a+three-dimensional+speckle+tracking+study.">Impact of hemodialysis, left ventricular mass and FGF-23 on myocardial mechanics in end-stage renal disease: a three-dimensional speckle tracking study.</a> International Journal of Cardiovascular Imaging. 30 (7), 1331-1337 (2014).</li><li>Muraru, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+analysis+of+left+ventricular+geometry+and+function+by+three-dimensional+echocardiography+in+healthy+adults.">Comprehensive analysis of left ventricular geometry and function by three-dimensional echocardiography in healthy adults.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 26 (6), 618-628 (2013).</li><li>Lakatos, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+Cardiac+Remodeling+and+Exercise+Capacity+in+Elite+Athletes:+Incremental+Value+of+Left+Atrial+Morphology+and+Function+Assessed+by+Three-Dimensional+Echocardiography.">Relationship between Cardiac Remodeling and Exercise Capacity in Elite Athletes: Incremental Value of Left Atrial Morphology and Function Assessed by Three-Dimensional Echocardiography.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (1), 101-109 (2020).</li><li>Muraru, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intervendor+Consistency+and+Accuracy+of+Left+Ventricular+Volume+Measurements+Using+Three-Dimensional+Echocardiography.">Intervendor Consistency and Accuracy of Left Ventricular Volume Measurements Using Three-Dimensional Echocardiography.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 31 (2), 158-168 (2018).</li><li>Kalam, K., Otahal, P., Marwick, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prognostic+implications+of+global+LV+dysfunction:+a+systematic+review+and+meta-analysis+of+global+longitudinal+strain+and+ejection+fraction.">Prognostic implications of global LV dysfunction: a systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction.</a> Heart. 100 (21), 1673-1680 (2014).</li><li>Muraru, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+a+novel+automated+border-detection+algorithm+for+rapid+and+accurate+quantitation+of+left+ventricular+volumes+based+on+three-dimensional+echocardiography.">Validation of a novel automated border-detection algorithm for rapid and accurate quantitation of left ventricular volumes based on three-dimensional echocardiography.</a> European Journal of Echocardiography. 11 (4), 359-368 (2010).</li><li>Doronina, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Female+Athlete's+Heart:+Comparison+of+Cardiac+Changes+Induced+by+Different+Types+of+Exercise+Training+Using+3D+Echocardiography.">The Female Athlete's Heart: Comparison of Cardiac Changes Induced by Different Types of Exercise Training Using 3D Echocardiography.</a> BioMed Research International. 2018, 3561962 (2018).</li><li>Takeuchi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+left+ventricular+mass+by+real-time+three-dimensional+echocardiography:+validation+against+magnetic+resonance+and+comparison+with+two-dimensional+and+m-mode+measurements.">Measurement of left ventricular mass by real-time three-dimensional echocardiography: validation against magnetic resonance and comparison with two-dimensional and m-mode measurements.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 21 (9), 1001-1005 (2008).</li><li>Armstrong, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LV+mass+assessed+by+echocardiography+and+CMR,+cardiovascular+outcomes,+and+medical+practice.">LV mass assessed by echocardiography and CMR, cardiovascular outcomes, and medical practice.</a> JACC Cardiovasc Imaging. 5 (8), 837-848 (2012).</li><li>Olah, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+dynamic+changes+in+left+ventricular+morphology+and+function+induced+by+exercise+training+and+detraining.">Characterization of the dynamic changes in left ventricular morphology and function induced by exercise training and detraining.</a> International Journal of Cardiology. 277, 178-185 (2019).</li><li>Nagy, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Right+Ventricular+Global+Longitudinal+Strain+in+Predicting+Early+and+Long-Term+Mortality+in+Cardiac+Resynchronization+Therapy+Patients.">Role of Right Ventricular Global Longitudinal Strain in Predicting Early and Long-Term Mortality in Cardiac Resynchronization Therapy Patients.</a> PLoS One. 10 (12), e0143907 (2015).</li><li>Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Right+ventricular+mechanical+pattern+in+health+and+disease:+beyond+longitudinal+shortening.">Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening.</a> Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).</li><li>Badano, L. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+three-dimensional+speckle+tracking+to+assess+left+ventricular+myocardial+mechanics:+inter-vendor+consistency+and+reproducibility+of+strain+measurements.">Use of three-dimensional speckle tracking to assess left ventricular myocardial mechanics: inter-vendor consistency and reproducibility of strain measurements.</a> European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 14 (3), 285-293 (2013).</li></ol>

Morphologische und funktionelle Messungen der LV stellen Eckpfeiler der Diagnose, des Managements und der Nachsorge von Herzerkrankungen dar. Darüber hinaus sind sie starke Prädiktoren für das Ergebnis. Im Allgemeinen wird die 2D-Echokardiographie-basierte Bewertung des LV durch aktuelle Praxisrichtlinien empfohlen; Die 3D-Echokardiographie hat sich jedoch als genauer erwiesen, da sie frei von geometrischen Annahmen über die LV-Form ist7,8. Die Deformationsbi...

Die Beurteilung der linksventrikulären (LV) Morphologie und Funktion ist der vorherrschende Zweck allgemeiner und noch spezifischerer Untersuchungen in der Kardiologie1. Die weit verbreitete und nichtinvasive transthorakale Echokardiographie (TTE), die dichte Informationsmengen liefern kann, ist die Methode der Wahl für eine bequeme, schnelle und kostengünstige Bewertung.
Die Messung der LV-Masse, des Volumens und der anschließenden Auswurffraktion hat einen signifikanten diagnostischen und auch prognostischen Wert2. Je genauer ein bestimmtes Maß ist, desto höher ist sein Wert. Eine bessere Korrelation mit den von der Goldstandard-Bildgebung der kardialen Magnetresonanz (CMR) abgeleiteten Werte ist eine anhaltende Jagd nach echokardiographischen Techniken. Im Allgemeinen empfehlen die Richtlinien für die klinische Praxis die Simpson-Methode des Doppeldeckers zur Messung des LV-Volumens und der Auswurffraktion3. Die LV ist jedoch eine dreidimensionale (3D) Struktur mit einer oft unregelmäßigen Form, und daher werden mehrere tomographische Ebenen in einigen klinischen Szenarien zweifellos daran scheitern, die Morphologie und Funktion der LV genau abzugrenzen. Jüngste Fortschritte in der Ultraschall-Hardware- und Softwaretechnologie ermöglichten die Entwicklung der Echtzeit-3D-Bildgebung, die echokardiographische Protokolle revolutioniert.
Darüber hinaus führte die Notwendigkeit eines quantitativen Ansatzes in Bezug auf Wandbewegungsanomalien zu einem Anstieg der Deformationsbildgebung4. Dehnungs- und Dehnungsratenparameter können durch Speckle-Tracking unter Verwendung von Standard-Graustufenbildern berechnet werden. Die 3D-Echokardiographie kann auch mehrere Mängel einer zweidimensionalen Dehnungsbeurteilung überwinden5. Von einem teuren wissenschaftlichen Werkzeug wurde die 3D-Echokardiographie zu einer leistungsstarken Technik, die in der täglichen klinischen Praxis verwendet wird, und die Quantifizierung des LV steht bei diesem Durchbruch sicherlich an erster Stelle.
Der vorliegende Artikel zielt darauf ab, den Leser durch ein detailliertes 3D-Protokoll zu führen, indem er Tipps und Tricks präsentiert und auch die potenziellen Fallstricke hervorhebt, um den weit verbreiteten, aber technisch fundierten Einsatz dieser wichtigen Technik in Bezug auf die LV zu erleichtern.

<table><tbody><tr><td>3V-D/4V-D/4Vc-D</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>ultrasound probe</td></tr><tr><td>4D Auto LVQ</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>software for analysis</td></tr><tr><td>E9/E95</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>ultrasound machine</td></tr><tr><td>EchoPac v203</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>software for analysis</td></tr></tbody></table>

evaluation of left ventricular structure and function using 3d echocardiography

Die dreidimensionale (3D) Quantifizierung des linken Ventrikels (LV) bietet einen signifikanten Mehrwert in Bezug auf diagnostische Genauigkeit und präzise Risikostratifizierung bei verschiedenen Herzerkrankungen. Vor kurzem wurde die 3D-Echokardiographie in der kardiologischen Routinepraxis verfügbar; Eine qualitativ hochwertige Bilderfassung und anschließende Analyse haben jedoch eine steile Lernkurve. Der vorliegende Artikel zielt darauf ab, den Leser durch ein detailliertes 3D-Protokoll zu führen, indem er Tipps und Tricks präsentiert und auch die potenziellen Fallstricke hervorhebt, um den weit verbreiteten, aber technisch fundierten Einsatz dieser wichtigen Technik in Bezug auf die LV zu erleichtern. In erster Linie zeigen wir die Erfassung eines hochwertigen 3D-Datensatzes mit optimaler räumlicher und zeitlicher Auflösung. Anschließend stellen wir die analytischen Schritte zu einer detaillierten Quantifizierung des LV unter Verwendung einer der am weitesten verbreiteten integrierten Software vor. Wir werden LV-Volumen, Sphäroizität, Masse und auch systolische Funktion quantifizieren, indem wir die Ejektionsfraktion und die Myokarddeformation (Längs- und Umfangsdehnung) messen. Wir werden klinische Beispiele über die wesentlichen Szenarien diskutieren und liefern, in denen der Übergang von einem konventionellen echokardiographischen Ansatz zu einer 3D-basierten Quantifizierung dringend empfohlen wird.

Eine 3D-Analyse des LV ist bei der Mehrzahl der Patienten durchführbar. Fall 1 ist ein gesunder Freiwilliger mit normalem ventrikulärem Volumen und Normalfunktion (Abbildung 1). Fall 2 (Abbildung 2) ist ein 64-jähriger männlicher Patient mit dilatativer Kardiomyopathie und einem breiten QRS-Komplex (160 ms) der Linken-Bündel-Astblockmorphologie. Goldstandard-CMR-Messungen waren die folgenden: enddiastolisches Volumen: 243 ml...

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Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

In diesem Artikel stellen wir ein Schritt-für-Schritt-Erfassungs- und Analyseprotokoll für die volumetrische Beurteilung und Speckle-Tracking-Analyse des linken Ventrikels mittels 3D-Echokardiographie vor, wobei wir uns insbesondere auf praktische Aspekte konzentrieren, die die Machbarkeit dieser Technik maximieren.

Bewertung der linksventrikulären Struktur und Funktion mittels 3D-Echokardiographie

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

3.9K Aufrufe.  Semmelweis University. In diesem Artikel stellen wir ein Schritt-für-Schritt-Erfassungs- und Analyseprotokoll für die volumetrische Beurteilung und Speckle-Tracking-Analyse des linken Ventrikels mittels 3D-Echokardiographie vor, wobei wir uns insbesondere auf praktische Aspekte konzentrieren, die die Machbarkeit dieser Technik maximieren.

Serie: Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

Transthoracic Echocardiography in Mice

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene expression. Transgenic and gene targeting methods can be used to generate mice with altered cardiac size and function,1-3 and as a result, in vivo techniques are needed to evaluate their cardiac phenotype. Transthoracic echocardiography, pulse wave Doppler (PWD), and tissue Doppler imaging (TDI) can be used to provide dimensional measurements of the mouse heart and to quantify the degree of cardiac systolic and diastolic performance. Two-dimensional imaging is used to detect abnormal anatomy or movements of the left ventricle, whereas M-mode echo is used for quantification of cardiac dimensions and contractility.4,5 In addition, PWD is used to quantify localized velocity of turbulent flow,6 whereas TDI is used to measure the velocity of myocardial motion.7 Thus, transthoracic echocardiography offers a comprehensive method for the noninvasive evaluation of cardiac function in mice.

Transthoracic echocardiography offers a noninvasive method for the evaluation of cardiac function in mice. A combination of ultrasound and Doppler imaging modalities can be used to obtain dimensional measurements of the heart and intracardiac blood flow, which together provide an assessment of cardiac systolic and diastolic performance.

Transthorakale Echokardiographie in Mäuse

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene ...

Forschung

Medizin

Ultrasonic Assessment of Myocardial Microstructure

Echocardiography is a widely accessible imaging modality that is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and function. Ultrasonic assessments of cardiac tissue can include analyses of backscatter signal intensity within a given region of interest. Previously established techniques have relied predominantly on the integrated or mean value of backscatter signal intensities, which may be susceptible to variability from aliased data from low frame rates and time delays for algorithms based on cyclic variation. Herein, we describe an ultrasound-based imaging algorithm that extends from previous methods, can be applied to a single image frame&#160;and accounts for the full distribution of signal intensity values derived from a given myocardial sample. When applied to representative mouse and human imaging data, the algorithm distinguishes between subjects with and without exposure to chronic afterload resistance. The algorithm offers an enhanced surrogate measure of myocardial microstructure and can be performed using open-access image analysis software.

Echocardiography is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and function. We describe an ultrasound-based imaging algorithm that offers an enhanced surrogate measure of myocardial microstructure and can be performed using open-access image analysis software.

Ultraschall-Bewertung der myokarddialen Mikrostruktur

Echocardiography is a widely accessible imaging modality that is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and ...

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

Beurteilung der rechtsventrikulären Struktur und Funktion in Maus-Modell der Lungenarterie Verengung durch transthorakale Echokardiographie

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

Echocardiographic Approaches and Protocols for Comprehensive Phenotypic Characterization of Valvular Heart Disease in Mice

The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in rodents, with detailed descriptions of the appropriate methods for anesthesia, the echocardiographic windows used, the imaging planes and probe orientations for image acquisition, the methods for data analysis, and the limitations of emerging technologies for the evaluation of cardiac and valvular function. Importantly, we also highlight several future areas of research in cardiac and heart valve imaging that may be leveraged to gain insights into the pathogenesis of valve disease in preclinical animal models. We propose that using a systematic approach to evaluating cardiac and heart valve function in mice can result in more robust and reproducible data, as well as facilitate the discovery of previously underappreciated phenotypes in genetically-altered and/or physiologically-stressed mice.

This protocol provides a detailed description of the echocardiographic approach for comprehensive phenotyping of heart and heart valve function in mice.

Echokardiographische Ansätze und Protokolle für die umfassende phänotypischen Charakterisierung von Herzklappenerkrankungen bei Mäusen

The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in ...

Transthoracic Speckle Tracking Echocardiography for the Quantitative Assessment of Left Ventricular Myocardial Deformation

The value of conventional echocardiography is limited by differences in inter-individual image interpretation and therefore largely dependent on the examiners&#39; expertise. Speckle tracking Echocardiography (STE) is a promising but technically challenging method that can be used to quantitatively assess regional and global systolic and diastolic myocardial performance. Myocardial strain and strain rate can be measured in all three dimensions&#160;&#8212; radial, circumferential, longitudinal &#8212; of myocardial deformation. Standard cross-sectional two-dimensional B-mode images are recorded and subsequently postprocessed by automated continuous frame-by-frame tracking and motion analysis of speckles within the myocardium. Images are recorded as digital loops and synchronized to a 3-lead EKG for timing purposes. Longitudinal deformation is assessed in the apical 4-, 3-, and 2-chamber views. Circumferential and radial deformation are measured in the parasternal short axis plane.
Optimal image quality and accurate tissue tracking are paramount for the correct determination of myocardial performance parameters. Utilizing transthoracic STE in a healthy volunteer, the present article is a detailed outline of the essential steps and potential pitfalls of quantitative echocardiographic myocardial deformation analysis.

Speckle tracking echocardiography is an emerging diagnostic imaging technique for the quantitative assessment of global and regional myocardial performance. Standard view echocardiographic motion images are recorded and deformation parameters are subsequently measured by automated continuous frame-by-frame tracking and motion analysis of speckles within the B-mode images of the myocardium.

Transthorakale Speckle-Tracking Echokardiographie für die quantitative Bewertung der linksventrikulären myokardialen Deformations

The value of conventional echocardiography is limited by differences in inter-individual image interpretation and therefore largely dependent on the ...

Murine Echocardiography of Left Atrium, Aorta, and Pulmonary Artery

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic pressure through echocardiography, as well as to obtain measurements of the Aorta and PA diameter in mice.
Mice older than 10 d of age can be analyzed using the present technique. The technique is composed of 3 main steps: set-up, image acquisition, and image analysis. The set-up step consists of getting the mouse anesthetized with 1% isoflurane, shaving it, and taping it in a supine position to a heated EKG board where the image acquisition will take place. The image acquisition step consists of learning to identify the cardiac structures and obtaining all the required images with its correspondent probe and axis in order to be able to calculate volumes and diameters. The image analysis step consists of measuring the previously acquired images with the aid of computer software.
Advantages of the proposed technique include a fast (15 min) procedure that would allow the researcher to evaluate interventions in a non-invasive, non-terminal approach and therefore follow the same mouse over time; each mouse can be used as its own control. This fact plus having the same operator perform all the acquisition and analysis for the entire experiment minimizes the limitation of operator-dependency. The present methodology is useful for mouse researchers in cardiovascular and pulmonary medicine.

The following protocol describes the methodology for the acquisition and analysis of echocardiographic images used to obtain the Left Atrial Volume (LAV), Aorta (Ao) diameter, and Pulmonary Artery (PA) diameter in mice. This technique is a non-invasive, non-terminal procedure that allows assessment of the cardiopulmonary function.

Murine Echokardiographie von Linker Vorhof, Aorta und Lungenarterie

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic ...

Three-Dimensional Echocardiographic Method for the Visualization and Assessment of Specific Parameters of the Pulmonary Veins

The dimensions of the pulmonary veins are important parameters when planning pulmonary vein isolation (PVI), especially with the cryoballoon ablation technique. Acknowledging the dimensions and anatomical variations of the pulmonary veins (PVs) may improve the outcome of the intervention. Conventional 2D transoesophageal echocardiography can only provide limited data about the dimensions of the PVs; however, 3D echocardiography can further evaluate relevant diameters and areas of the PVs, as well as their spatial relationship to surrounding structures. In previous literature data, parameters influencing the success rate of PVI have already been identified. These are the left lateral ridge, the intervenous ridge, the ostial area of the PVs and the ovality index of the ostium. Proper imaging of the PVs by 3D echocardiography is a technically challenging method. One crucial step is the collection of images. Three individual transducer positions are necessary to visualize the important structures; these are the left lateral ridge, the ostium of the PVs and the intervenous ridge of the left and right PVs. Next, 3D images are acquired and saved as digital loops. These datasets are cropped, which result in the en face views displaying spatial relationships. This step can also be employed to determine the anatomical variations of the PVs. Finally, multiplanar reconstructions are created to measure each individual parameter of the PVs.
Optimal quality and orientation of the acquired images are paramount for the appropriate assessment of PV anatomy. In the present work, we examined the 3D visibility of the PVs and the suitability of the above method in 80 patients. The aim was to provide a detailed outline of the essential steps and potential pitfalls of PV visualization and assessment with 3D echocardiography.

The dimensions of the pulmonary veins (PV) are important parameters when planning pulmonary vein isolation. 2D transoesophageal echocardiography can only provide limited data about the PVs; however, 3D echocardiography can evaluate relevant diameters and areas of the PVs, as well as their spatial relationship to surrounding structures.

Dreidimensionale echokardiographische Methode zur Visualisierung und Beurteilung spezifischer Parameter der Lungenvenen

The dimensions of the pulmonary veins are important parameters when planning pulmonary vein isolation (PVI), especially with the cryoballoon ablation ...

Biotechnik

Echocardiographic Assessment of Cardiac Anatomy and Function in Adult Rats

The use of experimental animal models has become crucial in cardiovascular science. Most studies using rodent models are focused on two-dimensional imaging to study the cardiac anatomy of the left ventricle and M-mode echo to assess its dimensions. However, this could limit a comprehensive study. Herein, we describe a protocol that allows an assessment of the heart chamber size, left ventricular function (systolic and diastolic) and valvular function. A conventional medical ultrasound machine was used in this protocol and different echo views were obtained through left parasternal, apical and suprasternal windows. In the left parasternal window, the long and short axis were acquired to analyze left chamber dimensions, right ventricle and pulmonary artery dimensions, and mitral, pulmonary and aortic valve function. The apical window allows the measurement of heart chamber dimensions and evaluation of systolic and diastolic parameters. It also allows Doppler assessment with detection and quantification of heart valve disturbances (regurgitation or stenosis). Different segments and walls of the left ventricle are visualized throughout all views. Finally, the ascending aorta, aortic arch, and descending aorta can be imaged through the suprasternal window. A combination of ultrasound imaging, Doppler flow and tissue Doppler assessment have been obtained to study cardiac morphology and function. This represents an important contribution to improve the assessment of cardiac function in adult rats with impact for research using these animal models.

A non-invasive protocol for transthoracic echocardiography assessment of cardiac anatomy and function for adult rats is presented in the current study. The heart valves, all four cardiac chambers and the ascending aorta, aortic arch and descending aorta are studied in detail.

Echokardiographische Beurteilung der Herzanatomie und Funktion bei erwachsenen Ratten

The use of experimental animal models has become crucial in cardiovascular science. Most studies using rodent models are focused on two-dimensional ...

Morphological and Functional Assessment of the Right Ventricle Using 3D Echocardiography

Traditionally, it was believed that the right side of the heart has a minor role in circulation; however, more and more data suggest that right ventricular (RV) function has strong diagnostic and prognostic power in various cardiovascular disorders. Due to its complex morphology and function, assessment of the RV by conventional two-dimensional echocardiography is limited: the everyday clinical practice usually relies on simple linear dimensions and functional measures. Three-dimensional (3D) echocardiography overcame these limitations by providing volumetric quantification of the RV free of geometrical assumptions. Here, we offer a step-by-step guide to obtain and analyze 3D echocardiographic data of the RV using the leading commercially available software. We will quantify 3D RV volumes and ejection fraction. Several technical aspects may help to improve the quality of RV acquisition and analysis as well, which we present in a practical manner. We review the current opportunities and the limiting factors of this method and also highlight the potential applications of 3D RV assessment in current clinical practice.

Here, we provide a step-by-step acquisition and analysis protocol for the 3D volumetric assessment of the right ventricle, mainly focusing on the practical aspects that maximize the feasibility of this technique.

Morphologische und funktionelle Beurteilung des rechten Ventrikels mittels 3D-Echokardiographie

Traditionally, it was believed that the right side of the heart has a minor role in circulation; however, more and more data suggest that right ...

The Use of 3D Echocardiography in Surgical Planning of the Mitral Valve in Pediatric Cardiology

Mitral valve disease in pediatric cardiology is complex and can involve a combination of annular, leaflet, chordae tendineae and papillary muscle abnormalities. Transthoracic two-dimensional echocardiography (2DE) remains the primary diagnostic imaging technique utilized in pediatric surgical planning. However, given that the mitral valve is a three-dimensional (3D) structure, the addition of 3D echocardiography (3DE) to better define the mechanisms of stenosis and/or regurgitation is advantageous. Transthoracic 3DE technology has improved with advances in probe technology and ultrasound scanners, producing images with good spatial resolution and adequate temporal resolution. Specifically, the addition of pediatric 3D transducers with higher frequencies and a smaller footprint provides better 3DE imaging in children. Improved efficiency of 3DE acquisition and analysis allow 3D assessment of the mitral valve to be more easily integrated by the sonographer, the cardiologist and the surgeon in mitral valve assessment. This improvement was also made possible by the postprocessing software optimization.
In this method paper, we aim to describe the transthoracic 3DE assessment of the mitral valve in children and its use in the surgical planning of pediatric mitral valve disease. Firstly, the 3DE assessment begins by selecting the correct probe and by obtaining a view of the mitral valve. Then, the appropriate data acquisition method should be selected based on the individual patient. Next, optimization of the data set is critical in order to properly balance spatial and temporal resolution. During live scanning or following acquisition, the data set can be cropped using innovative tools that allow the user to quickly obtain an infinite number of cut planes or volumetric reconstructions. The cardiologist and surgeon can view the mitral valve en face; thus, accurately reconstructing its morphology in order to support medical or surgical planning. Finally, a review of some clinical applications is proposed, showing examples in pediatric mitral valve managements.

<meta charset="utf8"></head><body>Der Einsatz der 3D-Echokardiographie bei der chirurgischen Planung der Mitralklappe in der Kinderkardiologie

3D echocardiography of the mitral valve in pediatric cardiology produces full anatomic reconstructions that contribute to improved surgical management. Here, we outline a protocol for 3D acquisition and post-processing of the mitral valve in pediatric cardiology.