Projekt-Nr. NVKP_16-1–2016-0017 ("Nationales Herzprogramm") wurde mit Unterstützung des Nationalen Fonds für Forschung, Entwicklung und Innovation Ungarns durchgeführt, der im Rahmen des NVKP_16 Förderprogramms finanziert wird. Die Forschung wurde durch das Thematische Exzellenzprogramm (2020-4.1.1.-TKP2020) des ungarischen Ministeriums für Innovation und Technologie im Rahmen der thematischen Programme Therapeutische Entwicklung und Bioimaging der Semmelweis Universität finanziert.

Das Protokoll folgt den Richtlinien der Ethikkommission für Humanforschung der Institution und die Patienten der klinischen Fälle gaben ihre schriftliche Einwilligung zur Studie.
1. Technische Voraussetzungen
<ol><li>Verwenden Sie für die 3D-Erfassung und -Analyse geeignete Software und Hardware. Verwenden Sie EKG-Kabel des Echokardiographiegeräts; Darüber hinaus ist es für das unten beschriebene vollständige 3D-Erfassungsprotokoll obligatorisch.</li>
	<li>Verwenden Sie für die 3D-Erfassung eine echokardiographische 3D-Sonde und ein 3D-kompatibles Ultraschallgerät. Verwenden Sie für die volumetrische 3D-RV-Analyse eine spezielle Software.</li>
</ol>2. Erwerb
<ol><li>Führen Sie in den allermeisten Fällen eine 3D-Erfassung des Wohnmobils mithilfe apikaler Ansichten durch. Im Gegensatz zu den LV-fokussierten Ansichten wird eine andere Patientenpositionierung empfohlen. Wenn eine wesentlich bessere Bildqualität erreicht werden kann, indem auf einen Interkostalraum über die korrekte apikale Ansicht gewechselt wird, kann diese verkürzte Ansicht eine bessere 3D-Bildqualität ermöglichen. Die Verkürzung kann während der 3D-Analyse korrigiert werden.<ol><li>Im Vergleich zur standardmäßigen apikalen echokardiographischen Erfassung, bei der die linke laterale Dekubitusposition (Patient auf der linken Seite liegend mit dem linken Arm über dem Kopf gestreckt) empfohlen wird, sollte sich der Patient etwas mehr zurücklehnen, um eine lateralere Position des Schallkopfes zu ermöglichen.</li>
		<li>Wählen Sie eine Bildtiefe, die nur das Wohnmobil enthält. Unnötig große Tiefe kann die Aufnahmebildrate senken, da keine positiven Auswirkungen auf die volumetrische RV-Analyse bestehen.</li>
	</ol></li>
	<li>Bestätigen Sie die korrekte RV-fokussierte Ansicht aus 2D-Echokardiographie-Bildern. Wenn die freie Wand des Wohnmobils selbst aus dieser Ansicht schlecht visualisiert wird, ist die erwartete 3D-Bildqualität für weitere Analysen nicht optimal.</li>
	<li>Wechseln Sie mit der 4D-Taste zur Live-3D-Bildgebung, wo eine weitere Korrektur der RV-Ansicht durchgeführt werden kann.</li>
	<li>Während der 3D-Live-Modus ästhetisch sehr ansprechend sein kann, verwenden Sie den 12-Slice-Modus für die 3D-Ansicht, der ein Dreideckerbild des interessierenden Bereichs sowie 9 Querschnittsebenen zeigt, die frei geändert werden können. Durch Drehen und korrekte Positionierung der Schnittebenen wird die Sichtbarkeit der gesamten RV-freien Wand (einschließlich des Ausflusstrakts und der apikalen Segmente) bestätigt.</li>
	<li>Passen Sie das Bild weiter an, indem Sie die linke Neigung des Sektors (zweite Seite auf dem Touchscreen) verwenden, um die RV-Visualisierung zu verbessern.</li>
	<li>Verwenden Sie zwei 3D-Erfassungsmodi für die volumetrische RV-Analyse: den Multi-Beat- und den Single-Beat-Modus. Verwenden Sie beide Ansätze bei jedem Patienten, aber in einigen Fällen (z. B. bestimmte Arrhythmien, schwere Dyspnoe des Patienten) kann nur der letztere möglich sein.</li>
	<li>Erzielen Sie im Single-Beat-Modus einen Kompromiss zwischen Bildqualität und Bildrate. Wählen Sie eine optimale Bildtiefe, Breite und Bildrate (unteres Bedienfeld des Touchscreens) und erhalten Sie 3D-Schleifen des Wohnmobils ohne weiteres Zutun. Diese Methode ist bei der Mehrheit der Patienten durchführbar; Es liefert jedoch im Allgemeinen eine geringere Bildqualität und Bildrate im Vergleich zum Multi-Beat-Ansatz .<ol><li>Im Falle einer durchschnittlichen Herzfrequenz (60-70 / min) halten Sie eine untere Bildrate von 16 Bildern / s für eine angemessene RV-Analyse ein. Wenn jedoch eine Tachykardie vorliegt, werden noch höhere Bildraten empfohlen.</li>
	</ol></li>
	<li>Rekonstruieren Sie mit dem Multi-Beat-Modus die erfasste 3D-Schleife aus einer bestimmten Anzahl von Herzzyklen, die auf dem Touchscreen ausgewählt werden können (2, 3, 4 und 6 Beat-Modi können verwendet werden). Im Gegensatz zur Single-Beat-Aufnahme werden im Allgemeinen eine bessere Bildqualität und Bildrate erwartet; Es erfordert jedoch relativ konstante Herzzykluslängen und auch Patienten-Compliance aufgrund des obligatorischen Atemanhaltensmanövers. Das Manöver ist unerlässlich, um die sogenannten Stitching-Artefakte zu vermeiden: Wenn das erworbene 3D-Volumen zusammengenäht wird, können ungleiche Herzzykluslängen und/oder Bewegungen aufgrund der Atmung zu diesem Phänomen führen.<ol><li>Nach der korrekten Positionierung der Sonde und Einstellung des Geräts (ähnlich dem "Single Beat" -Modus) bitten Sie den Patienten, tief durchzuatmen und ihn zu halten. In diesem Fall bedeckt die expandierende Lunge normalerweise das gesamte Bild.</li>
		<li>Bitten Sie den Patienten, langsam und streng unter Anleitung auszuatmen. Parallel zur Entleerung der Lunge wird das Wohnmobil wieder sichtbar.</li>
		<li>Wenn das gesamte RV (freie Wand und Septum) wieder auftritt, bitten Sie den Patienten, in diesem Zustand den Atem anzuhalten.</li>
		<li>Durch Klicken auf Multi-Beat auf dem Bildschirm, beginnen Sie mit der Erfassung, und die 3D-Schleife baut sich während der angegebenen Anzahl von Herzzyklen auf.</li>
		<li>Wenn die Erfassung fertig ist (das gesamte Wohnmobil wird visualisiert), bitten Sie den Patienten, wieder frei zu atmen.</li>
		<li>Überprüfen Sie die erhaltene Schleife, um sicherzustellen, dass keine Stitching- oder Drop-Out-Artefakte vorhanden sind.</li>
	</ol></li>
</ol>3. 4D RV Analyse
<ol><li>Führen Sie mit einer speziellen Software eine volumetrische 3D-Analyse des Wohnmobils durch. Nachdem Sie die RV-fokussierte 3D-Schleife aus der Patientenbibliothek ausgewählt haben, öffnen Sie die Software im Fenster Messung im Ordner Volume .</li>
	<li>Nachdem Sie die Software geöffnet haben, richten Sie das Wohnmobil auf vier vordefinierten Schnittebenen aus.<ol><li>Setzen Sie zwei Marker (TV Center) in der Mitte der Trikuspidalklappe in der oberen und unteren linken Längsachsenebene. Passen Sie die Längsachse des Bildes mit dem Drehwerkzeug an die tatsächliche Längsachse des Wohnmobils an. Referenzbilder am oberen rechten Rand zeigen, wie die richtige Ausrichtung aussehen soll.</li>
		<li>Richten Sie die Bilder mit kurzen Achsen im oberen und unteren rechten Bereich durch Drehen an der richtigen Position aus. Ähnlich wie im vorherigen Schritt helfen Referenzbilder auch bei diesem Prozess.</li>
	</ol></li>
	<li>Klicken Sie abschließend auf Markierungen für den nächsten Schritt der Analyse festlegen. Setzen Sie Orientierungspunkte in zwei Bildern.<ol><li>Markieren Sie auf der linken Seite den Trikuspidalring an der freien Wand (TV-freie Wand) und das Septum (TV-Septum) und die RV-Spitze auf der zuvor ausgerichteten apikalen Vierkammeransicht.</li>
		<li>Stellen Sie auf der rechten Seite die RV-Einfügepunkte posterior (LV/RV posterior) und anterior (LV/RV anterior) und die RV-freie Wand (RV-freie Wand) ein. Ähnlich wie im vorherigen Fenster helfen Referenzbilder in der oberen rechten Ecke bei der korrekten Einrichtung. Nach dem Setzen aller Orientierungspunkte springt die Software automatisch zum nächsten Fenster (Review).</li>
	</ol></li>
	<li>Überprüfen und korrigieren Sie in diesem Fenster (Überprüfen) die automatische endokardiale Grenzerkennung während des gesamten Herzzyklus, falls erforderlich. Standardmäßig sind 9 Felder zu sehen: auf der linken Seite 3 bewegliche Schleifen (1 Längsachse und 2 Kurzachse), auf der Mitte die enddiastolischen Rahmen der gleichen Bilder und auf der rechten Seite die endsystolischen.<ol><li>Bei falschem Tracking korrigieren Sie frei die Endokardgrenzen (grüne Linien), den verfolgten Rand, indem Sie darauf klicken. Überprüfen Sie mit dem Drehwerkzeug auf der kurzen Achse die Bilder, die entlang des gesamten Umfangs des Wohnmobils verfolgt werden. Passen Sie den Korrekturumfang an, indem Sie auf der rechten Seite die Stiftgröße auswählen. Wenn das Tracking als korrekt angesehen wird, klicken Sie im selben Bereich auf die Ergebnisse .</li>
	</ol></li>
	<li>Überprüfen Sie im letzten Abschnitt die endgültigen volumetrischen 3D-Daten und andere berechnete Parameter oben rechts (Arbeitsbereich ). Neben RV-Volumen und Auswurffraktion zeigt die Software auch 2D-Parameter wie lineare Durchmesser (Mitte, Basal und Langachse) sowie FAC- und TAPSE-Werte an, die aus der vordefinierten apikalen Vierkammeransicht abgeleitet werden. Die Software zeigt auch eine lange und kurze Achse des Wohnmobils (linke Seite), ein 3D-Live-Modell des Wohnmobils (obere Mitte) und eine Volumen-Zeit-Kurve der Kammer (unten rechts).<ol><li>Falls weitere Anpassungen im Tracking erforderlich sind, stehen alle vorherigen Schritte zur Korrektur zur Verfügung, indem Sie auf der rechten Seite darauf klicken. Wenn das Tracking und die 3D-Parameter als gültig erachtet werden, speichern Sie die Ergebnisse, indem Sie im selben Panel auf "Genehmigen und beenden" klicken.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Edler, I., Lindstrom, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+history+of+echocardiography.">The history of echocardiography.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 30 (12), 1565-1644 (2004).</li><li>Ho, S. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Directions+in+Right+Ventricular+Assessment+Using+3-Dimensional+Echocardiography.">New Directions in Right Ventricular Assessment Using 3-Dimensional Echocardiography.</a> JAMA Cardiology. , (2019).</li><li>Nagata, Y., 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=Prognostic+Value+of+Right+Ventricular+Ejection+Fraction+Assessed+by+Transthoracic+3D+Echocardiography.">Prognostic Value of Right Ventricular Ejection Fraction Assessed by Transthoracic 3D Echocardiography.</a> Circulation: Cardiovascular Imaging. 10 (2), (2017).</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=Relative+Prognostic+Importance+of+Left+and+Right+Ventricular+Ejection+Fraction+in+Patients+With+Cardiac+Diseases.">Relative Prognostic Importance of Left and Right Ventricular Ejection Fraction in Patients With Cardiac Diseases.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (11), 1407-1415 (2019).</li><li>Maffessanti, F., 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=Age-,+body+size-,+and+sex-specific+reference+values+for+right+ventricular+volumes+and+ejection+fraction+by+three-dimensional+echocardiography:+a+multicenter+echocardiographic+study+in+507+healthy+volunteers.">Age-, body size-, and sex-specific reference values for right ventricular volumes and ejection fraction by three-dimensional echocardiography: a multicenter echocardiographic study in 507 healthy volunteers.</a> Circulation: Cardiovascular Imaging. 6 (5), 700-710 (2013).</li><li>. 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R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Marked+changes+in+right+ventricular+contractile+pattern+after+cardiothoracic+surgery:+implications+for+post-surgical+assessment+of+right+ventricular+function.">Marked changes in right ventricular contractile pattern after cardiothoracic surgery: implications for post-surgical assessment of right ventricular function.</a> Journal of Heart and Lung Transplantation. 32 (8), 777-783 (2013).</li><li>Nowak-Machen, 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=Regional+Right+Ventricular+Volume+and+Function+Analysis+Using+Intraoperative+3-Dimensional+Echocardiography-Derived+Mesh+Models.">Regional Right Ventricular Volume and Function Analysis Using Intraoperative 3-Dimensional Echocardiography-Derived Mesh Models.</a> Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 33 (6), 1527-1532 (2019).</li><li>Pettersen, 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=Contraction+pattern+of+the+systemic+right+ventricle+shift+from+longitudinal+to+circumferential+shortening+and+absent+global+ventricular+torsion.">Contraction pattern of the systemic right ventricle shift from longitudinal to circumferential shortening and absent global ventricular torsion.</a> Journal of the American College of Cardiology. 49 (25), 2450-2456 (2007).</li><li>Moceri, 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=Three-dimensional+right-ventricular+regional+deformation+and+survival+in+pulmonary+hypertension.">Three-dimensional right-ventricular regional deformation and survival in pulmonary hypertension.</a> European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. , (2017).</li><li>Addetia, 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=Three-dimensional+echocardiography-based+analysis+of+right+ventricular+shape+in+pulmonary+arterial+hypertension.">Three-dimensional echocardiography-based analysis of right ventricular shape in pulmonary arterial hypertension.</a> European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 17 (5), 564-575 (2016).</li><li>Addetia, 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=Morphologic+Analysis+of+the+Normal+Right+Ventricle+Using+Three-Dimensional+Echocardiography-Derived+Curvature+Indices.">Morphologic Analysis of the Normal Right Ventricle Using Three-Dimensional Echocardiography-Derived Curvature Indices.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 31 (5), 614-623 (2018).</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=Exercise-induced+shift+in+right+ventricular+contraction+pattern:+novel+marker+of+athlete's+heart?.">Exercise-induced shift in right ventricular contraction pattern: novel marker of athlete's heart?.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory. , (2018).</li><li>Corrado, 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=Arrhythmogenic+right+ventricular+cardiomyopathy:+evaluation+of+the+current+diagnostic+criteria+and+differential+diagnosis.">Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy: evaluation of the current diagnostic criteria and differential diagnosis.</a> European Heart Journal. , (2019).</li><li>Luo, S., 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=Right+ventricular+outflow+tract+systolic+function+correlates+with+exercise+capacity+in+patients+with+severe+right+ventricle+dilatation+after+repair+of+tetralogy+of+Fallot.">Right ventricular outflow tract systolic function correlates with exercise capacity in patients with severe right ventricle dilatation after repair of tetralogy of Fallot.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 24 (5), 755-761 (2017).</li></ol>

Die 3D-Analyse des Wohnmobils stellt einen wichtigen Schritt im kardiologischen Praxisalltag dar. Parallel zum wachsenden Interesse an der Morphologie und Funktion der bisher vernachlässigten Herzkammer liefern diese neuartigen Lösungen klinisch aussagekräftige Informationen über die rechte Herzseite. Während die 3D-Akquisition mehrere Aspekte aufweist, die sich deutlich von der echokardiographischen 2D-Bildgebung unterscheiden, kann die 3D-RV-Analyse durch besondere Aufmerksamkeit auf die kritischen Punkte und durc...

Die Echokardiographie war weit entfernt von ihren ersten klinischen Anwendungen in den 1950er Jahren1. Die ersten eindimensionalen Ultraschallsonden wurden entwickelt, um einfache lineare Durchmesser der Kammerwände und Lumen zu liefern; Sie stellen jedoch zweifellos einen Meilenstein in der kardiovaskulären Bildgebung dar. Die Entwicklung der zweidimensionalen (2D) Ultraschallbildgebung war ein weiterer wichtiger Schritt durch eine wesentlich genauere Quantifizierung von Morphologie und Funktion und gilt bis heute als Standardmethode im klinischen Alltag. Dennoch birgt die 2D-Echokardiographie-basierte Beurteilung immer noch eine große Einschränkung der Technik: Die Bildgebung einer gegebenen Kammer aus einigen tomographischen Ebenen charakterisiert die Morphologie und Funktion einer dreidimensionalen (3D) Struktur nicht ausreichend. Dieses Problem ist beim rechten Ventrikel (RV) noch ausgeprägter: Im Vergleich zum relativ einfachen kugelförmigen linken Ventrikel (LV) hat das RV eine komplexe Geometrie2 , die mit linearen Durchmessern oder Flächen3 nicht ausreichend quantifiziert werden kann. Trotz dieser weithin bekannten Fakten werden RV-Morphologie und -Funktion in der klinischen Praxis in der Regel an solch einfachen Parametern gemessen.
Viele Jahrzehnte lang galt dem Wohnmobil eine viel weniger wichtige Rolle im Umlauf im Vergleich zu seinem linken Gegenstück. Mehrere wegweisende Arbeiten widerlegten diesen Standpunkt, die die starke prognostische Rolle der RV-Geometrie und -Funktion bei einer Vielzahl von Krankheiten zeigten 4,5,6,7. Zahlreiche Studien zeigten den inkrementellen Wert der RV-Messung selbst unter Verwendung relativ einfacher konventioneller Parameter, was die Bedeutung und Notwendigkeit einer genaueren Quantifizierung der Kammer mit potenziell aussagekräftigem klinischem Wert unterstreicht.
Die 3D-Echokardiographie überwindet mehrere Einschränkungen der 2D-Beurteilung der Herzkammern. Während die Messung von Volumina und auch funktionalen Parametern frei von geometrischen Annahmen auch bei der LV von großem Interesse sein mag, kann sie bei der Bewertung der RV8 besondere Bedeutung erlangen. 3D-abgeleitete RV-Volumina und Ejektionsfraktion (EF) haben einen signifikanten prognostischen Wert bei verschiedenen kardiovaskulären Erkrankungen 9,10.
Heutzutage bieten mehrere Anbieter halbautomatische Lösungen für die 3D-RV-Bewertung mit validierten Ergebnissen gegen Goldstandard-Herz-Magnetresonanz-Messungen (MR)11,12. Die technischen Anforderungen der 3D-Beurteilung sind heutzutage wesentliche Bestandteile einer hochmodernen kardiovaskulären Bildgebungsabteilung, und es wird erwartet, dass sie bald Teil der allgemeinen Ausstattung in jedem Echokardiographielabor sein wird. Mit dem richtigen Fachwissen in der 3D-Erfassung und -Nachbearbeitung kann die 3D-RV-Analyse leicht in das Standard-Untersuchungsprotokoll implementiert werden.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<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 RVQ</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>

morphological and functional assessment of the right ventricle using 3d echocardiography

Traditionell glaubte man, dass die rechte Seite des Herzens eine untergeordnete Rolle bei der Zirkulation spielt; Immer mehr Daten deuten jedoch darauf hin, dass die rechtsventrikuläre (RV) Funktion eine starke diagnostische und prognostische Kraft bei verschiedenen kardiovaskulären Erkrankungen hat. Aufgrund seiner komplexen Morphologie und Funktion ist die Beurteilung des RV durch konventionelle zweidimensionale Echokardiographie begrenzt: Der klinische Alltag stützt sich meist auf einfache lineare Dimensionen und funktionelle Maße. Die dreidimensionale (3D) Echokardiographie überwand diese Einschränkungen, indem sie eine volumetrische Quantifizierung des RV frei von geometrischen Annahmen ermöglichte. Hier bieten wir eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, um echokardiographische 3D-Daten des Wohnmobils mit der führenden kommerziell erhältlichen Software zu erhalten und zu analysieren. Wir quantifizieren 3D-RV-Volumina und Auswurffraktion. Mehrere technische Aspekte können auch dazu beitragen, die Qualität der Wohnmobilerfassung und -analyse zu verbessern, die wir auf praktische Weise präsentieren. Wir überprüfen die aktuellen Möglichkeiten und die limitierenden Faktoren dieser Methode und heben auch die potenziellen Anwendungen der 3D-RV-Bewertung in der aktuellen klinischen Praxis hervor.

Die 3D-Analyse des Wohnmobils ist bei einer Vielzahl von Herz-Kreislauf-Erkrankungen möglich. Fall 1 ist ein gesunder Freiwilliger mit normalem ventrikulärem Volumen und normaler Funktion (Abbildung 1). Fall 2 ist ein Patient mit postmitraler Klappenreparatur, der ein typisches Beispiel für die widersprüchlichen Ergebnisse der konventionellen 2D-Beurteilung ist: Während TAPSE deutlich reduziert ist, zeigt der Patient keine Anzeichen einer RV-Dysfunktion ...

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

Hier bieten wir ein schrittweises Erfassungs- und Analyseprotokoll für die volumetrische 3D-Beurteilung des rechten Ventrikels, wobei wir uns hauptsächlich auf die praktischen Aspekte konzentrieren, die die Machbarkeit dieser Technik maximieren.

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 ...

morphological-functional-assessment-right-ventricle-using-3d

Research

JoVE Journal

Medicine

2.8K Aufrufe.  Semmelweis University Heart and Vascular Center. Hier bieten wir ein schrittweises Erfassungs- und Analyseprotokoll für die volumetrische 3D-Beurteilung des rechten Ventrikels, wobei wir uns hauptsächlich auf die praktischen Aspekte konzentrieren, die die Machbarkeit dieser Technik maximieren.

Serie: Morphological and Functional Assessment of the Right Ventricle 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

Echocardiographic Assessment of the Right Heart in Mice

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential therapies. Given the expense and time involved in creating animal models of disease, it is critical that researchers have tools to accurately assess phenotypic expression of disease. Right ventricular dysfunction is the major manifestation of pulmonary hypertension. Echocardiography is the mainstay of the noninvasive assessment of right ventricular function in rodent models and has the advantage of clear translation to humans in whom the same tool is used. Published echocardiography protocols in murine models of PAH are lacking.
In this article, we describe a protocol for assessing RV and pulmonary vascular function in a mouse model of PAH with a dominant negative BMPRII mutation; however, this protocol is applicable to any diseases affecting the pulmonary vasculature or right heart. We provide a detailed description of animal preparation, image acquisition and hemodynamic calculation of stroke volume, cardiac output and an estimate of pulmonary artery pressure.

This article provides a protocol for the echocardiographic assessment of right ventricular size and pulmonary hypertension in mice. Applications include phenotype determination and serial assessment in transgenic and toxin-induced mouse models of cardiomyopathy and pulmonary vascular disease.

Echokardiographische Beurteilung des rechten Herzens bei Mäusen

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential ...

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, ...

Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One important prerequisite is a good understanding of all safety and efficacy aspects obtained in a large animal model that validly reflect the human scenario of myocardial infarction (MI). Pigs are widely used in this regard since their cardiac size, hemodynamics, and coronary anatomy are close to that of humans. Here, we present an effective protocol for using the porcine MI model using a closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. This approach is based on 90 min of myocardial ischemia, inducing large left ventricle infarction of the anterior, septal and inferoseptal walls. Furthermore, we present protocols for various measures of outcome that provide a wide range of information on the heart, such as cardiac systolic and diastolic function, hemodynamics, coronary flow velocity, microvascular resistance, and infarct size. This protocol can be easily tailored to meet study specific requirements for the validation of novel cardioregenerative biologics at different stages (i.e. directly after the acute ischemic insult, in the subacute setting or even in the chronic MI once scar formation has been completed). This model therefore provides a useful translational tool to study MI, subsequent adverse remodeling, and the potential of novel cardioregenerative agents.

This protocol describes the porcine myocardial infarction (MI) model using a 90 min closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. Furthermore, the protocol for several outcome parameters, such as cardiac function, hemodynamics, microvascular resistance, and infarct size, are also presented.

Myokardinfarkt und Functional Outcome Assessment in Schweine

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension and Assessment of Right Ventricular Function in the Piglet

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. Pulmonary Hypertension (PH) was induced in 3-week-old piglets by a progressive obstruction of the pulmonary vascular bed. A ligation of the left Pulmonary Artery (PA) was performed first through a mini-thoracotomy. Second, weekly embolizations of the right lower pulmonary lobe were done under fluoroscopic guidance with n-butyl-2-cyanoacrylate during 5 weeks. Mean Pulmonary Arterial Pressure (mPAP) measured by ritght heart catheterism, increased progressively, as well as Right Atrial pressure and Pulmonary Vascular Resistances (PVR) after 5 weeks compared to sham animals. Right Ventricular (RV) structural and functional remodeling were assessed by transthoracic echocardiography (RV diameters, RV wall thickness, RV systolic function). RV elastance and RV-pulmonary coupling were assessed by Pressure-Volume Loops (PVL) analysis with conductance method. Histologic study of the lung and the right ventricle were also performed. Molecular analyses on RV fresh tissues could be performed through repeated transcutaneous endomyocardial biopsies. Pulmonary microvascular disease in obstructed and unobstructed territories was studied from lung biopsies using molecular analyses and pathology. Furthermore, the reliability and the reproducibility was associated with a range of PH severity in animals. Most aspects of the human CTEPH disease were reproduced in this model, which allows new perspectives for the understanding of the underlying mechanisms (mitochondria, inflammation) and new therapeutic approaches (targeted, cellular or gene therapies) of the overloaded right ventricle but also pulmonary microvascular disease.

Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) and Right Ventricular (RV) dysfunction were induced in piglets by progressive obstruction of the pulmonary arteries. Consequences were remarkably similar to those observed in CTEPH patients. This animal model would be a very useful tool for pathophysiology and therapeutic experiments on CTEPH and RV failure.

Chronisch thromboembolischen pulmonalen Hypertonie und Beurteilung der rechtsventrikulären Funktion in der Ferkel

An original piglet model of Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) associated with chronic Right Ventricular (RV) dysfunction is described. ...

Assessment of Cardiac Morphological and Functional Changes in Mouse Model of Transverse Aortic Constriction by Echocardiographic Imaging

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable noninvasive method is essential to assess real-time cardiac morphological and functional changes in animal models of heart disease. Transthoracic echocardiography represents an important tool for noninvasive assessment of cardiac structure and function2. Here we used a high-resolution ultrasound imaging system to monitor myocardial remodeling and heart failure progression over time in a mouse model of TAC. B-mode, M-mode, and Doppler imaging were used to precisely assess cardiac hypertrophy, ventricular dilatation, and functional deterioration in mice following TAC. Color and pulse wave (PW) Doppler imaging was used to noninvasively measure pressure gradient across the aortic constriction created by TAC and to assess transmitral blood flow in mice. Thus transthoracic echocardiographic imaging provides comprehensive noninvasive measurements of cardiac dimensions and function in mouse models of heart disease.

The goal of this protocol is to noninvasively assess cardiac structural and functional changes in a mouse model of heart disease created by transverse aortic constriction, using B- and M-mode echocardiography and color/pulse wave Doppler imaging.

Beurteilung der Herz Morphologische und funktionelle Veränderungen in Maus-Modell der Quer Aortakonstriktion durch Echokardiographie

Transverse aortic constriction (TAC) in mice has been used as a valuable model to study mechanisms of cardiac hypertrophy and heart failure1. A reliable ...

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 ...

Assessment of the Anticoagulant and Anti-inflammatory Properties of Endothelial Cells Using 3D Cell Culture and Non-anticoagulated Whole Blood

In vivo, endothelial cells are crucial for the natural anticoagulation of circulating blood. Consequently, endothelial cell activation leads to blood coagulation. This phenomenon is observed in many clinical situations, like organ transplantation in the presence of pre-formed anti-donor antibodies, including xenotransplantation, as well as in ischemia/reperfusion injury. In order to reduce animal experimentation according to the 3R standards (reduction, replacement and refinement), in vitro models to study the effect of endothelial cell activation on blood coagulation would be highly desirable. However, common flatbed systems of endothelial cell culture provide a surface-to-volume ratio of 1 - 5 cm2 of endothelium per mL of blood, which is not sufficient for natural, endothelial-mediated anticoagulation. Culturing endothelial cells on microcarrier beads may increase the surface-to-volume ratio to 40 - 160 cm2/mL. This increased ratio is sufficient to ensure the &#34;natural&#34; anticoagulation of whole blood, so that the use of anticoagulants can be avoided. Here an in vitro microcarrier-based system is described to study the effects of genetic modification of porcine endothelial cells on coagulation of whole, non-anticoagulated human blood. In the described assay, primary porcine aortic endothelial cells, either wild type (WT) or transgenic for human CD46 and thrombomodulin, were grown on microcarrier beads and then exposed to freshly drawn non-anticoagulated human blood. This model allows for the measurement and quantification of cytokine release as well as activation markers of complement and coagulation in the blood plasma. In addition, imaging of activated endothelial cell and deposition of immunoglobulins, complement- and coagulation proteins on the endothelialized beads were performed by confocal microscopy. This assay can also be used to test drugs which are supposed to prevent endothelial cell activation and, thus, coagulation. On top of its potential to reduce the number of animals used for such investigations, the described assay is easy to perform and consistently reproducible.

We present an in vitro model which allows the study and analysis of coagulation in whole, non-anticoagulated blood. Anticoagulation in the system depends on the natural anticoagulation effect of healthy endothelial cells and endothelial cell activation will result in clotting.

Bewertung der gerinnungshemmenden und entzündungshemmenden Eigenschaften von Endothelzellen mit 3D Zellkultur und nicht-Antikoagulanzien Vollblut

In vivo, endothelial cells are crucial for the natural anticoagulation of circulating blood. Consequently, endothelial cell activation leads to blood ...

2D and 3D Echocardiography in the Axolotl (Ambystoma Mexicanum)

Cardiac malfunction as a result of ischemic heart disease is a major challenge, and regenerative therapies to the heart are in high demand. A few model species such as zebrafish and salamanders that are capable of intrinsic heart regeneration hold promise for future regenerative therapies for human patients. To evaluate the outcome of cardioregenerative experiments it is imperative that heart function can be monitored. The axolotl salamander (A. mexicanum) represents a well-established model species in regenerative biology attaining sizes that allows for evaluation of cardiac function. The purpose of this protocol is to establish methods to reproducibly measure cardiac function in the axolotl using echocardiography. The application of different anesthetics (benzocaine, MS-222, and propofol) is demonstrated, and the acquisition of two-dimensional (2D) echocardiographic data in both anesthetized and unanesthetized axolotls is described. 2D echocardiography of the three-dimensional (3D) heart can suffer from imprecision and subjectivity of measurements, and to alleviate this phenomenon a solid method, namely intra/inter-operator/observer analysis, to measure and minimize this bias is demonstrated. Finally, a method to acquire 3D echocardiographic data of the beating axolotl heart at a very high spatiotemporal resolution and with pronounced blood-to-tissue contrast is described. Overall, this protocol should provide the necessary methods to evaluate cardiac function and model anatomy, and flow dynamics in the axolotl using ultrasound imaging with applications in both regenerative biology and general physiological experiments.

2D and 3D Echocardiography in the Axolotl Ambystoma Mexicanum

Here we present echocardiography protocols for two-dimensional and three-dimensional image acquisition of the beating heart of the axolotl salamander (Ambystoma mexicanum), a model species in heart regeneration. These methods allow for longitudinal evaluation of cardiac function at a high spatiotemporal resolution.

2D und 3D Echokardiographie in der Axolotl (Z.B. geschieht)

Cardiac malfunction as a result of ischemic heart disease is a major challenge, and regenerative therapies to the heart are in high demand. A few model ...

Invasive Hemodynamic Assessment for the Right Ventricular System and Hypoxia-Induced Pulmonary Arterial Hypertension in Mice

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. However, the evaluation of right ventricular pressure (RVP) and pulmonary artery pressure (PAP) remains technically challenging in mice. RVP and PAP are more difficult to measure than left ventricular pressure because of the anatomical differences between the left and right heart systems. In this paper, we describe a stable right heart hemodynamic measurement method and its validation using healthy and PAH mice. This method is based on open-chest surgery and mechanical ventilation support. It is a complicated procedure compared to closed chest procedures. While a well-trained surgeon is required for this surgery, the advantage of this procedure is that it can generate both RVP and PAP parameters at the same time, so it is a preferable procedure for the evaluation of PAH models.

Here, we present a protocol to perform an invasive hemodynamic assessment of the right ventricle and pulmonary artery in mice using an open-chest surgery approach.

Invasive hämodynamische Beurteilung des rechten ventrikulären Systems und Hypoxie-induzierte pulmonale arterielle Hypertonie bei Mäusen

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. ...