N° de projet NVKP_16-1-2016-0017 (« Programme national de cardiologie ») a été mis en œuvre avec le soutien du Fonds national de recherche, de développement et d’innovation de Hongrie, financé dans le cadre du programme de financement NVKP_16. La recherche a été financée par le programme d’excellence thématique (2020-4.1.1.-TKP2020) du ministère de l’Innovation et de la Technologie en Hongrie, dans le cadre des programmes thématiques de développement thérapeutique et de bioimagerie de l’Université Semmelweis.

Ce protocole suit les directives du Comité régional et institutionnel d’éthique des sciences et de la recherche de l’Université Semmelweis. Le présent protocole s’applique à un fournisseur spécifique. Bien que certaines étapes restent valables indépendamment de l’appareil à ultrasons et du logiciel de post-traitement, des différences importantes peuvent exister si vous utilisez les solutions d’autres fournisseurs.
1. Exigences techniques
<ol><li>Utilisez un appareil d’échocardiographie capable d’imagerie 3D.</li>
	<li>Connectez un transducteur à réseau phasé capable d’échocardiographie transthoracique 3D.</li>
	<li>Appliquez l’ECG à 3 dérivations intégré du système d’échographie pour permettre au système de synchroniser les enregistrements et les analyses avec le cycle cardiaque.</li>
</ol>2. Acquisition des images échocardiographiques 3D
<ol><li>Positionnez le patient dans la position de décubitus latéral gauche (patient allongé sur le côté gauche avec le bras gauche tendu au-dessus de la tête).</li>
	<li>Assurez-vous que le traçage ECG à l’écran est de bonne qualité. REMARQUE: Il s’agit d’une condition préalable au post-traitement car le logiciel détectera les différents points du cycle cardiaque en fonction du signal ECG.</li>
	<li>Dégeler l’image et commencer à examiner le patient avec le transducteur. Visualisez une vue apicale conventionnelle à quatre chambres.</li>
	<li>Optimisez la qualité de l’image en ajustant la largeur du secteur sur LV, en abaissant la profondeur pour tronquer l’oreillette gauche et en utilisant un léger surgain. REMARQUE: Assurez-vous que toute la surface endo- et épicardique LV est visible.</li>
	<li>Appuyez sur le bouton 4D pour passer en mode 3D. REMARQUE: En appuyant sur le bouton Multi-Slice... sur l’écran tactile, quatre options seront disponibles (5, 7, 8, 12 tranches) pour visualiser le jeu de données 3D à l’aide de coupes standard à axe court et long. Si nécessaire, le positionnement du transducteur peut être corrigé pour assurer l’inclusion de toute l’épaisseur de la paroi BT, du niveau de la valve apicale au niveau de la valve mitrale, dans l’ensemble de données 3D pyramidale. L’utilisation de 12 tranches (avec neuf vues réglables sur axe court) est recommandée.</li>
	<li>Acquérez des images 3D en mode Multi Beat ou Single Beat .<ol>
<li>Utilisez le mode Multi Beat pour obtenir une résolution spatiale et temporelle plus élevée, où l’ensemble de données sera reconstruit à partir de 2, 3, 4 ou 6 cycles cardiaques (cela peut être configuré à l’écran) - maintien de la respiration expiratoire du patient et positionnement stable du transducteur nécessaire pour minimiser les artefacts de couture. REMARQUE: L’acquisition d’un seul battement est de résolution spatiale et temporelle inférieure; cependant, la plupart des transducteurs modernes ont une meilleure qualité et, par conséquent, peuvent être utilisés pour acquérir des ensembles de données 3D appropriés sans reconstruction pour subir une analyse plus approfondie. En règle générale, des débits de volume supérieurs à 15 volumes par seconde sont recommandés pour une analyse plus approfondie.</li>
		<li>Lorsque le volume complet est reconstruit à partir des sous-volumes et que l’ensemble du LV est visible, figez l’image. À l’aide des boutons Cycle Select et Number of Cycles , sélectionnez le ou les cycles cardiaques acquis optimaux et appuyez sur Image Store. REMARQUE : Les artefacts d’assemblage sont des sous-volumes désalignés spatialement ou temporairement les uns à côté des autres. Les ensembles de données présentant une perte importante de murs BT ou des artefacts de couture ne conviennent généralement pas à une analyse plus approfondie. La qualité du jeu de données 3D déjà acquis peut être revérifiée à l’aide du mode Multi-Slice.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Post-traitement pour quantifier la morphologie et la fonction LV
<ol><li>Sélectionnez un jeu de données 3D approprié pour une analyse plus approfondie. REMARQUE: Cette partie du protocole nécessite les images 3D de bonne qualité précédemment acquises et enregistrées et peut être effectuée sur l’appareil à ultrasons et un poste de travail séparé.</li>
	<li>Cliquez sur Mesurer | Volume, puis sélectionnez 4D Auto LVQ.</li>
	<li>Sur le quadruple écran (trois vues apicales : vues à quatre, deux et trois chambres, et une vue à axe court, cette dernière pouvant être ajustée par un plan horizontal sur les vues à axe long), le logiciel demande Modifier l’alignement des tranches apicales sur les vues standard. Si nécessaire, corrigez manuellement les vues apicales en les inclinant et en les tournant pour afficher la vue standard correspondante, éliminant ainsi le raccourcissement. Réglez l’inclinaison pour aligner l’étrier sur l’axe long du LV en faisant glisser et en déplaçant les étriers sur les vues à axe long. Réglez la rotation par les boutons correspondants ou Rotation de tous sur la machine ou en ajustant les étriers sur l’image à axe court. REMARQUE: La recommandation logicielle peut être réinitialisée en appuyant sur le bouton Alignement automatique .</li>
	<li>Après avoir terminé l’alignement de la vue, cliquez sur l’étape suivante EDV. La trame diastolique terminale (DE) est automatiquement détectée à l’aide du signal ECG, mais peut être corrigée manuellement si nécessaire.</li>
	<li>Détection semi-automatique de la surface endo- et épicardique BT<ol><li>Sélectionnez manuellement deux points de repère sur toutes les vues apicales. Tout d’abord, identifiez l’apex LV, puis le milieu de la base LV (niveau de l’anneau mitral) dans n’importe quelle vue apicale. L’algorithme tracera automatiquement le contour de la bordure endocardique de l’ensemble du LV. REMARQUE: Il existe deux autres options: Manuel, ce qui signifie que deux repères basaux et un repère apical doivent être définis dans chaque vue apicale, et Auto Init, qui contournera automatiquement le LV sans aucune interaction de l’utilisateur.</li>
		<li>Vérifiez la crédibilité du contour dans trois vues apicales, trois vues à axe court de différents niveaux et un quatrième axe court contrôlé par l’utilisateur, pour permettre une vérification visuelle de la surface détectée. La correction du contour est possible en ajoutant manuellement des points qui seront ensuite incorporés dans la ligne de contour. REMARQUE: Avec Annuler, le point précédemment ajouté peut être supprimé. Le bouton Réinitialiser réinitialise le contouring pour démarrer la section entière depuis le début. La visibilité des contours peut être ajustée pour permettre l’appréciation de la surface endocardique sur l’image en niveaux de gris. Le remodelage endocardique et épicardique doit être effectué de manière précise et cohérente. Pour une recommandation détaillée, veuillez consulter la référence suivante6.</li>
		<li>Choisissez l’étape suivante, qui est l’ESV.</li>
		<li>Répétez la même procédure (3.5.1-3.5.2) que celle mentionnée dans les points précédents pour identifier et corriger le contour endocardique sur le cadre systolique final. REMARQUE: La trame systolique terminale (ES) est automatiquement détectée à l’aide du signal ECG, mais peut être corrigée manuellement si nécessaire. Les valeurs du volume diastolique final (EDV), du volume systolique final (ESV), de la fraction d’éjection (EF), de la fréquence cardiaque (HR), du volume de l’AVC (SV), du débit cardiaque (CO) et de l’indice de sphéricité (SpI) sont déjà affichées à l’écran.</li>
		<li>Appuyez sur Volume waveform pour passer à l’étape suivante. Le logiciel affiche un modèle 3D dynamique de la LV ainsi qu’une courbe temps-volume car il trace la surface endocardique tout au long du cycle cardiaque image par image (Figure 1). REMARQUE: Ici, il est possible de modifier la bordure endocardique à n’importe quelle image.</li>
		<li>Pour l’étape suivante, appuyez sur LV Mass. Le logiciel contourne automatiquement le contour épicardique LV sur le cadre diastolique final et calcule la masse LV (EDMass). Remarque : Si nécessaire, modifiez le contour de la surface épicardique en ajoutant des points à inclure (même méthode que celle décrite précédemment) dans n’importe quel plan à axe court ou long. Il est possible de sélectionner le contour à ajuster : Endo, Epi ou Endo+Epi.</li>
		<li>Appuyez sur 4D Strain ROI pour l’étape suivante. Le logiciel contourne automatiquement le contour épicardique LV sur le cadre systolique final et calcule la masse systolique finale LV (ESMass). Remarque : Si nécessaire, modifiez le contour systolique final de la surface épicardique en ajoutant des points à inclure (même méthode que celle décrite précédemment) dans n’importe quel plan à axe court ou long. ESMass doit avoir une valeur similaire à celle d’EDMass. Cette étape est essentielle pour calculer les valeurs de déformation 3D par suivi des mouchetures.</li>
		<li>Appuyez sur 4D Strain Results pour l’étape suivante. Le logiciel visualise le suivi 3D du myocarde sur plusieurs plans à axe court et long et les valeurs de déformation correspondantes des 17 segments LV standard tout au long du cycle cardiaque, image par image. Des courbes de contrainte temporelle et un diagramme à l’œil de bœuf sont également affichés. Les paramètres suivants sont calculés et peuvent être démontrés : déformation longitudinale, déformation circonférentielle, déformation radiale, déformation de surface, rotation et torsion. REMARQUE: Il est possible d’exclure un segment LV particulier de l’analyse s’il est considéré comme ayant une faible qualité de suivi par observation visuelle des images ou sur la base de la courbe de contrainte temporelle. Cependant, le logiciel recommande par défaut lors de l’approbation ou du rejet de segment. Les valeurs de déformation codées par couleur peuvent être visualisées sur un modèle 3D dynamique du LV en modifiant la « Mise en page ».</li>
	</ol></li>
	<li>Pour terminer l’analyse, appuyez sur Approuver et quitter.</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>

Les mesures morphologiques et fonctionnelles de la VLT représentent les pierres angulaires du diagnostic, de la prise en charge et du suivi des maladies cardiaques; de plus, ils sont de puissants prédicteurs de résultats. En général, l’évaluation de la VV basée sur l’échocardiographie 2D est recommandée par les lignes directrices de pratique actuelles; cependant, l’échocardiographie 3D s’est avérée plus précise car elle est exempte d’hypothèses géométriques concernant la forme ...

L’évaluation de la morphologie et de la fonction ventriculaire gauche (LV) est l’objectif prédominant des investigations générales et encore plus spécifiques en cardiologie1. L’échocardiographie transthoracique (TTE) largement disponible et non invasive, qui peut fournir des quantités denses d’informations, est la méthode de choix pour une évaluation pratique, rapide et rentable.
La mesure de la masse BT, des volumes et de la fraction d’éjection subséquente contient une valeur diagnostique et pronostique significative2. Plus une mesure donnée est précise, plus sa valeur sera élevée. Une meilleure corrélation avec les valeurs dérivées de l’imagerie par résonance magnétique cardiaque (CMR) de référence est une chasse continue aux techniques échocardiographiques. En général, les lignes directrices de pratique clinique recommandent la méthode du biplan Simpson pour la mesure du volume BT et de la fraction d’éjection3. Cependant, le LV est une structure tridimensionnelle (3D) avec une forme souvent irrégulière, et par conséquent, plusieurs plans tomographiques échoueront sans aucun doute dans certains scénarios cliniques à délimiter avec précision la morphologie et la fonction du LV. Les progrès récents de la technologie matérielle et logicielle à ultrasons ont permis le développement de l’imagerie 3D en temps réel, qui révolutionne les protocoles échocardiographiques.
De plus, la nécessité d’une approche quantitative concernant les anomalies du mouvement de la paroi a entraîné l’augmentation de l’imagerie de déformation4. Les paramètres de déformation et de taux de déformation peuvent être calculés par suivi des mouchetures à l’aide d’images en niveaux de gris standard. L’échocardiographie 3D peut également surmonter plusieurs lacunes d’une évaluation bidimensionnelle de la déformation5. À partir d’un outil scientifique coûteux, l’échocardiographie 3D a commencé à devenir une technique puissante utilisée dans la pratique clinique quotidienne, et la quantification de la LV est certainement en première ligne de cette percée.
Le présent article vise à guider le lecteur à travers un protocole 3D détaillé en présentant des trucs et astuces et aussi en soulignant les pièges potentiels pour faciliter l’utilisation répandue mais techniquement saine de cette technique importante concernant le LV.

<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 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

La quantification tridimensionnelle (3D) du ventricule gauche (LV) apporte une valeur ajoutée significative en termes de précision diagnostique et de stratification précise des risques dans divers troubles cardiaques. Récemment, l’échocardiographie 3D est devenue disponible dans la pratique de la cardiologie de routine; cependant, l’acquisition d’images de haute qualité et l’analyse subséquente ont une courbe d’apprentissage abrupte. Le présent article vise à guider le lecteur à travers un protocole 3D détaillé en présentant des trucs et astuces et aussi en soulignant les pièges potentiels pour faciliter l’utilisation répandue mais techniquement saine de cette technique importante concernant le LV. Tout d’abord, nous montrons l’acquisition d’un ensemble de données 3D de haute qualité avec une résolution spatiale et temporelle optimale. Ensuite, nous présentons les étapes analytiques vers une quantification détaillée de la LV en utilisant l’un des logiciels intégrés les plus largement appliqués. Nous quantifierons les volumes LV, la sphéricité, la masse et aussi la fonction systolique en mesurant la fraction d’éjection et la déformation myocardique (déformation longitudinale et circonférentielle). Nous discuterons et fournirons des exemples cliniques sur les scénarios essentiels où la transition d’une approche échocardiographique conventionnelle à une quantification basée sur la 3D est fortement recommandée.

L’analyse 3D du LV est réalisable chez la majorité des patients. Le cas 1 est un volontaire sain avec des volumes et une fonction ventriculaires normaux (Figure 1). Le cas 2 (Figure 2) est un patient de sexe masculin de 64 ans atteint d’une cardiomyopathie dilatée et d’un large complexe QRS (160 ms) de morphologie de bloc de branches du faisceau gauche. Les mesures CMR de référence étaient les suivantes : volume diast...

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Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

Dans cet article, nous fournissons un protocole d’acquisition et d’analyse étape par étape pour l’évaluation volumétrique et l’analyse de suivi des mouchetures du ventricule gauche par échocardiographie 3D, en nous concentrant particulièrement sur les aspects pratiques qui maximisent la faisabilité de cette technique.

Évaluation de la structure et de la fonction ventriculaires gauches à l’aide de l’échocardiographie 3D

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

evaluation-left-ventricular-structure-function-using-3d

Research

JoVE Journal

Bioengineering

3.8K vues.  Semmelweis University. Dans cet article, nous fournissons un protocole d’acquisition et d’analyse étape par étape pour l’évaluation volumétrique et l’analyse de suivi des mouchetures du ventricule gauche par échocardiographie 3D, en nous concentrant particulièrement sur les aspects pratiques qui maximisent la faisabilité de cette technique.

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Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable around embryonic day (E) 8.51. Systolic left ventricular (LV) pressure is 2 mmHg at E9.5 and 11 mmHg at E14.52. At these mid-embryonic stages, the LV is clearly visible through the chest wall for invasive pressure measurements because the ribs and skin are not fully developed. Between E14.5 and birth (approximately E21) imaging methods must be used to view the LV. After birth, mean arterial pressure increases from 30 - 70 mmHg from postnatal day (P) 2 - 353. Beyond P20, arterial pressure can be measured with solid-state catheters (i.e. Millar or Scisense). Before P20, these catheters are too big for developing mouse arteries and arterial pressure must be measured with custom pulled plastic catheters attached to fluid-filled pressure transducers3 or glass micropipettes attached to servo null pressure transducers4.
Our recent work has shown that the greatest increase in blood pressure occurs during the late embryonic to early postnatal period in mice5-7. This large increase in blood pressure may influence smooth muscle cell (SMC) phenotype in developing arteries and trigger important mechanotransduction events. In human disease, where the mechanical properties of developing arteries are compromised by defects in extracellular matrix proteins (i.e. Marfan's Syndrome8 and Supravalvular Aortic Stenosis9) the rapid changes in blood pressure during this period may contribute to disease phenotype and severity through alterations in mechanotransduction signals. Therefore, it is important to be able to measure blood pressure changes during late embryonic and neonatal periods in mouse models of human disease.
We describe a method for measuring LV pressure in late embryonic (E18) and early postnatal (P1 - 20) mice. A needle attached to a fluid-filled pressure transducer is inserted into the LV under ultrasound guidance. Care is taken to maintain normal cardiac function during the experimental protocol, especially for the embryonic mice. Representative data are presented and limitations of the protocol are discussed.

Measuring left ventricular pressure (LV) in embryonic and neonatal mice is described. Pressure is measured by inserting a needle connected to a fluid-filled transducer into the LV under ultrasound guidance. Care must be taken to maintain normal cardiac function during the experimental protocol.

Mesure de la pression ventriculaire gauche à la fin de souris embryonnaires et néonatale

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

Recherche

Bio-ingénierie

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that MicroCT provides quantitative high-resolution three-dimensional (3D) anatomical data non-destructively and longitudinally. Most importantly, with the development of a novel preclinical iodinated contrast agent called eXIA160, functional and metabolic assessment of the heart became possible. However, prior to the advent of commercial MicroCT scanners equipped with X-ray flat-panel detector technology and easy-to-use cardio-respiratory gating, preclinical studies of cardiovascular disease (CVD) in small animals required a MicroCT technologist with advanced skills, and thus were impractical for widespread implementation. The goal of this work is to provide a practical guide to the use of the high-speed Quantum FX MicroCT system for comprehensive determination of myocardial global and regional function along with assessment of myocardial perfusion, metabolism and viability in healthy mice and in a cardiac ischemia mouse model induced by permanent occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD).

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

This method outlines the use of Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) to assess cardiac morphology, function, perfusion, metabolism and viability with iodinated contrast agent in mice with experimentally-induced myocardial ischemia. The technique can be applied for non-destructive high-throughput longitudinal in vivo imaging of various animal models of human heart disease.

In Vivo évaluation quantitative de la structure du myocarde, Fonction, perfusion et la viabilité utilisant la tomographie cardiaque Micro-calculées

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both cartilage and skin analogs were fabricated after bioink pre-cellularization utilizing a novel passive mixing unit technique. This technique was developed with the aim to simplify the steps involved in the mixing of a cell suspension into a highly viscous bioink. The resolution of filaments deposited through bioprinting necessitates the assurance of uniformity in cell distribution prior to printing to avoid the deposition of regions without cells or retention of large cell clumps that can clog the needle. We demonstrate the ability to rapidly blend a cell suspension with a bioink prior to bioprinting of both cartilage and skin analogs. Both tissue analogs could be cultured for up to 4 weeks. Histological analysis demonstrated both cell viability and deposition of tissue specific extracellular matrix (ECM) markers such as glycosaminoglycans (GAGs) and collagen I respectively.

Cartilage and skin analogs were bioprinted using a nanocellulose-alginate based bioink. The bioinks were cellularized prior to printing via a single step passive mixing unit. The constructs were demonstrated to be uniformly cellularized, have high viability, and exhibit favorable markers of differentiation.

Bioprinting du Cartilage et peau tissus analogues utilisant un roman passif unité Technique de mélange pour Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

Purification and Analytics of a Monoclonal Antibody from Chinese Hamster Ovary Cells Using an Automated Microbioreactor System

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using Chinese hamster ovary (CHO) cells, culture and process conditions must be optimized to maximize antibody titers and achieve target quality profiles. Typically, this optimization uses automated microscale bioreactors (15 mL) to screen multiple process conditions in parallel. Optimization criteria include culture performance and the critical quality attributes (CQAs) of the monoclonal antibody (mAb) product, which may impact its efficacy and safety. Culture performance metrics include cell growth and nutrient consumption, while the CQAs include the mAb's N-glycosylation and aggregation profiles, charge variants, and molecular weight. This detailed protocol describes how to purify and subsequently analyze HCCF samples produced by an automated microbioreactor system to gain valuable performance metrics and outputs. First, an automated protein A fast protein liquid chromatography (FPLC) method is used to purify the mAb from harvested cell culture samples. Once concentrated, the glycan profiles are analyzed by mass spectrometry using a specific platform (refer to the Table of Materials). Antibody molecular weights and aggregation profiles are determined using size exclusion chromatography-multiple angle light scattering (SEC-MALS), while charge variants are analyzed using microchip capillary zone electrophoresis (mCZE). In addition to the culture performance metrics captured during the bioreactor process (i.e., culture viability, cell counts, and common metabolites including glutamine, glucose, lactate, and ammonia), spent media is analyzed to identify limiting nutrients to improve the feeding strategies and overall process design. Therefore, a detailed protocol for the absolute quantification of amino acids by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) of spent media is also described. The methods used in this protocol take advantage of high-throughput platforms that are compatible for large numbers of small-volume samples.

A detailed protocol for the purification and subsequent analysis of a monoclonal antibody from harvested cell culture fluid (HCCF) of automated microbioreactors has been described. Use of analytics to determine critical quality attributes (CQAs) and maximizing limited sample volume to extract vital information is also presented.

Purification et analyse d'un anticorps monoclonal à partir de cellules ovaires de hamster chinois à l'aide d'un système automatisé de microbioréacteur

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using ...

Four-Dimensional CT Analysis Using Sequential 3D-3D Registration

Four-dimensional computed tomography (4DCT) provides a series of volume data and visualizes joint motions. However, numerical analysis of 4DCT data remains difficult because segmentation in all volumetric frames is time-consuming. We aimed to analyze joint kinematics using a sequential 3D-3D registration technique to provide the kinematics of the moving bone with respect to the fixed bone semiautomatically using 4DCT DICOM data and existing software. Surface data of the source bones are reconstructed from 3DCT. The trimmed surface data are respectively matched with surface data from the first frame in 4DCT. These trimmed surfaces are sequentially matched until the last frame. These processes provide positional information for target bones in all frames of the 4DCT. Once the coordinate systems of the target bones are decided, translation and rotation angles between any two bones can be calculated. This 4DCT analysis offers advantages in kinematic analyses of complex structures such as carpal or tarsal bones. However, fast or large-scale motions cannot be traced because of motion artifacts.

We analyzed joint kinematics from four-dimensional computed tomography data. The sequential 3D-3D registration method semiautomatically provides the kinematics of the moving bone with respect to the subject bone from four-dimensional computed tomography data.

Analyse de la ToT quadridimensionnelle à l'aide de l'enregistrement 3D-3D séquentiel

Four-dimensional computed tomography (4DCT) provides a series of volume data and visualizes joint motions. However, numerical analysis of 4DCT data ...

Optical Imaging of Isolated Murine Ventricular Myocytes

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances in calcium sensitive dyes have permitted the robust optical recording of single cell calcium dynamics, recording of robust transmembrane optical voltage signals has remained difficult. Arguably, this is because of the low single to noise ratio, phototoxicity, and photobleaching of traditional potentiometric dyes. Therefore, single cell voltage measurements have long been confined to the patch clamp technique which while the gold standard, is technically demanding and low throughput. However, with the development of novel potentiometric dyes, large, fast optical responses to changes in voltage can be obtained with little to no phototoxicity and photobleaching. This protocol describes in detail how to isolate adult murine myocytes which can be used for cellular shortening, calcium, and optical voltage measurements. Specifically, the protocol describes how to use a ratiometric calcium dye, a single-excitation calcium dye, and a single excitation voltage dye. This approach can be used to assess the cardiotoxicity and arrhythmogenicity of various chemical agents. While phototoxicity is still an issue at the single cell level, methodology is discussed on how to reduce it.

We present the methodology for the isolation of murine myocytes and how to obtain voltage or calcium traces simultaneously with sarcomere shortening traces using fluorescence photometry with simultaneous digital cell geometry measurements.

Imagerie optique des myocytes ventriculaires murines isolés

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances ...

Primary Clarification of CHO Harvested Cell Culture Fluid using an Acoustic Separator

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested cell culture fluid. While traditional methods like centrifugation or filtration are widely implemented for cell removal, the equipment for these processes have large footprints and operation can involve contamination risks and filter fouling. Additionally, traditional methods may not be ideal for continuous bioprocessing schemes for primary clarification. Thus, an alternate application using acoustic (sound) waves was investigated to continuously separate cells from the cell culture fluid. Presented in this study is a detailed protocol for using a bench-scale acoustic wave separator (AWS) for the primary separation of culture fluid containing a monoclonal IgG1 antibody from a CHO cell bioreactor harvest. Representative data are presented from the AWS and demonstrate how to achieve effective cell clarification and product recovery. Finally, potential applications for AWS in continuous bioprocessing are discussed. Overall, this study provides a practical and general protocol for the implementation of AWS in primary clarification for CHO cell cultures and further describes its application potential in continuous bioprocessing.

Presented here is a protocol for the primary clarification of CHO cell culture using an acoustic separator. This protocol can be used for the primary clarification of shake flask cultures or bioreactor harvests and has the potential application for continuous clarification of the cell bleed material during perfusion bioreactor operations.

Clarification primaire du fluide de culture cellulaire récolté par CHO à l’aide d’un séparateur acoustique

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations result in pathology, and how myocardial diseases may be treated. Cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) has become an indispensable tool for a comprehensive in vivo assessment of cardiac anatomy and function. This protocol shows detailed measurements of mouse heart left ventricular function, myocardial strain, and hemodynamic forces using 7-Tesla CMR. First, animal preparation and positioning in the scanner are demonstrated. Survey scans are performed for planning imaging slices in various short- and long-axis views. A series of prospective ECG-triggered short-axis (SA) movies (or CINE images) are acquired covering the heart from apex to base, capturing end-systolic and end-diastolic phases. Subsequently, single-slice, retrospectively gated CINE images are acquired in a midventricular SA view, and in 2-, 3-, and 4-chamber views, to be reconstructed into high-temporal resolution CINE images using custom-built and open-source software. CINE images are subsequently analyzed using dedicated CMR image analysis software.
Delineating endomyocardial and epicardial borders in SA end-systolic and end-diastolic CINE images allows for the calculation of end-systolic and end-diastolic volumes, ejection fraction, and cardiac output. The midventricular SA CINE images are delineated for all cardiac time frames to extract a detailed volume-time curve. Its time derivative allows for the calculation of the diastolic function as the ratio of the early filling and atrial contraction waves. Finally, left ventricular endocardial walls in the 2-, 3-, and 4-chamber views are delineated using feature-tracking, from which longitudinal myocardial strain parameters and left ventricular hemodynamic forces are calculated. In conclusion, this protocol provides detailed in vivo quantification of the mouse cardiac parameters, which can be used to study temporal alterations in cardiac function in various mouse models of heart disease.

This study describes a comprehensive cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) protocol to quantify the left ventricular functional parameters of the mouse heart. The protocol describes the acquisition, post-processing, and analysis of the CMR images as well as assessment of different cardiac functional parameters.

Quantification de la fonction ventriculaire gauche du cœur de souris, de la tension myocardique et des forces hémodynamiques par imagerie par résonance magnétique cardiovasculaire

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

A Large Animal Model for Pulmonary Hypertension and Right Ventricular Failure: Left Pulmonary Artery Ligation and Progressive Main Pulmonary Artery Banding in Sheep

Decompensated right ventricular failure (RVF) in pulmonary hypertension (PH) is fatal, with limited medical treatment options. Developing and testing novel therapeutics for PH requires a clinically relevant large animal model of increased pulmonary vascular resistance and RVF. This manuscript discusses the latest development of the previously published ovine PH-RVF model that utilizes left pulmonary artery (PA) ligation and main PA occlusion. This model of PH-RVF is a versatile platform to control not only the disease severity but also the RV&#39;s phenotypic response.
Adult sheep (60-80 kg) underwent left PA (LPA) ligation, placement of main PA cuff, and insertion of RV pressure monitor. PA cuff and RV pressure monitor were connected to subcutaneous ports. Subjects underwent progressive PA banding twice per week for 9 weeks with sequential measures of RV pressure, PA cuff pressures, and mixed venous blood gas (SvO2). At the initiation and endpoint of this model, ventricular function and dimensions were assessed using echocardiography. In a representative group of 12 animal subjects, RV mean and systolic pressure increased from 28 &#177; 5 and 57 &#177; 7 mmHg at week 1, respectively, to 44 &#177; 7 and 93 &#177; 18 mmHg (mean &#177; standard deviation) by week 9. Echocardiography demonstrated characteristic findings of PH-RVF, notably RV dilation, increased wall thickness, and septal bowing. The longitudinal trend of SvO2 and PA cuff pressure demonstrates that the rate of PA banding can be titrated to elicit varying RV phenotypes. A faster PA banding strategy led to a precipitous decline in SvO2 &#60; 65%, indicating RV decompensation, whereas a slower, more paced strategy led to the maintenance of physiologic SvO2 at 70%-80%. One animal that experienced the accelerated strategy developed several liters of pleural effusion and ascites by week 9. This chronic PH-RVF model provides a valuable tool for studying molecular mechanisms, developing diagnostic biomarkers, and enabling therapeutic innovation to manage RV adaptation and maladaptation from PH.

This manuscript describes the surgical technique and experimental approach to develop severe right ventricular pressure overload to model their adaptive and maladaptive phenotypes.

Un grand modèle animal pour l’hypertension pulmonaire et l’insuffisance ventriculaire droite: ligature de l’artère pulmonaire gauche et bandage progressif de l’artère pulmonaire principale chez le mouton

Decompensated right ventricular failure (RVF) in pulmonary hypertension (PH) is fatal, with limited medical treatment options. Developing and testing ...

Évaluation des propriétés hydrodynamiques des valves aortiques porcines montées

An Ex Vivo Porcine Model for Hydrodynamic Testing of Experimental Aortic Valve Procedures and Novel Medical Devices

The options for testing new cardiac procedures and investigative medical devices prior to use in an animal model are limited. In this study, we present a method for mounting a porcine aortic valve in a pulse duplicator to evaluate its hydrodynamic properties. These properties can then be evaluated before and after the procedure under investigation is performed and/or the investigative medical device is applied. Securing the inflow segment presents some difficulty owing to the lack of circumferential myocardium in the left ventricular outflow tract. This method addresses that issue by securing the inflow segment using the anterior leaflet of the mitral valve and then suturing the left ventricular free wall around the inflow fixture. The outflow segment is secured simply by inserting the fixture into an incision in the superior aspect of the aortic arch. We found that specimens had significantly different hydrodynamic properties before and after tissue fixation. This finding induced us to use fresh specimens in our testing and should be considered when using this method. In our work, we used this method to test novel intracardiac patch materials for use in the valvular position by performing an aortic valve neocuspidization procedure (Ozaki procedure) on the mounted porcine aortic valves. These valves were tested before and after the procedure to assess the change in hydrodynamic properties in comparison to the native valve. Herein, we report a platform for hydrodynamic testing of experimental aortic valve procedures that enables comparison with the native valve and between different devices and techniques used for the procedure under investigation.

Pleins feux sur l’auteur : Faire progresser les tests de procédures cardiaques avant de se lancer dans des études sur les grands animaux 

We present a method for mounting a porcine aortic valve on a pulse duplicator to test its hydrodynamic properties. This method can be used to determine the change in hydrodynamics after the application of an experimental procedure or novel medical device prior to use in a large animal model.

Un modèle porcin ex vivo pour les essais hydrodynamiques de procédures expérimentales de valvules aortiques et de nouveaux dispositifs médicaux

The options for testing new cardiac procedures and investigative medical devices prior to use in an animal model are limited. In this study, we present a ...