A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
כימות של פונקציה הדיאסטולי הגלובלית מדויקת, המבוסס על סיבתיות הושגה על ידי ניתוח המבוסס על המודלים kinematic של זרימת transmitral באמצעות הדיאסטולי Parametrized מילוי פורמליזם (PDF). PDF יוצר נוקשות, הרפיה, ופרמטרי עומס ייחודיים ומבהיר פיזיולוגיה 'חדשה', תוך מתן מדדים רגישים וספציפיים להפרעה בתפקוד.
הערכת תפקוד לב כמותי עדיין מהוות אתגר עבור פיזיולוגים ורופאים. למרות ששיטות היסטורית פולשנית שהיוו את האמצעי היחיד זמינה, הפיתוח של שיטות הדמיה לא פולשנית (אקו, MRI, CT) שיש רזולוציה של זמן ומרחב גבוה מספק חלון חדש להערכת תפקוד הדיאסטולי כמותיים. אקו הוא מוסכם סטנדרטי להערכת תפקוד הדיאסטולי, אבל אינדקסים בשימוש קליני נוכחי רק מנצלים נבחרו תכונות של ממד קאמרי (M-mode) או צורות גל תנועת דם / רקמה (דופלר) ללא שילוב הגורמים סיבתיים הפיזיולוגיים של התנועה עצמה. ההכרה בכך שכל חדרי הלב השמאלי (LV) ליזום מילוי על ידי המשרת כמשאבות יניקה מכאניות מאפשרת תפקוד הדיאסטולי הגלובלי תוערך בהתבסס על חוקי התנועה שחלים על כל התאים. מה שמבדיל את לב אחד למשנהו הם הפרמטרים של המשוואה של תנועה שהגובמילוי erns. בהתאם לכך, הפיתוח של מילוי Parametrized הדיאסטולי פורמליזם (PDF) הראה כי כל הטווח של זרימת transmitral המוקדמת נצפתה קליני דפוסים (דופלר E-גל) הם טובים מאוד בכושר על ידי חוקי תנועת oscillatory דכאה. זה מאפשר ניתוח של E-גלים בודדים בהתאם למנגנון סיבתי (יניקה ביוזמת רתיעה) שמניבה שלושה (מבחינה מספרית) x פרמטרים ייחודיים להיכרך אנלוגים שפיסיולוגיים הם תא נוקשות (k), viscoelasticity / הרפיה (ג), ועומס ( o). ההקלטה של זרימת transmitral (דופלר E-גלים) היא פרקטיקה סטנדרטית בקרדיולוגיה הקליניים, ולכן, שיטת הקלטת אקו נבחנה רק לזמן קצר. המיקוד שלנו הוא על קביעת הפרמטרים PDF מנתונים E-גל שנרשמו באופן שיגרתי. מאחר שהתוצאות מודגשות מצביעות, פעם אחת הפרמטרים PDF התקבלו ממספר מתאים של עומס משתנים E-גלים, investigator חופשי להשתמש בפרמטרים או לבנות אינדקסים מהפרמטרים (כגון אנרגיה אצורה 1/2 kx o 2, o לחץ AV מרבי kx השיפוע, מדד עצמאי עומס של תפקוד הדיאסטולי, וכו '.) ובחר את ההיבט של פיזיולוגיה או הפתופיזיולוגיה לכימות.
מחקריו החלוציים על ידי 1 כץ בשנת 1930 גילו כי החדר השמאלי של היונקים יוזם מילוי על ידי להיות משאבה מכאנית יניקה, ומאמץ רב מאז הוקדש להתרת פעולתו של ירוויח. במשך שנים רבות, שיטות פולשניות היו האפשרויות זמינות רק להערכה קלינית או מחקר של תפקוד הדיאסטולי (DF) 2-16. ב1970s, לעומת זאת, התקדמות והתפתחויות בבדיקת אקו הטכניות סופו של דבר נתנו לי קרדיולוגים ופיזיולוגים כלים מעשיים לאפיון לא פולשנית של DF.
בלי תאוריה מאחדת סיבתי או הפרדיגמה לתרוויח בנוגע לאופן שהלב עובד כאשר הוא ממלא, חוקרים הציעו אינדקסים של תופעה רבות המבוססים על מתאם עם מאפיינים קליניים. המעוגל, מהירות עולה ויורד בצורה של קווי המתאר מהירות זרימת דם transmitral במהלך מוקדם, מילוי מהיר, למשל, היה מקורב כמו פו משולש ודיאסטולימדדי nction הוגדרו מתכונות גיאומטריות (גובה, רוחב, שטח, וכו '.) של משולש ש. התקדמות טכנולוגית בבדיקת אקו אפשרה תנועת רקמות, מתח, ושיעור מתח במהלך מילוי שיש למדוד, למשל, וכל התקדמות טכנית הביאה עימו יבול חדש של מדדים הפנומנולוגית להיות מתואמת עם מאפיינים קליניים. עם זאת, המדדים יישארו גומלים ולא סיבתיים ואינדקסים רבים אמצעים שונים של אותה הפיסיולוגיה הבסיסית. זה לא מפתיע, לכן, שמדדים קליניים מועסקים כיום של DF יש סגוליות ורגישות מוגבלת.
כדי להתגבר על מגבלות אלה הפורמליזם Parametrized הדיאסטולי תדלוק (PDF), kinematic סיבתי, מודל פרמטר להיכרך של מילוי של חדר השמאלי שמונע על ידי ומשלב את הפיסיולוגיה יניקת המשאבה של ירוויח פותח ומאומתים 17. מודלים זה פונקציה הדיאסטולי (כפי שבאו לידי ביטוי על ידי הצורות מעוגלותזרימת transmitral קווי המתאר) בהתאם לכללים של תנועת oscillatory הרמונית מרוסנת. המשוואה עבור תנועת oscillatory הרמונית דכאה מבוססת על החוק השני של ניוטון ויכולה להיות כתובה, לכל יחידת מסה, כמו:
משוואת 1
יש משוואת ההפרש צו זה ליניארי 2 nd שלושה פרמטרים: k - קאמרי נוקשות, ג - viscoelasticity / הרפיה, וx o - העקירה / preload הראשוני של מתנד. המודל מנבא כי דפוסי המילוי הדיאסטולי נצפו קליני השונים הם התוצאה של שינוי בערך המספרי של שלושה פרמטרים במודל הבאים. בהתבסס על הפורמליזם PDF ומכניקה קלאסית, ניתן לסווג E-גלים שכנקבעו על ידי משטרים דכאו מעל או דכאו תחת של תנועה. מחקרים רבים 17-21 אימת כי קווי המתאר E-גל רשמו קליני ומודל PDF חזו קווי המתאר להראות את הסכם מעולה ויש להם הובהרו המודינמית / אנלוגים הפיזיולוגיים של PDF שלושה פרמטרי 21. שיטת הפקה של פרמטרים במודל מנתונים E-גל רשמו קליני היא מפורטת בשיטות הבאות.
בניגוד למדדים אופייניים של DF בשימוש קליני נוכחי, שלושת הפרמטרים של מודל PDF הם סיבתיות מבוססת. כפי שנדון בשיטות שלהלן, מדדים נוספים של פיזיולוגיה הדיאסטולי יכולים לנבוע מפרמטרים הבסיסיים אלה ומיישום של הפורמליזם PDF להיבטים של אחרים ירוויח יותר מזרימת transmitral. בעבודה זו, שיטות של ניתוח מבוסס PDF של זרימת transmitral והיחסים הפיזיולוגיים שניתן להסיק מהגישה PDF, הפרמטרים שלה והמדדים נגזרים מתוארות. בנוסף, הוא הראה כי הפרמטרים PDF או מדדים נגזרים מהם יכולים להקניטמלבד תכונות תא פנימיות מההשפעות חיצוניות של עומס יכולות לספק קושרת לפרמטרים מסורתיים מוגדרים פולשני ויכולות להבחין בין קבוצות נורמליות ופתולוגיים.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ההליך לרכישת תמונות אקו וניתוחם כדי לקבל את הפרמטרים PDF מפורט להלן. למרות שצנתור לב מוזכר בחלק בחירת הנושא להלן, המתודולוגיה שתוארה חלה רק על חלק אקו. התיאור של חלק הצנתור נכלל לאימות עצמאית של תחזיות מודל מבוססת ואינו קשור לניתוח של E-גלים באמצעות הפורמליזם PDF. לפני רכישת נתונים, כל הנושאים מספקים חתמו, הסכמה מדעת להשתתפות במחקר בהתאם למוסדית המועצה לביקורת (Office אדם הגנת מחקר) בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון.
הערה: כל התוכנות (יחד עם הדרכות על אופן שימוש בם) המתוארות בסעיף זה ניתן להוריד מhttp://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm
בחירת .1 בכפוף
הערה: כל הנושאים במאגר המעבדה לביופיסיקה לב וכלי דם היה אקו בו זמנית וצנתור לב שבוצע והופנו על ידי הרופאים שלהם לצנתור לב אבחונים. הקריטריונים להכללת בסיס הנתונים הם: 1) היעדר חריגות מסתמית משמעותיות, 2) היעדר חריגות קיר תנועה או לחסום סניף צרור באק"ג, 3) נוכחות של חלון אקו משביע רצון עם E- לזיהוי בבירור וגלים.
.2 אקו Data Acquisition
עיבוד תמונה .3 דופלר וניתוח קונבנציונלי
הערה: סעיף זה מתאר שתי תוכניות MATLAB המותאם אישית. התכנית הראשונה מתוארת בשלב 3.1 והתכנית השנייה מתוארת בצעדים 3.2-3.5. כל התוכנות (יחד עם הדרכות על אופן שימוש בם) ניתן להוריד מhttp://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm
.4 התאמה אוטומטית של Transmitral זרימה באמצעות הפורמליזם PDF
שמור את הנתונים כאשר כושר PDF המתאים כבר נוצר. הערה: התכנית כתובה לשמירה אוטומטית של נתונים בתמונות וקבצי טקסט המכילים את הפרמטרים PDF ומידע מתאר.
הפרמטרים PDF המתקבלים מההליך שתואר לעיל יכולים לשמש כדי להבהיר פיזיולוגיה חדשה ולהבחין בין פיזיולוגיה הנורמלית ופתולוגיים, כמפורט בסעיף נציג התוצאות בהמשך.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
נציג גל דופלר של ארבעה סוגים שונים של דפוסי מילוי בשיטה שפורטה לעיל (, הרפיה רגילה, pseudonormal מתעכב, מגביל-מגביל) מוצגים באיור 2. איור 2A מציג את הדפוס הרגיל, אשר, על ידי עצמו הוא שאין להבחין בין pseudonormal הדפוס. איור 2B מראה הרפיה מושהה ואיור 2C מציג דפ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
בהתאם להתמקדות המתודולוגית שלנו, ההיבטים המרכזיים של השיטות המקלות על קבלת תוצאות מדויקות ומשמעותיות מודגשים.
אקו
יש האגודה האמריקנית של אקו (ASE) הנחיות לביצוע מחקרי transthoracic 16. במהלך בח?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
The authors have no competing financial interests.
עבודה זו נתמכה בחלקו על ידי א 'אלן וקרן הצדקה אדית ל' וולף, סנט לואיס, ובארנס היהודי בית החולים הקרן. ל 'Shmuylovich וא גוש נתמכו באופן חלקי על ידי פרסים מלגת predoctoral משותפי Heartland של איגוד הלב האמריקאי. ס ג 'ו קיבל תמיכה חלקית מתכנית אוניברסיטת וושינגטון קומפטון החוקרים והמכללה לאמנות ו'מדעי הקיץ לתואר ראשון פרס מחקר. ס Mossahebi קיבל תמיכה חלקית מהמחלקה לפיזיקה.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Philips iE33 | Philips (Andover, MA) | ||
LabView 6.0 | National Instruments | Version 6.0.2 | |
MATLAB | MathWorks | Version R2010b |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved