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Method Article
Preciso, a base di causalità-quantificazione della funzione diastolica globale è stato raggiunto cinematica analisi basato sulla modellazione del flusso transmitralico tramite il parametrizzate diastolica di riempimento (PDF) formalismo. PDF genera rigidità, relax, e parametri di carico unici e delucida 'nuovo' fisiologia, fornendo indici sensibili e specifici di disfunzione.
Valutazione della funzione cardiaca quantitativa rimane una sfida per i fisiologi e medici. Anche se i metodi invasivi storicamente hanno costituito l'unico mezzo a disposizione, lo sviluppo di modalità di imaging non invasive (ecocardiografia, risonanza magnetica, TAC) con alta risoluzione temporale e spaziale fornisce una nuova finestra per la valutazione della funzione diastolica quantitativa. L'ecocardiografia è il concordato standard per la valutazione della funzione diastolica, ma gli indici di corrente uso clinico semplicemente utilizzano caratteristiche di dimensione della camera (M-mode) o il movimento del sangue / tessuti (Doppler) forme d'onda selezionata senza incorporare le determinanti causali fisiologiche del movimento stesso. Il riconoscimento che tutti ventricolo sinistro (LV) avviare la compilazione servendo come pompe di aspirazione meccanica permette la funzione diastolica globale per essere valutata sulla base di leggi del moto che si applicano a tutte le camere. Ciò che differenzia un cuore da un altro sono i parametri dell'equazione di moto che govriempimento RER. Di conseguenza, lo sviluppo del riempimento diastolico parametrizzate (PDF) formalismo ha dimostrato che l'intera gamma di clinicamente osservato precoce flusso transmitralico (E-Doppler a microonde) i modelli sono estremamente ben in forma con le leggi del moto oscillatorio smorzato. Ciò consente l'analisi dei singoli E-onde in base a un meccanismo causale (aspirazione rinculo-iniziati) che produce tre (numericamente) parametri concentrati unici i cui analoghi fisiologica sono rigidità camera (k), viscoelasticità / rilassamento (c), e del carico (x o). La registrazione del flusso transmitralico (Doppler E-onde) è una pratica standard in cardiologia clinica e, quindi, il metodo di registrazione ecocardiografica è solo brevemente recensione. Il nostro obiettivo è la determinazione dei parametri di PDF da dati E-onda regolarmente registrati. Poiché i risultati evidenziati indicano, una volta che i parametri PDF sono stati ottenuti da un numero adeguato di carico variabile E-onde, gli invetigator è libero di utilizzare i parametri o costruire gli indici dei parametri (come l'energia immagazzinata mezzo kx o 2, pressione massima pendenza AV kx o, Indice di carico indipendente della funzione diastolica, ecc.) e selezionare l'aspetto della fisiologia o la fisiopatologia da quantificare.
Studi pionieristici di Katz 1 nel 1930 ha rivelato che il ventricolo sinistro mammiferi inizia il riempimento con l'essere una pompa di aspirazione meccanica, e molto sforzo da allora è stata dedicata a svelare i meccanismi della diastole. Per molti anni, metodi invasivi erano le uniche opzioni disponibili per la valutazione clinica o di ricerca di funzione diastolica (DF) 2-16. Nel 1970, tuttavia, i progressi tecnici e gli sviluppi in ecocardiografia finalmente dato cardiologi e fisiologi strumenti pratici per la caratterizzazione non invasiva di DF.
Senza una teoria causale di unificazione o di paradigma per quanto riguarda diastole come funziona il cuore quando si riempie, i ricercatori hanno proposto numerosi indici fenomenologici sulla base di correlazione con le caratteristiche cliniche. Il curvilineo, rapidamente salire e scendere la forma del transmitralico flusso di sangue velocità di contorno durante la prima, riempimento rapido, per esempio, è stata approssimata come un triangolo e diastolica fuindici nzioni sono state definite da caratteristiche geometriche (altezza, larghezza, zona, ecc.), di tale triangolo. Progressi tecnici in ecocardiografia hanno permesso il movimento dei tessuti, deformazione e velocità di deformazione durante il riempimento da misurare, per esempio, e ogni progresso tecnico ha portato con sé un nuovo raccolto di indici fenomenologici per essere correlata con caratteristiche cliniche. Tuttavia, gli indici rimangono correlativa e non causali e molti indici sono diverse misure della stessa fisiologia sottostante. Non sorprende, quindi, che gli indici clinici attualmente impiegati di DF hanno limitato la specificità e sensibilità.
Per superare queste limitazioni il riempimento (PDF) formalismo parametrizzate diastolica, un cinematica causale, modello a parametri concentrati di riempimento ventricolare sinistro che è motivato dalla e incorpora la fisiologia di aspirazione-pompa di diastole è stato sviluppato e validato 17. Modella funzione diastolica (come manifestato dalle forme curvilineecontorni di flusso transmitralico) in conformità con le regole del moto oscillatorio armonico smorzato. L'equazione per smorzato moto oscillatorio armonico si basa sulla seconda legge di Newton e può essere scritta, per unità di massa, come:
Equazione 1
Questo 2 ° equazione differenziale di ordine lineare ha tre parametri: k - rigidezza camera, c - viscoelasticità / relax, e x o - dell'oscillatore iniziale spostamento / precarico. Il modello prevede che i diversi pattern di riempimento diastolico clinicamente osservati sono il risultato di variazione nel valore numerico di questi tre parametri del modello. Sulla base del formalismo PDF e meccanica classica, E-onde possono essere classificate come determinato da o over-smorzato regimi sotto-smorzate del moto. Numerosi studi 17-21 hanno convalidato che clinicamente registrati contorni E-wave e il modello PDF previsti contorni mostrano accordo superbo e hanno chiarito le emodinamiche / analoghi fisiologici dei tre parametri PDF 21. Il processo per l'estrazione di parametri del modello da clinicamente registrati dati E-onda è dettagliato nei metodi indicati.
A differenza di indici tipici di DF in corrente uso clinico, tre parametri del modello PDF sono basati causalità. Come discusso nei metodi indicati, indici aggiuntivi di fisiologia diastolica possono essere derivate da questi parametri fondamentali e dall'applicazione del formalismo PDF per aspetti di altri diastole di flusso transmitralico. In questo lavoro, metodi di analisi basati su PDF del flusso transmitralico e le relazioni fisiologiche che si possono trarre da un approccio PDF, i suoi parametri e gli indici derivati sono descritti. Inoltre, è dimostrato che i parametri PDF o indici da essi derivati possono prendere in giroa parte le proprietà intrinseche della camera dagli effetti esterni di carico in grado di fornire correlati ai parametri definiti invasivo tradizionali e possono distinguere tra i gruppi normali e patologici.
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La procedura per l'acquisizione di immagini ecocardiografiche e analizzarli per ottenere i parametri PDF è descritto di seguito. Anche se cateterismo cardiaco è menzionato nella porzione selezione soggetto sotto, la metodologia descritta si applica solo alla parte ecocardiografica. La descrizione della porzione cateterizzazione è stata inclusa per la validazione indipendente del modello basato previsioni e non è correlato all'analisi di E-onde tramite il formalismo PDF. Prima di acquisizione dei dati, tutti i soggetti forniscono firmato, il consenso informato per la partecipazione allo studio in conformità con la Institutional Review Board (Ufficio Protezione umano di ricerca) presso la Washington University School of Medicine.
NOTA: Tutti i programmi software (insieme con tutorial su come usarli) descritte in questa sezione possono essere scaricati dal http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm
1 Oggetto Selezione
NOTA: Tutti i soggetti presenti nel Database cardiovascolare Laboratorio di Biofisica avevano ecocardiografia simultanea e cateterismo cardiaco effettuato e sono stati indirizzati dai loro medici per la diagnostica cateterismo cardiaco. I criteri di inclusione del database sono: 1) assenza di significative anomalie valvolari, 2) assenza di anomalie di movimento della parete o blocco di branca di ECG, 3) la presenza di una finestra ecocardiografica soddisfacente con E-chiaramente identificabili e A-onde.
2 ecocardiografica Acquisizione Dati
Immagine 3 Doppler elaborazione e l'analisi convenzionale
NOTA: Questa sezione descrive due programmi personalizzati MATLAB. Il primo programma è descritta nel passo 3.1 e il secondo programma è descritto nei passaggi 3,2-3,5. Tutti i programmi software (insieme con tutorial su come usarli) possono essere scaricati da http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm
4 Montaggio automatico del flusso transmitralico utilizzando il formalismo PDF
Salvare i dati quando è stato generato l'appropriato adattamento PDF. NOTA: Il programma è scritto per salvare automaticamente i dati in immagini e file di testo contenenti i parametri di PDF ele informazioni di contorno.
I parametri PDF ottenuti dalla procedura sopra descritta può essere utilizzata per chiarire nuova fisiologia e distinguere tra fisiologia normale e patologico, come descritto nella sezione Rappresentante dei risultati qui sotto.
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Forme d'onda Doppler rappresentante dei quattro diversi tipi di pattern di riempimento (normale, pseudonormale, rilassamento ritardato, costrittiva restrittivo) utilizzando il metodo sopra descritto sono illustrati nella Figura 2. Figura 2A mostra il modello normale, che, di per sé è indistinguibile dalla pseudonormale modello. Figura 2B mostra un ritardo relax e Figura 2C mostra un modello costrittiva-restrittiva associata a grave disfunzione diastolica. Per chia...
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In linea con il nostro obiettivo metodologico, sono evidenziati gli aspetti chiave dei metodi che facilitano ottenere risultati accurati e significativi.
ECOCARDIOGRAFIA
La Società Americana di Ecocardiografia (ASE) ha linee guida per la realizzazione di studi transtoracici 16. Durante un esame eco, ci sono una moltitudine di fattori che influenzano la qualità dell'immagine. I fattori che sfuggono al controllo del ecografista includono: capacità...
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The authors have no competing financial interests.
Questo lavoro è stato sostenuto in parte da Alan A. e Edith L. Wolff Charitable Trust, St. Louis, e l'Ospedale Fondazione Barnes-Jewish. L. Shmuylovich e E. Ghosh sono stati in parte supportati da borse di studio premi predoctoral dal Affiliato Heartland della American Heart Association. S. Zhu ha ricevuto il sostegno parziale della Washington University Compton Scholars Program e il College of Arts e Summer Undergraduate Research Award Scienze '. S. Mossahebi ricevuto il sostegno parziale da parte del Dipartimento di Fisica.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Philips iE33 | Philips (Andover, MA) | ||
LabView 6.0 | National Instruments | Version 6.0.2 | |
MATLAB | MathWorks | Version R2010b |
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