Yenidoğanlarda Yüksek Kare Hızlı Ekokardiyografi Kaynaklı Kan Benek Görüntüleme ile İntrakardiyak Vortiklerin Değerlendirilmesi

Özet

Bu protokol, yenidoğanlarda intrakardiyak hemodinamiği görselleştirmek için ekokardiyografi kaynaklı kan benek görüntüleme teknolojisini kullanmaktadır. Bu teknolojinin klinik faydası araştırılmış, sol ventrikül içindeki (vorteks olarak bilinir) dönme sıvısı gövdesine erişilmiş ve diyatolojiyi anlamadaki önemi belirlenmiştir.

Özet

Sol ventrikül (LV) benzersiz bir hemodinamik dolgu modeline sahiptir. Diyastol sırasında, kalbin kiral geometrisi nedeniyle girdap olarak bilinen bir dönme gövdesi veya sıvı halkası oluşur. Bir girdabın, LV'ye giren kan akışının kinetik enerjisini korumada rolü olduğu bildirilmektedir. Son çalışmalar, LV vortiklerinin yenidoğan, pediatrik ve yetişkin popülasyonlarda istirahatte diyastolik fonksiyonu tanımlamada prognostik değere sahip olabileceğini ve daha erken subklinik müdahaleye yardımcı olabileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, girdabın görselleştirilmesi ve karakterizasyonu minimum düzeyde araştırılmaya devam etmektedir. İntrakardiyak kan akış paternlerini ve vorteks halkalarını görselleştirmek ve tanımlamak için bir dizi görüntüleme yöntemi kullanılmıştır. Bu yazıda, kan benek görüntüleme (KSE) olarak bilinen bir teknik özellikle ilgi çekicidir. KSE, yüksek kare hızlı renkli Doppler ekokardiyografiden elde edilir ve diğer modalitelere göre çeşitli avantajlar sağlar. Yani, BSI, kontrast maddelere veya kapsamlı matematiksel varsayımlara dayanmayan, ucuz ve invaziv olmayan bir başucu aracıdır. Bu çalışma, laboratuvarımızda kullanılan BSI metodolojisinin ayrıntılı bir adım adım uygulamasını sunmaktadır. KSE'nin klinik yararlılığı henüz erken aşamalarındadır, ancak pediatrik ve yenidoğan popülasyonlarında aşırı hacim yüklenmiş kalplerde diyastolik fonksiyonu tanımlamak için umut vaat etmektedir. Bu çalışmanın ikincil amacı, bu görüntüleme teknolojisi ile yakın zamanda yapılan ve gelecekteki klinik çalışmaları tartışmaktır.

Giriş

İntrakardiyak kan akış paternleri, fetal morfogenezden başlayarak ve yaşam boyu devam eden kardiyak gelişimde önemli bir rol oynar¹. Hemodinamik kayma gerilmesi, spesifik genlerin^aktivasyonu yoluyla kalp odası büyümesinin ve mimarisinin uyarılmasında çok önemli bir rol oynar ^2,3. Bu, hem intrauterin aşamada hem de yaşamın erken evrelerinde meydana gelir, böylece hemodinamik etkinin erken kardiyak gelişim ve yetişkinliğe geçiş üzerindeki önemini vurgular³.

Akışkanlar dinamiği yasaları, bir damar duvarı boyunca geçen kanın duvara en yakın olduğunda daha yavaş hareket ettiğini ve direncin daha düşük olduğu bir damarın merkezindeyken daha hızlı hareket ettiğini belirtir. Bu fenomen, nabız dalgası Doppler'i olan herhangi bir büyük kapta tipik Doppler hız zaman integral zarfı⁴ olarak gösterilebilir. Kan, kalp gibi daha büyük bir boşluğa girdiğinde, endokardiyal yüzeyden en uzak kan, o yüzeye en yakın kana göre hızını artırmaya devam eder ve girdap olarak bilinen rotasyonel bir sıvı kütlesi oluşturur. Girdaplar bir kez oluşturulduktan sonra, tipik olarak negatif basınç gradyanları yoluyla çevredeki sıvıyı çeken kendinden tahrikli akış yapılarıdır. Bu nedenle, bir girdap, eşdeğer bir düz sıvı jetinden daha büyük bir kan hacmini hareket ettirebilir ve daha fazla kardiyak verimlilik^{sağlar 4,5}.

Literatür, girdapların evrimsel amacının kinetik enerjiyi korumak, kayma gerilimini en aza indirmek ve akış verimliliğini en üst düzeye çıkarmak olduğunu göstermektedir ^4,5,6. Özellikle kalp için bu, Şekil 1'de görüldüğü gibi, hemodinamik enerjinin dönme hareketiyle depolanmasını, kapağın kapanmasını kolaylaştırmayı ve kan akışının çıkış yoluna doğru yayılmasını içerir. Hacim aşırı yüklenmiş durumlar gibi patolojik durumlarda ve yapay kapaklı vakalarda değişen intrakardiyak kan akış paternleri beklenir ^7,8. Bu nedenle, yetişkinlerde kardiyovasküler sonuçların erken belirleyicileri olarak girdapların gerçek tanısal potansiyeli burada yatmaktadır.

İntrakardiyak hemodinami hem erişkin hem de pediatrik popülasyonda literatüre giderek daha fazla ilgi duymaktadır. İntrakardiyak hemodinamiğin kalitatif ve kantitatif değerlendirmesi için çeşitli modaliteler mevcuttur ve yakın tarihli bir derlemede, intrakardiyak vortekse özel bir vurgu yapılarak kapsamlı bir şekilde özetlenmiştir⁹. Büyük umut vaat eden bir modalite, ekokardiyografi kaynaklı kan benek görüntülemesidir (BSI), aşağıda açıklanan bir dizi kalitatif ve kantitatif girdap özelliğini nispeten düşük bir maliyetle ve mükemmel tekrarlanabilirlik ile invaziv olmayan bir şekilde ölçme yeteneği sunar¹⁰. BSI şu anda S12 veya S6 MHz problu üst düzey bir kardiyak ultrason sistemi kullanılarak ticari olarak temin edilebilir. Benek izleme özellikleri, miyokardiyal deformasyonu incelemek için doku benek izlemede kullanılanlara^benzer 11,12,13. Kırmızı kan hücreleri, çevre dokudan daha hızlı ve daha yüksek bir Doppler frekansı ile hareket etme eğiliminde olduğundan, iki sinyal bir temporal filtre uygulanarak ayrılabilir. BSI, kontrast madde kullanmadan doğrudan kan beneklerinin hareketini ölçmek için en iyi eşleşme algoritmasını kullanır. Kan hızı ölçümleri, altta yatan renkli Doppler görüntüleri olan veya olmayan oklar, akış çizgileri veya yol çizgileri olarak görselleştirilebilir ve karmaşık akış alanlarını vurgulayabilir¹⁰.

BSI'nın, bir referans fantom cihazı ve pulsed-Doppler ^7,10,11 ile karşılaştırıldığında mükemmel geçerliliği ile intrakardiyak kan akış modellerini ölçmek için iyi bir fizibiliteye ve doğruluğa sahip olduğu gösterilmiştir. Hala çok yeni olmasına rağmen, KSE çeşitli kardiyak patofizyolojilerin erken tanısı için umut verici bir klinik araçtır. Vorteks görüntülemenin klinik uygulaması yenidoğan bebeklerde umut vaat etmektedir. Spesifik olarak, sol ventriküldeki (LV) bir girdabın davranışı, kardiyak yeniden şekillenme ve kalp yetmezliğine yatkınlık üzerinde uzun vadeli etkilere sahip olabilir.

Girdapları sol ventrikül yeniden şekillenmesine bağlayan mekanizma hala nispeten keşfedilmemiştir, ancak yakın zamanda laboratuvarımızda araştırılmıştır ve devam eden çalışmaların konusudur¹¹. Bu metodoloji makalesi, intrakardiyak girdapların araştırılmasında KSE'nin kullanımını tanımlamayı ve çeşitli popülasyonlarda diyastolik fonksiyonun değerlendirilmesinde girdapların pratik ve klinik kullanımlarını tartışmayı amaçlamaktadır. İkincil bir amaç, KSE'nin klinik önemini tartışmak ve yenidoğanlarda daha önce yapılmış bazı çalışmaları sunmaktır.

Protokol

İnsan katılımcıları içeren çalışmalarda gerçekleştirilen tüm prosedürler, kurumsal ve/veya ulusal araştırma komitesinin etik standartlarına ve 1964 Helsinki Bildirgesi ve daha sonra yapılan değişikliklere veya karşılaştırılabilir etik standartlara uygundur. Çalışmaya dahil edilen tüm katılımcıların ailelerinden bilgilendirilmiş onam alınmıştır. Satın alma işleminin ardından tüm görüntüler ve video klipler kimliksizleştirildi.

1. Hasta hazırlığı

1. Ultrason makinesini hastanın karyolasının yanına kurun ve üç uçlu bir elektrokardiyogram bağlayın (bkz.
2. Hasta kodunu ve vücut uzunluğu ve ağırlığı gibi ilgili ayrıntıları girin ve ekokardiyogramı daha önce açıklanan standartlara^{göre gerçekleştirin 12}.

2. Görüntü edinme

1. Özellikle BSI için, 400-600 Hz arasında bir alım kare hızına izin veren, dar bir sektör genişliğine sahip apikal dört odacıklı görünümde LV'nin sığ bir görünümünü elde edin.
2. Sol ventrikül boşluğu üzerinde bir renk kutusu açın, sadece mitral kapaktan endokardiyal apekse ve septal endokardiyal sınırdan lateral duvar endokardiyal sınırına kadar olan bölgeyi içerecek şekilde maksimum daraltın.
3. Renk kazancını beneklenme noktasına kadar artırın ve biraz azaltın. Renk kutusunu daha yavaş hareket eden diyastolik akışla maksimum düzeyde doldurmak için renk Doppler hız ölçeği sınırını uygun diyastolik hıza (preterm bebeklerde 20-30 cm/s) ayarlayın.
4. Ekipmanın dokunmatik ekranlı kontrol panelinde (Malzeme Tablosuna bakın), intrakardiyak akış yönlerini ve girdapları RAW renk formatında ortaya çıkarmak için BSI moduna dokunun. BSI kutusunun konumunu ve boyutunu, ilgilenilen akış bölgesini içerecek şekilde ayarlayın ve en az iki kardiyak döngü kaydedin.
5. Apikal LV uzun eksen görünümünde veya intrakardiyak hemodinamik değerlendirmenin gerekli olduğu diğer görünümlerde prosedürü tekrarlayın (Şekil 2 ve Şekil 3).

3. Görüntü analizleri

NOT: AG girdabı için görüntü analiz teknikleri, laboratuvarımız^11'deki önceki çalışmalarda kısaca açıklanmıştır. İntrakardiyak girdapları değerlendirmek için kullanılan protokol aşağıdaki gibidir (Şekil 3 ve Şekil 4).

1. Her hastadan alınan iki kardiyak döngüyü RAW DICOM formatında harici ortama kaydedin ve ayrıntılı çevrimdışı analizler için bir görüntü işleme yazılımı (Malzeme Tablosuna bakın) kurulu bir laboratuvar istasyonuna aktarın.
2. Çevrimdışı olduğunuzda, en belirgin veya ana girdabı belirleyin.
   NOT: Ana girdap, septuma yakın sol ventrikülün sol üst kadranında yer alan uzun, oval şekilli, saat yönünün tersine dönen bir yapı olarak görselleştirilir ve maksimum girdap alanı geç diyastolde (transmisyon A dalgası sırasında) preterm bebeklerde bulunur (Video 1). Ana girdap genellikle daha büyük bebekler ve çocuklar için transmisyoner E-dalgası sırasında bulunur.
3. Her klip için kalp döngüsü boyunca oluşan bağımsız, tam oval şekilli girdapların sayısını kaydedin.
4. Ana girdabın LV içindeki bilinen yer işaretlerine göre konumunu ölçün. Vorteks derinliğini belirlemek için, analiz yazılımı üzerindeki "mesafe ölçümü" aracını kullanarak, vorteks gözünden mitral kapak halkasının ortasına kadar olan dikey mesafeyi ölçün. Vorteks enine pozisyonu için, girdap gözünden interventriküler septumun endokardiyal sınırına olan yatay mesafeyi ölçün.
5. Girdap şeklini elde etmek için ana girdabın dikey ve yatay kenardan kenara mesafelerini LV uzunluğuna ve genişliğine göre ölçün.
   NOT: Bu aynı zamanda girdap küresellik indeksinin uzunluk bölü genişlik olarak tahmin edilmesini sağlar.
6. Analiz yazılımı üzerindeki "izleme ölçümü" aracını kullanarak, ana girdap alanını belirlemek için ana girdabın en belirgin olduğu noktada en dıştaki girdap halkasına tıklayın ve izleyin.
7. Tepe Girdap Oluşum Süresini (PVFT) değerlendirmek için, ana girdabın en belirgin olduğu kardiyak çerçevede girdap ilk göründüğünde (dairesel halkalar tanımlandığında) kardiyak çerçeveyi kaydedin ve hasta için bir kardiyak döngüdeki toplam çerçeve sayısına göre çerçeve sayısını hesaplayın.
8. Girdap süresini değerlendirmek için, girdap dairesel halka oluşumunu kaybettiğinde girdabın ilk göründüğü kareleri ölçün. Vorteks süresi daha sonra o hastanın bir kardiyak döngüdeki toplam çerçeve sayısına göre kare sayısı olarak hesaplanır (Şekil 5).

Sonuçlar

Vorteks klipslerinin elde edilmesi, renkli Doppler klipslerinin elde edilmesinde evrensel olarak kullanılan standart metodoloji ile karşılaştırılabilir. Yetişkinlerde yapılan öncü çalışmalar, apikal iki, üç ve dört odacıklı görünümleri kullanarak girdapları tanımlamıştır¹⁴. LV girdabı, tabandan tepeye doğru hareket eden halka benzeri bir yapıdır. BSI, halkanın iç çapını görselleştirir (Şekil 2). Bir girdap halkası genellikle şek...

Tartışmalar

İntrakardiyak girdabı görselleştirmenin ve anlamanın önemi
Yüksek kare hızlı ekokardiyografi kaynaklı vorteks görüntülemenin birçok olası klinik uygulaması vardır. İntrakardiyak akış dinamikleri hakkında değerli bilgiler sağlama yetenekleri, son çalışmaların ilgi alanı olmuştur¹⁶. Ayrıca, vorteks görüntüleme, yenidoğanlarda LV mimarisinde ve fonksiyonunda semptom öncesi değişikliklerin saptanmasına izin verebilir ve bu da yetişkinliğe kad...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Tomtec Imaging Systems GmbH	Phillips	GmbH Corporation	Offline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95	General Electrics	NA	Cardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging