Name: ultrasonic assessment of myocardial microstructure
Uploaded: 2014-01-14T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ultrasonic Assessment of Myocardial Microstructure at JoVE.com

Nous sommes reconnaissants des ressources fournies par le Laboratoire central de physiologie cardiovasculaire de la Harvard Medical School/Brigham and Women’s Hospital. Ce travail a été soutenu en partie par le financement des national institutes de la santé subventions HL088533, HL071775, HL093148 et HL099073 (RL). MB a reçu une bourse postdoctorale de l’American Heart Association. KU est récipiendaire d’une bourse postdoctorale affiliée aux fondateurs de l’American Heart Association. SC a été soutenu par un prix de la Fondation Ellison.

1. Préparation des images pour les analyses
<ol><li>Obtenez des images murines ou humaines échocardiographiques en mode B dans la vue parasternal à long axe. Ajustez les paramètres de compensation de gain de temps et le placement de la mise au point de transmission pour optimiser la visualisation du V et d’autres structures cardiaques dans la vue parasternal, par pratique habituelle. Assurez-vous que toutes les images sont enregistrées au format de fichier DICOM. Les vues d’image standardisées placent la paro...

<ol>
	<li>Yamada, S., Komuro, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+backscatter+for+the+assessment+of+myocardial+viability.">Integrated backscatter for the assessment of myocardial viability.</a> Curr. Opin. Cardiol. 21, 433-437 (2006).</li><li>Mimbs, J. W., O'Donnell, M., Bauwens, D., Miller, J. W., Sobel, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dependence+of+ultrasonic+attenuation+and+backscatter+on+collagen+content+in+dog+and+rabbit+hearts.">The dependence of ultrasonic attenuation and backscatter on collagen content in dog and rabbit hearts.</a> Circ. Res. 47, 49-58 (1980).</li><li>Picano, 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=In+vivo+quantitative+ultrasonic+evaluation+of+myocardial+fibrosis+in+humans.">In vivo quantitative ultrasonic evaluation of myocardial fibrosis in humans.</a> Circulation. 81, 58-64 (1990).</li><li>Mizuno, R., 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=Myocardial+ultrasonic+tissue+characterization+for+estimating+histological+abnormalities+in+hypertrophic+cardiomyopathy:+comparison+with+endomyocardial+biopsy+findings.">Myocardial ultrasonic tissue characterization for estimating histological abnormalities in hypertrophic cardiomyopathy: comparison with endomyocardial biopsy findings.</a> Cardiology. 96, 16-23 (2001).</li><li>Mizuno, R., Fujimoto, S., Saito, Y., Nakamura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+quantitation+of+myocardial+fibrosis+using+combined+tissue+harmonic+imaging+and+integrated+backscatter+analysis+in+dilated+cardiomyopathy.">Non-invasive quantitation of myocardial fibrosis using combined tissue harmonic imaging and integrated backscatter analysis in dilated cardiomyopathy.</a> Cardiology. 108, 11-17 (2007).</li><li>Marini, 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=Cyclic+variation+in+myocardial+gray+level+as+a+marker+of+viability+in+man.+A+videodensitometric+study.">Cyclic variation in myocardial gray level as a marker of viability in man. A videodensitometric study.</a> Eur. Heart. J. 17, 472-479 (1996).</li><li>Komuro, 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=Sensitive+detection+of+myocardial+viability+in+chronic+coronary+artery+disease+by+ultrasonic+integrated+backscatter+analysis.">Sensitive detection of myocardial viability in chronic coronary artery disease by ultrasonic integrated backscatter analysis.</a> J. Am. Soc. Echocardiogr. 18, 26-31 (2005).</li><li>Ciulla, 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=Echocardiographic+patterns+of+myocardial+fibrosis+in+hypertensive+patients:+endomyocardial+biopsy+versus+ultrasonic+tissue+characterization.">Echocardiographic patterns of myocardial fibrosis in hypertensive patients: endomyocardial biopsy versus ultrasonic tissue characterization.</a> J. Am. Soc. Echocardiogr. 10, 657-664 (1997).</li><li>Maceira, A. M., Barba, J., Varo, N., Beloqui, O., Diez, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+backscatter+and+serum+marker+of+cardiac+fibrosis+in+hypertensives.">Ultrasonic backscatter and serum marker of cardiac fibrosis in hypertensives.</a> Hypertension. 39, 923-928 (2002).</li><li>D'Hooge, J., 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=High+frame+rate+myocardial+integrated+backscatter.+Does+this+change+our+understanding+of+this+acoustic+parameter.">High frame rate myocardial integrated backscatter. Does this change our understanding of this acoustic parameter.</a> Eur. J. Echocardiogr. 1, 32-41 (2000).</li><li>Finch-Johnston, A. 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=Cyclic+variation+of+integrated+backscatter:+dependence+of+time+delay+on+the+echocardiographic+view+used+and+the+myocardial+segment+analyzed.">Cyclic variation of integrated backscatter: dependence of time delay on the echocardiographic view used and the myocardial segment analyzed.</a> J. Am. Soc. Echocardiogr. 13, 9-17 (2000).</li><li>Di Bello, V., 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=Increased+echodensity+of+myocardial+wall+in+the+diabetic+heart:+an+ultrasound+tissue+characterization+study.">Increased echodensity of myocardial wall in the diabetic heart: an ultrasound tissue characterization study.</a> J. Am. Coll. Cardiol. 25, 1408-1415 (1995).</li><li>Takiuchi, 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=Quantitative+ultrasonic+tissue+characterization+can+identify+high-risk+atherosclerotic+alteration+in+human+carotid+arteries.">Quantitative ultrasonic tissue characterization can identify high-risk atherosclerotic alteration in human carotid arteries.</a> Circulation. 102, 766-770 (2000).</li><li>Querejeta, R., 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=Serum+carboxy-terminal+propeptide+of+procollagen+type+I+is+a+marker+of+myocardial+fibrosis+in+hypertensive+heart+disease.">Serum carboxy-terminal propeptide of procollagen type I is a marker of myocardial fibrosis in hypertensive heart disease.</a> Circulation. 101, 1729-1735 (2000).</li></ol>

Nous décrivons le protocole pour un algorithme d’analyse d’image qui quantifie la distribution échographique d’intensité de signal et, à son tour, offre une mesure de substitution de microstructure myocardique. Les fonctionnalités normalisées du protocole, y compris la sélection, le dimensionnement et le positionnement du retour sur investissement et de la région de référence, servent à minimiser la variabilité basée sur l’utilisateur et le sujet. Nous démontrons qu’une fois appliqué aux images ?...

L’échocardiographie est une modalité largement accessible de formation image qui est généralement employée pour caractériser et quantifier non envahissantement des changements de structure et de fonction cardiaques. Les évaluations par ultrasons du tissu cardiaque peuvent inclure des analyses de l’intensité du signal de rétrodiffusion dans une région d’intérêt donnée à un seul moment dans le temps, ainsi qu’au cours du cycle cardiaque. Des études antérieures ont suggéré que les mesures de l’intensité sonore du signal puissent identifier la présence sous-jacente du désarroi myocardique de fibres, viable contre le tissu myocardique non viable, et de la fibrose interstitielle1-3. Nous nous référons à la « microstructure » myocardique comme l’architecture tissulaire qui peut être caractérisée, utilisant l’analyse échographique, au-delà des mesures linéaires de la taille brute et de la morphologie. En conséquence, des analyses de l’intensité du signal échographique ont été utilisées pour évaluer les altérations microstructurales du tissu myocardique dans le cadre de la cardiomyopathie hypertrophique et dilaté4,5,de la coronaropathie chronique6,7et de la cardiopathie hypertensive8,9. Cependant, les techniques précédemment établies se sont principalement appuyées sur la valeur intégrée ou moyenne des intensités de signal de rétrodiffusion, qui peuvent être sensibles à la variabilité du bruit aléatoire5,des données aliasées à partir de faibles fréquences d’images10et des délais pour les algorithmes basés sur la variation cyclique11.
Ici, nous décrivons la méthode d’utilisation d’un algorithme d’analyse d’image basé sur ultrasons qui s’étend des méthodes précédentes; cet algorithme se concentre sur une seule trame diastolique finale pour l’analyse d’image et tient compte de la distribution complète des valeurs d’intensité du signal dérivées d’un échantillon myocardique donné. En utilisant le péricarde comme référence dans le cadre12,13,l’algorithme quantifie de manière reproductible la variation des distributions d’intensité du signal échographique et offre une mesure de substitution améliorée de la microstructure myocardique. Dans un protocole étape par étape, nous décrivons les méthodes de préparation des images à utiliser, d’échantillonnage des régions d’intérêt et de traitement des données dans des régions d’intérêt sélectionnées. Nous montrons également des résultats représentatifs de l’application de l’algorithme à des images échocardiographiques acquises auprès de souris et d’humains avec une exposition variable au stress après charge sur le ventricule gauche.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="770">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ImageJ v 1.46</td>
			<td style="width:268px;">NIH (Bethesda, MD)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">open access software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Power ShowCase</td>
			<td style="width:268px;">Trillium Technology (Ann Arbor, MI)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>commercial software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasonic assessment of myocardial microstructure

L’échocardiographie est une modalité largement accessible de formation image qui est généralement employée pour caractériser et quantifier non envahissantement des changements de structure et de fonction cardiaques. Les évaluations ultrasoniques du tissu cardiaque peuvent inclure des analyses de l’intensité du signal de rétrodiffusion dans une région d’intérêt donnée. Les techniques précédemment établies se sont appuyées principalement sur la valeur intégrée ou moyenne des intensités de signal de rétrodiffusion, qui peuvent être sensibles à la variabilité des données aliasées à partir de faibles fréquences d’images et de retards de temps pour les algorithmes basés sur la variation cyclique. Ci-dessus, nous décrivons un algorithme ultrason-basé d’imagerie qui s’étend des méthodes précédentes, peut être appliqué à une trame d’image simple et tient compte de la distribution complète des valeurs d’intensité de signal dérivées d’un échantillon myocardique donné. Lorsqu’il est appliqué à des données d’imagerie représentatives de souris et d’humains, l’algorithme fait la distinction entre les sujets avec et sans exposition à une résistance chronique après charge. L’algorithme offre une mesure de substitution améliorée de la microstructure myocardique et peut être effectué à l’aide d’un logiciel d’analyse d’image en libre accès.

L’analyse de l’intensité du signal est effectuée en 4 étapes principales(Figure 1),y compris: 1) la sélection et le formatage de l’image, 2) le retour sur investissement et les zones de référence de l’échantillonnage, 3) l’application de l’algorithme et 4) le traitement des valeurs finales pour produire des rapports d’intensité myocardique / péricardique. La sélection et la taille du retour sur investissement sont normalisées pour limiter la variabilité inter-utilisateurs et int...

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Ultrasonic Assessment of Myocardial Microstructure

L’échocardiographie est couramment utilisée pour caractériser et quantifier de manière non invasive les changements de la structure et de la fonction cardiaques. Nous décrivons un algorithme ultrason-basé de formation image qui offre une mesure de substitution augmentée de la microstructure myocardique et peut être exécuté utilisant le logiciel d’analyse d’image en libre accès.

Évaluation par ultrasons de la microstructure myocardique

Echocardiography is a widely accessible imaging modality that is commonly used to noninvasively characterize and quantify changes in cardiac structure and ...

Research

JoVE Journal

Medicine

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