Name: ultrasonic assessment of myocardial microstructure
Uploaded: 2014-01-14T13:00:00
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Wir sind dankbar für die Ressourcen, die von der Harvard Medical School/Brigham and Women es Hospital Cardiovascular Physiology Core Laboratory zur Verfügung gestellt wurden. Diese Arbeit wurde teilweise durch Fördermittel der National Institutes of Health Grants HL088533, HL071775, HL093148 und HL099073 (RL) unterstützt. MB erhielt einen American Heart Association-Gründungs-Postdoktoranden-Stipendiumspreis. KU ist Empfänger eines American Heart Association-Gründungs-Postdoktoranden-Stipendiumspreises. SC wurde durch eine Auszeichnung der Ellison Foundation unterstützt.

1. Erstellung von Bildern für Analysen
<ol><li>Erhalten Sie murine oder menschliche echokardiographische B-Modus-Bilder in der parasternalen Langachsenansicht. Passen Sie die Zeit-Gewinn-Kompensationseinstellungen und die Platzierung des Sendefokus an, um die Visualisierung des LV und anderer Herzstrukturen in der parasternalen Ansicht nach gängiger Praxis zu optimieren. Stellen Sie sicher, dass alle Bilder im DICOM-Dateiformat gespeichert werden. Standardisierte Bildansichten platzieren die inferolaterale linke vent...

<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>

Wir beschreiben das Protokoll für einen Bildanalysealgorithmus, der die sonographische Signalintensitätsverteilung quantifiziert und wiederum ein Ersatzmaß für die myokardische Mikrostruktur bietet. Standardisierte Funktionen des Protokolls, einschließlich Auswahl, Dimensionierung und Positionierung des ROI- und Referenzbereichs, dienen der Minimierung der benutzer- und fachbasierten Variabilität. Wir zeigen, dass der Algorithmus bei anwendung auf enddiastolische Echokardiographenbilder mit einem einzigen Frame ang...

Echokardiographie ist eine weithin zugängliche bildgebende Modalität, die häufig verwendet wird, um Veränderungen der Herzstruktur und -funktion nicht invasiv zu charakterisieren und zu quantifizieren. Ultraschallbewertungen von Herzgewebe können Analysen der Rückstreusignalintensität innerhalb eines bestimmten Bereichs von Interesse zu einem bestimmten Zeitpunkt sowie im Laufe des Herzzyklus umfassen. Frühere Studien haben vorgeschlagen, dass Messungen der sonographischen Signalintensität das zugrunde liegende Vorhandensein von Myokardfaser-Disarray, lebensfähig im Vergleich zu nicht lebensfähigen Myokardgewebe, und interstitielle Fibrose1-3identifizieren können. Wir bezeichnen myokardische "Mikrostruktur" als die Gewebearchitektur, die mit Hilfe sonographischer Analysen über lineare Messungen von Bruttogröße und Morphologie hinaus charakterisiert werden kann. Dementsprechend wurden Analysen der sonographischen Signalintensität verwendet, um mikrostrukturelle Veränderungen des Myokardgewebes bei der Einstellung der hypertrophen und erweiterten Kardiomyopathie4,5, der chronischen koronaren Herzkrankheit6,7und der hypertensiven Herzkrankheit8,9zu bewerten. Bisher etablierte Techniken stützten sich jedoch hauptsächlich auf den integrierten oder mittleren Wert von Backscatter-Signalintensitäten, die anfällig für Variabilität von zufälligem Rauschen5, aliasierte Daten aus niedrigen Bildraten10und Zeitverzögerungen für Algorithmen auf der Grundlage zyklischer Variation11.
Hierin beschreiben wir die Methode der Verwendung eines Ultraschall-basierten Bildanalysealgorithmus, der sich von früheren Methoden erstreckt; Dieser Algorithmus konzentriert sich auf einen einzelnen enddiastolischen Rahmen für die Bildanalyse und berücksichtigt die vollständige Verteilung der Signalintensitätswerte, die aus einer gegebenen Myokardprobe abgeleitet werden. Durch die Verwendung des Perikards als Inframe-Referenz12,13quantifiziert der Algorithmus reproduzierbar Variationen in sonographischen Signalintensitätsverteilungen und bietet ein verbessertes Ersatzmaß für die Myokardmikrostruktur. In einem Schritt-für-Schritt-Protokoll beschreiben wir Methoden zum Vorbereiten von Bildern für die Verwendung, zur Stichprobenerhebung von Interessenbereichen und zur Verarbeitung von Daten in ausgewählten Interessensgebieten. Wir zeigen auch repräsentative Ergebnisse aus der Anwendung des Algorithmus auf echokardiographische Bilder von Mäusen und Menschen mit variabler Exposition gegenüber Nachbelastung der linken Herzkammer.

<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

Echokardiographie ist eine weithin zugängliche bildgebende Modalität, die häufig verwendet wird, um Veränderungen der Herzstruktur und -funktion nicht invasiv zu charakterisieren und zu quantifizieren. Ultraschallbewertungen von Herzgewebe können Analysen der Signalintensität der Rückstreuung innerhalb eines bestimmten Bereichs von Interesse umfassen. Bisher etablierte Techniken stützten sich vorwiegend auf den integrierten oder mittleren Wert von Backscatter-Signalintensitäten, die anfällig für Variabilität von Aliasdaten durch niedrige Bildraten und Zeitverzögerungen bei Algorithmen auf der Grundlage zyklischer Variationen sein können. Dabei beschreiben wir einen Ultraschall-basierten Bildgebungsalgorithmus, der sich von früheren Methoden aus erstreckt, auf einen einzelnen Bildrahmen angewendet werden kann und die vollständige Verteilung der Signalintensitätswerte berücksichtigt, die aus einer gegebenen Myokardprobe abgeleitet werden. Bei Anwendung auf repräsentative Maus- und menschliche Bildgebungsdaten unterscheidet der Algorithmus zwischen Probanden mit und ohne Exposition gegenüber chronischem Nachlastwiderstand. Der Algorithmus bietet ein verbessertes Ersatzmaß für die myokardische Mikrostruktur und kann mit Open-Access-Bildanalyse-Software durchgeführt werden.

Die Signalintensitätsanalyse wird in 4 Hauptschritten durchgeführt (Abbildung 1), einschließlich: 1) Bildauswahl und -formatierung, 2) Stichproben-ROI und Referenzbereiche, 3) Algorithmusanwendung und 4) Verarbeitung von Endwerten, um Myokard-zu-Perikard-Intensitätsverhältnisse zu ergeben. Die Auswahl und Größe des ROI ist standardisiert, um die Interuser- sowie die Intrauser-Variabilität zu begrenzen (Abbildung 2). Die Positionierung jedes ROI ist auch in Bezug auf die anatomisc...

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Ultrasonic Assessment of Myocardial Microstructure

Echokardiographie wird häufig verwendet, um Veränderungen der Herzstruktur und -funktion nicht invasiv zu charakterisieren und zu quantifizieren. Wir beschreiben einen Ultraschall-basierten Bildgebungsalgorithmus, der ein verbessertes Ersatzmaß für die Myokardmikrostruktur bietet und mit open-access Bildanalysesoftware durchgeführt werden kann.

Ultraschall-Bewertung der myokarddialen Mikrostruktur

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

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

Magnetic Resonance Derived Myocardial Dehnungs-Beurteilung anhand von Feature-Tracking-

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that ...

Forschung

Medizin

Acute Myocardial Infarction in Rats

Akuter Myokardinfarkt bei Ratten

With heart failure leading the cause of death in the USA (Hunt), biomedical research is fundamental to advance medical treatments for cardiovascular ...

Assessment of Cardiac Function and Myocardial Morphology Using Small Animal Look-locker Inversion Recovery (SALLI) MRI in Rats

Assessment of Cardiac Function and Myocardial Morphology Using Small Animal Look-locker Inversion Recovery SALLI MRI in Rats

Beurteilung der Herzfunktion und Morphologie Myokardiale Mit Small Animal Look-Locker Inversion Recovery (SALLI) MRI in Ratten

Small animal magnetic resonance  imaging is an important tool to study cardiac function and changes in myocardial  tissue. The high heart rates of small ...

MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Myokardinfarkt und Functional Outcome Assessment in Schweine

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

Primary Outcome Assessment in a Pig Model of Acute Myocardial Infarction

Primärer Ergebnisbeurteilung in einem Schwein Modell eines akuten Myokardinfarkts

Mortality after acute myocardial infarction remains substantial and is associated with significant morbidity, like heart failure. Novel therapeutics are ...

Transthoracic Speckle Tracking Echocardiography for the Quantitative Assessment of Left Ventricular Myocardial Deformation

Transthorakale Speckle-Tracking Echokardiographie für die quantitative Bewertung der linksventrikulären myokardialen Deformations

The value of conventional echocardiography is limited by differences in inter-individual image interpretation and therefore largely dependent on the ...

Histological Quantification of Chronic Myocardial Infarct in Rats

Die histologische Quantifizierung der chronischen Myokardinfarktes bei Ratten

Myocardial infarction is defined as cardiomyocyte death due to prolonged ischemia; an inflammatory response and scar formation (fibrosis) follow the ...

3D Whole-heart Myocardial Tissue Analysis

3D Whole-Herz Myocardial Gewebeanalyse

Cardiac regenerative therapies aim to protect and repair the injured heart in patients with ischemic heart disease. By injecting stem cells or other ...

Ultrasonic-augmented Primary Adult Fibroblast Isolation

Ultraschall-augmented Primary Adult Fibroblast Isolation

Primary adult fibroblasts have become an important tool to study fibrosis, fibroblast interactions and inflammation in all body tissues. Since primary ...