Name: noninvasive determination of vortex formation time using transesophageal echocardiography during cardiac surgery
Uploaded: 2018-11-28T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Noninvasive Determination of Vortex Formation Time Using Transesophageal Echocardiography During Cardiac Surgery at JoVE.com

Detta material är resultatet av arbete stödjas med resurser och användning av faciliteterna på de Clement J. Zablocki Veterans Affairs Medical Center i Milwaukee, Wisconsin.

Den institutionella Review Board av de Clement J. Zablocki Veterans Affairs Medical Center godkända protokollen. Skriftligt informerat samtycke avfärdades eftersom invasiva kardiella övervakning och TEE används rutinmässigt för alla patienter som genomgår hjärtkirurgi i vår institution. Patienter med relativa eller absoluta kontraindikationer för TEE, som genomgår upprepade median sternotomi eller akut kirurgi och de med förmaksflimmer eller ventrikulär takyarytmi exkluderades från deltagande.
<p class=...

De nuvarande resultaten visar att VFT kan mätas tillförlitligt under hjärtkirurgi med TEE metoder som beskrivs här. Tidigare beskrivningar av VFT används transtorakal ekokardiografi i medvetna ämnen, men denna metod kan inte användas när bröstet är öppen. Vi använde intraoperativ TEE för att avgöra VFT de sövda patienter som genomgår hjärtkirurgi under vilken förändringar i LV fylla dynamics påträffas ofta till följd av ischemi-reperfusionsskada eller kirurgiska ingrepp. Våra fynd visar att VFT mä...

Strömningslära är en kritisk men ofta underskattad faktor av vänster kammare (LV) fyllning. En tredimensionell roterande kropp av vätska, kallas en vortex ring, genereras när en vätska korsar en öppning1,2,3. Denna vortex ring förbättrar effektiviteten i vätsketransport jämfört med en kontinuerlig linjär jet4. Förflyttning av blod genom mitralklaffen under tidiga LV fyllning orsakar en vortex ring att bilda5,6,7,8 och underlättar dess förökning in i kammaren genom att bevara flytande fart och kinetisk energi9. Dessa åtgärder förbättra LV fylla effektivitet4,10,11,12,13. Ringen inte bara hämmar blod flöde Stas i LV apex14,15,16,17 men också styr flödet företrädesvis under den främre mitral bipacksedel7, 18, effekter som minskar risken för apikala tromb bildning och underlätta fyllning av LV utflödet spåra19, respektive. Kontrast ekokardiografi17, Doppler vektor flöde mappning6,20,21, magnetisk resonanstomografi7och partikel imaging Velocimetri9,22 ,23,24 har använts för att demonstrera utseendet och beteendet för trans-mitral vortex ringar under normala och patologiska förhållanden. Vänster förmak-LV tryckgradienten, graden av diastoliskt mitral ringformig utflykt, det lägsta LV-trycket uppnåtts under diastole, och hastigheten och omfattningen av LV avkoppling är de fyra viktigaste faktorerna för varaktighet, storlek, flöde intensitet och position trans-mitral ring2,12,25,26,27,28,29.
Vortex ring utveckling kvantifieras ofta med en dimensionslös parameter (vortex bildandet tid; VFT) baserat på flytande utmatning från en styv tube3, där VFT definieras som produkten av tid-genomsnitt vätska hastigheten och varaktigheten av utskjutningen dividerat med strypfläns diameter. Den optimala storleken av en vortex ring uppnås när VFT är 4 i vitro eftersom trailing jets och energisk begränsningar hindra den från att uppnå en större storlek3,4. Mitralisklaffstenos VFT har varit approximeras kliniskt använder transtorakal ekokardiografi8,30,31. Baserat på analys av trans-mitral blod strömningshastighet och mitralisklaffstenos diameter (D), kan man enkelt visat8 att VFT = 4 × (1-β) × EF × α3, där β = förmaksflimmer fyllning bråkdel, EF = LV ejektionsfraktion och α = EDV1/3/d, där EDV = slutet-diastoliskt volym. Ejektionsfraktion är förhållandet mellan Slagvolym (SV) och EDV, tillåter denna ekvation förenklas till VFT = 4 × (1-β) × SV / (πD3). Eftersom VFT är dimensionslös (volym/volym), gör detta index direkt jämförelse mellan patienter med varierande storlek utan justering för vikt och yta8. Optimal VFT varierar mellan 3,3 och 5.5 i friska försökspersoner8och resultat överensstämmer med dem som erhålls i fluiddynamik modeller3,32. VFT visade sig vara ≤ 2.0 hos patienter med deprimerad LV systolisk funktion, fynd som också stöds av teoretiska förutsägelser8. Minskningar i VFT förutspådde självständigt sjuklighet och dödlighet hos patienter med hjärtsvikt30. Förhöjd LV afterload33Alzheimers sjukdom34, onormal diastoliska funktion19och byte av infödda mitralklaffen med en protes35 har också visat sig minska VFT. Mätning av VFT kan också vara användbart för att identifiera blod flöde stasis eller blodpropp hos patienter med akut hjärtinfarkt36,37.
Vår grupp är intresserad av faktorer som påverkar LV fylla effektivitet under hjärtkirurgi38,39,40,41. Vi använder standard tvådimensionell och Doppler transesophageal ekokardiografi (TEE) att noninvasivt härleda de variabler som krävs för att beräkna VFT. I detta betänkande, vi beskriva denna metod i detalj och granska våra resultat hittills.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Echocardiography Machine</td>
			<td>Philips Ultrasound, Bothall, WA</td>
			<td>iE33</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transesophageal Echocardiography Probe</td>
			<td>Philips Ultrasound, Bothall, WA</td>
			<td>X7-2t</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical Software</td>
			<td>AnalystSoft, Walnut, CA</td>
			<td>StatPlus:mac Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

noninvasive determination of vortex formation time using transesophageal echocardiography during cardiac surgery

Trans-mitral blodflödet producerar en tredimensionell roterande kropp av vätska, kallas en vortex ring, som förbättrar effektiviteten av vänsterkammardysfunktion (LV) fylla jämfört med en kontinuerlig linjär jet. Vortex ring utveckling kvantifieras ofta med vortex bildandet tid (VFT), en dimensionslös parameter som baseras på flytande utmatning från en styv slang. Vår grupp är intresserad av faktorer som påverkar LV fylla effektivitet under hjärtkirurgi. I den här rapporten beskriver vi hur du använder standard tvådimensionell (2D) och Doppler transesophageal ekokardiografi (TEE) att noninvasivt härleda variablerna som behövs för att beräkna VFT. Vi beräknar förmaksflimmer fyllning bråkdel (β) från velocity-tid integraler av trans-mitral tidiga LV fyllning och förmaksflimmer systole blod flöde hastighet vågformer mätt i mitten av-esofagus fyra kammare TEE vyn. Slagvolym (SV) beräknas som produkten av diametern på LV utflöde banan mätt i vyn mid-esofagus långa axeln TEE och velocity-tidsintegralen av blodflödet genom utflöde spår bestäms i vyn djupa transgastriskt med puls-wave Doppler. Slutligen, mitralisklaffstenos diameter (D) bestäms som ett genomsnitt av större och mindre axis längder mäts i ortogonala mid-esofagus bicommissural och långa axeln imaging plan, respektive. VFT beräknas sedan som 4 × (1-β) × SV / (πD3). Vi har använt denna teknik för att analysera VFT i flera grupper av patienter med olika hjärt avvikelser. Vi diskuterar vår applikation av denna teknik och dess potentiella begränsningar och även granska våra resultat hittills. Icke-invasiv mätning av VFT använder TEE är okomplicerat sövda patienter som genomgår hjärtkirurgi. Tekniken kan tillåta hjärt narkosläkare och kirurger att bedöma effekterna av sjukdomstillstånd och kirurgiska ingrepp på LV fylla effektivitet i realtid.

Den nuvarande tekniken tillät oss att tillförlitligt mäta VFT under hjärt operation under en mängd kliniska tillstånd genom att få varje determinant från blodflödet och dimensionell inspelningar i standard TEE imaging plan. En puls-våg Doppler provvolymen placerades på tips av mitral broschyrerna i mitten av-esofagus fyra kammare anser att erhålla trans-mitral blod flöde ljudhastighetsprofilen nödvändigt att beräkna förmaksflimmer fyllning bråkdel (β; (Se <strong class=...

Watch this Scientific Journal Video about Noninvasive Determination of Vortex Formation Time Using Transesophageal Echocardiography During Cardiac Surgery at JoVE.com

Noninvasive Determination of Vortex Formation Time Using Transesophageal Echocardiography During Cardiac Surgery

Här beskriver vi ett protokoll för att mäta vortex bildandet tid, ett index över vänster ventrikulära fyllning effektivitet, med standard transesophageal ekokardiografi tekniker hos patienter som genomgår hjärtkirurgi. Vi tillämpar denna teknik för att analysera vortex bildandet tid i flera grupper av patienter med olika hjärt sjukdomar.

Icke-invasiv bestämning av Vortex bildandet tid använda Transesophageal ekokardiografi under hjärtkirurgi

Trans-mitral blood flow produces a three-dimensional rotational body of fluid, known as a vortex ring, that enhances the efficiency of left ventricular ...

Denna metod kan hjälpa till att svara på viktiga frågor om vänster ventrikulärt fyllning effektivitet under hjärtkirurgi. Den största fördelen med denna teknik är att virvelbildningstiden kan beräknas under hjärtkirurgi med konventionella transesofageal echocardiography tekniker. För att utföra en omfattande Transesofageal Echocardiography Examination eller TEE, för försiktigt in sonden i patientens matstrupe genom att lyfta patientens käke.Sonden ska inte tvingas eller skadas kan uppstå. Identifiera de tidiga vänstra ventrikel fyllning och förmaksal systole blodflödet vågformer av transmitral blodflödet hastighet och mäta deras motsvarande topp hastigheter och hastighet tid integraler med hjälp av integrerade programvara paketet av echocardiography utrustningen. Mät den maximala diametern på vänster ventrikel utflöde tarmkanalen omedelbart under aortaklaffen i mitten av esofagus aortaklaffen lång axel TEE vy under mitten av systole och beräkna området för den vänstra ventrikel utflöde tarmkanalen.Skaffa en djup transgastric lång axel TEE vy och placera en puls våg Doppler prov volym i distala vänstra ventrikel utflöde tarmkanalen att registrera ett blodflöde hastighet kuvert på samma nivå där diametern mättes. För att erhålla velocity tidintegral, använd tee-programpaketet för att integrera området för vågformen. Multiplicera den resulterande hastighetstiden integralen av vänster ventrikel utflöde tarmkanalen blodflödet hastighet vågform med området för utflöde tarmkanalen att erhålla stroke volym.Spela in videoklipp av mitten av matstrupen bi-commissural och den vänstra ventrikeln lång axel TEE imaging plan, var noga med att inkludera flera hjärt cykler i varje inspelning. Inspektera sedan videoklippens slow motion-bilder manuellt efter ekokardiografin T-wave för att välja den maximala öppningen av mitralklaffsbroschyrerna och använd bromsoksfunktionen i ekokardiografiutrustningen för att mäta avståndet mellan mitralbroschyrerna. För att beräkna den förmaksfyllnadsfraktionen kan en pulsvåg Dopplerprovsvolym placeras vid spetsarna på mitralbroschyrerna i vyn mellan esofagusfyra kammare för att få den transmitrala blodflödeshastighetsprofilen.Den vänstra ventrikel utflöde tarmkanalen diameter kan mätas i mitten av esofagus vänster kammare lång axel vy medan blodflödet genom utflöde tarmkanalen kan bestämmas i den djupa transgastric korta axel bildplan. Den genomsnittliga mitral valve diameter beräknas som genomsnittet av de större och mindre axeldiametrar mätt i mitten av esofagus bi-commissural och vänster ventrikel lång axel plan. Exponering för cardiopulmonary bypass minskar virvelbildningstiden hos patienter som genomgår kranskärlskirurgi med vortexbildningstiden som återhämtar sig till baslinjevärden inom 60 minuter efter bypass.Den större förmaksbidrag till vänster ventrikel fyllning är primärt ansvarig för nedgången i vortex bildning tid som stroke volym och mitralisklaffen diameter förblir oförändrade. En minskning av vortex bildning tid förekommer också hos patienter med svår aortaklaffen stenos och vänster Ventrikel tryck överbelastning hypertrofi jämfört med dem med normala vänster kammare vägg tjocklek. Måttlig aorta otillräcklighet ogiltigförklarar användningen av vortex bildningstid i närvaro av aortastenos.Vidare är vortexbildningstiden lägre hos octogenarians jämfört med yngre patienter sammanfallande med ett nedsatt avslappningsmönster av den vänstra ventrikeldiastolisk dysfunktion. Noninvasive mätning av vortex bildning tid med hjälp av standard tvådimensionella och Doppler TEE tekniker är okomplicerad och kan tillåta bedömning av effekterna av patologiskt villkor och kirurgiska ingrepp på vänster Ventrikulärt fyllning effektivitet i realtid.

Research

JoVE Journal

Medicine

Direct Pressure Monitoring Accurately Predicts Pulmonary Vein Occlusion During Cryoballoon Ablation

Direkt Pressure Monitoring förutsäger noggrant Pulmonell venocklusion Under Cryoballoon Ablation

Cryoballoon  ablation (CBA) is an established therapy for atrial fibrillation (AF).  Pulmonary vein (PV) occlusion is essential for achieving antral ...

In utero Measurement of Heart Rate in Mouse by Noninvasive M-mode Echocardiography

In utero Measurement of Heart Rate in Mouse by Noninvasive M-mode Echocardiography

I livmodern Mätning av hjärtfrekvens i mus genom Noninvasive M-mode ekokardiografi

Congenital heart disease (CHD) is the most frequent noninfectious cause of death at birth. The incidence of CHD ranges from 4 to 50/1,000 births (Disease ...

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Bedömning av höger kammare struktur och funktion i musmodell av lungartären Förträngning av Transthoracic Ekokardiografi

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

Noninvasive Assessment of Cardiac Abnormalities in Experimental Autoimmune Myocarditis by Magnetic Resonance Microscopy Imaging in the Mouse

Noninvasive Bedömning av hjärtbiverkningar i Experimentell Autoimmun Myokardit av Magnetic Resonance Mikroskopi Imaging i musen

Myocarditis is an inflammation of the myocardium, but only ~10% of those affected show clinical manifestations of the disease. To study the immune events ...

A Chronic Cardiac Ischemia Model in Swine Using an Ameroid Constrictor

En kronisk kardiell ischemi modell hos svin med en Ameroid Constrictor

Cardiovascular disease remains the number one cause of mortality in the United States. There are numerous approaches to treating these diseases, but ...

An Anatomical Study of Nerves at Risk During Minimally Invasive Hallux Valgus Surgery

En anatomisk undersökning av nerver i riskzonen under minimalinvasiv Hallux Valgus operation

The growing popularity of minimally invasive surgical (MIS) procedures makes it necessary that new anatomical references arise, to aid in tridimensional ...

Robotized Testing of Camera Positions to Determine Ideal Configuration for Stereo 3D Visualization of Open-Heart Surgery

Robotiserad testning av kamerapositioner för att bestämma idealisk konfiguration för stereo 3D-visualisering av öppen hjärtkirurgi

Stereo 3D video from surgical procedures can be highly valuable for medical education and improve clinical communication. But access to the operating room ...

Large-Animal Model of Donation after Circulatory Death and Normothermic Regional Perfusion for Cardiac Assessment

The increase in demand for cardiac transplantation throughout the years has fueled interest in donation after circulatory death (DCD) to expand the organ ...

Analysis of Cardiac Contractile Dysfunction and Ca2+ Transients in Rodent Myocytes

Analysis of Cardiac Contractile Dysfunction and Ca2+ Transients in Rodent Myocytes

Analys av hjärtkontraktil dysfunktion och Ca2+ transienter i gnagarmyocyter

Contractile dysfunction and Ca2+ transients are often analyzed at the cellular level as part of a comprehensive assessment of cardiac-induced injury ...

Functional Assessment of the Donor Heart During Ex Situ Perfusion: Insights from Pressure-Volume Loops and Surface Echocardiography

Functional Assessment of the Donor Heart During Ex Situ Perfusion: Insights from Pressure-Volume Loops and Surface Echocardiography

Funktionell bedömning av donatorhjärtat under ex situ-perfusion : Insikter från tryckvolymslingor och ytekokardiografi

Heart transplantation remains the gold standard treatment for advanced heart failure. However, the current critical organ shortage has resulted in the ...