Bookshelf

admin

Technique

LVEF can be calculated using various modalities, either subjectively by using visual estimation or objectively by quantitative methods. The preference is to employ quantitative measures to assess LVEF to minimize variability and favor more precision and accuracy in the measurement.

Non-invasive assessment modalities include:

  • Echocardiography
  • Magnetic resonance imaging (MRI)
  • Computed tomography (CT)
  • Gated equilibrium radionuclide angiography (multiple-gated acquisition scan)
  • Gated myocardial perfusion imaging with either single-photon emission computed tomography (SPECT) or positron emission tomography (PET)

Invasive assessment modalities include:

  • Left ventricular contrast ventriculography during invasive catheterization

Echocardiography: Obecnie do pomiaru LVEF za pomocą echokardiografii można stosować różne metody. Metody te różnią się od siebie w zależności od rodzaju obrazu echokardiograficznego (M-mode, dwuwymiarowy lub trójwymiarowy) oraz od równań stosowanych do wyznaczania objętości lewej komory (LV). Uzyskane pomiary mogą być liniowe (jednowymiarowe), powierzchniowe (dwuwymiarowe) lub objętościowe (trójwymiarowe). Na korzyść echokardiografii przemawia brak promieniowania jonizującego. Metoda dwupłaszczyznowych dysków (zmodyfikowana reguła Simpsona) jest obecnie zalecaną dwuwymiarową metodą oceny LVEF. Inne metody wymienione poniżej, które w dużym stopniu opierają się na założeniach geometrycznych (tj. zmodyfikowane chinony, model elipsoidalny, model półkulowo-cylindryczny), nie są już zalecane w praktyce klinicznej do szacowania LVEF.

Echokardiografia w trybie M i dwuwymiarowa:

  • Zmodyfikowana metoda Simpsona (dwupłaszczyznowa metoda dysków) jest metodą wymagającą śledzenia powierzchni jamy LV. American Society of Echocardiography zaleca tę metodę do pomiaru LVEF. Metoda ta wymaga pomiaru LVEF poprzez śledzenie granicy wsierdzia zarówno w projekcji koniuszkowej czterojamowej, jak i dwujamowej w fazie skurczu i rozkurczu. Ścieżki te ostatecznie dzielą jamę LV na określoną liczbę dysków (zwykle 20). Objętości dysków ustala się na podstawie uzyskanych w badaniu śladów. W porównaniu ze zmodyfikowaną metodą Quinonesa konieczne jest przyjęcie mniejszej liczby założeń geometrycznych dotyczących kształtu LV. Metoda ta bezpośrednio mierzy udział skurczu podłużnego. Ponieważ nie wykonuje się pełnego śledzenia granicy jamy LV, konieczne jest przyjęcie pewnych założeń geometrycznych.
  • Zmodyfikowana metoda Quinonesa wykorzystuje pomiary liniowe. Metoda ta wykorzystuje pojedyncze pomiary jamy LV w środkowej części komory, zarówno w końcowym rozkurczu, jak i w końcowym skurczu, i może być stosowana zarówno w obrazowaniu M-mode, jak i dwuwymiarowym. Obliczenia objętości uzyskane na podstawie pomiarów liniowych mogą być niedokładne, ponieważ opierają się na założeniu stałego kształtu geometrycznego LV, takiego jak elipsoida spłaszczona, co nie ma zastosowania w różnych patologiach serca. Metoda Quinonesa obliczania objętości LV na podstawie wymiarów liniowych LV nie jest już zalecana do użytku klinicznego.

Algorytmy, na podstawie których można obliczyć całkowitą LVEF, EDV i ESV, są następujące:

  1. Zmodyfikowana reguła Simpsona: Lewa komora jest traktowana jako suma cylindra (od podstawy serca do zastawki mitralnej), ściętego stożka (od poziomu zastawki mitralnej do poziomu mięśni brodawkowatych) i kolejnego stożka przypisanego koniuszkowi serca. Założono, że te trzy odcinki mają jednakową wysokość.
  2. Model elipsoidy wykorzystujący dane dwupłaszczyznowe: Dwie prostopadłe płaszczyzny echa (widok na zastawkę mitralną i koniuszek) zastąpiono dwiema projekcjami angiograficznymi. Oś mniejsza (przegrodowo-boczna) płaszczyzny koniuszkowej została wyznaczona na podstawie obszaru obrazu i jego najdłuższej długości. Dla tego modelu przyjęto, że płaszczyzna mitralna znajduje się w połowie drogi między podstawą a koniuszkiem. Oś mniejsza płaszczyzny mitralnej jest wyprowadzana z pola powierzchni i wymiaru przegrodowo-wierzchołkowego obrazu odejścia mitralnego.
  3. Model elipsoidalny wykorzystujący dane jednopłaszczyznowe: Pole powierzchni i długość z koniuszkowego obrazu echokardiograficznego zostały podstawione do standardowego równania powierzchnia-długość w jednej płaszczyźnie.
  4. Model półkulowo-cylindryczny z wykorzystaniem danych dwupłaszczyznowych: Pole przekroju poprzecznego na poziomie zastawki mitralnej i osi długiej z widoku koniuszkowego wykorzystano do rozwiązania problemu objętości cylindra zamkniętego na jednym końcu półkulą o polu podstawy i wysokości równej polu podstawy cylindra.
  5. Modyfikowany model elipsoidalny wykorzystujący dane jednowymiarowe: Wymiar przegrody-ściany tylnej podstawiono do wzoru opisanego przez Teichholza opartego na modelu elipsoidy, w którym oś główna jest zmienną funkcją pochodzącą od zmierzonej osi małej, D. 2(7,0/2,4+D)D. Wzór ten ma za zadanie skompensować odchylenia od modelu elipsoidy widoczne zarówno w nietypowo dużych, jak i małych komorach. Metoda Teichholza obliczania objętości LV na podstawie wymiarów liniowych LV nie jest już zalecana do użytku klinicznego.

Echokardiografia trójwymiarowa: Ponieważ echo trójwymiarowe nie wymaga założeń geometrycznych, uważa się, że jest to optymalny sposób pomiaru LVEF za pomocą echokardiografii. LVEF uzyskana za pomocą tej metody wymaga głównie uzyskania danych z kilku uderzeń serca przy użyciu specjalnych sond do obrazowania trójwymiarowego. W przeciwieństwie do innych technik echokardiograficznych M-mode i dwuwymiarowych, metody trójwymiarowe dają minimalne wyjaśnienie kształtu jamy LV. W porównaniu z innymi metodami echokardiograficznymi, metoda trójwymiarowa jest dokładniejsza i znacznie mniej zmienna, ponieważ wykrywana jest cała jama LV.

MRI: LVEF można uzyskać za pomocą MRI, stosując metody ręczne, półautomatyczne lub zautomatyzowane. Metoda sumowania dysków Simpsona wykorzystuje obrazy LV z krótkiej osi cine w stanie ustalonej precesji swobodnej do uzyskania LVEF. W fazie końcowej skurczu i końcowej rozkurczu uzyskuje się obrazy z krótkimi osiami. Granice wsierdzia LV są ręcznie śledzone na każdym obrazie z krótkiej osi, aby uzyskać obszar jamy komory dla każdego skrawka. Mnożąc powierzchnię śladu dla każdego wycinka obrazu przez interwał wycinka (szczelina obrazu + grubość wycinka) otrzymuje się objętość wycinka. Objętość LV jest następnie uzyskiwana poprzez dodanie objętości poszczególnych wycinków. W tej technice konieczne jest określenie kształtu LV, ponieważ śledzona jest cała jama LV. Dzięki zastosowaniu wysokiego kontrastu można uzyskać dobrze zdefiniowaną granicę wsierdzia. Obliczanie LVEF za pomocą MRI nie wymaga użycia promieniowania jonizującego ani materiału kontrastowego.

CT: Brak kontrastu powoduje słabe różnicowanie na niekontrastowych obrazach TK. W związku z tym stosuje się kontrast jodowany, który pomaga w różnicowaniu granic krwi i wsierdzia. Stosowane są metody zautomatyzowane, które zależą od pomiarów jednostki Hounsfielda. Pomiary te oraz kontrast odgrywają istotną rolę w odróżnieniu jamy LV od wsierdzia. LVEF może być obliczona przy użyciu metody Simpsona. Polega ona na wygenerowaniu i prześledzeniu zrekonstruowanych, krótkoosiowych obrazów cine serca. Określenie kształtu LV jest niezbędne, gdyż technika ta polega na prześledzeniu całej jamy LV metodą Simpsona. Zdefiniowanie granicy wsierdzia jest bezpośrednio związane z czasem podania bolusa kontrastowego. W przeciwieństwie do MRI, obrazy TK uzyskuje się po jednorazowym wstrzymaniu oddechu. Należy jednak pamiętać o słabej funkcji nerek i alergii na kontrast, co może ograniczać zastosowanie tej metody.

Nuklearne obrazowanie serca: Istnieją różne techniki pozwalające na obliczenie LVEF. Dwie najczęściej stosowane metody obrazowania serca to angiografia radionuklidowa z bramkowaniem (multiple-gated acquisition scan) oraz obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego z bramkowaniem za pomocą tomografii emisyjnej pojedynczego fotonu (single photon emission computed tomography, SPECT) lub angiografii emisyjnej pozytonowej (positron emission tomography, PET).

Angiografia radionuklidowa: Jest to technika, w której czerwone krwinki pacjenta są znakowane nadtechnecjanem technetu 99m. Uzyskuje się obrazy planarne lewej komory serca. Można również uzyskać obrazy SPECT. Obrazowanie planarne do obliczenia LVEF wymaga zróżnicowania lewej i prawej komory za pomocą projekcji skośnej przedniej lewej. Określa się region zainteresowania LV, po czym analizuje się liczbę radioaktywności w tym regionie. Analiza liczby radioaktywności w obrębie zidentyfikowanego regionu jest ważna, ponieważ technika ta bada zmiany radioaktywności w lewej komorze pomiędzy fazą końcowoskurczową a końcoworozkurczową, zamiast rzeczywistego pomiaru objętości lewej komory. Prowadzenie EKG jest wykorzystywane do bramkowania akwizycji obrazów w wielu cyklach pracy serca. Każdy cykl sercowy jest następnie dzielony na określoną liczbę interwałów (16 lub 32), odnoszących się do liczby ramek (obrazów) na cykl sercowy. Ramka z największą liczbą reprezentuje koniec rozkurczu, a ramka z najmniejszą liczbą reprezentuje koniec skurczu.

LVEF można obliczyć na podstawie następującego równania: Net counts in the end-diastolic frame – net counts in the end-systolic frame/net counts in end-diastole. Liczba netto jest wyznaczana przez odjęcie od zmierzonej liczby LV liczby z obszaru tła (obok lewej komory). Technika ta może być wykonywana szczególnie u pacjentów, u których budowa ciała ogranicza zastosowanie innych metod. Może być stosowana w trakcie chemioterapii kardiotoksycznej i/lub po napromienianiu przedniej lub lewej ściany klatki piersiowej, gdy echokardiografia nie jest pomocna. Angiografię radionuklidową zaleca się również, gdy echokardiografia okazała się niewystarczająca (np. POChP, otyłość) lub w obecności istotnych spoczynkowych zaburzeń kurczliwości lub zniekształconej geometrii. Nie ma przeciwwskazań do stosowania tej metody.

Gated myocardial perfusion single-photon emission computed tomography and positron emission tomography technique: Radiolabelowany środek do perfuzji mięśnia sercowego, taki jak sestamibi znakowany technetem 99m lub tetrofosmina, jest początkowo wstrzykiwany pacjentowi. Amoniak, rubid lub fluorodeoksyglukoza mogą być użyte jako środki obrazujące. Wraz z badaniem perfuzji mięśnia sercowego można obliczyć LVEF. Pomaga to w analizie funkcji i perfuzji mięśnia sercowego za pomocą jednego badania. Środki obrazujące wnikają do mięśnia sercowego po wstrzyknięciu ich pacjentowi. Uzyskuje się obrazy bramkowane przez EKG. Bramkowanie EKG pomaga w podzieleniu cyklu serca na wstępnie obliczoną liczbę klatek (obrazów) na każdy cykl (może to być 8 lub 16). Zautomatyzowane oprogramowanie do wykrywania krawędzi odgrywa ważną rolę w analizie zrekonstruowanych danych trójwymiarowych w celu określenia LVEF. Technika ta wymaga uzyskania trójwymiarowego zestawu danych, w wyniku czego należy określić założenia dotyczące jamy LV. Granica pomiędzy wysokim miokardium LV a ubogą w komórki jamą LV może być rozróżniona przez oprogramowanie wykorzystywane w tej technice. EDV i ESV to dwie ważne zmienne, które można uzyskać poprzez obliczenie objętości jamy LV podczas każdej klatki cyklu serca.

Kontrastowa wentrykulografia lewej komory podczas cewnikowania inwazyjnego: Technika ta wymaga cewnika typu pigtail do wstrzyknięcia środka kontrastowego do jamy komory. Pozycja ta pozwala na uwidocznienie jamy od części przypodstawnej aż do koniuszka, nie utrudnia przepływu przez aparat podzastawkowy mitralny i powoduje niewielką aktywność ektopową komór. Najczęściej stosowane są projekcje: prawa skośna pod kątem 30 stopni i lewa skośna przednia pod kątem 60 stopni. Prawy skośny przedni jest tańszy i zużywa mniej promieniowania, dlatego jest częściej stosowany. Opracowano różne metody geometryczne, które pomagają w określeniu LVEF. Metody te opierają się na określaniu objętości komór za pomocą modeli matematycznych, które zakładają, że jama komory jest symetryczna. Na początku oblicza się ESV i EDV, co później pomaga w określeniu LVEF. Najczęściej stosowanymi metodami matematycznymi są metoda dyskowa (reguła Simpsona) oraz metoda Dodge’a-Sandlera area-length. Metoda Dodge’a-Sandlera area-length jest najczęściej stosowana, ponieważ LV w projekcji skośnej przedniej prawej 30 stopni i lewej 60 stopni przypomina elipsę. Sprawia to, że oś podłużna jamy komory pokrywa się z osią podłużną tego kształtu. Objętość komory uzyskuje się, obliczając objętość elipsoidy.