Real-time block flow tracking of atrial septal defect motion in 4D cardiac ultrasound

Real-time cardiac ultrasound allows monitoring the heart motion during intracardiac beating heart procedures. Our application assists atrial septal defect (ASD) closure techniques using real-time 3D ultrasound guidance. One major image processing challenge is the processing of information at high frame rate. We present an optimized block flow technique, which combines the probability-based velocity computation for an entire block with template matching. We propose adapted similarity constraints both from frame to frame, to conserve energy, and globally, to minimize errors. We show tracking results on eight in-vivo 4D datasets acquired from porcine beating-heart procedures. Computing velocity at the block level with an optimized scheme, our technique tracks ASD motion at 41 frames/s. We analyze the errors of motion estimation and retrieve the cardiac cycle in ungated images. © 2007 IEEE.

A sonographer's guide to the assessment of heart disease

The book is mostly designed for students of echocardiography, teachers of echocardiography and cardiac sonographers working in routine clinical practice, but will also be very useful to echocardiologists and cardiac registrars. The goal of the text is to provide a comprehensive review of transthoracic echocardiography in the assessment of various cardiac pathologies. Refresher notes on cardiac anatomy and the relevant cardiac physiology and pathophysiology are included to expand the cardiac sonographer’s knowledge in this area and further their understanding of various diseases, disease processes and associated findings.

Technical quality

Close attention to technical quality or image optimization in transthoracic echocardiography (TTE) is important for the acquisition of high-quality diagnostic images and to ensure that measurements are accurately performed. For this purpose, the echocardiographer must be familiar with all the controls on the ultrasound machine that can be manipulated to optimize the two-dimensional (2D) images, color Doppler images, and spectral Doppler traces...

Sydämen hypertrofian ja kroonisen vajaatoiminnan farmakologinen hoito

Sydämen krooninen vajaatoiminta on merkittävä maailmanlaajuinen ongelma. Se on erilaisten sydän- ja verisuonisairauksien aiheuttama monimuotoinen oireyhtymä. Sydämen vasemman kammion hypertrofia eli sydämen seinämien paksuuntuminen on yksi keskeinen tekijä, joka voi olla sydämen vajaatoiminnan taustalla. Kohonnut verenpaine on yleisin syy, joka johtaa sydänlihaksen paksuuntumiseen. Tämä johtaa sydämen pumppaustoiminnan häiriintymiseen, erilaisten neurohormonaalisten mekanismien aktivaatioon ja edelleen sydämen vajaatoimintaan. Sydämen vajaatoiminnan neurohormonaalisista mekanismeista tärkeimmät ovat reniini-angiotensiini-aldosteroni-järjestelmän ja sympaattisen hermoston aktivaatio, sydämen rakenteiden uudelleenmuovautuminen, sydänlihassolujen apoptoosi ja systeeminen tulehdustila. Sydämen hypertrofiaa ja sen syntymistä pyritään estämään kohonneen verenpaineen lääkehoidolla. Reniini-angiotensiini-aldosteronijärjestelmällä on keskeinen merkitys sydämen vajaatoiminnassa. Sydämen vajaatoiminnan ennusteeseen vaikuttavista lääkeaineista angiotensiinikonvertasin estäjät (ACEestäjät) ovat säilyttäneet johtoasemansa jo vuosikymmenten ajan. Angiotensiinireseptoreiden salpaajien (AT1-salpaajien) odotettiin syrjäyttävän ACE-estäjät sydämen vajaatoiminnan hoidossa, mutta toistaiseksi niitä pidetään vain vaihtoehtoisina lääkkeinä. Sympaattisen hermoston aktivaatiota vähentävät β-salpaajat ovat vakiinnuttaneet asemansa toiseksi tärkeimpänä lääkeryhmänä. Diureetit ovat paljon käytetty lääkeaineryhmä sydämen vajaatoiminnan hoidossa, mutta niistä ainoastaan aldosteroniantagonisteilla on tutkitusti ennustetta parantavaa vaikutusta. Kroonisen vajaatoiminnan hoidossa käytetään edelleen myös digoksiinia. Tulevaisuudessa sydämen vajaatoiminnan ennusteeseen vaikuttavia lääkeaineita voivat olla reniinin estäjät, neutraaliendopeptidaasin estäjät, vasopressiinin antagonistit tai inflammatroisiin sytokiineihin vaikuttavat molekyylit. Erikoistyön kokeellisessa osiossa tarkoituksena oli tutkia sydämen hypertrofian kehittymistä vatsa-aortta kuristetuilla rotilla ja kalsiumherkistäjä levosimendaanin sekä AT1-salpaaja valsartaanin vaikutuksia hypertrofian kehittymiseen. Kokeellisessa osiossa arvioitiin myös sydämen hypertrofian ja vajaatoiminnan jyrsijämallina käytetyn vatsa-aortan kuristuksen (koarktaation) toimivuutta ja vaikutuksia ultraäänen avulla määritettyihin kardiovaskulaarisiin parametreihin. Vatsa-aortta kuristettiin munuaisvaltimoiden yläpuolelta. Kuristus saa aikaan verenpaineen kohoamisen ja sydämen työtaakan lisääntymisen. Pitkittyessään tila johtaa sydänlihaksen hypertrofiaan ja vajaatoimintaan. 64 eläintä jaettiin ryhmiin, siten että jokaiseen ryhmään tuli kahdeksan eläintä. Ryhmistä kolmelle annettiin lääkeaineena levosimendaania kolmella eri päiväannoksella (0,01 mg/kg; 0,10 mg/kg; 1,00 mg/kg) ja kolmelle valsartaania kolmella eri päiväannoksella (0,10 mg/kg; 1,00 mg/kg; 10,00 mg/kg) juomaveden mukana. Lääkitys aloitettiin leikkauksen jälkeen ja jatkettiin kahdeksan viikon ajan. Kardiovaskulaariset parametrit, kuten isovolumetrinen relaksaatioaika (IVRT), vasemman kammion läpimitta systolessa ja diastolessa sekä seinämäpaksuudet, ejektiofraktio (EF), supistuvuusosuus (FS), minuuttitilavuus (CO) ja iskutilavuus (SV) määritettiin kahdeksan viikon kuluttua leikkauksesta ultraäänitutkimuksen avulla. Lisäksi määritettiin eläinten sydämen paino suhteessa ruumiin painoon. Tuloksia verrattiin ilman lääkehoitoa olleeseen koarktaatioryhmään. Eläinmallin toimivuutta arvioitiin vertaamalla koarktaatioryhmän tuloksia sham-operoidun ryhmän tuloksiin. Levosimendaanilla havaittiin työssä sydämen systolista toimintaa parantava vaikutus. Tämä näkyi tendenssinä parantaa ejektiofraktioita ja vasemman kammion supistuvuusosuuksia. Sydämen diastoliseen toimintaan ei kummallakaan lääkeaineella ollut merkittävää vaikutusta. Diastolista toimintaa arvioitiin isovolumetrisen relaksaatioajan muutoksilla. Sydämen hypertrofian kehittymiseen ei kummallakaan lääkeaineella ollut merkittävää vaikutusta. Eläinmallin todettiin mallintavan hyvin sydämen hypetrofiaa ihmisellä, mutta ei niinkään sydämen vajaatoimintaa.

Análisis ecocardiográfico de la función sistólica del ventrículo izquierdo por médicos no cardiólogos con un dispositivo de bolsillo

Se realizó un estudio transversal, se incluyeron 3 residentes no cardiólogos y se les dio formación básica en ecocardiografía (horas teóricas 22, horas prácticas 65), con recomendaciones de la Sociedad Americana de Ecocardiografia y aportes del aprendizaje basado en problemas, con el desarrollo de competencia técnicas y diagnósticas necesarias, se realizó el análisis de concordancia entre residentes y ecocardiografistas expertos, se recolectaron 122 pacientes hospitalizados que cumplieran con los criterios de inclusión y exclusión, se les realizo un ecocardiograma convencional por el experto y una valoración ecocardiográfica por el residente, se evaluó la ventana acústica, contractilidad, función del ventrículo izquierdo y derrame pericárdico. La hipótesis planteada fue obtener una concordancia moderada. Resultados: Se analizó la concordancia entre observadores para la contractilidad miocárdica (Kappa: 0,57 p=0,000), función sistólica del ventrículo izquierdo (Kappa 0,54 p=0.000) siendo esta moderada por estar entre 0,40 – 0,60 y con una alta significancia estadística, para la calidad de la ventana acústica (Kappa: 0,22 p= 0.000) y presencia de derrame pericárdico (Kappa: 0,26 p= 0.000) se encontró una escasa concordancia ubicándose entre 0,20 – 0,40. Se estableció una sensibilidad de 90%, especificidad de 67%, un valor predictivo positivo de 80% y un valor predictivo negativo de 85% para el diagnóstico de disfunción sistólica del ventrículo izquierdo realizado por los residentes.

Strain longitudinal global para la detección de estenosis coronaria significativa en pacientes con infarto agudo del miocardio

Introducción: La evaluación de la función miocárdica global y regional juega una papel crítico en el diagnóstico y manejo de los pacientes con enfermedad coronaria con importantes implicaciones pronosticas, las nuevas técnicas ecocardiográficas como la evaluación del STRAIN han sido validadas como una herramienta objetiva, comprehensiva y precisa para evaluar dichos parámetros. Objetivo: Determinar la capacidad del strain global longitudinal para la detección de estenosis coronaria significativa, número de territorios comprometidos y territorio anatómico del vaso culpable; en pacientes sin antecedentes de enfermedad coronaria previa con infarto agudo del miocardio. Diseño: estudio de pruebas diagnósticas retrospectivo en el que se utilizó como gold estándar la angiografía coronaria, se seleccionaron 64 pacientes con ecocardiograma transtorácico previo a la angiografía coronaria. Resultados: Se demostró una exactitud intermedia del strain global longitudinal para detectar estenosis coronaria por análisis de curvas ROC, con un área bajo la curva de 0,78 p= 0,000 (IC 0,6; 1,0), Una sensibilidad de 96.5% (91.7%, 101.3%), especificidad 40.0% (9.6%, 70.4%) y una prevalencia real del enfermedad coronaria de 85.1% (76.5%, 93.6%) Conclusiones: La medición de la función global y regional por medio del strain global longitudinal identifica pacientes con infarto agudo del miocardio que tienen estenosis coronaria significativa, número de territorios afectados, y la distribución anatómica de los posibles vasos culpables, sin embargo hay que tener precaución en su uso que sólo se limite a escenarios en donde pueda ser interpretado adecuadamente. Palabras clave: strain global bidimensional, detección de estenosis coronaria significativa, infarto del miocardio.

Evaluación de la mecánica ventricular izquierda mediante speckle tracking en pacientes sanos en la Clínica Shaio

Introducción: La ecocardiografía es actualmente la técnica de imagen diagnóstica más utilizada para la evaluación de la anatomía y la función cardiovascular. En la actualidad se está utilizando la ecocardiografía por speckle tracking la cual permite una evaluación mas objetiva y confiable de la función ventricular, sin embargo se requieren valores de referencia que hagan que los valores obtenidos sean válidos y útiles para determinar en forma mas oportuna conductas previas al deterioro de su función. Objetivo general: Determinar los valores de referencia para mecánica ventricular izquierda mediante ecocardiografía bidimensional por speckle tracking con equipo Toshiba Artida con transductor multifrecuencia de 3 megahertzios en pacientes sin patología cardiaca conocida en la Fundación Clínica Shaio en el año 2014. Metodología: Análisis de una cohorte prospectiva de todos los pacientes que ingresaron a la Fundación Clínica Shaio para evaluación ecocardiográfica sin patología cardiaca conocida entre los meses Agosto y Diciembre del 2014. Resultados: Se presenta este estudio de la evaluación de la mecánica ventricular izquierda en adultos sanos, los resultados son similares a los obtenidos en estudios de referencia, sin embargo se consideran de gran importancia ya que de acuerdo a la guía actual de evaluación de la mecánica ventricular por strain rate es importante que cada equipo se encuentre estandarizado con el fin de tener resultados válidos de acuerdo a las diferentes patologías en las que se puede aplicar y a nuestra población.

Ultrasonido a la cabecera del paciente, una herramienta diagnóstica de disección aórtica en el departamento de emergencias

El síndrome aórtico agudo puede presentarse como un cuadro clínico característico de una emergencia vascular, o por el contrario de una forma completamente atípica, donde el diagnóstico reta al médico de emergencias, llevando a errores fatales al pasar por alto el diagnóstico de esta entidad. Con el objetivo de mostrar la utilidad del ultrasonido realizado a la cabecera del paciente en el diagnóstico de disección aórtica, se describen 9 casos de pacientes que ingresaron al departamento de emergencias y que fueron diagnosticados con síndrome aórtico agudo, gracias a la valoración ultrasonográfica inicial realizada por residentes y Especialistas en Medicina de Emergencias en un hospital de Bogotá D.C., Colombia. Este reporte de casos muestra que el ultrasonido a la cabecera del paciente, es un método diagnóstico no invasivo, accesible y útil para la detección temprana de esta patología en los servicios de emergencias.

Curva de aprendizaje para ecografía cardiaca en residentes de primer y segundo año de medicina crítica de la universidad del rosario en el año 2016

La ecografía básica cardiaca (ECB) es una herramienta útil en la Unidad de Cuidados intensivos al facilitar la realización de ciertas intervenciones. No se ha definido el número de repeticiones necesarias para obtener un nivel de competencia adecuado. La evidencia encontrada indica un número mínimo de cincuenta repeticiones, para alcanzar cierto grado de habilidad.

Low-Intensity Pulsed Ultrasound Improves the Functional Properties of Cardiac Mesoangioblasts

Cell-based therapy is a promising approach for many diseases, including ischemic heart disease. Cardiac mesoangioblasts are committed vessel-associated progenitors that can restore to a significant, although partial, extent, heart structure and function in a murine model of myocardial infarction. Low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) is a noninvasive form of mechanical energy that can be delivered into biological tissues as acoustic pressure waves, and is widely used for clinical applications including bone fracture healing. We hypothesized that the positive effects of LIPUS on bone and soft tissue, such as increased cell differentiation and cytoskeleton reorganization, could be applied to increase the therapeutic potential of mesoangioblasts for heart repair. In this work, we show that LIPUS stimulation of cardiac mesoangioblasts isolated from mouse and human heart results in significant cellular modifications that provide beneficial effects to the cells, including increased malleability and improved motility. Additionally, LIPUS stimulation increased the number of binucleated cells and induced cardiac differentiation to an extent comparable with 5´-azacytidine treatment. Mechanistically, LIPUS stimulation activated the BMP-Smad signalling pathway and increased the expression of myosin light chain-2 together with upregulation of β1 integrin and RhoA, highlighting a potentially important role for cytoskeleton reorganization. Taken together, these results provide functional evidence that LIPUS might be a useful tool to explore in the field of heart cell therapy

Ultrasound imaging in teaching cardiac physiology

This laboratory session provides hands-on experience for students to visualize the beating human heart with ultrasound imaging. Simple views are obtained from which students can directly measure important cardiac dimensions in systole and diastole. This allows students to derive, from first principles, important measures of cardiac function, such as stroke volume, ejection fraction, and cardiac output. By repeating the measurements from a subject after a brief exercise period, an increase in stroke volume and ejection fraction are easily demonstrable, potentially with or without an increase in left ventricular end-diastolic volume (which indicates preload). Thus, factors that affect cardiac performance can readily be discussed. This activity may be performed as a practical demonstration and visualized using an overhead projector or networked computers, concentrating on using the ultrasound images to teach basic physiological principles. This has proved to be highly popular with students, who reported a significant improvement in their understanding of Frank-Starling's law of the heart with ultrasound imaging.

Comparison of high-speed videokeratoscopy and ultrasound distance sensing for measuring the longitudinal corneal apex movements

Two different methods to measure binocular longitudinal corneal apex movements were synchronously applied. High-speed videokeratoscopy at a sampling frequency of 15 Hz and a customdesigned ultrasound distance sensor at 100 Hz were used for the left and the right eye, respectively. Four healthy subjects participated in the study. Simultaneously, cardiac electric cycle (ECG) was registered for each subject at 100 Hz. Each measurement took 20 s. Subjects were asked to suppress blinking during the measurements. A rigid headrest and a bite-bar were used to minimize undesirable head movements. Time, frequency and time-frequency representations of the acquired signals were obtained to establish their temporal and spectral contents. Coherence analysis was used to estimate the correlation between the measured signals. The results showed close correlation between both corneal apex movements and the cardiopulmonary system. Unraveling these relationships could lead to better understanding of interactions between ocular biomechanics and vision. The advantages and disadvantages of the two methods in the context of measuring longitudinal movements of the corneal apex are outlined.

High-Frequency Ultrasound Assessment of the Murine Heart From Embryo Through to Juvenile

Aim: The aim of this study is to assess the murine heart of normal embryos, neonates, and juveniles using high-frequency ultrasound. Methods: Diastolic function was measured with E/A ratio (E wave velocity/A wave velocity) and isovolumetric relaxation time (IRT), systolic function with isovolumetric contraction time (ICT), percentage fractional shortening (FS%), percentage ejection fraction (EF%). Global cardiac performance was quantified using myocardial performance index (MPI). Results: Isovolumetric relaxation time remained stable from E10.5 to 3 weeks. Systolic function (ICT) improved with gestation and remained stable from E18.5 onward. Myocardial performance index showed improvement in embryonic lift (0.82-0.63) and then stabilized from 1 to 3 week (0.60-0.58). Percentage ejection fraction remained high during gestation (77%-69%) and then decreased from the neonate to juvenile (68%-51%). Conclusion: The ultrasound biomicroscope allows for noninvasive in-depth assessment of cardiac function of embryos and pups. Detailed physiological and functional cardiac function readouts can be obtained, which is invaluable for comparison to mouse models of disease.

Transthoracic cardiac ultrasonic stimulation induces a negative chronotropic effect

The objective of this study is to investigate cardiac bioeffects resulting from ultrasonic stimulation using a specific set of acoustical parameters. Ten Sprague-Dawley rats were anesthetized and exposed to 1-MHz ultrasound pulses of 3-MPa peak rarefactional pressure and approximately 1% duty factor. The pulse repetition frequency started slightly above the heart rate and was decreased by 1 Hz every 10 s, for a total exposure duration of 30 s. The control group was composed of five rats. Two-way analysis of variance for repeated measures and Bonferroni post hoc tests were used to compare heart rate and ejection fraction, which was used as an index of myocardial contractility. It was demonstrated for the first time that transthoracic ultrasound has the potential to decrease the heart rate by similar to 20%. The negative chronotropic effect lasted for at least 15 min after ultrasound exposure and there was no apparent gross damage to the cardiac tissue.