Progetto n. NVKP_16-1–2016-0017 ("Programma nazionale per il cuore") è stato attuato con il sostegno fornito dal Fondo nazionale per la ricerca, lo sviluppo e l'innovazione dell'Ungheria, finanziato nell'ambito del regime di finanziamento NVKP_16. La ricerca è stata finanziata dal Thematic Excellence Programme (2020-4.1.1.-TKP2020) del Ministero per l'Innovazione e la Tecnologia in Ungheria, nell'ambito dei programmi tematici di sviluppo terapeutico e bioimaging dell'Università Semmelweis.

Il protocollo segue le linee guida del comitato etico per la ricerca umana dell'istituzione e i pazienti dei casi clinici hanno dato il loro consenso informato scritto allo studio.
1. Requisiti tecnici
<ol><li>Per l'acquisizione e l'analisi 3D, utilizzare software e hardware appropriati. Utilizzare cavi ECG del dispositivo di ecocardiografia; inoltre, è obbligatorio per il protocollo completo di acquisizione 3D descritto di seguito.</li>
	<li>Per l'acquisizione 3D, utilizzare una sonda ecocardiografica 3D e una macchina a ultrasuoni compatibile con 3D. Per l'analisi volumetrica 3D RV, utilizzare un software dedicato.</li>
</ol>2. Acquisizione
<ol><li>Nella stragrande maggioranza dei casi, eseguire l'acquisizione 3D del camper utilizzando viste apicali. A differenza delle opinioni focalizzate sul LV, si raccomanda un diverso posizionamento del paziente. Se è possibile ottenere una qualità dell'immagine sostanzialmente migliore passando a uno spazio intercostale rispetto alla vista apicale corretta, questa vista abbreviata può consentire una migliore qualità dell'immagine 3D. Lo scorcio può essere corretto durante l'analisi 3D.<ol><li>Rispetto all'acquisizione ecocardiografica apicale standard, in cui si raccomanda la posizione del decubito laterale sinistro (paziente sdraiato sul lato sinistro con il braccio sinistro teso sopra la testa), far inclinare leggermente di più il paziente all'indietro per consentire una posizione più laterale del trasduttore.</li>
		<li>Scegli una profondità dell'immagine che includa solo il camper. Una profondità inutilmente elevata può ridurre la frequenza dei fotogrammi di acquisizione con la mancanza di effetti benefici per quanto riguarda l'analisi volumetrica RV.</li>
	</ol></li>
	<li>Confermare la corretta visualizzazione focalizzata sul camper dalle immagini ecocardiografiche 2D. Se la parete libera del camper è scarsamente visualizzata anche da questa vista, la qualità dell'immagine 3D prevista non sarà ottimale per ulteriori analisi.</li>
	<li>Passa all'imaging 3D live utilizzando il pulsante 4D , dove è possibile eseguire un'ulteriore correzione della vista RV.</li>
	<li>Mentre la modalità live 3D può essere abbastanza piacevole esteticamente, utilizzare la modalità 12 Slice per la vista 3D, che mostra un'immagine triplana della regione di interesse e 9 piani di sezione trasversale che possono essere modificati liberamente. Con la rotazione e il corretto posizionamento dei piani tagliati, confermare la visibilità dell'intera parete libera del camper (compreso il tratto di deflusso e i segmenti apicali).</li>
	<li>Regolare ulteriormente l'immagine utilizzando l'inclinazione a sinistra del settore (seconda pagina sul touch screen) per migliorare la visualizzazione RV.</li>
	<li>Utilizza due modalità di acquisizione 3D per l'analisi volumetrica RV: la modalità multi beat e la modalità single beat . Utilizzare entrambi questi approcci in ogni paziente, tuttavia, in alcuni casi (ad esempio, alcune aritmie, grave dispnea del paziente), solo quest'ultimo può essere fattibile.</li>
	<li>Utilizzando la modalità single beat , ottieni un compromesso tra qualità dell'immagine e frame rate. Scegli una profondità, una larghezza e un frame rate ottimali (pannello inferiore del touch screen) e ottieni loop 3D del camper senza ulteriori azioni. Questo metodo è fattibile nella maggior parte dei pazienti; Tuttavia, produce generalmente una qualità dell'immagine e un frame rate inferiori rispetto all'approccio multi beat .<ol><li>In caso di frequenza cardiaca media (60-70/min), mantenere un limite di frame rate inferiore di 16 frame/s per un'adeguata analisi RV; Tuttavia, se la tachicardia è presente è consigliata una frequenza di fotogrammi ancora più elevata.</li>
	</ol></li>
	<li>Utilizzando la modalità multi beat, ricostruire il loop 3D acquisito da un determinato numero di cicli cardiaci selezionabili sul touch screen (è possibile utilizzare le modalità 2,3,4 e 6 beat ). In contrasto con l'acquisizione a battito singolo, generalmente ci si aspetta una migliore qualità dell'immagine e frame rate; Tuttavia, richiede lunghezze del ciclo cardiaco relativamente costanti e anche la compliance del paziente a causa della manovra obbligatoria di mantenimento del respiro. La manovra è essenziale per evitare i cosiddetti artefatti di cucitura: quando il volume 3D acquisito viene cucito insieme, lunghezze disuguali del ciclo cardiaco e/o movimento dovuto alla respirazione possono provocare questo fenomeno.<ol><li>Dopo aver corretto il posizionamento della sonda e l'impostazione della macchina (analogamente alla modalità "single beat"), chiedere al paziente di fare un respiro profondo e trattenerlo. In questo caso, i polmoni in espansione di solito coprono l'intera immagine.</li>
		<li>Chiedere al paziente di espirare lentamente, rigorosamente con una guida. In parallelo con lo sgonfiamento dei polmoni, il camper diventa di nuovo visibile.</li>
		<li>Quando l'intero RV (muro libero e setto) riappare, chiedere al paziente di trattenere il respiro in questo stato.</li>
		<li>Facendo clic su più battiti sullo schermo, inizia l'acquisizione e il ciclo 3D si accumula durante la quantità data di cicli cardiaci.</li>
		<li>Quando l'acquisizione è pronta (viene visualizzato l'intero camper), chiedere al paziente di respirare di nuovo liberamente.</li>
		<li>Controllare il ciclo ottenuto per assicurarsi che non vi siano artefatti di cucitura o drop-out.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Analisi 4D RV
<ol><li>Utilizzando un software dedicato, eseguire analisi volumetriche 3D del camper. Dopo aver scelto il loop 3D focalizzato su RV dalla libreria del paziente, aprire il software dalla finestra Misurazione che si trova nella cartella Volume .</li>
	<li>Dopo aver aperto il software, orientare il camper su quattro piani di taglio predefiniti.<ol><li>Posizionare due marcatori (TV Center) al centro della valvola tricuspide nei piani dell'asse lungo superiore e inferiore sinistro. Regolare l'asse lungo dell'immagine sull'asse lungo effettivo del camper utilizzando lo strumento rotazione. Le immagini di riferimento sui bordi in alto a destra mostrano come dovrebbe apparire l'orientamento corretto.</li>
		<li>Nei pannelli superiore e inferiore destro, allineate le immagini ad asse corto nella posizione corretta mediante rotazione. Analogamente al passaggio precedente, le immagini di riferimento aiutano anche in questo processo.</li>
	</ol></li>
	<li>Al termine, fate clic su Imposta punti di riferimento per il passaggio successivo dell'analisi. Imposta i punti di riferimento in due immagini.<ol><li>Sul lato sinistro, segnare l'anello tricuspide sulla parete libera (parete libera TV) e il setto (setto TV) e l'apice RV sulla vista apicale a quattro camere precedentemente orientata.</li>
		<li>Sul lato destro, impostare i punti di inserimento posteriore del RV (LV / RV posteriore) e anteriore (LV / RV anteriore) e la parete libera RV (parete libera RV). Analogamente alla finestra precedente, le immagini di riferimento nell'angolo in alto a destra aiutano a stabilire la corretta configurazione. Dopo aver impostato tutti i punti di riferimento, il software passa automaticamente alla finestra successiva (Revisione).</li>
	</ol></li>
	<li>In questa finestra (Revisione), rivedere e correggere manualmente il rilevamento automatico del bordo endocardico durante l'intero ciclo cardiaco, se necessario. Per impostazione predefinita, è possibile visualizzare 9 pannelli: sul lato sinistro, 3 anelli mobili (1 asse lungo e 2 asse corto), al centro i fotogrammi diastolici finali delle stesse immagini e sul lato destro quelli end-sistolici.<ol><li>In caso di falso tracciamento, correggere liberamente i bordi endocardici (linee verdi), il bordo tracciato facendo clic su di essi. Utilizzando lo strumento di rotazione sull'asse corto, esaminate le immagini che tracciano lungo l'intera circonferenza del camper. Regola l'entità della correzione scegliendo Dimensioni penna sul pannello laterale destro. Se il tracciamento è considerato corretto, fare clic su Risultati nello stesso pannello.</li>
	</ol></li>
	<li>Nell'ultima sezione, esaminate i dati volumetrici 3D finali e altri parametri calcolati nella parte superiore destra (pannello Foglio di lavoro ). Oltre ai volumi RV e alla frazione di eiezione, il software visualizza anche parametri 2D, come diametri lineari (asse medio, basale e lungo), nonché valori FAC e TAPSE derivati dalla vista apicale a quattro camere predefinita. Il software mostra anche un asse lungo e corto del camper (lato sinistro), un modello live 3D del camper (in alto al centro) e una curva volume-tempo della camera (in basso a destra).<ol><li>In caso di necessità di ulteriori regolazioni nel tracciamento, tutti i passaggi precedenti sono disponibili per la correzione facendo clic su di essi nel pannello di destra. Se il tracciamento e i parametri 3D sono considerati validi, salvare i risultati facendo clic su "Approva ed esci" sullo stesso pannello.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Edler, I., Lindstrom, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+history+of+echocardiography.">The history of echocardiography.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 30 (12), 1565-1644 (2004).</li><li>Ho, S. 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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=Exercise-induced+shift+in+right+ventricular+contraction+pattern:+novel+marker+of+athlete's+heart?.">Exercise-induced shift in right ventricular contraction pattern: novel marker of athlete's heart?.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory. , (2018).</li><li>Corrado, D., 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=Arrhythmogenic+right+ventricular+cardiomyopathy:+evaluation+of+the+current+diagnostic+criteria+and+differential+diagnosis.">Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy: evaluation of the current diagnostic criteria and differential diagnosis.</a> European Heart Journal. , (2019).</li><li>Luo, 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=Right+ventricular+outflow+tract+systolic+function+correlates+with+exercise+capacity+in+patients+with+severe+right+ventricle+dilatation+after+repair+of+tetralogy+of+Fallot.">Right ventricular outflow tract systolic function correlates with exercise capacity in patients with severe right ventricle dilatation after repair of tetralogy of Fallot.</a> Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 24 (5), 755-761 (2017).</li></ol>

L'analisi 3D del camper rappresenta un passo importante nella pratica quotidiana della cardiologia. Parallelamente al crescente interesse per la morfologia e la funzione della camera cardiaca precedentemente trascurata, queste nuove soluzioni forniscono informazioni clinicamente significative sul lato destro del cuore. Mentre l'acquisizione 3D ha diversi aspetti che differiscono notevolmente dall'imaging ecocardiografico 2D, mantenendo particolare attenzione ai punti critici e utilizzando un protocollo approfondito, l'analisi 3D RV può passare da uno strumento scientifico a una fase essenziale dell'esame ecocardiografico. Con una qualità dell'immagine ottimale e un'adeguata competenza, l'analisi volumetrica RV mediante ecocardiografia può richiedere solo pochi minuti dall'acquisizione ai risultati con elevata fattibilità13. I costi significativamente inferiori e i tempi di procedura più brevi lo rendono un'alternativa interessante all'esame MR cardiaco gold standard in diversi casi.
Tuttavia, l'analisi 3D potrebbe non essere fattibile in ogni scenario. Il fattore di limitazione più importante è la qualità dell'immagine ecocardiografica: nei pazienti con una finestra ecocardiografica 2D scadente, la qualità dell'immagine 3D accettabile è raramente raggiungibile. Tuttavia, è importante ricordare che varie manovre (posizionamento laterale della sonda, scorcio, preset corretti) possono migliorare la qualità dell'immagine 3D. La visualizzazione subottimale del tratto di deflusso del RV non è rara, tuttavia di solito è ben tollerata dalle soluzioni di analisi RV che forniscono risultati affidabili. L'utilizzo di loop 3D con stitching, gli artefatti drop-out sono fortemente sconsigliati, pertanto la registrazione di più loop e il controllo post-acquisizione sono altamente raccomandati.
L'esame 3D del camper apre la possibilità di analisi della deformazione del camper 3D e valutazione regionale della camera14. È noto che l'EF mantenuto non preclude cambiamenti significativi nella meccanica dei camper4. La valutazione della deformazione RV rivela cambiamenti distinti del modello di contrazione RV in un'ampia varietà di popolazioni, come pazienti post-cardiochirurgia 15,16,17, cardiopatia congenita 18, ipertensione arteriosa polmonare 19,20,21 e atleti d'élite 22 . Inoltre, la misurazione della morfologia e della funzione segmentale può essere di grande interesse nelle malattie in cui è previsto un rimodellamento regionale del RV, come la cardiomiopatia aritmogena23 o i pazienti con cardiopatia congenita24. In conclusione, la post-elaborazione dei dati RV 3D può fornire nuovi parametri della camera con valore diagnostico e prognostico incrementale.

L'ecocardiografia ha fatto molta strada dalle sue prime applicazioni cliniche nel 19501. Le prime sonde ad ultrasuoni unidimensionali sono state progettate per fornire semplici diametri lineari delle pareti della camera e lumen; Tuttavia, rappresentano senza dubbio una pietra miliare nell'imaging cardiovascolare. Lo sviluppo dell'ecografia bidimensionale (2D) è stato un altro passo importante fornendo una quantificazione molto più precisa della morfologia e della funzione ed è ancora considerato il metodo standard nella pratica clinica quotidiana. Tuttavia, la valutazione basata sull'ecocardiografia 2D comporta ancora un importante limite della tecnica: l'imaging di una data camera da pochi piani tomografici non caratterizza adeguatamente la morfologia e la funzione di una struttura tridimensionale (3D). Questo problema è ancora più pronunciato nel caso del ventricolo destro (RV): rispetto al relativamente semplice ventricolo sinistro a forma di proiettile (LV), il RV ha una geometria complessa2 che non può essere adeguatamente quantificata utilizzando diametri lineari o aree3. Nonostante questi fatti ampiamente noti, la morfologia e la funzione del camper sono solitamente misurate da parametri così semplici nella pratica clinica.
Per molti decenni, il camper è stato considerato avere un ruolo molto meno importante in circolazione rispetto alla sua controparte sinistra. Diversi articoli di riferimento hanno confutato questo punto di vista mostrando il forte ruolo prognostico della geometria e della funzione RV in un'ampia varietà di malattie 4,5,6,7. Numerosi studi hanno dimostrato il valore incrementale della misurazione RV anche utilizzando parametri convenzionali relativamente semplici, il che evidenzia l'importanza e la necessità di una quantificazione più precisa della camera con un valore clinico potenzialmente significativo.
L'ecocardiografia 3D supera diversi limiti della valutazione 2D delle camere cardiache. Mentre la misurazione dei volumi e anche dei parametri funzionali privi di ipotesi geometriche può essere di grande interesse anche nel caso del BT, può acquisire particolare importanza nella valutazione del RV8. I volumi RV derivati dal 3D e la frazione di eiezione (EF) hanno dimostrato di avere un valore prognostico significativo in varie condizioni cardiovascolari 9,10.
Al giorno d'oggi, diversi fornitori forniscono soluzioni semi-automatizzate per la valutazione 3D RV con risultati convalidati rispetto alle misurazioni di risonanza magnetica cardiaca (MR) gold standard11,12. I requisiti tecnici della valutazione 3D sono parti essenziali di un reparto di imaging cardiovascolare all'avanguardia al giorno d'oggi, e si prevede che presto farà parte delle attrezzature generali in ogni laboratorio di ecocardiografia. Con un'adeguata esperienza nell'acquisizione e nella post-elaborazione 3D, l'analisi RV 3D può essere facilmente implementata nel protocollo di esame standard.

<table><tbody><tr><td>3V-D/4V-D/4Vc-D</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>ultrasound probe</td></tr><tr><td>4D Auto RVQ</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>software for analysis</td></tr><tr><td>E9/E95</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>ultrasound machine</td></tr><tr><td>EchoPac v203</td><td>General Electric</td><td>n.a.</td><td>software for analysis</td></tr></tbody></table>

morphological and functional assessment of the right ventricle using 3d echocardiography

Tradizionalmente, si credeva che il lato destro del cuore avesse un ruolo minore nella circolazione; tuttavia, sempre più dati suggeriscono che la funzione ventricolare destra (RV) ha un forte potere diagnostico e prognostico in vari disturbi cardiovascolari. A causa della sua complessa morfologia e funzione, la valutazione del RV mediante ecocardiografia bidimensionale convenzionale è limitata: la pratica clinica quotidiana di solito si basa su semplici dimensioni lineari e misure funzionali. L'ecocardiografia tridimensionale (3D) ha superato questi limiti fornendo una quantificazione volumetrica del camper priva di ipotesi geometriche. Qui, offriamo una guida passo-passo per ottenere e analizzare i dati ecocardiografici 3D del camper utilizzando il principale software disponibile in commercio. Quantificheremo i volumi 3D RV e la frazione di espulsione. Diversi aspetti tecnici possono aiutare a migliorare anche la qualità dell'acquisizione e dell'analisi dei camper, che presentiamo in modo pratico. Esaminiamo le attuali opportunità e i fattori limitanti di questo metodo e evidenziamo anche le potenziali applicazioni della valutazione 3D RV nell'attuale pratica clinica.

L'analisi 3D del camper è fattibile in un'ampia varietà di malattie cardiovascolari. Il caso 1 è un volontario sano con volumi e funzioni ventricolari normali (Figura 1). Il caso 2 è un paziente con riparazione post-valvola mitrale che è un tipico esempio per i risultati contrastanti della valutazione 2D convenzionale: mentre TAPSE è marcatamente ridotto, il paziente non mostra alcun segno di disfunzione RV e una funzione sistolica globale RV mantenuta è stata confermata dal normale 3D RV EF (Figura 2). Entrambi i pazienti avevano un'eccellente finestra ecocardiografica con conseguente grande qualità di tracciamento. Il caso 3 è un atleta semi-professionista con cardiomiopatia dilatativa (Figura 3). Era possibile ottenere solo una qualità dell'immagine moderata (il tratto di deflusso è scarsamente visualizzato); tuttavia, l'analisi RV 3D ha avuto successo, mostrando un buon accordo con i risultati della RM cardiaca.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61214/61214fig1.jpg"> Figura 1: Analisi 3D RV di un volontario sano. Sui pannelli di sinistra è possibile vedere un'immagine dell'asse lungo (pannello superiore) e un'immagine dell'asse corto (pannello inferiore) del camper. La linea verde rappresenta il bordo endocardico. L'immagine centrale in alto è un modello 3D del camper basato sull'analisi corrente. Oltre ai volumi RV e alla frazione di espulsione, il software visualizza i parametri 2D, come i diametri lineari (asse medio, basale e lungo), nonché i valori FAC e TAPSE derivati dalla vista apicale predefinita a quattro camere (pannello superiore destro) e viene generata anche una curva volume-tempo (pannello inferiore destro). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61214/61214fig1large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61214/61214fig2.jpg"> Figura 2: Analisi 3D RV di un paziente con riparazione post-valvola mitrale. Mentre i volumi di RV 3D e EF sono nell'intervallo normale, TAPSE è notevolmente inferiore. Il ridotto accorciamento longitudinale del RV è un fenomeno comune dopo la chirurgia cardiaca, tuttavia, la maggior parte di questi pazienti non mostra segni di insufficienza RV. La valutazione 3D EF conferma il mantenimento della funzione sistolica globale nonostante i valori TAPSE notevolmente ridotti. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61214/61214fig2large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61214/61214fig3.jpg"> Figura 3: Caso di un atleta con cardiomiopatia dilatativa. I volumi di 3D RV sono aumentati, mentre 3D RV EF è leggermente ridotto. Si noti la qualità dell'immagine non ottimale con un tratto di deflusso RV scarsamente visualizzato. Nonostante la scarsa finestra ecocardiografica, l'analisi RV mostra un buon accordo con le misurazioni derivate dalla RM cardiaca considerando la nota sottostima sistematica del volume dell'analisi ecocardiografica RV 3D rispetto alla RM cardiaca gold standard (RVEDV: 168 mL; RVESV: 99 ml; RVEF: 41%). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61214/61214fig3large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.</a>

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Morphological and Functional Assessment of the Right Ventricle Using 3D Echocardiography

Qui, forniamo un protocollo di acquisizione e analisi passo-passo per la valutazione volumetrica 3D del ventricolo destro, concentrandoci principalmente sugli aspetti pratici che massimizzano la fattibilità di questa tecnica.

Valutazione morfologica e funzionale del ventricolo destro mediante ecocardiografia 3D

Traditionally, it was believed that the right side of the heart has a minor role in circulation; however, more and more data suggest that right ...

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Nanyang Technological University

Research

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Medicine

2.8K Views.  Semmelweis University Heart and Vascular Center. Qui, forniamo un protocollo di acquisizione e analisi passo-passo per la valutazione volumetrica 3D del ventricolo destro, concentrandoci principalmente sugli aspetti pratici che massimizzano la fattibilità di questa tecnica.

Video: Morphological and Functional Assessment of the Right Ventricle Using 3D Echocardiography

Echocardiographic Assessment of the Right Heart in Mice

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential therapies. Given the expense and time involved in creating animal models of disease, it is critical that researchers have tools to accurately assess phenotypic expression of disease. Right ventricular dysfunction is the major manifestation of pulmonary hypertension. Echocardiography is the mainstay of the noninvasive assessment of right ventricular function in rodent models and has the advantage of clear translation to humans in whom the same tool is used. Published echocardiography protocols in murine models of PAH are lacking.
In this article, we describe a protocol for assessing RV and pulmonary vascular function in a mouse model of PAH with a dominant negative BMPRII mutation; however, this protocol is applicable to any diseases affecting the pulmonary vasculature or right heart. We provide a detailed description of animal preparation, image acquisition and hemodynamic calculation of stroke volume, cardiac output and an estimate of pulmonary artery pressure.

This article provides a protocol for the echocardiographic assessment of right ventricular size and pulmonary hypertension in mice. Applications include phenotype determination and serial assessment in transgenic and toxin-induced mouse models of cardiomyopathy and pulmonary vascular disease.

La valutazione ecocardiografica del cuore destro in topi

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential ...

Ricerca

Medicina

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

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

Valutazione del ventricolo destro Struttura e funzione in modello murino di polmonare Arteria Costrizione da ecocardiografia transtoracica

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

Echocardiographic Approaches and Protocols for Comprehensive Phenotypic Characterization of Valvular Heart Disease in Mice

The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in rodents, with detailed descriptions of the appropriate methods for anesthesia, the echocardiographic windows used, the imaging planes and probe orientations for image acquisition, the methods for data analysis, and the limitations of emerging technologies for the evaluation of cardiac and valvular function. Importantly, we also highlight several future areas of research in cardiac and heart valve imaging that may be leveraged to gain insights into the pathogenesis of valve disease in preclinical animal models. We propose that using a systematic approach to evaluating cardiac and heart valve function in mice can result in more robust and reproducible data, as well as facilitate the discovery of previously underappreciated phenotypes in genetically-altered and/or physiologically-stressed mice.

This protocol provides a detailed description of the echocardiographic approach for comprehensive phenotyping of heart and heart valve function in mice.

Approcci ecocardiografici e protocolli per completa caratterizzazione fenotipica di malattia valvolare cardiaca nei topi

The aim of this manuscript and accompanying video is to provide an overview of the methods and approaches used for imaging heart valve function in ...

Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk stratification in various cardiac disorders. Recently, 3D echocardiography became available in routine cardiology practice; however, high-quality image acquisition and subsequent analysis have a steep learning curve. The present article aims to guide the reader through a detailed 3D protocol by presenting tips and tricks and also by highlighting the potential pitfalls to facilitate the widespread but technically sound use of this important technique concerning the LV. First and foremost, we show the acquisition of a high-quality 3D dataset with optimal spatial and temporal resolution. Then, we present the analytical steps toward a detailed quantification of the LV by using one of the most widely applied built-in software. We will quantify LV volumes, sphericity, mass and also systolic function by measuring ejection fraction and myocardial deformation (longitudinal and circumferential strain). We will discuss and provide clinical examples about the essential scenarios where the transition from a conventional echocardiographic approach to a 3D-based quantification is highly recommended.

In this article, we provide a step-by-step acquisition and analysis protocol for the volumetric assessment and speckle-tracking analysis of the left ventricle by 3D echocardiography, particularly focusing on practical aspects that maximize the feasibility of this technique.

Valutazione della struttura e della funzione ventricolare sinistra mediante ecocardiografia 3D

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk ...

Bioingegneria

Three-Dimensional Echocardiographic Method for the Visualization and Assessment of Specific Parameters of the Pulmonary Veins

The dimensions of the pulmonary veins are important parameters when planning pulmonary vein isolation (PVI), especially with the cryoballoon ablation technique. Acknowledging the dimensions and anatomical variations of the pulmonary veins (PVs) may improve the outcome of the intervention. Conventional 2D transoesophageal echocardiography can only provide limited data about the dimensions of the PVs; however, 3D echocardiography can further evaluate relevant diameters and areas of the PVs, as well as their spatial relationship to surrounding structures. In previous literature data, parameters influencing the success rate of PVI have already been identified. These are the left lateral ridge, the intervenous ridge, the ostial area of the PVs and the ovality index of the ostium. Proper imaging of the PVs by 3D echocardiography is a technically challenging method. One crucial step is the collection of images. Three individual transducer positions are necessary to visualize the important structures; these are the left lateral ridge, the ostium of the PVs and the intervenous ridge of the left and right PVs. Next, 3D images are acquired and saved as digital loops. These datasets are cropped, which result in the en face views displaying spatial relationships. This step can also be employed to determine the anatomical variations of the PVs. Finally, multiplanar reconstructions are created to measure each individual parameter of the PVs.
Optimal quality and orientation of the acquired images are paramount for the appropriate assessment of PV anatomy. In the present work, we examined the 3D visibility of the PVs and the suitability of the above method in 80 patients. The aim was to provide a detailed outline of the essential steps and potential pitfalls of PV visualization and assessment with 3D echocardiography.

The dimensions of the pulmonary veins (PV) are important parameters when planning pulmonary vein isolation. 2D transoesophageal echocardiography can only provide limited data about the PVs; however, 3D echocardiography can evaluate relevant diameters and areas of the PVs, as well as their spatial relationship to surrounding structures.

Metodo ecocardiografico tridimensionale per la visualizzazione e la valutazione di parametri specifici delle vene polmonari

The dimensions of the pulmonary veins are important parameters when planning pulmonary vein isolation (PVI), especially with the cryoballoon ablation ...

Echocardiographic Measurement of Right Ventricular Diastolic Parameters in Mouse

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV diastolic function is rarely quantified in experimental studies. This might be due to technical difficulties in the visualization of the RV in the apical four-chamber view in rodents. Here we describe two positions facilitating the visualization of the apical four-chamber view in mice to assess the RV diastolic function.
The apical four-chamber view is enabled by tilting the mouse fixation platform to the left and caudally (LeCa) or to the right and cranially (RiCr). Both positions provide images of comparable quality. The results of the RV diastolic function obtained from two positions are not significantly different. Both positions are comparably easy to perform. This protocol can be incorporated into published protocols and enables detailed investigations of the RV function.

Here we describe and compare two positions for obtaining the apical four-chamber view in mice. These positions enable the quantification of the right ventricular function, provide comparable results, and can be used interchangeably.

Misurazione ecocardiografica dei parametri diastolici ventricolari a destra nel mouse

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV ...

Echocardiographic Assessment of Cardiac Anatomy and Function in Adult Rats

The use of experimental animal models has become crucial in cardiovascular science. Most studies using rodent models are focused on two-dimensional imaging to study the cardiac anatomy of the left ventricle and M-mode echo to assess its dimensions. However, this could limit a comprehensive study. Herein, we describe a protocol that allows an assessment of the heart chamber size, left ventricular function (systolic and diastolic) and valvular function. A conventional medical ultrasound machine was used in this protocol and different echo views were obtained through left parasternal, apical and suprasternal windows. In the left parasternal window, the long and short axis were acquired to analyze left chamber dimensions, right ventricle and pulmonary artery dimensions, and mitral, pulmonary and aortic valve function. The apical window allows the measurement of heart chamber dimensions and evaluation of systolic and diastolic parameters. It also allows Doppler assessment with detection and quantification of heart valve disturbances (regurgitation or stenosis). Different segments and walls of the left ventricle are visualized throughout all views. Finally, the ascending aorta, aortic arch, and descending aorta can be imaged through the suprasternal window. A combination of ultrasound imaging, Doppler flow and tissue Doppler assessment have been obtained to study cardiac morphology and function. This represents an important contribution to improve the assessment of cardiac function in adult rats with impact for research using these animal models.

A non-invasive protocol for transthoracic echocardiography assessment of cardiac anatomy and function for adult rats is presented in the current study. The heart valves, all four cardiac chambers and the ascending aorta, aortic arch and descending aorta are studied in detail.

Valutazione ecocardiografica dell'anatomia e della funzione cardiaca nei ratti adulti

The use of experimental animal models has become crucial in cardiovascular science. Most studies using rodent models are focused on two-dimensional ...

Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) generated by recording both pressure and volume during cardiac catheterization are vital when assessing both systolic and diastolic cardiac function. Left and right heart function are closely related, reflected in ventricular interdependence. Thus, recording biventricular function in the same animal is important to get a complete assessment of cardiac function. In this protocol, a closed chest approach to cardiac catheterization consistent with the way catheterization is performed in patients is adopted in mice. While challenging, the closed chest strategy is a more physiological approach, because opening the chest results in major changes in preload and afterload that create artifacts, most notably a fall in systemic blood pressure. While high-resolution echocardiography is used to assess rodents, cardiac catheterization is invaluable, particularly when assessing diastolic pressures in both ventricles.
Described here is a procedure to perform invasive, closed chest, sequential left and right ventricular pressure-volume (PV) loops in the same animal. PV loops are acquired using&#160;admittance technology with a mouse pressure-volume catheter and pressure-volume system acquisition. The procedure is described, beginning with the neck dissection, which is required to access the right jugular vein and the right carotid artery, to the insertion and positioning of the catheter, and finally the data acquisition. Then, the criteria required to ensure the acquisition of high-quality PV loops are discussed. Finally, the analysis of the left and right ventricular PV loops and the different hemodynamic parameters available to quantify systolic and diastolic ventricular function are briefly described.

Presented here is a protocol to assess biventricular heart function in mice by generating pressure-volume (PV) loops from the right and left ventricle in the same animal using closed chest catheterization. The focus is on the technical aspect of surgery and data acquisition.

Valutazione biventricolare della funzione cardiaca e delle anse pressione-volume mediante cateterismo a torace chiuso nei topi

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) ...

The Use of 3D Echocardiography in Surgical Planning of the Mitral Valve in Pediatric Cardiology

Mitral valve disease in pediatric cardiology is complex and can involve a combination of annular, leaflet, chordae tendineae and papillary muscle abnormalities. Transthoracic two-dimensional echocardiography (2DE) remains the primary diagnostic imaging technique utilized in pediatric surgical planning. However, given that the mitral valve is a three-dimensional (3D) structure, the addition of 3D echocardiography (3DE) to better define the mechanisms of stenosis and/or regurgitation is advantageous. Transthoracic 3DE technology has improved with advances in probe technology and ultrasound scanners, producing images with good spatial resolution and adequate temporal resolution. Specifically, the addition of pediatric 3D transducers with higher frequencies and a smaller footprint provides better 3DE imaging in children. Improved efficiency of 3DE acquisition and analysis allow 3D assessment of the mitral valve to be more easily integrated by the sonographer, the cardiologist and the surgeon in mitral valve assessment. This improvement was also made possible by the postprocessing software optimization.
In this method paper, we aim to describe the transthoracic 3DE assessment of the mitral valve in children and its use in the surgical planning of pediatric mitral valve disease. Firstly, the 3DE assessment begins by selecting the correct probe and by obtaining a view of the mitral valve. Then, the appropriate data acquisition method should be selected based on the individual patient. Next, optimization of the data set is critical in order to properly balance spatial and temporal resolution. During live scanning or following acquisition, the data set can be cropped using innovative tools that allow the user to quickly obtain an infinite number of cut planes or volumetric reconstructions. The cardiologist and surgeon can view the mitral valve en face; thus, accurately reconstructing its morphology in order to support medical or surgical planning. Finally, a review of some clinical applications is proposed, showing examples in pediatric mitral valve managements.

3D echocardiography of the mitral valve in pediatric cardiology produces full anatomic reconstructions that contribute to improved surgical management. Here, we outline a protocol for 3D acquisition and post-processing of the mitral valve in pediatric cardiology.

Mitral valve disease in pediatric cardiology is complex and can involve a combination of annular, leaflet, chordae tendineae and papillary muscle ...

Rimodellamento 3D basato su ICE per l'atrio sinistro e la vena polmonare

Three-Dimensional Modeling of the Left Atrium and Pulmonary Veins with a Precise Intracardiac Echocardiography Approach

Intracardiac echocardiography (ICE) is a novel tool for estimating cardiac anatomy during pulmonary vein isolation procedures, particularly the left atrium (LA) anatomy and pulmonary vein structures. ICE is widely used to establish a three-dimensional (3D) left atrial structural model during ablation procedures. However, it is unclear whether using ICE in a precise 3D modeling method can provide a more accurate left atrial 3D model and the transseptal approach. This study proposes a protocol to model the left atrium and pulmonary veins with ICE and fast anatomical mapping (FAM) catheter remodeling. It evaluates the accuracy of the models produced using the two methods through observer scoring. We included 50 patients who underwent ICE-based 3D remodeling and 45 who underwent FAM 3D remodeling based on pulmonary vein isolation procedures. The pulmonary vein antrum remodeling is estimated by comparing the antrum area acquired by remodeling and left atrial computed tomography angiography (CTA). The observer scores for the modeling in the ICE and FAM groups were 3.40 &#177; 0.81 and 3.02 &#177; 0.72 (P &#60; 0.05), respectively. The pulmonary vein antrum area obtained using the ICE- and FAM-based methods showed a correlation with the area acquired by left atrium CT. However, the 95% confidence interval bias was narrower in ICE-acquired models than in FAM-acquired models (-238 cm2 to 323 cm2 Vs. -363 cm2 to 386 cm2, respectively) using Bland-Altman analysis. Therefore, precise ICE possesses high accuracy in estimating the left atrial structure, becoming a promising approach for future cardiac structure estimation.

Autore in primo piano: Progressi nell'ecocardiografia intracardiaca per la valutazione dell'anatomia atriale 

Accurate intracardiac echocardiography (ICE) shows significant accuracy in estimating the left atrial structure, a prospective and promising cardiac structure estimation method. Here we propose a protocol for three-dimensional modeling of the left atrium and pulmonary veins with ICE and fast anatomical mapping (FAM) catheter remodeling.

Modellazione tridimensionale dell'atrio sinistro e delle vene polmonari con un approccio ecocardiografico intracardiaco preciso

Intracardiac echocardiography (ICE) is a novel tool for estimating cardiac anatomy during pulmonary vein isolation procedures, particularly the left ...