Автоматизированные измерения деформации с использованием AutoStrain LV/RV/LA

TOMTEC, технология Philips, уже много лет используется для измерения деформации миокарда с помощью программных приложений, которые хорошо известны клиническим пользователям, широко применяются в практике и имеют подтверждение в сотнях научных публикаций. AutoStrain — первое приложение TOMTEC, интегрированное в ультразвуковую систему Philips EPIQ CVx. Приложение AutoStrain, работающее на основе Auto View Recognition, Auto Contour Placement и спекл-трекинга, обеспечивает надёжное, воспроизводимое измерение GLS одним нажатием кнопки, что делает его эффективным инструментом для рутинной клинической практики.

Визуализация деформации для оценки функции левого предсердия (ЛП) и правого желудочка (ПЖ) является относительно новой областью клинического применения. AutoStrain LA и AutoStrain RV разработаны в соответствии с рекомендациями по стандартизации, представленными в документе рабочей группы Strain Task Force³. Благодаря быстрому и простому рабочему процессу AutoStrain делает эти измерения доступными для клинической рутинной практики.

Приложение AutoStrain использует две технологии автоматизации: Auto View Recognition (Автоматическое распознавание проекций) и Auto Contour Placement (Автоматическое оконтуривание). Внедрение этих автоматизированных инструментов обеспечивает простой и быстрый рабочий процесс для выполнения надёжных и воспроизводимых измерений GLS, при этом пользователь сохраняет возможность редактировать и корректировать результаты автоматического анализа для соблюдения принципов надлежащей клинической практики.

Auto View Recognition (автоматическое распознавание проекций) автоматически определяет, какая из выбранных проекций является апикальной 4-камерной (A4C), апикальной 2-камерной (A2C) или апикальной 3-камерной (A3C), и автоматически присваивает выбранным изображениям соответствующие метки. Метка отображается на изображении в виде схематического наложения, как показано на рисунке 1. Алгоритм был валидирован более чем на 6000 клинических изображениях с точностью 99%. Это означает, что только в 1 из 100 случаев потребуется ручное вмешательство.

Специализированный модуль определения контуров для соответствующей апикальной проекции применяется к каждой из трёх последовательностей изображений и работает в три этапа. На первом этапе из каждой последовательности выбирается полный цикл R–R — от начала конечной диастолы (КД) до её окончания. На втором этапе в кадре начала КД этого цикла автоматически определяется левый желудочек (ЛЖ). На третьем этапе деформируемая модель контура эндокарда, адаптированная для соответствующей проекции, совмещается с индивидуальными данными изображения (рис. 2). Тот же подход применяется для автоматического оконтуривания ПЖ (RV Auto Contour Placement), при этом исходный контур ЛП размещается в кадре конечной систолы (КС) (рис. 2).

После автоматического размещения границы эндокарда в КД (ЛЖ, ПЖ) или в КС (ЛП) она отслеживает движение сердца на протяжении всего сердечного цикла с помощью спекл-трекинга. На этапе проверки и анализа трекинга пользователю доступны все измерения, границы КД и КС, а также динамическое отображение всех проекций, позволяющее легко проверить правильность размещения и отслеживания контуров. Если требуется редактирование границы, рекомендуется начинать редактирование с кадра КС. Редактирование границы в кадре КД запускает новое отслеживание контура с помощью спекл-трекинга на протяжении всего сердечного цикла. При редактировании границы в КС внесённые изменения распространяются на соседние кадры, при этом граница в КД остаётся без изменений.

Продольная деформация измеряется по эндокардиальной границе, обозначенной зелёной линией. Мгновенная эндокардиальная деформация визуализируется с помощью цветового кодирования вблизи эндокардиальной границы.

Кадр КД всегда является первым в выбранном сердечном цикле. Временная точка КС автоматически определяется как момент достижения пикового значения глобальной деформации. Она может быть скорректирована в соответствии со временем закрытия аортального клапана (AVC) в режиме AVC.

GLS рассчитывается на основе глобального продольного укорочения границы эндокарда. Она определяется как пиковое значение и, таким образом, не зависит от аортального клапана (AVC), как показано на рисунке 3.

На основе деформации зелёного контура эндокарда рассчитывается продольная деформация для свободной стенки (RVFWSL), глобального 4-камерного контура (RV4CSL) и трёх сегментов свободной стенки.

Сердечный цикл ЛП состоит из трёх фаз: фаза резервуара начинается в КД и продолжается до КС, фаза проведения заканчивается во временной точке непосредственно перед сокращением предсердия (AC) — также обозначаемой как временная точка PreA, а фаза сокращения завершает сердечный цикл.

Валидация AutoStrain LV была проведена в сравнении с широко признанным приложением TOMTEC 2D CPA: 225 видеоклипов были проанализированы с помощью 2D CPA и повторно оценены с использованием AutoStrain LV с применением согласованных определений границ и ручных корректировок при необходимости в обоих программных пакетах.

Для валидации AutoStrain LA деформация резервуара ЛП с использованием референтного кадра КД (LASr_ED) сравнивалась с результатами 2D CPA на основе анализа 71 видеоклипа. AutoStrain RV сравнивался с глобальной продольной деформацией правого желудочка в 4-камерной проекции (RV4CSL) в 75 видеоклипах с соответствующими измерениями 2D CPA.

Поскольку деформация сердечной мышцы варьируется в различных областях, глобальная продольная деформация (GLS) как показатель деформации сердечной мышцы демонстрирует взаимозависимость с первоначальной установкой контуров. Для оценки воспроизводимости трекинга AutoStrain было изучено влияние ручной корректировки исходного контура эндокарда. На основе 225 исходных контуров, проверенных пользователями, были смоделированы ручные корректировки путём незначительного изменения положения всех исходных точек контура (в пределах ±2 пикселей). Затем полученные значения GLS сравнивались с исходными результатами измерений.