Geautomatiseerde strainmetingen met AutoStrain LV/RV/LA

TOMTEC, een technologie van Philips, heeft een lange traditie in het leveren van strainmetingen met zijn softwaretoepassingen, die breed erkend en geaccepteerd zijn door klinische gebruikers en ondersteund worden door honderden wetenschappelijke publicaties. AutoStrain is de eerste TOMTEC-toepassing die geïntegreerd is in het Philips EPIQ CVx-echografiesysteem. AutoStrain, aangedreven door Auto View Recognition, Auto Contour Placement en speckletracking, maakt een robuuste, reproduceerbare eenknops GLS-meting mogelijk, waardoor het een efficiënt hulpmiddel is voor routinematig klinisch gebruik.

Deformatiebeeldvorming om de functie van het linkeratrium (LA) en de rechterventrikel (RV) te beoordelen is een nieuwer klinisch gebied. AutoStrain LA en AutoStrain RV volgen het standaardisatiedocument van de Strain Task Force³. Op basis van de snelle en eenvoudige workflow maakt AutoStrain deze metingen toegankelijk voor de dagelijkse klinische praktijk.

De AutoSTRAIN-toepassing maakt gebruik van twee automatiseringstechnologieën: Automatische weergaveherkenning en automatische contourplaatsing. Hoewel de implementatie van deze automatiseringstools een eenvoudige, snelle workflow mogelijk maakt en robuuste en reproduceerbare GLS-metingen biedt, behoudt de operator de mogelijkheid om de automatische functies aan te passen en uit te schakelen om goede klinische praktijk te waarborgen.

Auto View Recognition identificeert automatisch welk geselecteerde beeld apicaal 4-kamer (A4C), apicaal 2-kamer (A2C) en apicaal 3-kamer (A3C) is, en wijst automatisch de labels toe aan de geselecteerde beelden. Het label wordt op het beeld weergegeven als een schematische overlay zoals getoond (Figuur 1). Het algoritme is gevalideerd op meer dan 6.000 klinische beelden met een slagingspercentage van 99%. Dit betekent dat slechts 1 op de 100 gevallen handmatige interventie vereist.

Een gespecialiseerd contourdetectiemodule voor het respectievelijke apicale kamerbeeld wordt toegepast op elk van de drie beeldreeksen en werkt in drie stappen. Eerst wordt uit elke beeldreeks een volledige R-R-cyclus geselecteerd, van het begin van de einddiastole (ED) tot het einde van de volgende einddiastole (ED). Ten tweede wordt in het ED-startframe van die cyclus de linkerventrikel (LV) automatisch gelokaliseerd. Ten derde wordt een beeldspecifiek, vervormbaar endocardiaal contourmodel uitgelijnd op de individuele beeldinhoud (Figuur 2). Dezelfde aanpak wordt toegepast voor RV Auto Contour Placement, terwijl de initiële LA-contour wordt geplaatst in het eind-systolische (ES) frame (Figuur 2).

Zodra de endocardiale grens automatisch is geplaatst in ED (LV, RV) of in ES (LA), volgt deze de hartbeweging met speckletracking over de gehele hartcyclus. In de Tracking Revision and Analysis Workflow-stap worden alle metingen samen met de ED- en ES-grenzen weergegeven naast een dynamische display van alle views, zodat de operator eenvoudig kan verifiëren dat de grenzen correct zijn geplaatst en gevolgd. Indien randbewerking nodig is, wordt het ten zeerste aanbevolen om te beginnen met bewerken in ED. Het bewerken van de rand in ED triggert nieuwe speckletracking van de rand gedurende de hele hartcyclus. Bij het bewerken van de ES-rand worden de wijzigingen doorgegeven aan de naburige frames, maar de ED-rand blijft onaangetast.

Longitudinale strain wordt gemeten aan de endocardrand, zoals aangegeven door de groene lijn. Instantane endocardiale strain wordt gevisualiseerd met kleurcodes dicht bij de endocardiale grens.

Het ED-frame is altijd het eerste frame in de geselecteerde hartcyclus. Het ES-tijdstip wordt automatisch gedefinieerd als het moment van globale piekstrain. Het kan worden aangepast aan het tijdstip van aortaklepafsluiting in de AVC-indeling.

GLS wordt berekend als de globale verkorting van de endocardiale contour. Het wordt gedefinieerd als een piekwaarde en is daarom onafhankelijk van AVC, zoals weergegeven (Figuur 3).

Op basis van de vervorming van de groene endocardiale contour wordt de longitudinale strain berekend voor de vrije wand (RVFWSL), de globale 4-kamercontour (RV4CSL) en de drie vrije wandsegmenten.

De LA-hartcyclus bestaat uit drie fasen: de reservoirfase gaat van ED naar ES, de conduitfase eindigt op het tijdstip direct voor atriale contractie (AC) – ook aangeduid als PreA-tijdstip – en de contractiefase voltooit de hartcyclus.

Validatie van AutoStrain LV is uitgevoerd in vergelijking met de algemeen geaccepteerde TOMTEC 2D CPA-toepassing, waarbij 225 clips zijn geanalyseerd met 2D CPA en opnieuw geëvalueerd met AutoStrain LV met behulp van consistente grensdefinities en handmatige correcties waar nodig in beide pakketten.

Ter validatie van AutoStrain LA is de LA reservoir strain met referentiekader bij ED (LASr_ED) vergeleken met 2D CPA, gebruikmakend van 71 clips. AutoStrain RV vergeleek de globale rechterventrikel 4-kamer longitudinale strain (RV4CSL) in 75 clips met de overeenkomstige 2D CPA-metingen.

Omdat de vervorming binnen het myocard regionaal varieert, vertoont GLS als maat voor myocarddeformatie een wederzijdse afhankelijkheid met de initiële contourplaatsing. Om de reproduceerbaarheid van de AutoStrain-tracking te beoordelen, werd de invloed van handmatige aanpassingen van de initiële endocardiale contour geëvalueerd. Op basis van 225 door operatoren beoordeelde initiële contouren zijn handmatige verfijningen gesimuleerd door lichte aanpassingen van alle oorspronkelijke contourpuntposities (binnen ±2 pixels afstand). Vervolgens werden de resulterende GLS-metingen vergeleken met de oorspronkelijke metingen.