Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ sposobu szacowania powierzchni ciała wykorzystywanej do indeksowania masy lewej komory na częstość stwierdzenia jej przerostu

Sawicki Michał, Nowak Piotr

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 6

511--518

PL

Wprowadzenie: P owierzchnia c iała j est p arametrem p owszechnie używanym do indeksowania wymiarów sercowo- naczyniowych, jednak w zależności od sposobu jej szacowania może przyjmować różne wartości u jednego pacjenta. Te różnice potencjalnie mogą wpływać na rozpoznanie lub też nie zespołu chorobowego, ocenę jego progresji oraz podjęte decyzje kliniczne. Cel: Celem analizy była ocena wpływu sposobu obliczania BSA na częstość stwierdzenia LVH na podstawie LVM obliczanego w oparciu o badanie echokardiograficzne. Materiały i metody: Analizą objęto 200 badań echokardiograficznych wykonanych w Uniwersyteckim Szpitalu Klinicznym w Białymstoku. Badanie obejmowało dane metrykalne oraz wymiary LVEDD, IVT, PTW. Na podstawie LVEDD, IVT, PWT obliczona została LVM zgodnie z równaniem zaproponowanym przez American Society of Echocardiography. Na podstawie masy ciała i wzrostu obliczona została dla każdego z pacjentów wartość współczynnika BMI. Dla każdej osoby cierpiącej na nadwagę obliczono hipotetyczną najwyższą dopuszczalną masę ciała, natomiast dla osób z niedowagą – minimalną masę ciała stanowiącą wartość normatywną. Obie te wartości określone zostały jako masa ciała normalizowana. Na podstawie wzrostu i masy ciała obliczono wartości BSA. Obliczenia wartości BSA dokonano z wykorzystaniem trzech równań. Uzyskaną dla każdego pacjenta wartość LVM podzielono przez BSA, obliczone na trzy sposoby, z wykorzystaniem faktycznej masy ciała pacjenta, dając LVMII, oraz masą ciała normalizowaną, dając LVMIN. Wartości LVMII oraz LVMIN porównano z wartością referencyjną, za którą przyjęto 95g/m2 dla kobiet i 115g/m2 dla m ężczyzn [12]. Zebrane dane poddano analizie statystycznej przy użyciu programu Statistica 13.5. Przy wykonywaniu obliczeń statystycznych przyjęto poziom istotności p = 0,05. Wyniki: Większą część badanej grupy (140; 70,00%) stanowili mężczyźni. Wartości BMI kobiet i mężczyzn objętych badaniem różniły się od siebie w sposób istotny statystycznie, przyjmując wyższe wartości w przypadku mężczyzn (28,70 kg/m2 vs 26,80 kg/m2). Częstość występowania nadwagi u badanych kobiet była równa 73,33%, natomiast u mężczyzn 80,71%. Przeciętna wartość BSA oszacowana na podstawie równania Dubboisa wyniosła 1,95 m2, równania Haycock 1,99 m2, natomiast Fujimota 1,90 m2. Oszacowane wartości LVM mieściły się w przedziale od 99,68 do 632,95 g z wartością średnią 283,79 g oraz wartością środkową równą 270,62 g. Wartości LVMIL p ozwolił w zależności od sposobu szacowania BSA na stwierdzenie występowania LVH u 79,00-80,00% badanych, po poddaniu masy ciała normalizacji odsetek ten wzrósł do 84,50-87,50%. Wykazano istotną statystycznie różnicę pomiędzy częstością stwierdzeń LVH w zależności od sposobu szacowania BSA (p < 0,001), przy czym analiza post hoc wskazała, że nie występują istotne statystycznie różnice pomiędzy danymi w obszarze grupy wyników LVMIL i LVMIN, jednakże występują one pomiędzy tymi grupami nawet dla danych uzyskanych w oparciu o te same równania służące do estymacji BSA (we wszystkich przypadkach p < 0,05). Wnioski: Sposób obliczania BSA nie wpłynął w sposób istotny statystycznie na częstość stwierdzenia LVH, jednakże na częstość jej diagnozowania istotnie wpłynął proces normalizacji masy ciała do wartości nieprzekraczających norm zalecanych przez WHO obliczonych na podstawie transformacji równania służącego do obliczania BMI.

EN

Introduction: Body surface is a parameter commonly used to index cardiovascular dimensions, but depending on the way it is estimated, it can take different values in one patient. These differences can potentially affect the diagnosis or not of the syndrome, the assessment of its progression and the clinical decisions made. Aim: The aim of the analysis was to assess the influence of BSA calculation on the frequency of LVH determination based on LVM calculated on echocardiographic examination. Materials and methods: The analysis included 200 echocardiographic examinations performed in University Clinical Hospital in Białystok. The examination included metric data and dimensions of LVEDD, IVT, PTW. Based on LVEDD, IVT, PTW, LVM was calculated according to the equation proposed by the American Society of Echocardiography. Based on body weight and height, BMI was calculated for each patient. For each overweight patient a hypothetical maximum body weight was calculated, while for underweight patients the minimum body weight was calculated as a normative value. Both these values were defined as normalized body weight. Based on height and body weight BSA values were calculated. BSA values were calculated using three equations. The LVM value obtained for each patient was divided by BSA, calculated in three ways, using the patient’s actual body weight to give LVMII and normalized body weight to give LVMIN. The LVMII and LVMIN values were compared with a reference value of 95 g/ m2 for women and 115 g/m2 for men [12]. The collected data were analyzed statistically using Statistica 13.5. The statistical calculations were based on the significance level p = 0.05. Results: The majority of the studied group (140; 70.00%) were men. BMI values of men and women included in the study differed significantly from each other, assuming higher values for men (28.70 kg/m2 vs 26.80 kg/m2). The prevalence of overweight in the examined women was 73.33% and 80.71% in men. The average BSA value estimated on the basis of Dubbis equation was 1.95 m2, Haycock equation 1.99 m2 a nd F ujimota 1.90 m 2. The estimated LVM values ranged from 99.68 to 632.95 g with an average value of 283.79 g and a middle value of 270.62 g. The LVMIL values allowed, depending on the BSA estimation method, to determine the occurrence of LVH in 79.00-80.00% of the subjects, after the body weight normalization this percentage increased to 84.50-87.50%. There was a statistically significant difference between the frequency of LVH findings depending on how the BSA was estimated (p < 0.001), but post hoc analysis indicated that there are no statistically significant differences between the data in the LVMIL and LVMIN results group, but they do occur between these groups even for data obtained from the same equation used to estimate BSA (in all cases p < 0.05). Conclusions: The method of BSA calculation did not have a significant static influence on the frequency of LVH determination, however, the frequency of its diagnosis was significantly influenced by the process of normalization of body mass to values not exceeding the norms recommended by WHO calculated on the basis of transformation of the equation used to calculate BMI.

2

Czy wybór wartości referencyjnej wpływa na częstość stwierdzenia poszerzenia aorty?

Nowak Piotr, Lubecka Klaudia, Łebkowska Urszula

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2021

|

Vol. 10, nr 2

129--135

PL

Wstęp: Szacowanie rzeczywistej wielkości średnicy aorty jest niezmiernie istotne i odgrywa kluczową rolę w doborze właściwej metody leczenia jej poszerzenia. Cel: Celem pracy było porównanie częstości stwierdzenia poszerzenia oraz tętniaka aorty przy przyjęciu wymiarów referencyjnych bezwzględnych i względnych (indeksowanych powierzchnią ciała) podawanych przez różnych autorów. Materiały i metody: Analizie retrospektywnej poddano 100 opisów badań echokardiograficznych wykonanych w Klinice Kardiologii Inwazyjnej z OIOK i Pracownią Hemodynamiki Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego w Białymstoku. Analiza obejmowała wymiary pierścienia aortalnego (AoVA), zatoki Valsalvy (SoV), łącza zatokowo- cylindrycznego (STJ), proksymalnej części aorty wstępującej (AoA), wiek, płeć, a także miejsce zamieszkania pacjenta oraz wzrost i wagę, na podstawie których korzystając ze wzoru Duboisa, wyliczone zostały powierzchnie ciała (BSA). Wymiary bezwzględne (AAD) poszczególnych odcinków aorty podzielono przez powierzchnię ciała, uzyskując wymiary indeksowane BSA (ADI). Opracowane w ten sposób wymiary porównano z wartościami referencyjnymi zaproponowanymi przez trzy grupy badaczy (Roman i wsp., Vriz i wsp., Mirea i wsp.), a następnie wszystkie zmienne poddano analizie statystycznej przy użyciu programu Statistica 13.3. (p = 0,05). Wyniki: Średnia wartość AoVA wyniosła 28,63 mm (wymiar ADI 14,75 mm/m2), podczas gdy SoV była równa 48,04 mm (ADI BSA 34,27 mm/ m2), STJ 42,65 mm (wymiar ADI 21,55 mm/m2), a AoA 52,27 (wymiar ADI 28,07 mm/m2). W przypadku AoVA w sposób istotny statystycznie ( p = 0 ,001) r óżniły s ię o d s iebie c zęstość s twierdzenia j ego p oszerzenia przy przyjęciu ADI norm Roman i wsp. (63,04%) oraz Vriz i wsp. (91,30%). Natomiast przy przyjęciu AAD wartości w sposób istotny statystycznie różniły się od siebie częstości stwierdzenia poszerzenia AoVA przy przyjęciu norm zaproponowanych przez Roman i wsp. a Vriz i wsp. (p < 0,001 Roman i wsp. 50,00% vs Vriz i wsp. 97,83%) oraz Roman i wsp. a Mirea i wsp. (p < 0,001 Roman i wsp. 50,00% vs Mirea i wsp. 82,61%). Częstości stwierdzenia poszerzenia SoVA różniły się od siebie w sposób istotny statystycznie (p = 0,013) przy przyjęciu wartości ADI oraz AAD zaproponowanych przez Mirea i wsp. (95,00% vs 100,00%). Analogiczną zależność jak dla SoVA wykazano dla STJ (p = 0,027) przy przyjęciu norm zaproponowanych przez Roman i wsp. (70,00% vs 35,00%). Istotnie statystycznie (p < 0,001) różniły się od siebie częstości stwierdzenia tętniaka AoA przy przyjęciu wszystkich analizowanych norm w grupach wymiarów ADI i przy przyjęciu norm AAD (Roman i wsp. 15,00% vs 21,00%, Vriz i wsp. 16,00% vs 22,00%, Mirea i wsp. 17,00% vs 23,00%). We wszystkich przypadkach większe częstości wykazano dla norm AAD. Wnioski: Częstość stwierdzeń poszerzenia i tętniaka aorty przy przyjęciu kryteriów zaproponowanych przez różnych autorów różniły się od siebie. Istotnym czynnikiem wpływającym na potwierdzenie lub wykluczenie poszerzenia aorty przy przyjęciu norm indeksowanych powierzchnią ciała jest masa ciała, która u osób cierpiących na nadwagę może dawać fałszywie ujemne, a u osób cierpiących na niedowagę fałszywie dodatnie wyniki.

EN

Introduction: Estimating the actual size of the aortic diameter is extremely important and plays a key role in selecting the right method of treating aortic dilation. Objective: The aim of the study was to compare the frequency of aortic dilatation and aneurysm with the absolute and relative reference dimensions (indexed by body surface area) given by various authors. Materials and methods: Retrospectively analysed 100 descriptions of echocardiographic examinations were performed in the Department of Invasive Cardiology with ICU and catheterization laboratory the Medical University of Białystok clinical Hospital. The analysis obtained the dimensions of the aortic valve annulus (AoVA), the sinus of Valsalva (SoV), the sinotubular junction (STJ), the proximal part of the ascending aorta (AoA), age, sex and patient place of residence, height and weight. The basis of the height and weight, using the Dubois formula, the body surfaces area (BSA) were calculated. The absolute aortic dimensions (AAD) of the each sections of the aorta were divided by the BSA (ADI). The dimensions developed this way were compared with the reference values proposed by three groups of researchers (Roman et al., Vriz et al., Mirea et al.) and then all variables were statistically analysed using the Statistica 13.3 (p = 0,05). Results: Average value of the AoVA was 28,63 mm (dimension ADI 14,75 mm/m2), while SoV was equal 48,04 mm (ADI BSA 34,27 mm/ m2), STJ 42,65 mm (dimension ADI 21,55 mm/m2) and AoA 52,27 (dimension ADI 28,07 mm/m2). In the case of AoVA, in a statistically significant (p = 0.001), the frequency of finding its extension differed from each other when adopting the ADI of the norms by Roman et al. (63,04%) and Vriz et al. (91,30%). While, when adopting the AAD value the frequencies of AoVA extension were statistically significantly different when adopting the standards proposed by Roman et al. and Vriz et al. (p < 0,001 Roman et al. 50,00% vs Vriz et al. 97,83%) and Roman et al. and Mirea et al. (p < 0,001 Roman et al. 50,00% vs Mirea et al. 82,61%). The frequencies of SoVA enlargement were statistically significantly different (p = 0.013) with the ADI and AAD values proposed by Mire et al. (95,00% vs 100,00%). A similar relationship as for SoVA was demonstrated for STJ (p = 0.027) with the adoption of the standards proposed by Roman et al. (70,00% vs 35,00%). Statistically significant (p < 0.001) differed in the frequencies of AoA aneurysm with the adoption of all the analyzed standards in the groups of ADI dimensions and with the adoption of the AAD standards (Roman et al. 15,00% vs 21,00%, Vriz et al. 16,00% vs 22,00%, Mirea et al. 17,00% vs. 23,00%). In all cases, higher frequencies were demonstrated for AAD standards. Conclusions: The frequency of aortic dilatation and aneurysm was different according to the criteria proposed by different authors. An important factor affecting the confirmation or exclusion of aortic dilatation when adopting norms indexed by the body surface area is body weight, which may give false-negative results in overweight people, and false-positive results in underweight people.

3

Strain examinations of the left ventricle phantom by ultrasound and multislices computed tomography imaging

Trawiński Z., Wójcik J., Nowicki A., Olszewski R., Balcerzak A., Frankowska E., Zegadło A., Rydzyński P.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2015

|

Vol. 35, no. 4

255--263

EN

The main aim of this study was to verify the suitability of the hydrogel sonographic model of the left ventricle (LV) in the computed tomography (CT) environment and echocardiography and compare the radial strain calculations obtained by two different techniques: the speckle tracking ultrasonography and the multislices computed tomography (MSCT). The measurement setup consists of the LV model immersed in a cylindrical tank filled with water, hydraulic pump, the ultrasound scanner, hydraulic pump controller, pressure measurement system of water inside the LV model, and iMac workstation. The phantom was scanned using a 3.5 MHz Artida Toshiba ultrasound scanner unit at two angle positions: 0° and 25°. In this work a new method of assessment of RF speckles' tracking. LV phantom was also examined using the CT 750 HD 64-slice MSCT machine (GE Healthcare). The results showed that the radial strain (RS) was independent on the insonifying angle or the pump rate. The results showed a very good agreement, at the level of 0.9%, in the radial strain assessment between the ultrasound M-mode technique and multislice CT examination. The study indicates the usefulness of the ultrasonographic LV model in the CT technique. The presented ultrasonographic LV phantom may be used to analyze left ventricle wall strains in physiological as well as pathological conditions. CT, ultrasound M-mode techniques, and author's speckle tracking algorithm, can be used as reference methods in conducting comparative studies using ultrasound scanners of various manufacturers.

4

Left ventricle phantom and experimental setup for MRI and echocardiography – Preliminary results of data acquisitions

Cygan S., Werys K., Błaszczyk Ł., Kubik T., Kałużyński K.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2014

|

Vol. 34, no. 1

19--24

EN

Methods for imaging myocardial strains are a subject of intense research. Many methods are being proposed by scientists from numerous laboratories. Those methods are designated for ultrasonic imaging or for magnetic resonance tomography. Attempts to quantitatively compare results obtained from those modalities are scarce. In this work a left ventricle phantom and an experimental setup are described, that enable subsequent acquisition of ultrasonic and MRI data with a well defined phantom geometry and deformation pattern and thus enabling quantitative comparison of strain estimation results. Tagged MRI and ultrasonic RF data appropriate for strain estimation techniques have been registered and presented.

5

Using computed tomography images for a heart modeling

Szostek K., Piórkowski A., Kempny A., Banyś R., Gackowski A.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2012

|

Vol. 19

75--84

EN

In this paper the quality and analysis of the computed tomography scan sets are presented in the context of creating a 3D𔊬D model of a heart for the ultrasonography simulator. Data was collected during regular patients examination, using various equipment and technique, therefore not every set has required quality. CT data can be fast characterized with histogram that can show if the brightness ranges of objects (heart structures) are selective. This makes CT data usable for simulation by applying a transform function on the CT images to produce ultrasonographylike images. The aim is to use a PACS system of Hospital, which is the source of data. Therefore a proper technique and system for analysis is needed.

6

Computed tomography image processing for diagnostic and training applications in medicine

Borzęcki M., Skurski A., Kamiński M., Balcerzak B., Chłapiński J., Napieralski A., Kasprzyk J., Lipiec P.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2012

|

Vol. 19

67--73

EN

The paper deals with processing of imaging data obtained in the course of different medical examination procedures, for use in applications focused on improving both the diagnostic process of a patient as well as extending the training possibilities for medical personnel. Computed tomography (CT) data serves as the main source of structural and volumetric information. Fusion with left ventricular systolic function map, provides a vital information on the state of heart muscle. In parallel, the same set of computed tomography data is reused for simulation of trans-esophageal echocardiography (TEE). The presented simulation setup is used in the course of medical personnel training.

7

Zastosowanie techniki śledzenia markerów akustycznych w ocenie funkcji lewej komory serca. Badania in vivo i in vitro

Olszewski R.

IPPT Reports on Fundamental Technological Research

|

2012

|

nr 2

5-161

PL

W ciągu ostatniej dekady echokardiografia stała się podstawową metodą obrazowania diagnostycznego serca i naczyń. Szerokie zastosowanie echokardiografii jest możliwe dzięki jej dwóm podstawowym cechom: łatwej dostępności i nieinwazyjności. Otrzymywany w czasie rzeczywistym obraz ultrasonogra?czny doskonale odzwierciedla dynamiczną funkcję serca. Dwuwymiarowa echokardiogra?a (2D) stała się potężnym narzędziem do ciągłego monitorowania rozwoju dysfunkcji mięśnia i chorób serca. Ponadto echokardiogra?a 2D jest metodą relatywnie niedrogą, mającą zastosowanie zarówno w pracowni, jak i bezpośrednio przy łóżku chorego. Echokardiogra?a 2D jest integralną częścią nowoczesnej kardiologii służącą zarówno do oceny wymiarów, funkcji serca, jak również w diagnostyce różnicowej. Skurczowa i/lub rozkurczowa dysfunkcja lewej komory (LK) serca jest cechą charakterystyczną dla większości chorób serca. Jednakże echokardiograficzna ocena LK napotyka również na wiele ograniczeń; np. obrazowanie M-mode i 2D jest zależne od umiejętności osoby badającej, a obliczenia objętości i frakcji wyrzutowej opierają się na wzorach geometrycznych, które nie opisują w sposób wystarczający powiększonej czy zniekształconej w trakcie remodelingu LK. Dopplerowskie obrazowanie prędkości ruchu tkanek (DTI) jest echokardiograficzną metodą, której zastosowanie było dokładnie badane w różnych chorobach serca. Poprzez zastosowanie odpowiednich technik filtracji, poza wizualizacją przepływu krwi, stał się również możliwy pomiar prędkości ruchu tkanki, charakteryzujący się wysoką amplitudą sygnału w zakresie bardzo małych częstotliwości. Jednakże ponieważ prędkość ruchu danego obszaru mięśnia sercowego jest mierzona w stosunku do punktu odniesienia umieszczonego w głowicy ultradźwiękowej na zewnątrz klatki piersiowej, to pomiar prędkości danego obszaru techniką DTI nie jest wolny od wpływu przemieszczenia się całego mięśnia sercowego oraz od jego pociągania pasywnego przez sąsiednie segmenty. Ponadto wadą tej metody jest również zależność wartości prędkości miokardialnych od kąta padania wiązki ultradźwięków oraz niskie małe wartości prędkości w segmentach koniuszkowych. Poprawa wizualizacji wsierdzia LK przez podanie środka kontrastowego ułatwia rozpoznanie odcinkowych zaburzeń kurczliwości. Niestety, mimo to, również echokardiografia z podaniem środka kontrastującego ma pewne ograniczenia, np. konieczność uzyskania odpowiedniego okna akustycznego, ruch oddechowy płuc oraz zjawiska fizyczne, jak tłumienie sygnału ultradźwiękowego czy efekt cieniowania. Mimo rozwoju nowych metod służących poprawie jakości uzyskanego obrazu i ocenie odkształcenia mięśnia sercowego właściwa ocena funkcji LK ciągle pozostaje wyzwaniem echokardiograficznym. Technika śledzenia markera akustycznego (ang. speckle tracking - 2D-TMSA) jest ostatnio wprowadzoną techniką do precyzyjnego obliczania odkształcenia mięśnia sercowego poprzez analizę ruchu markerów akustycznych w obrazie echograficznym 2D, rutynowo uzyskanym w trakcie badania. 2D-TMSA jest metodą pozwalającą na pomiar ruchu mięśnia sercowego we wszystkich kierunkach, ponieważ jest wolna od zależności kątowej ruchu ściany i kierunku padania wiązki ultradźwiękowej. W tej technice możemy mierzyć takie parametry mięśnia sercowego, jak jego odkształcenie (strain) i prędkość odkształcenia miokardium (strain rate). Technika 2D-TMSA wyznaczania obu wielkości, odkształcenia i szybkości odkształcenia ma ograniczenia związane z przemieszczaniem się całego serca w trzech wymiarach. Wielkość odkształcenia miokardium obliczana w technice 2D-TMSA opiera się na wartościach otrzymanych w płaszczyźnie dwuwymiarowej, ignorując trójwymiarowy ruch serca (3D). Najnowsza technologia śledzenia przemieszczania się markerów akustycznych 3D-TMSA przełamuje te potencjalne ograniczenia. Cel pracy 1. Opracowanie modelu matematycznego lewej komory serca oraz numerycznego modelu wizualizacji ultrasonograficznej. 2. Stworzenie wzorca echokardiograficznego lewej komory serca do analizy różnych stanów fizjologicznych i patologicznych w nowej technice 2DTSMA. 3. Ocena zgodności prędkości ruchu środkowych segmentów lewej komory serca w technikach 2D-TSMA i MRI dla osób uprawiających wyczynowo wioślarstwo. 4. Wyznaczenie zakresu prawidłowych wartości odkształcenia ściany lewej komory serca (strain) w technice 3D-TSMA dla zdrowych osób uprawiających sport. Metody Do badania zastosowano matematyczny model ruchu "ziarna" - markerów akustycznych związany z kurczliwością lewej komory serca. Powstał on na podstawie obserwacji akcji rzeczywistego serca, obrazowanego przez ultrasonograf w projekcji poprzecznej, przymostkowej, w obrazowaniu 2D - w celu numerycznego modelowania obrazów ultrasonograficznych ścian serca, a zwłaszcza zachowania się markerów akustycznych i odkształcenia radialnego środkowych segmentów lewej komory. Do badań echokardiograficznych opracowano i zbudowano dwa wzorce lewej komory. Pierwszy wzorzec ultrasonograficzny LK (WGP) dla badania przemieszczania się markerów akustycznych w trakcie skurczu i rozkurczu oraz drugi model zawału lewej komory (WZLK). WGP został wykonany z gąbki poliuretanowej, w postaci wydrążonego walca o długości 10 cm, średnicy zewnętrznej 5 cm, średnicy wewnętrznej 3 cm i o grubości ściany 1 cm, a drugi WZLK - z materiału alkoholu poliwinylowego w postaci elastycznej rurki o długości 12 cm, grubości ściany 1 cm i średnicy zewnętrznej 5 cm. We wzorcu WZLK obszar odpowiadający dwóm segmentom poddano procesowi obróbki termicznej (suszenia), co skutkowało jego usztywnieniem. Następnie wzorce ultrasonogra?czne podłączono do komputerowo sterowanej, hydraulicznej pompy tłokowej firmy (Vivitro Inc.TM). Wzorce LK zanurzono w wodzie i badano ich odkształcenie (strain) i tempo odkształcenia (strain rate), przy zastosowaniu dostępnych komercyjnie algorytmów 2D-TMSA. Przyjęto następujące parametry: wpompowywanie objętości wody 12-50 ml z częstością cykli pracy: 40, 60, 100, 120 na minutę, dla kąta padania wiązki ultradźwiękowej 90st. i 65st. w stosunku do osi wzorca. W części klinicznej badaniu echokardiograficznemu poddano dwie grupy ochotników (n = 118). U 14 zdrowych mężczyzn w wieku 23 3,2 lat uprawiających wyczynowo wioślarstwo wykonano badanie echokardiograficzne techniką 2D aparatem ?rmy IE 33 (Philips Medical System, Andover, MA, USA) i badanie serca techniką MRI, gdzie zastosowano skaner 1,5-T MR (Simens, Erlangen, Niemcy). Prędkości radialne środkowych segmentów LK obliczano techniką 2D-TMSA w projekcji przymostkowej w osi krótkiej, podobnie jak w MRI. Dla porównania wartości prędkości uzyskanych metodą echokardiograficzną i MRI użyto liniowej regresji, analizę zgodności przeprowadzono testem Bland-Altmana. Drugą analizowaną grupę stanowiło 104 ochotników uprawiających amatorsko sport, w wieku 19-60 lat; średnia 46,6. Badania wykonywano za pomocą echokardiografu firmy Toshiba Artida, Toshiba Medical Systems, Tokio, Japonia. Stosując automatyczną trójwymiarową analizę 3D-TMSA, obliczono dla poszczególnych segmentów maksymalne wartości odkształcenia strain dla ruchupodłużnego, okrężnego, radialnego i trójwymiarowego LK. Wartości współczynnika zmienności pomiarów, de?niowanego jako iloraz odchylenia standardowego do wartości średniej pomiędzy dwoma badaczami, przedstawiono dla każdego z odkształceń. Wyniki Matematyczny model ultrasonograficznej wizualizacji jest realizacją w pełni kontrolowanego środowiska diagnostycznego. Zaproponowany matematyczny model LK w pełni opisuje odkształcenie radialne ściany modelu lewej komory, podobny do obserwowanego w sercu ludzkim. Pozwala on na testowanie obecnie dostępnych algorytmów śledzenia markerów akustycznych, jak również na ich ulepszanie. Uzyskane obrazy wzorców lewej komory doskonale naśladowały echogram LK w obrazowaniu 2D w projekcji przymostkowej w osi krótkiej. We wszystkich przypadkach pomiarów odkształcenia radialnego i okrężnego, jak również tempa odkształcenia radialnego i okrężnego, niezależnie od prędkości pracy wzorca i objętości wpompowywanej krwi, nie zaobserwowano znamiennie istotnych różnic pomiędzy seriami pomiarowymi dla dwóch kątów ustawienia głowicy ultradźwiękowej względem wzorca ultrasonograficznego. WZLK pozwala naśladować obszar LK objęty zawałem. W grupie uprawiających wyczynowo wioślarstwo uwidoczniono wszystkie 84 badane segmenty, a automatycznej analizie 2D-TMSA poddano 92% segmentów. Pozostałe 8% segmentów wymagało korekcji ręcznej. Maksymalna wartość uzyskanej prędkości ruchu środkowych segmentów dla poszczególnych segmentów LK, uzyskanych metodą 2D-TMSA, mieściła się w przedziale 3,61-5,22 cm/s. W badaniu MRI 96% segmentów analizowano automatycznie, a 4% wymagało korekcji ręcznej. Maksymalna wartość uzyskanej prędkości ruchu środkowych segmentów dla poszczególnych segmentów LK uzyskanych w MRI mieściła się w przedziale 3,48-4,94 cm/s. Uzyskane wyniki wskazują na duży poziom zgodności dla obu technik, współczynnik korelacji bliski r = 0;9. W trójwymiarowym badaniu echokardiograficznym analizie metodą 3D-TMSA poddano odkształcenie strain przy podziale LK na 16 segmentów. Spośród analizowanych segmentów 83% segmentów koniuszkowych, 87,3% środkowych i 87,5% podstawnych było poddane pełnej, prawidłowej analizie automatycznej 3D-TMSA. Średni czas badania wynosił 4,1 1,2 min. Maksymalna wartość odkształcenia radialnego segmentów podstawnych obliczona techniką 3D-TMSA była znamiennie (p < 0;001) wyższa od maksymalnej wartości odkształcenia segmentów koniuszkowych. Odkształcenia: 3D, radialne, podłużne i okrężne dla LK w technice 3D-TMSA wynosiły odpowiednio: 35,1 15,4%; 33,6 15,3%; 17,4 6,1%; 25,3 8,3%. Współczynnik zmienności pomiarów wynosił: 6% dla pomiarów odkształcenia radialnego, 8% odkształcenia okrężnego i 8,5% dla pomiarów odkształcenia podłużnego, a dla odkształcenia globalnego 3D - 4%. Wnioski 1. Opisany matematyczny model lewej komory serca w pełni odzwierciedla odkształcenia radialne ścian zachodzące w ludzkim sercu. 2. Proponowany przez autora model numeryczny wizualizacji ultrasonograficznej jest realizacją w pełni kontrolowanego środowiska diagnostycznego, opartego na różnych typach aparatów echokardiograficznych. 3. Matematyczny model lewej komory serca w opisanym środowisku wizualizacji ultrasonograficznej pozwala testować algorytmy śledzące i analizujące rozkłady markerów akustycznych, a także doskonalić istniejące algorytmy lub wspierać konstrukcje nowych. 4. Opracowane i wykonane wzorce lewej komory serca, jak i wzorzec zawału serca, wykazały w pełni ich przydatność do badań nad nową echokardiograficzną techniką 2D-TMSA. 5. Przedstawione wzorce ultrasonograficzne mogą służyć do analizy odkształceń ścian lewej komory serca zarówno w stanach fizjologicznych, jak i patologicznych. 6. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na przydatność zastosowanego materiału do konstrukcji lewej komory serca, czego dowodzi model zawału serca, a to z uwagi na osiągnięcie porównywalnego, radialnego przemieszczania ścian i porównywalnej wartości odkształceń niezależnie od kąta padania wiązki ultradźwiękowej. 7. Maksymalne wartości prędkości skurczowej dla środkowych segmentów lewej komory u osób uprawiających wioślarstwo, otrzymane metodą 2DTMSA, są zgodne z wartościami prędkości otrzymanymi metodą MRI. 8. Metoda śledzenia markerów akustycznych 2D-TMSA daje właściwą informację o ruchu środkowych segmentów lewej komory u osób uprawiających wioślarstwo. Jest nową, obiecującą techniką pozwalającą na szersze jej zastosowanie do analizy prędkości ruchu segmentów lewej komory w dalszych badaniach klinicznych. 9. Wykazano, że technika 3D-TMSA jest prostą metodą do wyznaczania wartości odkształcenia lewej komory serca.

EN

The thesis reports the research report aimed at the application of speckle tracking echocardiography (TMSA) in the assessment of left ventricular function (LV). It is devoted to four particular aspects: to work out a mathematical model of the LV as well as a numerical model of ultrasonographic visualization, create an echocardiographic model of the LV enhancing the in vitro analysis of various physiological and pathological conditions, estimate the congruity of the velocity of movement for mid-segments of the LV using 2D-TMSA and magnetic MRI techniques for athletes who engage in rowing and finally, to determine the range of correct values for the LV strain in the 3D-TMSA technique for healthy subjects who engage in sports. The monograph consists of eight chapters. In the beginning the author provides the abbreviations and symbols, and next addresses the objectives and backgrounds of echocardiography and systolic function of LV. The current knowledge about Tissue Doppler, TMSA and the echocardiographic parameters of deformation like strain rate and strain in the 2D-TMSA, are described in detail in Chapters 2 and 3. Chapters 4–6 report the novel part of the research. These Chapters present the original contribution of the author. The aims of the research, methods and results are described The dedicated mathematical model of speckle displacement accompanying the ventricular contraction was also discussed. Both tracking the position of acoustic markers during cardiac cycle in the mid-segments of LV and radial strain were modeled. In Chapter 5 the description of two novel dynamic ultrasonic phantoms of the LV to imitate a beating heart is given. Next, two groups of healthy volunteers used in vivo studies are described. Chapter 6 reports the final results both for in vivo and in vitro experiments. The final Chapters 7 and 8 conclude the monograph and recapitulate the main achievements of the reported research and provide discussion of the original results.

8

Image Processing Methods for Diagnostic and Simulation Applications in Cardiology

Skurski A., Borzęcki M., Balcerzak B., Kamiński M., Napieralski A., Kasprzak J. D., Lipiec P. P.

International Journal of Microelectronics and Computer Science

|

2012

|

Vol. 3, nr 4

146-151

EN

The paper describes two particular applications of image processing for the purpose of analysis and simulation in the field of cardiology. The authors describe a method which allows for combining the 2D image obtained in ECHO examination, and a 3D model of heart, extracted from a set of CT slices. The fused image provides an intuitive view on the contractual function of heart, by overlaying the bull's eye diagram on the model of left ventricle. By preserving the spatial information, it is possible to accurately point the location of areas with impaired contractual function. Another method described by the authors, displays the use of the CT volume for simulation of echocardiography images for purpose of training application. A simple approach based on pixel brightness adaptation is used to provide images of sufficient training quality. At the same time authors highlight the issues of storage and run-time memory requirement of such application, and suggest a method of reducing the working set size.

9

Mathematical and Ultrasonographic Model of the Left Ventricle : in Vitro Studies

Olszewski R., Trawiński Z., Wójcik J., Nowicki A.

Archives of Acoustics

|

2012

|

Vol. 37, No. 4

583-595

EN

The main objective of this study is to develop an echocardiographic model of the left ventricular and numerical modeling of the speckles- markers tracking in the ultrasound (ultrasonographic) imaging of the left ventricle. The work is aimed at the creation of controlled and mobile environment that enables to examine the relationships between left ventricular wall deformations and visualizations of these states in the form of echocardiographic imaging and relations between the dynamically changing distributions of tissue markers of studied structures.

10

Heart segmentation in echo images

Skalski A., Turcza P.

Metrology and Measurement Systems

|

2011

|

Vol. 18, nr 2

305-314

EN

Cardiovascular system diseases are the major causes of mortality in the world. The most important and widely used tool for assessing the heart state is echocardiography (also abbreviated as ECHO). ECHO images are used e.g. for location of any damage of heart tissues, in calculation of cardiac tissue displacement at any arbitrary point and to derive useful heart parameters like size and shape, cardiac output, ejection fraction, pumping capacity. In this paper, a robust algorithm for heart shape estimation (segmentation) in ECHO images is proposed. It is based on the recently introduced variant of the level set method called level set without edges. This variant takes advantage of the intensity value of area information instead of module of gradient which is typically used. Such approach guarantees stability and correctness of algorithm working on the border between object and background with small absolute value of image gradient. To reassure meaningful results, the image segmentation is proceeded with automatic Region of Interest (ROI) calculation. The main idea of ROI calculations is to receive a triangle-like part of the acquired ECHO image, using linear Hough transform, thresholding and simple mathematics. Additionally, in order to improve the images quality, an anisotropic diffusion filter, before ROI calculation, was used. The proposed method has been tested on real echocardiographic image sequences. Derived results confirm the effectiveness of the presented method.

11

Level set based automatic segmentation of ultrasound echocardiographic images

Skalski A., Zieliński T. P., Turcza P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 3

80-83

EN

In the paper novel application of the level set method to heart segmentation in ultrasound echocardiography is addressed. In the presented approach region of interest of the ultrasound image is calculated by means of Hough transform and speckle noise is reduced by anisotropic diffusion filter. The method is initially validated on USG like simulated noisy images. In article segmentation results for real echocardiograpic images are also shown.

PL

W artykule zaprezentowano nowe zastosowanie metody zbiorów poziomicowych do segmentacji danych echokardiograficznych. W proponowanym podejściu przedstawiono sposób wyznaczenia obszaru zainteresowań w obrazach ultrasonograficznych bazujące na transformacji Hough'a oraz redukcję zakłóceń wykorzystującą anizotropowe filtry dyfuzyjne. Metoda została wstępnie sprawdzona na modelu wraz symulacją zakłóceń. Przedstawiono wyniki segmentacji dla rzeczywistych obrazów echokardiograficznych.

12

Implementacja algorytmu szkieletyzacji w układzie FPGA

Świerczek B., Kasperek J., Rajda P. J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 7

75-77

PL

Artykuł przedstawia sprzętową implementację algorytmu szkieletyzacji w układzie FPGA Virtex II firmy Xilinx. Szkieletyzacja jest operacją mającą na celu wyodrębnić osiowe punkty - szkielety figur w analizowa-nym obszarze - który można zdefiniować jako zbiór wszystkich punktów równoodległych od co najmniej dwóch punktów należących do jej brzegu. Operacja szkieletyzacji jest wykorzystywana w systemie wizyjnym realizującym detekcję granic lewej komory serca na podstawie wyników badania echokardiograficznego, do wyznaczania bazy i osi głównej lewej komory. W artykule przedstawiano szczegóły implementacji, wnioski z przeprowadzonych prac a także możliwości rozwiązań zrównoleglenia algorytmu.

EN

The proposed paper presents the implementation of the image skeletonization algorithm in a high capacity Virtex II FPGA device. Presented work is a part of the image processing system dedicated to left ventricle parameters detection based on echocardiographic image data. Skeletonization is a transformation of a component of a digital image into a subset of the original component. This paper refers skeletonization algorithm defined by thinning approaches. Motivation for interest in skeletonization algorithm computation is the need to simplify the echocardiographic image shape in order to find the left ventricle main axis for further quantitative analysis - Fig. 3. Module hardware implementation details, achieved timing parameters as well as speed enhancement possibilities are discussed in the proposed text.