通过基于运动学模型的跨瓣血流分析及参数化舒张充盈形式对整体舒张功能进行定量评估

本操作的总体目标是利用参数化舒张期充盈（PDF）模型，评估患者左心室整体的舒张功能。首先，需从完整的心脏超声检查中采集舒张功能相关数据，并将数据传输至计算机进行分析；第二步则是处理二尖瓣血流图像，并聚焦于一个心动周期。

一个自定义程序提取 e 波和 a 波的传统舒张功能参数，并对图像进行预处理，以供后续分析步骤使用。接着，将预处理后的二尖瓣血流图像载入半自动拟合程序。选择 EWA 的一段区域进行拟合，生成初步的参数化舒张充盈模型，并叠加显示在图像上。

最后一步是根据需要进一步优化拟合效果，并让程序基于输入的 ewa 生成最终的参数化舒张期充盈模型参数。最终，该过程得到的参数可量化表征导致患者舒张功能的松弛性、僵硬度和负荷情况。这些参数已被用于区分正常与病理性的功能，并阐明新的生理机制。

PDF 技术的主要优势在于，它将牛顿运动定律与舒张期实际的抽吸泵生理机制相结合，从而直接从波形中提取出具有生理和临床意义的舒张功能参数。在心脏生理学中，心肌松弛性和心室僵硬度是表征舒张期功能的两个已被广泛认可的生理参数。PDF 方法有助于回答心脏生理学领域中的关键问题，因为它能够将舒张期的主要驱动因素分解为可无创测量的参数。

PDF 方法是一种非侵入性技术，可提供有关舒张期决定因素的见解，而这些因素此前仅能通过侵入性手段进行测量。该方法的优点在于其适用于 DTE 中任何运动的结构，因此同样适用于二尖瓣血流的分析。对于二尖瓣环组织运动，超声图像分析将使用自定义的 MATLAB 和 LabVIEW 程序完成。

使用自定义的 MATLAB 工具将 DICOM 格式的图像转换为位图文件。然后，单击“查找包含图像的文件夹”按钮，将位图文件加载到自定义的 MATLAB 程序中，以测量二尖瓣血流参数。单击“显示下一张图像”来查看图像，然后选择一张具有清晰的二尖瓣血流轮廓和完整心动周期的图像。

用于分析时，加载的图像以横轴表示时间，纵轴表示速度。通过点击 TSR 按钮确定时间采样率。利用图像上的刻度线，在时间轴上找出两个相隔一秒的时间点。

然后使用十字准线点击第一个刻度线的左下方。若要放大查看局部图像，请点击目标刻度线的左侧边缘，图像将恢复为缩小视图。对第二个刻度线重复相同操作。

这正好是第一个刻度线之后的一秒。首先，要确定速度采样率，需在 VSR 按钮旁边的框中设置速度单位。默认单位为每秒一米或每秒 100 厘米。

单击 VSR 按钮，使用十字准线在零速度点的左下方点击，以在放大图像上定位速度等于零的位置。注意图像上速度标尺的显示位置。单击零速度点的最底边，图像将缩小显示。

现在点击所选速度值（通常为每秒100厘米）处速度点的左下方，并标记第二个点的最低边缘。为完成以像素为单位的速度校准，请点击标记 e 和波形按钮。首先，您需要定义一个心动周期的起始点和结束点。

通过在 ECG 波形的峰值附近进行标记来完成此操作，标记时间点和速度点采用相同的步骤。心动周期时长将根据像素数量和时间采样率进行计算。在计算心率后，使用生理学标志来确定等容舒张期的起始点。

接下来，通过在最高波峰上方点击，获取感兴趣波形的放大视图。完成后，使用十字光标选择多普勒 EWA 峰值点。这将固定十字光标的位置。

接下来，将十字光标移动到 ewa 的起始位置。注意，十字光标定义了一条直线，其中一端固定在 EWA 峰值处。在点击之前，确保固定端的直线始于 ewa 的起始点。

现在标记ewa的终点。移动锚定线并点击ewa的末端。这些通过视觉确定的点可用于计算EWA的加速和减速时间，继续以类似方式标记该波形。

完成此操作后，软件将自动生成一个文件，其中包含测得的传统超声心动图参数，以及仅包含所选 e 波和 a 波的裁剪图像，用于进行 ewa 的参数化舒张期充盈分析。在自定义实验室视图程序中，可对 A 波执行类似的步骤。请识别并加载在传统分析期间创建的图像文件。

程序的实验室视图会自动选择需要拟合的像素，并以蓝色、绿色和红色显示，以选取更能代表波形轮廓的像素。确保在“显示拟合”选项下已选择“更改MVE”。然后使用图像左侧的最大速度包络阈值滑块。

提高阈值可选择更亮的像素。设置阈值后，移动至EWA起始滑块。为开始选择时间范围，调整滑块位置，使其排除EWA起始处的噪声以及在峰值速度约一半或以上处与上升支相交的垂直线。

现在转到 EWA 结束滑块，将关联的垂直线定位在减速度斜坡约一半的位置，以排除基线附近的常规噪声。注意，所选范围内的像素将以绿色显示。完成此操作后，单击“拟合 EWA”以开始 PDF 拟合，通过切换“显示拟合”开关来查看拟合结果。

噪声较大的数据可能使拟合结果对所选的最大速度阈值非常敏感。如果拟合结果对指数加权平均（EWA）的逼近效果较差，可通过调整EWA时间以及最大速度包络阈值滑块来优化拟合。也可直接修改EWA参数。

拟合参数将显示在屏幕上，其数值可输入到对应的文本框中。也可使用上下箭头进行调整。当参数被修改时，代表拟合结果的绿色曲线将随之变化，直至获得满意的拟合效果。

单击“更新”以获取均方误差的最新值。一旦EWA优化完成，单击“完成”以生成用于后续分析的图表和数据文件。以下是一个正常或伪正常EWA模式，使用常规指数无法区分两者。

常规EWA推导的舒张功能参数显示在图像下方。同时显示了PDF参数值。此外，PDF模型预测的拟合曲线以绿色叠加显示。

它表现出良好的拟合效果。这是一种具有其PDF模型拟合的延迟松弛模式。请注意，与正常情况相比，该EWA的振幅较低且减速时间较短。

反映心腔黏弹性或松弛特性的PDF模型参数C高于正常模式。该限制性缩窄模式的PDF模型预测拟合结果与临床EWA轮廓高度一致。这种高而窄的EWA限制性缩窄模式由心腔僵硬度增加和射血分数降低所产生。

在此示例中，PDF 刚度参数 K 高于正常和延迟松弛模式。一旦掌握，若操作得当，针对每个选定用于分析的 EWA，该技术可在一到两分钟内完成。执行此操作时，重要的是要记住选择相对无噪声的 EWA，其二尖瓣血流速度包络应符合跨二尖瓣血流的控制。

完成此操作后，还可采用其他方法（如拟合组织运动）来进一步探究心腔纵向刚度和舒张功能的相关问题。在完成概念推导和体内验证后，这些技术为心血管生理学领域的研究人员量化横向与纵向阻抗提供了途径。在舒张期，可提取出与负荷无关的舒张功能指数，并将E波减速时间分解为刚度和舒张两个组分。

在近期的研究中，这些技术已被用于探索舒张功能与涡流生成在健康和疾病状态下的关系。在阅读本文并观看本视频后，您应对如何通过PDF理论框架评估左心室整体舒张功能有一个清晰的概念性理解。