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Blood Speckle-Tracking Based on High-Frame Rate Ultrasound Imaging in Pediatric Cardiology.
Journal of the American Society of Echocardiography ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-01-24 , DOI: 10.1016/j.echo.2019.11.003 Siri A Nyrnes 1 , Solveig Fadnes 2 , Morten Smedsrud Wigen 2 , Luc Mertens 3 , Lasse Lovstakken 2
Journal of the American Society of Echocardiography ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-01-24 , DOI: 10.1016/j.echo.2019.11.003 Siri A Nyrnes 1 , Solveig Fadnes 2 , Morten Smedsrud Wigen 2 , Luc Mertens 3 , Lasse Lovstakken 2
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BACKGROUND
Flow properties play an important role in cardiac function, remodeling, and morphogenesis but cannot be displayed in detail with today's echocardiographic techniques. The authors hypothesized that blood speckle-tracking (BST) could visualize and quantify flow patterns. The aim of this study was to determine the feasibility, accuracy, and potential clinical applications of BST in pediatric cardiology.
METHODS
BST is based on high-frame rate ultrasound, using a combination of plane-wave imaging and parallel receive beamforming. Pattern-matching techniques are used to quantify blood speckle motion. Accuracy of BST velocity measurements was validated using a rotating phantom and by comparing BST-derived inflow velocities with pulsed-wave Doppler obtained in the left ventricles of healthy control subjects. To test clinical feasibility, 102 subjects (21 weeks to 11.5 years of age) were prospectively enrolled, including healthy fetuses (n = 4), healthy control subjects (n = 51), and patients with different cardiac diseases (n = 47).
RESULTS
The phantom data showed a good correlation (r = 0.95, with a tracking quality threshold of 0.4) between estimated BST velocities and reference velocities down to a depth of 8 cm. There was a good correlation (r = 0.76) between left ventricular inflow velocity measured using BST and pulsed-wave Doppler. BST displayed lower velocities (mean ± SD, 0.59 ± 0.14 vs 0.82 ± 0.21 m/sec for pulsed-wave Doppler). However, the velocity amplitude in BST increases with reduced smoothing. The clinical feasibility of BST was high, as flow patterns in the area of interest could be visualized in all but one case (>99%).
CONCLUSIONS
BST is highly feasible in fetal and pediatric echocardiography and provides a novel approach for visualizing blood flow patterns. BST provides accurate velocity measurements down to 8 cm, but compared with pulsed-wave Doppler, BST displays lower velocities. Studying blood flow properties may provide novel insights into the pathophysiology of pediatric heart disease and could become an important diagnostic tool.
中文翻译：
小儿心脏病学中基于高帧率超声成像的血斑追踪。
背景流动特性在心脏功能、重塑和形态发生中起重要作用，但不能用当今的超声心动图技术详细显示。作者假设血斑追踪 (BST) 可以可视化和量化流动模式。本研究的目的是确定 BST 在儿科心脏病学中的可行性、准确性和潜在的临床应用。方法 BST 基于高帧率超声，结合使用平面波成像和并行接收波束成形。模式匹配技术用于量化血斑运动。BST 速度测量的准确性使用旋转体模并通过将 BST 派生的流入速度与在健康对照受试者的左心室中获得的脉冲波多普勒进行比较来验证。为了测试临床可行性，前瞻性招募了 102 名受试者（21 周至 11.5 岁），包括健康胎儿（n = 4）、健康对照受试者（n = 51）和不同心脏病患者（n = 47）。结果 体模数据显示估计 BST 速度和参考速度之间存在良好的相关性（r = 0.95，跟踪质量阈值为 0.4），深度可达 8 cm。使用 BST 和脉冲波多普勒测量的左心室流入速度之间存在良好的相关性 (r = 0.76)。BST 显示较低的速度（平均±SD，0.59±0.14 vs 0.82±0.21 m/sec 脉冲波多普勒）。然而，BST 中的速度幅度随着平滑度的降低而增加。BST 的临床可行性很高，因为除了一种情况 (>99%) 外，其他所有病例都可以看到感兴趣区域的流动模式。结论 BST 在胎儿和小儿超声心动图检查中是高度可行的，并提供了一种可视化血流模式的新方法。BST 提供低至 8 cm 的准确速度测量，但与脉冲波多普勒相比，BST 显示较低的速度。研究血流特性可以为儿童心脏病的病理生理学提供新的见解，并可能成为重要的诊断工具。
更新日期：2020-01-24
中文翻译：
小儿心脏病学中基于高帧率超声成像的血斑追踪。
背景流动特性在心脏功能、重塑和形态发生中起重要作用，但不能用当今的超声心动图技术详细显示。作者假设血斑追踪 (BST) 可以可视化和量化流动模式。本研究的目的是确定 BST 在儿科心脏病学中的可行性、准确性和潜在的临床应用。方法 BST 基于高帧率超声，结合使用平面波成像和并行接收波束成形。模式匹配技术用于量化血斑运动。BST 速度测量的准确性使用旋转体模并通过将 BST 派生的流入速度与在健康对照受试者的左心室中获得的脉冲波多普勒进行比较来验证。为了测试临床可行性，前瞻性招募了 102 名受试者（21 周至 11.5 岁），包括健康胎儿（n = 4）、健康对照受试者（n = 51）和不同心脏病患者（n = 47）。结果 体模数据显示估计 BST 速度和参考速度之间存在良好的相关性（r = 0.95，跟踪质量阈值为 0.4），深度可达 8 cm。使用 BST 和脉冲波多普勒测量的左心室流入速度之间存在良好的相关性 (r = 0.76)。BST 显示较低的速度（平均±SD，0.59±0.14 vs 0.82±0.21 m/sec 脉冲波多普勒）。然而，BST 中的速度幅度随着平滑度的降低而增加。BST 的临床可行性很高，因为除了一种情况 (>99%) 外，其他所有病例都可以看到感兴趣区域的流动模式。结论 BST 在胎儿和小儿超声心动图检查中是高度可行的，并提供了一种可视化血流模式的新方法。BST 提供低至 8 cm 的准确速度测量，但与脉冲波多普勒相比，BST 显示较低的速度。研究血流特性可以为儿童心脏病的病理生理学提供新的见解，并可能成为重要的诊断工具。
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