Ullmann V.: Radionuklidová ventrikulografie

MATEMATICKÁ ANALÝZA A KOMPLEXNÍ POČÍTAČOVÉ VYHODNOCOVÁNÍ SCINTIGRAFICKÝCH VYŠETŘENÍ

Radionuklidová ventrikulografie slouží k podrobnému vyšetření dynamiky srdečního cyklu jednak vizuálním posouzením motility srdečních stěn, jednak kvantitativní analýzou a výpočtem řady parametrů centrální hemodynamiky. Z kvantitativních parametrů je to hlavně ejekční frakce levé (popř. i pravé) srdeční komory, end-diastolický, tepový a reziduální volum, minutový volum srdeční, ejekční a plnící rychlosti, časové intervaly význačných fází srdeční revoluce. Pro posouzení motility srdečních stěn se vytvářejí kontury srdečních stěn v end-diastole a end-systole, parametrické obrazy tepového objemu a paradoxního pohybu, Fourierovské obrazy fáze a amplitudy. Lze provádět regionální fázovou a amplitudovou analýzu. Pokud studii provádíme v projekci LAO v návaznosti na studii v projekci LL, získáme touto kombinací přehled o motilitě všech segmentů stěny levé komory.

V programu je použito zcela automatického (matematického) vymezování zájmových oblastí srdeční komory a pozadí, což zlepšuje přesnost a reprodukovatelnost kvantifikace hemodynamických parametrů.

Střádání dat
Po premedikaci neaktivním Sn-pyrofosfátem (k označení erytrocytů ^99mTc in vivo) podáme nemocnému i.v. cca 400-800 MBq technecistanu sodného ^99mTc. Připojíme elektrody EKG-kardiomonitoru spojeného s akvizičním počítačem a detektor scintilační kamery nastavíme nad prekordium v LAO projekci tak, aby levá komora ležela v pravé střední části zorného pole. Zvolíme takové měřítko zobrazení (zoom), aby levá komora zaplňovala co největší část zorného pole. Budeme-li chtít kvantifikovat i pravou komoru, je třeba aby tato byla s rezervou zobrazena v levé části zorného pole.

Zoom cca 1.5-2 ´ (u kamer Mediso zoom stupeň 6)
(jinak individuálně podle velikosti srdce a zorného pole kamery)

Před spuštěním studie je nutno dbát na ustabilizování srdečního rytmu tak, aby průměrná a aktuální (poslední) délka cyklu byly blízké; jinak by docházelo k nesprávnému vylučování cyklů. Proto při předpřípravě studie doporučujeme na režim monitorovacího střádání přejít až po ustabilizování srdečního rytmu.
Pak spustíme vlastní střádání fázové dynamické studie srdečního cyklu synchronizované EKG-signálem. Pokud během střádání studie dojde k výraznější změně srdečního rytmu, je třeba restartovat studii a opětovně ji spustit s novým ustabilizovaným rytmem.
Metodika fázové dynamické scintigrafie srdečního cyklu hradlované EKG-signálem je podrobně popsána v §4.4 "Hradlovaná dynamická scintigrafie" kapitoly 4 "Scintigrafie" knihy "Jaderná fyzika a fyzika ionizujícího záření".

Vyhodnocování studie
Po vyvolání požadované ventrikulografické scintigrafické studie pomocí základního systému OSTNUCLINE spustíme komplexní program VENTR - radionuklidová ventrikulografie (jeho první část).

Obrazy maximálně naplněné komory (v end-diastole) a maximálně vyprázdněné komory (v end-systole) jsou důležité jednak pro vizuální posuzování tvaru a velikosti komory, jednak pro výpočet volumu komory a hlavně pro vymezení zájmových oblastí komory a tkáňového pozadí. Při správné synchronizaci R-vlnou EKG odpovídají počáteční snímky do zhruba 1/4 cyklu (a často též několik koncových snímků) end-diastole, end-systola je zhruba mezi 1/3 až 1/2 délky cyklu. Toto časové umístění ED a ES je však individuálně značně variabilní, takže paušální stanovení fáze end-diastoly a end-systoly "natvrdo" by nebylo vždy přesné (u ostatních systémů je to však takto zjednodušeně řešeno). V našem programu VENTR je vymezení fáze end-diastoly a end-systoly exaktně přizpůsobeno skutečné situaci u konkrétního srdce.

Program nejprve sumuje předběžné obrazy end-diastoly a end-systoly, vypočítá z nich předběžný tepový obraz a z jeho nejvíce pulzujících částí zkonstruuje předběžnou volumovou křivku - tato křivka je vždy dobře ”modulovaná”, a to i u těžkých patologií motility srdeční komory. Na této křivce se automaticky (s možností ručního posunu) vymezí horní a dolní hladiny pro stanovení bodů end-diastoly a end-systoly. Snímky odpovídající těmto bodům křivky se pak sumují, vzájemně normují a vytvoří obrazy end-diastoly (ED) a end-systoly (ES). Tento způsob umožňuje zcela přesné vytvoření těchto obrazů i v případě velmi špatné funkce srdeční komory, neboť program si najde na komoře relativně dobře pulzující místa, z nichž křivka je dostatečně modulovaná pro spolehlivé určení end-diastoly a end-systoly.

Na obrazech v end-diastole a end-systole již může proběhnout další důležitým úkon pro komplexní zpracování radionuklidové ventrikulografie - vymezování zájmových oblastí srdečních komor a pozadí. Toto vymezování lze v programu VENTR provádět buď manuálně, nebo automaticky. Pro lepší reprodukovatelnost výsledků doporučujeme používat automatické vymezování, které na základě geometrické analýzy obrazu distribuce radioaktivity ve většině případů objektivně vymezí ROI levé komory (automaticky vymezenou ROI však lze podle potřeby libovolně opravit).

Automatické vymezování zájmové oblasti srdeční komory
Na obraze end-diastoly se automaticky (s možností ruční korekce) vyznačí těžiště komory, které se při dalších výpočtech bere jako počátek polárních souřadnic. V těchto polárních souřadnicích se pak zkonstruuje obraz lokální konkávnosti obrazu distribuce radioaktivity (výpočet probíhá simultánně na obraze ED a na tepovém-paradoxním obraze), na němž by měly být ostře vyjádřeny hranice komory jakožto místa se zvýšenou konkávností. Program potom prohledává tento obraz a konstruuje ROI jako spojnici míst s maximální konkávností.

Metoda počítačového vymezování zájmové oblasti srdeční komory.
a) Na end-diastolickém obraze se automaticky vymezí těžiště T jakožto počátek polárních souřadnic. Těžištěm se vedou řezy (profily) postupně pod různými úhly.
b),c) Dva typické tvary těchto profilů. Z profilových křivek f(x) se stanovuje funkce lokální konkávnosti K(x); maxima lokální konkávnosti leží v místech hranice komory.
d) Kvantifikace lokální konkávnosti profilu pomocí velikosti plochy mezi funkcí f(x) a její sečnou p(x).
e) Vzniklý obraz lokální konkávnosti má signifikantní maxima právě v místech hranice srdeční komory. Srdeční kontura (ROI) pak může být definována jako spojnice bodů s maximální lokální konkávností.

Průběh automatického vymezování ROI srdeční komory
a) Těžištěm komory se vedou řezy postupně pod různými úhly, na nich se počítá lokální konkávnost a ukládá se do parametrického obrazu.
b) Na hotovém parametrickém obraze lokální konkávnosti se hledají místa signifikantních maxim a jimi se vede spojnice v bitech ROI - vzniká tak ROI srdeční komory (c), která se pak ještě radiálně vyhladí a je nabídnuta k příp. manuální úpravě.

Takto automaticky vymezená ROI se pak zobrazí na pozadí obrazu end-diastoly a současně i na pozadí obrazu konkávnosti. Podle potřeby lze tuto ROI manuálně modifikovat. ROI se dále konfrontuje s kombinovaným paradoxním-tepovým obrazem (popsaným níže), kde je velmi důležitá mezera oddělující z funkčního hlediska komoru od předsíně s opačnou dynamikou. Pokud se stane, že původně vyznačená ROI zasahuje částečně do předsíně, je nutno přesahující část vymazat a horní hranici ROI vést právě touto mezerou mezi komorou a síní (v programu VENTR se to však stává velice zřídka, neboť procedura pro automatické vymezování bere tepový-paradoxní obraz v úvahu). V této fázi též poznáme, zda je zahrnuta celá případná dyskinetická oblast a můžeme ji podle potřeby doplnit.

Automaticky vytvořenou ROI srdeční komory můžeme definitivně zkorigovat nejen podle
parametrického obrazu lokální konkávnosti, ale velmi přesně též podle kombinovaného
tepového-paradoxního obrazu.

Jakmile je definitivně vyznačena ROI srdeční komory v end-diastole, následuje automatické vymezování ROI tkáňového pozadí pro tuto komoru. Výpočet probíhá na obraze end-systoly a výsledkem je "měsíčkovitá" oblast, jejíž vnější část je ohraničena end-diastolickou ROI komory a vnitřní část obrazem komory v end-systole. ROI pozadí se přitom vyhýbá příp. strukturám se zvýšenou aktivitou. Pokud uvnitř end-diastolické ROI není dost místa pro dostatečný počet bodů pozadí (stává se u velmi nízké kontraktility komory), přibere si program vhodný počet bodů z těsného sousedství vně ROI. Automaticky vymezenou ROI pozadí lze rovněž ručně modifikovat, avšak většinou to není třeba. Takto vzniklá ROI je reprezentativní pro průměrné tkáňové pozadí v oblasti srdeční komory v ES-fázi, neboť se těsně přimyká ke komoře v ES. ROI pozadí je důležitá pro korekci na tkáňové pozadí jednak obrazů, hlavně však křivek pro výpočet EF a dalších parametrů centrální hemodynamiky (viz níže).
Pokud chceme kvantifikovat i činnost pravé komory, na příslušný pokyn vyznačíme (ručně) ROI pravé komory. Opět vyznačujeme simultánně na obraze ED a na kombinovaném tepovém-paradoxním obraze s využitím dobře viditelných tmavých přechodů mezi komorou a předsíní. Snažíme se přitom vyhnout art. pulmonalis. ROI pozadí pro pravou komoru se pak již vymezuje automaticky podle stejných kritérií jako u levé komory.

Obrazy srdeční komory v end-diastole a end-systole nám dávají určitou představu o její kontraktilitě, avšak pro lepší posouzení tvaru a pohyblivosti srdečních stěn je vhodné tyto stěny určitým způsobem zdůraznit ("zviditelnit") - vytvořit kontury srdeční komory. Kontury srdeční stěny se konstruují pomocí matematicky vytvořených izočetnostních křivek ("vrstevnic") na obraze v end-diastole a end-systole a zobrazí se společně do jednoho obrazu s výrazným barevným odlišením - kontura v end-diastole je modrá, kontura v end-systole je červená (obr.3.1.1).

Obr.3.1.1. Význačné obrazy srdeční revoluce konstruované programem pro posouzení motility srdečních stěn.
Vlevo: Obrazy end-diastoly, end-systoly, paradoxní a tepový obraz.
Vpravo: Kontury srdeční stěny v end-diastole (modrá) a end-systole (červená).
Jedná se o výrazně patologický případ s apikální dyskonézou.

Za normálních okolností (při dobré a izotropní kontrakci komory) musí celá end-systolická kontura ležet hluboko a koncentricky uvnitř kontury v end-diastole. Při celkově snížené ejekční frakci se snižuje "hloubka ponoření" end-systolické kontury uvnitř kontury end-diastolické. Při poruše v lokální pohyblivosti srdeční stěny (anizotropní pulzaci) je porušena koncentričnost - obě kontury se v odpovídajícím místě přibližují (hypokinéza), dotýkají se (akinéza), nebo dokonce end-systolická kontura protíná a vystupuje z end-diastolické kontury (dyskinéza) - obr. 3.1.2.

Z obrazů end-diastoly a end-systoly se dále konstruují důležité parametrické obrazy mapující regionální rozložení dynamiky systolicko-diastolické funkce srdce (obr. 3.1.1) :

Tepový obraz SV (obraz tepového objemu - Stroke Volume) vzniká jako rozdíl obrazu end-diastoly a end-systoly:

Kvantifikuje nám (v relativních číslech - impulsech), jaké množství krve při stahu komor ubude v jednotlivých místech obrazu, tj. lokální intenzitu pulzace komory (v tom se poněkud podobá amplitudovému Fourierovskému obrazu). Na tepovém obraze nejsou viditelné síně (je zde plnění - záporné hodnoty), srdeční komory by měly být za normálních okolností zobrazeny jasně a poměrně homogenně (menší snížení intenzity tepového obrazu uvnitř komory při vtokovém místě je však fyziologické). Tmavý defekt na tepovém obraze levé komory je známkou snížené kontraktility - hypokinézy nebo akinézy. Jasnější ostrůvek oddělený od ostatní komory temným přechodem na tepovém obraze je (spolu s příslušným nálezem na paradoxním obraze) projevem dyskinézy.

Paradoxní obraz vzniká jako rozdíl obrazů v end-systole a v end-diastole:

Při normální kontraktilitě musejí na paradoxním obrazu být komory tmavé (je zde vyprazdňování - záporné hodnoty), předsíně jsou světlé. Přítomnost světlého "ostrova" v temném poli levé komory je neklamným indikátorem paradoxního (opačného, protisměrného) pohybu srdeční stěny v tomto místě - dyskinézy (obr. 3.1.1) .

Kombinovaný tepový-paradoxní obraz SP je dán vhodným složením tepového a paradoxního obrazu, které lze dosáhnout použitím absolutních hodnot rozdílů obsahů jednotlivých elementů obrazů ED a ES, čímž se záporné hodnoty obrátí do kladných:

Na tomto obraze, který se velice podobá amplitudovému Fourierovskému obrazu, jsou jasně zobrazeny komory i síně. Velmi důležitý je ostrý tmavý přechod mezi komorami a síněmi na tomto obraze (je to přechod mezi komorovou dynamikou a opačnou předsíňovou dynamikou), který umožňuje upřesnění zájmových oblastí komor tak, aby nezasahovaly do síní (jak bylo popsáno výše).

Obrazy end-diastoly a end-systoly, kontury srdeční stěny v ED a ES, tepový a paradoxní obraz, se v programu VENTR sumárně a přehledně zobrazí na displeji - případně je můžeme graficky vytisknout.

Ke zcela detailnímu rozboru dynamiky srdeční revoluce v jednotlivých částech srdce lze použít matematické metody Fourierovské analýzy. Z obecného hlediska je Fourierovská analýza založena na teorému, podle něhož každou funkci f(x) lze vyjádřit jako superpozici harmonických funkcí A.cos(w.x) a B.sin(w.x) o různých amplitudách A, B a kruhových frekvencích w. Srdeční činnost je periodická v čase t, takže ji přirozeně můžeme modelovat funkcí A.cos(w.t+j ) o pevné kruhové frekvenci w = 2p/T určené periodou T srdečního cyklu, kde A je amplituda pulzace a j vyjadřuje časový (fázový) posun začátku poklesu radioaktivity po příchodu R-vlny, tj. fázový rozdíl mezi elektrickou a mechanickou systolou. Fázový posun j je zvykem vyjadřovat v úhlových jednotkách - stupních ^o, přičemž celému srdečnímu cyklu (periodě T) je přiřazeno 360^o. Vztah mezi fázovým posunem j ve stupních a časovým posunem Dt v sekundách mezi elektrickou a mechanickou systolou je

Fourierovskou analýzu radionuklidové ventrikulografie si můžeme představit v následujících krocích:

Nyní stručně popíšeme, jak je Fourierovská fázová analýza dynamiky srdečního cyklu realizována v programu VENTR. Na dotaz, zda má být tato analýza provedena, odpovíme kladně především tehdy, když podle obrazu tepového volumu či paradoxního obrazu máme podezření na regionální poruchu motility srdeční komory. Před vlastním výpočtem se nejprve zobrazí křivka časového průběhu radioaktivity v celém zorném poli kamery a na ní se automaticky vymezí koncový bod fázové analýzy (s možností ruční modifikace). Do výpočtu se pak nezahrnují snímky ležící blízko konce cyklu za tímto bodem, které mohou být ovlivněny kolísáním srdečního rytmu. Výsledkem Fourierovské analýzy v každém bodě obrazu jsou parametrické obrazy fáze a amplitudy srdeční pulzace - obr.3.1.4.

Z fázového obrazu se konstruuje histogram rozložení fáze, kde na vodorovné ose je fázový úhel (0 až 360^o) a na svislé ose je počet bodů (tj. velikost oblasti) s tímto fázovým úhlem pulzace. Barevná modulace fázového obrazu je volena tak, aby modrá barva odpovídala zhruba normokinéze (tj. fázovým úhlům kolem 60^o) a červená a žlutá barva asynchronii a dyskinéze opačnou dynamikou (fázový úhel blízký 360^o) (fázový úhel cca 120^oa vyšší); předsíně s jsou zobrazeny žlutou až bílou barvou. Stejnými barvami jsou zobrazeny odpovídající svislice na fázovém histogramu - obr.3.1.4. Amplitudový obraz má běžnou barevnou modulaci stejnou jako scintigrafické obrazy - dobře pulzující oblasti s vysokou amplitudou jsou zobrazeny jasnějšími barvami tmavší (modrá - černá). Dyskinetická (červená - žlutá - bílá), hypokinetické oblasti jsou oblast je na amplitudovém obraze vyjádřena ostrovem (neboť okolí je nutně akinetické) tím jasnější barvy, čím je amplituda dyskinézy vyšší. Celkově lze říci, že amplitudový obraz je velmi podobný obrazu tepového volumu, resp. kombinovanému tepovému - paradoxnímu obrazu. Chceme-li provádět regionální kvantifikaci fáze a amplitudy srdečního cyklu, odpovíme kladně na příslušnou otázku. Pak postupně simultánně na fázovém a amplitudovém obraze vyznačujeme příslušné struktury jako ROI (každé vyznačení ukončíme "Mark" a "Continue"). Podle pokynu na displeji nejprve vyznačíme normokinetickou oblast (většinou to bývá posterolaterální segment), která se pak bere jako referenční pro stanovení fázového posunu a relativní amplitudy dalších oblastí. Po vyznačení každé zájmové oblasti na pokyn programu vložíme její název. Pro každou takovou vyznačenou oblast se vytvoří a zobrazí histogram rozložení fáze v této oblasti a vypočítá se velikost oblasti vzhledem k celé komoře, průměrná absolutní fáze, relativní amplituda a fázový posun vzhledem k referenční normokinetické oblasti *). Po ukončení regionální Fourierovské analýzy (odpovíme "ne" na dotaz zda pokračovat v další kvantifikaci) se v pravé dolní části displeje zobrazí tabulka výsledků regionální amplitudově-fázové analýzy (obr.3.1.4), kterou spolu s Fourierovskými obrazy a fázovým histogramem poslední vyznačené oblasti můžeme pro dokumentaci vytisknout (je účelné zvláště u patologických případů).
^*) Do výpočtu se berou pouze nenulové buňky vymezené ROI, neboť nulové hodnoty vznikají odřezáním a nemají reálný význam. Při vymezování ROI se tudíž nemusíme úzkostlivě vyhýbat příp. nulovým zářezům nebo ostrůvkům.

Následuje simultánní zobrazení všech význačných obrazů (obrazy ED, ES, SV, paradox, amplitudový a fázový obraz), podle nichž můžeme vizuálně hodnotit regionální motilitu srdečních stěn. Na dotaz programu můžeme volit tři způsoby vložení textu vizuálního hodnocení (obr. 3.1.5) :

1. Normální nález (standartní text)
Při tomto způsobu se automaticky generuje standartní formulace normálového hodnocení, např.:
"Na fázových scintigrafických obrazech srdečního cyklu nepozorujeme regionální poruchu motility stěny srdeční komory."
Kromě toho se automaticky vygeneruje standartní formulace normálového závěru:
"Závěr: Vizuální hodnocení snímků jednotlivých fází srdečního cyklu i kvantitativní analýza volumové křivky svědčí pro dobrou globální i lokální kontraktilitu stěn levé srdeční komory.".

2. Patologický nález (polostandartní text)
Při tomto způsobu se automaticky předvolí následující text:
"Na fázových scintigrafických obrazech je patrná :
hypokinéza segmentu:
akinéza segmentu:
dyskinéza segmentu:
asynchronie segmentu: "

Do řádků jednotlivých typů poruch pak vpisujeme názvy segmentů srdeční stěny u nichž pozorujeme příslušnou poruchu a příp. další údaje (např. o rozsahu poruchy).

3. Nestandartní volný text
Pokud pro daný případ nevyhovuje žádný z předchozích způsobů, volíme třetí způsob, při němž do volného rámečku pomocí klávesnice vkládáme libovolný volný text.

Při patologickém hodnocení nebo nestandartním textu se žádný normálový závěr negeneruje. Veškeré předvolené texty lze pomocí myši a klávesnice snadno podle potřeby editovat, doplnit a upravit.

Důležitým parametrem v nukleární kardiologii je absolutní objem srdeční komory v mililitrech. Absolutní volum je důležitý jednak sám o sobě (může ukazovat např. na dilataci srdeční komory), jednak slouží jako "přepočítávací faktor" mezi relativními a absolutními veličinami. Znalost end-distolického objemu umožňuje z křivky časového průběhu radioaktivity v komoře vytvořit volumovou křivku srdeční komory, z hodnoty ejekční frakce a tepové frekvence stanovit minutový volum srdeční a tepový a reziduální volum, z derivace křivky čas-aktivita stanovit okamžité a maximální ejekční a plnicí rychlosti v mililitrech za sekundu.

Pro výpočet absolutního end-diastolického volumu srdeční komory lze na dotaz programu volit v zásadě 4 možnosti (doporučujeme však metodu 1) :

1. Geometrická metoda poměrová
Tato metoda počítá end-diastolický volum srdeční komory na základě geometrické analýzy distribuce radioaktivity v obraze srdeční komory, konkrétně na základě poměru mezi maximem v obrazu komory a plošným integrálem radioaktivity v celé ROI - obr.3.1.6. Jediný vnější parametr, který tato metoda potřebuje - měřítko zobrazení kamery [mm/cell] - je uložen v souboru KAMERA.PAR. Tato metoda byla na našem pracovišti vyvinuta v rámci výzkumného úkolu r. 1985-1990 a odzkoušena na řadě fantomových měření i klinických vyšetření. Na základě těchto zkušeností ji můžeme všem uživatelům doporučit jako nejjednodušší, nejodolnější a nejreprodukovatelnější. Výsledek výpočtu zde prakticky nezávisí na hloubce uložení komory a je jen málo závislý na přesném vyznačení ROI srdeční komory.

Pro zavedení této metody do praxe nepotřebujeme provádět žádné série fantomových kalibračních měření, stačí jednoduchou metodou (dva bodové zdroje ve vzdálenosti 10cm) změřit měřítko zobrazení kamery a uložit jej do souboru KAMERA.PAR.
Pozn.: Při dobrém kódování zoomu (1, 1.2, 2 resp. 50%,75%,100%), stačí měřítko zobrazení stanovit v zorném poli plné velikosti (zoom 1 resp.100%) a skutečné měřítko zobrazení pro jiné hodnoty zoom si program vypočítá sám.

2. Geometrická metoda elipsoidní
Tato metoda počítá end-diastolický volum srdeční komory na základě geometrické analýzy velikosti ROI srdeční komory. Tvar komory se aproximuje rotačním elipsoidem, jehož hlavní osa je dána dvěma nejvzdálenějšími místy v ROI a vedlejší osa se počítá jako osa takové elipsy, která má hlavní osu stanovenou předchozím způsobem a jejíž plocha je rovna ploše ROI komory. Pro zavedení této metody do praxe je třeba nejprve provést řadu kalibračních měření pomocí fantomu (např. gumového balonku) pro různé objemy v rozmezí cca 60 - 300 ml. a takto získané koeficienty regrese vložit do souboru KAMERA.PAR. Tato metoda byla na našem pracovišti vyvinuta současně s první verzí programu VENTR ještě na zařízení CLINCOM (kolem r.1977) a je dosud občas používána. Při pečlivé kalibraci a provádění poskytuje dobré výsledky, avšak je velmi citlivá na přesnost vyznačení ROI komory. Doporučujeme proto používat spíše geometrickou metodu poměrovou.

3. Vzorková metoda jednoduchá
Vzorková metoda stanovuje end-diastolický volum srdeční komory na základě poměru integrálu počtu impulsů v ROI srdeční komory a počtu impulsů naměřených u odebraného krevního vzorku. Krevní vzorek definovaného objemu odebereme během radioventrikulografické studie, pak jej umístíme do zorného pole kamery a měříme počet impulsů za definovanou dobu (popř. uděláme statický scintigrafický snímek a stanovíme integrální počet nastřádaných impulsů). Při vlastním vyhodnocování programem VENTR po volbě vzorkové metody jednoduché nejprve zadáme změřenou aktivitu 1ml. vzorku krve v imp./sec. Následuje dotaz, jakým způsobem provádět korekci na absorbci záření gama z levé komory. Absorbční hloubku komory můžeme zadat explicitně, nebo ji program přibližně stanoví z výšky a váhy pacienta. Vzorková metoda by měla teoreticky poskytovat přesnější hodnoty volumu srdeční komory, avšak je pro praxi náročnější (odběr krevního vzorku a jeho měření) a neurčitost v absorbci záření z komory může rovněž zavádět určité chyby.

4. Vzorková metoda kombinovaná s integrálem prvního průtoku
Tato poměrně komplikovaná metoda je založena na vztahu mezi aplikovanou aktivitou bolusu a integrálem prvního půtoku bolusu přes srdeční komoru při bolusové angiokardiografii, která předchází těsně před rovnovážnou ventrikulografií. Aktivitu bolusu před aplikací změříme ve vhodném uspořádání buď pod kamerou (ve vhodném absarbčním pouzdře) nebo jiným detektorem či měřičem aktivity (musíme zde mít stanoven přepočítávací faktor mezi tímto měřením a přímým měřením na kameře). Pak bolus aplikujeme a střádáme angiokardiografickou studii a v návaznosti na ni vzápětí studii radioventrikulografickou. Při vyhodnocování first-pass kardiografické studie stanovíme integrál prvního průtoku bolusu levou komorou (s použitím exponenciální extrapolace). Při vlastním výpočtu EDV metodou 4 v programu VENTR zadáváme hodnotu aplikované aktivity bolusu v imp./sec., integrál prvního průtoku v imp. a tepovou frekvenci při prvním tranzitu. Tato metoda má výhodu v tom, že nepotřebuje stanovovat hloubku uložení komory, avšak celkově je metodicky velmi náročná a je použitelná jen u kombinovaných RKG+ventrikulografických studií (podrobnosti jsou uvedeny v knize Ullmann V., Kuba J., Kuchař O., Mrhač L., Dudzik J. : Počítačové zpracování dynamických scintigrafických studií. Závěrečná zpráva výzkumného úkolu č.30-02-03 MZd, 1985.

5. Nepočítat ED volum
Výpočet end-diastolického volumu je fakultativní. Zvolíme-li možnost ”Nepočítat”, EDV se nepočítá, což je na displeji a na závěrečném protokolu vyjádřeno výrokem "End-diastolický volum nepočítán". Tuto možnost volíme tehdy, když např. vlivem nevhodné projekce se srdeční komora překrývá s jinými strukturami nebo část komory chybí a hodnota EDV by nebyla korektní.

U každé metody se na displeji zobrazí vypočtená hodnota end-diastol. volumu s dotazem, zda s výpočtem souhlasíme. Odpovíme-li záporně, objeví se znovu tabulka metod stanovení EDV a my můžeme výpočet opakovat toutéž nebo jinou metodou (s příp. modifikovanými parametry).

Pro výpočet kvantitativních parametrů centrální hemodynamiky se vytvářejí křivky časového průběhu radioaktivity ve vyznačených ROI (tj. levé komory a pozadí, příp. i pravé komory a jejího pozadí). Následuje matematické zpracování těchto křivek, při němž je nejprve třeba provést některé korekce křivky:

Korekce na event. distorzi (arteficielní snížení) koncového úseku. Tato distorze je způsobena kolísáním periody srdečního cyklu během střádání studie, což vede k tomu, že k posledním několika snímkům přispívá poněkud menší počet cyklů než k ostatním snímkům. Program koriguje tuto distorzi tak, že příslušné koncové body křivky násobí koeficientem vzniklým jako poměr počtu cyklů nastřádaných v počátečním úseku křivky a počtu cyklů nastřádaných pro příslušný bod koncového úseku.

Křivka časového průběhu radioaktivity v srdeční komoře vykazuje statistické fluktuace, které se mohou nepříznivě projevovat při některých etapách matematického zpracování (zvláště při derivování). Proto je užitečné potlačit tyto rušivé statistické fluktuace vhodným vyhlazením křivky. Běžné metody vyhlazení (např. vícenásobné 3-bodové vyhlazení), mají-li být dostatečně účinné, však zároveň zkreslují dynamiku křivky - může vést ke snížení amplitudy pulzace a tím ke snížení hodnoty ejekční frakce. V programu VENTR je pro vyhlazení křivky použit speciální algoritmus, který dostatečně silně křivku vyhladí, aniž způsobí její zkreslení - hodnoty dynamických parametrů jako je ejekční frakce tím tedy nejsou ovlivněny.

Křivka časového průběhu radioaktivity v ROI srdeční komory nám zachycuje časovou závislost okamžité radioaktivity nejen v komoře, ale je při planární projekci kamerou superponována s radioaktivitou tkání nad a pod komorou. Pro získání "čisté" křivky průběhu radioaktivity v samotné srdeční komoře je nutno provést její korekci na tkáňové pozadí. Exaktní korekce tohoto druhu je značně problematická, protože tkáňové pozadí je nehomogenní a není známo, jaká část pozadí je způsobena Comptonovsky rozptýleným zářením z komory, prokrvením srdeční stěny a prokrvením ostatní tkáně - není tedy znám podíl konstantní a proměnné složky pozadí. V programu VENTR se ke korekci na pozadí používá křivka z výše popsané "měsíčkovité" ROI mezi konturami srdeční komory v ED a ES, z níž se pro subtrakci pozadí bere hodnota v bodech odpovídajících end-systole.

Po korekci na tkáňové pozadí vzniká již nezkreslená křivka časové závislosti okamžité radioaktivity (úměrné okamžitému množství krve) v srdeční komoře během cyklu *), z níž můžeme objektivně počítat dynamické parametry. Pro výpočet kvantitativních parametrů jsou na křivce automaticky (s možností ruční modifikace) vymezovány body end-diastoly ED, end-systoly ES, počátku a konce ejekce a plnění.
^*) Obecně by dynamika křivky mohla být zkreslena ještě dalšími dvěma faktory - mrtvou dobou a samoabsorbcí záření gama v pulzující komoře. Ani jeden z těchto nepříznivých faktorů se však naštěstí u rovnovážné ventrikulografie neuplatňuje z následujících důvodů.
Ztráta impulsů mrtvou dobou je určena celkovou četností impulsů v celém zorném poli kamery. U ventrikulografie jsou v zorném poli většinou jak srdeční komory, tak síně, které pulzují opačně - při systole se úbytek četnosti impulsů z komory zhruba kompenzuje přírustkem radioaktivity v síních a naopak při diastole se růst aktivity v komoře kompemzuje úbytkem četnosti impulsů ze síně. Celková radioaktivita a tedy i četnost impulsů v celém zorném poli je zde zhruba konstantní, takže konstantní je i příp. procento ztráty impulsů vlivem mrtvé doby - na kvantifikaci dynamiky se proto nijak neprojeví.
Co se týče samoabsorbce, kdyby srdeční komora pulzovala pod kamerou ve volném prostoru bez obklopujícího prostředí, pak při naplněné komoře by byla samoabsorbce záření gama v objemu krve samotné komory poněkud větší než při komoře vyprázdněné. Ve skutečnosti však srdeční komora pulzuje v prostředí s absorbčním koeficientem přibližně stejným jako má krev v komoře, což mění situaci. Příslušný výpočet i fantomová měření (obě byly provedeny v rámci našeho výzkumného úkolu ..........) ukazují, že jestliže komora přibližně kulového nebo eliptického tvaru izotropně pulzuje v prostředí se stejným absorbčním koeficientem, nejen že nedochází ke zvětšení ztráty absorbcí záření gama v naplněné komoře, ale naopak při naplněné komoře dochází k poněkud menší celkové absorbci než při komoře vyprázdněné. V praxi nedochází k žádnému znatelnějšímu ovlivnění dynamiky pulzace absorbcí záření gama, takže příslušnou křivku V(t) lze považovat za skutečnou volumovou křivku srdeční komory.

Výše stanovená hodnota EDV umožňuje z běžné křivky A(t) časového průběhu radioaktivity v srdeční komoře vytvořit volumovou křivku V(t), jejíž každý bod udává okamžitý objem V srdeční komory v příslušném časovém okamžiku t srdečního cyklu. Z této křivky se počítají důležité parametry centrální hemodynamiky (obr. 3.1.7) :

Z volumové křiky lze počítat i některé časové intervaly, avšak přesnější stanovení časových intervalů se provádí na derivované (rychlostní) křivce - viz níže. Vypočtené objemové parametry levé komory se zobrazí spolu s volumovou křivkou (na vodorovné ose je vyznačen čas, na svislé ose je cejchován volum v [ ml.] ) a můžeme je pro dokumentaci vytisknout - obr. 3.1.7. Pokud byla vyznačena i ROI pravé komory, provede se tato kvantifikace i pro pravou komoru.

Časovou derivací volumové křivky V(t) vzniká rychlostní křivka R(t) (obr.3.1.8)

která v každém svém bodě udává okamžitou rychlost ejekce nebo plnění komory během srdečního cyklu. Vyhlazení rychlostní křivky takové, aby neovlivnilo dynamiku, se provádí analogicky jako u volumové křivky. Na rychlostní křivce se programem vymezují body maximální ejekční a plnicí rychlosti, počátek a konec ejekce, počátek a konec rychlé plnicí fáze. Počítají se příslušné rychlostní parametry:

Z rychlostní křivky se dále stanovuje řada časových intervalů charakterizujících časové rozvržení význačných fází srdeční revoluce:

Zobrazenou rychlostní křivku (na vodorovné ose je čas, na svislé ose je cejchována rychlost ejekce a plnění v [ ml./sec.] ) spolu s řadou rychlostních a časových parametrů můžeme opět pro dokumentaci vytisknout (obr.3.1.8). Pokud byla vyznačena též ROI pravé komory, provedou se popsané výpočty i pro pravou komoru.

Následuje souhrnné zobrazení nejdůležitějších výsledků vyhodnocení: obrazy end-diastoly a end-systoly, kontury srdedční stěny, paradoxní a tepový obraz, Fourierovské obrazy fáze a amplitudy včetně histogramu distribuce fáze, volumové a rychlostní křivky, pod nimi pak přehledná tabulka nejdůležitějších vypočtených kvantitativních parametrů levé a pravé komory. V dolní části displeje je nabídnuto k editaci slovní hodnocení. Tyto texty slovního hodnocení (včetně závěru) lze podle potřeby libovolně modifikovat nebo doplňovat. Můžeme tak mj. sladit slovní hodnocení s výsledky kvantitativních parametrů. Za závěrečným hodnocením je rubrika "Podpis:", kam vložíme jméno vyhodnocujícího lékaře.

Klinika nukleární medicíny , Fakultní nemocnice O s t r a v a Datum: .............. Jméno pacienta: ........................ Rodné číslo: .........................
Matematická analýza a komplexní vyhodnocení radionuklidové ventrikulografie

Hodnocení : Na fázových scintigrafických obrazech srdečního cyklu, ani na Fourierových obrazech fáze a amplitudy, nepozorujeme regionální poruchy motility srdeční stěny. Z á v ě r : Vizuální hodnocení snímků jednotlivých fází srdečníhu cyklu i kvantitativní analýza srdeční dynamiky svědčí pro dobrou globální i lokální kontraktilitu stěn levé srdeční komory. Podpis: MUDr. Jozef Kubinyi

Komplexní vyhodnocování ventrikulografie končí vytištěním přehledného protokolu, obsahujícího administrativní údaje (název pracoviště, jméno a rodné číslo pacienta, název vyšetření, datum a pod.), význačné obrazy, křivky, vypočítané kvantitativní parametry, slovní posouzení kontraktility srdečních stěn a závěrečné zhodnocení celého vyšetření s podpisem lékaře - obr.3.1.9 (normál) a obr.3.1.10 (výrazně patologický případ).

Klinika nukleární medicíny , Fakultní nemocnice O s t r a v a Datum: .............. Jméno pacienta: ........................ Rodné číslo: .........................
Matematická analýza a komplexní vyhodnocení radionuklidové ventrikulografie

Hodnocení : Na fázových scintigrafických obrazech srdečního cyklu a na Fourierových obrazech fáze a amplitudy pozorujeme následující regionální poruchy motility stěny levé srdeční komory: hypokinéza segmentu: Prakticky všech, kromě posterolat. akinéza segmentu: asynchronie segmentu: dyskinéza segmentu: A p i k á l n í h o - velmi rozsáhlá ! Z á v ě r : Vizuální hodnocení snímků jednotlivých fází srdečníhu cyklu a kvantitativní analýza srdeční dynamiky svědčí pro těžkou poruchu kontraktility stěn levé srdeční komory s rozsáhlou hemodynamicky významnou apikální dyskinézou. Extrémně snížená ejekční frakce dilatované L.K. Podpis: MUDr. Jozef Kubinyi

Samostatná Fourierovská analýza
Fourierovskou fázovou analýzu lze provádět nejen jako součást komplexního vyhodnocování v rámci programu VENTR, ale i samostatně. Toto samostatné provedení je výhodné např. u ventrikulografie v projekci LL, kde kvantifikace ejekční frakce a dalších dynamických parametrů by z důvodu vzájemného překrytí srdečních struktur nebyla korektní, avšak lokální kontraktilita příslušných segmentů srdeční stěny nás zajímá. K tomuto účelu slouží program FOURI, který startujeme z menu ClinProg. Jediný rozdíl oproti fázové analýze v rámci programu VENTR je v tom, že program FOURI si nejprve vytváří křivku časového průběhu radioaktivity v celém zorném poli za účelem stanovení koncového bodu Fourierovské analýzy. Obrazy fáze a amplitudy a histogramy distribuce fáze spolu s tabulkou kvantitativních údajů regionální amplitudově- fázové analýzy hodnocených oblastí můžeme vytisknout na tiskárnu. Fourierovskou fázovou analýzu programem FOURI u projekcí jiných než LAO doporučujeme provádět před komplexním vyhodnocováním projekce LAO programem VENTR, abychom případné poznatky o poruchách motility příslušných segmentů srdeční stěny (neviditelných v projekci LAO) mohli zařadit do výsledného slovního hodnocení v programu VENTR.

Struktura programu
Program VENTR se skládá z následujících částí (schopných samostatné funkce):

VENTR1 - přesné stanovení fází end-diastoly a end-systoly, sumace jejich obrazů, konstrukce paradoxního obrazu, tepového obrazu a kombinovaného paradoxního-tepového obrazu
VENTR2 - automatické vymezování ROI srdeční komory a pozadí
VENTR3 - fotografování obrazů ED, ES, paradoxního a tepového, kontur stěny v ED a ES, Fourierovská analýza
VENTR4 - slovní hodnocení kontraktility srdeční stěny, vytvoření křivek
VENTR5 - matematické zpracování křivek a výpočet kvantitativních parametrů centrální hemodynamiky, editace a tisk závěrečného protokolu

Z této struktury zároveň plyne, jak pokračovat při přerušení programu nebo při opětovném spuštění za účelem opakování některé části výpočtu. Chceme-li opakovat matematické zpracování křivek nebo upravit formulaci slovního hodnocení a vytisknout nový protokol, stačí spustit poslední část programu - VENTR5. Chceme-li provést Fourierovskou fázovou analýzu (ať již ji zopakovat, nebo jsme ji předtím neprovedli), spustíme VENTR3, popř. použijeme samostatného programu FOURI (jak bylo výše uvedeno).

Obsazení SAVE AREA po skončení programu:
SA 3 - obraz tepového volumu
SA 4 - paradoxní obraz
SA 5 - obraz end-diastoly včetně ROI
SA 6 - obraz end-systoly včetně ROI
SA 7 - křivky z oblastí komor a pozadí
SA 8 - kombinovaný paradoxní+tepový obraz
SA 9 - kontury srdeční stěny v ED a ES
SA10 - fourierovský obraz amplitudy
SA11 - fourierovský obraz fáze

AstroNuklFyzika ® Jaderná fyzika-Astrofyzika-Kosmologie	OSTNUCLINE
Jaderná fyzika a fyzika ionizujícího záření	Radionuklidová scintigrafie

Jaderná fyzika a fyzika ionizujícího záření \| OSTNUCLINE
Jaderná a radiační fyzika	Detekce a spektrometrie záření	Aplikace záření
S c i n t i g r a f i e	Počítačové vyhodnocování scintigrafie	Radiační ochrana
Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu \| Antropický princip aneb kosmický Bůh
AstroNuklFyzika ® Jaderná fyzika - Astrofyzika - Kosmologie - Filosofie


2. Začlenění komplexních programů		3.2. Bolusová radiokardiografie