“Myocardial motion curves from CMR: an automated approach to visualize complex deformation patterns and comparison of healthy and diseased cohorts” Çalışma Değerlendirmesi

Hazırlayan: Dr. Hilal Yıldız1, Dr. Mevlüt Serdar Kuyumcu2
1; Araştırma Görevlisi Doktor, Kütahya Sağlık Bilimleri Üniversitesi Tıp Fakültesi, Kardiyoloji Anabilim Dalı
2; Doçent Doktor, Süleyman Demirel Üniversitesi Tıp Fakültesi, Kardiyoloji Anabilim Dalı

Çalışmanın adı: Myocardial motion curves from CMR: an automated approach to visualize complex deformation patterns and comparison of healthy and diseased cohorts

Çalışmanın amacı ve metodolojisi: Kardiyak manyetik rezonans görüntüleme (KMR), miyokardiyal fonksiyonun değerlendirilmesinde altın standart yöntemdir. Ejeksiyon fraksiyonu (EF) gibi geleneksel volümetrik parametreler kardiyak performansın genel olarak değerlendirilmesini sağlarken miyokardiyal strain analizleri diyastolik disfonksiyonun erken saptanmasına olanak sağlamaktadır. Her iki yöntem de esas olarak diyastol sonundan sistol sonuna kadar olan kontraksiyon sürecine odaklanır. Dolayısıyla kontraksiyon ve relaksasyonun ara fazlarına ilişkin bilgiler yeterince değerlendirilememektedir.

J. Kiekenap ve et al. tarafından yapılan bu çalışmada, kardiyak hareketin zamansal analizi ve görselleştirilmesi amacıyla otomatik vektör tabanlı bir yaklaşım önerilmektedir. Çalışmada, denetimli segmentasyon olarak adlandırılan etiketli veriyle eğitilmiş segmentasyon için bir model ve öz denetimli kayıt için ikinci bir model olmak üzere iki yapay zekâ modeli kullanılmış. İlk yapay zeka modeli ventrikülleri segmentize etmekte, ikinci model ise segment bazlı vektörel açısal değişimleri hesaplamaktadır. İki yapay zeka modelinin entegrasyonu ile birlikte miyokardiyal hareket, tüm kardiyak siklus boyunca miyokardın hareket yönü ile bir odak noktası arasındaki α açısı olarak karakterize edilmektedir.

Çalışmada sol ve sağ ventrikül miyokardiyal hareketinin yön göstergesi olarak α açısının kosinüsü (cos(α)) ve hareket büyüklüğü ölçütü olarak vektör normu (|v|) kullanılarak sağlıklı kohort (NOR) ile hipertrofik kardiyomiyopati (HCM), dilate kardiyomiyopati (DCM), sağ kalp kardiyomiyopatileri ve miyokard enfarktüsü (MINF) olguları arasındaki farklılıkların araştırılması amaçlanmıştır.

Açık kaynaklı bir KMR veri seti (1) kullanılarak sol ventrikül (LV) ve sağ ventrikül (RV) miyokardiyal alanlarını belirlemek üzere biventriküler bir segmentasyon modeli eğitilmiş. Ardışık yön hesaplamaları için yoğun vektör alanları (Φ) oluşturmak amacıyla ikinci bir model olarak deformabl görüntü işleyen konvolüsyonel nöral ağı (CNN) modeli eğitilmiştir.

Başka bir yönteme (2) dayanarak alanı belirlenmiş LV ve RV içerisindeki her bir voksel (xi) için, yer değiştirme vektörü (vi) ile ilgili segmentasyon alanlarından türetilen bir odak noktasına göre hareketin rölatif yönünü (αi) hesaplamak üzere bir yön modülü kullanılmıştır. Anatomik haritalama ve uzamsal verilerin agregasyonu ile tüm kardiyak siklus boyunca 1 boyutlu (1D) bir yön eğrisi [cos(α)] oluşturulmuş; ayrıca vektör alanı (Φ) normundan hareketle bir büyüklük eğrisi [|v|] elde edilmiştir. Bağımsız bir veri setine (3) ait LV ve RV hareket ve büyüklük eğrileri değerlendirmeye alınmıştır.

Çalışmanın sonuçları ve tartışma: Modeli kullanarak sol ventrikül (LV) ve sağ ventrikül (RV) için belirgin cos(α) hareket eğrileri oluşturmuşlar. Bu eğriler; sistol sırasında odak noktasına doğru en yüksek hareketi, diyastole geçiş sırasında hareket yönünün zıddına dönüşünü ve diyastol boyunca erken ventrikül relaksasyonu ile geç atriyal doluma karşılık gelen bimodal seyir göstermektedir. Buna karşılık gelen vektör norm (|v|) eğrileri, zaman içinde miyokardiyal deformasyonun büyüklüğünü ortaya koymuştur. cos(α) değerinin ekstremumları (LV cos(α) minimumu: NOR vs. DCM: U = 26, p < 0,001; NOR vs. HCM: U = 27, p < 0,001; NOR vs. MINF: U = 30, p < 0,001) ve diğer çeşitli hareket özellikleri (Şekil 2B), sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonundan (LV-EF) bağımsız olarak, sağlıklı bireyler (NOR) ile hastalığı olan gruplar arasında anlamlı farklılıklar göstermiş olduğu saptanmıştır.

Miyokardiyal hareket -karmaşık bir 4 boyutlu (4D) deformasyon süreci- yön ve büyüklüğü tanımlayan, yorumlanabilir iki adet 1 boyutlu (1D) eğriye indirgenmiştir. Bu eğriler, geleneksel strain analizini tamamlayıcı nitelikte olup kohortlar arasında genel farklılıklar gözlemlenmiştir. Sağlıklı vs. patolojik kardiyak MR görüntüleri üzerinde yapılan bu çalışmada; yapay zeka algoritmasının hızlı ve güvenilir analiz verebileceği gösterilmekle beraber bu konuda daha büyük analizlere ihtiyaç olduğu belirtilmiştir.

Erişim linki: https://academic.oup.com/ehjdh/article/7/Supplement_1/ztaf143.103/8422884