Virtual dissection of cardiac motion : what do we measure by strain and strain rate imaging?

Abstract

Since the introduction of strain and strain rate measurements in echocardiography of the heart, many studies have demonstrated that these parameters quantify effectively and precisely regional myocardial deformation. The method allows to measure and quantify regional myocardial function. Different cardiac diseases might be detected at an earlier stage. However, there are many factors influencing strain measurements without indicating changes in myocardial function. For the understanding of normal and pathological results it is important to gain more knowledge about factors with influence on strain measurements. Pigs with differing body size were investigated by ultrasound measuring strain. The result was that pigs had reduced strain with increasing body size. Furthermore, we could show that strain and strain rate, both changed in dependency on loading. In the other experimental study with pigs, we investigated myocardial motion with high resolution ultrasound. The aim was to investigate strain in the different myocardial layers, during reduced flow and the application of dobutamine stress. The result showed that strain was differently activated in the different myocardial layers. In a clinical study investigating patients with coronary artery bypass grafting, myocardial function was investigated before and after operation. The result showed strain as a sensitive method to detect reduced segmental myocardial function. Dobutamine stress and positive resting strain were good indicators for functional improvement. Taking the different strain-influencing factors into account, strain can be used as a sensitive method for changes in myocardial function.

Virtuell disseksjon av hjertets bevegelser

Nye ultralydmetoder kan måle ”strain” som uttykker regional funksjon av hjertemuskelen. Flere faktorer influerer disse målingene og noen av de ble belyst i avhandlingen.

Siden ”strain” og ”strain rate” målinger har blitt innført i ultralyd av hjerte, mange studier har vist at det dreier seg om god reproduserbare parametere som kvantifiserer regional hjertemuskelbevegelse. Hjertets funksjon kan dermed måles på en helt ny måte og forskjellige hjertesykdommer kan muligens oppdages tidligere. Likevel er det mange faktorer som har innflytelse på ”strain” målinger uten å uttrykke forandring i hjertemuskelfunksjon. For å kunne tolke målingene riktig og for å forstå hva som er normalt og hva som er sykdomsrelatert, er det viktig å vite mer om influerende faktorer.

Gris på forskjellige kroppsstørrelser ble undersøkt med ultralyd og ”strain” ble målt. Funnet var at grisene hadde minkende strain-verdier med økende kroppsstørrelse. Videre kunne vises at økende blodvolum øker og høy blodtrykk minsker både strain og strain rate. I den andre eksperimentelle studien på gris, ultralyd med høy opplyslighet ble gjennomført direkte på hjertemuskelen. Målet var å undersøke strain i forskjellige lag av hjertemuskelen ved forminsket ”flow” i vevet og samtidig påført medikamentell stress. Funnet var at strain aktiveres ved stress men er forskjellig i de ulike lag. I en klinisk studie hos hjerte-bypass pasienter hjertets funksjon ble undersøkt før og etter operasjon. Resultatet var at strain var en følsom metode for å oppdage mindre hjertemuskelskader og at strain økning ved en medikamentell stress test var en god indikator for funksjonsforbedring. Hvis man tar hensyn til de forskjellige faktorene som influerer strain målinger kan strain brukes som en følsom metode for å vise tidlige forandringer i hjertemuskelfunksjon