< Terug naar vorige pagina

Project

Improving monitoring of cardiac function in critical illness: from advanced echocardiographic technology to metabolic and biochemical biomarkers predicting myocardial dysfunction.

Hoofdstuk 1: Validatie van een deep neuraal netwerk dewelke zowel segmentatie alsook deformatie integreert in een grote echocardiografie dataset. Het doel van dit hoofdstuk is om ‘deep learning’ technieken te optimaliseren door het bestuderen van een aangepast neuraal netwerk, in ontwikkeling door het team van Jan D’hooge. Dit gemodifieerd neuraal netwerk zal lokale morfologie van het myocard, bekomen door automatische segmentatie, integreren met strain analyse in echocardiografie. Segmentatie is het process van aflijnen van cardiale structuren en wordt hoofdzakelijk manueel uitgevoerd in de klinische praktijk. Strain en Strain rate zijn beide deformatie modaliteiten, de dag van vandaag beschikbaar op de meeste commerciële echocardiografie toestellen. Strain is het percentage lengteverandering tijdens systole, en strain rate is de snelheid van deze deformatie. Strain en strain rate zijn beiden nog steeds ladingsafankelijk maar reeds minder in vergelijking met ectiefractie. Ik hypothetiseer dat dit gemodifieerd neuraal netwerk met integratie van segmentatie en strain analyse even goed presteert als manuele segmentatie en strain analyse. In tweede instantie hypothetiseer ik dat dit gewijzigd neuraal netwerk kan corrigeren voor ladingscondities, zonder deze te meten. Ik zal dit nieuw neuraal netwerk valideren in een grote dataset afkomstig van deelname aan een Europese multicenter studie: CARdiomyopathy in type 2 Diabetes mellitus ‘Cardiateam’. Cardiateam wil de uniekheid van diabetische cardiomyopathie en de onderliggnede pathofysiologie te bestuderen. Cardiateam beoogt 1600 patiënten te includeren die volledig gefenotypeerd zullen worden d.m.v. klinische, biochemische en genetische analyse, alsook d.m.v. echocardiografie en cardiale MRI. Al deze echocardigrafische data van deze 1600 patiënten zullen gecentraliseerd worden in het lab Cardiovasculaire Beeldvorming en Dynamica (deel van het departement cardiovasuculaire wetenschappen) van KU Leuven, dewelke is aangesteld als echocardiografie core lab. Ik zal deze echocardiografische data analyseren en aflijnen. Hoofdstuk 2: Shear wave elasticity imaging als niet-invasieve hemoynamische monitoring en diagnostische tool in kritisch ziekte patiënten op intensieve zorgen. Het doel van hoofdstuk 2 is om na te gaan of “Shear Wave Elasticity Imaging” in staat is om cardiale vullingsdrukken in te schatten bij kritisch ziekte patiënten op intensieve zorgen. Shear Wave Elasticity Imaging (SWEI) is een recenet ontwikkelde hoge frame rate echocardiografische beeldvormingsmodaliteit dewelke shear waves (SW) meet, uitgezonden door het myocard volgend op een mechansiche gebeurtenis (zoals sluiten van een hartklep). SW voortgeleidingssnelheid is intrinsiek bepaald door de stijfheid van het myocard, en is bijgevolg een reflectie van de vullingsdrukken gezien de eind-diastolische druk volume relatie. Acquisitie van SW op het interventriculair septum is mogelijk dankzij een experimentele scanner (HD-PULSE) aan 1050 +/- 220 frames per seconde via een parasternaal lange as venster. Ik hypothetizeer dat SW voortgeleidingssnelheid gecorreleerd is met invasief gemeten vullingsdrukken in de kritisch ziekte patiënt. In tweede instantie hypothetiseer ik dat SW voortgeleidingssnelheid in staat is om ‘fluid responsiveness’ in te schatten in kritisch zieke patieënten, als deze metingen gecombineerd worden met ventilatorstrategieën om de preload te beïnvloeden. Ik zal nagaan of SWEI subtiele veranderingen in ladingscondities gedurende de respiratorie cyclus kan waarnemen. Ik zal ook de correlatie tussen SW voortgeleidingssnelheid en pulmonale arteriële occlusiedrukken nagaan en het vermogen van SW voortgeleidingssnelheid om fluid responsiveness in te schatten. Chapter 3: Impact of sepsis on the heart: study of histological and metabolic changes in a resuscitated septic mouse model. Dit hoofdstuk heeft als doel de histopathologische veranderingen in het hart te bestuderen evenals de verandering van geprefereerd metabool substraat van het myocard en de mogelijke biomerkers voor deze wijzigingen tijdens sepsis in een muismodel. Een duidelijk inzicht in de exacte pathofysiologie, tijdsverloop en behandeling van kritische ziekte geïnduceerde myocarddysfuncite ontbreekt op heden. De klinische praktijk evenals toekomstig wetenschappelijk werk zouden baat hebben bij een beter begrip van de mechanismen en de mate waarin kritische ziekte het myocard beïnvloedt. Het sepsis geïnduceerde muismodel door caecale legatie en punctie (CLP) leent zich ertoe om de impact van kritische ziekte op het myocard te bestuderen. De huidige data m.b.t. de impact van kritische ziekte op het myocardium in muizenexperimenten is echter gelimiteerd tot de eerste 24 uur na inductie van sepsis. De mate waarin sepsis een impact heeft op het hart in de navolgende subacute of chronische fases werd tot nog toe nog niet bestudeerd. In een eerder uitgevoerde studie werd een CLP muismodel bestudeerd om de verschillende pathways van cholestase in kritische ziekte te onderzoeken. Deze muizen werden geresusciteerd met intraveneus vocht en werden behandeld met breedspectrum antibiotica gevolgd door offering op 30 uur, 3 dagen, 5 dagen en 7 dagen. De harten werden ingevroren en bewaard na offering en zullen gebruikt worden in deze studie om de metabole en pathologische myocardiale veranderingen gedurende het verloop van sepsis te bestuderen. Deze tijdslijn studie beoogt een bijdrage te leveren aan een beter begrip van de impact van kritische ziekte op het hart. In functie van de resultaten kan dit de aanzet zijn voor bijkomend onderzoek waarbij eveneens gekeken wordt naar myocarfunctie d.m.v. echografie.

Datum:12 mei 2021 →  Heden
Trefwoorden:critical illness, echocardiography
Disciplines:Anesthesiologie in intensieve zorgen, Cardiologie
Project type:PhD project