Opracowane narzędzie segmentacji krzywej TAC pozbawione jest elementu subiektywnej oceny, a dodatkowo na mocy kryterium Akaike może być użyte jako miernik potencjału informacyjnego modelu lub też maksymalnej złożoności modelu jaki może być dopasowany do uzyskanego w pomiarach zbioru danych. Może zatem służyć do badania jakości oceny dla różnych wariantów protokołu obrazowania, a w szczególności badania zależności związanych z czasową zdol-nością rozdzielczą [84]. Możliwość taka szczególnie dobrze koresponduje ze sto-sowaną techniką obrazowania retrospektywnego metodą synchronizacji pomia-ru wewnętrznym sygnałem MR (self gating). Metoda wstecznej rekonstpomia-rukcji wydaje się być wyjątkowo przydatna w tego typu badaniach, gdyż pozwala wy-konywać dowolne rekonstrukcje kinematograficzne z zebranego zbioru danych (zmienne FPC, NR) już po wykonaniu akwizycji. Zatem określanie granicznych parametrów rekonstrukcji może być wykonane na niewielkiej liczbie osobników, gdyż nie wymaga wykonywania kolejnych eksperymentów. W pracy podjęto za-danie oszacowania optymalnej grupy parametrów rekonstrukcji, a w szczególno-ści parametrów obrazowania w kolejnych eksperymentach służących zwiększe-niu czasowej rozdzielczości pomiarów kinematograficznych obrazowania CMR przy jednoczesnym skróceniu ich trwania. Do tego celu wykorzystano obrazy uzyskane w badaniach myszy Tgαq*44 w wysokopolowym systemie 9.4T.
Stopień złożoności przebiegu TAC opisywano jako liczbę segmentów mo-delu PLR określoną na podstawie kryterium Akaike. Rekonstrukcję
retrospek-tywną analizowano w kategoriach liczby klatek na cykl pracy serca (FPC) oraz liczby powtórzeń eksperymentu (NR). Mimo, że bezwzględnym miernikiem roz-dzielczości czasowej jest parametr określający liczbę klatek na sekundę (FPS), użycie liczby klatek przypadających na cykl pozwala na wykonanie rekonstrukcji obrazu według powtarzalnego schematu, gdyż jest ona niezależna od zmian dłu-gości cyklu. Przeprowadzona analiza dla myszy o bardzo różnej charakterystyce pracy serca, w tym różnej długości cyklu RR, pokazała jednak, że cecha ta (FPS) w badanym zakresie nie ma zbyt wielkiego wpływu na charakter otrzymywanych zależności (tab. 2-3, str. 58). Jak pokazano, stopień złożoności krzywej zależy od rozdzielczości czasowej, a co więcej, zależność ta ma charakter progowy. Nie-zależnie od długości akwizycji, rekonstrukcja wykonana dla FPC = 20÷30 wyka-zywała jako optymalną stałą liczbę faz cyklu pracy serca. Ze względu jednak na relatywnie niską liczbę ramek (punktów krzywej TAC), było to nie więcej niż cztery lub pięć faz, które identyfikowane były jako określane w kardiologii eE, IVR, eF oraz aF lub IVC. Było to możliwe już przy bardzo krótkich czasach akwi-zycji, z obniżonym SNR, nie wpływającym jednak istotnie na sam przebieg seg-mentacji obrazów światła LV serca, zależnej głównie od kontrastu. Rekonstruk-cja większej liczby ramek na cykl (FPC ≥ 40) sprawiła, że dla tych samych zakre-sów danych pojawiają się kolejne fazy, m.in. lE i DT w zależności od kondycji myszy.
Jako optymalne wartości liczby ramek na cykl zaproponowano wykonywa-nie rutynowo FPC = 50÷60, wykonywa-niezależwykonywa-nie od osobniczej długości cyklu serca my-szy. Konieczna w tym przypadku akwizycja danych z punktu widzenia najwięk-szej obserwowanej złożoności krzywej wymaga minimum NR = 150÷200 powtó-rzeń. W tym zakresie pojawiają się braki linii fazowych w procesie rekonstrukcji, jednak wydaje się, że nie mają one kluczowego wpływu na obserwowalną liczbę segmentów. Z kolei w zakresie poniżej NR = 150 i powyżej FPC = 60 braki do-statecznej ilości danych zaczynają odgrywać znaczącą rolę. Z powodu wykony-wania bardzo dużej ilości interpolacji linii w przestrzeni k jakość obrazów okre-ślana przez SNR spada, a czasowa zdolność rozdzielcza ulega jedynie pozornemu polepszeniu. Wnioskować można zatem, że teoretycznie nieograniczona roz-dzielczość ma jednak swoje ograniczenia wynikające z niedostatecznej ilości da-nych, co związane jest zarówno z czasem trwania akwizycji, jak i liczbą obrazów. Dla wybranej liczby repetycji (NR = 150÷200) i liczby klatek na cykl (przyjęto
FPC = 60) w przeważającej części przypadków i dla myszy o typowej częstości serca (RR = 110÷140 ms), rekonstrukcja pozwoliła uzyskiwać obrazy wysokiej jakości oraz rozdzielczości (FPS ≈ 440÷560). Taka rekonstrukcja nie powodo-wała widocznych artefaktów obrazów i wymagała jedynie minimalnej ilości roz-szerzeń fazy bez konieczności interpolowania danych. Z kolei u myszy z szybkim rytmem (RR ≤ 110 ms) FPC = 60 pozwoliło uzyskiwać wysokie rozdzielczości czasowe (FPS ≥ 560) i wciąż dobrą jakość obrazów. W przypadku myszy o wol-nym rytmie (RR ≥ 140 ms) obniża się co prawda jakość obrazów, jednak nawet dla wysokich wartości FPC obserwowana złożoność pozostaje stała i w tym sen-sie nie pojawia się nowa informacja. Dodatkowo myszy o RR dłuższym niż 140 ms to głównie myszy z rozwiniętą niewydolnością serca, a więc chore, lub myszy o stabilnym choć patologicznie wydłużonym czasie RR, albo też myszy wykazujące chwilowe zaburzenia rytmu (arytmie). Mają one przeważnie upośle-dzoną czynność, w ich krzywej TAC obserwuje sie długie fazy izowolumetryczne i zredukowane fazy dynamiczne, co sprawia, że opis z dokładnością czasową większą niż zaproponowana nie jest konieczny. W tym przypadku byłby on zresztą niewskazany również ze względu na rosnące ryzyko związane z wydłuża-niem całkowitego czasu pomiaru i z długotrwałą anestezją. Dla zachowania roz-dzielczości rzędu FPS = 550 i zachowania NAV na poziomie pięciu uśrednień pomiarów na pojedynczą klatkę, konieczna liczba repetycji związana ze zwięk-szeniem liczby klatek na cykl do 80 wzrosłaby aż do 300, co niemal podwoiłoby czas pomiaru.
Liczba NR = 150÷200 powtórzeń implikuje dla obrazu o 192 liniach fazo-wych, przy minimalnym czasie repetycji na poziomie 4.5 ms długość akwizycji w zakresie 130÷173 sekund przypadających na warstwę. Czasy te są względnie długie i dobrej jakości pomiary wykonywane w celu uzyskania tylko parametrów podstawowych mogą być przeprowadzone w krótszym czasie. W rozważanych przypadkach celem była jednak parametryzacja subtelnych faz krzywej TAC słu-żąca opisowi także parametrów czasowych, co wymagało wysokiej czasowej roz-dzielczości pomiarów. Z drugiej strony pomiary wykonywane były także z wyso-ką przestrzenną zdolnością rozdzielczą. Macierz akwizycji o wymiarach 192×192
rekonstruowana do 256×256 pikseli przy rozmiarach obrazów 30×30 mm2 daje
rozdzielczość przestrzenną rzędu 117 μm. Autorzy, którzy badali czynność roz-kurczową u myszy wykazali, że aby móc określić wartości maksymalnych
pręd-kości napełniania – wczesnej i późnej potrzebna jest wysoka rozdzielczość cza-sowa. Określono ją jako FPC = 80 (choć dla niektórych zwierząt FPC = 50 było wystarczające) przy 25 minutowej akwizycji [43] i FPC = 60 dla akwizycji rzędu 2.5-3 min [44], co jest porównywalne z wartościami ustalonymi w niniejszej pracy. Opisana metodyka PLR modelowania czynności serca poza oceną śred-nich wartości tempa skurczu i rozkurczu dodatkowo daje możliwość określenia czasów trwania poszczególnych faz, pozwalając na wyznaczenie dodatkowych parametrów istotnych z punktu widzenia oceny wczesnych jak i zaawansowa-nych etapów choroby.
Wybrany schemat rekonstrukcji określony na podstawie pojedynczych myszy oraz opracowana metodyka segmentacji przebiegów TAC użyta została do rozszerzonej analizy czynności serca badanej przy użyciu systemu obrazowa-nia 9.4 T przy ustalonych wartościach długości akwizycji i liczby ramek rekon-strukcji FPC = 60. Analiza PLR zastosowana do parametryzacji grup ekspery-mentalnych Tgαq*44 i FVB na obu warstwach LV oraz na warstwie środkowej po dobutaminie pozwoliła wyodrębnić fazy wymienione w tabeli 6 (str. 64). Przeciętna liczba segmentów przebiegu TAC dla badania podstawowego (spo-czynkowego) w badanych grupach wynosiła 5-7. Po podaniu dobutaminy (przy-spieszającej rytm serca) liczba ta zredukowała się przeciętnie do sześciu dla mszy kontrolnych FVB-2m i 5-6 w pozostałych grupach myszy. Jako optymalną liczbę faz obserwowanych na gałęzi rozkurczowej wskazano od jednej do trzech. Obserwowana zmienność wynikała z występowania bądź braku fazy związanej z czasem diastazy oraz z fazy przedsionkowej, dających się odseparować jako trzy proste o różnym nachyleniu. U wszystkich zwierząt w grupach kontrolnych (FVB-2m i FVB-8m) i u młodych myszy rozwijających niewydolność (TG-2m) zarówno na warstwie podstawnej jak i środkowej widoczne były podobne skła-dowe fazy napływu krwi tj. przynajmniej dwie fazy napływu krwi do komory na gałęzi rozkurczowej krzywej TAC. W większości były to eF i aF, choć dla dziewięciu myszy kontrolnych i dwóch chorych udało się określić subtelną fazę, jaką jest diastaza (u pozostałych zwierząt faza ta była nierozróżnialna). Z kolei w grupie myszy na zaawansowanym etapie niewydolności serca (TG-8m) wyka-zano różne profile napełniania, tj. o ile na warstwie środkowej wynik był podob-ny jak w grupach poprzednich, o tyle w warstwie podstawnej obserwowano brak fali przedsionkowej. Pozostaje to w zgodzie z wcześniejszymi badaniami [13]
i sugeruje związek z osłabioną czynnością przedsionka, oraz wskazuje na klu-czowy element warstwy podstawnej w ocenie czynności rozkurczowej LV. W przypadku, gdy wyróżniony jest jedynie jeden segment na gałęzi rozkurczo-wej, jego wartość może być wypadkową obu faz napełniania komory, tj. wcze-snego i przedsionkowego napełniania komory.
Liczba wyłonionych segmentów TAC wyznaczanej z obrazów uzyskanych z systemu obrazowania 4.7 T (w modelu apoE/LDLR-/-) dla myszy w warunkach podstawowych i po niskiej dawce dobutaminy wynosiła cztery dla obu grup (kontrolnych i miażdżycowych) i zwiększyła się nieznacznie po podaniu wysokiej dawki dobutaminy wynosząc średnio około pięć segmentów (tab. 1, str. 55). Ni-ska liczba segmentów wynika w tym przypadku zapewne z niskiej liczby ramek filmu na cykl, który w tym eksperymencie wahał się w granicach FPC = 18÷29. Wartość ta odpowiada średnim liczbom segmentów określonym jako optymalne także w przypadku obrazów uzyskanych przy pomocy systemu obrazowania 9.4 T (dla szczepu myszy Tgαq*44), gdy FPC wynosiła 20÷30 (tab. 4-5, str. 60). Brak różnic między szczepami apoE/LDLR-/- i C57BL/6J w badaniu podstawo-wym z kolei świadczyć może o wciąż dobrej czynności serca myszy apoE/LDLR -/-w poró-/-wnaniu do kontrolnych, z bardzo -/-wczesnymi zaburzeniami relaksacji możliwymi do uwidocznienia dopiero w warunkach obciążenia.
Podsumowując, wykonując retrospektywną metodę analizy danych z użyciem metody synchronizacji wewnętrznym sygnałem MR ustalono warunki przeprowadzania rekonstrukcji obrazów kinematycznego obrazowania serca. Zaproponowany protokół pomiaru cine (FPC = 50÷60 i 150÷200 akumulacji) pozwolił uzyskać wystarczającą jakość obrazów, scharakteryzować kluczowe pa-rametry czynności serca i skrócić czas pomiaru. Stanowi on kompromis między czasem trwania akwizycji obrazów CMR (związanym z dobrostanem zwierząt będących w anestezji i, co za tym idzie także z kosztami pomiaru), jakością obra-zów (opisywanych jako rozdzielczość czasowo-przestrzenna i SNR oraz złożono-ścią ocenianą metodą segmentacji) a czasem poświęconym na analizę.