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정상 태아의 임신 분기별 좌심실 도플러 신호 자동 분석
Automated Analysis of fetal Myocardial Performance Index of Doppler Waveform in Normal Pregnancy 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.14 no.6, 2020년, pp.791 - 800  

김수민 (웰하이여성아동병원 영상의학과) ,  예수영 (부산가톨릭대학교 보건과학대학 방사선학과)

초록
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태아 심장의 기능을 평가하기 위해 초음파 검사가 널리 이용되고 있으나 주관적이라는 검사의 특성으로 인해 검사자마다 측정 방식에 차이가 있으며 특히 심근 성능 지수는 현재까지 기준치가 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 정상 태아의 펄스 도플러 파형을 분석하여 자동 측정 프로그램을 개발하여 객관적인 측정을 하고자 하였다. 2019년 4월부터 2020년 2월까지 부산에 위치한 W병원에 내원한 산모 133명을 대상으로 태아 심장 초음파검사를 시행하였으며 좌심실의 펄스 도플러 영상을 획득 후 각 심근 성능 지수를 측정하였다. 본 연구에서 구현한 자동 측정 프로그램을 이용한 임신 초기, 중기, 말기의 심장 성능 지수와 기존의 측정 방식을 이용한 심장 성능 지수를 비교한 결과, 두 수치에는 차이가 있었으나 같은 경향성을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ultrasonography is widely used to evaluate the function of fetal heart, but due to the subjective nature of the test, there are differences in measurement methods for each examiner, and especially the myocardial performance index has no reference index to date. Therefore, in this study, we wanted to...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 5. Flowchart of image processing conducted in this study. LPF, low-pass filter; AMPD, automatic multiscale-based peak detection; MPI, myocardial performance index.
  • 따라서 본 연구에서는 영상처리 및 프로그래밍 환경을 제공하는 MATLAB을 이용하여 임신 중 초음파검사로 얻어진 태아 좌심실의 간헐파 도플러 파형을 분석하고 심근 성능 지수를 측정하는 자동화 프로그램을 개발하여 임신 분기별 심장 시간 간격(cardiac time intervals) 및 MPI를 측정하고자 한다. 그리고 자동 검출로 측정한 값과 실제 검사 중 측정한 실측값과 비교하고 최종적으로 자동 측정법에 기반한 임신 분기 별 변화에 대한 심근 성능 지수의 기준치를 제시하고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 영상처리 및 프로그래밍 환경을 제공하는 MATLAB을 이용하여 임신 중 초음파검사로 얻어진 태아 좌심실의 간헐파 도플러 파형을 분석하고 심근 성능 지수를 측정하는 자동화 프로그램을 개발하여 임신 분기별 심장 시간 간격(cardiac time intervals) 및 MPI를 측정하고자 한다. 그리고 자동 검출로 측정한 값과 실제 검사 중 측정한 실측값과 비교하고 최종적으로 자동 측정법에 기반한 임신 분기 별 변화에 대한 심근 성능 지수의 기준치를 제시하고자 한다.
  • [7,8] 이는 초음파검사가 반 정량적인 평가방법이라는 제한점에 기인한 것이므로 이전 보다 정량적이고 객관적인 측정의 필요성에 대해 끊임없이 언급되었다. 따라서 본 저자는 이러한 초음파검사의 한계를 극복하기 위해 자동화된 프로그램을 이용하여 실제 임상에 적용 가능한 알고리즘을 개발하고자 연구를 시행하였다. MPI를 구하기 위해서는 심실 수축 시간 및 심실 이완 시간을 비롯하여 등용성 수축기 시간과 등용성 이완기 시간이 먼저 측정되어야 하며 본 연구에서는 혈류파형의 특성을 분석하고 그래프의 각 주기에서 time intervals를 자동으로 측정한 후에 MPI를 계산하는 방식을 적용하였다.
  • 그러나 기존에 발표된 여러 선행 연구들은 심근 성능 지수를 임신을 두 시기로만 나누어 비교하였으며 각 임신 분기에 대한 자료가 없었고, 검사자의 주관적인 판단에 의지하는 측정 방식으로 인해 연구마다 결과가 달랐다. 본 연구는 임신 전체 분기의 심근 성능 지수를 측정하였다는 점과 자체 개발한 자동화 프로그램으로 임신 분기에 따른 태아 좌심실 심근 성능 지수의 정상 참고치를 제시하였다는 점에서 의미가 있다고 할 수 있다. 본 연구를 통해 향후 태아의 심장 기능 평가 뿐만 아니라 초음파 검사의 정량적인 평가를 위한 기초자료로 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
  • 본 연구는 초음파 도플러를 이용한 태아의 좌심실 심근 성능 지수를 정량적이고 객관적으로 측정하기 위해 MATLAB을 이용한 자동화프로그램을 개발하여 IVCT, IVRT, ET, FT를 검출하고 MPI를 계산하였다. 데이터 수집을 제외한 모든 과정을 자동화하였으며 각 측정값의 임상적 유용성을 알아보기 위해 동일한 태아를 대상으로 검사 중 실제 계측한 값과 비교하였다.
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참고문헌 (20)

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  2. C. Tei, L. H. Ling, D. O. Hodge, K. R. Bailey, J. K. Oh, R. J. Rodeheffer, A. J. Tajik, J. B. Seward. "New index of combined systolic and diastolic myocardial performance: A simple and reproducible measure of cardiac function-A study in normals and dilated cardiomyopathy," Journal of Cardiology, Vol. 26, No. 6, pp. 357-366, 1995. 

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  5. R. Cruz-Martinez, F. Figueras, A. Benavides-Serralde, F. Crispi, E. Hernandez-Andrade, E. Gratacos, "Sequence of changes in myocardial performance index in relation to aortic isthmus and ductus venosus Doppler in fetuses with early-onset intrauterine growth restriction," Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, Vol. 38, No. 2, pp. 179-184, 2011. http://dx.doi.org/10.1002/uog.8903 

  6. H. Figueroa, M. C. Silva, C. Kottmann, S. Viguera, I. Valenzuela, A. E. Hernandez, E. Gratacos, A. Antonio, S. E. Illanes, "Fetal evaluation of the modified-myocardial performance index in pregnancies complicated by diabetes," Prenatal diagnosis, Vol. 32, No. 10, pp. 943-948, 2012. http://dx.doi.org/10.1002/pd.3937 

  7. N. Meriki, A. Izurieta, A. W. Welsh, "Fetal left modified myocardial performance index: Technical refinements in obtaining pulsed-Doppler waveforms," Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, Vol. 39, No. 4, pp. 421-429, 2011. http://dx.doi.org/10.1002/uog.9090 

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  9. A. H. Khandoker, Y. Kimura, M. Palaniswami, "Automated identification of abnormal fetuses using fetal ECG and doppler ultrasound signals," In Proceedings of the 2009 36th Annual Computers in Cardiology Conference (CinC), Park City, UT, USA, 13-16, pp. 709-712, 2009. 

  10. M. Y. Lee, H. S. Won, E. J. Jeon, H. C, Yoon, J. Y. Choi, S. J. Hong, M. J. Kim, "Feasibility of using Auto Mod-MPI system, a novel technique for automated measurement of fetal modified myocardial performance index," Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, Vol. 43, No. 6, pp. 640-645, 2014. http://dx.doi.org/10.1002/uog.13247 

  11. Kozak-Barany Andrea, Jokinen Eero, Saraste Markku, Tuominen Juhani, Valimaki Ilkka, "Development of left ventricular systolic and diastolic function in preterm infants during the first month of life: A prospective follow-up study," The Journal of Pediatrics, Vol. 139, No. 4, pp. 539-545, 2001. http://dx.doi.org/10.1067/mpd.2001.118199 

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  14. Kozak-Barany Andrea, Jokinen Eero, Saraste Markku, Tuominen Juhani, Valimaki Ilkka, "Development of left ventricular systolic and diastolic function in preterm infants during the first month of life: A prospective follow-up study," The Journal of Pediatrics, Vol. 139, No. 4, pp. 539-545, 2001. http://dx.doi.org/10.1067/mpd.2001.118199 

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  20. T. Van-Mieghem, L. Gucciardo, P. Lewi, L. Lewi, D. Van-Schoubroeck, R. Devlieger, L. De-Catte, J. Verhaeghe, J. Deprest, "Validation of the fetal myocardial performance index in the second and third trimesters of gestation," Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, Vol. 33, No. 1, pp. 58-63, 2009. http://dx.doi.org/10.1002/uog.6238 

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