Background and Objectives: Diabetes mellitus (DM)-associated heart failure (HF) causes high morbidity and mortality. In this study, we established a zebrafish larvae model for in vivo research on diabetic HF. Methods: DM-like phenotypes were induced by treating zebrafish larvae with a combination of D-glucose (GLU) and streptozotocin (STZ). HF was induced by treatment with terfenadine (TER), a potassium channel blocker. Additionally, myocardial contractility, motility, and viability were evaluated. Results: The zebrafish larvae treated with a combination of GLU and STZ showed significantly higher whole-body glucose concentrations, lower insulin levels, and higher phosphoenolpyruvate carboxykinase levels, which are markers of abnormal glucose homeostasis, than the group treated with only GLU, with no effect on viability. When treated with TER, DM zebrafish showed significantly less myocardial fractional shortening and more irregular contractions than the non-DM zebrafish. Furthermore, in DM-HF with reduced ejection fraction (rEF) zebrafish, a significant increase in the levels of natriuretic peptide B, a HF biomarker, markedly reduced motility, and reduced survival rates were observed. Conclusions: We established a DM-HFrEF zebrafish model by sequentially treating zebrafish larvae with GLU, STZ, and TER. Our findings indicate the potential utility of the developed zebrafish larvae model not only in screening studies of new drug candidates for DM-HFrEF but also in mechanistic studies to understand the pathophysiology of DM-HFrEF.
Being commonly diagnosed in elderly women and associated with comorbidities as well as ageing-related cardio-vascular changes, heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) has been recently considered as a distinct cardiogeriatric syndrome. Frailty is another frequent geriatric syndrome. HFpEF and frailty share common underlying mechanisms, often co-exist, and represent each other's risk factors. A threshold of 65 years old is usually used to screen patients for both frailty and HFpEF in research and clinical settings. However, both HFpEF and frailty are very heterogenous conditions that may develop at younger ages. In this review we aim to provide a broader overview on the coexistence of HFpEF and frailty throughout the lifetime. We hypothesize that HFpEF and frailty patients' profiles (young, elderly, superaged) represent a continuum of the common ageing process modified by cumulative exposure to risk factors resulting to a presentation of HFpEF and frailty at different ages. We believe, that suggested approach might stimulate assessment of frailty in HFpEF assessment and vice versa regardless of age and early implementation of targeted interventions. Future studies of pathophysiology, clinical features, and outcomes of frailty in HFpEF by age are needed.
Johannes Kersten;Carsten Hackenbroch;Muriel Bouly;Benoit Tyl;Peter Bernhardt
Journal of Cardiovascular Imaging
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v.30
no.3
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pp.202-211
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2022
BACKGROUND: This study aims to investigate normal changes throughout aging of the heart in cardiac magnetic resonance (CMR) imaging in healthy volunteers. While type 2 diabetes mellitus is a frequent finding in the elderly population, also the influence of this circumstance in otherwise healthy persons is part of our study. METHODS: In this prospective single-center trial, 75 healthy subjects in distinct age groups and 10 otherwise healthy diabetics were enrolled. All subjects underwent functional, flow sensitive, native T2- and T1-mapping in a 1.5T CMR scanner. RESULTS: No differences in right and left ventricular ejection fractions were observed between aging healthy groups. Bi-ventricular volumes lowered significantly (p<0.001) between the age groups. There was also a significant decrease in myocardial T1 values, aortic distensibility, and left ventricular peak diastolic strain rates. There were no differences in T2 mapping and the other deformation parameters. Patients with type 2 diabetes mellitus had lower end-diastolic volume indexes; all the other measurements were comparable. CONCLUSIONS: Aging processes in the healthy heart involve a decrease in ventricular volumes, with ejection fractions remaining normal. Stiffening of the myocardium and aorta and a decrease in T1 values are potential indications of age-related remodeling. Type 2 diabetes mellitus seems to have no major influence on aging processes of the heart.
BACKGROUND: A body of research advocates the prognostic role and usefulness of the volumetric markers of left atrial (LA) phasic functions in the diagnosis of LA dysfunction. We aimed to determine the independent determinants of the volumetric markers of LA contraction function in candidates for coronary artery bypass graft (CABG) surgery. METHODS: This cross-sectional study enrolled 516 candidates for CABG. The biplane maximal, minimal, and pre-P volumes of the LA were measured with two-dimensional echocardiography, and LA active emptying fraction was calculated. The standardized correlation coefficient for the correlation between each factor and LA active emptying fraction was calculated by using univariate and backward multivariable regression analyses. RESULTS: The multivariable regression analysis demonstrated that the heart rate (β = 0.15; p = 0.001), S (β = 0.09; p = 0.036), E/e' ratio (β = -0.11; p = 0.014), left ventricle (LV) ejection fraction (β = 0.15; p = 0.001), and LA enlargement (β = -0.19; p < 0.001) were the independent determinants of LA active emptying fraction. CONCLUSIONS: The independent determinants of LA contraction function were the heart rate, S, LV ejection fraction, LA enlargement, and E/e' ratio in candidates for CABG surgery.
Purpose: In this study, we evaluated the ejection fraction (EF) according to the difference of patient position in Gated Blood Pool (GBP) scan. Material and Methods: The analysis was performed to 80 patients ($51.2{\pm}17.4$ years old) who examined GBP scan in Department of nuclear medicine, National Cancer Center from March 2011 to August 2011. We divided the patients into two groups; one group received conventional position (raise left arm up supine) and supine position (group 1) and the other group received conventional position and left arm back down supine position (group 2). To observe the change EF according to patient position difference, the image was reconstructed and analyzed by Xeleris (GE, USA). We measured body mass index (BMI) of patients. Result: In group 1, EF error less than 3% occurred at a rate of 72.5% (29 of the 40 patients). In group 2, EF error less than 3% occurred at a rate of 79% (32 of the 40 patients). The patient's BMI did not affect ejection fraction. Conclusion: The EF error of left arm back down supine position closer to conventional position than in supine position shows the results.
Purpose: Ejection fraction (EF) is one of the most important factors that evaluate heart function. Recently, according to echocardiography and myocardial perfusion SPECT, the number of gated blood pool scan (planar GBP) is declining. Measurement of left ventricular ejection fraction using gated blood pool SPECT (GBPS) is known as relatively correspond with echocardiography. We compared EF derived from plnar GBP, GBPS and echocadiography using modified simpson method to determine the accuracy. Materials and Methods: From January 2007 to June 2010, planar GBP and GBPS were performed on 34 patients who admitted to Pusan National University Hospital (men 23, women 11, mean age $52.6{\pm}27.2$). Each patient was injected with $^{99m}{TcO_4}^-$ of 20 mCi after pyrophosphate injection and then scanned using both planar GBP and GBPS techniques. For image analysis, we use ADAC Laboratories, Ver. 4.20 software. The result analyzed was processed by SPSS 17.0 Win statistic program and statistical method applied in data analysis is one-way anova, Tukey's post hoc test, pearson correlation test. Results: One-way anova test show no significant difference (planar GBP $56.3{\pm}13.9%$; GBPS $60.4{\pm}16.0%$; echocardiography $59.1{\pm}14.4%$, p=0.486, p>0.05). Tukey's post hoc test show no significant difference (planar GBP-echocardiography p=0.697; GBPS-echocardiography p=0.928; planar GBP-GBPS p=0.469, p>0.05). Values for EF obtained with planar GBP and GBPS correlated well with those obtained with echocardiography (planar-echocardiography r=0.697; GBPS-echocardiography r=0.928; planar GBP-GBPS r=0.469). Conclusion: The problems of accuracy and reproducibility for planar GBP still remain. But planar GBP is a safe and non-invasive method. In addition, planar GBP is useful to evaluate patient with low resolution echocardiography images. GBPS is not appicated clinically. but GBPS can be obtain various left ventricular functional parameters. planar GBP, GBPS and echocardiography show a good correlation between each other. Therefore, planar GBP and GBPS are useful for evaluating left ventricular ejection fraction.
Objectives: A new software (Cardiac SPECT Analyzer: CSA) was developed for quantification of volumes and election fraction on gated myocardial SPECT. Volumes and ejection fraction by CSA were validated by comparing with those quantified by Quantitative Gated SPECT (QGS) software. Materials and Methods: Gated myocardial SPECT was peformed in 40 patients with ejection fraction from 15% to 85%. In 26 patients, gated myocardial SPECT was acquired again with the patients in situ. A cylinder model was used to eliminate noise semi-automatically and profile data was extracted using Gaussian fitting after smoothing. The boundary points of endo- and epicardium were found using an iterative learning algorithm. Enddiastolic (EDV) and endsystolic volumes (ESV) and election fraction (EF) were calculated. These values were compared with those calculated by QGS and the same gated SPECT data was repeatedly quantified by CSA and variation of the values on sequential measurements of the same patients on the repeated acquisition. Results: From the 40 patient data, EF, EDV and ESV by CSA were correlated with those by QGS with the correlation coefficients of 0.97, 0.92, 0.96. Two standard deviation (SD) of EF on Bland Altman plot was 10.1%. Repeated measurements of EF, EDV, and ESV by CSA were correlated with each other with the coefficients of 0.96, 0.99, and 0.99 for EF, EDV and ESV respectively. On repeated acquisition, reproducibility was also excellent with correlation coefficients of 0.89, 0.97, 0.98, and coefficient of variation of 8.2%, 5.4mL, 8.5mL and 2SD of 10.6%, 21.2mL, and 16.4mL on Bland Altman plot for EF, EDV and ESV. Conclusion: We developed the software of CSA for quantification of volumes and ejection fraction on gated myocardial SPECT. Volumes and ejection fraction quantified using this software was found valid for its correctness and precision.
Background: It has been shown that low-grade electrical stimulus can transform fatigue resistant muscles which then can be used to protect the heart. The bulky and cumbersome power sources of the artificial heart or implantable ventricular assist devices are still in need of solution; however, on the other hand, the implantable ventricular assist devices using the resistant muscles as the power source have the advantages of using its own muscle contractions. The purpose of this study was to determine the possibility of a clinical application of the skeletal muscle ventricle. Material and Method: Latissimus dorsi muscles (LDM) of 8 canines were used for skeletal muscle ventricle. A latex chamber was wrapped one and a half times with LDM. The chamber was attached to a pressure transducer via Tygon tube. An electrode stimulator was placed around the thoracodorsal nerve and LDM was stimulated in cyclic bursts of 0.31 sec on time and 6.0 sec off time using 3.0 volt Itrel stimulator. The preload volume was added to the system in 25cc increments. Ejection volumes, pressures, and peak power outputs were measured. Result: Ejection volume was 76.3cc with 0cc of preload. Ejection volumes were less than 70ml with increments of preload over 75cc Pressures were more than 107 mmHg when the preloads were less than 75cc and less than 100 mmHg when the preloads were more than 100cc. Peak power output of 16.6 W/kg was observed at 50cc preload. Conclusion: Depending on the changes of preload, the volumes ejected from skeletal muscle ventricle and pressures from the skeletal muscle contraction surpassed those of the normal heart. These data suggest that there are clinical applications for skeletal muscle ventricular assist system.
Patients with coronary artery disease and depressed ventricular function have better longterm benefits after coronary artery bypass grafting compared with medical therapy. But operative mortality remains high. This study was designed to identify the risk factors for coronary artery bypass grafting according to ventricular function. The records of 103 patients who underwent coronary artery bypass grafting from truly 1994 to June 1996 were analysed. The patients were divided into two groups based on preoperative ejection fraction: Low EF group(Ejection fraction < 40%, n=24) and Normal EF group(Ejection fraction $\geq$ 40%, n=79). The indication of operation was significantly different between the two groups (p=0.00003). Postinfarction angina was frequent in Low EF group but unstable angina was frequent in Normal EF group. The frequency of cardiomegaly(p=0.0012), serum creatinine abnormality(p=0.0473) and preoperative use of IABP(Intra Aortic Balloon Pump, p=0.0095) were higher in Low EP group. The left internal thoracic artery was used less frequently in Low EP group(p=0.00416). The operative mortality was 8.3% in Low EF group and 5.1% in Normal EF group, but without statistical difference(p=0.5492). In Normal EF group, age (p=0.041) was identified as a significant risk factor for operative mortality. In Low EF group, age(p=0.018), preopertive use of IABP(p=0.0036), hypercholesterolemia(p=0.0007), and emergency of operation(p=0.0037) were identified as significant risk factors. Postoperative morbidity was 50% in Low EF group and 33olo in Normal EP group, but without s atistical significance(p=0.1007). These results suggest that in patients with coronary artery disease and depressed ventricular function, more aggresive coronary artery bypass grafting is needed to improve the symptom and long-term benefit.
To prevent cardiac diseases, quantifying cardiac function is important in routine clinical practice by analyzing blood volume and ejection fraction. These works have been manually performed and hence it requires computational costs and varies depending on the operator. In this paper, an automatic left ventricle segmentation algorithm is presented to segment left ventricle on cardiac magnetic resonance images. After coil sensitivity of MRI images is compensated, a K-mean clustering scheme is applied to segment blood area. A graph searching scheme is employed to correct the segmentation error from coil distortions and noises. Using cardiac MRI images from 38 subjects, the presented algorithm is performed to calculate blood volume and ejection fraction and compared with those of manual contouring by experts and GE MASS software. Based on the results, the presented algorithm achieves the average accuracy of 6.2mL${\pm}$5.6, 2.9mL${\pm}$3.0 and 2.1%${\pm}$1.5 in diastolic phase, systolic phase and ejection fraction, respectively. Moreover, the presented algorithm minimizes user intervention rates which was critical to automatize algorithms in previous researches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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