Bước thiết yếu của siêu âm tim qua thành ngực là đo kích thước và chức năng các buồng tim, đòi hỏi xác định chính xác đường viền nội tâm mạc. Hiện nay, nhận diện bờ nội tâm mạc chủ yếu được thực hiện thủ công, do đó tốn thời gian và dễ có biến thiên trong cùng người đọc cũng như giữa các người đọc. Điều này tạo nhu cầu về một phương pháp phân tích siêu âm tim nhanh, chính xác và tự động. HeartAssist™ cung cấp các phép đo tuyến tính của thất trái, gồm vách liên thất, buồng thất trái và thành sau trên mặt cắt cạnh ức trục dài; đồng thời đo nhĩ trái, xoang Valsalva của động mạch chủ và đường kính đoạn gần đường ra thất phải (Bảng 2). Ở mặt cắt đỉnh tim 4 buồng và 2 buồng, hệ thống cung cấp thể tích thất trái và nhĩ trái. HeartAssist™ tự nhận diện ảnh B-mode, phát hiện pha ED/ES phù hợp rồi đưa ra phép đo tương ứng (Ảnh 1). Vì ED và ES được xác định dựa trên diện tích thất trái thay vì ECG, HeartAssist™ vẫn hoạt động khi không có ECG, hữu ích trong các tình huống không thể sử dụng ECG. Đo chế độ B – mode tự động đã được thao tác ở Bảng 2

Bảng 2: Tỷ lệ kết quả đo tự động trên hình ảnh B-mode được chuyên gia chấp nhận

Các phép đo tự động trên mặt cắt cạnh ức trục dài và các mặt cắt mỏm tim được đánh giá lần lượt trên 47 thú bệnh và 44 thú bệnh.
Tỷ lệ chấp nhận được tính ở mức độ thú bệnh. Những trường hợp mà các chuyên gia đánh giá là không thể thực hiện phép đo thủ công đã được loại khỏi quá trình phân tích.
Các chữ viết tắt:

• ED (End-Diastole) = Cuối tâm trương.
• ES (End-Systole) = Cuối tâm thu

Lưu ý để có phép đo B-mode chính xác: Độ sâu ảnh nên được thiết lập để tối đa hóa kích thước hiển thị trong khi vẫn bao gồm đầy đủ các cấu trúc quan tâm. Ví dụ, ở mặt cắt cạnh ức trục dài, nên để còn khoảng 1 cm chiều sâu phía sau màng ngoài tim (Ảnh 3A). Nếu đặt độ sâu không phù hợp, nguy cơ sai số tăng hoặc đo tự động không thực hiện bình thường (Ảnh 3B, 3C).

Để phân đoạn chính xác LV và LA ở mặt cắt đỉnh tim 4 buồng, các cấu trúc bên trái nên hiển thị ở phía phải của sector trên màn hình và các cấu trúc bên phải ở phía trái (Ảnh 4A). Tương tự, ở mặt cắt đỉnh tim 2 buồng (Ảnh 4B), thành trước LV nên nằm phía phải; ở mặt cắt đỉnh tim 3 buồng, thành trước vách và động mạch chủ nên nằm phía phải (Ảnh 4C) . Nếu ảnh thu theo chiều ngược, vẫn có thể phân đoạn (Ảnh 4D, E, F) nhưng độ chính xác có thể thấp; nên đảo trái – phải ảnh và đo lại.

Hình 4. Vị trí hiển thị hình ảnh tối ưu để phân đoạn thất trái (LV) và nhĩ trái (LA). (A) Ở mặt cắt bốn buồng từ mỏm tim (A4C), các cấu trúc giải phẫu bên trái tim được ưu tiên hiển thị ở phía bên phải của vùng quét trên màn hình, trong khi các cấu trúc bên phải tim được hiển thị ở phía bên trái. (B) Ở mặt cắt hai buồng từ mỏm tim (A2C), thành trước của thất trái nên được hiển thị ở phía bên phải màn hình. (C) Ở mặt cắt ba buồng từ mỏm tim (A3C), thành trước vách của thất trái và động mạch chủ nên được hiển thị ở phía bên phải màn hình. (D, E, F) Ngay cả khi hình ảnh được thu nhận theo hướng ngược lại so với tiêu chuẩn, phần mềm vẫn có thể thực hiện quá trình phân đoạn. Tuy nhiên, độ chính xác của việc nhận diện cấu trúc và đo đạc tự động có khả năng giảm xuống. Trong những trường hợp này, có thể cải thiện kết quả bằng cách sử dụng chức năng đảo ảnh trái–phải trước khi tiến hành phân tích

Để đo thể tích LV chính xác, mỏm LV nên ở trung tâm sector và trục dài buồng LV được tối đa hóa (Ảnh 5A). Nếu mặt phẳng cắt lệch, mỏm thật bị cắt cụt, dẫn đến đánh giá thấp thể tích LV (Ảnh 5B).

Hình 5. Vị trí hình ảnh tối ưu để đo thể tích thất trái (LV). (A) Mỏm thất trái nên được đặt ở vị trí trung tâm của vùng quét, đồng thời trục dài của buồng thất trái phải được thể hiện tối đa trên hình ảnh siêu âm. (B) Khi mặt phẳng quét không đi qua trục dài thực sự của thất trái, hiện tượng cắt cụt mỏm thất trái sẽ xảy ra. Điều này làm cho chiều dài thực ccủa thất trái bị rút ngắn trên hình ảnh, dẫn đến đánh giá thấP thể tích thất trái.

Hướng dẫn hiện hành không khuyến cáo đo tuyến tính M-mode thường quy để định lượng, vì hình ảnh hai chiều là phương pháp được ưu tiên hơn kỹ thuật M-mode. Tuy nhiên, do đo M-mode qua động mạch chủ và LA, cũng như M-mode qua LV, vẫn được sử dụng ở nhiều phòng siêu âm, HeartAssist™ cung cấp phép đo tự động cho hai mặt cắt này (Bảng 3). HeartAssist™ tự nhận diện mặt cắt đã thu và cung cấp phép đo chỉ với một lần chạm (Hình 6). Các phép đo không giới hạn ở một chu chuyển tim; người dùng có thể đo tự động trên bao nhiêu chu chuyển tùy nhu cầu, từ đó lấy giá trị trung bình của nhiều nhịp liên tiếp theo khuyến cáo mà không cần quy trình thủ công mất thời gian. Khi đánh giá hiệu năng đo tự động ảnh M-mode, tỷ lệ chấp nhận của chuyên gia lâm sàng dao động từ 97,5% đến 100% (Bảng 3).

Bảng 2: Tỷ lệ kết quả đo tự động trên hình ảnh M-mode được chuyên gia chấp nhận

Hình 6. Các phép đo siêu âm tim tự động trên M-mode bằng HeartAssist™. HeartAssist™ giúp giảm khối lượng công việc bằng cách tích hợp nhiều thao tác nhấn phím cần thiết cho các phép đo M-mode thủ công vào một quy trình tự động duy nhất. Ví dụ, để thực hiện phép đo M-mode qua thất trái bằng phương pháp thủ công cần tới 11 thao tác nhấn phím. Tuy nhiên, HeartAssist™ có thể tự động nhận diện hình ảnh B-mode đã được thu nhận và cung cấp các phép đo cần thiết chỉ với một lần chạm. (Giảm 90% số thao tác nhấn phím).

Lưu ý khi phân tích M-mode:

M-mode có thể được phân tích không cần ECG dựa trên thay đổi đường kính, nhưng nếu có rối loạn nhịp hoặc thay đổi đường kính rất nhỏ trong chu chuyển tim, độ chính xác phát hiện ED/ES có thể giảm (Ảnh 7A, 7B). Vì vậy, nên sử dụng ECG để đánh giá chính xác hơn (Ảnh 7C, 7D).

Hình 7. Phân tích M-mode có sử dụng điện tâm đồ (ECG). (A) Khi hình ảnh M-mode của một bệnh nhân rối loạn nhịp được phân tích mà không sử dụng tín hiệu ECG, điểm cuối tâm trương (ED) của chu kỳ tim thứ tư đã bị phát hiện sai, sớm hơn thời điểm ED thực tế (mũi tên vàng). (B) Ở bệnh nhân có nhịp xoang bình thường, sự thay đổi đường kính giữa các giai đoạn trong chu kỳ tim tương đối nhỏ, dẫn đến việc xác định sai thời điểm cuối tâm trương (ED) và cuối tâm thu (ES) (mũi tên vàng). Trong khi đó, khi cùng một hình ảnh M-mode được phân tích có kết hợp tín hiệu ECG: (C) Thời điểm ED của tất cả các chu kỳ tim được xác định chính xác tại vị trí của phức bộ QRS trên điện tâm đồ (mũi tên trắng). (D) Với sự hỗ trợ của tín hiệu ECG, hệ thống có thể xác định chính xác các thời điểm ED và ES trong tất cả các chu kỳ tim được phân tích.

* Hiện tại, hệ thống chỉ có thể hiển thị kết quả đo của một chu kỳ tim tại một thời điểm. Tuy nhiên, ở phiên bản tiếp theo sẽ hỗ trợ hiển thị đồng thời kết quả đo của nhiều chu kỳ

Ảnh M-mode phải bao gồm đầy đủ các cấu trúc đích. M-mode qua động mạch chủ và tâm nhĩ trái cần bao gồm cả động mạch chủ và tâm nhĩ trái, đặc biệt là thành sau tâm nhĩ trái (Hình 8A). M-mode qua tâm thất trái cần bao gồm toàn bộ cấu trúc tâm thất trái, đặc biệt là thành sau tâm thất trái (Hình 8B). Nếu không, đo tự động có thể không thực hiện hoặc cho kết quả không chính xác (Hình 8C, 8D).

Hình 8. Hình ảnh M-mode phải bao gồm toàn bộ cấu trúc đích cần đo. (A) Đối với M-mode qua động mạch chủ (Aorta) và nhĩ trái (LA), hình ảnh phải bao gồm đầy đủ cả động mạch chủ và nhĩ trái, đặc biệt là thành sau của nhĩ trái (LA posterior wall). (B) Đối với M-mode qua thất trái (LV), hình ảnh phải bao gồm đầy đủ các cấu trúc của thất trái, đặc biệt là thành sau thất trái (LV posterior wall).Nếu các cấu trúc này không được ghi nhận đầy đủ trên hình ảnh: (C) Hệ thống đo tự động có thể không thực hiện được phép đo. (D) Hoặc hệ thống có thể đưa ra các kết quả đo không chính xác.

Theo cách thông thường, người vận hành phải đo từng giá trị thủ công sau khi chọn van đích và loại thông số Doppler cần đo (Hình 9). HeartAssist™ đơn giản hóa các bước phức tạp này bằng cách tự động nhận diện ảnh Doppler đã thu và cung cấp phép đo cần thiết chỉ với một lần chạm. Ví dụ, khi có ảnh Doppler liên tục (CW) qua van động mạch chủ, thuật toán nhận diện ảnh, đo vận tốc tối đa (Vmax) và tích phân vận tốc – thời gian (VTI) từ đường bao Doppler, sau đó tính và cung cấp các giá trị lâm sàng như chênh áp tối đa, chênh áp trung bình cùng với Vmax (Hình 9).

Hình 9. Các phép đo siêu âm tim tự động trên Doppler-mode bằng HeartAssist™. HeartAssist™ giúp giảm khối lượng công việc bằng cách tích hợp nhiều thao tác nhấn phím cần thiết cho các phép đo Doppler thủ công vào một quy trình tự động duy nhất. Ví dụ, để thực hiện phép đo Doppler sóng liên tục (CW Doppler) qua van động mạch chủ bằng phương pháp thủ công cần 6 thao tác nhấn phím. Trong khi đó, HeartAssist™ có thể tự động nhận diện hình ảnh Doppler đã được thu nhận và cung cấp các phép đo cần thiết chỉ với một lần chạm. (Giảm 83% số thao tác nhấn phím).

HeartAssist™ tự động nhận diện 11 mặt cắt Doppler gồm PW, CW và TDI, đồng thời cung cấp 25 phép đo (Bảng 4). Tỷ lệ chấp nhận bởi chuyên gia lâm sàng dao động từ 97% đến 100% (Bảng 5) . Quan trọng là, tương tự M-mode, người dùng có thể thực hiện đo tự động trên nhiều chu chuyển tim tùy nhu cầu, giúp xử lý vấn đề biến thiên theo từng nhịp mà không cần thêm công sức và thời gian.

Bảng 4: Các mặt cắt và phép đo được hỗ trơ

Bảng 5: Tỷ lệ kết quả đo tự động với các phép đo Doppler tự động

Các phép đo tự động trên hình ảnh Doppler được đánh giá trên 115 thú bệnh. Tỷ lệ kết quả đo tự động được tính ở mức độ từng chu kỳ tim; các chu kỳ tim mà chuyên gia đánh giá là không thể thực hiện đo thủ công đã được loại khỏi phân tích.
Các phép đo được đánh giá bao gồm:

• PW Doppler qua van hai lá:Vận tốc sóng E: 247 chu kỳ tim. Vận tốc sóng A: 226 chu kỳ tim. Thời gian giảm tốc của dòng máu: 225 chu kỳ tim.
• Doppler mô cơ tim (TDI) tại vòng van hai lá: Vận tốc e’: 254 chu kỳ tim. Vận tốc a’: 237 chu kỳ tim. Vận tốc s’: 265 chu kỳ tim.
• CW Doppler qua van hai lá hẹp: Vmax: 90 chu kỳ tim. VTI: 90 chu kỳ tim. Pressure Half Time (PHT): 89 chu kỳ tim.
• CW Doppler hở van hai lá (Mitral Regurgitation): Vmax: 20 chu kỳ tim. VTI: 20 chu kỳ tim.
• PW Doppler đường ra thất trái (LVOT):Vmax: 259 chu kỳ tim. VTI: 259 chu kỳ tim.
• CW Doppler qua van động mạch chủ và van động mạch phổi: Vmax: 213 chu kỳ tim. VTI: 213 chu kỳ tim.
• CW Doppler hở van động mạch chủ và hở van động mạch phổi: Vmax: 77 chu kỳ tim. Pressure Half Time (PHT): 77 chu kỳ tim. Vận tốc cuối tâm trương: 77 chu kỳ tim.
• PW Doppler đường ra thất phải (RVOT): Vmax: 256 chu kỳ tim. VTI: 256 chu kỳ tim.
• CW Doppler hở van ba lá: Vmax: 142 chu kỳ tim.VTI: 142 chu kỳ tim.
  Chú thích
• CW (Continuous Wave Doppler): Doppler sóng liên tục.
• PW (Pulsed Wave Doppler): Doppler xung.
• Vmax (Maximal Velocity): Vận tốc tối đa.
• VTI (Velocity Time Integral): Tích phân vận tốc theo thời gian.
• Pressure Half Time (PHT): Thời gian bán áp lực.
• LVOT (Left Ventricular Outflow Tract): Đường ra thất trái.
• RVOT (Right Ventricular Outflow Tract): Đường ra thất phải.
• TDI (Tissue Doppler Imaging): Siêu âm Doppler mô cơ tim.

Lưu ý khi đo Doppler tự động: • Thu ảnh Doppler theo đúng khuyến cáo giúp đo tự động chính xác hơn. Đường nền Doppler phổ cần
đặt sao cho hiển thị tối ưu dòng chảy quan tâm. Theo quy ước, dòng hướng về đầu dò nằm phía trên đường nền vận tốc 0, dòng đi xa đầu dò nằm phía dưới đường nền. Khi nhận ảnh Doppler, thuật toán nhận diện vị trí đường nền: nếu đường nền nằm phía trên trung tâm, tín hiệu phía dưới đường nền sẽ được phân tích; nếu đường nền nằm phía dưới trung tâm, tín hiệu phía trên đường nền sẽ được phân tích. Nếu đường nền ở giữa, thuật toán tự tìm dòng ưu thế. Trường hợp có tín hiệu Doppler đáng kể ở cả hai phía (trừ TDI vòng van hai lá), thuật toán có thể không bắt đúng dòng đích; khi đó cần điều chỉnh lại đường nền theo tín hiệu Doppler mục tiêu rồi đo tự động lại. •

• Cần chỉnh thang vận tốc để phổ Doppler lớn nhất có thể nhưng không xảy ra aliasing. Cần chỉnh tốc độ quét để không hiển thị quá nhiều nhịp trong một ảnh; thường khuyến cáo tốc độ 100 mm/giây (Hình 10A). Nếu tín hiệu Doppler quá nhỏ do thang vận tốc chưa phù hợp, hoặc ảnh chứa quá nhiều nhịp do tốc độ quét không hợp lý, sai khác nhỏ trong đo lường có thể tạo ra chênh lệch đáng kể ở các thông số liên quan đến thời gian (Hình 10B, 10C).

Hình 10. Tối ưu hóa phép đo trên hình ảnh Doppler bằng HeartAssist™ . (A) Người vận hành cần điều chỉnh thang vận tốc sao cho phổ Doppler được hiển thị lớn nhất có thể mà không xuất hiện hiện tượng aliasing. Đồng thời, cần điều chỉnh tốc độ quét để tránh hiển thị quá nhiều nhịp tim trên cùng một hình ảnh; tốc độ quét 100 mm/giây thường được khuyến cáo sử dụng. (B) Nếu tín hiệu Doppler quá nhỏ do thang vận tốc được điều chỉnh không phù hợp, Hoặc (C) nếu hình ảnh chứa quá nhiều chu kỳ tim, thì những sai lệch nhỏ trong quá trình đo có thể dẫn đến sự khác biệt đáng kể đối với các thông số liên quan đến thời gian.

• HeartAssist™ hoạt động hiệu quả mà không cần thông tin ECG ở tất cả các mặt cắt Doppler, ngoại trừ mặt cắt PW Doppler qua van hai lá. Ngay cả đối với mặt cắt PW Doppler van hai lá, thuật toán vẫn hoạt động tốt nếu bệnh nhân có nhịp xoang bình thường và hình dạng sóng E và A điển hình (Hình 11A). Tuy nhiên, ở những bệnh nhân có rối loạn nhịp tim, việc nhận diện sóng E và A có thể không chính xác khi không có tín hiệu ECG. Ví dụ, ở bệnh nhân mắc Atrial Fibrillation dẫn đến mất sóng A, hoặc ở bệnh nhân có nhịp tim nhanh gây hiện tượng hợp nhất sóng E và A (EA summation), thuật toán có thể nhận diện nhầm sóng E thành sóng A (Hình 11B, 11C). Trong khi đó, khi có tín hiệu ECG, thuật toán có thể tự động xác định pha của chu kỳ tim và nhận diện chính xác cả sóng E và sóng A (Hình 11D, 11E, 11F).

Hình 11. Đo đạc hình ảnh Doppler không sử dụng ECG bằng HeartAssist™. (A) Trong quá trình đánh giá PW Doppler qua van hai lá, thuật toán vẫn hoạt động tốt khi không có tín hiệu ECG nếu bệnh nhân có nhịp xoang bình thường và hình dạng sóng E và A điển hình. Tuy nhiên, ở thú bệnh có rối loạn nhịp tim, việc nhận diện sóng E và A có thể không chính xác khi không có ECG hỗ trợ. (B) Ở thú bệnh bị rung nhĩ (atrial fibrillation) dẫn đến mất sóng A, hoặc (C) ở bệnh nhân có nhịp tim nhanh (tachycardia) gây hiện tượng hợp nhất sóng E và A (EA summation), thuật toán có thể nhận diện nhầm sóng E thành sóng A. (D, E, F) Khi có tín hiệu ECG, thuật toán có thể tự động xác định các pha của chu kỳ tim và nhận diện chính xác cả sóng E và sóng A.

HeartAssist™ dựa trên AI cung cấp khả năng nhận diện mặt cắt và đo tự động nhanh, toàn diện trong siêu âm tim qua thành ngực. Công cụ này giảm trung bình 88% số thao tác phím cần cho đo lường và giảm trung bình 90% thời gian đo. Nhờ đó, HeartAssist™ giúp giảm gánh nặng thể chất cho người vận hành do các phép đo lặp lại, mất thời gian, đồng thời tạo quy trình làm việc hiệu quả hơn để nâng cao chất lượng chăm sóc người bệnh.