<p>Cardiovascular disease is the leading cause of death for developed countries, including the United States. In order to diagnose and detect certain cardiac diseases, it is necessary to assess myocardial performance and function. One mechanical property that has been shown to reflect myocardial performance is myocardial stiffness. Acoustic radiation force impulse (ARFI) imaging has been demonstrated to be capable of visualizing variations in local stiffness within soft tissue. </p><p>In this thesis, the initial investigations into the visualization of myocardial performance with ARFI imaging are presented. <italic>In vivo</italic> ARFI images were acquired with a linear array placed on exposed <italic>canine</italic> hearts. When co-registered with the electrocardiogram (ECG), ARFI images of the heart reflected the expected changes in myocardial stiffness through the cardiac cycle. With the implementation of a quadratic motion filter, motion artifacts within the ARFI images were reduced to below 1.5 &mu m at all points of the cardiac cycle. The inclusion of pre-excitation displacement estimates in the quadratic motion filter further reduced physiological motion artifacts at all points of the cardiac cycle to below 0.5 &mu m. </p><p>In order for cardiac ARFI imaging to more quantitatively assess myocardial performance, novel ARFI imaging sequences and methods were developed to address challenges specifically related to cardiac imaging. These improvements provided finer sampling and improved spatial and temporal resolution within the ARFI images. <italic>In vivo</italic> epicardial ARFI images of an <italic>ovine</italic> heart were formed using these sequences, and the quality and utility of the resultant ARFI-induced displacement curves were examined.</p><p><italic>In vivo</italic> cardiac ARFI images were formed of <italic>canine</italic> left ventricular free walls while the hearts were externally paced by one of two electrodes positioned epicardially on either side of the imaging plane. Directions and speeds of myocardial stiffness propagation were measured within the ARFI imaging field of view. In all images, the myocardial stiffness waves were seen to be traveling away from the stimulating electrode. The stiffness propagation velocities were also shown to be consistent with propagation velocities measured from elastography and tissue velocity imaging as well as the local epicardial ECG.</p><p>ARFI-induced displacement curves of an <italic>ovine</italic> heart were formed and temporally registered with left ventricular pressure and volume measurements. From these plots, the synchronization of myocardial stiffening and relaxation with the four phases (isovolumic contraction, ejection, isovolumic relaxation, and filling) of the cardiac cycle was determined. These ARFI imaging sequences were also used to correlate changes in left ventricular performance with changes in myocardial stiffness. These preliminary results indicated that changes in the ARFI imaging-derived stiffnesses were consistent with those predicted by current, clinically accepted theories of myocardial performance and function.</p><p>These results demonstrate the ability of ARFI imaging to visualize changes in myocardial stiffness through the cardiac cycle and its feasibility to provide clinically useful insight into myocardial performance.</p> / Dissertation

Vid en ekokardiografisk undersökning läggs fokus främst på klaffunktion, hjärtrumsstorlek och vänstersidans systoliska funktion. Vänstersidans diastoliska funktion har dock börjat få större betydelse, men upplevs ofta vara svårbedömd. Höger kammare har en komplex anatomi med ett trabekulerat myokardie och är otillgängligt placerad i bröstkorgen, vilket gör den svårare att bedöma än vänster kammare. 1995 publicerades ett index för bedömning av hjärtats kombinerade systoliska och diastoliska funktion, myocardial performance index (MPI). Syftet med studien var att undersöka om MPI kan vara en användbar och kompletterande metod vid bedömning av systolisk och diastolisk funktion i höger respektive vänster kammare. I den aktuella studien ingick 33 personer i åldrarna 21–80. MPI beräknades med pulsad vävnadsdoppler under en hjärtcykel. MPI jämfördes mot traditionella ekokardiografiska mätmetoder som speglar systolisk och diastolisk funktion för vänster respektive höger kammare. Normalfördelnings-, korrelations- och överrensstämmelseanalyser utfördes. För vänstersidig kammarfunktion sågs en signifikant korrelation mellan MPI och MAPSE. Ingen eller dålig överensstämmelse sågs mellan MPI och samtliga traditionella mätmetoder för systolisk funktion. För högersidig kammarfunktion sågs en starkt signifikant korrelation mellan MPI och FAC samt TAPSE. Mindre god överensstämmelse sågs mellan högersidans MPI och FAC samt TAPSE. För MPI och E/e’ sågs ingen signifikant korrelation hos vare sig vänster eller höger kammare och en sämre överensstämmelse än om klassificeringen hade gjorts rent slumpmässigt. Användbarheten av MPI för bedömning av vänster kammarfunktion anses, baserat på aktuell studie, vara låg. MPI kan vara användbart vid bedömning av höger kammares systoliska funktion, men inte avseende diastolisk funktion.