使用3D超声心动图对右心室进行形态学和功能评估
October 28th, 2020
在这里，我们为右心室的3D体积评估提供了一步一步的采集和分析方案，主要侧重于最大化该技术可行性的实际方面。
许多临床研究强调了右心室形态和功能的诊断和预后作用，表明需要对心室的结构和功能进行详细量化。与左心室相比，右心室的解剖结构和运动模式要复杂得多。因此，只有 3D 采集才能提供足够的体积测量机会。
右心室的 3D 超声心动图评估是一种精确、快速且高度可重复的技术，在各种疾病中具有公认的附加临床价值。除了右心室测量之外，3D 采集还提供了在相同环境中进行三维左心室甚至心脏测量的机会。与传统的超声心动图检查相比，三维测量需要的方法略有不同。
尽管如此，目前可用的半自动方法有助于在日常临床实践中轻松实施 为了获取 3D 图像，从 2D 超声心动图图像中确认正确的右心室聚焦视图。如果右心室的游离壁在此视图中可视化不佳，则预期的 3D 图像质量将不是进一步分析的最佳质量。如果图像可接受，请使用 4D 按钮切换到实时 3D 成像，并使用 12 切片模式进行 3D 视图，以获取感兴趣区域的三平面图像，以及可以自由修改的九个横截面。
通过旋转和正确定位切割平面，确认整个右心室游离壁的可见性，包括流出道和根尖段，并使用扇区的左倾斜进一步调整图像。使用单拍模式，选择最佳图像深度、宽度和帧速率，并获得右心室的 3D 循环。使用多搏模式，从给定数量的心脏周期重建获得的 3D 回路。
将采集的 3D 体积缝合在一起后，将探头放置在感兴趣的区域，并要求患者深呼吸。扩张的肺通常会覆盖整个图像。让患者慢慢呼气。
随着肺部放气，右心室应该再次变得可见。当整个右心室游离壁和隔膜再次出现时，要求患者在这种状态下屏住呼吸。选择 multi-beat 并开始采集。
3D 循环将在选定数量的心脏周期内建立。当可以看到整个右心室时，指导患者再次自由呼吸。然后检查获取的 loop 以确认没有拼接或 dropout 伪影。
对于 4D 右心室分析，在相应的 4D 分析软件程序中从患者库中打开以右心室为中心的 3D 回路，并将右心室定向到四个预定义的切割平面上。在左上长轴平面和左下长轴平面的三尖瓣中心放置两个标记，并使用旋转工具将图像的长轴调整到右心室的实际长轴。右上边缘的参考图像显示了正确方向的显示方式。
在右上面板和右下面板中，使用旋转将短轴图像对齐到正确的位置，并使用参考图像作为参考。单击设置标志以在两个图像中设置标志，并在先前定向的根尖四腔视图上标记三尖瓣无瓣壁和隔膜以及右心室顶点的三尖瓣环。在右侧，使用参考图像作为指导，设置右心室后插入点和前插入点以及右心室游离壁。
设置完所有地标后，软件将自动跳转到审阅窗口。根据需要，在整个心动周期中检查并手动纠正自动心内膜边界检测。在错误跟踪的情况下，单击心内膜边界以根据需要进行更正。
使用短轴上的旋转工具，沿右心室的整个圆周跟踪以查看图像。选择笔大小以调整校正幅度。当跟踪正确时，单击 results（结果）并在工作表面板中查看最终的 3D 体积数据和其他计算参数。
如果需要进一步调整，请单击相应的参数进行修改。如果跟踪和 3D 参数似乎有效，请单击 approve and exit 以保存值。右心室的三维分析在各种心血管疾病中都是可行的。
例如，这些图像是在心室容积和功能正常的健康志愿者中拍摄的。这些在二尖瓣修复后患者身上获得的图像提供了传统 2D 评估结果相互矛盾的典型示例。虽然三尖瓣环平面收缩期偏移明显减少，但患者未表现出任何右心室功能障碍的迹象，并且保持了右心室整体收缩功能，右心室射血分数正常
。在这位患有扩张型心肌病的半职业运动员中，只能获得中等的图像质量，导致流出道可视化不佳。三维右心室分析是成功的，但与心脏 MR 结果具有良好的一致性。使用当前可用的软件解决方案，3D 右心室评估变得比以往任何时候都更容易。
尽管如此，精确且可重现分析的关键是在床旁进行适当的采集。三维右侧高参数的附加临床价值不再是一个问题。这些措施不仅是一种引人入胜的研究工具，也是最先进的患者管理的一部分。
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概述
本文介绍了一种详细的右心室3D体积评估方案，强调了提高可行性的实用技术。突出了右心室形态和功能准确量化的重要性。
关键研究组成部分
科学领域
- 心脏病学
- 医学影像
- 3D超声心动图
背景
- 右心室具有复杂的解剖结构和运动模式。
- 3D获取能够进行精确的体积测量。
- 临床研究强调对右心室结构和功能进行详细量化的需要。
- 3D超声心动图评估快速且可重复。
研究目的
- 提供3D体积评估的步骤指南。
- 在临床环境中最大化该技术的可行性。
- 突出3D评估在各种疾病中的临床价值。
使用的方法
- 3D超声心动图获取技术。
- 右心室的体积分析。
- 与传统超声心动图方法的比较。
- 在同一环境中整合左心室评估。
主要结果
- 3D超声心动图提供了右心室形态的准确测量。
- 该技术在不同临床情况下具有高度可重复性。
- 3D评估增强了诊断和预后能力。
- 允许对心脏结构进行全面评估。
结论
- 3D体积评估对于理解右心室功能至关重要。
- 该技术相对于传统方法提供了显著的临床优势。
- 未来的研究应继续探索其在各种心脏病中的应用。
常见问题
Executive Industry Relevance
Quantitative 3D echocardiographic assessment of right ventricular morphology and function addresses a critical gap in cardiovascular drug discovery and translational research. Accurate volumetric data enable mechanistic de-risking and predictive confidence at key inflection points in preclinical and early clinical pipelines. This capability supports portfolio decisions by clarifying disease models and functional endpoints relevant to heart failure and cardiomyopathy programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables precise interrogation of right ventricular structure-function relationships in disease-relevant models.
- Supports biological de-risking by providing reproducible volumetric and functional endpoints.
- Improves predictive confidence for target validation in cardiovascular research portfolios.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of validated cardiac imaging assays for compound screening.
- Standardizes quantitative outputs such as ejection fraction and chamber volumes for cross-study comparability.
- Enables reproducible assessment of drug effects on right ventricular function in preclinical models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging endpoints with translational biomarkers for continuity from discovery to preclinical validation.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by providing robust functional data in disease models.
- Enhances mechanistic de-risking for heart failure and cardiomyopathy therapeutic programs.
Pipeline & Workflow Integration
3D echocardiographic quantification integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling standardized functional readouts for target validation, lead optimization, and translational studies.
- Discovery Biology: Provides hypothesis-driven assessment of right ventricular function and morphology.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible volumetric and functional measurements for compound evaluation.
- Analytics: Generates quantitative outputs such as ejection fraction and chamber volumes for statistical comparison.
- Translational Research: Bridges preclinical and clinical endpoints with imaging-based biomarkers.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, standardized imaging platform for cardiovascular R&D pipelines.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cardiac target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of cardiac imaging workflows.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and improves capital efficiency by reducing late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in advanced echocardiographic acquisition and analysis.
- Needs access to 3D-capable ultrasound systems and compatible analysis software.
- Demands cross-team standardization of imaging protocols and data interpretation.
- May require adaptation for use across different preclinical and clinical model systems.
- Image quality and reproducibility depend on operator skill and patient/model characteristics.
