Fortschritte in der Ultraschallschallkopf- und Computertechnologie haben die Visualisierung von Herzstrukturen mit hervorragender räumlicher und zeitlicher Auflösung in drei Dimensionen ermöglicht. Die 3D-Echokardiographie lieferte unter anderem neue Erkenntnisse zum Verständnis der Herzmechanik und der Herzklappenerkrankungen. Von einem ausgefallenen Forschungsinstrument hat sich die 3D-Echokardiographie zu einer robusten klinischen Modalität entwickelt, und mehrere 3D-abgeleitete Messungen sind nun in aktuelle klinische Leitlinien integriert. Die breite Anwendung der Technik wird jedoch durch ihre Lernkurve behindert. Die aktuelle JoVE Methods Collection zielt darauf ab, einige hochmoderne Protokolle der 3D-Bildaufnahme und der anschließenden Analyse zusammenzuführen, um den Einsatz der 3D-Echokardiographie in Forschung und klinischer Praxis zu erleichtern. Die Mitwirkenden sind Experten und alltägliche Anwender der Technik und decken die kritischen Bereiche der Beurteilung der links- und rechtsventrikulären Morphologie und Funktion, der Lungenvenen und der Verfahrensplanung zur Korrektur der Vorhofkommunikation oder der Mitralklappe ab.
In ihrem Artikel zielten Ujvari und Mitarbeiter darauf ab, ein Schritt-für-Schritt-Erfassungs- und Analyseprotokoll für die volumetrische Beurteilung des linken Ventrikels und die Speckle-Tracking-Analyse bereitzustellen1. Das Protokoll konzentrierte sich hauptsächlich auf die praktischen Aspekte, die die Machbarkeit einer 3D-Echokardiographie-abgeleiteten Beurteilung des linken Ventrikels maximieren können. Dieses Protokoll ist besonders wichtig, da die linksventrikulären morphologischen und funktionellen Messungen die Eckpfeiler der Diagnose, des Managements und der Nachsorge von Herzerkrankungen darstellen2. Darüber hinaus erwies sich die Deformationsbildgebung mittels Speckle-Tracking als robuste Methode zur Beurteilung verschiedener myokardialer Dehnungsrichtungen, die eine detailliertere Quantifizierung von Wandbewegungsanomalien und eine bessere Korrelation mit der myokardialen Kontraktilität ermöglicht 3,4. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass 3D-Echokardiographie-basierte Messungen die genauesten echokardiographischen Ergebnisse in Bezug auf LV-Morphologie und -Funktion liefern und mit der kardialen Magnetresonanztomographie als Goldstandard validiert sind. Auch die 3D-Echokardiographie erwies sich im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Techniken als reproduzierbarer und sogar zeitsparender. Die Anwendung im klinischen Alltag wird weiter zunehmen, was durch stärker automatisierte Methoden zum Einsatz von Künstlicher Intelligenz weiter erleichtert wird.
In ähnlicher Weise zielten Lakatos et al. darauf ab, 3D-echokardiographische Daten des rechten Ventrikels mit einer der führenden kommerziell erhältlichen Software zu erhalten und zu analysieren5. Der Mehrwert der dritten Dimension ist für die rechte Seite des Herzens noch größer. Im Vergleich zum relativ einfachen kugelförmigen linken Ventrikel weist der rechte Ventrikel eine komplexe Geometrie auf, die mit linearen Durchmessern oder anderen zweidimensionalen Metriken nicht ausreichend quantifiziert werden kann6. In jüngster Zeit wurde gezeigt, dass 3D-abgeleitete rechtsventrikuläre Volumina und Ejektionsfraktionen unabhängig von der linksventrikulären Funktion bei verschiedenen kardiovaskulären Erkrankungen einen signifikanten prognostischen Wert haben7. Abgesehen von der etablierten klinischen Bedeutung dieser Bewertungen haben die oben genannten Protokolle die potenziellen Fallstricke der 3D-Technik ausführlich diskutiert.
In ihrem wunderschön illustrierten Protokoll wollten Csaba Jenei und Mitarbeiter die Dimensionen und anatomischen Variationen der Lungenvenen durch transösophageale 3D-Echokardiographie erfassen8. Eine solche Beurteilung ist besonders nützlich vor verschiedenen elektrophysiologischen Verfahren, wie z. B. der Isolierung von Lungenvenen durch die Kryoballontechnik bei Patienten mit Vorhofflimmern. Eine adäquate Bildgebung der Lungenvenen stellt jedoch eine Herausforderung dar. Die Autoren teilen ihre Erfahrungen anhand von über 80 Patienten und zeigen sehr schön den Mehrwert der 3D-Bildgebung, da sie es ermöglichen kann, die kardiale Magnetresonanz- oder Computertomographie-Bildgebung vor der Lungenvenenisolierung zu ersetzen.
Arbic et al. stellen ein umfassendes Protokoll zur Beurteilung von Mitralklappenerkrankungen in einer technisch schwierigen, aber sehr wichtigen Population zur Verfügung: bei pädiatrischen kardiologischen Patienten9. Die pädiatrische Mitralklappenerkrankung besteht aus vielen morphologischen Merkmalen, die mit angeborenen oder erworbenen Herzanomalien verbunden sind. Die Beschreibung der Klappenmorphologie und der zugrundeliegenden pathologischen Mechanismen sind ebenfalls wichtige Parameter für die Operationsplanung. Die Autoren beschreiben einen transthorakalen 3D-echokardiographischen Workflow, der auf jedes Ultraschallsystem angewendet werden kann. Darüber hinaus diskutieren sie einige klinische Anwendungen der 3D-Bildgebung bei Kindern und enthalten großartige klinische Beispiele. Die Autoren betonen, dass ein geeigneter echokardiographischer 3D-Datensatz eine sofortige Überprüfung im Operationssaal mit dem Chirurgen ermöglicht, was die Möglichkeit für ein gemeinsames pathophysiologisches Verständnis und die Planung der chirurgischen Korrektur bietet. Nichtsdestotrotz haben die Autoren auch Recht und sind transparent über die aktuellen Einschränkungen und Mängel der 3D-Echokardiographie bei Kindern.
Andrea Molnár und Mitarbeiter betonen die Bedeutung fortschrittlicher echokardiographischer Techniken mit 2D- und 3D-Methoden bei der Diagnose, der klinischen Entscheidungsfindung, der Therapieplanung, der intraoperativen Führung und der Nachsorge von Patienten, die sich einem Transkatheter-Patent Foramen ovale oder einem Vorhofseptumdefekt unterziehen10. Die Schlaganfallprävention rechtfertigt die klinische Bedeutung dieses außergewöhnlich anschaulichen und umfassenden echokardiographischen Protokolls.
In der aktuellen Methodensammlung wollten wir einen Einblick in die unzähligen Anwendungsfälle geben, in denen die 3D-Echokardiographie einen erheblichen Mehrwert gegenüber der konventionellen echokardiographischen Beurteilung bietet. Die Bewertung der Kammergeometrie und -funktion, Herzklappenerkrankungen und das richtige Verständnis der Herzanatomie und Pathophysiologie für eine angemessene Patientenauswahl, Verfahrensplanung und Anleitung sind großartige klinische Beispiele aus verschiedenen kardiovaskulären Krankheitszuständen. Die ständig verbesserte Hard- und Softwaretechnologie, die Bildqualität und die zunehmende Automatisierung flachen die Lernkurve ab, die den täglichen Gebrauch der 3D-Echokardiographie unterstützt. Es ist nicht zu mutig, sich vorzustellen, dass die meisten klinischen echokardiographischen Protokolle innerhalb einiger Jahre eine 3D-Bildaufnahme und -analyse beinhalten werden. Daher ist das Erlernen der Grundlagen der 3D-Echokardiographie nicht nur für Erwachsenenkardiologen, sondern auch für Kinderärzte, Anästhesisten und Intensivmediziner ein Muss.