Evaluación de la estructura y función del ventrículo izquierdo mediante ecocardiografía 3D

Summary

En este artículo, proporcionamos un protocolo de adquisición y análisis paso a paso para la evaluación volumétrica y el análisis de seguimiento de motas del ventrículo izquierdo mediante ecocardiografía 3D, centrándose particularmente en aspectos prácticos que maximizan la viabilidad de esta técnica.

Abstract

La cuantificación tridimensional (3D) del ventrículo izquierdo (VI) proporciona un valor añadido significativo en términos de exactitud diagnóstica y estratificación precisa del riesgo en diversos trastornos cardíacos. Recientemente, la ecocardiografía 3D estuvo disponible en la práctica rutinaria de cardiología; sin embargo, la adquisición de imágenes de alta calidad y el análisis posterior tienen una curva de aprendizaje empinada. El presente artículo tiene como objetivo guiar al lector a través de un protocolo 3D detallado mediante la presentación de consejos y trucos y también destacando las posibles trampas para facilitar el uso generalizado pero técnicamente sólido de esta importante técnica relacionada con el VI. En primer lugar, mostramos la adquisición de un conjunto de datos 3D de alta calidad con una resolución espacial y temporal óptima. A continuación, presentamos los pasos analíticos hacia una cuantificación detallada del LV mediante el uso de uno de los software incorporados más ampliamente aplicados. Cuantificaremos los volúmenes del VI, la esfericidad, la masa y también la función sistólica midiendo la fracción de eyección y la deformación miocárdica (deformación longitudinal y circunferencial). Discutiremos y proporcionaremos ejemplos clínicos sobre los escenarios esenciales donde la transición de un enfoque ecocardiográfico convencional a una cuantificación basada en 3D es muy recomendable.

Introduction

La evaluación de la morfología y función del ventrículo izquierdo (VI) es el propósito predominante de las investigaciones generales e incluso más específicas en ^{cardiología1}. La ecocardiografía transtorácica (TTE) ampliamente disponible y no invasiva, que puede proporcionar cantidades densas de información, es el método de elección para una evaluación conveniente, rápida y rentable.

La medición de la masa del VI, los volúmenes y la fracción de eyección posterior tiene un valor diagnóstico y también pronóstico ^{significativo2}. Cuanto más precisa sea una medida dada, mayor será su valor. Una mejor correlación con los valores derivados de imágenes de resonancia magnética cardíaca (CMR) estándar de oro es una búsqueda continua de técnicas ecocardiográficas. En general, las guías de práctica clínica recomiendan el método de Simpson biplano para la medición del volumen del VI y la fracción de ^eyección3. Sin embargo, el VI es una estructura tridimensional (3D) con una forma a menudo irregular y, por lo tanto, varios planos tomográficos sin duda fallarán en algunos escenarios clínicos para delinear con precisión la morfología y la función del VI. Los recientes avances en la tecnología de hardware y software ultrasónico permitieron el desarrollo de imágenes 3D en tiempo real, que revolucionan los protocolos ecocardiográficos.

Además, la necesidad de un enfoque cuantitativo sobre las anomalías del movimiento de la pared dio lugar al aumento de las imágenes de deformación4. Los parámetros de deformación y velocidad de deformación se pueden calcular mediante el seguimiento de motas utilizando imágenes estándar en escala de grises. La ecocardiografía 3D también puede superar varias deficiencias de una evaluación de la deformación bidimensional5. A partir de una costosa herramienta científica, la ecocardiografía 3D comenzó a convertirse en una técnica poderosa utilizada en la práctica clínica diaria, y la cuantificación del VI está ciertamente en la primera línea de este avance.

El presente artículo tiene como objetivo guiar al lector a través de un protocolo 3D detallado mediante la presentación de consejos y trucos y también destacando las posibles trampas para facilitar el uso generalizado pero técnicamente sólido de esta importante técnica relacionada con el VI.

Protocol

Este protocolo sigue las directrices del Comité Regional e Institucional de Ética de la Ciencia y la Investigación de la Universidad semmelweis. El presente protocolo se aplica a un proveedor específico. Aunque algunos pasos siguen siendo válidos independientemente de la máquina de ultrasonido y el software de posprocesamiento, pueden existir diferencias importantes si se utilizan las soluciones de otros proveedores.

1. Requisitos técnicos

1. Utilice una máquina de ecocardiografía capaz de obtener imágenes en 3D.
2. Conecte un transductor de matriz en fase con capacidad de ecocardiografía transtorácica 3D.
3. Aplique el ECG de 3 derivaciones incorporado del sistema de ultrasonido para permitir que el sistema sincronice las grabaciones y los análisis con el ciclo cardíaco.

2. Adquisición de las imágenes ecocardiográficas 3D

1. Coloque al paciente en la posición de decúbito lateral izquierdo (paciente acostado sobre el lado izquierdo con el brazo izquierdo estirado por encima de la cabeza).
2. Asegúrese de que el rastreo de ECG en la pantalla sea de buena calidad.
   NOTA: Este es un requisito previo para el postprocesamiento, ya que el software detectará los diferentes puntos del ciclo cardíaco en función de la señal de ECG.
3. Descongele la imagen y comience a examinar al paciente con el transductor. Visualice una vista apical convencional de cuatro cámaras.
4. Optimice la calidad de la imagen ajustando el ancho del sector a LV, bajando la profundidad para truncar la aurícula izquierda y utilizando un ligero sobregante.
   NOTA: Asegúrese de que toda la superficie endo-ENDO y también la superficie epicárdica sea visible.
5. Presione el botón 4D para cambiar al modo 3D.
   NOTA: Al presionar el botón Multi-Slice... en la pantalla táctil, habrá cuatro opciones disponibles (5, 7, 8, 12 slices) para obtener una visión general del conjunto de datos 3D utilizando cortes estándar de ejes cortos y largos. Si es necesario, el posicionamiento del transductor se puede corregir para garantizar la inclusión de todo el espesor de la pared del VI desde el nivel apical hasta el nivel de la válvula mitral en el conjunto de datos 3D piramidal. Se recomienda el uso de 12 rebanadas (con nueve vistas ajustables de eje corto).
6. Adquiere imágenes 3D usando el modo Multi Beat o Single Beat .
   1. Utilice el modo Multi Beat para lograr una mayor resolución espacial y temporal, donde el conjunto de datos se reconstruirá a partir de 2, 3, 4 o 6 ciclos cardíacos (esto se puede configurar en la pantalla): retención de la respiración al final de la espiración del paciente y posicionamiento estable del transductor necesario para minimizar los artefactos de costura.
      NOTA: La adquisición de Single Beat es de menor resolución espacial y temporal; sin embargo, la mayoría de los transductores modernos tienen una mejor calidad y, por lo tanto, se pueden utilizar para adquirir conjuntos de datos 3D adecuados sin reconstrucción para someterse a un análisis adicional. Como recomendación general, se recomiendan tasas de volumen superiores a 15 volúmenes por segundo para un análisis más detallado.
   2. Cuando el volumen completo se reconstruya a partir de los subvolúmenes, y todo el LV sea visible, congele la imagen. Usando las perillas Selección de ciclo y Número de ciclos , seleccione los ciclos cardíacos adquiridos óptimos y presione Almacén de imágenes.
      NOTA: Los artefactos de costura son subvolúmenes espacial o temporalmente desalineados uno al lado del otro. Los conjuntos de datos con una caída significativa de las paredes del VI o con artefactos de costura generalmente no son adecuados para un análisis posterior. La calidad del conjunto de datos 3D ya adquirido se puede verificar dos veces utilizando el modo Multi-Slice.

3. Postprocesamiento para cuantificar la morfología y función del VI

1. Seleccione un conjunto de datos 3D apropiado para un análisis posterior.
   NOTA: Esta parte del protocolo requiere las imágenes 3D de buena calidad previamente adquiridas y guardadas y se puede realizar en la máquina de ultrasonido y en una estación de trabajo separada, ya sea.
2. Haga clic en medir | Volumen y, a continuación, seleccione 4D Auto LVQ.
3. En la pantalla cuádruple (tres vistas apicales: vistas de cuatro, dos y tres cámaras, y una vista de eje corto, esta última se puede ajustar mediante un plano horizontal en vistas de eje largo), el software solicita Modificar la alineación de las divisiones apicales a las vistas estándar. Si es necesario, corrija las vistas apicales manualmente inclinando y girando para mostrar la vista estándar correspondiente, eliminando así el escorzo. Establezca la inclinación para alinear la pinza con el eje largo del LV arrastrando y moviendo las pinzas en vistas de eje largo. Ajuste la rotación mediante las perillas correspondientes o Girar todas de la máquina o ajustando las pinzas en la imagen de eje corto.
   NOTA: La recomendación de software se puede restablecer presionando el botón Alineación automática .
4. Después de terminar la alineación de la vista, haga clic en el siguiente paso EDV. La trama diastólica final (DE) se detecta automáticamente utilizando la señal de ECG, pero se puede corregir manualmente si es necesario.
5. Detección semiautomática de la superficie endo y epicárdica del VI
   1. Seleccione dos puntos de referencia manualmente en cualquier vista apical. En primer lugar, identifique el ápice del VI y luego el centro de la base del VI (nivel del anillo mitral) en cualquier vista apical. El algoritmo contornará automáticamente el borde endocárdico de todo el VI.
      NOTA: Hay dos opciones más: Manual, lo que significa que se deben establecer dos puntos de referencia basales y uno apical en cada vista apical, y Auto Init, que contorneará automáticamente el LV sin ninguna interacción del usuario.
   2. Compruebe la credibilidad del contorno en tres vistas apicales, tres vistas de eje corto de diferentes niveles y un cuarto eje corto controlado por el usuario, para permitir la verificación visual de la superficie detectada. La corrección del contorno es posible agregando manualmente puntos que luego se incorporarán en la línea de contorno.
      NOTA: Con Deshacer, el punto agregado anteriormente se puede eliminar. El botón Restablecer restablece el contorno para iniciar toda la sección desde el principio. La visibilidad del contorno se puede ajustar para permitir la apreciación de la superficie endocárdica en la imagen en escala de grises. El contorno endocárdico y epicárdico debe realizarse de manera precisa y consistente. Para obtener una recomendación detallada, consulte la siguiente ^referencia6.
   3. Elija el siguiente paso, que es el ESV.
   4. Repita el mismo procedimiento (3.5.1-3.5.2) mencionado en los puntos anteriores para identificar y corregir el contorno endocárdico en el marco sistólico final.
      NOTA: La trama sistólica final (ES) se detecta automáticamente mediante la señal de ECG, pero se puede corregir manualmente si es necesario. Los valores de volumen diastólico final (EDV), volumen sistólico final (ESV), fracción de eyección (EF), frecuencia cardíaca (HR), volumen sistólico (SV), gasto cardíaco (CO) e índice de esfericidad (SpI) ya se muestran en la pantalla.
   5. Presione Forma de onda de volumen para el siguiente paso. El software muestra un modelo 3D dinámico del VI y también la curva tiempo-volumen a medida que traza la superficie endocárdica a lo largo del ciclo cardíaco fotograma a fotograma (Figura 1).
      NOTA: Aquí, existe la posibilidad de editar el borde endocárdico en cualquier marco.
   6. Para el siguiente paso, presione LV Mass. El software contornea automáticamente el contorno epicárdico del VI en el marco diastólico final y calcula la masa del VI (EDMass).
      NOTA: Si es necesario, edite el contorno de la superficie epicárdica agregando puntos para incluir (el mismo método que se describió anteriormente) en cualquier plano de eje corto o largo. Se puede seleccionar qué contorno ajustar: Endo, Epi o Endo + Epi.
   7. Presione 4D Strain ROI para el siguiente paso. El software contornea automáticamente el contorno epicárdico del VI en el marco sistólico final y calcula la masa sistólica final del VI (ESMass).
      NOTA: Si es necesario, edite el contorno sistólico final de la superficie epicárdica agregando puntos para incluir (el mismo método que se describió anteriormente) en cualquier plano de eje corto o largo. ESMass debe tener un valor similar al de EDMass. Este paso es esencial para calcular los valores de deformación 3D mediante el seguimiento de motas.
   8. Presione Resultados de la tensión 4D para el siguiente paso. El software visualiza el seguimiento miocárdico 3D en múltiples planos de eje corto y largo y los valores de deformación correspondientes de los 17 segmentos LV estándar a lo largo del ciclo cardíaco, fotograma a fotograma. También se muestran las curvas de tensión temporal y la gráfica de ojo de buey. Se calculan y se pueden demostrar los siguientes parámetros: deformación longitudinal, deformación circunferencial, deformación radial, deformación de área, rotación y torsión.
      NOTA: Existe la posibilidad de excluir un segmento de BT en particular del análisis si se considera que tiene una baja calidad de seguimiento mediante la observación visual de imágenes o en función de la curva de tiempo-deformación. Sin embargo, el software recomienda de forma predeterminada la aprobación o el rechazo del segmento. Los valores de deformación codificados por colores se pueden visualizar en un modelo 3D dinámico del LV cambiando el "Diseño".
6. Para finalizar el análisis, pulse Aprobar y salir.

Results

El análisis 3D del VI es factible en la mayoría de los pacientes. El caso 1 es un voluntario sano con volúmenes y función ventricular normales (Figura 1). El caso 2 (Figura 2) es un paciente varón de 64 años con miocardiopatía dilatada y un amplio complejo QRS (160 ms) de morfología de bloqueo de rama izquierda. Las mediciones de CMR estándar de oro fueron las siguientes: volumen diastólico final: 243 ml, volumen sistólico final:...

Discussion

Las mediciones morfológicas y funcionales del VI representan piedras angulares del diagnóstico, manejo y seguimiento de las enfermedades cardíacas; además, son poderosos predictores del resultado. En general, la evaluación basada en la ecocardiografía 2D del VI se recomienda en las guías de práctica actuales; sin embargo, se ha demostrado que la ecocardiografía 3D es más precisa, ya que está libre de suposiciones geométricas sobre la forma del ^VI7,8. La imagen de...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3V-D/4V-D/4Vc-D	General Electric	n.a.sonda	ultrasonido
4D Auto LVQ	General Electric	n.a.software	para análisis
E9/E95	General Electric	n.a.ecógrafo
EchoPac v203	General Electric	n.a.software	para análisis