Avaliação Morfológica e Funcional do Ventrículo Direito Utilizando Ecocardiografia 3D

Summary

Aqui, fornecemos um protocolo passo-a-passo de aquisição e análise para a avaliação volumétrica 3D do ventrículo direito, focando principalmente nos aspectos práticos que maximizam a viabilidade dessa técnica.

Abstract

Tradicionalmente, acreditava-se que o lado direito do coração tem um papel menor na circulação; no entanto, mais e mais dados sugerem que a função do ventrículo direito (VD) tem forte poder diagnóstico e prognóstico em vários distúrbios cardiovasculares. Devido à sua complexa morfologia e função, a avaliação do VD por ecocardiografia bidimensional convencional é limitada: a prática clínica cotidiana geralmente depende de dimensões lineares simples e medidas funcionais. A ecocardiografia tridimensional (3D) superou essas limitações, fornecendo quantificação volumétrica do VD livre de pressupostos geométricos. Aqui, oferecemos um guia passo-a-passo para obter e analisar dados ecocardiográficos 3D do VD usando o principal software comercialmente disponível. Vamos quantificar os volumes de RV 3D e a fração de ejeção. Vários aspectos técnicos podem ajudar a melhorar a qualidade da aquisição e análise de RV também, que apresentamos de forma prática. Revisamos as oportunidades atuais e os fatores limitantes desse método e também destacamos as potenciais aplicações da avaliação de RV 3D na prática clínica atual.

Introduction

A ecocardiografia percorreu um longo caminho desde suas primeiras aplicações clínicas na década de 1950¹. As primeiras sondas de ultrassom unidimensionais foram projetadas para fornecer diâmetros lineares simples das paredes da câmara e lúmens; no entanto, eles representam, sem dúvida, um marco na imagem cardiovascular. O desenvolvimento da ultrassonografia bidimensional (2D) foi outro passo importante, fornecendo uma quantificação muito mais precisa da morfologia e da função, e ainda é considerado o método padrão na prática clínica cotidiana. No entanto, a avaliação baseada em ecocardiografia 2D ainda carrega uma grande limitação da técnica: a imagem de uma determinada câmara a partir de alguns planos tomográficos não caracteriza adequadamente a morfologia e a função de uma estrutura tridimensional (3D). Esse problema é ainda mais pronunciado no caso do ventrículo direito (VD): em comparação com o ventrículo esquerdo (VE) relativamente simples, em forma de bala, o VD possui uma geometria complexa² que não pode ser adequadamente quantificada usando diâmetros lineares ou áreas³. Apesar desses fatos amplamente conhecidos, a morfologia e a função do VD geralmente são medidas por parâmetros tão simples na prática clínica.

Por muitas décadas, o RV foi considerado como tendo um papel muito menos importante na circulação em comparação com sua contraparte esquerda. Vários artigos de referência derrotaram esse ponto de vista, mostrando o forte papel prognóstico da geometria e função do VD em uma ampla variedade de doenças ^4,5,6,7. Numerosos estudos demonstraram o valor incremental da medida do VD, mesmo usando parâmetros convencionais relativamente simples, o que destaca a importância e a necessidade de quantificação mais precisa da câmara com valor clínico potencialmente significativo.

A ecocardiografia 3D supera várias limitações da avaliação 2D das câmaras cardíacas. Embora a mensuração de volumes e também parâmetros funcionais livres de pressupostos geométricos possa ser de grande interesse também no caso do VE, ela pode ganhar particular importância na avaliação do VD⁸. Os volumes de VD derivados de 3D e a fração de ejeção (FE) apresentam valor prognóstico significativo em diversas condições cardiovasculares ^9,10.

Atualmente, diversos fornecedores fornecem soluções semi-automatizadas para avaliação de RV 3D com resultados validados em relação às medidas de ressonância magnética cardíaca (RM) padrão-ouro^11,12. Os requisitos técnicos da avaliação 3D são partes essenciais de um departamento de imagem cardiovascular de última geração hoje em dia, e espera-se que em breve faça parte do equipamento geral em todos os laboratórios de ecocardiografia. Com experiência adequada em aquisição 3D e pós-processamento, a análise 3D RV pode ser facilmente implementada no protocolo de exame padrão.

Protocol

O protocolo segue as diretrizes do comitê de ética em pesquisa com seres humanos da instituição e os pacientes dos casos clínicos assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido para o estudo.

1. Requisitos técnicos

1. Para aquisição e análise 3D, use software e hardware apropriados. Use cabos de ECG do aparelho de ecocardiografia; além disso, é obrigatório para o protocolo completo de aquisição 3D descrito abaixo.
2. Para aquisição 3D, use uma sonda ecocardiográfica 3D e uma máquina de ultrassom compatível com 3D. Para análise volumétrica de RV 3D, use um software dedicado.

2. Aquisição

1. Na grande maioria dos casos, realizar a aquisição 3D do VD utilizando vistas apicais. Em oposição às visões focadas no VE, recomenda-se um posicionamento diferente do paciente. Se uma qualidade de imagem substancialmente melhor puder ser alcançada alternando para um espaço intercostal sobre a visão apical correta, essa visão encurtada pode permitir uma melhor qualidade de imagem 3D. O encurtamento pode ser corrigido durante a análise 3D.
   1. Em comparação com a aquisição ecocardiográfica apical padrão, onde a posição de decúbito lateral esquerdo (paciente deitado do lado esquerdo com o braço esquerdo esticado acima da cabeça) é recomendada, faça com que o paciente se incline um pouco mais para trás para permitir uma posição mais lateral do transdutor.
   2. Escolha uma profundidade de imagem que inclua apenas o RV. A profundidade desnecessariamente grande pode diminuir a taxa de quadros de aquisição com a falta de efeitos benéficos em relação à análise volumétrica do RV.
2. Confirme a visão correta focada no RV a partir de imagens de ecocardiografia 2D. Se a parede livre do RV for mal visualizada, mesmo a partir dessa visão, a qualidade de imagem 3D esperada não será ideal para análises posteriores.
3. Mude para a imagem 3D ao vivo usando o botão 4D , onde a correção adicional da visão RV pode ser realizada.
4. Embora o modo ao vivo 3D possa ser bastante agradável esteticamente, use o modo 12 Slice para a visualização 3D, que mostra uma imagem triplana da região de interesse, bem como 9 planos transversais que podem ser modificados livremente. Por rotação e posicionamento correto dos planos de corte, confirme a visibilidade de toda a parede livre de RV (incluindo a faixa de saída e os segmentos apicais).
5. Ajuste ainda mais a imagem usando a inclinação esquerda do setor (segunda página na tela sensível ao toque) para melhorar a visualização do RV.
6. Use dois modos de aquisição 3D para análise volumétrica RV: o modo multi beat e o modo single beat . Use ambas as abordagens em todos os pacientes, no entanto, em alguns casos (por exemplo, certas arritmias, dispneia grave do paciente), apenas a última pode ser viável.
7. Usando o modo de batida única , obtenha uma troca entre a qualidade da imagem e a taxa de quadros. Escolha uma profundidade, largura e taxa de quadros de imagem ideais (painel inferior da tela sensível ao toque) e obtenha loops 3D do RV sem qualquer ação adicional. Este método é viável na maioria dos pacientes; no entanto, ele produz geralmente menor qualidade de imagem e taxa de quadros em comparação com a abordagem multi beat .
   1. No caso de uma frequência cardíaca média (60-70/min), mantenha um limite de frequência de quadros mais baixo de 16 quadros/s para uma análise adequada do VD; no entanto, se a taquicardia estiver presente, recomendam-se taxas de quadros ainda mais altas.
8. Usando o modo multi beat , reconstrua o loop 3D adquirido a partir de um determinado número de ciclos cardíacos que podem ser selecionados na tela sensível ao toque (os modos de 2,3,4 e 6 batimentos podem ser usados). Em contraste com a aquisição de batida única, geralmente espera-se melhor qualidade de imagem e taxa de quadros; no entanto, requer comprimentos de ciclo cardíaco relativamente constantes e também a adesão do paciente devido à manobra obrigatória de apneia. A manobra é essencial para evitar os chamados artefatos de costura: quando o volume 3D adquirido é costurado, comprimentos de ciclo cardíaco e/ou movimento desiguais devido à respiração podem resultar nesse fenômeno.
   1. Após o posicionamento correto da sonda e a configuração da máquina (semelhante ao modo de "batida única"), peça ao paciente para respirar fundo e segurá-la. Neste caso, os pulmões em expansão geralmente cobrem toda a imagem.
   2. Peça ao paciente para expirar lentamente, estritamente com orientação. Em paralelo com a deflação dos pulmões, o VD torna-se visível novamente.
   3. Quando todo o VD (parede livre e septo) reaparecer, peça ao paciente para prender a respiração neste estado.
   4. Ao clicar em multi batida na tela, inicie a aquisição e o loop 3D se acumula durante a quantidade determinada de ciclos cardíacos.
   5. Quando a aquisição estiver pronta (todo o VD é visualizado), peça ao paciente para respirar livremente novamente.
   6. Verifique o loop obtido para garantir se não há artefatos de costura ou desistência.

3. Análise 4D RV

1. Usando um software dedicado, realize análises volumétricas 3D do RV. Depois de escolher o loop 3D focado em RV na biblioteca do paciente, abra o software na janela Medição encontrada na pasta Volume .
2. Depois de abrir o software, oriente o RV em quatro planos de corte predefinidos.
   1. Coloque dois marcadores (TV Center) no centro da válvula tricúspide nos planos superior e inferior esquerdo de eixo longo. Ajuste o eixo longo da imagem para o eixo longo real do RV usando a ferramenta de rotação. As imagens de referência nas bordas superiores direitas mostram como a orientação correta deve aparecer.
   2. Nos painéis superior e inferior direito, alinhe as imagens de eixo curto na posição correta por rotação. Da mesma forma que a etapa anterior, as imagens de referência também ajudam nesse processo.
3. Depois de concluir, clique em Definir pontos de referência para a próxima etapa da análise. Defina pontos de referência em duas imagens.
   1. No lado esquerdo, marque o anel tricúspide na parede livre (parede livre de TV) e septo (septo de TV) e o ápice do VD na visão apical de quatro câmaras previamente orientada.
   2. No lado direito, coloque-se os pontos de inserção posterior do VD (VE/VD posterior) e anterior (VE/VD anterior) e a parede livre do VD (parede livre do VD). Da mesma forma que a janela anterior, as imagens de referência no canto superior direito ajudam a verificar a configuração correta. Depois de definir todos os pontos de referência, o software salta automaticamente para a próxima janela (Revisão).
4. Nesta janela (Revisão), revise e corrija manualmente a detecção automática da borda endocárdica ao longo de todo o ciclo cardíaco, se necessário. Por padrão, 9 painéis podem ser vistos: no lado esquerdo, 3 loops móveis (1 eixo longo e 2 eixo curto), no meio os quadros diastólicos finais das mesmas imagens e no lado direito os sistólicos finais.
   1. No caso de rastreamento falso, corrija livremente as bordas endocárdicas (linhas verdes), a borda rastreada clicando nelas. Usando a ferramenta de rotação no eixo curto, revise o rastreamento de imagens ao longo de toda a circunferência do RV. Ajuste a magnitude da correção escolhendo o tamanho da caneta no painel do lado direito. Se o rastreamento for considerado correto, clique em Resultados no mesmo painel.
5. Na última seção, revise os dados volumétricos 3D finais e outros parâmetros calculados no lado superior direito (painel Planilha ). Além dos volumes RV e da fração de ejeção, o software também exibe parâmetros 2D, como diâmetros lineares (médios, basais e de eixo longo), bem como valores FAC e TAPSE derivados da visualização apical de quatro câmaras predefinida. O software também mostra um eixo longo e curto do RV (lado esquerdo), um modelo 3D ao vivo do RV (meio superior) e uma curva volume-tempo da câmara (inferior direita).
   1. Em caso de necessidade de mais ajustes no rastreamento, todas as etapas anteriores estão disponíveis para correção, clicando nelas no painel direito. Se o rastreamento e os parâmetros 3D forem considerados válidos, salve os resultados clicando em "Aprovar e sair" no mesmo painel.

Representative Results

A análise 3D do VD é viável em uma ampla variedade de doenças cardiovasculares. O caso 1 é um voluntário saudável, com volumes e função ventricular normais (Figura 1). O caso 2 é um paciente pós-reparo da valva mitral que é um exemplo típico para os resultados conflitantes da avaliação 2D convencional: enquanto o TAPSE é acentuadamente reduzido, o paciente não apresenta sinais de disfunção do VD e uma função sistólica global do VD mantida foi confirmada pela FC 3D RJ normal (Figura 2). Ambos os pacientes apresentaram excelente janela ecocardiográfica com consequente ótima qualidade de rastreamento. O caso 3 é um atleta semiprofissional com cardiomiopatia dilatada (Figura 3). Apenas a qualidade moderada da imagem foi alcançável (a faixa de saída é mal visualizada); no entanto, a análise do VD 3D foi bem-sucedida, mostrando boa concordância com os resultados da RM cardíaca.

Figura 1: Análise 3D do VD de um voluntário saudável. Nos painéis esquerdos, um eixo longo (painel superior) e uma imagem de eixo curto (painel inferior) do RV podem ser vistos. A linha verde representa a borda endocárdica. A imagem superior central é um modelo 3D do VD baseado na análise atual. Além dos volumes RV e da fração de ejeção, o software exibe parâmetros 2D, como diâmetros lineares (médios, basais e de eixo longo), bem como valores FAC e TAPSE derivados da visão apical de quatro câmaras predefinida (painel superior direito) e uma curva volume-tempo também é gerada (painel inferior direito). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Análise 3D do VD de um paciente pós-reparo da valva mitral. Enquanto os volumes de RV 3D e EF estão na faixa normal, o TAPSE é marcadamente menor. O encurtamento longitudinal reduzido do VD é um fenômeno comum após a cirurgia cardíaca, no entanto, a maioria desses pacientes não apresenta sinais de insuficiência do VD. A avaliação 3D da FE confirma a manutenção da função sistólica global, apesar dos valores de TAPSE acentuadamente reduzidos. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Caso de atleta com cardiomiopatia dilatada. Os volumes de RV 3D são aumentados, enquanto o 3D RV EF é levemente reduzido. Observe a qualidade de imagem abaixo do ideal com uma faixa de saída de RV mal visualizada. Apesar da fraca janela ecocardiográfica, a análise do VD mostra boa concordância com as medidas derivadas da RM cardíaca, considerando a conhecida subestimação sistemática do volume da análise ecocardiográfica do VD 3D em comparação com a RM cardíaca padrão-ouro (VDRV: 168 mL; RVESV: 99 mL; RVEF: 41%). Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

A análise 3D do VD representa um passo importante na prática cardiológica cotidiana. Paralelamente ao crescente interesse da morfologia e função da câmara cardíaca anteriormente negligenciada, essas novas soluções fornecem informações clinicamente significativas sobre o lado direito do coração. Embora a aquisição 3D tenha vários aspectos que diferem marcadamente da imagem ecocardiográfica 2D, mantendo atenção especial aos pontos críticos e usando um protocolo completo, a análise 3D do VD pode progredir de uma ferramenta científica para uma etapa essencial do exame ecocardiográfico. Com ótima qualidade de imagem e expertise adequada, a análise volumétrica do VD por ecocardiografia pode levar apenas alguns minutos desde a aquisição até resultados com alta viabilidade¹³. Os custos significativamente mais baixos e o menor tempo de procedimento o tornam uma alternativa atraente ao exame de RM cardíaca padrão-ouro em vários casos.

No entanto, a análise 3D pode não ser viável em todos os cenários. O fator de limitação mais importante é a qualidade da imagem ecocardiográfica: em pacientes com uma janela ecocardiográfica 2D ruim, a qualidade de imagem 3D aceitável raramente é alcançável. Ainda assim, é importante mencionar que várias manobras (posicionamento lateral da sonda, encurtamento, predefinições adequadas) podem melhorar a qualidade da imagem 3D. A visualização subótima da via de saída do VD não é incomum, no entanto, geralmente é bem tolerada pelas soluções de análise do VD, fornecendo resultados confiáveis. Usando loops 3D com costura, os artefatos de abandono são fortemente desencorajados, portanto, a gravação de vários loops e o controle pós-aquisição são altamente recomendados.

O exame 3D do VD abre a possibilidade de análise de deformação do VD 3D e avaliação regional da câmara também¹⁴. Sabe-se que a FE mantida não impede mudanças significativas na mecânica do VD⁴. A avaliação da deformação do VD revela alterações distintas do padrão de contração do VD em uma ampla variedade de populações, como pacientes pós-cirurgia cardíaca 15,16,17, cardiopatia congênita 18, hipertensão arterial pulmonar ^19,20,21 e atletas de elite ²² . Além disso, a mensuração da morfologia e função segmentar pode ser de alto interesse em doenças em que se espera remodelamento regional do VD, como cardiomiopatia arritmogênica²³ ou cardiopatia congênita²⁴. Em conclusão, o pós-processamento de dados de VD 3D pode fornecer novos parâmetros da câmara com valor diagnóstico e prognóstico incremental.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3V-D/4V-D/4Vc-D	General Electric	n.a.	ultrasound probe
4D Auto RVQ	General Electric	n.a.	software for analysis
E9/E95	General Electric	n.a.	ultrasound machine
EchoPac v203	General Electric	n.a.	software for analysis