Valutazione della struttura e della funzione ventricolare sinistra mediante ecocardiografia 3D

Summary

In questo articolo, forniamo un protocollo di acquisizione e analisi passo-passo per la valutazione volumetrica e l'analisi speckle-tracking del ventricolo sinistro mediante ecocardiografia 3D, concentrandosi in particolare sugli aspetti pratici che massimizzano la fattibilità di questa tecnica.

Abstract

La quantificazione tridimensionale (3D) del ventricolo sinistro (LV) fornisce un significativo valore aggiunto in termini di accuratezza diagnostica e precisa stratificazione del rischio in vari disturbi cardiaci. Recentemente, l'ecocardiografia 3D è diventata disponibile nella pratica cardiologica di routine; tuttavia, l'acquisizione di immagini di alta qualità e la successiva analisi hanno una curva di apprendimento ripida. Il presente articolo si propone di guidare il lettore attraverso un protocollo 3D dettagliato presentando suggerimenti e trucchi e anche evidenziando le potenziali insidie per facilitare l'uso diffuso ma tecnicamente valido di questa importante tecnica riguardante il LV. Innanzitutto, mostriamo l'acquisizione di un set di dati 3D di alta qualità con risoluzione spaziale e temporale ottimale. Quindi, presentiamo i passaggi analitici verso una quantificazione dettagliata del LV utilizzando uno dei software integrati più ampiamente applicati. Quantificheremo i volumi LV, la sfericità, la massa e anche la funzione sistolica misurando la frazione di eiezione e la deformazione miocardica (deformazione longitudinale e circonferenziale). Discuteremo e forniremo esempi clinici sugli scenari essenziali in cui la transizione da un approccio ecocardiografico convenzionale a una quantificazione basata su 3D è altamente raccomandata.

Introduction

La valutazione della morfologia e della funzione ventricolare sinistra (LV) è lo scopo predominante di indagini generali e ancora più specifiche in cardiologia1. L'ecocardiografia transtoracica (TTE), ampiamente disponibile e non invasiva, che può fornire dense quantità di informazioni, è il metodo di scelta per una valutazione conveniente, veloce ed economica.

La misurazione della massa LV, dei volumi e della successiva frazione di eiezione ha un valore diagnostico e anche prognostico ^{significativo2}. Più accurata è una determinata misura, maggiore sarà il suo valore. Una migliore correlazione con i valori derivati dalla risonanza magnetica cardiaca (CMR) gold standard è una continua ricerca di tecniche ecocardiografiche. In generale, le linee guida di pratica clinica raccomandano il metodo del biplano Simpson per la misurazione del volume LV e della frazione di eiezione3. Tuttavia, il LV è una struttura tridimensionale (3D) con una forma spesso irregolare e, pertanto, diversi piani tomografici falliranno senza dubbio in alcuni scenari clinici per delineare con precisione la morfologia e la funzione del LV. I recenti progressi nella tecnologia hardware e software ad ultrasuoni hanno permesso lo sviluppo dell'imaging 3D in tempo reale, che rivoluziona i protocolli ecocardiografici.

Inoltre, la necessità di un approccio quantitativo relativo alle anomalie del movimento della parete ha portato all'aumento dell'imaging della ^{deformazione4}. I parametri di deformazione e velocità di deformazione possono essere calcolati mediante tracciamento delle macchie utilizzando immagini standard in scala di grigi. L'ecocardiografia 3D può anche superare diverse carenze di una valutazione bidimensionale della ^{deformazione5}. Da un costoso strumento scientifico, l'ecocardiografia 3D ha iniziato a diventare una potente tecnica utilizzata nella pratica clinica quotidiana e la quantificazione del LV è certamente in prima linea in questa svolta.

Il presente articolo si propone di guidare il lettore attraverso un protocollo 3D dettagliato presentando suggerimenti e trucchi e anche evidenziando le potenziali insidie per facilitare l'uso diffuso ma tecnicamente valido di questa importante tecnica riguardante il LV.

Protocol

Questo protocollo segue le linee guida del Comitato regionale e istituzionale dell'Università Semmelweis per l'etica della scienza e della ricerca. Il presente protocollo si applica a un fornitore specifico. Sebbene alcuni passaggi rimangano validi indipendentemente dalla macchina a ultrasuoni e dal software di post-elaborazione, possono esistere importanti differenze se si utilizzano soluzioni di altri fornitori.

1. Requisiti tecnici

1. Utilizzare una macchina per ecocardiografia in grado di eseguire l'imaging 3D.
2. Collegare un trasduttore phased array con ecocardiografia transtoracica 3D.
3. Applicare l'ECG a 3 derivazioni integrato del sistema ad ultrasuoni per consentire al sistema di sincronizzare le registrazioni e le analisi al ciclo cardiaco.

2. Acquisizione delle immagini ecocardiografiche 3D

1. Posizionare il paziente nella posizione del decubito laterale sinistro (paziente sdraiato sul lato sinistro con il braccio sinistro teso sopra la testa).
2. Assicurarsi che il tracciamento ECG sullo schermo sia di buona qualità.
   NOTA: Questo è un prerequisito per la post-elaborazione in quanto il software rileverà i diversi punti del ciclo cardiaco in base al segnale ECG.
3. Sblocca l'immagine e inizia a esaminare il paziente con il trasduttore. Visualizzate una vista apicale convenzionale a quattro camere.
4. Ottimizza la qualità dell'immagine regolando la larghezza del settore su LV, abbassando la profondità per troncare l'atrio sinistro e usando un leggero overgain.
   NOTA: Assicurarsi che l'intera superficie endovenosa LV e anche quella epicardica siano visibili.
5. Premere il pulsante 4D per passare alla modalità 3D.
   NOTA: premendo il pulsante Multi-Slice... sul touch screen, saranno disponibili quattro opzioni (5, 7, 8, 12 slice) per visualizzare il set di dati 3D utilizzando tagli standard ad asse corto e lungo. Se necessario, il posizionamento del trasduttore può essere corretto per garantire l'inclusione dell'intero spessore della parete BT dal livello apicale a quello della valvola mitrale nel set di dati 3D piramidale. Si consiglia l'uso di 12 fette (con nove viste regolabili ad asse corto).
6. Acquisisci immagini 3D utilizzando la modalità Multi Beat o Single Beat .
   1. Utilizzare la modalità Multi Beat per ottenere una risoluzione spaziale e temporale più elevata, in cui il set di dati verrà ricostruito da 2, 3, 4 o 6 cicli cardiaci (questo può essere impostato sullo schermo) - respirazione espiratoria finale del paziente e posizionamento stabile del trasduttore necessario per ridurre al minimo gli artefatti di cucitura.
      NOTA: l'acquisizione di Single Beat è di risoluzione spaziale e temporale inferiore; tuttavia, la maggior parte dei trasduttori moderni ha una qualità migliore e, pertanto, può essere utilizzata per acquisire set di dati 3D appropriati senza ricostruzione per sottoporsi a ulteriori analisi. Come raccomandazione generale, i tassi di volume superiori a 15 volumi al secondo sono raccomandati per ulteriori analisi.
   2. Quando l'intero volume viene ricostruito dai sottovolumi e l'intero LV è visibile, congelare l'immagine. Utilizzando le manopole Cycle Select e Number of Cycles , selezionare i cicli cardiaci acquisiti ottimali e premere Image Store.
      NOTA: gli artefatti di cucitura sono sottovolumi disallineati spazialmente o temporaneamente uno accanto all'altro. I set di dati con un significativo abbandono delle pareti BT o con artefatti di cucitura non sono generalmente adatti per ulteriori analisi. La qualità del set di dati 3D già acquisito può essere ricontrollata utilizzando la modalità Multi-Slice.

3. Post-elaborazione per quantificare la morfologia e la funzione del LV

1. Selezionare un set di dati 3D appropriato per ulteriori analisi.
   NOTA: questa parte del protocollo richiede le immagini 3D di buona qualità precedentemente acquisite e salvate e può essere eseguita sia sulla macchina ad ultrasuoni che su una workstation separata.
2. Clicca su Misura | Volume, quindi selezionare 4D Auto LVQ.
3. Sul quadruplo schermo (tre viste apicali: viste a quattro, due e tre camere e una vista ad asse corto, quest'ultima può essere regolata da un piano orizzontale su viste ad asse lungo), il software chiede Modifica allineamento delle sezioni apicali alle viste standard. Se necessario, correggere manualmente le viste apicali inclinando e ruotando per mostrare la vista standard corrispondente, eliminando così lo scorcio. Impostare l'inclinazione per allineare la pinza con l'asse lungo del LV trascinando e spostando le pinze su viste ad asse lungo. Impostare la rotazione in base alle manopole corrispondenti o Ruota tutti sulla macchina o regolando le pinze sull'immagine dell'asse corto.
   NOTA: la raccomandazione software può essere ripristinata premendo il pulsante Allineamento automatico .
4. Dopo aver completato l'allineamento della vista, fate clic sul passaggio successivo EDV. Il fotogramma end-diastolico (ED) viene rilevato automaticamente utilizzando il segnale ECG, ma può essere corretto manualmente se necessario.
5. Rilevamento semiautomatico della superficie endo- ed epicardica LV
   1. Selezionate manualmente due punti di riferimento su qualsiasi vista apicale. In primo luogo, identificare l'apice LV e quindi il centro della base LV (livello annulus mitrale) in qualsiasi vista apicale. L'algoritmo contornerà automaticamente il bordo endocardico dell'intero LV.
      NOTA: Ci sono altre due opzioni: Manuale, il che significa che due punti di riferimento basali e uno apicale devono essere impostati in ogni vista apicale, e Auto Init, che contornerà automaticamente il LV senza alcuna interazione da parte dell'utente.
   2. Verificare la credibilità del contorno in tre viste apicali, tre viste ad asse corto di diversi livelli e un quarto asse corto controllato dall'utente, per consentire la verifica visiva della superficie rilevata. La correzione del contorno è possibile aggiungendo manualmente punti che verranno poi incorporati nella linea di contorno.
      NOTA: con Annulla, il punto aggiunto in precedenza può essere eliminato. Il pulsante Reset reimposta il contorno per avviare l'intera sezione dall'inizio. La visibilità del contorno può essere regolata per consentire l'apprezzamento della superficie endocardica sull'immagine in scala di grigi. Il rimodellamento endocardico ed epicardico deve essere eseguito in modo accurato e coerente. Per una raccomandazione dettagliata, consultare il seguente ^riferimento6.
   3. Scegli il passaggio successivo, che è l'ESV.
   4. Ripetere la stessa procedura (3.5.1-3.5.2) come indicato nei punti precedenti per identificare e correggere il contorno endocardico sul telaio sistolico finale.
      NOTA: il frame sistolico terminale (ES) viene rilevato automaticamente utilizzando il segnale ECG, ma può essere corretto manualmente se necessario. I valori del volume diastolico terminale (EDV), del volume sistolico terminale (ESV), della frazione di eiezione (EF), della frequenza cardiaca (HR), del volume dell'ictus (SV), della gittata cardiaca (CO) e dell'indice di sfericità (SpI) sono già visualizzati sullo schermo.
   5. Premere Forma d'onda Volume per il passaggio successivo. Il software visualizza un modello 3D dinamico del LV e anche la curva tempo-volume mentre traccia la superficie endocardica durante tutto il ciclo cardiaco fotogramma per fotogramma (Figura 1).
      NOTA: Qui, c'è la possibilità di modificare il bordo endocardico in qualsiasi fotogramma.
   6. Per il passaggio successivo, premere LV Mass. Il software contorna automaticamente il contorno epicardico LV sul telaio diastolico finale e calcola la massa LV (EDMass).
      NOTA: se necessario, modificate il contorno della superficie epicardica aggiungendo punti da includere (lo stesso metodo descritto in precedenza) in qualsiasi piano ad asse corto o lungo. È possibile selezionare quale contorno regolare: Endo, Epi o Endo + Epi.
   7. Premere ROI 4D Strain per il passaggio successivo. Il software contorna automaticamente il contorno epicardico LV sul telaio sistolico finale e calcola la massa sistolica finale LV (ESMass).
      NOTA: se necessario, modificate il contorno sistolico finale della superficie epicardica aggiungendo punti da includere (stesso metodo descritto in precedenza) in qualsiasi piano ad asse corto o lungo. ESMass dovrebbe avere un valore simile a EDMass. Questo passaggio è essenziale per calcolare i valori di deformazione 3D mediante tracciamento speckle.
   8. Premere 4D Strain Results per il passaggio successivo. Il software visualizza il tracciamento miocardico 3D su più piani ad asse corto e lungo e i corrispondenti valori di deformazione dei 17 segmenti LV standard durante il ciclo cardiaco, fotogramma per fotogramma. Vengono visualizzate anche le curve di deformazione temporale e il grafico dell'occhio di bue. I seguenti parametri sono calcolati e possono essere dimostrati: deformazione longitudinale, deformazione circonferenziale, deformazione radiale, deformazione dell'area, rotazione e torsione.
      NOTA: esiste la possibilità di escludere un particolare segmento BT dall'analisi se si ritiene che abbia una bassa qualità di tracciamento mediante l'osservazione visiva delle immagini o in base alla curva tempo-deformazione. Tuttavia, il software consiglia per impostazione predefinita l'approvazione o il rifiuto del segmento. I valori di deformazione codificati a colori possono essere visualizzati su un modello 3D dinamico del BT modificando il "Layout".
6. Per terminare l'analisi, premere Approva ed esci.

Results

L'analisi 3D del LV è fattibile nella maggior parte dei pazienti. Il caso 1 è un volontario sano con volumi e funzione ventricolari normali (Figura 1). Il caso 2 (Figura 2) è un paziente maschio di 64 anni con cardiomiopatia dilatativa e un ampio complesso QRS (160 ms) di morfologia del blocco del ramo del fascio sinistro. Le misurazioni CMR gold standard sono state le seguenti: volume diastolico finale: 243 mL, volume sistolico ...

Discussion

Le misurazioni morfologiche e funzionali LV rappresentano i capisaldi della diagnosi, della gestione e del follow-up delle malattie cardiache; inoltre, sono potenti predittori di esito. Generalmente, la valutazione 2D basata sull'ecocardiografia del LV è raccomandata dalle attuali linee guida pratiche; tuttavia, l'ecocardiografia 3D ha dimostrato di essere più accurata in quanto è priva di ipotesi geometriche riguardanti la forma ^LV7,8. L'imaging della deformazio...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3V-D/4V-D/4Vc-D	General Electric	n.a.sonda	ecografica
4D Auto LVQ	General Electric	n.a.software	per analisi
E9/E95	General Electric	n.a.ecografo
EchoPac v203	General Electric	n.a.software	per analisi