方法論記事

3D心エコー検査:心臓の解剖学的構造と機能の理解を深めるために

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2021年12月14日

1Heart and Vascular Center, Semmelweis University

この記事について

要約

議論された記事:

Ujvari, A. et al. 3D心エコー検査を用いた左心室の構造と機能の評価。視覚化された実験のジャーナル。(164)、E61212(2020)。

Lakatos, B. K., Tokodi, M., Kispal, E., Merkely, B., Kovacs, A. 3D心エコー検査を用いた右心室の形態学的および機能的評価.視覚化された実験のジャーナル。(164)、E61214(2020)。

Jenei, C., Nagy, L., Urbancsek, R., Czuriga, D., Csanadi, Z. 肺静脈の特定のパラメータの可視化と評価のための三次元心エコー法.視覚化された実験のジャーナル。(164)、E61215(2020)。

Arbic, N., Dragulescu, A., Mertens, L., Villemain, O.小児心臓病学における僧帽弁の外科的計画における3D心エコー検査の使用。視覚化された実験のジャーナル。(172)、E62574(2021)。

Molnár, A. Á., Ábrahám, P., Merkely, B., Nardai, S. 経カテーテル閉鎖前の心房コミュニケーションの心エコー評価.視覚化された実験のジャーナル。E61240(2021年)。

編集記事

超音波トランスデューサーとコンピューター技術の進歩により、優れた空間的および時間的分解能で心臓構造を 3 次元で視覚化できるようになりました。3D心エコー検査は、とりわけ、心臓力学と心臓弁膜症の理解に新しい洞察を提供しました。3D 心エコー検査は、派手な研究ツールから堅牢な臨床モダリティに進化し、現在ではいくつかの 3D 由来の測定が現在の臨床ガイドラインに組み込まれています。ただし、この技術の広範な使用は、その学習曲線によって妨げられています。現在の JoVE メソッド コレクションは、研究および臨床診療における 3D 心エコー検査の使用を促進するために、3D 画像取得とその後の分析の最先端のプロトコルをまとめることを目的としています。寄稿者は、この技術の専門家および日常ユーザーであり、左心室と右心室の形態と機能、肺静脈、および心房通信または僧帽弁を矯正するための手順計画の評価という重要な分野をカバーしています。

彼らの論文の中で、Ujvariと同僚は、左心室の体積評価とスペックル追跡分析のための段階的な取得および分析プロトコルを提供することを目指しました1。このプロトコルは、主に左心室の 3D 心エコー検査由来の評価の実現可能性を最大化できる実用的な側面に焦点を当ててきました。左心室の形態学的および機能的測定は、心疾患の診断、管理、およびフォローアップの基礎を表すため、このプロトコルは特に重要です2。さらに、スペックル追跡による変形イメージングは、さまざまな心筋のひずみ方向を評価するための堅牢な方法であることが証明され、壁の動きの異常をより詳細な定量化と心筋収縮性とのより良い相関関係を可能にします3,4。著者らは、3D心エコー検査に基づく測定は、左室の形態と機能に関する最も正確な心エコー結果を提供し、ゴールドスタンダードの心臓磁気共鳴画像法で検証されていると結論付けました。また、3D心エコー検査は、従来の2D技術と比較して再現性が高く、さらに時間がかからないことが証明されました。日常の臨床現場での応用は今後も増加し、人工知能を適用したより自動化された方法によってさらに促進されるでしょう。

同様に、Lakatosらは、主要な市販ソフトウェアの1つを使用して、右心室の3D心エコーデータを取得および分析することを目指しました5。3次元の付加価値は、心臓の右側に関してさらに重要です。比較的単純な弾丸型の左心室と比較して、右心室は複雑な形状をしており、線径や他の二次元指標6を使用して適切に定量化することはできません。最近、3D 由来の右心室容積と駆出率は、左心室機能とは無関係に、さまざまな心血管疾患において有意な予後価値を持つことが示されています7。これらの評価の確立された臨床的意義を超えて、上記のプロトコルは、3D 技術の潜在的な落とし穴についてうまく議論しています。

Csaba Jenei らは、美しく図解されたプロトコルの中で、経食道 3D 心エコー検査によって肺静脈の寸法と解剖学的変化を評価することを意図しました8。このような評価は、心房細動患者のクライオバルーン技術による肺静脈隔離など、さまざまな電気生理学的処置の前に特に役立ちます。ただし、肺静脈の適切な画像化はかなり困難です。著者らは、80 人以上の患者に基づいて経験を共有し、肺静脈隔離の前に心臓磁気共鳴またはコンピューター断層撮影イメージングを置き換えることができる可能性があるため、3D イメージングの付加価値を見事に実証しています。

Arbic et al. 技術的に困難だが非常に重要な集団、つまり小児心臓病患者における僧帽弁疾患を評価するための包括的なプロトコルを提供します9.小児僧帽弁疾患は、先天性または後天性の心臓異常に関連する多くの形態学的特徴で構成されています。弁の形態と根底にある病理学的メカニズムの説明も、手術計画にとって重要なパラメーターです。著者らは、あらゆる超音波システムに適用できる経胸壁3D心エコーワークフローについて説明しています。さらに、小児における 3D イメージングの臨床応用についても議論し、優れた臨床例も含まれています。著者らは、適切な 3D 心エコー データセットにより、外科医との手術室での即時レビューが可能になり、外科的矯正の共通の病態生理学的理解と計画の機会が得られることを強調しています。それにもかかわらず、著者らは、小児における 3D 心エコー検査の現在の限界と欠点についても正しく、透明性を保っています。

Andrea Molnár らは、経カテーテル卵円孔開存症または心房中隔欠損症閉鎖を受ける患者の診断、臨床的意思決定、治療計画、術中指導、およびフォローアップにおいて、2D および 3D 法を使用した高度な心エコー技術の重要性を強調しています10。脳卒中の予防は、この例外的に図解された包括的な心エコー検査プロトコルの臨床的重要性を正当化します。

現在のメソッド コレクションでは、3D 心エコー検査が従来の心エコー評価に加えて大きな価値を追加する無数のユースケースを垣間見ることを目的としました。心室の形状と機能の評価、心臓弁膜症、および適切な患者選択、処置計画、およびガイダンスのための心臓の解剖学的構造と病態生理学の適切な理解は、さまざまな心血管疾患状態からの優れた臨床例です。ハードウェアとソフトウェアの技術、画質の継続的な改善、自動化の進めにより、3D心エコー検査の日常的な使用をサポートする学習曲線が平坦化されています。ほとんどの臨床心エコープロトコルに、数年以内に 3D 画像の取得と分析が含まれることを想像するのは、それほど勇気のあることではありません。したがって、3D心エコー検査の基礎を学ぶことは、成人の心臓専門医だけでなく、小児科医、麻酔科医、集中治療医にとっても必須です。

開示事項

著者は開示するものは何もありません。

謝辞

この研究は、ハンガリーのイノベーション・テクノロジー省のテーマ別プログラム(2020-4.1.1.-TKP2020)の支援を受けました。センメルヴァイス大学の治療開発およびバイオイメージングのテーマ別プログラムの枠組みの中で、ハンガリー科学アカデミーのヤーノシュ・ボリャイ研究奨学金、およびイノベーション・テクノロジー省のÚNKP 21-5 New National Excellence Programによって、ナショナル・エクセレンス・プログラムの源泉から研究、開発、イノベーション基金。

参考文献

  1. Ujvari, A., et al. Evaluation of left ventricular structure and function using 3D echocardiography. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (164), (2020).
  2. Doronina, A., et al. The female Athlete's heart: Comparison of cardiac changes induced by different types of exercise training using 3D echocardiography. BioMed Research International. 2018, 3561962(2018).
  3. Ruppert, M., et al. Longitudinal strain reflects ventriculoarterial Coupling rather than mere contractility in rat models of hemodynamic overload-induced heart failure. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (10), 1264-1275 (2020).
  4. Lakatos, B. K., et al. Myocardial work index: a marker of left ventricular contractility in pressure- or volume overload-induced heart failure. ESC Heart Failure. 8 (3), 2220-2231 (2021).
  5. Lakatos, B. K., Tokodi, M., Kispal, E., Merkely, B., Kovacs, A. Morphological and functional assessment of the right ventricle using 3D echocardiography. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (164), (2020).
  6. Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening. Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).
  7. Surkova, E., et al. Contraction patterns of the right ventricle associated with different degrees of left ventricular systolic dysfunction. Circulation. Cardiovascular Imaging. 14 (10), 012774(2021).
  8. Jenei, C., Nagy, L., Urbancsek, R., Czuriga, D., Csanadi, Z. Three-dimensional echocardiographic method for the visualization and assessment of specific parameters of the pulmonary veins. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (164), (2020).
  9. Arbic, N., Dragulescu, A., Mertens, L., Villemain, O. The use of 3D echocardiography in surgical planning of the mitral valve in pediatric cardiology. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (172), (2021).
  10. Molnár, A. Á, Ábrahám, P., Merkely, B., Nardai, S. Echocardiographic evaluation of atrial communications before transcatheter closure. Journal of Visualized Experiments: JoVE. , e61240(2021).

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