Morfologische en functionele beoordeling van de rechter ventrikel met behulp van 3D-echocardiografie

Summary

Hier bieden we een stapsgewijs acquisitie- en analyseprotocol voor de 3D-volumetrische beoordeling van de rechter ventrikel, voornamelijk gericht op de praktische aspecten die de haalbaarheid van deze techniek maximaliseren.

Abstract

Traditioneel werd aangenomen dat de rechterkant van het hart een ondergeschikte rol speelt in de bloedsomloop; meer en meer gegevens suggereren echter dat de rechterventrikelfunctie (RV) een sterke diagnostische en prognostische kracht heeft bij verschillende cardiovasculaire aandoeningen. Vanwege de complexe morfologie en functie is de beoordeling van de RV door conventionele tweedimensionale echocardiografie beperkt: de dagelijkse klinische praktijk vertrouwt meestal op eenvoudige lineaire dimensies en functionele metingen. Driedimensionale (3D) echocardiografie overwon deze beperkingen door volumetrische kwantificering van de RV te bieden, vrij van geometrische aannames. Hier bieden we een stapsgewijze handleiding voor het verkrijgen en analyseren van 3D-echocardiografische gegevens van de CAMPER met behulp van de toonaangevende commercieel beschikbare software. We zullen 3D RV-volumes en ejectiefractie kwantificeren. Verschillende technische aspecten kunnen ook helpen om de kwaliteit van rv-acquisitie en -analyse te verbeteren, die we op een praktische manier presenteren. We bekijken de huidige mogelijkheden en de beperkende factoren van deze methode en benadrukken ook de mogelijke toepassingen van 3D RV-beoordeling in de huidige klinische praktijk.

Introduction

Echocardiografie kwam een lange weg van de eerste klinische toepassingen in de jaren 1950¹. De eerste eendimensionale ultrasone sondes werden ontworpen om eenvoudige lineaire diameters van de kamerwanden en lumens te bieden; ze vertegenwoordigen echter ongetwijfeld een mijlpaal in cardiovasculaire beeldvorming. De ontwikkeling van tweedimensionale (2D) echografie was een andere belangrijke stap door een veel nauwkeurigere kwantificering van morfologie en functie te bieden en wordt nog steeds beschouwd als de standaardmethode in de dagelijkse klinische praktijk. Niettemin heeft 2D-echocardiografie-gebaseerde beoordeling nog steeds een belangrijke beperking van de techniek: beeldvorming van een bepaalde kamer vanuit een paar tomografische vlakken karakteriseert de morfologie en functie van een driedimensionale (3D) structuur niet voldoende. Dit probleem is nog meer uitgesproken in het geval van de rechter ventrikel (RV): in vergelijking met de relatief eenvoudige kogelvormige linker ventrikel (LV), heeft de RV een complexe geometrie² die niet adequaat kan worden gekwantificeerd met behulp van lineaire diameters of gebieden³. Ondanks deze algemeen bekende feiten worden rv-morfologie en functie meestal gemeten door dergelijke eenvoudige parameters in de klinische praktijk.

Gedurende vele decennia werd de RV beschouwd als een veel minder belangrijke rol in de circulatie in vergelijking met zijn linker tegenhanger. Verschillende baanbrekende artikelen versloegen dit standpunt en toonden de sterke prognostische rol van RV-geometrie en -functie in een breed scala aan ziekten 4,5,6,7. Talrijke studies toonden de incrementele waarde van RV-meting aan, zelfs door relatief eenvoudige conventionele parameters te gebruiken, wat het belang en de noodzaak van een nauwkeuriger kwantificering van de kamer met potentieel zinvolle klinische waarde benadrukt.

3D-echocardiografie overwint verschillende beperkingen van de 2D-beoordeling van de hartkamers. Hoewel het meten van volumes en ook functionele parameters zonder geometrische aannames ook in het geval van de LV van groot belang kan zijn, kan het bijzonder belangrijk worden bij de beoordeling van de RV⁸. 3D-afgeleide RV-volumes en ejectiefractie (EF) blijken een significante prognostische waarde te hebben in verschillende cardiovasculaire aandoeningen ^9,10.

Tegenwoordig bieden verschillende leveranciers semi-geautomatiseerde oplossingen voor 3D RV-beoordeling met gevalideerde resultaten tegen gouden standaard cardiale magnetische resonantie (MR) metingen^11,12. De technische vereisten van 3D-beoordeling zijn tegenwoordig essentiële onderdelen van een state-of-the-art cardiovasculaire beeldvormingsafdeling en de verwachting is dat het binnenkort deel zal uitmaken van de algemene apparatuur in elk echocardiografielaboratorium. Met de juiste expertise in 3D-acquisitie en nabewerking kan 3D RV-analyse eenvoudig worden geïmplementeerd in het standaard examenprotocol.

Protocol

Het protocol volgt de richtlijnen van de ethische commissie voor menselijk onderzoek van de instelling en de patiënten van de klinische gevallen gaven hun schriftelijke geïnformeerde toestemming voor de studie.

1. Technische voorschriften

1. Gebruik voor 3D-acquisitie en -analyse de juiste software en hardware. Gebruik ECG-kabels van het echocardiografie-apparaat; bovendien is het verplicht voor het volledige 3D-acquisitieprotocol dat hieronder wordt beschreven.
2. Gebruik voor 3D-acquisitie een 3D-echocardiografische sonde en een 3D-compatibel echoapparaat. Gebruik voor 3D RV-volumetrische analyse speciale software.

2. Overname

1. Voer in de overgrote meerderheid van de gevallen 3D-acquisitie van de RV uit met behulp van apicale weergaven. In tegenstelling tot de LV-gerichte weergaven, wordt een andere patiëntpositionering aanbevolen. Als een aanzienlijk betere beeldkwaliteit kan worden bereikt door over te schakelen naar één intercostale ruimte over de juiste apicale weergave, kan deze verkorte weergave een betere 3D-beeldkwaliteit mogelijk maken. De foreshortening kan tijdens 3D-analyse worden gecorrigeerd.
   1. In vergelijking met de standaard apicale echocardiografische acquisitie, waarbij de linker laterale decubituspositie (patiënt die aan de linkerkant ligt met de linkerarm gestrekt boven het hoofd) wordt aanbevolen, moet de patiënt iets meer achterover leunen om een meer laterale positie van de transducer mogelijk te maken.
   2. Kies een beelddiepte die alleen de RV omvat. Onnodig grote diepte kan de acquisitieframesnelheid verlagen met het ontbreken van gunstige effecten met betrekking tot RV-volumetrische analyse.
2. Bevestig de juiste RV-gerichte weergave van 2D-echocardiografiebeelden. Als de vrije muur van de CAMPER zelfs vanuit deze weergave slecht wordt gevisualiseerd, zal de verwachte 3D-beeldkwaliteit niet optimaal zijn voor verdere analyse.
3. Schakel over naar de live 3D-beeldvorming met behulp van de 4D-knop , waar verdere correctie van de RV-weergave kan worden uitgevoerd.
4. Hoewel de 3D-livemodus esthetisch heel aangenaam kan zijn, gebruikt u de 12 Slice-modus voor de 3D-weergave, die een triplane-afbeelding van de interesseregio toont, evenals 9 dwarsdoorsnedevlakken die vrij kunnen worden gewijzigd. Door rotatie en correcte positionering van de gesneden vlakken, bevestigt u de zichtbaarheid van de gehele RV-vrije wand (inclusief het uitstroomkanaal en apicale segmenten).
5. Pas de afbeelding verder aan door de linkerkanteling van de sector (tweede pagina op het aanraakscherm) te gebruiken om de rv-visualisatie te verbeteren.
6. Gebruik twee 3D-acquisitiemodi voor RV-volumetrische analyse: de multi-beat en de single beat-modus . Gebruik beide benaderingen echter bij elke patiënt, in sommige gevallen (bijv. Bepaalde aritmieën, ernstige dyspneu van de patiënt), kan alleen de laatste haalbaar zijn.
7. Gebruik de single beat-modus om een afweging te maken tussen beeldkwaliteit en framesnelheid. Kies een optimale beelddiepte, breedte en framesnelheid (onderste paneel van het aanraakscherm) en verkrijg 3D-lussen van de RV zonder verdere actie. Deze methode is haalbaar bij de meerderheid van de patiënten; het levert echter over het algemeen een lagere beeldkwaliteit en framesnelheid op in vergelijking met de multi-beatbenadering .
   1. In het geval van een gemiddelde (60-70 /min) hartslag, houd een lagere framesnelheidslimiet van 16 frames / s voor adequate RV-analyse; als tachycardie aanwezig is, worden echter nog hogere framesnelheden aanbevolen.
8. Reconstrueer met behulp van de multi beat-modus de verworven 3D-lus uit een bepaald aantal hartcycli die op het aanraakscherm kunnen worden geselecteerd (2,3,4 en 6 beat-modi kunnen worden gebruikt). In tegenstelling tot de single beat acquisitie worden over het algemeen een betere beeldkwaliteit en framerate verwacht; het vereist echter relatief constante hartcycluslengtes en ook therapietrouw van de patiënt vanwege de verplichte ademhalingsmanoeuvre. De manoeuvre is essentieel om de zogenaamde stikartefacten te vermijden: wanneer het verworven 3D-volume aan elkaar wordt genaaid, kunnen ongelijke hartcycluslengtes en / of beweging als gevolg van ademhaling tot dit fenomeen leiden.
   1. Na de juiste positionering van de sonde en het instellen van de machine (vergelijkbaar met de "single beat" -modus), vraagt u de patiënt om diep adem te halen en vast te houden. In dit geval bedekken de uitdijende longen meestal het hele beeld.
   2. Vraag de patiënt om langzaam uit te ademen, strikt met begeleiding. Parallel aan de deflatie van de longen wordt de RV weer zichtbaar.
   3. Wanneer de hele RV (vrije muur en septum) weer verschijnt, vraag de patiënt om de adem in deze toestand in te houden.
   4. Door op multi beat op het scherm te klikken, begint u met de acquisitie en bouwt de 3D-lus zich op tijdens het gegeven aantal hartcycli.
   5. Wanneer de acquisitie klaar is (de hele camper wordt gevisualiseerd), vraag de patiënt om weer vrij te ademen.
   6. Controleer de verkregen lus om er zeker van te zijn of er geen stiksels of drop-out artefacten zijn.

3. 4D RV analyse

1. Voer met behulp van speciale software 3D-volumetrische analyse van de RV uit. Nadat u de RV-gerichte 3D-lus uit de patiëntenbibliotheek hebt gekozen, opent u de software vanuit het venster Meting in de map Volume .
2. Na het openen van de software, oriënteer de RV op vier vooraf gedefinieerde snijvlakken.
   1. Plaats twee markeringen (TV Center) in het midden van de tricuspidalisklep in de linkerboven- en onderasvlakken. Pas de lange as van de afbeelding aan de werkelijke lange as van de RV aan met behulp van het rotatiegereedschap. Referentieafbeeldingen aan de randen rechtsboven laten zien hoe de juiste oriëntatie moet worden weergegeven.
   2. Lijn op het deelvenster rechtsboven en rechtsonder de kortasarme afbeeldingen door rotatie uit op de juiste positie. Net als bij de vorige stap helpen referentieafbeeldingen ook bij dit proces.
3. Klik na het voltooien op Oriëntatiepunten instellen voor de volgende stap van de analyse. Stel oriëntatiepunten in twee afbeeldingen in.
   1. Markeer aan de linkerkant de tricuspidalis annulus aan de vrije muur (tv-vrije muur) en het septum (tv-septum) en de RV-apex op het eerder georiënteerde apicale vierkamerbeeld.
   2. Stel aan de rechterkant de RV posterior (LV/RV posterior) en anterieure insteekpunten (LV/RV anterior) en de RV free wall (RV free wall) in. Net als in het vorige venster helpen referentieafbeeldingen in de rechterbovenhoek met betrekking tot de juiste instelling. Na het instellen van alle oriëntatiepunten springt de software automatisch naar het volgende venster (Review).
4. Bekijk en corrigeer in dit venster (Review) de automatische endocardranddetectie gedurende de gehele hartcyclus, indien nodig. Standaard zijn er 9 panelen te zien: aan de linkerkant 3 bewegende lussen (1 lange as en 2 korte as), in het midden de einddiastolische frames van dezelfde afbeeldingen en aan de rechterkant de eind-systolische.
   1. In het geval van valse tracking, corrigeer vrijelijk de endocardiale randen (groene lijnen), de gevolgde rand door erop te klikken. Bekijk met het rotatiegereedschap op de korte as afbeeldingen die de gehele omtrek van de RV volgen. Pas de grootte van de correctie aan door Pengrootte te kiezen op het rechterzijpaneel. Als de tracking als correct wordt beschouwd, klikt u op de resultaten in hetzelfde paneel.
5. Bekijk in de laatste sectie de definitieve 3D-volumetrische gegevens en andere berekende parameters in de rechterbovenhoek (deelvenster Werkblad ). Naast RV-volumes en ejectiefractie geeft de software ook 2D-parameters weer, zoals lineaire (midden-, basale en lange as) diameters, evenals FAC- en TAPSE-waarden die zijn afgeleid van de vooraf gedefinieerde apicale weergave met vier kamers. De software toont ook een lange en korte as van de RV (linkerkant), een 3D live model van de RV (bovenste midden) en een volume-tijdcurve van de kamer (rechtsonder).
   1. In het geval van verdere aanpassingen in de tracking, zijn alle voorgaande stappen beschikbaar voor correctie door erop te klikken in het rechterpaneel. Als de tracking en de 3D-parameters als geldig worden beschouwd, slaat u de resultaten op door op "Goedkeuren en afsluiten" in hetzelfde paneel te klikken.

Results

3D-analyse van de RV is haalbaar bij een breed scala aan hart- en vaatziekten. Casus 1 is een gezonde vrijwilliger met normale ventriculaire volumes en functie (figuur 1). Geval 2 is een post-mitralisklepreparatiepatiënt die een typisch voorbeeld is voor de tegenstrijdige resultaten van conventionele 2D-beoordeling: terwijl TAPSE aanzienlijk is verminderd, vertoont de patiënt geen tekenen van RV-disfunctie en een gehandhaafde RV globale systolische functie we...

Discussion

3D-analyse van de RV is een belangrijke stap in de dagelijkse cardiologiepraktijk. Parallel aan de groeiende belangstelling voor de morfologie en functie van de voorheen verwaarloosde hartkamer, bieden deze nieuwe oplossingen klinisch zinvolle informatie over de rechterkant van het hart. Hoewel 3D-acquisitie verschillende aspecten heeft die aanzienlijk verschillen van 2D-echocardiografische beeldvorming, kan 3D RV-analyse, door speciale aandacht te houden voor de kritieke punten en door een grondig protocol te gebruiken,...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
3V-D/4V-D/4Vc-D	General Electric	n.a.	echografie sonde
4D Auto RVQ	General Electric	n.a.	software voor analyse
E9/E95	General Electric	n.a.	echografie apparaat
EchoPac v203	General Electric	n.a.	software voor analyse