Tutaj udostępniamy krok po kroku protokół akwizycji i analizy do oceny objętościowej 3D prawej komory, koncentrując się głównie na praktycznych aspektach, które maksymalizują wykonalność tej techniki.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ocena morfologiczna i funkcjonalna prawej komory z wykorzystaniem echokardiografii 3D
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Tradycyjnie, uważano, że prawa strona serca odgrywa niewielką rolę w krążeniu; jednak coraz więcej danych sugeruje, że funkcja prawej komory (RV) ma silną moc diagnostyczną i prognostyczną w różnych zaburzeniach sercowo-naczyniowych. Ze względu na złożoną morfologię i funkcję, ocena RV za pomocą konwencjonalnej echokardiografii dwuwymiarowej jest ograniczona: codzienna praktyka kliniczna zwykle opiera się na prostych wymiarach liniowych i pomiarach funkcjonalnych. Echokardiografia trójwymiarowa (3D) przezwyciężyła te ograniczenia, zapewniając wolumetryczną kwantyfikację RV bez założeń geometrycznych. Tutaj oferujemy przewodnik krok po kroku, jak uzyskać i przeanalizować dane echokardiograficzne 3D RV przy użyciu wiodącego dostępnego na rynku oprogramowania. Określimy ilościowo objętości 3D RV i frakcję wyrzutową. Do poprawy jakości pozyskiwania i analizy kamperów może przyczynić się również kilka aspektów technicznych, które przedstawiamy w praktyczny sposób. Dokonujemy przeglądu obecnych możliwości i czynników ograniczających tej metody, a także podkreślamy potencjalne zastosowania oceny 3D RV w obecnej praktyce klinicznej.
Wprowadzenie
Echokardiografia przeszła długą drogę od swoich pierwszych zastosowań klinicznych w latach 50-tych1. Pierwsze jednowymiarowe sondy ultradźwiękowe zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić proste średnice liniowe ścianek komory i lumenów; Jednak bez wątpienia stanowią one kamień milowy w obrazowaniu układu sercowo-naczyniowego. Rozwój dwuwymiarowego (2D) obrazowania ultrasonograficznego był kolejnym ważnym krokiem, zapewniając znacznie bardziej precyzyjną kwantyfikację morfologii i funkcji, i nadal jest uważany za standardową metodę w codziennej praktyce klinicznej. Niemniej jednak ocena oparta na echokardiografii 2D nadal niesie ze sobą poważne ograniczenie techniki: obrazowanie danej komory z kilku płaszczyzn tomograficznych nie charakteryzuje odpowiednio morfologii i funkcji struktury trójwymiarowej (3D). Problem ten jest jeszcze bardziej wyraźny w przypadku prawej komory (RV): w porównaniu do stosunkowo prostej lewej komory w kształcie kuli (LV), RV ma złożoną geometrię2, której nie można odpowiednio określić ilościowo za pomocą liniowych średnic lub obszarów3. Pomimo tych powszechnie znanych faktów, morfologia i funkcja RV są zwykle mierzone za pomocą takich prostych parametrów w praktyce klinicznej.
Przez wiele dziesięcioleci uważano, że RV odgrywa znacznie mniejszą rolę w obiegu w porównaniu do swojego lewego odpowiednika. Kilka przełomowych prac obaliło ten punkt widzenia, pokazując silną prognostyczną, rolę geometrii i funkcji RV w wielu różnych chorobach4,5,6,7. Liczne badania wykazały przyrostową wartość pomiaru RV nawet przy użyciu stosunkowo prostych konwencjonalnych parametrów, co podkreśla znaczenie i potrzebę bardziej precyzyjnej kwantyfikacji komory o potencjalnie znaczącej wartości klinicznej.
3D echokardiografia pokonuje kilka ograniczeń oceny 2D komór sercowych. O ile pomiar objętości, a także parametrów funkcjonalnych wolnych od założeń geometrycznych może być również bardzo interesujący w przypadku LV, o tyle może zyskać szczególne znaczenie w ocenie RV8. Wykazano, że objętości RV i frakcja wyrzutowa (EF) pochodzące z 3D mają znaczącą wartość prognostyczną, w różnych stanach sercowo-naczyniowych9,10.
Obecnie kilku dostawców oferuje półautomatyczne rozwiązania do oceny 3D RV z potwierdzonymi wynikami w stosunku do złotego standardu pomiarów rezonansu magnetycznego serca (MR)11,12. Wymagania techniczne oceny 3D są obecnie istotną częścią najnowocześniejszego zakładu obrazowania układu krążenia i oczekuje się, że wkrótce stanie się częścią ogólnego wyposażenia każdej pracowni echokardiografii. Dzięki odpowiedniej wiedzy specjalistycznej w zakresie akwizycji 3D i przetwarzania końcowego, analizę 3D RV można łatwo wdrożyć do standardowego protokołu badania.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Protokół jest zgodny z wytycznymi komisji etycznej ds. badań na ludziach, a pacjenci w przypadkach klinicznych wyrazili pisemną zgodę na badanie.
1. Wymagania techniczne
- Do akwizycji i analizy 3D należy używać odpowiedniego oprogramowania i sprzętu. Użyj EKG urządzenia do echokardiografii; ponadto jest to obowiązkowe dla pełnego protokołu akwizycji 3D opisanego poniżej.
- Do akwizycji 3D należy użyć sondy echokardiograficznej 3D i ultrasonografu kompatybilnego z 3D. Do analizy wolumetrycznej 3D RV należy użyć dedykowanego oprogramowania.
2. Akwizycja
- W zdecydowanej większości przypadków należy wykonać akwizycję 3D RV za pomocą widoków wierzchołkowych. W przeciwieństwie do poglądów skoncentrowanych na LV, zaleca się inne ułożenie pacjenta. Jeśli znacznie lepszą jakość obrazu można osiągnąć poprzez przełączenie na jedną przestrzeń międzyżebrową w stosunku do prawidłowego widoku wierzchołkowego, ten skrócony widok może zapewnić lepszą jakość obrazu 3D. Skrót perspektywiczny można skorygować podczas analizy 3D.
- W porównaniu ze standardową akwizycją echokardiograficzną wierzchołkową, w której zalecana jest lewa boczna pozycja odleżynowa (pacjent leżący na lewym boku z lewą ręką wyciągniętą nad głową), należy skłonić pacjenta do odchylenia się nieco do tyłu, aby umożliwić bardziej boczną pozycję głowicy.
- Wybierz głębię obrazu, która obejmuje tylko RV. Niepotrzebnie duża głębia może obniżyć liczbę klatek na sekundę akwizycji przy braku korzystnych efektów dotyczących analizy wolumetrycznej RV.
- Potwierdź prawidłowy widok skoncentrowany na RV na podstawie obrazów echokardiografii 2D. Jeśli wolna ściana kampera jest słabo zwizualizowana nawet z tego widoku, oczekiwana jakość obrazu 3D nie będzie optymalna do dalszej analizy.
- Przełącz się na obrazowanie 3D na żywo za pomocą przycisku 4D, gdzie można wykonać dalszą korektę widoku RV.
- Podczas gdy tryb 3D na żywo może być całkiem przyjemny pod względem estetycznym, użyj trybu 12 Slice dla widoku 3D, który pokazuje trójpłaszczyznowy obraz obszaru zainteresowania, a także 9 płaszczyzn przekroju, które można dowolnie modyfikować. Poprzez obrót i prawidłowe ustawienie płaszczyzn cięcia należy potwierdzić widoczność całej ściany wolnej od RV (w tym drogi odpływowej i segmentów wierzchołkowych).
- Dalej dostosuj obraz, używając przechylenia sektora w lewo (druga strona na ekranie dotykowym), aby poprawić wizualizację kampera.
- Użyj dwóch trybów akwizycji 3D do analizy wolumetrycznej RV: tryb wielu uderzeń i tryb pojedynczego uderzenia. Oba te podejścia należy stosować u każdego pacjenta, jednak w niektórych przypadkach (np. niektóre zaburzenia rytmu serca, ciężka duszność pacjenta) tylko to drugie może być wykonalne.
- Korzystając z trybu pojedynczego uderzenia, osiągnij kompromis między jakością obrazu a liczbą klatek na sekundę. Wybierz optymalną głębię obrazu, szerokość i liczbę klatek na sekundę (dolny panel ekranu dotykowego) i uzyskaj pętle 3D kampera bez żadnych dalszych działań. Ta metoda jest możliwa do zastosowania u większości pacjentów; Daje to jednak ogólnie niższą jakość obrazu i liczbę klatek na sekundę w porównaniu z podejściem Multi Beat.
- W przypadku średniego (60-70/min) tętna należy zachować dolny limit liczby klatek na sekundę wynoszący 16 klatek/s w celu odpowiedniej analizy RV; jednak w przypadku tachykardii zaleca się jeszcze większą liczbę klatek na sekundę.
- Korzystając z trybu wielu uderzeń, zrekonstruuj uzyskaną pętlę 3D na podstawie podanej liczby cykli serca, które można wybrać na ekranie dotykowym (można użyć trybów 2,3,4 i 6 uderzeń). W przeciwieństwie do akwizycji pojedynczego uderzenia, ogólnie oczekuje się lepszej jakości obrazu i liczby klatek na sekundę; Wymaga to jednak stosunkowo stałej długości cyklu pracy serca, a także przestrzegania przez pacjenta obowiązkowego manewru wstrzymania oddechu. Manewr ten jest niezbędny, aby uniknąć tak zwanych artefaktów zszywania się: gdy uzyskana objętość 3D jest zszywana, nierówne długości cyklu serca i/lub ruch spowodowany oddychaniem mogą powodować to zjawisko.
- Po prawidłowym ustawieniu sondy i ustawieniu maszyny (podobnie jak w trybie "pojedynczego uderzenia"), poproś pacjenta o wzięcie głębokiego oddechu i wstrzymanie go. W tym przypadku rozszerzające się płuca zwykle pokrywają cały obraz.
- Poproś pacjenta, aby wydychał powietrze powoli, ściśle według wskazówek. Równolegle z opróżnieniem płuc RV staje się ponownie widoczny.
- Kiedy cała RV (wolna ściana i przegroda) pojawi się ponownie, poproś pacjenta o wstrzymanie oddechu w tym stanie.
- Klikając na wiele uderzeń na ekranie, rozpocznij akwizycję, a pętla 3D narasta podczas określonej liczby cykli serca.
- Gdy akwizycja jest gotowa (cały RV jest wizualizowany), poproś pacjenta, aby ponownie swobodnie oddychał.
- Sprawdź uzyskaną pętlę, aby upewnić się, że nie ma artefaktów szwów lub wypadania.
3. Analiza 4D RV
- Za pomocą dedykowanego oprogramowania wykonaj analizę wolumetryczną 3D kampera. Po wybraniu pętli 3D skoncentrowanej na RV z biblioteki pacjenta, otwórz oprogramowanie z okna Pomiar znajdującego się w folderze Wolumin.
- Po otwarciu oprogramowania ustaw RV na czterech predefiniowanych płaszczyznach cięcia.
- Umieść dwa znaczniki (TV Center) na środku zastawki trójdzielnej w górnej i dolnej lewej płaszczyźnie długiej osi. Dostosuj długą oś obrazu do rzeczywistej długiej osi RV za pomocą narzędzia do obracania. Obrazy referencyjne w prawym górnym rogu pokazują, jak powinna wyglądać prawidłowa orientacja.
- Na prawym górnym i dolnym panelu wyrównaj obrazy z krótką osią do właściwej pozycji, obracając. Podobnie jak w poprzednim kroku, również w tym procesie pomagają obrazy referencyjne.
- Po zakończeniu kliknij opcję Ustaw punkty orientacyjne do następnego kroku analizy. Ustaw punkty orientacyjne na dwóch obrazach.
- Po lewej stronie zaznacz pierścień trójdzielny na wolnej ścianie (ściana wolna od telewizora) i przegrodzie (przegroda TV) oraz wierzchołek RV na wcześniej zorientowanym wierzchołkowym widoku czterokomorowym.
- Po prawej stronie ustaw tylne RV (LV/RV tylne) i przednie punkty wstawienia (LV/RV przednie) oraz wolną ścianę RV (ściana wolna od RV). Podobnie jak w poprzednim oknie, obrazy referencyjne w prawym górnym rogu pomagają w prawidłowej konfiguracji. Po ustawieniu wszystkich punktów orientacyjnych oprogramowanie automatycznie przeskakuje do następnego okna (Przegląd).
- W tym oknie (Przegląd) przejrzyj i w razie potrzeby ręcznie skoryguj automatyczne wykrywanie granicy wsierdzia przez cały cykl pracy serca. Domyślnie widocznych jest 9 paneli: po lewej stronie 3 ruchome pętle (1 długa oś i 2 krótka), pośrodku końcowo-rozkurczowe klatki tych samych obrazów, a po prawej stronie końcowoskurczowe.
- W przypadku fałszywego śledzenia swobodnie koryguj brzegi wsierdzia (zielone linie), śledzoną granicę, klikając na nie. Korzystając z narzędzia do obracania na krótkiej osi, przejrzyj obrazy śledzące na całym obwodzie kampera. Dostosuj wielkość korekcji, wybierając Rozmiar pióra na prawym panelu bocznym. Jeśli śledzenie zostanie uznane za poprawne, kliknij na Wyniki w tym samym panelu.
- W ostatniej sekcji przejrzyj końcowe dane wolumetryczne 3D i inne obliczone parametry w prawym górnym rogu (panel Arkusz). Poza objętościami RV i frakcją wyrzutową oprogramowanie wyświetla również parametry 2D, takie jak średnice liniowe (środkowa, podstawowa i długa oś), a także wartości FAC i TAPSE pochodzące z predefiniowanego wierzchołkowego widoku czterokomorowego. Oprogramowanie pokazuje również długą i krótką oś RV (po lewej stronie), model 3D na żywo RV (górny środek) oraz krzywą objętościowo-czasową komory (na dole po prawej).
- W przypadku konieczności dalszych korekt w śledzeniu, wszystkie poprzednie kroki są dostępne do korekty, klikając na nie w prawym panelu. Jeśli śledzenie i parametry 3D zostaną uznane za prawidłowe, zapisz wyniki, klikając "Zatwierdź i wyjdź" w tym samym panelu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Analiza 3D prawej komory (RV) jest możliwa w szerokim spektrum chorób układu sercowo-naczyniowego. Przypadek 1 to zdrowy ochotnik z prawidłową objętością i funkcją komór (Rysunek 1). Przypadek 2 to pacjent po plastyce zastawki mitralnej, który stanowi typowy przykład sprzecznych wyników konwencjonalnej oceny 2D: mimo znacznego zmniejszenia TAPSE, u pacjenta nie występują żadne oznaki dysfunkcji RV, a zachowaną globalną funkcję skurczową RV potwierdzono prawid...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Analiza 3D kampera stanowi ważny krok w codziennej praktyce kardiologicznej. Równolegle z rosnącym zainteresowaniem morfologią i funkcją dotychczas zaniedbywanej komory kardiologicznej, te nowatorskie rozwiązania dostarczają klinicznie istotnych informacji na temat prawej strony serca. Chociaż akwizycja 3D ma kilka aspektów, które znacznie różnią się od obrazowania echokardiograficznego 2D, dzięki zwróceniu szczególnej uwagi na punkty krytyczne i zastosowaniu dokładnego protokołu, analiza 3D RV może przejść od narzędzia ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Podziękowania
Nr projektu. NVKP_16-1–2016-0017 ("Narodowy Program Kardiologiczny") został zrealizowany przy wsparciu Narodowego Funduszu Badań, Rozwoju i Innowacji Węgier, finansowanym w ramach programu finansowania NVKP_16. Badania zostały sfinansowane ze środków Programu Doskonałości Tematycznej (2020-4.1.1.-TKP2020) Ministerstwa Innowacji i Technologii na Węgrzech, w ramach programów tematycznych Rozwój Terapeutyczny i Bioobrazowanie Uniwersytetu Semmelweisa.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Sonda ultrasonograficzna | 3V-D/4V-D/4Vc-D | General Electric | n.a. |
| 4D Auto RVQ | General Electric | n.a.oprogramowanie | do analizy |
| E9/E95 | General Electric | n.a.ultrasonograf | |
| EchoPac v203 | General Electric | n.a.oprogramowanie | do analizy |
Bibliografia
- Edler, I., Lindstrom, K. The history of echocardiography. Ultrasound in Medicine and Biology. 30 (12), 1565-1644 (2004).
- Ho, S. Y., Nihoyannopoulos, P. Anatomy, echocardiography, and normal right ventricular dimensions. Heart. 92 (Suppl 1), i2-i13 (2006).
- Genovese, D., et al. Comparison Between Four-Chamber and Right Ventricular-Focused Views for the Quantitative Evaluation of Right Ventricular Size and Function. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (4), 484-494 (2019).
- 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).
- Antoni, M. L., et al. Prognostic value of right ventricular function in patients after acute myocardial infarction treated with primary percutaneous coronary intervention. Circulation: Cardiovascular Imaging. 3 (3), 264-271 (2010).
- Amsallem, M., et al. Right Heart End-Systolic Remodeling Index Strongly Predicts Outcomes in Pulmonary Arterial Hypertension: Comparison With Validated Models. Circulation: Cardiovascular Imaging. 10 (6), (2017).
- Merlo, M., et al. The Prognostic Impact of the Evolution of RV Function in Idiopathic DCM. JACC: Cardiovascular Imaging. 9 (9), 1034-1042 (2016).
- Addetia, K., Muraru, D., Badano, L. P., Lang, R. M. New Directions in Right Ventricular Assessment Using 3-Dimensional Echocardiography. JAMA Cardiology. , (2019).
- Nagata, Y., et al. Prognostic Value of Right Ventricular Ejection Fraction Assessed by Transthoracic 3D Echocardiography. Circulation: Cardiovascular Imaging. 10 (2), (2017).
- Surkova, E., et al. Relative Prognostic Importance of Left and Right Ventricular Ejection Fraction in Patients With Cardiac Diseases. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (11), 1407-1415 (2019).
- Maffessanti, F., et al. Age-, body size-, and sex-specific reference values for right ventricular volumes and ejection fraction by three-dimensional echocardiography: a multicenter echocardiographic study in 507 healthy volunteers. Circulation: Cardiovascular Imaging. 6 (5), 700-710 (2013).
- GE 4D RVQ White Paper. , https://www.imv-imaging.com/media/5879/4d_auto_rvq_whitepaper_v8.pdf (2017).
- Medvedofsky, D., et al. Novel Approach to Three-Dimensional Echocardiographic Quantification of Right Ventricular Volumes and Function from Focused Views. Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (10), 1222-1231 (2015).
- Lakatos, B., et al. Quantification of the relative contribution of the different right ventricular wall motion components to right ventricular ejection fraction: the ReVISION method. Cardiovascular Ultrasound. 15 (1), 8(2017).
- Lakatos, B. K., et al. Dominance of free wall radial motion in global right ventricular function of heart transplant recipients. Clinical Transplantation. 32 (3), e13192(2018).
- Raina, A., Vaidya, A., Gertz, Z. M., Susan, C., Forfia, P. R. Marked changes in right ventricular contractile pattern after cardiothoracic surgery: implications for post-surgical assessment of right ventricular function. Journal of Heart and Lung Transplantation. 32 (8), 777-783 (2013).
- Nowak-Machen, M., et al. Regional Right Ventricular Volume and Function Analysis Using Intraoperative 3-Dimensional Echocardiography-Derived Mesh Models. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 33 (6), 1527-1532 (2019).
- Pettersen, E., et al. Contraction pattern of the systemic right ventricle shift from longitudinal to circumferential shortening and absent global ventricular torsion. Journal of the American College of Cardiology. 49 (25), 2450-2456 (2007).
- Moceri, P., et al. Three-dimensional right-ventricular regional deformation and survival in pulmonary hypertension. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. , (2017).
- Addetia, K., et al. Three-dimensional echocardiography-based analysis of right ventricular shape in pulmonary arterial hypertension. European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 17 (5), 564-575 (2016).
- Addetia, K., et al. Morphologic Analysis of the Normal Right Ventricle Using Three-Dimensional Echocardiography-Derived Curvature Indices. Journal of the American Society of Echocardiography. 31 (5), 614-623 (2018).
- Lakatos, B. K., et al. Exercise-induced shift in right ventricular contraction pattern: novel marker of athlete's heart? American Journal of Physiology - Heart and Circulatory. , (2018).
- Corrado, D., et al. Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy: evaluation of the current diagnostic criteria and differential diagnosis. European Heart Journal. , (2019).
- Luo, S., et al. Right ventricular outflow tract systolic function correlates with exercise capacity in patients with severe right ventricle dilatation after repair of tetralogy of Fallot. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 24 (5), 755-761 (2017).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
