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Evaluación de vórtices intracardíacos con imágenes de manchas de sangre derivadas de ecocardiografía de alta velocidad de fotogramas en recién nacidos

Published: December 22, 2023 doi: 10.3791/65189
Automatic Translation
1, 2, 3
1John Hunter Hospital, Department of Cardiology, University of Newcastle, 2John Hunter Children’s Hospital, Department of Neonatology, University of Newcastle, 3Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité

ERRATUM NOTICE

Summary

El presente protocolo utiliza la tecnología de imágenes de manchas de sangre derivada de la ecocardiografía para visualizar la hemodinámica intracardíaca en recién nacidos. Se explora la utilidad clínica de esta tecnología, se accede al cuerpo rotacional de líquido dentro del ventrículo izquierdo (conocido como vórtice) y se determina su importancia en la comprensión de la diastología.

Abstract

El ventrículo izquierdo (VI) tiene un patrón único de llenado hemodinámico. Durante la diástole, se forma un cuerpo rotacional o anillo de líquido conocido como vórtice debido a la geometría quiral del corazón. Se ha informado que un vórtice tiene un papel en la conservación de la energía cinética del flujo sanguíneo que ingresa al VI. Estudios recientes han demostrado que los vórtices del VI pueden tener valor pronóstico para describir la función diastólica en reposo en poblaciones neonatales, pediátricas y adultas, y pueden ayudar con una intervención subclínica más temprana. Sin embargo, la visualización y caracterización del vórtice siguen siendo mínimamente exploradas. Se han utilizado varias modalidades de imágenes para visualizar y describir los patrones de flujo sanguíneo intracardíaco y los anillos de vórtice. En este artículo, una técnica conocida como imagen de manchas de sangre (BSI) es de particular interés. La BSI se deriva de la ecocardiografía Doppler color de alta velocidad de fotogramas y ofrece varias ventajas sobre otras modalidades. Es decir, la BSI es una herramienta de cabecera barata y no invasiva que no depende de agentes de contraste ni de suposiciones matemáticas extensas. En este trabajo se presenta una aplicación detallada paso a paso de la metodología BSI utilizada en nuestro laboratorio. La utilidad clínica de la BSI aún se encuentra en sus primeras etapas, pero se ha mostrado prometedora dentro de las poblaciones pediátricas y neonatales para describir la función diastólica en corazones sobrecargados de volumen. Un objetivo secundario de este estudio es, por lo tanto, discutir el trabajo clínico reciente y futuro con esta tecnología de imagen.

Introduction

Los patrones de flujo sanguíneo intracardíaco juegan un papel clave en el desarrollo cardíaco, comenzando en la morfogénesis fetal y continuando a lo largo de toda la vida1. El esfuerzo de cizallamiento hemodinámico desempeña un papel fundamental en la estimulación del crecimiento y la arquitectura de la cámara cardíaca a través de la activación de genes específicos 2,3. Esto ocurre tanto en la etapa intrauterina como en las primeras etapas de la vida, lo que pone de relieve la importancia de la influencia hemodinámica en el desarrollo cardíaco temprano y el arrastre a la edad adulta3.

Las leyes de la dinámica de fluidos establecen que la sangre que pasa a lo largo de la pared de un vaso se mueve más lentamente cuando está más cerca de la pared y más rápido cuando está en el centro de un vaso, donde la resistencia es menor. Este fenómeno puede demostrarse en cualquier vaso grande con Doppler de onda de pulso como la envolvente integral de tiempo de velocidad Dopplertípica 4. Cuando la sangre entra en una cavidad más grande, como el corazón, la sangre más alejada de la superficie endocárdica continúa aumentando su velocidad en relación con la sangre más cercana a esa superficie y crea un cuerpo de líquido rotacional, conocido como vórtice. Una vez creados, los vórtices son estructuras de flujo autopropulsadas que normalmente atraen el fluido circundante a través de gradientes de presión negativos. Así, un vórtice puede mover un mayor volumen de sangre que un chorro recto equivalente de fluido, promoviendo una mayor eficiencia cardíaca 4,5.

La literatura sugiere que el propósito evolutivo de los vórtices es conservar la energía cinética, minimizar el esfuerzo cortante y maximizar la eficiencia del flujo 4,5,6. Específicamente para el corazón, esto incluye el almacenamiento de energía hemodinámica en un movimiento rotatorio, facilitando el cierre de la válvula y la propagación del flujo sanguíneo hacia el tracto de salida, como se ve en la Figura 1. Se esperan patrones alterados de flujo sanguíneo intracardíaco en situaciones patológicas como estados de sobrecarga de volumen y en casos con válvulas artificiales 7,8. Por lo tanto, aquí radica el verdadero potencial diagnóstico de los vórtices como predictores tempranos de resultados cardiovasculares en adultos.

La hemodinámica intracardíaca ha ganado un interés creciente en la literatura tanto en población adulta como pediátrica. Existen varias modalidades disponibles para la evaluación cualitativa y cuantitativa de la hemodinámica intracardíaca y fueron resumidas exhaustivamente en una revisión reciente, con un énfasis específico en el vórtice intracardíaco9. Una modalidad muy prometedora es la imagen de manchas de sangre (BSI) derivada de la ecocardiografía, que ofrece la capacidad de medir de forma no invasiva una serie de características cualitativas y cuantitativas del vórtice, que se describen a continuación, a un costo relativamente bajo y con una excelente reproducibilidad10. En la actualidad, BSI está disponible comercialmente mediante un sistema de ultrasonido cardíaco de alta gama con una sonda S12 o S6 MHz. Las características de seguimiento de manchas son análogas a las utilizadas en el seguimiento de manchas de tejidos para estudiar la deformación miocárdica 11,12,13. Dado que los glóbulos rojos tienden a moverse más rápido y con una frecuencia Doppler más alta que el tejido circundante, las dos señales se pueden separar aplicando un filtro temporal. BSI utiliza un algoritmo de mejor coincidencia para cuantificar el movimiento de las manchas de sangre directamente sin utilizar agentes de contraste. Las mediciones de la velocidad de la sangre se pueden visualizar como flechas, líneas de corriente o líneas de trayectoria con o sin imágenes Doppler en color subyacentes, y pueden resaltar áreas de flujo complejo10.

Se ha demostrado que la BSI tiene buena factibilidad y precisión para cuantificar los patrones de flujo sanguíneo intracardíaco, con excelente validez en comparación con un instrumento fantasma de referencia y Doppler pulsado 7,10,11. Aunque todavía es muy novedoso, el BSI es una herramienta clínica prometedora para el diagnóstico precoz de diversas patologías cardíacas. La aplicación clínica de las imágenes de vórtice se ha mostrado prometedora en los recién nacidos. Específicamente, el comportamiento de un vórtice en el ventrículo izquierdo (VI) puede tener implicaciones a largo plazo en la remodelación cardíaca y la predisposición a la insuficiencia cardíaca.

El mecanismo de unión de los vórtices con el remodelado del ventrículo izquierdo es todavía relativamente inexplorado, pero ha sido investigado recientemente en nuestro laboratorio y es objeto de trabajo en curso11. Este artículo metodológico tiene como objetivo describir el uso de BSI en la exploración de vórtices intracardíacos y discutir los usos prácticos y clínicos de los vórtices en la evaluación de la función diastólica en diversas poblaciones. Un objetivo secundario es discutir la relevancia clínica de la BSI y presentar algunos de los trabajos realizados previamente en neonatos.

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Protocol

Todos los procedimientos realizados en los estudios con participantes humanos se ajustaron a las normas éticas del comité de investigación institucional y/o nacional y a la Declaración de Helsinki de 1964 y sus enmiendas posteriores o normas éticas comparables. Se obtuvo el consentimiento informado de todas las familias de los participantes incluidos en el estudio. Todas las imágenes y videoclips fueron anonimizados después de la adquisición.

1. Preparación del paciente

  1. Coloque la máquina de ultrasonido junto a la cuna del paciente y conecte un electrocardiograma de tres derivaciones (consulte la Tabla de materiales).
  2. Introducir el código del paciente y los datos relevantes, como la longitud y el peso corporal, y realizar el ecocardiograma de acuerdo con los estándares descritos anteriormente12.

2. Adquisición de imágenes

  1. Específicamente para BSI, obtenga una vista superficial del BT en la vista apical de cuatro cámaras con un ancho de sector estrecho, lo que permite una velocidad de fotogramas de adquisición entre 400-600 Hz.
  2. Abra un cuadro de color sobre la cavidad ventricular izquierda, estreche al máximo para incluir solo la región desde la válvula mitral hasta el ápice endocárdico, y desde el borde endocárdico septal hasta el borde endocárdico de la pared lateral.
  3. Aumente la ganancia de color hasta el punto de moteado y reduzca ligeramente. Establezca el límite de la escala de velocidad Doppler color en la velocidad diastólica adecuada (20-30 cm/s en recién nacidos prematuros) para llenar al máximo la caja de color con el flujo diastólico de movimiento más lento.
  4. En el panel de control de la pantalla táctil del equipo (consulte la tabla de materiales), toque el modo BSI para revelar las direcciones y los vórtices del flujo intracardíaco en formato de color RAW. Ajuste la posición y el tamaño de la caja BSI para incluir la región de flujo de interés y registre al menos dos ciclos cardíacos.
  5. Repetir el procedimiento en la vista del eje largo del VI apical u otras vistas en las que se requiera una evaluación hemodinámica intracardíaca (Figura 2 y Figura 3).

3. Análisis de imágenes

NOTA: Las técnicas de análisis de imágenes para el vórtice del VI han sido descritas brevemente en trabajos anteriores de nuestro laboratorio11. El protocolo utilizado para la evaluación de los vórtices intracardíacos es el siguiente (Figura 3 y Figura 4).

  1. Guarde dos ciclos cardíacos de cada paciente respectivo en medios externos en su formato RAW DICOM y transfiéralos a una estación de laboratorio con un software de procesamiento de imágenes (consulte la Tabla de materiales) instalado para realizar análisis detallados fuera de línea.
  2. Una vez fuera de línea, identifique el vórtice más prominente o principal.
    NOTA: El vórtice principal se visualiza como una estructura alargada, de forma ovalada, que gira en sentido contrario a las agujas del reloj, ubicada en el cuadrante superior izquierdo del ventrículo izquierdo, cerca del tabique, con el área máxima del vórtice encontrada en la diástole tardía (durante la onda A transmitral) en los recién nacidos prematuros (Video 1). El vórtice principal generalmente se encuentra durante la onda E transmitral para bebés mayores y niños.
  3. Registre el número de vórtices independientes y completos de forma ovalada que se forman a lo largo del ciclo cardíaco para cada clip.
  4. Mida la posición del vórtice principal en relación con los puntos de referencia conocidos dentro del VI. Para determinar la profundidad del vórtice, utilizando la herramienta de "medición de distancia" en el software de análisis, mida la distancia vertical desde el ojo del vórtice hasta la mitad del anillo de la válvula mitral. Para la posición transversal del vórtice, mida la distancia horizontal desde el ojo del vórtice hasta el borde endocárdico del tabique interventricular.
  5. Mida las distancias verticales y horizontales de borde a borde del vórtice principal en relación con la longitud y el ancho del VI para obtener la forma del vórtice.
    NOTA: Esto también permite estimar el índice de esfericidad del vórtice como la longitud dividida por el ancho.
  6. Usando la herramienta de "medición de trazado" en el software de análisis, haga clic y trace el anillo de vórtice más externo en el punto donde el vórtice principal es más prominente para determinar el área del vórtice principal.
  7. Para evaluar el tiempo máximo de formación del vórtice (PVFT), registre el marco cardíaco cuando el vórtice aparece por primera vez (anillos circulares delineados) en el marco cardíaco donde el vórtice principal es más prominente y calcule el número de marcos en relación con el número total de marcos en un ciclo cardíaco para el paciente.
  8. Para evaluar la duración del vórtice, mida los fotogramas a partir de los cuales el vórtice aparece por primera vez cuando el vórtice pierde su formación de anillo circular. La duración del vórtice se calcula entonces como el número de fotogramas en relación con el número total de fotogramas de ese paciente en un ciclo cardíaco (Figura 5).

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Representative Results

La adquisición de clips de vórtice es comparable a la metodología estándar empleada universalmente en la obtención de clips Doppler en color. Estudios pioneros en adultos han descrito vórtices utilizando las vistas apicales de dos, tres y cuatro cámaras14. El vórtice del ventrículo izquierdo es una estructura en forma de anillo que se mueve desde la base hasta el ápice. BSI visualiza el diámetro interno del anillo (Figura 2). Un anillo de vórtice no suele tener una forma simétrica, por lo que los planos de imagen alternativos pueden mostrar una morfología o posición de vórtice variable. En un pequeño análisis de 20 pacientes, se encontró que la posición del vórtice era comparable. En particular, el índice de esfericidad del vórtice fue mayor en la vista de cuatro cámaras en comparación con la vista de tres cámaras (Figura 3). El presente estudio adoptó la vista de tres cámaras para la obtención de imágenes de vórtices, que produjo las imágenes más reproducibles en nuestra experiencia.

Trabajos recientes de nuestro laboratorio han descrito la aplicación clínica exitosa del BSI11 derivado de la ecocardiografía. A una población de 50 recién nacidos prematuros se les realizó un ecocardiograma completo, que incluyó la evaluación del BSI, junto con los datos clínicos tradicionales, como la presión arterial y el estado respiratorio. La viabilidad y la fiabilidad tanto de la adquisición como de la interpretación de los vórtices en neonatos fueron elevadas y demostraron que los vórtices podían describirse en detalle basándose en la metodología discutida anteriormente. Específicamente, se identificó un rango de valores para el área del vórtice, la posición, la morfología, el número de vórtices aparentes y las características de tiempo, junto con los parámetros tradicionales de estructura y función cardíaca. Además, la población se subdividió en cuartiles en función de los volúmenes indexados del VI y demostró diferencias significativas entre los grupos de cuartiles alto y bajo para varios parámetros clave del vórtice (Tabla 1).

Los análisis revelaron varias asociaciones clave entre los nuevos parámetros de vórtice de BSI y los parámetros tradicionales derivados de la ecocardiografía de la función diastólica y la morfología del VI. Se observó una fuerte correlación positiva entre el área del vórtice y la dimensión diastólica final del VI (r = 0,50, p < 0,01), y se observó una correlación inversa entre la duración del vórtice y la relación Ee', una medida sustitutiva de la presión diastólica final del VI12 (r = -0,56, p < 0,01). Estos datos sugieren que los vórtices pueden proporcionar una visión única de la función diastólica de una población neonatal y proporcionar un apoyo adicional a los parámetros tradicionales bien establecidos.

Las asociaciones clave descritas anteriormente entre el área del vórtice y la morfología del VI han impulsado un mayor trabajo en curso sobre la hipótesis de que la energía cinética de la hemodinámica intracardíaca puede influir en la remodelación cardíaca temprana del VI en los recién nacidos prematuros. Un estudio prospectivo a mayor escala ha revelado hasta ahora que al menos uno de cada cuatro recién nacidos muy prematuros muestra signos de remodelación cardíaca del VI en el momento del alta. Sin embargo, la información disponible sobre los mecanismos subyacentes es limitada. Las evaluaciones preliminares encontraron que los vórtices eran menos alargados en el día postnatal 7 después del parto prematuro en los recién nacidos que luego desarrollaron remodelación cardíaca, lo que apoya la hipótesis de que los patrones de flujo sanguíneo intracardíaco pueden desempeñar un papel importante en el desarrollo cardíaco después del parto prematuro15. Se necesitan más estudios para validar estos hallazgos y explorar si la intervención temprana y a corto plazo puede prevenir esta vía de desarrollo cardíaco anormal.

La aplicación de BSI en la caracterización de la hemodinámica intracardíaca también se ha explorado en otros puntos de referencia cardíacos donde están presentes patrones de flujo únicos (Figura 6). Las evaluaciones preliminares de los patrones de entrada bicaval se realizan dentro de la aurícula derecha (Video 2) y la hemodinámica del tracto de salida del ventrículo derecho durante la diástole (Video 3). Estos estudios piloto tienen como objetivo describir más a fondo los patrones de flujo de retorno venoso en neonatos con diversos niveles de soporte respiratorio y obtener más información sobre las interrelaciones entre los cambios respiratorios y la función diastólica.

Figure 1
Figura 1: Hemodinámica intracardíaca del ventrículo izquierdo. Esta ilustración muestra visualmente los patrones de flujo sanguíneo intracardíaco y la formación de vórtices dentro del VI. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Anillo de vórtice del ventrículo izquierdo. Este esquema muestra el anillo de vórtice visto desde una vista apical de tres cámaras utilizando Doppler en color bidimensional e imágenes de seguimiento de moteado. Cuando se utiliza la vista apical de tres cámaras, el vórtice principal (cámara Smain 3) es más pequeño que la vista de cuatro cámaras (cámara Smain 4). El vórtice principal suele ser más grande en comparación con cualquier vórtice secundario (Ssec). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Vórtices derivados de imágenes de manchas de sangre en las vistas apicales. Esta es una comparación de vórtices derivados de BSI demostrada utilizando la vista apical de cuatro cámaras (izquierda) y la vista apical de tres cámaras (derecha). Los gráficos representan las diferentes formas y ubicaciones de los vórtices en las dos ventanas apicales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Evaluación de la morfología del vórtice. Este diagrama muestra los métodos manuales utilizados en nuestro laboratorio para obtener los parámetros de morfología del vórtice a partir de la vista apical de cuatro cámaras. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Evaluación de las características de sincronización del vórtice. Esta figura muestra los métodos utilizados para obtener las características de temporización del vórtice, como la duración del vórtice y el tiempo máximo de formación del vórtice. La línea roja vertical indica en qué etapa del ciclo cardíaco se produce un evento de vórtice. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6: Seguimiento de manchas de sangre en otras cámaras cardíacas. Esta figura muestra la hemodinámica intracardíaca en otras cámaras cardíacas. En el ventrículo derecho (VD), el vórtice principal es una estructura giratoria en el sentido de las agujas del reloj que rueda a lo largo del tabique con su área máxima justo antes de la válvula pulmonar y la arteria (PA). En la aurícula derecha (AR), se forma un vórtice principal debido a la mezcla del flujo de entrada a través de la vena cava inferior (VCI) y la vena cava superior (VCS) cerca del borde inferior de la pared lateral y con rotación en sentido contrario a las agujas del reloj, y a veces una segunda rotación en el sentido de las agujas del reloj cerca del apéndice de la AR. La aurícula izquierda (AI) tiene áreas limitadas donde el flujo de las cuatro venas pulmonares no se mezcla directamente, y los vórtices pueden ser difíciles de capturar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

LVEDVi Cuartil más bajo LVEDVi Cuartil más alto
Fracción de eyección (%) 67(5) 69(5)
Deformación longitudinal (%) 20.3(1.6) 23.5(2.7)*
MV VTI (cm) 6.4(1.9) 9.6(2.8)**
Relación EA 0.69(0.12) 0.84(0.10**
Relación Ee' 13.3(2.9) 19.7(8.0)*
IVRT (ms) 54(8) 44(8)**
Ubicación
Profundidad del vórtice 0.58(0.10) 0.56(0.07)
Posición transversal del vórtice 0.29(0.07) 0.37(0.15)**
Geometría
Área del vórtice (cm 2) 0.44(0.28) 0.57(0.21)
Área de vórtice indexada al área del VI 0.20(0.12 0.18(0.05)
Propiedades de tiempo
Hora de inicio del vórtice (% de RR) 88(5) 76(8)**
Tiempo máximo de formación de vórtices (% del RR) 91(2) 82(8)**
Duración del vórtice (% del RR) 16(4) 11(2)**

Tabla 1: Comparación entre los lactantes con los cuartiles más bajos y los cuartiles más altos de los volúmenes indexados del VI. Los datos se presentan como medias + desviación estándar (DE). **p < 0,01, *p < 0,05. Abreviaturas: IVRT = tiempo de relajación isovolúmico; VDIVi = volumen telediastólico del ventrículo izquierdo indexado al peso; MV = válvula mitral. La tabla se reutiliza de la referencia11.

Video 1: Capturas de pantalla del video del vórtice de LV. Haga clic aquí para descargar este video.

Video 2: Capturas de pantalla del video del vórtice de entrada bicaval. Haga clic aquí para descargar este video.

Video 3: Capturas de pantalla del vórtice del tracto de salida del ventrículo derecho. Haga clic aquí para descargar este video.

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Discussion

La importancia de visualizar y comprender el vórtice intracardíaco
Hay muchas aplicaciones clínicas posibles de las imágenes de vórtice derivadas de ecocardiografía de alta velocidad de fotogramas. Su capacidad para proporcionar información valiosa sobre la dinámica del flujo intracardíaco ha sido el interés de estudios recientes16. Además, las imágenes de vórtice pueden permitir la detección de cambios presintomáticos en la arquitectura y función del VI en neonatos, lo que puede influir en la remodelación cardíaca a largo plazo hasta la edad adulta15. Esto, a su vez, puede aumentar la precisión y los resultados pronósticos de los tratamientos y cirugías de seguimiento. El uso de BSI en la visualización de vórtices intracardíacos ha ganado recientemente cierta tracción en la literatura, pero sigue siendo en gran medida inexplorado. Además del trabajo realizado en el presente laboratorio en neonatos prematuros, otras publicaciones clínicas han demostrado que la ISC derivada de la ecocardiografía es factible y clínicamente relevante en lactantes con cardiopatías congénitas 7,17, patología valvular18 e incluso en patología ventricular derecha19.

La utilidad de las imágenes de vórtice en la evaluación de la función diastólica
La función diastólica del VI describe su capacidad para llenarse de sangre y preparar un volumen sistólico para la expulsión. Ha habido importantes avances en la comprensión de la función diastólica en pacientes con insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada (ICFEP), especialmente en relación a la fisiopatología, el diagnóstico y el pronóstico con ecocardiografía20,21. La función diastólica del corazón implica un proceso bioquímico activo de relajación miocárdica, donde los puentes cruzados de actina y miosina se desprenden y la tensión en las fibras musculares miocárdicas comienza a reducirse. Cuando la válvula mitral se abre, la sangre entra en el VI a través de la succión creada por el retroceso elástico de las fibras miocárdicas que se mueven hacia su longitud original (fuerzas de restauración). Esto reduce la presión de la cavidad del ventrículo izquierdo y crea un gradiente de presión entre la aurícula y el ventrículo. La fase final de la función diastólica es generada por la contracción auricular, que aumenta la presión de la AI por encima de la presión del VI y establece la presión y el volumen final de la VI al final de la diastólica antes del cierre de la válvula mitral y el inicio de la contracción22.

Desde el punto de vista hemodinámico, la diástole del VI implica el paso de una columna de sangre oxigenada desde las aurículas hasta el ventrículo en preparación para la eyección. La posición del tracto de salida del ventrículo izquierdo adyacente al anillo mitral significa que la sangre entra en el ventrículo de forma basal a apical y sale del ventrículo de forma apical a basal. Los avances recientes en la comprensión de la hemodinámica intracardíaca sugieren que esta redirección del flujo sanguíneo que ocurre en la transición del llenado del ventrículo izquierdo a la eyección sigue una dirección de rotación específica para minimizar las fuerzas de cizallamiento sobre el miocardio y conservar la energía cinética de la columna sanguínea en movimiento, de ahí la formación de un vórtice intraventricular 4,5 (Figura 1).

Las guías diastologías han sido resumidas por la Sociedad Americana de Ecocardiografía y la Asociación Europea de Imagen Cardiovascular12. Existen varias limitaciones con el Doppler estándar y la evaluación derivada bidimensional de la función diastólica. Estos incluyen, entre otros, la frecuencia cardíaca, la dependencia del ángulo Doppler, la calidad de la señal y la dificultad de graduar la disfunción diastólica utilizando múltiples parámetros, que a menudo no se alinean. Por lo tanto, la proposición de un parámetro independiente del ángulo y la frecuencia cardíaca, con el potencial de obtener una visión detallada de la relajación y el llenado del VI derivado de una sola medición primaria, es posible con la introducción del vórtice intracardíaco.

Como se revela en los resultados actuales, la visualización del vórtice produce varios parámetros, lo que permite comprender la función cardíaca diastólica. Específicamente, se ha demostrado una asociación significativa entre el área/forma del vórtice y la morfología del VI, así como la relevancia de la sincronización del vórtice en la predicción de la presión diastólica final del VI. Además, también se observan variaciones en la posición del vórtice en función del plano de imagen utilizado (Figura 3), así como diferencias posicionales en niños con cardiopatías congénitas en trabajos de otros autores (i.e., vórtice posicionado más cerca del tabique interventricular en casos con sobrecarga de volumen y pacientes con patología valvular 7,12). El número de vórtices observados en el VI puede estar teóricamente relacionado con la arquitectura del VI, pero aún no ha mostrado significación estadística en este trabajo y en el trabajo de otros. Por último, las imágenes de vórtice pueden dar lugar a mediciones numéricas más complejas, como la vorticidad, la pérdida de energía y la energía cinética almacenada, lo que ha demostrado cierto valor pronóstico en el estudio de las valvulosis congénitas, como las válvulas aórticas bicúspides18. La aplicación clínica del BSI puede proporcionar información adicional factible al Doppler color convencional, ayudando a mejorar la visualización de patrones hemodinámicos anormales en patologías como derivaciones, insuficiencia valvular y estenosis17.

Imagen y análisis del vórtice intracardíaco: pros y contras
Como se describió anteriormente, los patrones de flujo sanguíneo intracardíaco se pueden visualizar mediante imágenes de resonancia magnética cardíaca (IRM), así como velocimetría de imágenes de partículas derivadas de ecocardiografía, mapeo de flujo vectorial y BSI6. En los recién nacidos, el BSI tiene las mayores ventajas debido a su naturaleza no invasiva y a su aplicación a pie de cama. Además, dado que la resolución de la imagen y la penetración del haz de ultrasonido están inversamente relacionadas, la superficie corporal muy pequeña de un neonato permite utilizar una alta resolución sin sacrificarla por la profundidad de penetración. Por el contrario, dado que la BSI requiere altas velocidades de fotogramas y resolución para capturar de forma factible los vórtices intracardíacos, esta tecnología no se puede realizar actualmente en pacientes más grandes, como los adultos, donde los mayores requisitos de penetración comprometen la resolución. Hasta el momento, el mayor número de pacientes en los que se aplicó con éxito la ISB se encontraba en una población de niños con una mediana de edad de 7 años y una superficie corporal de hasta 1,22m27.

Otra limitación de las imágenes BSI es su dependencia de imágenes bidimensionales de alta calidad para estimar los vórtices con precisión. Actualmente, la BSI no está disponible en ecocardiografía tridimensional, lo que limita la visualización de esta compleja estructura tridimensional. Además, BSI incurre en una pérdida significativa de la relación señal-ruido debido a su limitada profundidad de penetración. En la práctica, esto significa que un neonato inestable que se mueve durante el momento de la exploración y una estructura corporal que impide una visión optimizada y definida de cuatro cámaras del VI pueden formar obstáculos significativos con esta tecnología. Los métodos para calmar al neonato durante el examen (por ejemplo, el uso de sacarosa) y otras técnicas para optimizar la calidad de la imagen del VI en la vista de cuatro cámaras (por ejemplo, el posicionamiento del neonato y las técnicas del operador) deben implementarse fácilmente.

Por último, este estudio se limitó comercialmente a las características del vórtice de la tecnología de elección (es decir, BSI derivada de la ecocardiografía). Si bien la relevancia clínica y la reproducibilidad de estas mediciones están ganando terreno en la literatura, todavía existe la necesidad de validar aún más lo que significan estos marcadores en diversas patologías y cómo se comparan con otras modalidades de imagen. Por ejemplo, la arquitectura, el posicionamiento y la sincronización de los vórtices pueden ser muy útiles en las cardiopatías congénitas, mientras que los parámetros de energía cinética, que aún no están disponibles con BSI, pueden servir bien en estudios seriados a largo plazo de la remodelación cardíaca.

Direcciones futuras
En resumen, la BSI está ganando un rápido reconocimiento como una herramienta de bajo costo, no invasiva y valiosa para evaluar la hemodinámica intracardíaca y, más específicamente, los vórtices. Los trabajos realizados en el presente laboratorio han verificado su reproducibilidad y han demostrado su utilidad clínica y práctica como herramienta complementaria para la evaluación de la función cardíaca y la remodelación después del parto prematuro8. De cara al futuro, la hipotética relación entre las fuerzas de cizallamiento intracardíacas en el miocardio y la posterior remodelación cardíaca observada en diferentes puntos del desarrollo temprano de la vida requiere más atención. Hasta ahora, solo se han explorado las características arquitectónicas y temporales de los vórtices. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, la adquisición de parámetros energéticos como la energía cinética rotacional y la vorticidad puede proporcionar más información sobre el mecanismo que vincula los patrones de flujo y la remodelación cardíaca adversa. Desde el punto de vista clínico, esto puede permitir posteriormente la implementación de intervenciones más oportunas en pacientes de riesgo.

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Disclosures

Los autores no tienen revelaciones ni conflictos de intereses que declarar.

Acknowledgments

Deseamos agradecer al departamento de cuidados intensivos neonatales del Hospital John Hunter por permitir que se realice nuestro trabajo continuo, junto con los padres de nuestros pequeños y valiosos participantes.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tomtec Imaging Systems GmbH Phillips GmbH Corporation Offline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95 General Electrics NA Cardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Erratum

Formal Correction: Erratum: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns
Posted by JoVE Editors on 02/22/2024. Citeable Link.

An erratum was issued for: Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. The Authors section was updated. The affiliation for author Damien Vitiello has been updated to: Institute of Sport and Health Sciences of Paris (IS3P - URP 3625), Université Paris Cité 

Evaluación de vórtices intracardíacos con imágenes de manchas de sangre derivadas de ecocardiografía de alta velocidad de fotogramas en recién nacidos
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Crendal, E., De Waal, K., Vitiello,… More

Crendal, E., De Waal, K., Vitiello, D. Assessing Intracardiac Vortices with High Frame-Rate Echocardiography-Derived Blood Speckle Imaging in Newborns. J. Vis. Exp. (202), e65189, doi:10.3791/65189 (2023).

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