Evaluación morfológica y funcional del ventrículo derecho mediante ecocardiografía 3D

Aquí, proporcionamos un protocolo de adquisición y análisis paso a paso para la evaluación volumétrica 3D del ventrículo derecho, centrándonos principalmente en los aspectos prácticos que maximizan la viabilidad de esta técnica.

Tradicionalmente, se creía que el lado derecho del corazón tiene un papel menor en la circulación; sin embargo, cada vez más datos sugieren que la función del ventrículo derecho (VD) tiene un fuerte poder diagnóstico y pronóstico en diversos trastornos cardiovasculares. Debido a su compleja morfología y función, la evaluación del VD por ecocardiografía bidimensional convencional es limitada: la práctica clínica diaria generalmente se basa en dimensiones lineales simples y medidas funcionales. La ecocardiografía tridimensional (3D) superó estas limitaciones al proporcionar una cuantificación volumétrica del VD libre de supuestos geométricos. Aquí, ofrecemos una guía paso a paso para obtener y analizar datos ecocardiográficos 3D del RV utilizando el software líder disponible comercialmente. Cuantificaremos los volúmenes de RV 3D y la fracción de eyección. Varios aspectos técnicos también pueden ayudar a mejorar la calidad de la adquisición y el análisis de vehículos recreativos, que presentamos de manera práctica. Revisamos las oportunidades actuales y los factores limitantes de este método y también destacamos las posibles aplicaciones de la evaluación 3D de RV en la práctica clínica actual.

La ecocardiografía recorrió un largo camino desde sus primeras aplicaciones clínicas en la década de 1950¹. Las primeras sondas de ultrasonido unidimensionales fueron diseñadas para proporcionar diámetros lineales simples de las paredes y lúmenes de la cámara; Sin embargo, sin duda representan un hito en la imagen cardiovascular. El desarrollo de imágenes de ultrasonido bidimensionales (2D) fue otro paso importante al proporcionar una cuantificación mucho más precisa de la morfología y la función, y todavía se considera el método estándar en la práctica clínica diaria. Sin embargo, la evaluación basada en la ecocardiografía 2D todavía conlleva una limitación importante de la técnica: las imágenes de una cámara dada desde unos pocos planos tomográficos no caracterizan adecuadamente la morfología y la función de una estructura tridimensional (3D). Este problema es aún más pronunciado en el caso del ventrículo derecho (VD): en comparación con el ventrículo izquierdo (VI) relativamente simple en forma de bala, el VD tiene una geometría compleja² que no puede cuantificarse adecuadamente utilizando diámetros lineales o áreas³. A pesar de estos hechos ampliamente conocidos, la morfología y la función del VD generalmente se miden por parámetros tan simples en la práctica clínica.

Durante muchas décadas, se consideró que el RV tenía un papel mucho menos importante en la circulación en comparación con su contraparte izquierda. Varios artículos históricos derrotaron este punto de vista mostrando el fuerte papel pronóstico de la geometría y función del VD en una amplia variedad de enfermedades 4,5,6,7. Numerosos estudios demostraron el valor incremental de la medición del VD incluso mediante el uso de parámetros convencionales relativamente simples, lo que destaca la importancia y la necesidad de una cuantificación más precisa de la cámara con un valor clínico potencialmente significativo.

La ecocardiografía 3D supera varias limitaciones de la evaluación 2D de las cámaras cardíacas. Si bien la medición de volúmenes y también parámetros funcionales libres de supuestos geométricos también puede ser de gran interés en el caso del VI, puede ganar particular importancia en la evaluación del RV⁸. Los volúmenes de VD derivados de 3D y la fracción de eyección (FE) han demostrado tener un valor pronóstico significativo en diversas condiciones cardiovasculares ^9,10.

Hoy en día, varios proveedores ofrecen soluciones semiautomatizadas para la evaluación 3D de RV con resultados validados contra mediciones de resonancia magnética cardíaca (RM) estándar de oro^11,12. Los requisitos técnicos de la evaluación 3D son partes esenciales de un departamento de imágenes cardiovasculares de vanguardia hoy en día, y se espera que pronto forme parte del equipo general en cada laboratorio de ecocardiografía. Con la experiencia adecuada en adquisición y posprocesamiento 3D, el análisis 3D de RV se puede implementar fácilmente en el protocolo de examen estándar.

El protocolo sigue las directrices del comité de ética en investigación humana de la institución y los pacientes de los casos clínicos dieron su consentimiento informado por escrito para el estudio.

1. Requisitos técnicos

1. Para la adquisición y el análisis 3D, utilice el software y el hardware adecuados. Utilice cables de ECG del dispositivo de ecocardiografía; además, es obligatorio para el protocolo completo de adquisición 3D que se describe a continuación.
2. Para la adquisición 3D, utilice una sonda ecocardiográfica 3D y una máquina de ultrasonido compatible con 3D. Para el análisis volumétrico 3D RV, utilice un software dedicado.

2. Adquisición

1. En la gran mayoría de los casos, realice la adquisición 3D del RV utilizando vistas apicales. A diferencia de las vistas centradas en el VI, se recomienda un posicionamiento diferente del paciente. Si se puede lograr una calidad de imagen sustancialmente mejor cambiando a un espacio intercostal sobre la vista apical correcta, esta vista en escorzo puede permitir una mejor calidad de imagen 3D. El escorzo se puede corregir durante el análisis 3D.
   1. En comparación con la adquisición ecocardiográfica apical estándar, donde se recomienda la posición del decúbito lateral izquierdo (paciente acostado sobre el lado izquierdo con el brazo izquierdo estirado por encima de la cabeza), haga que el paciente se incline ligeramente hacia atrás para permitir una posición más lateral del transductor.
   2. Elija una profundidad de imagen que solo incluya el RV. La profundidad innecesariamente grande puede reducir la velocidad de fotogramas de adquisición con la falta de efectos beneficiosos con respecto al análisis volumétrico de RV.
2. Confirme la vista correcta centrada en el RV de las imágenes de ecocardiografía 2D. Si la pared libre del RV se visualiza mal incluso desde esta vista, la calidad de imagen 3D esperada no será óptima para un análisis posterior.
3. Cambie a la imagen 3D en vivo usando el botón 4D , donde se puede realizar una corrección adicional de la vista RV.
4. Si bien el modo en vivo 3D puede ser bastante agradable estéticamente, use el modo 12 Slice para la vista 3D, que muestra una imagen triplana de la región de interés, así como 9 planos de sección transversal que se pueden modificar libremente. Mediante la rotación y el posicionamiento correcto de los planos de corte, confirme la visibilidad de toda la pared libre de RV (incluido el tracto de salida y los segmentos apicales).
5. Ajuste aún más la imagen utilizando la inclinación izquierda del sector (segunda página en la pantalla táctil) para mejorar la visualización de RV.
6. Utilice dos modos de adquisición 3D para el análisis volumétrico de RV: el modo multi beat y el modo single beat . Utilice ambos enfoques en cada paciente, sin embargo, en algunos casos (por ejemplo, ciertas arritmias, disnea severa del paciente), solo el último puede ser factible.
7. Con el modo de ritmo único , logre un equilibrio entre la calidad de imagen y la velocidad de fotogramas. Elija una profundidad de imagen, anchura y velocidad de fotogramas óptimas (panel inferior de la pantalla táctil) y obtenga bucles 3D del RV sin ninguna otra acción. Este método es factible en la mayoría de los pacientes; Sin embargo, generalmente produce una calidad de imagen y una velocidad de fotogramas más bajas en comparación con el enfoque multilatido .
   1. En caso de una frecuencia cardíaca promedio (60-70 / min), mantenga un límite de velocidad de fotogramas más bajo de 16 cuadros / s para un análisis adecuado de RV; Sin embargo, si la taquicardia está presente, se recomiendan velocidades de fotogramas aún más altas.
8. Usando el modo multi beat , reconstruya el bucle 3D adquirido a partir de un número determinado de ciclos cardíacos que se pueden seleccionar en la pantalla táctil (se pueden usar los modos de 2,3,4 y 6 latidos). En contraste con la adquisición de un solo ritmo, generalmente se espera una mejor calidad de imagen y velocidad de fotogramas; Sin embargo, requiere una duración relativamente constante del ciclo cardíaco y también el cumplimiento del paciente debido a la maniobra obligatoria de retención de la respiración. La maniobra es esencial para evitar los llamados artefactos de costura: cuando el volumen 3D adquirido se une, las longitudes desiguales del ciclo cardíaco y / o el movimiento debido a la respiración pueden dar lugar a este fenómeno.
   1. Después de la colocación correcta de la sonda y la configuración de la máquina (de manera similar al modo de "latido único"), pídale al paciente que respire profundamente y la sostenga. En este caso, los pulmones en expansión generalmente cubren toda la imagen.
   2. Pídale al paciente que exhale lentamente, estrictamente con orientación. En paralelo con la deflación de los pulmones, el RV se hace visible nuevamente.
   3. Cuando todo el RV (pared libre y tabique) reaparezca, pídale al paciente que contenga la respiración en este estado.
   4. Al hacer clic en el ritmo múltiple en la pantalla, comience la adquisición, y el bucle 3D se acumula durante la cantidad dada de ciclos cardíacos.
   5. Cuando la adquisición esté lista (se visualiza todo el RV), pídale al paciente que vuelva a respirar libremente.
   6. Compruebe el bucle obtenido para asegurarse de que no hay artefactos de costura o abandono.

3. Análisis 4D RV

1. Utilizando un software dedicado, realice un análisis volumétrico 3D del RV. Después de elegir el bucle 3D centrado en RV de la biblioteca del paciente, abra el software desde la ventana Medición que se encuentra en la carpeta Volumen .
2. Después de abrir el software, oriente el RV en cuatro planos de corte predefinidos.
   1. Coloque dos marcadores (TV Center) en el centro de la válvula tricúspide en los planos superior e inferior izquierdo del eje largo. Ajuste el eje largo de la imagen al eje largo real del RV utilizando la herramienta de rotación. Las imágenes de referencia en los bordes superiores derechos muestran cómo debe aparecer la orientación correcta.
   2. En los paneles superior e inferior derecho, alinee las imágenes de eje corto en la posición correcta mediante rotación. De manera similar al paso anterior, las imágenes de referencia también ayudan en este proceso.
3. Una vez finalizado, haga clic en Establecer puntos de referencia en el siguiente paso del análisis. Establezca puntos de referencia en dos imágenes.
   1. En el lado izquierdo, marque el anillo tricúspide en la pared libre (pared libre de TV) y el tabique (tabique de TV) y el vértice de RV en la vista apical de cuatro cámaras previamente orientada.
   2. En el lado derecho, coloque los puntos de inserción posterior del VD (VI/VD posterior) y anterior (VI/VD anterior) y la pared libre del VD (pared libre del VD). De manera similar a la ventana anterior, las imágenes de referencia en la esquina superior derecha ayudan con respecto a la configuración correcta. Después de configurar todos los puntos de referencia, el software salta automáticamente a la siguiente ventana (Revisar).
4. En esta ventana (Revisión), revise y corrija manualmente la detección automática del borde endocárdico a lo largo de todo el ciclo cardíaco, si es necesario. Por defecto, se pueden ver 9 paneles: en el lado izquierdo, 3 bucles móviles (1 eje largo y 2 eje corto), en el medio los marcos diastólicos finales de las mismas imágenes, y en el lado derecho los sistólicos finales.
   1. En el caso de seguimiento falso, corrija libremente los bordes endocárdicos (líneas verdes), el borde rastreado haciendo clic en ellos. Usando la herramienta de rotación en el eje corto, revise el seguimiento de imágenes a lo largo de toda la circunferencia del RV. Ajuste la magnitud de la corrección eligiendo Tamaño de pluma en el panel lateral derecho. Si el seguimiento se considera correcto, haga clic en Resultados en el mismo panel.
5. En la última sección, revise los datos volumétricos 3D finales y otros parámetros calculados en la parte superior derecha (panel Hoja de trabajo ). Más allá de los volúmenes de RV y la fracción de eyección, el software también muestra parámetros 2D, como diámetros lineales (eje medio, basal y largo), así como valores FAC y TAPSE derivados de la vista apical predefinida de cuatro cámaras. El software también muestra un eje largo y corto del RV (lado izquierdo), un modelo en vivo 3D del RV (centro superior) y una curva de volumen-tiempo de la cámara (abajo a la derecha).
   1. En caso de necesidad de ajustes adicionales en el seguimiento, todos los pasos anteriores están disponibles para su corrección haciendo clic en ellos en el panel derecho. Si el seguimiento y los parámetros 3D se consideran válidos, guarde los resultados haciendo clic en "Aprobar y salir" en el mismo panel.

El análisis 3D del VD es factible en una amplia variedad de enfermedades cardiovasculares. El caso 1 es un voluntario sano con volúmenes y función ventricular normales (Figura 1). El caso 2 es un paciente de reparación de la válvula mitral que es un ejemplo típico de los resultados contradictorios de la evaluación 2D convencional: mientras que TAPSE se reduce notablemente, el paciente no muestra ningún signo de disfunción del VD y una función sistólica global del VD mantenida se confirmó mediante FE normal de la VD 3D (Figura 2). Ambos pacientes tenían una excelente ventana de ecocardiografía con la consiguiente gran calidad de seguimiento. El caso 3 es un atleta semiprofesional con miocardiopatía dilatada (Figura 3). Solo se pudo lograr una calidad de imagen moderada (el tracto de salida está mal visualizado); sin embargo, el análisis 3D de RV fue exitoso, mostrando buena concordancia con los resultados de RM cardíaca.

Figura 1: Análisis 3D de RV de un voluntario sano. En los paneles izquierdos, se puede ver una imagen de eje largo (panel superior) y una imagen de eje corto (panel inferior) del RV. La línea verde representa el borde endocárdico. La imagen superior central es un modelo 3D del RV basado en el análisis actual. Más allá de los volúmenes de RV y la fracción de eyección, el software muestra parámetros 2D, como diámetros lineales (eje medio, basal y largo), así como valores FAC y TAPSE derivados de la vista apical predefinida de cuatro cámaras (panel superior derecho) y también se genera una curva volumen-tiempo (panel inferior derecho). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Análisis 3D de RV de un paciente de reparación de válvula mitral. Mientras que los volúmenes de RV 3D y EF están en el rango normal, TAPSE es marcadamente más bajo. La reducción del acortamiento longitudinal del VD es un fenómeno común después de la cirugía cardíaca, sin embargo, la mayoría de estos pacientes no muestran signos de insuficiencia del VD. La evaluación 3D de FE confirma el mantenimiento de la función sistólica global a pesar de los valores de TAPSE marcadamente reducidos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Caso de un deportista con miocardiopatía dilatada. Los volúmenes de RV 3D aumentan, mientras que 3D RV EF se reduce ligeramente. Tenga en cuenta la calidad de imagen subóptima con un tracto de salida de RV mal visualizado. A pesar de la ventana ecocardiográfica deficiente, el análisis de RV muestra buena concordancia con las mediciones derivadas de RM cardíaca considerando la subestimación sistemática conocida del análisis ecocardiográfico 3D de RV en comparación con la RM cardíaca estándar de oro (RVEDV: 168 mL; VVSR: 99 mL; FEVR: 41%). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

El análisis 3D de la RV representa un paso importante en la práctica diaria de la cardiología. En paralelo con el creciente interés de la morfología y la función de la cámara cardíaca previamente descuidada, estas nuevas soluciones proporcionan información clínicamente significativa sobre el lado derecho del corazón. Si bien la adquisición 3D tiene varios aspectos que difieren notablemente de las imágenes ecocardiográficas 2D, al prestar especial atención a los puntos críticos y al utilizar un protocolo exhaustivo, el análisis 3D de RV puede pasar de ser una herramienta científica a un paso esencial del examen ecocardiográfico. Con una calidad de imagen óptima y la experiencia adecuada, el análisis volumétrico de RV mediante ecocardiografía puede tomar solo unos minutos desde la adquisición hasta los resultados con alta viabilidad¹³. Los costos significativamente más bajos y el tiempo de procedimiento más corto lo convierten en una alternativa atractiva al examen de RM cardíaca estándar de oro en varios casos.

Sin embargo, el análisis 3D puede no ser factible en todos los escenarios. El factor de limitación más importante es la calidad de la imagen ecocardiográfica: en pacientes con una ventana ecocardiográfica 2D deficiente, rara vez se puede lograr una calidad de imagen 3D aceptable. Aún así, es importante mencionar que varias maniobras (posicionamiento lateral de la sonda, escorzo, ajustes preestablecidos adecuados) pueden mejorar la calidad de imagen 3D. La visualización subóptima del tracto de salida del RV no es infrecuente, sin embargo, generalmente es bien tolerada por las soluciones de análisis de RV que proporcionan resultados confiables. Se desaconseja encarecidamente el uso de bucles 3D con costura, se desaconsejan encarecidamente los artefactos de abandono, por lo tanto, se recomienda encarecidamente la grabación de múltiples bucles y el control posterior a la adquisición.

El examen 3D del RV abre la posibilidad de análisis de deformación de RV 3D y evaluación regional de la cámara^{también 14}. Es bien sabido que la FE mantenida no excluye cambios significativos en la mecánica de RV⁴. La evaluación de la deformación del VD revela cambios distintos en el patrón de contracción del VD en una amplia variedad de poblaciones, como pacientes post-cirugía cardíaca 15,16,17, cardiopatía congénita 18, hipertensión arterial pulmonar ^19,20,21 y atletas de élite ²² . Además, la medición de la morfología y función segmentaria puede ser de gran interés en enfermedades donde se espera la remodelación regional del VD, como la miocardiopatía arritmogénica²³ o los pacientes con cardiopatía congénita²⁴. En conclusión, el post-procesamiento de datos 3D RV puede proporcionar parámetros novedosos de la cámara con valor diagnóstico y pronóstico incremental.

Proyecto no. NVKP_16-1-2016-0017 («Programa Nacional del Corazón») se ha implementado con el apoyo proporcionado por el Fondo Nacional de Investigación, Desarrollo e Innovación de Hungría, financiado bajo el esquema de financiación NVKP_16. La investigación fue financiada por el Programa de Excelencia Temática (2020-4.1.1.-TKP2020) del Ministerio de Innovación y Tecnología de Hungría, en el marco de los programas temáticos de Desarrollo Terapéutico y Bioimagen de la Universidad de Semmelweis.