Tridimensional Echocardiography in 2010. Where are we? Where

Artigo de Revisão
Ecocardiografia 3D en el Año 2010. Donde Estamos? Adonde Vamos?
Tridimensional Echocardiography in 2010. Where are we? Where are we going to?
Ricardo E Ronderos1
PALABRAS CLAVE
Descritores: Ecocardiografia Tridimensional /história /tendências, Diagnóstico por Imagem.
SUMMARY
Descriptors: Echocardiography, Three-Dimensional /history/ trends; Diagnostic Imaging.
El fin último de la medicina es evitar, o resolver las enfermedades que reducen la duración de
la vida o la calidad de vida de los seres humanos.
Desde el inicio mismo de la cuestión médica, la
observación, el análisis de los fenómenos de la
enfermedad, la prolija descripción de los hechos
que ponían de manifiesto las distintas dolencias,
se complementaron con las conclusiones de la evolución de los pacientes y los hallazgos que la disección de los cadáveres de los muertos, ofrecían
como explicación de la muerte.
La semiología, arte que en el correr del tiempo
permitió imaginar y reconocer los procesos patológicos que implicaba la enfermedad, se fue nutriendo
de rudimentarias maniobras, manuales, auditivas o
táctiles, así como de intervenciones que pretendían
probar o demostrar la presencia de procesos patológicos. No hace muchos años, que aún se practicaban,
laparotomías exploradoras del abdomen o el tórax,
para “ver “lo que estaba sucediendo.
Los métodos modernos de diagnóstico, basados sobre todo en imágenes, debieron evolucionar
Instituição
Instituto Cardiovascular de Buenos Aires - Argentina
Correspondência
Ricardo E Ronderos
Servico de Diagnóstico por imágenes
Instituto Cardiovascular de Buenos Aires
Blco Encalada 1542 Ciudad autónoma de Buenos Aires
C1428 DCO Argentina
[email protected]
Recebido em: 06/04/2010 - Aceito em: 19/04/2010
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de lo cruento para el paciente, a lo incruento, así
como de lo deductivo a lo objetivo. No es lo mismo suponer por el análisis de un soplo cardíaco y
de un pulso carotídeo y su representación gráfica,
la presencia de una estenosis de la válvula aórtica,
que ver esta válvula, en lo posible con la mayor
definición temporal y espacial.
Los primeros atisbos de estas técnicas aplicadas
al diagnóstico se basaron en proyecciones planas,
como los Rayos X, con lo cual, el contenido era
reemplazado por la forma y el movimiento. No era
posible ver lo que sucedía en el ventrículo izquierdo del corazón, pero si analizar forma tamaño y
función.
El necesario conocimiento de la anatomía tomográfica, fue desplazando a la anatomía morfológica tan preciada por los cirujanos de todas las
épocas. El advenimiento, de técnicas tomográficas
a través de rayos X, ultrasonido, radioisótopos y
más recientemente campos magnéticos, permitió
comenzar a observar en los individuos vivos, lo que
los viejos maestros, observaban en los muertos.
1- Profesor asociado de Cardiología de Postgrado. Director Maestría de Ultrasonido en Cardiologia
Facultad de Ciencias Médicas Universidad Nacional de La Plata Argentina.
Director Instituto de Cardiología La Plata.
Jefe Departamento de Diagnostico por Imágenes Instituto Cardiovascular de Buenos Aires.
Argentina.
ISSN 1984 - 3038
Rev bras ecocardiogr imagem cardiovasc 2011, 24(1):64-71
Ronderos RE. Ecocardiografia 3D en el año 2010.
Donde estamos? Adonde vamos?
Esta evolución, llevo a los médicos de las últimas generaciones del siglo XX y XXI, a sentir la
justificada sensación de poder acercarse a la fisiopatología y la evolución de la enfermedad, desde
una semiología incruenta, resolutiva, confiable y
en algunos casos como en el ultrasonido, de escaso costo y sin riesgo para el paciente. A través
de estas técnicas, casi todas las situaciones patológicas y muchas funcionales, comenzaron a ser
claramente entendibles, reconocibles y diagnosticables, como por ejemplo a través de la ECOCARDIOGRAFÍA 2D.
Es frecuente, que al discutir sobre la utilidad y
necesidad de la ECOCARDIOGRAFIA 3D, se repita el concepto de que el diagnóstico en cuestión,
ya fue hecho con eco cardiografía 2D, sin necesidad de usar la 3D. Esto es cierto con frecuencia,
sin embargo, el diagnóstico no implica el profundo
conocimiento necesario, para comprender y resolver
la enfermedad. Tampoco en el pasado era necesario
algo mas allá que un estetoscopio, para reconocer
una estenosis mitral, aunque claramente, los datos
aportados por la semiología eran insuficientes.
Nuevamente la necesidad de volver a la morfología para orientar y comprender la tomografía, se
hizo realidad. Pongamos un ejemplo: una comunicación ínter auricular, es una solución de continuiFigura 1
A - comunicación interauricular ostium secundum en eco 2D,
una línea entre 2 puntos con flujo color de izquierda a derecha. B - Imagen ecográfica 3D transesofágica, forma y tamaño
exactos. C - Imagen anatómica durante cirugía, obsérvese la
perfecta coincidencia con imagen Eco 3D
dad, con forma redondeada, elíptica u oval, etc.,
pero nunca es una línea entre 2 puntos, aunque
observar una línea y mas aún, la velocidad del flujo
de sangre a través de esa línea con Doppler color
nos permita llegar al diagnóstico, e IMAGINAR,
en una no siempre correcta reconstrucción tridimensional en nuestro cerebro, la forma y posición
espacial de la misma. Fig 1 CIA
Todas las técnicas modernas de diagnóstico por
imágenes tratan de lograr la reconstrucción tridimensional de los órganos que estudian. El problema fundamental es la resolución espacial y temporal que estas imágenes permiten1-3.
La resonancia magnética, ha irrumpido en el
área de la cardiología como una valiosa herramienta, basada en su excelente resolución espacial, aunque su resolución temporal es aún muy pobre. Esta
virtud, la posiciona como el gold Standard en diferentes valoraciones del corazón (volúmenes ventriculares, masa miocárdica, fracción de eyección
del V izquierdo, valoración de las paredes de la
aorta y otras arterias). Sin embargo, continúa por
su baja resolución temporal, siendo inferior a la
ecocardiografía en el análisis de los flujos aórticos,
o por ejemplo en el reconocimiento de imágenes
pequeñas y muy móviles como las vegetaciones inflamatorias den la endocarditis infecciosa1,4-6.
La tomografía computada, desde la aparición
de los equipos helicoidales con múltiples detectores, que permiten múltiples cortes, ha sumado a su
resolución espacial adecuada, una excelente capacidad de brindar imágenes tridimensionales, con
información de anatomía topográfica y morfología
del corazón, incluyendo las arterias coronarias. Sin
embargo su resolución temporal sigue siendo muy
baja, y el análisis de la patología coronaria debe
hacerse sobre los cortes en 2 dimensiones que la reconstrucción 3D permite seleccionar, para valorar
las lesiones coronarias.
La ECOCARDIOGRAFIA, desde el comienzo de la década de 1990, ha intentado agregar a
su muy buena combinación de resolución temporal y espacial, la posibilidad de obtener imágenes
tridimensionales. En todo el final del siglo XX, la
calidad de estas imágenes fue mejorando significativamente, sin dejar de relacionarse con las imá65
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genes bidimensionales de donde se obtenía la reconstrucción, a los fines de combinar resoluciones
temporales y espaciales adecuadas (2D) con conocimiento morfológico preciso (3D) Fig 2 Mitral
reconst6-8.
Figura 4
Figura 2
Esquema que muestra la obtención de un volumen completo
de datos con eco 3D tiempo real, con transductor de arreglo
matricial. Se observan 4 subvolúmenes de aproximadamente
25 grados cada uno obtenidos en forma sucesiva en 4 latidos
cardíacos
A - Transductor transesofágico multiplanar utilizado para la adquisición de imágenes 2D
B - Esquema que muestra la forma circular en que el transductor adquiere imágenes para la reconstrucción off line en 3D
C - Imágenes 2D en distintos planas preparadas para la reconstrucción
D - Cubo tridimensional donde se ordenan las imágenes de
acuerdo al software respetando 2 planos longitudinales entre
si (amarillo y celeste) y 1 plano transversal perpendicular a los
otros 2 ( verde)
E - Imagen tridimensional obtenida de la reconstrucción de las
imágenes bidimensionales
Figura 3
Uno de los intentos iniciales de obtener imágenes tridimensionales en tiempo real con transductores transtorácicos SPAERSE
ARRAY.
A - Esquema de la organización de aprox. 300 cristales en el
transductor
B - Imágenes de pobre resolución espacial obtenidas con el mismo
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La principal limitación de estas técnicas de reconstrucción, resultaba ser el tiempo de procesamiento de imágenes (hasta mas de 45 minutos en
los inicios de los software dedicados a ello) y la
necesidad de obtener las imágenes solo desde estudios transesofágicos. Los primeros estudios 3D
transtorácicos, que intentaron imágenes en tiempo real, no tenían en cambio la resolución espacial
adecuada en comparación con estudios 2D. Fig 3
Spaerse array7,8.
En los comienzos del siglo XXI, la miniaturización, permitió a la tecnología obtener imágenes 3D
en tiempo real, con aceptable resolución espacial y
temporal. Sin embargo, la completa imagen 3D del
corazón se obtiene con la reconstrucción, ultrarrápida pero de 4 o más latidos sucesivos. FIG 4 1,4,9
La resolución espacial continuó mejorando a
través de la incorporación de transductores con
arreglo matricial a transductores transesofágicos,
que permite imágenes de alta resolución espacial
(frecuencias mayores a 4 – 7 mHz) con muy aceptable resolución temporal
Esta tecnología, ha demostrado en los últimos 5
años su enorme impacto en lo que conceptualmente
entendemos como información anatómica morfológica10, que sin duda adiciona valor a los diagnósticos realizados con imágenes bidimensionales, facilitando la comprensión de las anatomías complejas
de enfermedades valvulares, congénitas, isquémicas,
inflamatorias, etc. que afectan tanto al corazón dere-
Ronderos RE. Ecocardiografia 3D en el año 2010.
Donde estamos? Adonde vamos?
Figura 5
A - Esquema e imagen ecocardiográfica 3D en tiempo real de
válvula mitral con enfermedad de Barlow
B - Esquema e imagen transesofágica 3D de válvula mitral con
deficiencia fibroelástica y rotura de cuerdas tendinosas en P2
Figura 6
A - Volúmenes del Ventrículo derecho obtenidos por planimetría semiautomática con software TOMTEC. Obsérvese la
división del VD en 3 áreas: Tracto de entrada (verde), de salida
(amarillo) y ápex (rosa), con mapa polar
cho como izquierdo. Fig 5 V mitral 3d ETE2,8.
En la ecocardiografía transtorácica, a pesar de
las limitaciones normales conocidas del ultrasonido respecto a las ventanas acústicas, se obtienen
completos set de datos ultrasónicos del corazón,
para mejorar enormemente la evaluación y CUANTIFICACION de los volúmenes ventriculares y
auriculares, masa miocárdica y parámetros de función sistólica tanto del ventrículo izquierdo como
en menor medida del ventrículo derecho. Fig 6
Volumen izq y der6,11,12.
Estas imágenes, permiten calcular dichos parámetros, sin la necesidad de las asunciones geométricas utilizadas en los métodos bidimensionales.
El ejemplo mas contundente de estos datos reside
en las medidas de la masa miocárdica, donde los
cálculos modo M o bidimensionales, muestran
una enorme sobreestimación en comparación con
los obtenidos por RMN o Ecocardiografía 3D que
coinciden entre si con sorprendente correlación.
Fig 7 deveraux y 3D1,9,11,12.
En el caso del cálculo de volúmenes ventriculares,
la aplicación de métodos de planimetría sobre el set
de datos tridimensionales es claramente más precisa
que el uso de fórmulas geométricas como el método
de Simpson. Es la cuantificación precisa un hecho
de trascendencia, ya que muchas decisiones clínicas
dependen de parámetros como la fracción de eyección del ventrículo izquierdo, de donde se obtienen
los candidatos a beneficiarse significativamente con
el uso de Desfibriladores implantables o terapias de
resincronización biventricular9-12.
En el ventrículo derecho, la opción tridimensional, parece una promisoria manera de evaluar
volúmenes ventriculares, datos estos vedados hasta
hace poco tiempo5.
A pesar de la necesidad de reconstruir con al
menos 4 latidos, un volumen completo, que incluya todos los datos del corazón izquierdo, con la
consiguiente pérdida de resolución temporal, (el
volume rate es bajo), es asimismo posible evaluar
rápidos cambios de forma y volumen del Ventrículo izquierdo, que permite conocer la secuencia
de la contracción miocárdica, para precisar no solo
la presencia, sino también la localización de asinFigura 7
Cálculo de masa del Ventrículo izquierdo a partir de la detección semiautomática de los bordes endocardico y epicárdico
sobre cortes 2D del set de datos 3D. TOMTEC
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cronías en la mecánica de la función ventricular.
Esta asociación de datos temporales con su localización tridimensional, puede ser fácilmente comprendida, con el uso de imágenes paramétricas
tridimensionales, que reflejen la secuencia y localización de la asincronía mecánica del ventrículo
izquierdo (Fig 8 Y 9 CFM)
La aparición de sistemas capaces de incrementar el volume rate y la adquisición de set de datos
Figura 10
Figura 8
Set de datos tridimensionales obtenidos en 1 solo latido por
tecnología volumétrica (SIEMENS). A la izquierda los 3 planos 2D
Figura 11
Mapa polar del V izquierdo donde se representa el parámetro
reducción del volumen ventricular hasta fin de sístole. Arriba
se observa el comienzo de la sístole donde solo el septum apical
y medio en azul alcanza este volumen, abajo todo el ventrículo
en azul muestra la homogénea reducción de volumen del VI. Q
LAB Philips Trabajo de Investigación no comercial
Figura 9
A - Imágenes pramétricas del V izquierdo donde se representa el
tiempo desde la onda Q hasta el mínimo volumen ventricular
en fin de sístole. En verde todos los segmentos que alcanzan este
volumen dentro de un tiempo menor que un desvío std de la
media, en naranja los que demoran mas de un desvío std y en
azul los que demoran menos
B - Imagen de fusión entre las imágenes anteriores y la anatomía de las venas coronarias obtenidas por TCMS. Antes (befote) y después (alter) de terapia de resincronización eléctrica.
Gentileza Roberto Lang MD
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A y B reconstrucción esquemática para cuantificación del
anillo mitral desde NET de datos 3D en tiempo real obtenidos por ecocardiografía transesofágica Q LAB PHILIPS 7.0
completos en un solo latido, es sin duda alguna un
aporte reciente y trascendental, a la capacidad de
cuantificación de múltiples parámetros de la función del corazón, con lo que parece encaminada la
resolución del problema derivado de la reconstrucción ( arritmias ventriculares, fibrilación auricular,
movimientos respiratorios, etc ). Fig 10 Siemens
La información morfológica, por ejemplo en
las enfermedades valvulares, principalmente en la
enfermedad de la V mitral, derivada de la ecocardiografía 3D, ha demostrado una enorme importancia. El diagnóstico preciso de la extensión de los
cambios degenerativos en la enfermedad de Barlow
o en la deficiencia fibroelástica de las valvas, combinado a la información precisa de la localización
Ronderos RE. Ecocardiografia 3D en el año 2010.
Donde estamos? Adonde vamos?
, extensión de las lesiones de las valvas, con información anatómica antes inaccesible, tal como
altura de la valva anterior, circunferencia y forma
del anillo valvular, relación del anillo con la válvula aórtica, y evaluación precisa espacial del aparato
subvalvular sumado a la posibilidad de acceder a
estos datos en tiempo real ha comenzado a revolucionar y sin duda cambiara radicalmente las intervenciones sobre la válvula a través de la cirugía de
reparación y mas aún del intervencionismo endoFigura 12
Esquematización para cuantificación de la V mitral con software Q LAB PHILIPS 7.0 donde se observa la cuantificación
de superficie de la valva posterior y la representación del tejido redundante en válvula normal, def. Fibroelástica y Barlow
(rojo).Gentileza Roberto Lang MD
Figura 13
vascular. Fig 11 imagen v mitral cuant2,8,13,14.
El reemplazo percutáneo de la válvula aórtica
asi como los cierres de comunicaciones intercavitarias y de pérdidas peri protésicas, son algunas de
las intervenciones que sin duda alguna avanzaran
mucho más rápida y precisamente con el aporte de
los datos tridimensionales en tiempo real. FIGURA 12
Es hoy el tiempo sin duda de la ECOCARDIOGRAFIA 3D para la CUANTIFICACION
de la función del ventrículo izquierdo y muy
probablemente en el futuro cercano del ventrículo derecho para el que ya existen software
muy adecuados. La evolución de la masa ventricular izquierda y los volúmenes de la aurícula
izquierda solo esperan su validación clínica ya
que han demostrado una excelente correlación
con la RMN.
Es en el presente sin duda alguna, la ECOCARDIOGRAFIA 3D TRANSESOFAGICA la mejor posibilidad de acceder a información anatómica esencial para la reparación y reemplazo de
las válvulas mitral y aórtica por vía percutánea
y quirúrgica, así como es imprescindible para
el cierre de cortocircuitos intracardíacos por
esta misma vía y para el cierre o resolución de
complicaciones tales como los aneurismas ventriculares y CIV postinfarto o las pérdidas peri
protésicas. Fig 11Garcia Fer13
Figura 14
Esquema computarizado obtenido de datos 3 D de la raíz aórtica y válvula aórtica. Cortesía Mani Vannan MBBS
Imagen 3D transesofágica en tiempo real de la prótesis mitral
bivalva vista desde la Aurícula izquierda en proceso de cierre
percutáneo de leak periprotésico Obsérvese la presencia de catéter a través del leak y un segundo que erróneamente atraviesa la luz de la prótesis gentileza Dr. M. A. García Fernández
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Cual es en el presente la máxima limitación de
la ecocardiografía 3D? Los flujos intracavitarios con
Doppler color no pueden aún ser evaluados tridimensionalmente en tiempo real, y su adquisición requiere
aún un tiempo prolongado con un ángulo que incluye una muy limitada parte de las cavidades cardíacas. Además la resolución temporal y espacial puede y
debe ser mejorada.
La progresión de la evolución tecnológica, acompañada de un mayor conocimiento de las aplicaciones
potenciales de los datos obtenidos por estas técnicas por
imágenes, cambiarán sin duda alguna la forma
de comprender, evaluar y tratar a los pacientes
con enfermedades cardíacas desde la perspectiva
del diagnóstico no invasivo, en tiempo real, portátil y
con alta definición morfológica y funcional.
El entrenamiento requerido para interpretar
las imágenes ecocardiográficas en una o dos dimensiones, y para poder reconstruir en nuestros cerebros las imágenes tridimensionales del corazón
enfermo, será reemplazado, por una necesidad
de mayor conocimiento de la anatomía patológica del corazón, su disposición espacial y su
traslación durante el complejo proceso del ciclo
cardíaco. Dejaremos de memorizar, imágenes
que representan patologías para comprender y
OBSERVAR en tiempo real la morfología y función que la enfermedad produce en el corazón.
Volveremos a estar mas cerca en forma incruenta,
en tiempo real y en el mundo de los vivos, de la información que los viejos maestros recogían del estudio
de los muertos.
Las nuevas generaciones, podrán procesar la información de una manera inversa a la que hacíamos
desde los últimos 50 años, pasando a la multiplicidad de cortes en 2 dimensiones derivados de los set de
datos tridimensionales, en lugar de IMAGINAR la
reconstrucción 3d en nuestras cerebros a partir de
cortes de 2 dimensiones. Podremos demorar con el
paciente solo unos cuantos latidos cardíacos para
luego frente a un ordenador con el software adecuado, obtener toda la cantidad de cortes bidimensionales y cuantificar la función de válvulas
y cavidades con la mayor precisión posible.
Solo resta a este proceso, la mejoría de la tecnología
y el software de aplicaciones, y la comprensión por par70
te de los cardiólogos, que el aporte de esta sistemática,
es no solo bella y necesaria, es imprescindible aun que
para ello debamos reaprender nuestra forma de mirar
dentro de las enfermedades cardiovasculares
Referências
1-
2-
3-
4-
5-
6-
7-
8-
9-
Takeuchi M, Nishikage T, Mor Avi V, Sugeng L, Weinert
L, Nakai H, et al. Measurement of left ventricular mass
with real time 3 dimensional echocardiography: validation against magnetic resonante and comparison with
2 dimensional and M mode measurements. J Am Soc
Echocardiogr. 2008;21(9):1001-5.
Chu J, Levine R, Chua S, Poh KK, Morris E. Assesing
mitral valve area and orifice geometry in calcified rhematic mitral stenosis: A new solution by real time tridimesional echocardiography. J Am Soc Echocardiogr.
2006;21:1006-9.
Takuma S, Ota T, Muro T, Hozumi T, Sciacca R, Di
Tulio MR, et al. Assessement of left ventricular function
by real time 3 dimensional echocardiography compared
with noninvasive convencional methods. J Am Soc Echocardiogr. 2001;14(4):275-84.
Caíani E, Corsi J, Zamorano J, Sugeng L, MacEneaney
OP, Weinert L, et al. Improved semiautomatic quantification of left ventricular volumen and ejection fraction
with a Full matriz- array transducer: comparison with
magnetic resonant imaging J Am Soc Echocardiogr.
2005;18:779-88.
Grison A, Maschieto N, Reffo E, Stellin G, Paladino
M, Vida V, et al. Three dimensional echocardiographic
evaluation of right ventricular volume and function in
pediatric patients: validation of the technique.J Am Soc
Echocardiogr. 2007;20(8):921-9.
Rodevand O, Bjornerheim R, Ljosland R,Maehle J, Smith HJ, Ihlen H, et al. Left atrial volumen assesed by 3 and
2 dimensional echocardiography compared with MRI estimates. Int J Card Imaging. 1999;15(5):397-410.
Yon Kim W, Sogaard P, Hegebald H,Egeblad H. Three
dimensional echocardiography with tissue harmonics
imaging shows excellent reproducibility in assessement
of left ventricular volumen. J Am Soc Echocardiogr.
2001;14(6):612-7.
Breburda C, Griffin B, Pu M, Rodriguez L, Cosgrove
DM, Thomas JD. Three dimensional echocardiographic planimetry of maximal regurgitant oriffice area in
myxomatous mitral regurgitation: intraoperative comparison with proximal flor convergente. J Am Coll Cardiol.
1998;32:432-7.
Jenkins C, Bicknell K, Hanekom L, Thomas H. Reproducibility and accuracy of echocardiographic mea-
Ronderos RE. Ecocardiografia 3D en el año 2010.
Donde estamos? Adonde vamos?
surements of left ventricular parameters using real time
3 dimensional echocardiography J Am Coll Cardiol.
2004;44(4):878-86.
10- Kapetenakis S, Kearny M, Siva A,Gall N, Cooklin M,
Monaghan MJ. Real time 3 dimensional echocardiography: a novel technique to quantify global left ventricular
mechanical dyssynchrony Circulation. 2005; 992-1000.
11- Picard M, Popp R, Weyman A. Assessement of left ventricular function by echocardiography a technique in
evolution. J Am Soc Echocardiogr. 2008;21:14-21.
12- Corsi C, Lang R, Veronesi F,Weinert KL, Caianni EG,
Mac Eneaney P, et al. Volumetric quantification of glo-
bal and regional left ventricular function from real time
3 dimensional echocardiographic imaging. Circulation.
2005;112:1161-70.
13- Hung J, Lang R, Flackshamp F, Flachskampf F, Shernan
SK, McCulloch ML, et al. 3D echocardiography a review of the current status and future directions. J Am Soc
Echocardiogr. 2007;20(3):213-33.
14- Gopal H, Chukwo E, Mihalatos D, Katz AS, Mathew
ST, Lachmann JS, et al. Left ventricular structure and
function for post myocardial infarction and Heart failure
risk stratification by 3 dimensional echocardiography. J
Am Soc Echocardiogr. 2007;20(8):949-58.
71