Ecocardiografía tridimensional: Técnica, Aplicaciones clínicas y perspectivas
Three-dimensional echocardiography
Nilda Espinola Zavaleta,* Francisco Javier Roldán,* Pedro Yánac Chávez,* Ángel Romero Cárdenas,* Jesús Vargas Barrón*
* Departamento de Ecocardiografía. Instituto Nacional de Cardiología "Ignacio Chávez". (INCICH. Juan Badiano No. 1, 14080 México, D.F.)
]]>Aceptado: 21 de Julio de 2000
Resumen
Objetivo: La ecocardiografía tridimensional (3D) representa una nueva era en la cardiología contemporánea. Permite obtener imágenes de las estructuras cardíacas, lo más aproximadas, a su forma de anatomía macroscópica real. Aun cuando la técnica modo M y bidimensional, por más de 30 años ha incrementado notablemente las posibilidades de estudio del corazón, no es suficiente para reconstruir su compleja anatomía tridimensional. Se requiere de un esfuerzo mental extra para realizar la reconstrucción espacial tridimensional de múltiples imágenes en dos dimensiones, especialmente en las cardiopatías congénitas.
Conclusiones: En la actualidad, la información adicional morfológica y funcional que aporta la técnica 3D en las diversas áreas de la cardiología clínica, quirúrgica y experimental justifican su uso más amplio. En el futuro esta técnica se convertirá en un estudio de anatomía patológica "virtual".
Palabras clave: Ecocardiografía tridimensional. Adquisición. Reconstrucción.
Abstract
Objective: Three-dimensional echocardiography represents a new era in the contemporary cardiology, because depicts the cardiac structures in their realistic forms. This information can not be obtained using a two-dimensional perspective. Although two-dimensional (2D) and M-mode echocardiography has greatly enhanced the ability to visualize the functioning heart for more than 30 years, 3D interpretative mental skills are necessary to compile the 2D slices of the complex 3D anatomy, particularly in congenital heart disease.
]]> Conclusions: At present, its additional morphological and functional information in surgical decision-making and the increasing number of clinical questions than can be answered justify the clinical use of this technique. In the future it will the study of "virtual" pathologic anatomy.Key words: Three-dimensional echocardiography. Acquisition. Reconstruction.
Introducción
El ultrasonido empleado en el estudio cardiovascular ha progresado en forma vertiginosa desde las imágenes en modo A, derivadas de un haz de ultrasonido delgado, hasta los registros gráficos de modo M, bidimensional y Doppler. De esta manera, la ecocardiografía se ha convertido en una herramienta diagnóstica muy importante de la cardiología contemporánea. Pero el corazón es un órgano complejo tridimensional, que ha sido representado ecocardiográficamente desde el punto de vista anatómico sólo en dos dimensiones. Los avances en la tecnología de la computación han permitido el desarrollo de la ecocardiografía tridimensional, que constituye una nueva era en la imagenología cardiovascular.1-4 Las primeras imágenes tridimensionales del corazón humano fueron obtenidas en 1974 por Dekker y colaboradores.5 Inicialmente, se utilizó para la determinación de los volúmenes ventriculares, con base en múltiples cortes seccionales de imágenes estáticas, que requerían de un trazado manual muy laborioso de los bordes endocárdicos.6,7 En la actualidad, la adquisición de las imágenes se ha simplificado como consecuencia del desarrollo del control computarizado de los sistemas de rotación y disparo para la obtención de las imágenes tanto en adultos como en niños.8-10
La compresión de los datos y las poderosas estaciones de trabajo computarizadas han automatizado muchos de los pasos y han disminuido el tiempo para el procesamiento pertinente. La obtención de cortes en varios planos para reconstruir una imagen en perspectiva; la segmentación y el proceso de sombreado se han ido refinando gradualmente, de manera que actualmente es posible hacer una reconstrucción dinámica de las patologías cardiovasculares con alta resolución a pesar de la complejidad de éstas.11,12 Muchos estudios experimentales y clínicos han demostrado que la aplicación clínica de este método es ya una realidad.8,9,13,14
Aplicaciones clínicas
El mayor avance de la ecocardiografía tridimensional es la reproducción de numerosos y novedosos cortes seccionales en diferentes planos y la representación tridimensional de las estructuras cardíacas. La ecocardiografía tridimensional es de gran valor en las cardiopatías congénitas, ya que permite una mejor evaluación de las anormalidades morfológicas y una mejor comprensión de la compleja relación espacial.15,16 En los defectos interatriales e interventriculares permite definir con precisión el tamaño, la forma y su relación con las estructuras adyacentes.17-19 Es superior al ecocardiograma transesofágico bidimensional en la valoración de los dispositivos utilizados para el cierre de los defectos, especialmente cuando están colocados anormalmente.20,21 Es de gran utilidad en el diagnóstico de las membranas atóales y subaórticas. También permite diferenciar la válvula mitral de la tricúspide en la transposición corregida de las grandes arterias.22-24
En las enfermedades valvulares como la valvulopatía mitral predice con precisión la morfología de las valvas, comisuras y aparato subvalvular y permite determinar el área valvular mitral con un coeficiente de correlación de 0.98 en relación al tiempo de hemipresión.25,26 En la valvuloplastia mitral con catéter balón permite visualizar la apertura de las comisuras, el sitio de ruptura de las valvas y determinar el área valvular por planimetría.27 Es de gran utilidad en la insuficiencia valvular, ya que muestra el origen, la dirección y la relación espacial de la geometría compleja de los flujos regurgitantes, especialmente los asimétricos con efecto Coanda.28-30 En otras aplicaciones permite observar al prolapso valvular mitral o tricuspídeo como una protrusión del lado auricular de la válvula.31 El ecocardiograma tridimensional es altamente sensible para el diagnóstico de ruptura de cuerdas tendinosas.32
]]> También las anormalidades de la válvula aórtica se pueden observar en múltiples proyecciones, especialmente del lado vascular y se pueden hacer cálculos precisos del área valvular aórtica por planimetría con un coeficiente de correlación de 0.88 en relación a la ecuación de continuidad y a la planimetría por ecocardiografía transesofágica bidimensional. En la insuficiencia aórtica ayuda a una mejor determinación de la geometría del flujo regurgitante así como de la severidad de éste.33-35En relación a la cirugía valvular, proporciona información morfológica adicional de la válvula y complementaria hasta en el 25% de los casos.36 Se pueden analizar las prótesis valvulares y valorar su función con calidad excelente o adecuada en el 81% de los casos.
En la miocardiopatía hipertrófica idiopática, la ecocardiografía tridimensional logra detectar el involucro de la válvula mitral, lo que constituye una indicación para el tratamiento quirúrgico de primera intención.9
En la cardiopatía isquémica permite hacer una valoración precisa de los volúmenes,37,38 masa39,40 y función tanto del ventrículo izquierdo como del ventrículo derecho,41,42 sin asumir presunciones geométricas como ocurre con otras técnicas. La correlación que existe entre el eco tridimensional y la resonancia magnética en relación a los volúmenes telediastólico y telesistólico del ventrículo izquierdo es de 0.90 y 0.93, respectivamente. La correlación de los volúmenes ventriculares entre el eco tridimensional y la ventriculografía es mayor con una r = 0.99. Existe excelente correlación entre la masa y el grosor parietal del ventrículo izquierdo al compararlo con las medidas anatómicas con un coeficiente de correlación de 0.98 y 0.93, respectivamente.37,40
También se han comparado los volúmenes y la masa ventricular derecha obtenidos por eco tridimensional y resonancia magnética y el coeficiente de correlación entre estas dos técnicas para el volumen telediastólico es de 0.95, para el tele-sistólico de 0.87 y para la masa ventricular derecha de 0.81.41,42
Es de utilidad en el análisis cualitativo y cuantitativo de las anormalidades de la movilidad parietal regional ventricular43 y en la perfusión miocárdica con agentes de contraste que cruzan la barrera pulmonar.44
En las masas intracardíacas o intravasculares, incluyendo vegetaciones, trombos o placas ateromatosas, permite hacer un análisis cualitativo (sitio de implantación, tamaño y movilidad) y cuantitativo (medidas precisas de las dimensiones y volúmenes).9,45 También ayuda a valorar las enfermedades de la aorta como la dilatación, los aneurismas, la disección y la coartación.46
Requerimientos para la reconstrucción tridimensional
En la actualidad la adquisición de las imágenes para la reconstrucción tridimensional es fundamentalmente secuencial. Los pasos esenciales para una reconstrucción tridimensional son (Fig. 1):
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1. Adquisición y almacenamiento digital de las imágenes bidimensionales sincronizadas con el electrocardiograma y la respiración (Fig. 2), para mantener un registro espacial y temporal de las imágenes. La adquisición de las imágenes bidimensionales se realiza cada 2º ó 3º, hasta completar 180º con un software especial que está integrado en los nuevos equipos de ultrasonido cardíaco; las imágenes son almacenadas en discos ópticos. El paso crucial para una reconstrucción tridmensional adecuada es la adquisición de las imágenes bidimensionales. Hay diferentes métodos para adquirir las imágenes:
a) Adquisición randomizada, donde la adquisición de los datos se realiza con el transductor en varias direcciones en una ventana acústica o con varias posiciones del transductor en diferentes ventanas acústicas. Se puede realizar con brazo mecánico o con localizador acústico o electromagnético.
b) Adquisición secuencial tomográfica, cuando las imágenes bidimensionales de varias regiones del corazón no se adquieren en forma simultánea, esto es fundamental para relacionar cada imagen con otras en el espacio y el tiempo. Se puede hacer en cortes paralelos de imágenes bidimensionales que son equidistantes, es decir que son iguales en tamaño y distancia (Fig. 3) o con rastreo tipo abanico con imágenes que tienen ángulos iguales (Fig. 4). Al igual que en los cortes paralelos, en el rastreo tipo abanico el movimiento del transductor se puede operar manualmente o con un motor controlado a través de una computadora. También se utiliza la técnica rotacional, donde el transductor rota alrededor de un punto pivote y se usa idealmente con transductores transtorácicos o transesofágicos multiplanares (Fig. 5).47,48
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2. Procesamiento de la imágenes y reconstrucción tridimensional, que incluye conversión geométrica de las imágenes adquiridas en datos cúbicos, interpolación y segmentación. Este procedimiento se realiza en forma separada en una estación de trabajo computarizada.
3. Presentación de las imágenes tridimensionales con índices cuantitativos y funciones especiales. Hay 2 maneras de presentar las imágenes: de superficie, creando imágenes tridimensionales con apariencia sólida y de volumen, obteniendo imágenes que pueden tener apariencia sólida o transparente. Esto depende del nivel de opacificación, sombreado (escala de grises, distancia, gradiente y textura) y luminosidad, lo que permite ver la cavidad ventricular a través del miocardio (Figs. 6, 7y 8).
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Hay 2 formas de reconstrucción tridimensional "on line" -en tiempo real y "off line" -primero se adquieren las imágenes y luego se reconstruyen. La técnica que nosotros utilizamos es "off line".
Impacto clínico
Esta técnica permite obtener imágenes tridimensionales de la anatomía cardíaca normal y patológica en proyecciones nunca antes vistas, así como datos cuantitativos más precisos que los actuales.8,9,14
Limitaciones
Es un procedimiento que consume tiempo y requiere de personal entrenado en la adquisición y reconstrucción de imágenes tridimensionales. La curva de aprendizaje es relativamente lenta. Es una técnica extremadamente sensible a las ganancias y movimientos durante la adquisición, factores que pueden limitar una adecuada reconstrucción tridimensional.8 Además, la resolución se deteriora con la profundidad. Por el momento esta técnica es utilizada solamente en protocolos de investigación y no en la práctica clínica habitual.
Futuro al final del milenio
]]> Se pretende realizar una adquisición ultrarápida y ya existen equipos que permiten obtener imágenes volumétricas en tiempo real. Se pretende desarrollar la cardiotomía electrónica y hacer modelos del corazón y de las estructuras cardíacas, que incluyen la masa ventricular disfuncionante, la movilidad parietal y la perfusión miocárdica en tiempo real. También se ha iniciado la investigación 9,49-53 de nuevos métodos como la realidad virtual y la holografía -"modelos de corazón en la mano".
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