El uso de la ecocardiografía 3D en la planificación quirúrgica de la válvula mitral en cardiología pediátrica

Resumen

La ecocardiografía 3D de la válvula mitral en cardiología pediátrica produce reconstrucciones anatómicas completas que contribuyen a mejorar el manejo quirúrgico. Aquí, describimos un protocolo para la adquisición 3D y el posprocesamiento de la válvula mitral en cardiología pediátrica.

Resumen

La enfermedad de la válvula mitral en cardiología pediátrica es compleja y puede implicar una combinación de anomalías anulares, valvas, cuerdas tendinarias y músculos papilares. La ecocardiografía transtorácica bidimensional (2DE) sigue siendo la principal técnica de diagnóstico por imágenes utilizada en la planificación quirúrgica pediátrica. Sin embargo, dado que la válvula mitral es una estructura tridimensional (3D), es ventajoso añadir la ecocardiografía 3D (3DE) para definir mejor los mecanismos de estenosis y/o regurgitación. La tecnología 3DE transtorácica ha mejorado con los avances en la tecnología de sondas y los escáneres de ultrasonido, produciendo imágenes con buena resolución espacial y resolución temporal adecuada. Específicamente, la adición de transductores 3D pediátricos con frecuencias más altas y un tamaño más pequeño proporciona mejores imágenes 3DE en niños. La mejora de la eficiencia de la adquisición y el análisis de 3DE permite que la evaluación 3D de la válvula mitral sea más fácilmente integrada por el ecografista, el cardiólogo y el cirujano en la evaluación de la válvula mitral. Esta mejora también fue posible gracias a la optimización del software de posprocesamiento.

En este artículo metodológico, nuestro objetivo es describir la evaluación transtorácica de la válvula mitral en niños y su uso en la planificación quirúrgica de la enfermedad de la válvula mitral pediátrica. En primer lugar, la evaluación 3DE comienza con la selección de la sonda correcta y la obtención de una visión de la válvula mitral. A continuación, se debe seleccionar el método de adquisición de datos adecuado en función de cada paciente. A continuación, la optimización del conjunto de datos es fundamental para equilibrar adecuadamente la resolución espacial y temporal. Durante el escaneo en vivo o después de la adquisición, el conjunto de datos se puede recortar utilizando herramientas innovadoras que permiten al usuario obtener rápidamente un número infinito de planos de corte o reconstrucciones volumétricas. El cardiólogo y el cirujano pueden ver la válvula mitral de frente; reconstruyendo así con precisión su morfología con el fin de apoyar la planificación médica o quirúrgica. Finalmente, se propone una revisión de algunas aplicaciones clínicas, mostrando ejemplos en el manejo de la válvula mitral pediátrica.

Introducción

El aparato de la válvula mitral es una estructura compleja formada por el anillo de la válvula mitral, las valvas, las cuerdas tendinosas y los músculos papilares del ventrículo izquierdo ^1,2. La enfermedad pediátrica de la válvula mitral consiste en una amplia gama de anomalías morfológicas asociadas con anomalías cardíacas congénitas y adquiridas³. La descripción de la morfología de la valvulopatía mitral y sus mecanismos subyacentes son parámetros clave para la planificación quirúrgica⁴. Esto requiere el uso de modalidades precisas de diagnóstico por imagen. La ecocardiografía se establece como una de las principales técnicas diagnósticas utilizadas en la valvulopatía mitral pediátrica⁵. En concreto, la ecocardiografía bidimensional (2D) en la valvulopatía mitral pediátrica sigue siendo el método diagnóstico más utilizado. Sin embargo, debido a la naturaleza de las imágenes 2D, el ecografista, el cardiólogo y el cirujano deben reconstruir mentalmente esta compleja estructura 3D para determinar los mecanismos patológicos.

Con la capacidad de producir vistas anatómicamente correctas y un número infinito de planos de corte, la ecocardiografía tridimensional (3D) tiene la capacidad de mejorar las imágenes de la válvula mitral. El valor de la ecocardiografía 3D se demuestra en su capacidad para proporcionar información específica sobre la forma y dinámica de los anillos, el prolapso de la favalva y la zona de coaptación de la valva ^6,7. Si bien se ha demostrado que la ecocardiografía transesofágica (ETE) 3D es la modalidad de ultrasonido más precisa para identificar la patología de la válvula mitral^{en adultos 8}, la ecocardiografía transtorácica (TTE) 3D es más factible en niños debido a una mejor ventana acústica. Se ha demostrado que la ETT 3D es muy precisa para discernir las lesiones simples frente a las complejas de la válvula mitral y la necesidad de intervención quirúrgica⁹. Además, la adquisición de un conjunto de datos volumétricos en 3D permite a los cirujanos y cardiólogos colaborar en el posprocesamiento, lo que mejora aún más la planificación quirúrgica.

La tecnología TTE 3D ha seguido mejorando con los avances en la tecnología de sondas, la potencia de procesamiento de ultrasonidos y la eficiencia del posprocesamiento. Las sondas de matriz 3D actuales ahora pueden adquirir un conjunto de datos de un solo latido de volumen completo a una velocidad de volumen de aproximadamente 25 volúmenes por segundo¹⁰. Es posible aumentar aún más la velocidad de volumen de un conjunto de datos de un solo latido por encima de 25 volúmenes por segundo, dependiendo del proveedor de ultrasonidos, la tecnología de sonda y la optimización del volumen. Sin embargo, si se utiliza el método de volumen completo con compuerta de ECG (subvolúmenes), este número puede duplicarse con creces, proporcionando tasas de volumen que se necesitan en los niños. Las frecuencias cardíacas más altas en los niños en comparación con los adultos requieren una resolución 3D temporal más alta para la precisión del diagnóstico. Además, el desarrollo de una tecnología específica de sondas 3D pediátricas permitió una mayor frecuencia de exploración, proporcionando una mejor resolución espacial, lo que es crucial teniendo en cuenta el pequeño tamaño de la válvula mitral y su aparato¹¹. A pesar de todas estas mejoras tecnológicas, los vendedores han conseguido producir sondas con huellas adaptadas a la anatomía de los niños pequeños para mantener una ventana acústica óptima. Por último, las nuevas funciones de posprocesamiento, como las herramientas de recorte rápido, permiten un posprocesamiento eficiente.

En este trabajo describimos la técnica para la evaluación 3D de la válvula mitral en niños, que puede ser aplicada a cualquier sistema de ultrasonido con aplicación de ETT 3D. Además, se revisará el post-procesado de los datos 3D y su beneficio en la planificación quirúrgica. Por último, hablaremos de algunas aplicaciones clínicas de la imagen 3D en niños e incluiremos algunos ejemplos.

Protocolo

Este protocolo sigue los lineamientos del comité de ética en investigación en humanos de nuestra institución.

NOTA: Para la implementación de este protocolo, se utiliza un sistema de ultrasonido General Electric (GE) Vivid E95 o Philips Epiq 7C. En el sistema GE Vivid E95, el usuario puede elegir entre 4Vc-D (sonda para adultos) o 6Vc-D (sonda pediátrica). En el Philips Epiq 7C, el usuario puede elegir entre el X5-1 (sonda para adultos) o el X7-2 (sonda pediátrica). Véase la figura 1.

1. Configuración del paciente y selección de la sonda

1. Coloque al paciente en una posición de decúbito lateral izquierdo cuando sea posible. Consulte la Figura 1, paso A.
2. Seleccione la sonda de matriz 3D adecuada, pediátrica o para adultos, en función del tamaño del paciente y la calidad de la ventana de imagen. En la mayoría de los pacientes pediátricos menores de diez años, se puede utilizar una sonda de alta frecuencia (pediátrica) para obtener imágenes desde una ventana de imágenes paraesternales debido a la proximidad de la válvula mitral. A partir de los diez años, se puede intentar el uso de una sonda pediátrica, sin embargo, con una excelente calidad de imagen en niños mayores, la sonda para adultos es más ideal. Consulte la Figura 1, paso B.
   NOTA: Si el usuario solo tiene acceso a una sonda de matriz 3D para adultos, para pacientes pediátricos más pequeños, aumente la frecuencia de escaneo para obtener una resolución espacial óptima.

2. Posicionamiento de la sonda y optimización de imágenes 2D

1. Aplique una cantidad generosa de gel a la sonda de matriz 3D seleccionada.
   NOTA: La ventana de imagen óptima para la evaluación mitral en 3D es una vista modificada del eje largo paraesternal bajo. Desde este punto de vista, el aparato de la válvula mitral está muy cerca de la sonda y las valvas de la válvula mitral están relativamente perpendiculares al haz de ultrasonido. Además, una vista de eje largo paraesternal bajo proporciona una visualización completa de todo el aparato de la válvula mitral. Consulte la Figura 1, paso C.
2. Para obtener una vista modificada del eje largo paraesternal bajo, coloque la sonda en el tórax en una vista de ecocardiografía paraesternal larga estándar.
   1. Deslice la sonda lateralmente sobre el tórax hasta que las valvas de la válvula mitral estén más perpendiculares al haz de ultrasonido y la ventana de imagen 2D sea óptima (esta posición estará entre la ventana paraesternal estándar y la ventana apical estándar).
      NOTA: Si el paciente no tiene una vista paraesternal baja modificada óptima, una ventana paraesternal estándar y una ventana apical en combinación permitirán una visualización completa de la anatomía de la válvula mitral.
   2. Centre la válvula mitral en el sector del ultrasonido balanceando la sonda. El balanceo de la sonda implica un movimiento en el eje largo de la sonda a lo largo de un punto fijo mientras se cambia el ángulo de insonación de 90 grados. En las imágenes 3D, centre el área de interés en el sector de la ecografía para permitir un volumen más estrecho y, por lo tanto, una mejor resolución temporal.

3. 3D Método de adquisición de volumen

1. Comience activando el botón 3D en la consola de ultrasonido (también puede estar etiquetada como 4D por algunos proveedores) para ingresar a una pantalla de volumen completo. La visualización de volumen completo debe comenzar como un volumen completo en tiempo real.
   NOTA: El zoom 3D también se puede utilizar para obtener un conjunto de datos 3D de la válvula mitral, sin embargo, con su región de interés limitada, no se recomendaría porque incluir las estructuras circundantes puede ser importante para el manejo quirúrgico.
2. Si el paciente coopera y es capaz de contener la respiración, utilice la adquisición de volumen completo controlada por ECG (véase la figura 1, paso E). Elija el número de subvolúmenes (latidos del corazón) que se utilizarán para la adquisición; en la mayoría de los sistemas de ultrasonido, el número de subvolúmenes se puede ajustar entre 2 y 6 (ver Figura 1, paso H). El mayor número de subvolúmenes utilizados durante la adquisición dará como resultado una tasa de volumen más alta (mayor resolución temporal), pero puede dar lugar a artefactos de puntada relacionados con la respiración o el movimiento a medida que se juntan los subvolúmenes.
3. Si el paciente no coopera o no puede contener la respiración, la adquisición de volumen completo en 3D en tiempo real eliminará la posibilidad de artefactos de "sutura" (consulte la Figura 1, paso F). Sin embargo, la resolución temporal reducida no es ideal en los niños y requerirá que el usuario sacrifique el tamaño del volumen (región de interés) o la resolución espacial para compensar (ambos se analizan en el siguiente paso).

4. 3D optimización del volumen (consulte la Figura 1, paso G)

1. Optimice el tamaño del volumen completo para incluir todo el anillo de la válvula mitral, las cuerdas, los músculos papilares y la válvula aórtica cuando sea posible.
   NOTA: Con la adquisición con compuerta de ECG, se puede adquirir un mayor volumen de datos debido a un aumento en la tasa de volumen logrado a través de subvolúmenes.
   1. Se requerirá un volumen menor de datos para la adquisición en tiempo real, con el fin de mantener una velocidad de fotogramas razonable. Para ello, estreche el plano de elevación y obtenga imágenes en un eje corto paraesternal para permitir una visualización completa de las valvas y el anillo de la válvula mitral (véase la figura 2).
2. Optimice la relación señal-ruido 3D (calidad de las imágenes) aumentando la densidad de la línea de ultrasonido cuando sea posible. Un aumento en la densidad de la línea de ultrasonido resultará en una disminución en la tasa de volumen. Los diferentes proveedores tienen una terminología variable para esta función. En el sistema de ultrasonido GE Vivid E95, optimice la densidad de la línea con la perilla de velocidad de fotogramas . En el sistema de ultrasonidos Philips Epiq 7C, optimice la densidad de la línea con el botón de la pantalla táctil Calidad de imagen .
   1. Con la adquisición con compuerta de ECG, aumente la densidad de la línea de volumen 3D porque el uso de subvolúmenes mantendrá una buena tasa de volumen.
   2. Con la adquisición en tiempo real, equilibre la densidad de la línea de volumen 3D con una tasa de volumen aceptable para la frecuencia cardíaca del paciente.
3. Establezca los ajustes de ganancia 3D más altos que los ajustes de ganancia 2D para minimizar la caída en las valvas de la válvula mitral. La ganancia se puede disminuir durante el procesamiento posterior para optimizar aún más la imagen recortada si es necesario.

5. Almacenamiento de la adquisición de volumen completo 3D (consulte la Figura 1, paso I)

1. Si utiliza un ECG de adquisición con compuerta, pida al paciente que contenga la respiración y permanezca quieto. A continuación, active el número de subvolúmenes (latidos del corazón) seleccionados. Espere al menos el número de tiempos seleccionados antes de pulsar Almacenar (cuantos más subvolúmenes se seleccionen, el resultado será un proceso de almacenamiento más largo)
   1. Asegúrese de que no haya artefactos de "sutura" presentes y de que toda la válvula mitral esté visible en el volumen 3D antes de almacenar el volumen final.
2. Si utiliza la adquisición en tiempo real, almacene el volumen final una vez que se haya completado toda la optimización.

Adquisición 6. 3D Doppler color

1. Por separado, obtenga una adquisición de volumen Doppler 3D en color agregando Doppler en color y siguiendo los pasos 3-5 del protocolo. Optimice el tamaño de la caja Doppler color lo más estrecho posible e incluya todo el anillo de la válvula mitral. Ajuste la escala de velocidad Doppler de color entre 60-80 cm/s.
2. Utilice la adquisición con compuerta de ECG para mantener una tasa de volumen adecuada. Siga el paso 5.1 para almacenar el volumen Doppler en color 3D.
   NOTA: La adición de Doppler color a un volumen 3D reduce significativamente la resolución temporal, lo que dificulta su viabilidad en niños.

7. Posprocesamiento y recorte de la válvula mitral

NOTA: El posprocesamiento y el recorte de la válvula mitral se pueden realizar directamente en el sistema de ultrasonido para obtener resultados inmediatos. Sin embargo, también hay software dedicado de GE (EchoPAC) y software de Philips (QLAB) que proporcionan las mismas funciones desde una estación de revisión. Además, TomTec proporciona un software universal para el posprocesamiento y el recorte de conjuntos de datos 3D de ambos proveedores.

1. Cargue el volumen 3D almacenado de la válvula mitral en una pantalla multiplanar de 3 paneles (plano lateral 2D, plano de elevación 2D y reconstrucción 3D) y active la herramienta de recorte rápido. La herramienta de recorte rápido requiere dos clics y permite al usuario recortar en cualquier plano.
   NOTA: Los diferentes proveedores tendrán una terminología variable para la herramienta de recorte rápido. En el sistema de ultrasonido GE Vivid E95, esta herramienta de recorte está etiquetada como "2 Click Crop". En el sistema de ultrasonidos Philips Epiq 7C, esta herramienta de recorte está etiquetada como "Quick Vue".
2. Para obtener una vista frontal de la válvula mitral desde la aurícula izquierda (vista del cirujano), siga los pasos a continuación (consulte la figura 3, paso E).
   1. Trabajando desde el plano lateral 2D (eje largo paraesternal bajo en este protocolo), coloque el primer cursor dentro de la aurícula izquierda, justo por encima del anillo mitral. Una vez establecida la primera posición, arrastre el cursor a través de la válvula mitral hacia el lado ventricular y alinee la línea de cultivo paralela al anillo de la válvula mitral. Coloque el segundo cursor dentro del ventrículo izquierdo, asegurándose de que las valvas de la válvula mitral se capturen dentro de las líneas de cultivo, y establezca este punto (consulte la Figura 3 paso B).
   2. La orientación de visualización recomendada para la válvula mitral en la cara es anterior hasta¹². Con la bola de seguimiento, gire la válvula mitral 3D para colocar la válvula aórtica en la parte superior de la pantalla.
3. Para obtener una vista frontal de la válvula mitral desde el ventrículo izquierdo, simplemente voltee la imagen recortada del paso anterior 180 grados (en algunos sistemas de proveedores hay una función de recorte volteado que logra esto rápidamente) (consulte la Figura 3, paso F).
   1. Recorte el volumen Doppler 3D en color de la válvula mitral en la misma orientación que el paso 7.3.
4. Obtener una vista del aparato subvalvular de la válvula mitral, incluidas las cuerdas, las cuerdas tendinarias y los músculos papilares.
   1. Trabajando desde el plano lateral 2D (eje largo paraesternal bajo en este protocolo), coloque el primer cursor en el centro del ventrículo izquierdo. Una vez establecida la primera posición, arrastre el cursor hacia la pared posterior del ventrículo izquierdo y alinee las líneas de corte paralelas al eje largo del ventrículo izquierdo. Coloque el segundo cursor debajo de la pared posterior y establezca este punto (véase la figura 4).
5. Optimice los ajustes de ganancia y compresión 3D.
   1. Optimice la configuración de ganancia 3D a su configuración más baja mientras mantiene una caída mínima o nula de la valva de la válvula mitral.
   2. Optimice la configuración de compresión 3D para incluir una gama más amplia o más estrecha de tonos de color. La compresión 3D puede mejorar la percepción de profundidad 3D. En el sistema Philips Epiq 7, el ajuste de la compresión 3D se realiza girando la perilla de compresión . En el sistema GE Vivid E95, el ajuste de la compresión 3D se realiza girando la perilla de ganancia del modo activo .
6. Almacene las vistas 3D optimizadas y recortadas de la válvula mitral como clips de bucle de cine separados.

Resultados

Un conjunto de datos 3D de buena calidad de la válvula mitral en la ecocardiografía pediátrica tendrá una tasa de volumen óptima que es apropiada para evaluar el movimiento de las valvas y una excelente resolución espacial que utiliza una resolución axial superior. Para evaluar el éxito de la adquisición de ECG 3D con compuerta de los protocolos, primero determine si hay algún artefacto de "sutura" significativo. En presencia de ningún artefacto y si la adquisición se realiz?...

Discusión

Para el operador/ecografista, la ecocardiografía 3D a menudo se enfrenta a varios desafíos. En primer lugar, por naturaleza, existe una variación significativa en el tamaño del paciente, la frecuencia cardíaca y la cooperación durante un examen de ecocardiografía pediátrica. Estos parámetros dificultan la existencia de protocolos específicos para el uso del lenguaje 3D y, por lo tanto, hacen que el operador de adquisición del idioma sea dependiente. A menudo, la formación de ...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
4Vc-D probe	General Electric		Ultraspound probe (GE)
6Vc-D probe	General Electric		Ultraspound probe (GE)
Epiq 7C	Philips		Ultrasound system
Vivid E95	General Electric		Ultrasound system
X5-1	Philips		Ultraspound probe (Philips)
X7-2	Philips		Ultraspound probe (Philips)