השימוש באקוקרדיוגרפיה תלת מימדית בתכנון כירורגי של המסתם המיטרלי בקרדיולוגיה ילדים

Summary

אקו לב תלת מימדי של המסתם המיטרלי בקרדיולוגיה ילדים מייצר שחזורים אנטומיים מלאים התורמים לשיפור הניהול הכירורגי. כאן, אנו מתארים פרוטוקול לרכישה תלת מימדית ועיבוד לאחר של המסתם המיטרלי בקרדיולוגיה של ילדים.

Abstract

מחלת המסתם המיטרלי בקרדיולוגיה של ילדים היא מורכבת ויכולה לכלול שילוב של הפרעות טבעתיות, עלעלים, גידי אקורדה ושרירים פפילריים. אקו לב דו-ממדי טרנס-חזה (2DE) נותרה טכניקת ההדמיה האבחנתית העיקרית המשמשת בתכנון ניתוחי ילדים. עם זאת, בהתחשב בכך שהמסתם המיטרלי הוא מבנה תלת מימדי (3D), תוספת של אקו לב תלת מימדי (3DE) כדי להגדיר טוב יותר את מנגנוני ההיצרות ו/או רגורגיטציה היא יתרון. טכנולוגיית 3DE טרנס-חזה השתפרה עם ההתקדמות בטכנולוגיית בדיקה וסורקי אולטרסאונד, ומייצרת תמונות ברזולוציה מרחבית טובה ורזולוציה זמנית נאותה. באופן ספציפי, התוספת של מתמרי תלת מימד לילדים עם תדרים גבוהים יותר וטביעת רגל קטנה יותר מספקת הדמיית 3DE טובה יותר בילדים. יעילות משופרת של רכישה וניתוח 3DE מאפשרת לשלב הערכה תלת מימדית של המסתם המיטרלי ביתר קלות על ידי הסונוגרף, הקרדיולוג והמנתח בהערכת המסתם המיטרלי. שיפור זה התאפשר גם על ידי אופטימיזציה של תוכנת העיבוד שלאחר העיבוד.

במאמר שיטה זה, אנו שואפים לתאר את הערכת 3DE הטרנס-חזה של המסתם המיטרלי בילדים והשימוש בה בתכנון כירורגי של מחלת המסתם המיטרלי בילדים. ראשית, הערכת 3DE מתחילה בבחירת הבדיקה הנכונה ובהשגת מבט על המסתם המיטרלי. לאחר מכן, יש לבחור את שיטת רכישת הנתונים המתאימה על סמך המטופל הבודד. לאחר מכן, אופטימיזציה של מערך הנתונים היא קריטית על מנת לאזן כראוי את הרזולוציה המרחבית והזמנית. במהלך סריקה חיה או לאחר רכישה, ניתן לחתוך את מערך הנתונים באמצעות כלים חדשניים המאפשרים למשתמש להשיג במהירות מספר אינסופי של מישורים חתוכים או שחזורים נפחיים. הקרדיולוג והמנתח יכולים לראות את המסתם המיטרלי בפנים; לפיכך, שחזור מדויק של המורפולוגיה שלו על מנת לתמוך בתכנון רפואי או כירורגי. לבסוף, מוצעת סקירה של כמה יישומים קליניים, המציגה דוגמאות בניהול מסתם מיטרלי בילדים.

Introduction

מנגנון המסתם המיטרלי הוא מבנה מורכב המורכב מטבעת המסתם המיטרלי, עלעלים, גיד המיתרים והשרירים הפפילריים של החדר השמאלי ^1,2. מחלת המסתם המיטרלי בילדים מורכבת ממגוון רחב של חריגות מורפולוגיות הקשורות לחריגות לב מולדות ונרכשות³. תיאור המורפולוגיה של מחלת המסתם המיטרלי והמנגנונים העומדים בבסיסו הם פרמטרים מרכזיים לתכנון הכירורגי⁴. זה דורש שימוש בשיטות הדמיה אבחנתיות מדויקות. אקו לב הוקמה כאחת מטכניקות האבחון העיקריות המשמשות במחלת המסתם המיטרלי בילדים⁵. באופן ספציפי, אקו לב דו מימדי (2D) במחלת המסתם המיטרלי בילדים נותרה שיטת האבחון הנפוצה ביותר. עם זאת, בשל אופי ההדמיה הדו-ממדית, על הסונוגרף, הקרדיולוג והמנתח לשחזר נפשית את המבנה התלת מימדי המורכב הזה כדי לקבוע את המנגנונים הפתולוגיים.

עם היכולת לייצר תצוגות נכונות מבחינה אנטומית ומספר אינסופי של מישורים חתוכים, לאקו לב תלת מימדי (תלת מימד) יש את היכולת לשפר את הדמיית המסתם המיטרלי. הערך של אקו לב תלת מימדי מוצג ביכולתו לספק מידע ספציפי על צורה טבעתית ודינמיקה, צניחת צדפות עלעלים ואזור התאמת עלעלים ^6,7. בעוד שאקו-לב תלת מימדי דרך הוושט (TEE) הוכח כשיטת האולטרסאונד המדויקת ביותר בזיהוי פתולוגיה של המסתם המיטרלי למבוגרים⁸, אקו לב טרנס-חזה תלת מימדי (TTE) אפשרי יותר בילדים בשל חלון אקוסטי טוב יותר. 3D TTE הוכח כמדויק ביותר בהבחנה בין נגעים פשוטים לעומת מורכבים במסתם המיטרלי והצורך בהתערבות כירורגית⁹. בנוסף, רכישת מערך נתונים נפחי תלת מימדי מאפשרת למנתחים ולקרדיולוגים לשתף פעולה בעיבוד שלאחר מכן, מה שמשפר עוד יותר את התכנון הכירורגי.

טכנולוגיית 3D TTE המשיכה להשתפר עם התקדמות בטכנולוגיית הבדיקה, כוח עיבוד האולטרסאונד ויעילות לאחר העיבוד. בדיקות המטריצה התלת-ממדיות הנוכחיות יכולות כעת לרכוש מערך נתונים של פעימה בודדת בנפח מלא בקצב נפח של כ-25 נפחים לשנייה¹⁰. ניתן להגדיל עוד יותר את קצב הנפח של מערך נתונים פעימה אחת מעל 25 נפחים לשנייה בהתאם לספק האולטרסאונד, טכנולוגיית הבדיקה ואופטימיזציה של עוצמת הקול. עם זאת, אם נעשה שימוש בשיטת הנפח המלא של א.ק.ג מגודר (נפחי משנה), מספר זה יכול להכפיל את עצמו, ולספק קצבי נפח הדרושים לילדים. קצב הלב הגבוה יותר אצל ילדים בהשוואה למבוגרים דורש רזולוציית תלת מימד זמנית גבוהה יותר לדיוק האבחון. בנוסף, הפיתוח של טכנולוגיית בדיקה תלת מימדית ספציפית לילדים איפשר תדר סריקה גבוה יותר, ומספק רזולוציה מרחבית טובה יותר שהיא חיונית לגבי הגודל הקטן של המסתם המיטרלי והמכשיר שלו¹¹. למרות כל השיפורים הטכנולוגיים הללו, הספקים הצליחו לייצר בדיקות עם טביעות רגל המותאמות לאנטומיה של ילדים קטנים כדי לשמור על חלון אקוסטי אופטימלי. לבסוף, תכונות חדשות לאחר עיבוד, כגון כלי חיתוך מהיר, מאפשרות עיבוד יעיל לאחר העיבוד.

במאמר זה, אנו מתארים את הטכניקה להערכת TTE תלת מימדית של המסתם המיטרלי בילדים, שניתן ליישם על כל מערכת אולטרסאונד עם יישום TTE תלת מימדי. בנוסף, ייבדק עיבוד לאחר נתוני התלת מימד ותועלתו בתכנון הניתוח. לבסוף, נדון בכמה יישומים קליניים של הדמיה תלת מימדית בילדים ונכלול כמה דוגמאות.

Protocol

פרוטוקול זה עוקב אחר ההנחיות של ועדת האתיקה של המחקר האנושי של המוסד שלנו.

הערה: ליישום פרוטוקול זה, נעשה שימוש במערכת אולטרסאונד של ג'נרל אלקטריק (GE) Vivid E95 או Philips Epiq 7C. במערכת GE Vivid E95, למשתמש יש בחירה בין 4Vc-D (בדיקה למבוגרים) או 6Vc-D (בדיקה לילדים). ב-Epiq 7C של פיליפס, למשתמש יש בחירה בין X5-1 (בדיקה למבוגרים) או X7-2 (בדיקה לילדים). ראה איור 1.

1. הגדרת מטופל ובחירת בדיקה

1. מקם את המטופל בתנוחת דקוביטוס לרוחב שמאל במידת האפשר. ראו איור 1, שלב א'.
2. בחר את בדיקת המטריצה התלת מימדית המתאימה, ילדים או מבוגרים, על סמך גודל המטופל ואיכות חלון ההדמיה. ברוב חולי הילדים מתחת לגיל עשר, ניתן להשתמש בבדיקה בתדר גבוה (ילדים) בעת הדמיה מחלון הדמיה פרה-סטרנלי בשל קרבתו של המסתם המיטרלי. מעל גיל עשר ניתן לנסות להשתמש בבדיקה לילדים, אולם עם איכות תמונה מעולה על ילדים גדולים יותר, הגשושית למבוגרים אידיאלית יותר. ראו איור 1, שלב ב'.
   הערה: אם למשתמש יש גישה רק לבדיקת מטריצה תלת מימדית למבוגרים, עבור מטופלים ילדים קטנים יותר, הגדל את תדירות הסריקה לרזולוציה מרחבית אופטימלית.

2. מיקום בדיקה ואופטימיזציה של תמונה דו-ממדית

1. מרחו כמות נדיבה של ג'ל על בדיקת המטריצה התלת-ממדית שנבחרה.
   הערה: חלון ההדמיה האופטימלי להערכה מיטרלית תלת מימדית הוא תצוגת ציר ארוך נמוך שונה. מנקודת מבט זו, מנגנון המסתם המיטרלי נמצא בסמיכות לבדיקה ועלוני המסתם המיטרלי נמצאים בניצב יחסית לקרן האולטרסאונד. בנוסף, תצוגה נמוכה של ציר ארוך parasternal מספקת הדמיה מלאה של כל מנגנון המסתם המיטרלי. ראו איור 1, שלב ג'.
2. כדי להשיג תצוגת ציר ארוך פרסטרנלי נמוך שונה, מקם את הגשושית על החזה בתצוגת אקו לב סטנדרטית של ציר ארוך פרסטרני.
   1. החלק את הגשושית לרוחב על החזה עד שעלי המסתם המיטרלי מאונכים יותר לקרן האולטרסאונד וחלון ההדמיה הדו-ממדי יהיה אופטימלי (מיקום זה יהיה בין החלון הפרסטרנלי הסטנדרטי לחלון האפיקלי הסטנדרטי).
      הערה: אם למטופל אין תצוגה פראסטרנית נמוכה אופטימלית, חלון פראסטרנלי סטנדרטי וחלון אפיקלי בשילוב יאפשרו הדמיה מלאה של אנטומיה של המסתם המיטרלי.
   2. מרכז את המסתם המיטרלי בגזרת האולטרסאונד על ידי נדנוד הבדיקה. נדנוד הגשושית כרוך בתנועה בציר הארוך של הגשושית לאורך נקודה קבועה תוך שינוי זווית האינסונציה הרחק מ-90 מעלות. בהדמיה תלת מימדית, מרכז את אזור העניין במגזר האולטרסאונד כדי לאפשר נפח צר יותר ולכן רזולוציה זמנית טובה יותר.

שיטת רכישת נפח 3. 3D

1. התחל בהפעלת כפתור התלת-ממד בקונסולת האולטרסאונד (עשוי להיות מסומן גם כ-4D על ידי ספקים מסוימים) כדי להיכנס לתצוגת עוצמת קול מלאה. תצוגת עוצמת הקול המלאה אמורה להתחיל כנפח מלא בזמן אמת.
   הערה: ניתן להשתמש בזום תלת מימד גם כדי להשיג מערך נתונים תלת מימדי של המסתם המיטרלי, אולם עם אזור העניין המוגבל שלו, לא יומלץ מכיוון שהכללת מבנים מסביב יכולה להיות חשובה לניהול כירורגי.
2. אם המטופל משתף פעולה ומסוגל לעצור את נשימתו, השתמש ברכישה בנפח מלא מגודר באק"ג (ראה איור 1, שלב E). בחר את מספר נפחי המשנה (פעימות לב) שישמשו לרכישה; ברוב מערכות האולטרסאונד ניתן להגדיר את מספר נפחי המשנה בין 2-6 (ראה איור 1, שלב H). המספר הגבוה יותר של נפחי משנה המשמשים במהלך הרכישה יביא לקצב נפח גבוה יותר (רזולוציה זמנית מוגברת) אך יכול לגרום לחפצי תפרים הקשורים לנשימה או לתנועה כאשר נפחי המשנה מורכבים.
3. אם המטופל אינו משתף פעולה או אינו מסוגל לעצור את נשימתו, רכישה תלת-ממדית בנפח מלא בזמן אמת תבטל את הפוטנציאל לחפצי "תפירה" (ראה איור 1, שלב F). עם זאת, הרזולוציה הזמנית המופחתת אינה אידיאלית אצל ילדים ותדרוש מהמשתמש להקריב את גודל הנפח (אזור העניין) או את הרזולוציה המרחבית כדי לפצות (שניהם נדונו בשלב הבא).

4. 3D מיטוב אמצעי האחסון (ראה איור 1, שלב ז')

1. בצע אופטימיזציה של גודל הנפח המלא כך שיכלול את כל טבעת המסתם המיטרלי, האקורדים, השרירים הפפילריים והמסתם האאורטלי במידת האפשר.
   הערה: עם רכישה מגודרת של א.ק.ג, ניתן לרכוש נפח גדול יותר של נתונים בגלל עלייה בקצב הנפח המושג באמצעות נפחי משנה.
   1. יידרש נפח קטן יותר של נתונים לרכישה בזמן אמת, על מנת לשמור על קצב פריימים סביר. עשה זאת על ידי צמצום מישור הגובה והדמיה בציר קצר פרה-סטרנלי כדי לאפשר הדמיה מלאה של עלוני המסתם המיטרלי והטבעת (ראה איור 2).
2. בצע אופטימיזציה של יחס אות לרעש תלת מימדי (איכות התמונות) על ידי הגדלת צפיפות קו האולטרסאונד במידת האפשר. עלייה בצפיפות קו האולטרסאונד תביא לירידה בקצב הנפח. לספקים שונים יש טרמינולוגיה משתנה עבור פונקציה זו. במערכת האולטרסאונד GE Vivid E95, בצע אופטימיזציה של צפיפות הקו באמצעות כפתור קצב הפריימים . במערכת האולטרסאונד Epiq 7C של פיליפס, מטב את צפיפות הקו באמצעות לחצן מסך המגע Image Quality .
   1. עם רכישה מגודרת של א.ק.ג, הגדל את צפיפות קו הנפח התלת-ממדית מכיוון שהשימוש בנפחי משנה ישמור על קצב נפח טוב.
   2. עם רכישה בזמן אמת, אזן את צפיפות קו הנפח התלת-ממדית עם קצב נפח מקובל עבור קצב הלב של המטופל.
3. הגדר את הגדרות הרווח התלת-ממדי גבוהות יותר מהגדרות הרווח הדו-ממדי כדי למזער את הנשירה בעלוני המסתם המיטרלי. ניתן להקטין את הרווח במהלך העיבוד שלאחר העיבוד כדי למטב עוד יותר את התמונה שנחתכה במידת הצורך.

5. אחסון רכישת הנפח המלא בתלת-ממד (ראה איור 1, שלב I)

1. אם אתה משתמש ברכישה מגודרת של א.ק.ג, בקש מהמטופל לעצור את נשימתו ולהישאר בשקט. לאחר מכן הפעל את מספר נפחי המשנה (פעימות לב) שנבחרו. המתן לפחות את מספר הפעימות שנבחר לפני הקשה על Store (ככל שיותר נפחי משנה שנבחרו יגרמו לתהליך אחסון ארוך יותר)
   1. ודא שאין חפצי "תפרים" וכל המסתם המיטרלי נראה בנפח התלת מימדי לפני אחסון הנפח הסופי.
2. אם אתה משתמש ברכישה בזמן אמת, אחסן את אמצעי האחסון הסופי לאחר השלמת כל המיטוב.

רכישת דופלר בצבע 6. 3D

1. השג בנפרד רכישת נפח דופלר תלת-ממדי צבעוני על-ידי הוספת דופלר צבעוני וביצוע שלבים 3-5 של הפרוטוקול. בצע אופטימיזציה של גודל קופסת הדופלר הצבעונית צרה ככל האפשר תוך הכללת כל טבעת המסתם המיטרלי. הגדר את סולם מהירות דופלר הצבע בין 60-80 ס"מ לשנייה.
2. השתמש ברכישה מגודרת של א.ק.ג כדי לשמור על קצב נפח נאות. בצע את שלב 5.1 כדי לאחסן את נפח הדופלר בצבע תלת-ממדי.
   הערה: הוספת דופלר צבעוני לנפח תלת מימד מפחיתה משמעותית את הרזולוציה הזמנית, מה שמקשה על היתכנותו בילדים.

7. לאחר עיבוד וחיתוך של המסתם המיטרלי

הערה: לאחר עיבוד וחיתוך של המסתם המיטרלי ניתן לבצע ישירות על מערכת האולטרסאונד לקבלת תוצאות מיידיות. עם זאת, יש גם תוכנת GE ייעודית (EchoPAC) ותוכנת פיליפס (QLAB) המספקות את אותן פונקציות מתחנת סקירה. בנוסף, TomTec מספקת תוכנה אוניברסלית לעיבוד וחיתוך מערכי נתונים תלת מימדיים משני הספקים.

1. טען את הנפח התלת-ממדי המאוחסן של המסתם המיטרלי בתצוגה רב-מישורית בת 3 פאנלים (מישור רוחבי דו-ממדי, מישור גובה דו-ממדי ושחזור תלת-ממדי) והפעל את כלי החיתוך המהיר. כלי החיתוך המהיר דורש שתי לחיצות ומאפשר למשתמש לחתוך בכל מישור.
   הערה: לספקים שונים יהיו טרמינולוגיה משתנה עבור כלי החיתוך המהיר. במערכת האולטרסאונד GE Vivid E95, כלי חיתוך זה מסומן "חיתוך 2 קליקים". במערכת האולטרסאונד Epiq 7C של פיליפס, כלי חיתוך זה נקרא "Quick Vue".
2. כדי לקבל מבט פנים אל פנים של המסתם המיטרלי view מהפרוזדור השמאלי (מבט המנתח) בצע את השלבים הבאים (ראה איור 3, שלב E).
   1. בעבודה מהמישור הרוחבי הדו-ממדי (ציר ארוך פרסטרנלי נמוך בפרוטוקול זה), מקם את הסמן הראשון בתוך הפרוזדור השמאלי, ממש מעל הטבעת המיטרלית. לאחר הגדרת המיקום הראשון, גרור את הסמן על פני המסתם המיטרלי לכיוון הצד החדר ויישר את קו החיתוך במקביל לטבעת המסתם המיטרלי. מקם את הסמן השני בתוך החדר השמאלי, וודא שעלי המסתם המיטרלי נלכדים בתוך קווי היבול שלך, והגדר נקודה זו (ראה איור 3 שלב ב').
   2. כיוון התצוגה המומלץ עבור המסתם המיטרלי בפנים הוא קדמי למעלה¹². בעזרת כדור העקיבה, סובב את המסתם המיטרלי התלת-ממדי כדי למקם את המסתם האאורטלי בחלק העליון של המסך.
3. כדי לקבל מבט פנים אל פנים של המסתם המיטרלי הרואה מהחדר השמאלי, פשוט הפוך את התמונה החתוכה בשלב הקודם ב-180 מעלות (בחלק ממערכות הספק יש פונקציית חיתוך היפוך שמשיגה זאת במהירות) (ראה איור 3, שלב F).
   1. חתוך את נפח הדופלר התלת-ממדי הצבעוני של המסתם המיטרלי באותו כיוון כמו שלב 7.3.
4. קבל תצוגה של מנגנון תת-ה-valvar של המסתם המיטרלי כולל השרירים הפפילריים.
   1. עבודה מהמישור הרוחבי הדו-ממדי (ציר ארוך פרסטרנלי נמוך בפרוטוקול זה), מקם את הסמן הראשון באמצע החדר השמאלי. לאחר הגדרת המיקום הראשון, גרור את הסמן לכיוון הקיר האחורי של החדר השמאלי ויישר את קווי החיתוך במקביל לציר הארוך של החדר השמאלי. מקם את הסמן השני מתחת לקיר האחורי והגדר נקודה זו (ראה איור 4).
5. מטבו את הגדרות הרווח והדחיסה בתלת-ממד.
   1. מטב את הגדרות הרווח התלת-ממדי להגדרה הנמוכה ביותר תוך שמירה על נשירה מינימלית של עלים מהמסתם המיטרלי.
   2. מטבו את קביעות הדחיסה בתלת-ממד כך שיכללו טווח רחב או צר יותר של גווני צבע. דחיסת תלת מימד יכולה לשפר את תפיסת העומק התלת מימדית. במערכת Epiq 7 של פיליפס, התאמת הדחיסה התלת-ממדית מתבצעת על ידי סיבוב כפתור הדחיסה . במערכת GE Vivid E95, התאמת הדחיסה התלת-ממדית מתבצעת על ידי סיבוב כפתור ההגברה של Active Mode .
6. אחסן את התצוגות התלת-ממדיות הממוטבות והחתוכות של המסתם המיטרלי כקליפסים נפרדים של לולאת קולנוע.

תוצאות

מערך נתונים תלת מימדי באיכות טובה של המסתם המיטרלי באקוקרדיוגרפיה לילדים יהיה בעל קצב נפח אופטימלי המתאים להערכת תנועת עלעלים ורזולוציה מרחבית מצוינת המשתמשת ברזולוציה צירית מעולה. כדי להעריך את הצלחת הפרוטוקולים רכישת א.ק.ג מגודרת תלת מימדית, קבע תחילה אם קיים חפץ "תפ?...

Discussion

עבור המפעיל/סונוגרף, אקו לב תלת מימדי נתקל לעתים קרובות במספר אתגרים. ראשית, מטבע הדברים יש שונות משמעותית בגודל המטופל, קצב הלב ושיתוף הפעולה במהלך בדיקת אקו לב לילדים. פרמטרים אלה מקשים על פרוטוקולים ספציפיים לתלת מימד ולכן הופכים את מפעיל הרכישה התלת-ממדית לתלוי. לעתי?...

Materials

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)