O Uso da Ecocardiografia 3D no Planejamento Cirúrgico da Valva Mitral em Cardiologia Pediátrica

Resumo

A ecocardiografia 3D da valva mitral em cardiologia pediátrica produz reconstruções anatômicas completas que contribuem para melhorar o manejo cirúrgico. Aqui, descrevemos um protocolo para aquisição 3D e pós-processamento da valva mitral em cardiologia pediátrica.

Resumo

A valvopatia mitral em cardiologia pediátrica é complexa e pode envolver uma combinação de anormalidades anulares, folheto, cordas tendíneas e músculos papilares. A ecocardiografia bidimensional transtorácica (2DE) continua sendo a principal técnica de diagnóstico por imagem utilizada no planejamento cirúrgico pediátrico. No entanto, como a valva mitral é uma estrutura tridimensional (3D), a adição de ecocardiografia 3D (3DE) para melhor definir os mecanismos de estenose e/ou regurgitação é vantajosa. A tecnologia 3DE transtorácica melhorou com os avanços na tecnologia de sonda e scanners de ultrassom, produzindo imagens com boa resolução espacial e resolução temporal adequada. Especificamente, a adição de transdutores 3D pediátricos com frequências mais altas e uma pegada menor fornece melhor imagem 3DE em crianças. A eficiência aprimorada da aquisição e análise 3DE permite que a avaliação 3D da válvula mitral seja mais facilmente integrada pelo ultrassonografista, pelo cardiologista e pelo cirurgião na avaliação da válvula mitral. Essa melhoria também foi possível graças à otimização do software de pós-processamento.

Neste artigo de método, pretendemos descrever a avaliação transtorácica 3DE da valva mitral em crianças e seu uso no planejamento cirúrgico da valvopatia mitral pediátrica. Em primeiro lugar, a avaliação 3DE começa com a seleção da sonda correta e com a obtenção de uma visão da válvula mitral. Em seguida, o método apropriado de aquisição de dados deve ser selecionado com base em cada paciente. Em seguida, a otimização do conjunto de dados é crítica para equilibrar adequadamente a resolução espacial e temporal. Durante a digitalização ao vivo ou após a aquisição, o conjunto de dados pode ser cortado usando ferramentas inovadoras que permitem ao usuário obter rapidamente um número infinito de planos de corte ou reconstruções volumétricas. O cardiologista e o cirurgião podem visualizar a valva mitral na face; assim, reconstruindo com precisão sua morfologia para subsidiar o planejamento médico ou cirúrgico. Por fim, propõe-se uma revisão de algumas aplicações clínicas, mostrando exemplos no manejo pediátrico da valva mitral.

Introdução

O aparelho valvar mitral é uma estrutura complexa constituída pelo anel valvar mitral, folhetos, cordas tendíneas e músculos papilares do ventrículo esquerdo ^1,2. A valvopatia mitral pediátrica consiste em uma extensa gama de anormalidades morfológicas associadas a anomalias cardíacas congênitas e adquiridas³. A descrição da morfologia da valvopatia mitral e seus mecanismos subjacentes são parâmetros-chave para o planejamento cirúrgico⁴. Isso requer o uso de modalidades precisas de diagnóstico por imagem. A ecocardiografia é estabelecida como uma das principais técnicas diagnósticas utilizadas na valvopatia mitral pediátrica⁵. Especificamente, a ecocardiografia bidimensional (2D) na doença valvar mitral pediátrica continua sendo o método diagnóstico mais amplamente utilizado. No entanto, devido à natureza da imagem 2D, o ultrassonografista, o cardiologista e o cirurgião devem reconstruir mentalmente essa complexa estrutura 3D para determinar os mecanismos patológicos.

Com a capacidade de produzir visualizações anatomicamente corretas e um número infinito de planos de corte, a ecocardiografia tridimensional (3D) tem a capacidade de melhorar a imagem da válvula mitral. O valor da ecocardiografia 3D é demonstrado em sua capacidade de fornecer informações específicas sobre a forma e a dinâmica anular, o prolapso da vieira do folheto e a zona de coaptação do folheto ^6,7. Embora a ecocardiografia transesofágica 3D (ETE) tenha se mostrado a modalidade de ultrassom mais precisa na identificação da patologia da valva mitral em adultos⁸, a ecocardiografia transtorácica (ETT) 3D é mais viável em crianças devido a uma melhor janela acústica. O ETT 3D provou ser altamente preciso no discernimento de lesões da valva mitral simples versus complexas e na necessidade de intervenção cirúrgica⁹. Além disso, a aquisição de um conjunto de dados volumétricos 3D permite que cirurgiões e cardiologistas colaborem no pós-processamento, aprimorando ainda mais o planejamento cirúrgico.

A tecnologia 3D TTE continuou a melhorar com o avanço da tecnologia de sonda, poder de processamento de ultrassom e eficiências de pós-processamento. As sondas de matriz 3D atuais agora podem adquirir um conjunto de dados de batimento único de volume total a uma taxa de volume de aproximadamente 25 volumes por segundo¹⁰. É possível aumentar ainda mais a taxa de volume de um conjunto de dados de batimento único acima de 25 volumes por segundo, dependendo do fornecedor de ultrassom, tecnologia de sonda e otimização de volume. No entanto, se o método de volume total com ECG (subvolumes) for usado, esse número pode mais que dobrar, fornecendo taxas de volumes necessárias em crianças. As frequências cardíacas mais altas em crianças em comparação com adultos requerem maior resolução 3D temporal para precisão diagnóstica. Além disso, o desenvolvimento de tecnologia de sonda 3D pediátrica específica permitiu uma maior frequência de varredura, proporcionando melhor resolução espacial, o que é crucial em relação ao pequeno tamanho da valva mitral e seu aparato¹¹. Apesar de todas essas melhorias tecnológicas, os fornecedores conseguiram produzir sondas com pegadas adaptadas à anatomia de crianças pequenas para manter uma janela acústica ideal. Por fim, novos recursos de pós-processamento, como ferramentas de corte rápido, permitem um pós-processamento eficiente.

Neste artigo, descrevemos a técnica de avaliação 3D do ETT da valva mitral em crianças, que pode ser aplicada a qualquer sistema de ultrassom com aplicação de ETT 3D. Além disso, o pós-processamento dos dados 3D será revisado e seu benefício no planejamento cirúrgico. Por fim, discutiremos algumas aplicações clínicas da imagem 3D em crianças e incluiremos alguns exemplos.

Protocolo

Este protocolo segue as diretrizes do comitê de ética em pesquisa com seres humanos de nossa instituição.

NOTA: Para a implementação deste protocolo, é utilizado um sistema de ultrassom General Electric (GE) Vivid E95 ou Philips Epiq 7C. No sistema GE Vivid E95, o usuário pode escolher entre o 4Vc-D (sonda para adultos) ou 6Vc-D (sonda pediátrica). No Philips Epiq 7C, o usuário pode escolher entre o X5-1 (sonda para adultos) ou X7-2 (sonda pediátrica). Veja a Figura 1.

1. Configuração do paciente e seleção da sonda

1. Posicione o paciente em decúbito lateral esquerdo quando possível. Consulte a Figura 1, etapa A.
2. Selecione a sonda de matriz 3D apropriada, pediátrica ou adulta, com base no tamanho do paciente e na qualidade da janela de imagem. Na maioria dos pacientes pediátricos com menos de dez anos de idade, uma sonda de alta frequência (pediátrica) pode ser usada ao fazer imagens de uma janela de imagem paraesternal devido à proximidade da válvula mitral. Com mais de dez anos, pode-se tentar o uso de uma sonda pediátrica, porém com excelente qualidade de imagem em crianças mais velhas, a sonda para adultos é mais ideal. Consulte a Figura 1, etapa B.
   NOTA: Se o usuário tiver acesso apenas a uma sonda de matriz 3D adulta, para pacientes pediátricos menores, aumente a frequência de varredura para obter a resolução espacial ideal.

2. Posicionamento da sonda e otimização de imagem 2D

1. Aplique uma quantidade generosa de gel na sonda de matriz 3D selecionada.
   NOTA: A janela de imagem ideal para avaliação mitral 3D é uma visão de eixo longo paraesternal baixo modificada. A partir dessa visão, o aparelho da válvula mitral está próximo à sonda e os folhetos da válvula mitral são relativamente perpendiculares ao feixe de ultrassom. Além disso, uma visão de eixo longo paraesternal baixo fornece visualização completa de todo o aparelho da valva mitral. Veja a Figura 1, etapa C.
2. Para obter uma visão modificada do eixo longo paraesternal baixo, posicione a sonda no tórax em uma visão de ecocardiografia de eixo longo paraesternal padrão.
   1. Deslize a sonda lateralmente no tórax até que os folhetos da válvula mitral estejam mais perpendiculares ao feixe de ultrassom e a janela de imagem 2D esteja ideal (esta posição será entre a janela paraesternal padrão e a janela apical padrão).
      NOTA: Se o paciente não tiver uma visão paraesternal baixa modificada ideal, uma janela paraesternal padrão e uma janela apical em combinação permitirão a visualização completa da anatomia da valva mitral.
   2. Centralize a válvula mitral no setor de ultrassom balançando a sonda. Balançar a sonda envolve movimento no eixo longo da sonda ao longo de um ponto fixo enquanto altera o ângulo de insonação de 90 graus. Na imagem 3D, centralize a área de interesse no setor de ultrassom para permitir um volume mais estreito e, portanto, melhor resolução temporal.

3. 3D Método de aquisição de volume

1. Comece ativando o botão 3D no console de ultrassom (também pode ser rotulado como 4D por alguns fornecedores) para entrar em uma exibição de volume total. A exibição do volume total deve começar como um volume total em tempo real.
   NOTA: O zoom 3D também pode ser usado para obter um conjunto de dados 3D da válvula mitral, no entanto, com sua região limitada de interesse, não seria recomendado porque a inclusão de estruturas circundantes pode ser importante para o tratamento cirúrgico.
2. Se o paciente for cooperativo e capaz de prender a respiração, use a aquisição de volume total controlada por ECG (ver Figura 1, etapa E). Escolha o número de subvolumes (batimentos cardíacos) a serem usados para a aquisição; na maioria dos sistemas de ultrassom, o número de subvolumes pode ser definido entre 2-6 (consulte a Figura 1, etapa H). O maior número de subvolumes usados durante a aquisição resultará em uma taxa de volume mais alta (resolução temporal aumentada), mas pode resultar em artefatos de ponto relacionados à respiração ou movimento à medida que os subvolumes são colocados juntos.
3. Se o paciente não cooperar ou não conseguir prender a respiração, a aquisição de volume total 3D em tempo real eliminará o potencial de artefatos de "costura" (consulte a Figura 1, etapa F). No entanto, a resolução temporal reduzida não é ideal em crianças e exigirá que o usuário sacrifique o tamanho do volume (região de interesse) ou a resolução espacial para compensar (ambos discutidos na próxima etapa).

4. 3D otimização de volume (consulte a Figura 1, etapa G)

1. Otimize o tamanho total do volume para incluir todos os anéis da válvula mitral, cordas, músculos papilares e válvula aórtica sempre que possível.
   NOTA: Com a aquisição controlada por ECG, um volume maior de dados pode ser adquirido devido a um aumento na taxa de volume obtido por meio de subvolumes.
   1. Um volume menor de dados será necessário para aquisição em tempo real, a fim de manter uma taxa de quadros razoável. Faça isso estreitando o plano de elevação e a imagem em um eixo curto paraesternal para permitir a visualização completa dos folhetos e anel da válvula mitral (ver Figura 2).
2. Otimize a relação sinal-ruído 3D (qualidade das imagens) aumentando a densidade da linha de ultrassom quando possível. Um aumento na densidade da linha de ultrassom resultará em uma diminuição na taxa de volume. Diferentes fornecedores têm terminologia variável para essa função. No sistema de ultrassom GE Vivid E95, otimize a densidade da linha usando o botão Frame Rate . No sistema de ultrassom Philips Epiq 7C, otimize a densidade da linha usando o botão da tela sensível ao toque de qualidade de imagem .
   1. Com a aquisição controlada por ECG, aumente a densidade da linha de volume 3D porque o uso de subvolumes manterá uma boa taxa de volume.
   2. Com a aquisição em tempo real, equilibre a densidade da linha de volume 3D com uma taxa de volume aceitável para a frequência cardíaca do paciente.
3. Defina as configurações de ganho 3D acima das configurações de ganho 2D para minimizar a queda nos folhetos da válvula mitral. O ganho pode ser diminuído durante o pós-processamento para otimizar ainda mais a imagem cortada, se necessário.

5. Armazenando a aquisição de volume total 3D (consulte a Figura 1, etapa I)

1. Se estiver usando aquisição controlada por ECG, peça ao paciente para prender a respiração e permanecer imóvel. Em seguida, ative o número de subvolumes (batimentos cardíacos) selecionados. Aguarde pelo menos o número de batidas selecionadas antes de pressionar Armazenar (quanto mais subvolumes selecionados, resultará em um processo de armazenamento mais longo)
   1. Certifique-se de que não haja artefatos de "ponto" presentes e que toda a válvula mitral esteja visível no volume 3D antes de armazenar o volume final.
2. Se estiver usando aquisição em tempo real, armazene o volume final assim que toda a otimização for concluída.

6. 3D aquisição de Doppler colorido

1. Obtenha separadamente uma aquisição de volume Doppler colorido 3D adicionando Doppler colorido e seguindo as etapas 3-5 do protocolo. Otimize o tamanho da caixa Doppler colorida o mais estreito possível, incluindo todo o anel da válvula mitral. Defina a escala de velocidade Doppler colorida entre 60-80 cm/s.
2. Use a aquisição controlada por ECG para manter uma taxa de volume adequada. Siga a etapa 5.1 para armazenar o volume Doppler colorido 3D.
   NOTA: A adição de Doppler colorido a um volume 3D reduz significativamente a resolução temporal, dificultando sua viabilidade em crianças.

7. Pós-processamento e corte da válvula mitral

NOTA: O pós-processamento e o corte da válvula mitral podem ser realizados diretamente no sistema de ultrassom para resultados imediatos. No entanto, também existe um software GE dedicado (EchoPAC) e um software Philips (QLAB) que fornecem as mesmas funções de uma estação de revisão. Além disso, a TomTec fornece um software universal para pós-processamento e corte de conjuntos de dados 3D de ambos os fornecedores.

1. Carregue o volume 3D armazenado da válvula mitral em uma tela multiplanar de 3 painéis (plano lateral 2D, plano de elevação 2D e reconstrução 3D) e ative a ferramenta de corte rápido. A ferramenta de corte rápido requer dois cliques e permite ao usuário cortar em qualquer plano.
   NOTA: Diferentes fornecedores terão terminologia variável para a ferramenta de corte rápido. No sistema de ultrassom GE Vivid E95, esta ferramenta de corte é rotulada como "Corte com 2 cliques". No sistema de ultrassom Philips Epiq 7C, esta ferramenta de corte é rotulada como "Quick Vue".
2. Para obter uma visão frontal da válvula mitral do átrio esquerdo (visão do cirurgião), siga as etapas abaixo (consulte a Figura 3, etapa E).
   1. Trabalhando a partir do plano lateral 2D (eixo longo paraesternal baixo neste protocolo), posicione o primeiro cursor dentro do átrio esquerdo, logo acima do anel mitral. Depois que a primeira posição for definida, arraste o cursor pela válvula mitral em direção ao lado ventricular e alinhe a linha de corte paralela ao anel da válvula mitral. Posicione o segundo cursor dentro do ventrículo esquerdo, garantindo que os folhetos da válvula mitral sejam capturados dentro das linhas de cultura, e defina este ponto (consulte a Figura 3 etapa B).
   2. A orientação de exibição recomendada para a face da valva mitral é anterior para cima¹². Usando o trackball, gire a válvula mitral 3D para posicionar a válvula aórtica na parte superior da tela.
3. Para obter uma visão frontal da válvula mitral view do ventrículo esquerdo, basta inverter a imagem cortada da etapa anterior 180 graus (em alguns sistemas de fornecedores, há uma função de corte invertida que faz isso rapidamente) (consulte a Figura 3, etapa F).
   1. Corte o volume Doppler 3D colorido da válvula mitral na mesma orientação da etapa 7.3.
4. Obtenha uma visão do aparelho subvalvar da válvula mitral, incluindo as cordas tendíneas e os músculos papilares.
   1. Trabalhando a partir do plano lateral 2D (eixo longo paraesternal baixo neste protocolo), posicione o primeiro cursor no meio do ventrículo esquerdo. Depois que a primeira posição for definida, arraste o cursor em direção à parede posterior do ventrículo esquerdo e alinhe as linhas de corte paralelas ao eixo longo do ventrículo esquerdo. Posicione o segundo cursor abaixo da parede posterior e ajuste este ponto (veja a Figura 4).
5. Otimize as configurações de ganho e compressão 3D.
   1. Otimize as configurações de ganho 3D para sua configuração mais baixa, mantendo o mínimo ou nenhum abandono do folheto da válvula mitral.
   2. Otimize as configurações de compactação 3D para incluir uma gama mais ampla ou mais estreita de tons de cores. A compressão 3D pode melhorar a percepção de profundidade 3D. No sistema Philips Epiq 7, o ajuste da compressão 3D é realizado girando o botão de compressão . No sistema GE Vivid E95, o ajuste da compressão 3D é realizado girando o botão de ganho do Modo Ativo .
6. Armazene as visualizações 3D otimizadas e recortadas da válvula mitral como clipes de loop de filme separados.

Resultados

Um conjunto de dados 3D de boa qualidade da valva mitral na ecocardiografia pediátrica terá uma taxa de volume ideal apropriada para avaliar o movimento do folheto e excelente resolução espacial que utiliza resolução axial superior. Para avaliar o sucesso dos protocolos de aquisição de ECG 3D, primeiro determine se algum artefato de "ponto" significativo está presente. Na presença de nenhum artefato e se a aquisição foi feita usando uma visão 2D de eixo longo paraesternal baixo de excelente qualidade, este conjunto de da...

Discussão

Para o operador/ultrassonografista, a ecocardiografia 3D costuma enfrentar vários desafios. Primeiro, por natureza, há uma variação significativa no tamanho do paciente, frequência cardíaca e cooperação durante um exame de ecocardiografia pediátrica. Esses parâmetros dificultam a existência de protocolos específicos 3D e, portanto, tornam o operador de aquisição 3D dependente. Muitas vezes, o treinamento para ultrassonografistas é focado principalmente em imagens 2D, deixando uma lacuna ...

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Sonda 4Vc-D	General Electric		Ultraspound (GE)
Sonda 6Vc-D	General Electric		Ultraspound (GE)
Epiq 7C	Philips		Sistema de ultrassom
Vivid E95	General Electric		Sonda
	Ultraspound Philips		(Philips)
X7-2	Philips		Ultraspound (Philips)

Sonda Sonda Sonda