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 trotare@hotmail.com Recebido em: 06/04/2010 - Aceito em: 19/04/2010 64 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 Rev bras ecocardiogr imagem cardiovasc 2011, 24(1):64-71 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 66 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 67 Rev bras ecocardiogr imagem cardiovasc 2011, 24(1):64-71 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 68 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 69 Rev bras ecocardiogr imagem cardiovasc 2011, 24(1):64-71 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. 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