CC BY
81
Новые научные разработки и технологии
ТРЕХМЕРНАЯ ЭХОКАРДИОГРАФИЯ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ В ДИАГНОСТИКЕ ПОРОКОВ СЕРДЦА
Г.П. Нарциссова, A.M. Караськов, О.Ю. Малахова «Новосибирский НИИ патологии кровообращения им. акад. Е.Н. Мешалкина Росмедтехнологий»
Статья посвящена популяризации трехмерной эхокардиографии в реальном времени -новому методу визуализации сердечных структур. Выполнена трехмерная реконструкция в реальном времени у 50 больных на приборе Vivid 7 Dimension с матричным датчиком 3V (фирма General Electric). На примерах из практики показаны возможности 3DE метода в оценке деталей анатомии сердца при ВПС, морфологических изменениях клапанов у больных с ППС, внутрисердечных образованиях, искусственных клапанах. Приводятся примеры количественной оценки объемов желудочков сердца с использованием мультипланового метода. Обсуждаются ограничения и проблемы, а также перспективы метода.
Трехмерная эхокардиография (3DE) представляет собой новую технологию визуализации сердца. В XXI столетии началась новая эра в диагностике кардиальной патологии - введение и распространение нового инструмента визуализации сердца - трехмерной эхокардиографии в реальном масштабе времени [4]. Преследуя цель улучшения визуализации, эхо-кардиография прошла путь прогрессивного технологического развития от одномерного M-режима до трехмерной визуализации в реальном времени.
Первые трехмерные эхокардиографичес-кие методы появились в 1990-х годах и базировались на последовательном переносе двухмерных изображений в различных срезах на пресональный компьютер, которые были объединены в трехмерные с помощью автономной реконструкции. Из-за трудностей записи изображений и сложности автономных преобразований метод не получил распространения и клинического применения. Появление технологии 3DE в реальном времени на основе матричных преобразователей множества стало революцией в ультразвуковой диагностике. В настоящее время высококачественное оборудование экспертного класса (фирмы Philips, General Electric) позволило расширить область применения новой технологии, однако до сих пор она еще не имеет широкого распространения и применения в повседневной практике.
Сегодня 3DE в реальном времени - один из наиболее важных и многообещающих методов, который может значительно улучшить эффективность и надежность диагностики, особенно при определении хирургической тактики при пороках сердца и другой кардиальной патологии.
Трехмерная эхокардиография в реальном времени базируется на недавно развитой матричной технологии датчика, имеющего более
3000 активных элементов. Все элементы матричного множества преобразователь передает и получает. Это позволяет мгновенно получить объемное изображение сердца в различных перспективах, выполнить множество сечений в динамичном формате, чтобы визуализировать скрытые структуры и анатомические детали.
Трехмерные данные в реальном времени могут быть проанализированы качественно и количественно. Качественный анализ заключается в визуальной интерпретации, которая происходит в диалоговом режиме, мгновенно, как только датчик помещен на грудную клетку, используется для более точной оценки кардиальной патологии. 3DE позволяет визуализировать сердце и его динамичные структуры в объемном изображении в реальном времени без сложной постобработки. Живое трехмерное отображение сердца позволяет получить новую информацию по сравнению с традиционной ЭхоКГ. Сердечные структуры легко визуализируются и могут быть исследованы из любой перспективы.
Чтобы упростить визуализацию и регистрацию изображений, необходим стандартный подход. В 2004 г. N. Nanda, J. Kisslo, R. Lang и др. разработан Протокол исследования для 3DE [7]. Этот протокол утвержден международной ассоциацией Сердечно-сосудистого ультразвука и содержит рекомендации по стандартизации применения методики. Стандартное анатомическое положение - отправная точка для 3DE. Анатомическая ориентация предполагает, что тело пациента расположено вертикально, лицом к наблюдателю. Ноги стоят на полу. Руки вдоль тела, ладони вперед и большие пальцы далеко от тела.
Стандартные окна для 3DE: левый и правый парастернальный, апикальный, субкостальный, супрастернальный и правый супраклавикуляр-
ный. Для изучения анатомии используются изображения в различных срезах сердца. Наиболее часто используемые планы sagittal (продольный план), coronal (вертикальный фронтальный план), transverse (поперечный план), лежащие под прямым углом друг другу. Эти планы позволяют показать множество анатомических срезов для 3DE в реальном времени в шести возможных видах для клапанов, предсердий и желудочков: сверху, снизу, справа, слева, с верхушки, с основания. Концепция использования сечений для идентификации структур сердца базируется на рассмотрении перспектив. Сечения сердца показаны подобно открытию книги и рассмотрению страниц. Новые пользователи технологии 3DE должны систематически визуализировать и описывать анатомические структуры для приобретения опыта. Возможности для получения изображения и его ориентации ограничены только воображением исследователя [2, 7]. Поскольку, несмотря на огромные перспективы, метод 3DE в реальном времени пока еще не имеет широкого применения, актуальна демонстрация возможностей его использования в диагностике патологии сердца. Цель настоящей публикации -показать возможности 3DE в реальном времени в диагностике анатомо-морфологических и функциональных нарушений при пороках сердца, в оценке результатов хирургического лечения, а также геометрии, объемов и функции миокарда. Представленные изображения демонстрируют преимущества 3DE в реальном времени перед 2DE при некоторых врожденных и приобретенных пороках сердца, показывают возможность оценки деталей сердечной анатомии, важных при планировании хирургических операций, которые были трудны для визуализации при обычной двухмерной ЭхоКГ. Все случаи были подтверждены при выполнении кардиохирур-гических операций. Особую роль играет 3DE в оценке результатов хирургических операций.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Приводим данные обследования 40 пациентов с ВПС, 10 больных - с ППС. Из них с: сеп-тальными дефектами - 13 больных, открытым атриовентрикулярным каналом - 15, коаркта-цией аорты - 6, тетрадой Фалло и клапанным стенозом легочной артерии - 6. Среди больных с ППС наблюдались пациенты с поражением митрального (МК), аортального (АоК), трикус-пидального клапанов (ТК), с искусственными клапанами. Трехмерная ЭхоКГ в реальном вре-
мени выполнялась на приборе Vivid 7Dimension (General Electric) с матричным датчиком 3V.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Использование 3DE при врожденных пороках сердца позволило визуализировать детали анатомических, морфологических и функциональных нарушений. Так, исследование сеп-тальных дефектов с помощью 3DE привело к наиболее точной оценке их локализации, формы, выраженности или дефицита краев, взаимоотношения с окружающими структурами. На рис. 1 показан перимембранозный дефект межжелудочковой перегородки (ДМЖП) под сеп-тальной створкой трикуспидального клапана. Рис. 2. демонстрирует промежуточный вариант атриовентрикулярного канала: ДМЖП первичного типа, маленький перимембранозный ДМЖП, расщепление передней створки митрального клапана. При двухмерной ЭхоКГ визуализация подобных ДМЖП с минимальным или отсутствующим шунтом бывает трудна (рис. 1, 2). При открытом атриовентрикулярном канале были исследованы три компонента: предсердная, желудочковая и клапанная порции канала. Наибольший интерес представляла оценка атрио-вентрикулярных клапанов и подклапанно-го аппарата: состояние и крепление створок, расположение хорд обеих порций общего клапана, расщепление створок (рис. 3, 4). Диагностические возможности 3DE при коарктации аорты позволили достоверно определить уровень и характер сужения, наличие гипоплазии нисходящей аорты, оценить степень гипертрофии миокарда, геометрию и функцию ЛЖ (рис. 5).
Трехмерная ЭхоКГ при обструктивных поражениях легочной артерии и выводного тракта ПЖ позволяет детализировать тип и характер патологии, состояние центральных отделов ле-гочно-артериального дерева. Так, на рис. 6 мы видим периферический стеноз, гипоплазию правой легочной артерии (рис. 6). После кар-диохирургических операций по поводу ВПС 3DE позволяет визуализировать анатомические детали реконструкции, дать оценку ее результатов (рис. 7).
При клапанной приобретенной патологии и искусственных клапанах сердца оценивались детали анатомии и морфология клапанов: фиброз, выраженность и распространенность каль-циноза, деформация створок, форма клапанов (рис. 8). Внутрисердечные образования, вегетации при инфекционном эндокардите также становятся более доступными для визуализации
Новые научные разработки и технологии
77
Рис. 1. Дефект МЖП пери-мембранозный под септаль-ной створкой ТК.
Рис. 5. Коарктация аорты на протяжении.
Рис. 9. «Гроздь» вегетаций на трикуспидальном клапане у пациента с ожоговым сепсисом.
Рис. 2. Промежуточный вариант атриовентрикулярного канала: ДМЖП первичного типа, маленький перимембраноз-ный межжелудочковый дефект.
Рис. 3. Открытый общий атри-овентрикулярный канал: межжелудочковый и первичный межпредсердный дефекты, передняя мостовидная створка общего атриовентрикулярно-го клапана.
Рис. 6. Гипоплазия правой легочной артерии.
Рис. 7. Послеоперационный вид. Заплата на МЖП, шов на передней створке митрального клапана.
Рис. 10. Дисфункция биологического протеза ТК. Створки протеза фиброзно изменены, неподвижны.
Рис. 11. Трехмерная реконструкция левого желудочка.
Рис. 4. Два изолированных Рис. 8. Митральный стеноз. Рис. 12. Трехмерная реконст-атриовентрикулярных клапа- Кальциноз створок. рукция правого желудочка.
на при неполной форме ат-риовентрикулярного канала.
(рис. 9). Исследование искусственных клапанов сердца позволяет оценить состояние и подвижность запирательных элементов, следовательно, функцию протеза, которая обычно возможна только при выполнении чреспищеводной ЭхоКГ (рис. 10). Возможности ЗОБ в реальном времени позволяют количественно оценить камеры сердца. Количественный анализ включает в себя определение объемов и массы миокарда, фракции выброса (ФВ). В частности, применение мультиплановой трехплоскостной визуализации дает возможность исследования объемов и геометрии камер сердца, ФВ ЛЖ. Традиционно используется вычисление объемов и функции ЛЖ. Метод позволяет построить геометрическую модель ЛЖ, оценить форму, выявить нарушения локальной сократимости, рассчитать ФВ (рис. 11).
Точность этих измерений убедительно продемонстрирована рядом исследований за последние годы. Объемы и масса миокарда, определенные трехмерным методом, имеют высокую корреляцию со всеми другими золотыми стандартами [1, 3, 5]. Помимо этого, используя мультиплановую визуализацию, мы можем исследовать объемы и функцию ПЖ, оценка которых, как известно, представляет трудности для двухмерной ЭхоКГ (рис. 12). Интересно также исследование геометрии и объемов предсердий, что важно при выборе хирургической тактики при некоторых ППС и аритмиях.
ОБСУЖДЕНИЕ
Несмотря на огромные потенциальные возможности, метод ЗОБ в реальном времени имеет ряд ограничений: Возможности использования ЗОБ ограничены возможностями оборудования. Трехмерная ЭхоКГ в реальном времени строится на основе 2ОБ, поэтому качество трехмерного изображения зависит от качества двухмерного. Важен опыт оператора в выполнении ЗОБ. Неудобство представляет собой фиксированная частота датчика - 3,5 МГЦ, что несколько ограничивает его использование у детей раннего возраста, а также у пациентов с плохой визуализацией, но не является препятствием. У ряда моделей пока еще отсутствует возможность использования ЗОБ в режиме цветного допплера и чреспищеводного исследования.
Вместе с тем ЗОБ в реальном времени имеет несколько очевидных преимуществ перед 2ОБ. Выявление сегментарных региональных нарушений систолической и диастолической функции, изменения геометрии, объемов желудоч-
ков, массы миокарда позволят в дальнейшем использовать метод трехмерной мультиплановой визуализации в методике добутаминовой стресс-ЭхоКГ. Применение методики тканевой допплеровской визуализации в трехмерном режиме откроет новые возможности в обнаружении миокардиальной дисфункции, деформации, диссинхронии миокарда. Чреспищеводная 3DE еще больше расширит диагностические возможности оценки деталей анатомии и морфологии. Использование трехмерной реконструкции в режиме цветного допплера позволит более точно характеризовать объем регургита-ции, объем сброса. Применение контрастной 3DE откроет новые возможности для оценки миокардиальной перфузии.
Новые алгоритмы, базирующиеся на автоматизированном обнаружении границы эндокарда, позволят значительно уменьшить время, необходимое для рассмотрения контура и приведут к более широкому клиническому использованию количественного определения объемов камер и массы миокарда. Учитывая прогрессивное развитие техники, можно с уверенностью говорить, что усовершенствование оборудования и развитие технологии 3DE вскоре приведут к ее широкому применению.
ВЫВОДЫ
Основное применение 3DE в реальном времени - оценка анатомии и морфологии сердца. Трехмерная визуализация позволяет более точно диагностировать детали анатомии, морфологии сердечных структур у пациентов с ВПС и ППС, искусственными клапанами сердца, после кардиохирургических операций. Трехмерные изображения наиболее приближены к реальным, что облегчает их интерпретацию. Новые возможности открывает использование мультиплановой визуализации для измерения объемов ЛЖ и ПЖ, предсердий, исследования функции левого и правого желудочков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Binder T. // J. Clinical Basic Cardiology. 2002. V. 5 (Issue 2). P. 149-152.
2. FrankelA, Kuhl H.P. //MEDICAMUNDI. 2003. V 47/2.
3. Hibberd M.G. et al. //Am. Heart J. 2000. V. 140. P. 469-475.
4. Katsnelson Y. Medical Technologies. 2004.
5. Kuhl H.P. et al. // Eur. Heart J. 2003. V. 24. P. 352.
6. Munoz A.F., Varas L.M. //Rev. Esp. Enferm Dig. 2005. V. 97. P. 125-134.
7. Navin C.N. et al. // Echocardiography. 2004. V. 21. P. 763.
