Echokardiographische Größenbestimmung des Aortenanulus bei TAVR
Die Anatomie des Aortenanulus ist zu einer entscheidenden Komponente der präprozeduralen Planung bei Transkatheter-Aortenklappenersatzverfahren (TAVR) geworden.1 Die Größenbestimmung des Anulus ist für den Erfolg des Verfahrens und die Vermeidung von Komplikationen wie perivalvuläre Regurgitation, Anuluszerstörung, Klappenembolisation und Koronarverschluss von entscheidender Bedeutung.2-4 Es gibt immer mehr Belege dafür, dass die echokardiografische Größenbestimmung des Aortenanulus genau ist und mit der Multidetektor-Computertomografie (MDCT) vergleichbar ist.5-8 In diesem Artikel werden zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) echokardiographische Methoden zur Messung des Aortenanulus für eine genaue Größenbestimmung des Anulus beschrieben.
Herausforderungen bei der Messung des Aortenanulus
Der Aortenanulus ist eine dynamische Struktur, die ihre Form während des Herzzyklus verändert. In der Systole wird der Aortenanulus aufgrund der Verschiebung der aortomitralen Kontinuität vom membranösen Septum weniger elliptisch. Während der Diastole wird der Aortenanulus stärker elliptisch.9 Aufgrund der dynamischen Veränderungen des Aortenanulus kann jede lineare Messung, insbesondere wenn sie in der kleinsten Dimension erfolgt, die Größe des Aortenanulus unterschätzen. In einigen Studien wurde sogar vorgeschlagen, dass der Ringumfang eine bessere Methode zur Größenbestimmung des Aortenanulus sein könnte, da er die Ringdurchmesser integriert und während des Herzzyklus nur minimale Schwankungen aufweist.9 Darüber hinaus ändert der Aortenanulus selbst nach einer Transkatheterklappenimplantation seine Form und geht von einer eher elliptischen Struktur in eine kreisförmige Struktur über, insbesondere bei den ballonexpandierbaren Transkatheterklappen.10,11
ZWEIDIMENSIONALE ECHOKARDIOGRAPHIE
Die zweidimensionale Echokardiographie spielt eine entscheidende Rolle bei der Transkatheter-Klappenimplantation und kann auch zur Größenbestimmung des Aortenanulus verwendet werden. Tatsächlich können sich MDCT und Echokardiographie in dieser Situation gegenseitig ergänzen. Nach Angaben der American Society of Echocardiography wird der Aortenanulus in der parasternalen Langachsenansicht bei der transthorakalen Echokardiographie (TTE) oder in der midesophagealen Langachsenansicht bei der transösophagealen Echokardiographie (TEE) gemessen.12 Gemessen wird der Abstand zwischen den Fiederblattinsertionen des Fiederblatts im oberen Teil des Bildes und im unteren Teil des Bildes (Abbildung 1A).
Abbildung 1. Zweidimensionale TEE-Messung des Aortenanulus (A). Die Messung erfolgt unter der Aortenklappe vom Gelenkpunkt eines Segels zum anderen. Diese Messung sollte in der midesophagealen Langachsenansicht der TEE durchgeführt werden. Der orangefarbene Pfeil (B) verdeutlicht, dass eine kleinere Dimension gemessen wird, als der Anulus tatsächlich ist. Dies ist eine der Grenzen der 2D-TEE-Messung der Anulusgröße. Der weiße Pfeil (B) zeigt die wahre sagittale Messung. Da der Anulus jedoch kein perfekter Kreis ist, kann die koronale Messung größer sein, wodurch die Größe des Anulus erneut unterschätzt wird. Beachten Sie, dass die lineare 2D-Messung senkrecht zur Längsachse der Aorta erfolgt (C). Die biplane Bildgebung quer zur kurzen Achse der Aortenklappe kann dazu beitragen, einige der Probleme zu vermeiden, die bei Messungen des Aortenanulus außerhalb der Achse auftreten (D).
Das Problem bei dieser Technik besteht darin, dass Messungen, die unter Verwendung der Segelinsertionen vorgenommen werden, möglicherweise nicht den gesamten Durchmesser des Aortenanulus durchschneiden; stattdessen könnte die Messung eine Tangente quer zum Aortenanulus sein, wodurch die Größe des Anulus stark unterschätzt wird (Abbildung 1B). Bei der Messung des Aortenanulus sollte darauf geachtet werden, dass die erheblichen Verkalkungen, die bei Patienten mit schwerer Aortenstenose häufig entlang der Blattansätze vorhanden sind, ausgeschlossen oder ummessen werden. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Messung der Anulusebene senkrecht zur Längsachse der Aorta erfolgt, da dies einige der Probleme vermeiden kann, die bei tangentialen Messungen des Anulus auftreten (Abbildung 1C).
Bei der biplanen Bildgebung erzeugt die Halbierung der kurzen Achse der Aortenklappe ein longitudinales Bild und kann helfen, den größten Anulusdurchmesser zu ermitteln (Abbildung 1D). Auf diese Weise können einige der Probleme der tangentialen Messungen des Anulus überwunden werden. Trotz der Einschränkungen, die die 2D-Echokardiographie bei der Größenbestimmung des Anulus aufweist, kann sie eine schnelle Vorstellung davon vermitteln, welche Klappengröße für einen bestimmten Patienten angemessen wäre. Bei ballonexpandierbaren Klappen würde beispielsweise eine lineare 2D-Messung von 24 mm die Verwendung einer 26-mm-Klappe und eine lineare 2D-Messung von 27 mm die Verwendung einer 29-mm-Klappe bedeuten.
Studien haben jedoch gezeigt, dass es sogar Unterschiede zwischen der mit TTE und TEE ermittelten Aortenanulusfläche gibt. Während die 2D-TEE eine lineare Messung des Aortenanulus liefert, liefert die 3D-TEE, ähnlich wie die MDCT, sagittale und koronale Messungen des Anulus. Sagittale Messungen sind kleiner als koronale Messungen, so dass der Anulus bei der Verwendung von 2D-Echos unterschätzt wird. Es hat sich gezeigt, dass die von der dreidimensionalen TEE abgeleiteten koronalen und sagittalen Messungen gut mit den von der MDCT abgeleiteten Messungen des Anulus korrelieren.13
DREIDIMENSIONALE ECHOKARDIOGRAPHIE
Die dreidimensionale TEE hat viele Vorteile gegenüber der 2D-Bildgebung und korreliert nachweislich eng mit den MDCT-Messungen. Sie misst nicht nur die sagittale und koronale Ebene des Anulus, sondern ermöglicht auch eine direkte Planimetrie der kurzen Achse des Anulus. Letzteres ist bei der 2D-Bildgebung nicht möglich, da sich der Bediener bei der Messung möglicherweise nicht vollständig in der Anulusebene befindet. Die Amerikanische und die Europäische Gesellschaft für Echokardiographie geben Richtlinien für die Bilderfassung bei der Verwendung der 3D-Echokardiographie zur Größenbestimmung des Aortenanulus heraus.14
Die dreidimensionale TEE-Bildgebung beruht nach wie vor auf optimalen 2D-Bildern; suboptimale 2D-Bilder erzeugen unzuverlässige 3D-Bilder. Bei der Verwendung des iE33-Ultraschallsystems (Philips Healthcare) gibt es drei grundlegende Modi für die Bildaufnahme. Die Live-3D-Funktion ermöglicht einen einfachen Blick auf die Aortenklappe, erlaubt aber trotz der höheren Bildrate nur eine geringe Sektorbreite. Außerdem sind damit keine Offline-Messungen des Aortenanulus möglich. Die zweite Art von 3D-Funktion bei diesem Gerät ist der 3D-Zoom. Diese Funktion ermöglicht die Bildaufnahme bei Herzrhythmusstörungen, allerdings auf Kosten der räumlichen Auflösung und einer niedrigen Bildrate. Es gibt einen Full-Volume-Aufnahmemodus, bei dem mehrere 3D-Volumina über mehrere Schläge aufgenommen und zusammengefügt werden. Diese Funktion bietet eine bessere zeitliche und räumliche Auflösung, erfordert jedoch einen stabilen Rhythmus und eine Elektrokardiographie. Sie wird auch durch die Atmung des Patienten beeinflusst. Bei der Aufnahme von Bildern zur Messung des Aortenanulus kann daher eine ein- bis zweistündige Aufnahme gewählt werden, um das Problem des Stitching-Artefakts (das durch eine falsche Ausrichtung der verschiedenen 3D-Volumina entsteht) zu umgehen. Es gibt noch einen weiteren Modus, den Aufnahmemodus mit hoher Volumenrate, bei dem das Bild in einem Schlag aufgenommen werden kann, was besonders bei Herzrhythmusstörungen vorteilhaft ist. Der Preis für diese Fähigkeit ist jedoch eine geringere räumliche Auflösung.
Abbildung 2. Eine 3D-Vollvolumenaufnahme in der Langachsenansicht der TEE (A). Der anfängliche 2 x 2-Bildschirm, der angezeigt wird, wenn QLAB und die 3DQ-Funktion aufgerufen werden (B).
Im Allgemeinen liefert die 3D-Vollvolumenfunktion mit einer ein- oder zweistufigen Erfassung Bilder, die zuverlässige ringförmige Messungen liefern können. Tiefe und Verstärkung müssen optimiert werden, und das TEE-Bild muss in der langachsigen Ansicht aufgenommen werden, die die Aortenklappe, den Aortenanulus, den linksventrikulären Ausflusstrakt (LVOT), die Aortenwurzel und einen Teil der aufsteigenden Aorta erfasst (Abbildung 2A). Nach der Aufnahme dieses Bildes ermöglicht die im Handel erhältliche QLAB-Software (Philips Healthcare) die Manipulation der 3D-Volumina, wobei durch Anpassung der sagittalen und koronalen Ansichten des langachsigen Bildes eine kurzachsige Ansicht des Anulus erzielt werden kann. Nach dem Öffnen des 3D-Quantifizierungspakets (3DQ) in QLAB können dann die folgenden Schritte durchgeführt werden, um den Aortenanulus zu erhalten:
1. Nach dem Öffnen des 3DQ-Pakets erscheint ein 2 x 2-Bildschirm mit einer koronalen, sagittalen und transversalen Ansicht des Aortenanulus (Abbildung 2B).
2. Scrollen Sie das Bild und wählen Sie das mittlere systolische Bild aus.
3. Wählen Sie das Bild mit der langen Achse und beginnen Sie mit der Anpassung der Ebenen, indem Sie die rote Ebene so ziehen, dass sie genau am Gelenkpunkt der Aortenklappe sitzt, während die blaue Ebene senkrecht zur roten Ebene (und parallel zur Aorta) verläuft (Abbildung 3A).
4. Wählen Sie nun die rote Ebene in Abbildung 3B aus und richten Sie sie unter der Aortenklappe aus, genau am Gelenkpunkt der Aortenklappe, und richten Sie dann die grüne Ebene so aus, dass sie senkrecht zur roten Ebene und parallel zur Aorta verläuft.
5. Ein kurzachsiges Bild (Abbildung 3C) kann zusammen mit der Funktion „Fläche“ ausgewählt werden, und die Fläche kann dann kontinuierlich verfolgt werden.
6. Die koronalen und sagittalen Messungen werden in Abbildung 3C angezeigt, die auch die Fläche und die beiden linearen Messungen zeigt.
Abbildung 3. Nach Auswahl eines mittelsystolischen Rahmens wird die rote Ebene zunächst direkt unterhalb der Aortenklappe in der Nähe der Scharnierpunkte der Aortenklappe ausgerichtet (A). Die blaue Ebene wird dann parallel zur Aorta und senkrecht zur roten Ebene ausgerichtet. In ähnlicher Weise wird in dieser Abbildung die rote Ebene unterhalb der Aortenklappe an den Segelansätzen ausgerichtet, dann wird die grüne Ebene parallel zur Aorta und rechtwinklig zur roten Ebene ausgerichtet (B). Nach der Ausrichtung der roten, blauen und grünen Ebene erhält man die Kurz-Achsen-Ansicht des Aortenanulus (C). Dieses Bild kann zur Erleichterung der Messung vergrößert werden. Die sagittalen und koronalen Dimensionen können mit dieser Funktion ebenfalls gemessen werden, ebenso wie die Fläche. Bei diesem Patienten hatte der Anulus eine Größe von 29 x 31 mm und eine Fläche von 682 mm2.
Diese Methode hat einige offensichtliche Einschränkungen. Neben dem Fehlen optimaler Bilder und einer angemessenen räumlichen Auflösung kann sich die Messung des Anulus als schwierig erweisen, wenn sich massiver Kalk in den LVOT erstreckt. Außerdem erfordert sie ein hohes Maß an Vertrautheit und Erfahrung mit den Funktionen und der Manipulation der Ebenen und Bilder, um sicherzustellen, dass der Anulus in der richtigen Ebene gemessen wird. Außerdem muss der Anwender mit den Grenzen der Ultraschallphysik vertraut sein und auf Dropouts aufgrund akustischer Abschattungen achten.
Die Vorteile der 3D-TEE für die Größenbestimmung des Anulus liegen darin, dass sie die Verabreichung von Kontrastmitteln während der CT-Untersuchung überflüssig macht, insbesondere bei Patienten mit Nierenfunktionsstörung. Außerdem kann sie in Echtzeit während des Eingriffs durchgeführt werden. Es gibt andere Ultraschallanbieter, die automatisierte Pakete zur Verfügung stellen, die auf Knopfdruck die aufwendige Einstellung der verschiedenen Ebenen überflüssig machen sollen. Die Anbieter geben an, dass diese automatische Methode zur Ermittlung des Anulus bei mehreren Patienten im Vergleich zu CT-Scans getestet wurde. Dennoch sollten Echokardiographen sicherstellen, dass die mit diesen automatisierten Softwarepaketen gewonnenen Bilder den wahren Aortenanulus korrekt messen, und sich darüber im Klaren sein, dass selbst bei den besten Softwarepaketen erhebliche Fehler aufgrund von suboptimalen Bildern oder akustischen Abschattungen auftreten können. Darüber hinaus gibt es jetzt 3D-Pakete, die mehrere Volumina erfassen können, um ein saubereres, glatteres Bild zu erhalten und gleichzeitig das Stitch-Artefakt zu eliminieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Echokardiographie ist ein wesentliches Instrument bei Transkatheter-Aortenklappenverfahren. Sowohl 2D- als auch 3D-Bilder können zur Größenbestimmung des Aortenanulus verwendet werden, wobei die 3D-TEE bestimmte Vorteile gegenüber der 2D-Bildgebung bietet. Die dreidimensionale Bildgebung und die Größenbestimmung des Anulus erfordern ein hohes Maß an Erfahrung, und es ist von entscheidender Bedeutung, dass die an diesen Verfahren beteiligten Echokardiologen mit diesen Techniken bestens vertraut sind. Mit der Zunahme dieser Verfahren und der wachsenden Notwendigkeit, bei diesen Fällen effizient zu sein, gibt es immer mehr automatisierte Softwarepakete, die eine schnelle Beurteilung des Anulus ermöglichen; der Echokardiologe sollte sich jedoch auch der Vorteile und Grenzen dieser Technologien bewusst sein.
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Nishath Quader, MD
Washington University School of Medicine
St. Louis, Missouri
Disclosures: Keine.