Aortan annuluksen kaikukardiografinen mitoitus TAVR-menetelmää varten

Aortan annuluksen anatomiasta on tullut keskeinen osa transkatetrisen aorttaläpän korvaustoimenpiteen (TAVR) preproseduraalista suunnittelua.1 Annuluksen mitoitus on olennaista toimenpiteen onnistumisen kannalta ja sellaisten komplikaatioiden välttämiseksi, kuten perivalvulaarinen regurgitaatio, annulaarinen rikkoutuminen, läpän embolisaatio ja sepelvaltimoiden tukkeutuminen.2-4. On yhä enemmän näyttöä siitä, että aortan rengasreiän kaikukardiografinen mitoitus on tarkka ja verrattavissa monitietokonetomografian (MDCT) mitoitukseen.5-8. Tässä artikkelissa kuvataan kaksiulotteisia (2D) ja kolmiulotteisia (3D) kaikukardiografisia menetelmiä, joilla aortan annulus mitataan annuluksen tarkkaa mitoitusta varten.

HAASTEET AORTAN ANNULUKSEN MITTAUKSESSA

Aortan annulus on dynaaminen rakenne, joka muuttaa muotoaan sydämen syklin aikana. Systolessa aortan annulus muuttuu vähemmän elliptiseksi johtuen aortomitraalisen jatkumon siirtymisestä kalvoseinämästä. Diastolen aikana aortan annulus muuttuu elliptisemmäksi.9 Koska aortan annulus muuttuu dynaamisesti, mikä tahansa lineaarinen mittaus, erityisesti jos se tehdään pienimmästä ulottuvuudesta, voi aliarvioida aortan annuluksen kokoa. Joissakin tutkimuksissa on jopa ehdotettu, että rengasreunan ympärysmitta voi olla parempi tapa mitoittaa aorttaläpän koko, koska se yhdistää rengasreunan halkaisijat ja koska siinä on mahdollisimman vähän vaihtelua sydämen syklin aikana.9 Lisäksi transkatetriläpän implantoinnin jälkeen aorttaläpän muoto muuttuu, ja se muuttuu ellipsimäisemmästä rakenteesta pyöreämmäksi, erityisesti pallolaajennettavissa transkatetriläpissä.10,11

KAHDEN DIMENSIONAALINEN EKKOKARDIOGRAFIA

Kaksiulotteisella kaikukardiografialla on ratkaiseva merkitys transkatetriläpän implantointitoimenpiteissä, ja sitä voidaan käyttää myös aorttaläpän mitoituksessa. Itse asiassa MDCT ja kaikukardiografia voivat olla toisiaan täydentäviä tekniikoita tässä tilanteessa. American Society of Echocardiography -yhdistyksen mukaan aortan annulus mitataan tranthorakaalisessa kaikukardiografiassa (TTE) parasternaalisessa pitkittäisnäkymässä tai transesofageaalisessa kaikukardiografiassa (TEE) midesofageaalisessa pitkittäisnäkymässä.12 Etäisyys mitataan kuvan yläosassa sijaitsevan ja kuvan alaosassa sijaitsevan läpän insertioiden väliseltä etäisyydeltä toisistaan (kuva 1 A) (kuva 1 A).

Tämän tekniikan ongelmana on se, että läppäkappaleiden avulla tehdyt mittaukset eivät välttämättä leikkaa aorttaläpän koko halkaisijaa; sen sijaan mittaus voi olla tangentti aorttaläpän poikki, ja näin ollen aorttaläpän kokoa aliarvioidaan huomattavasti (kuva 1B). Aortan rengasrunkoa mitattaessa on huolehdittava siitä, että merkittävää kalkkiutumista, jota voi usein esiintyä lehtiliitosten varrella potilailla, joilla on vaikea aorttastenoosi, ei oteta huomioon tai että se mitataan niiden ympäriltä. Lisäksi on varmistettava, että rengastason mittaus on kohtisuorassa aortan pitkää akselia vastaan, sillä näin voidaan välttää joitakin rengaslaipan tangentiaalisissa mittauksissa esiintyviä ongelmia (kuva 1C).

Kaksitasokuvantamisessa aorttaläpän lyhyen akselin puolittainen leikkaus tuottaa pituussuuntaisen kuvan, ja se voi auttaa suurimman rengaslaipan läpimitan selvittämisessä (kuva 1D). Näin voidaan ratkaista joitakin annuluksen tangentiaalisiin mittauksiin liittyviä ongelmia. Huolimatta 2D-kaikukardiografian rajoituksista annulaarisen läpän mitoituksessa se voi antaa nopean käsityksen siitä, mikä olisi sopiva läpän koko tietylle potilaalle. Esimerkiksi pallolaajennettavien läppien tapauksessa 2D-lineaarinen mittaus 24 mm merkitsisi 26 mm:n läpän käyttöä, ja 2D-lineaarinen mittaus 27 mm merkitsisi 29 mm:n läpän käyttöä.

Tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että jopa TTE:n ja TEE:n tuloksena saadun aorttaläpän pinta-alan välillä on eroja. Vaikka 2D-TEE antaa yhden lineaarisen mittauksen aortan annuluksesta, 3D-TEE antaa MDCT:n tavoin sagittaalisen ja koronaalisen mittauksen annuluksesta. Sagittaaliset mittaukset ovat pienempiä kuin koronaaliset mittaukset, joten annulus aliarvioidaan 2D-kaikukuvausta käytettäessä. Kolmiulotteisesta TEE:stä saatavien koronaali- ja sagittaalimittausten on osoitettu korreloivan hyvin MDCT:stä saatavien annulusmittausten kanssa.13

KOLMIULotteinen EKHOKARDIOGRAFIA

Kolmiulotteisella TEE:llä on monia etuja verrattuna 2D-kuvaukseen, ja sen on osoitettu korreloivan hyvin MDCT-mittausten kanssa. Se ei ainoastaan mittaa rengasreiän sagittaalista ja koronaalista tasoa, vaan mahdollistaa myös rengasreiän lyhyen akselin suoran planimetrian. Jälkimmäinen ei ole mahdollista 2D-kuvantamisessa, koska käyttäjä ei välttämättä ole mittausta tehdessään täysin rengastasossa. American ja European Society of Echocardiography antavat ohjeet kuvien ottamisesta käytettäessä 3D-ekokardiografiaa aortan annuluksen mitoittamiseen.14

Kolmiulotteinen TEE-kuvantaminen perustuu edelleen optimaalisiin 2D-kuviin; epäoptimaaliset 2D-kuvat tuottavat epäluotettavia 3D-kuvia. Käytettäessä iE33-ultraäänijärjestelmää (Philips Healthcare) on kolme peruskuvaustapaa. Live-3D-toiminto tarjoaa helpon näkymän aorttaläpälleen; korkeammasta kuvataajuudesta huolimatta se sallii kuitenkin vain kapean sektorin leveyden. Lisäksi se ei mahdollista aortan annuluksen offline-mittauksia. Toisenlainen 3D-toiminto tässä laitteessa on 3D-zoomaus. Tämä toiminto mahdollistaa kuvien ottamisen rytmihäiriöiden esiintyessä, vaikkakin spatiaalisen resoluution ja alhaisen kuvataajuuden kustannuksella. Laitteessa on kokonaistilavuuden kuvaustila, jossa useita 3D-tilavuuksia otetaan usean lyönnin aikana ja liitetään yhteen. Tämä tarjoaa paremman ajallisen ja alueellisen resoluution, mutta tämä toiminto edellyttää vakaata rytmiä ja elektrokardiografiaa. Myös potilaan hengitys vaikuttaa siihen. Kun kuvia otetaan aortan rengasrunkoa mitattaessa, voidaan siis valita yhden tai kahden lyönnin kaappaus, jotta voidaan ratkaista ommelartefaktin ongelma (joka syntyy eri 3D-tilavuuksien virheellisestä kohdentamisesta). On vielä toinenkin tila, suuren tilavuusnopeuden kuvaustila, jossa kuva voidaan ottaa yhdellä lyönnillä, mikä on erityisen hyödyllistä rytmihäiriöiden yhteydessä. Tämän kyvyn vastineena on kuitenkin pienempi spatiaalinen resoluutio.

Yleisesti täyden tilavuuden 3D-toiminnolla yhden tai kahden lyönnin mittauksella saadaan kuvia, joista voidaan saada luotettavia rengasmittauksia. Syvyys ja vahvistus on optimoitava, ja TEE-kuva on hankittava pitkäakselisesta näkymästä, joka kuvaa aorttaläpän, aortan rengasreiän, vasemman kammion ulosvirtauskanavan (LVOT), aortan juuren ja osan nousevasta aortasta (kuva 2A). Kun tämä kuva on saatu, kaupallisesti saatavilla oleva QLAB-ohjelmisto (Philips Healthcare) mahdollistaa 3D-tilavuuksien manipuloinnin, jolloin annuluksen lyhytakselinen näkymä saadaan säätämällä pitkän akselin kuvan sagittaalista ja koronaalista näkymää. Kun 3D-kvantifiointipaketti (3DQ) on avattu QLAB-ohjelmassa, voidaan aortan rengaskuopan saamiseksi suorittaa seuraavat vaiheet:

1. Kun 3DQ-paketti on avattu, näkyviin tulee 2 X 2 -ruutu, jossa on koronaali-, sagittaali- ja poikittaisnäkymä aortan annuluksesta (kuva 2B).

2. Selaa kuvaa ja valitse keskisystolinen kehys.

3. Valitse kuva. Valitse pitkäakselinen kuva ja aloita tasojen säätäminen vetämällä punaista tasoa niin, että se istuu aivan aorttaläpän saranapisteen kohdalla ja sininen taso on kohtisuorassa punaiseen tasoon nähden (ja aortan suuntainen) (kuva 3A).

4. Valitse nyt punainen taso kuvassa 3B ja kohdista se aorttaläpän alle, aivan aorttaläpän saranapisteen kohdalle, ja kohdista sitten vihreä taso niin, että se on kohtisuorassa punaiseen tasoon nähden ja yhdensuuntainen aortan kanssa.

5. Paina sitten vihreää tasoa. Lyhytakselinen kuva (kuva 3C) voidaan valita yhdessä ”Area”-toiminnon kanssa, minkä jälkeen aluetta voidaan seurata yhtäjaksoisesti.

6. Koronaali- ja sagittaalimittaukset näkyvät kuvassa 3C, jossa näkyvät myös pinta-ala ja kaksi lineaarista mittausta.

Tällä menetelmällä on joitakin selviä rajoituksia. Optimaalisten kuvien ja asianmukaisen spatiaalisen resoluution puuttumisen lisäksi rengasreiän mittaaminen voi osoittautua haastavaksi, jos LVOT:hen ulottuu tilaa vievää kalsiumia. Se vaatii myös huomattavaa perehtyneisyyttä ja asiantuntemusta toimintoihin sekä tasojen ja kuvien manipulointia sen varmistamiseksi, että annulus mitataan oikeassa tasossa. Lisäksi käyttäjän on tunnettava ultraäänen fysiikan rajoitukset ja oltava tietoinen akustisesta varjostuksesta johtuvasta pudotuksesta.

3D-TEE:n etuja rengasreiän mitoituksessa on se, että sen avulla voidaan välttää kontrastiaineen antaminen tietokonetomografiakuvauksen aikana erityisesti potilailla, joilla on munuaisten toimintahäiriö. Se voidaan myös suorittaa reaaliaikaisesti toimenpiteen aikana. On olemassa muita ultraäänimyyjiä, joilla on saatavilla automatisoituja paketteja, joiden pitäisi muutaman painikkeen painalluksella poistaa tarve säätää laajasti eri tasoja. Myyjät väittävät, että tätä automatisoitua menetelmää rengaskuopan saamiseksi on testattu useilla potilailla CT-kuvauksia vastaan. Kaikukardiografien on kuitenkin edelleen varmistettava, että näillä automaattisilla ohjelmistopaketeilla saadut kuvat mittaavat aortan todellisen rengasreiän oikein, ja ymmärrettävä, että parhaimmissakin ohjelmistopaketeissa voi esiintyä merkittäviä virheitä, jotka johtuvat epäoptimaalisista kuvista tai akustisesta varjostuksesta. Lisäksi nykyään on olemassa 3D-paketteja, joilla voidaan hankkia useita tilavuuksia, jolloin saadaan puhtaampi ja tasaisempi kuva ja samalla eliminoidaan stitch-artefakti.

YHTEENVETO

Ekokardiografia on olennainen väline transkatetrisissä aorttaläppätoimenpiteissä. Sekä 2D- että 3D-kuvia voidaan käyttää aorttaläpän mitoittamiseen, ja 3D-TEE tarjoaa tiettyjä etuja 2D-kuvantamiseen verrattuna. Kolmiulotteinen kuvantaminen ja rengasreiän mitoitus vaativat kuitenkin huomattavaa kokemusta, ja on ratkaisevan tärkeää, että näihin toimenpiteisiin osallistuvat kaikukardiografit tuntevat nämä tekniikat erittäin hyvin. Näiden toimenpiteiden yleistymisen ja lisääntyvän tarpeen olla tehokas näiden tapausten aikana on lisääntynyt automatisoitujen ohjelmistopakettien määrä, jotka mahdollistavat rengasreiän nopean arvioinnin; kaikukardiografin on kuitenkin oltava tietoinen myös näiden tekniikoiden eduista ja rajoituksista.

1. Holmes DR Jr, Mack MJ, Kaul S, et al. 2012 ACCF/AATS/SCAI/STS expert consensus document on transcatheter aortic valve replacement: developed in collaboration with the American Heart Association (American Heart Association), American Society of Echocardiography (American Society of Echocardiography), European Association for Cardio-Thoracic Surgery (European Association for Cardio-Thoracic Surgery), Heart Failure Society of America (Heart Failure Society of America), Mended Hearts (Mended Hearts – Sydänsairaudet ja sydämen vajaatoiminta -yhdistys), Society of Cardiovascular Anesthesiologists (sydän- ja verisuonitautien anestesiologiyhdistys -yhdistys ry:n kanssa laadittu asiantuntijoiden konsensusasiakirja aorttaläpän korvaamisesta. Ann Thorac Surg. 2012;93:1340-1395.

2. Athappan G, Patvardhan E, Tuzcu EM, et al. Incidence, predictors, and outcomes of aortic regurgitation after transcatheter aortic valve replacement: meta-analyysi ja systemaattinen kirjallisuuskatsaus. J Am Coll Cardiol. 2013;61:1585-1595.

3. Ribeiro HB, Nombela-Franco L, Urena M, et al. Coronary obstruction following transcatheter aortic valve implantation: a systematic review. JACC Cardiovasc Interv. 2013;6:452-461.

4. Hahn RT, Khalique O, Williams MR, et al. Predicting paravalvular regurgitation following transcatheter valve replacement: utility of a novel method for three-dimensional echocardiographic measurements of the aortic annulus. J Am Soc Echocardiogr. 2013;26:1043-1052.

5. Janosi RA, Kahlert P, Plicht B, ym. aortan annuluksen koon mittaaminen reaaliaikaisella kolmiulotteisella transesofageaalisella kaikukardiografialla. Minim Invasive Ther Allied Technol. 2011;20:85-94.

6. Tsang W, Bateman MG, Weinert L, et al. Accuracy of aortic annular measurements obtained from three-dimensional echocardiography, CT and MRI: human in vitro and in vivo studies. Heart. 2012;98:1146-1152.

7. Smith LA, Dworakowski R, Bhan A, et al. Reaaliaikainen kolmiulotteinen transesofageaalinen kaikukardiografia tuo lisäarvoa transkatetriseen aorttaläppäimplantointiin. J Am Soc Echocardiogr. 2013;26:359-369.

8. Khalique OK, Kodali SK, Paradis JM, et al. Aortic annular sizing using a novel 3-dimensional echocardiographic method: use and comparison with cardiac computed tomography. Circ Cardiovasc Imaging. 2014;7:155-163.

9. Hamdan A, Guetta V, Konen E, et al. Deformaatiodynamiikka ja aorttaläpän mekaaniset ominaisuudet 4-ulotteisella tietokonetomografialla: näkemyksiä aorttaläppäkompleksin toiminnallisesta anatomiasta ja vaikutuksia transkatetriseen aorttaläppähoitoon. J Am Coll Cardiol. 2012;59:119-127.

10. Ng AC, Delgado V, van der Kley F, et al. Comparison of aortic root dimensions and geometries before and after transcatheter aortic valve implantation by 2- and 3-dimensional transesophageal echocardiography and multislice computed tomography. Circ Cardiovasc Imaging. 2010;3:94-102.

11. Schultz CJ, Weustink A, Piazza N, et al. CoreValve ReValving -järjestelmän geometria ja kiinnittymisaste monislice-tietokonetomografialla implantoinnin jälkeen potilailla, joilla on aortan ahtauma. J Am Coll Cardiol. 2009;54:911-918.

12. Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr. 2015;28:1-39.

13. Altiok E, Koos R, Schroder J, et al. Comparison of two-dimensional and three-dimensional imaging techniques for measurement of aortic annulus diameters before transcatheter aortic valve implantation. Heart. 2011;97:1578-1584.

14. Lang RM, Badano LP, Tsang W, et al. EAE/ASE-suositukset kuvien ottamisesta ja esittämisestä kolmiulotteisella kaikukardiografialla. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2012;13:1-46.

Nishath Quader, MD
Washington University School of Medicine
St. Louis, Missouri

Paljastukset:

Ei ole.