Echocardiografische Aorta Annulus Sizing voor TAVR
Aorta annulus anatomie is een cruciaal onderdeel geworden van preprocedurele planning in transkatheter aortaklepvervanging (TAVR) procedures.1 Annulus sizing is essentieel voor het succes van de procedure en het vermijden van complicaties zoals perivalvulaire regurgitatie, annulaire disruptie, klep embolisatie en coronaire occlusie.2-4 Er zijn steeds meer aanwijzingen dat echocardiografisch bepalen van de aorta annulus nauwkeurig is en vergelijkbaar is met multidetector computertomografie (MDCT).5-8 Dit artikel beschrijft tweedimensionale (2D) en driedimensionale (3D) echocardiografische methoden om de aorta annulus te meten voor een nauwkeurige annulaire dimensionering.
UITDAGINGEN BIJ HET METEN VAN DE AORTISCHE ANNULUS
De aorta annulus is een dynamische structuur die tijdens de hartcyclus van vorm verandert. Tijdens de systole wordt de aorta annulus minder elliptisch door de verschuiving van de aortomitrale continuïteit van het membraneuze septum. Tijdens de diastole wordt de aorta annulus elliptischer.9 Door de dynamische veranderingen van de aorta annulus kan elke lineaire meting, vooral als die in de kleinste dimensie wordt gedaan, de grootte van de aorta annulus onderschatten. Sommige studies hebben zelfs voorgesteld dat de annulaire omtrek een betere manier kan zijn om de grootte van de aorta annulus te bepalen, omdat deze de annulaire diameters integreert en minimale variatie vertoont tijdens de hartcyclus.9 Bovendien verandert de aorta annulus zelf na transkatheter klepimplantatie van vorm, en gaat van een meer elliptische structuur naar een cirkelvormige structuur, vooral met de ballonexpandeerbare transkatheter kleppen.10,11
TWEEDimensionale ECHOCARDIOGRAFIE
Tweedimensionale echocardiografie speelt een cruciale rol bij transkatheterklepimplantatieprocedures en kan ook worden gebruikt bij de dimensionering van de aorta annulus. In feite kunnen MDCT en echocardiografie in deze situatie complementaire technieken zijn. Volgens de American Society of Echocardiography wordt de aorta annulus gemeten in het parasternale lange-asaanzicht op transthoracale echocardiografie (TTE) of het midesofageale lange-asaanzicht op transesofageale echocardiografie (TEE).12 De afstand wordt gemeten tussen de bladinserties van de vleugel aan de bovenkant van het beeld en die aan de onderkant van het beeld (figuur 1A).
Figuur 1. Tweedimensionale TEE-meting van de aorta annulus (A). De meting wordt uitgevoerd onder de aortaklep van het scharnierpunt van de ene naar de andere vleugel. Deze meting moet worden uitgevoerd in het midesofageale lange-as beeld van TEE. De oranje pijl (B) toont het meten van een kleinere dimensie dan wat de annulus eigenlijk is. Dit is een van de beperkingen van 2D TEE ringvormige dimensie meting. De witte pijl (B) toont de werkelijke sagittale meting. Echter, omdat de annulus is niet een perfecte cirkel, kan de coronale meting groter zijn, opnieuw onderschatting van de ringvormige grootte. Merk op dat de 2D lineaire meting loodrecht op de lange as van de aorta (C). Biplane beeldvorming over de korte as van de aortaklep kan helpen voorkomen dat een aantal van de problemen met off-axis metingen van de aorta annulus (D).
Het probleem met deze techniek is dat metingen met behulp van de folder inserties niet de volledige diameter van de aorta annulus doorsnijden, in plaats daarvan kan de meting een raaklijn over de aorta annulus, waardoor grove onderschatting van de annulus grootte (figuur 1B). Bij het meten van de aorta annulus, moet zorg worden genomen om uit te sluiten of te meten rond de aanzienlijke verkalking die vaak aanwezig kan zijn langs folder bijlagen bij patiënten met ernstige aorta stenose. Bovendien moet men ervoor zorgen dat de meting van de annulaire vlak loodrecht op de lange as van de aorta, zoals dit kan voorkomen dat een aantal van de problemen die zich met tangentiële metingen van de annulus (figuur 1C).
In biplane beeldvorming, bisecting de korte as van de aortaklep produceert een longitudinale beeld en kan helpen bij het verkrijgen van de grootste annulaire diameter (figuur 1D). Dit kan overwinnen sommige van de problemen van tangentiële metingen van de annulus. Ondanks de beperking van 2D echocardiografie voor annulaire dimensionering, kan het geven een snel idee van wat de juiste klep grootte zou zijn voor een bepaalde patiënt. Bijvoorbeeld, in het geval van ballon-expandable kleppen, zou een 2D lineaire meting van 24 mm het gebruik van een 26-mm klep impliceren, en een 2D lineaire meting van 27 mm zou het gebruik van een 29-mm klep impliceren.
Echter, studies hebben aangetoond dat er zelfs verschillen zijn tussen TTE- versus TEE-afgeleide aorta annulus gebied. Hoewel 2D TEE één lineaire meting van de aorta annulus geeft, geeft 3D TEE, vergelijkbaar met MDCT, sagittale en coronale metingen van de annulus. Sagittale metingen zijn kleiner dan coronale metingen, waardoor de annulus onderschat wordt bij gebruik van 2D echo. Van driedimensionale TEE-afgeleide coronale en sagittale metingen is aangetoond dat zij goed correleren met MDCT-afgeleide metingen van de annulus.13
TREE-DIMENSIONELE ECHOCARDIOGRAFIE
Driedimensionale TEE heeft vele voordelen ten opzichte van 2D beeldvorming en er is aangetoond dat zij goed correleert met MDCT metingen. Het meet niet alleen de sagittale en coronale vlakken van de annulus, maar maakt ook directe planimetrie van de korte as van de annulus mogelijk. Dit laatste is niet haalbaar met 2D-beeldvorming, omdat de operator zich bij het verrichten van de meting mogelijk niet volledig op het annulaire vlak bevindt. De Amerikaanse en Europese Vereniging voor Echocardiografie geven richtlijnen voor beeldacquisitie bij gebruik van 3D-echocardiografie om de grootte van de aorta annulus te bepalen.14
Driedimensionale TEE-beeldvorming is nog steeds afhankelijk van optimale 2D-beelden; suboptimale 2D-beelden produceren onbetrouwbare 3D-beelden. Er zijn drie basismodi voor beeldverwerving bij gebruik van het iE33 echografiesysteem (Philips Healthcare). De live 3D-functie biedt een gemakkelijk beeld van de aortaklep; ondanks de hogere beeldsnelheid is echter slechts een smalle sectorbreedte mogelijk. Bovendien kunnen hiermee geen offline metingen van de aorta annulus worden verricht. Het tweede type 3D-functie op deze machine is de 3D-zoom. Deze functie maakt beeldacquisitie mogelijk wanneer er aritmieën zijn, zij het ten koste van de ruimtelijke resolutie en een lage framesnelheid. Er is een modus voor volvolume-acquisitie waarin meerdere 3D-volumes over meerdere slagen worden verworven en aan elkaar worden gehecht. Dit levert een betere temporele en ruimtelijke resolutie op, maar deze functie vereist een stabiel ritme en elektrocardiografie. Zij wordt ook beïnvloed door de ademhaling van de patiënt. Bij het maken van beelden om de aorta-cannus te meten, kan dus worden gekozen voor een opname over één tot twee slagen om het probleem van een steekartefact (dat ontstaat door een verkeerde uitlijning van de verschillende 3D-volumes) op te lossen. Er is nog een andere modus, de modus voor acquisitie met hoge volumesnelheid, waarin het beeld kan worden vastgelegd in een acquisitie van één slag, wat vooral voordelig is in het geval van aritmieën. De prijs voor deze mogelijkheid is echter een lagere ruimtelijke resolutie.
Figuur 2. Een 3D-opname van een volledig volume, verkregen in een lange-asaanzicht op TEE (A). Het initiële 2 X 2 scherm dat verschijnt wanneer QLAB en de 3DQ functie worden geopend (B).
In het algemeen levert de full-volume 3D functie met een één- of tweeslags acquisitie beelden op die betrouwbare annulaire metingen kunnen geven. De diepte en de versterking moeten worden geoptimaliseerd, en het TEE beeld moet worden verkregen in de lange-as uitzicht vastleggen van de aortaklep, aorta annulus, linker ventrikel outflow tract (LVOT), aortawortel, en een deel van de opgaande aorta (figuur 2A). Zodra dit beeld is verkregen, de commercieel verkrijgbare QLAB software (Philips Healthcare) maakt het mogelijk voor de manipulatie van de 3D-volumes, waar een korte-as uitzicht op de annulus kan worden verkregen door aanpassing van de sagittale en coronale standpunten van de lange-as beeld. Na het openen van het 3D kwantificatie (3DQ) pakket in QLAB, kunnen de volgende stappen worden ondernomen om de aorta annulus te verkrijgen:
1. Zodra de 3DQ pakket wordt geopend, een 2 X 2 scherm verschijnt, die een coronale, sagittale en transversale weergave van de aorta annulus (figuur 2B) biedt.
2. Scroll het beeld en selecteer het mid-systolische frame.
3. Selecteer de lange-as beeld en beginnen met het aanpassen van de vlakken door het slepen van het rode vlak te zitten rechts van het scharnierpunt van de aortaklep met het blauwe vlak loodrecht op het rode vlak (en evenwijdig aan de aorta) (figuur 3A).
4. Selecteer nu het rode vlak in figuur 3B en lijn het uit onder de aortaklep, precies op het scharnierpunt van de aortaklep, en lijn vervolgens het groene vlak uit zodat het loodrecht staat op het rode vlak en evenwijdig is aan de aorta.
5. Een korte-as beeld (figuur 3C) kan worden geselecteerd, samen met de “Area” functie, en het gebied kan dan continu traced.
6. De coronale en sagittale metingen worden weergegeven in figuur 3C, die ook toont het gebied en de twee lineaire metingen.
Figuur 3. Na het selecteren van een mid-systolische frame, is het rode vlak in eerste instantie uitgelijnd net onder de aortaklep dicht bij de scharnierpunten van de aorta folders (A). Het blauwe vlak wordt vervolgens uitgelijnd parallel aan de aorta en loodrecht op het rode vlak. Op dezelfde wijze wordt in deze figuur het rode vlak onder de aortaklep ter hoogte van de insnijdingen van de folders uitgelijnd, waarna het groene vlak evenwijdig aan de aorta en loodrecht op het rode vlak wordt uitgelijnd (B). Na het uitlijnen van de rode, blauwe en groene vlakken, is de korte-as uitzicht op de aorta annulus verkregen (C). Dit beeld kan worden vergroot om de metingen te vergemakkelijken. De sagittale en coronale afmetingen kunnen ook worden gemeten vanuit deze functie, samen met de oppervlakte. Deze patiënt had een annulaire afmeting van 29 X 31 mm, met een oppervlakte van 682 mm2.
Deze methode heeft enkele duidelijke beperkingen. Naast het ontbreken van optimale beelden en de juiste ruimtelijke resolutie, kan het meten van de annulus een uitdaging blijken wanneer er omvangrijk calcium is dat zich uitstrekt in de LVOT. Het vereist ook aanzienlijke bekendheid en expertise met de functies en manipulatie van de vlakken en beelden om ervoor te zorgen dat de annulus in het juiste vlak wordt gemeten. Bovendien moet de gebruiker vertrouwd zijn met de beperkingen van de ultrasone fysica en bedacht zijn op drop-out als gevolg van akoestische schaduw.
De voordelen van 3D TEE voor annulaire sizing is dat het de noodzaak van contrasttoediening tijdens CT-scanning overbodig maakt, vooral bij patiënten met nierdisfunctie. Het kan ook in real-time tijdens de procedure worden uitgevoerd. Er zijn andere ultrasoundleveranciers die geautomatiseerde pakketten beschikbaar hebben die, met een druk op een paar knoppen, de noodzaak moeten wegnemen om de verschillende vlakken uitgebreid af te stellen. De verkopers beweren dat deze geautomatiseerde methode om de annulus te verkrijgen bij verschillende patiënten is getest ten opzichte van CT-scans. Toch moeten echocardiografen zich ervan vergewissen dat de beelden die met deze geautomatiseerde softwarepakketten worden verkregen, de werkelijke aortavernauwing correct meten en begrijpen dat zelfs bij de beste softwarepakketten aanzienlijke fouten kunnen optreden als gevolg van suboptimale beelden of akoestische schaduwwerking. Bovendien zijn er nu 3D-pakketten die meerdere volumes kunnen verwerven voor een schoner, vloeiender beeld terwijl het steekartefact wordt geëlimineerd.
CONCLUSIE
Echocardiografie is een essentieel hulpmiddel bij transkatheter aortaklepprocedures. Zowel 2D als 3D beelden kunnen worden gebruikt om de grootte van de aorta annulus te bepalen, waarbij 3D TEE bepaalde voordelen biedt ten opzichte van 2D beeldvorming. Driedimensionale beeldvorming en annulaire dimensionering vereisen aanzienlijke ervaring, en het is van cruciaal belang dat echocardiografen die betrokken zijn bij deze procedures zeer vertrouwd zijn met deze technieken. Met de toename van deze procedures en de toenemende behoefte om efficiënt te zijn tijdens deze gevallen, is er een toename van geautomatiseerde softwarepakketten die een snelle beoordeling van de annulus mogelijk maken; de echocardiograaf moet zich echter ook bewust zijn van de voordelen en beperkingen van deze technologieën.
1. Holmes DR Jr, Mack MJ, Kaul S, et al. 2012 ACCF/AATS/SCAI/STS expert consensus document on transcatheter aortic valve replacement: ontwikkeld in samenwerking met de American Heart Association, American Society of Echocardiography, European Association for Cardio-Thoracic Surgery, Heart Failure Society of America, Mended Hearts, Society of Cardiovascular Anesthesiologists, Society of Cardiovascular Computed Tomography, and Society for Cardiovascular Magnetic Resonance. Ann Thorac Surg. 2012;93:1340-1395.
2. Athappan G, Patvardhan E, Tuzcu EM, et al. Incidentie, voorspellers en uitkomsten van aortaregurgitatie na transkatheter aortaklepvervanging: meta-analyse en systematisch literatuuroverzicht. J Am Coll Cardiol. 2013;61:1585-1595.
3. Ribeiro HB, Nombela-Franco L, Urena M, et al. Coronaire obstructie na transkatheter aortaklepimplantatie: een systematische 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, et al. Meting van de grootte van de aorta annulus door real-time driedimensionale transesofageale echocardiografie. 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. Real-time driedimensionale transesofageale echocardiografie voegt waarde toe aan transkatheter aortaklepimplantatie. 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. Vervormingsdynamiek en mechanische eigenschappen van de aorta annulus door 4-dimensionale computertomografie: inzichten in de functionele anatomie van het aortaklepcomplex en implicaties voor transkatheter aortakleptherapie. 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. Geometrie en mate van appositie van het CoreValve ReValving systeem met multislice computertomografie na implantatie bij patiënten met aorta stenose. 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 recommendations for image acquisition and display using three-dimensional echocardiography. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2012;13:1-46.
Nishath Quader, MD
Washington University School of Medicine
St. Louis, Missouri
Disclosures: Geen.