Echokardiograficzne określanie wielkości pierścienia aortalnego w TAVR

Anatomia pierścienia aortalnego stała się kluczowym elementem planowania przed zabiegiem w procedurach przezcewnikowej wymiany zastawki aortalnej (transcatheter aortic valve replacement, TAVR).1 Określenie wielkości pierścienia aortalnego ma zasadnicze znaczenie dla powodzenia zabiegu i uniknięcia powikłań, takich jak niedomykalność okołozastawkowa, przerwanie pierścienia, embolizacja zastawki i okluzja naczyń wieńcowych.2-4 Istnieje coraz więcej dowodów na to, że echokardiograficzna ocena pierścienia aortalnego jest dokładna i porównywalna z oceną metodą wielorzędowej tomografii komputerowej (MDCT).5-8 W tym artykule opisano dwuwymiarowe (2D) i trójwymiarowe (3D) echokardiograficzne metody pomiaru pierścienia aorty w celu dokładnego doboru rozmiaru pierścienia.

WYZWANIA W POMIARZE PIERŚCIENIA AORTY

Pierścień aorty jest strukturą dynamiczną, która zmienia kształt podczas cyklu serca. W skurczu pierścień aorty staje się mniej eliptyczny z powodu przesunięcia ciągłości aortalno-wieńcowej w stosunku do przegrody błoniastej. W czasie rozkurczu pierścień aorty staje się bardziej eliptyczny.9 Ze względu na dynamiczne zmiany pierścienia aorty, każdy pomiar liniowy, zwłaszcza wykonany w najmniejszym wymiarze, może niedoszacować wielkość pierścienia aorty. W niektórych badaniach zaproponowano nawet, że obwód pierścienia może być lepszym sposobem pomiaru pierścienia aortalnego, ponieważ uwzględnia średnice pierścieni i wykazuje minimalną zmienność w trakcie cyklu serca.9 Ponadto po wszczepieniu zastawki przezcewnikowej pierścień aortalny sam zmienia kształt, przechodząc od struktury bardziej eliptycznej do okrągłej, zwłaszcza w przypadku zastawek przezcewnikowych rozprężanych balonem.10,11

TWO-DIMENSIONAL ECHOCARDIOGRAPHY

Dwuwymiarowa echokardiografia odgrywa kluczową rolę w zabiegach implantacji zastawek przezcewnikowych i może być również stosowana w ocenie wielkości pierścienia aortalnego. W rzeczywistości MDCT i echokardiografia mogą być w tej sytuacji technikami komplementarnymi. Według Amerykańskiego Towarzystwa Echokardiograficznego pierścień aortalny mierzy się w projekcji przymostkowej w osi długiej w echokardiografii przezklatkowej (TTE) lub w projekcji przezprzełykowej w osi długiej w echokardiografii przezprzełykowej (TEE).12 Odległość mierzy się między wstawkami płatka na górze obrazu a wstawkami płatka na dole obrazu (ryc. 1A).

Rycina 1. Dwuwymiarowy pomiar TEE pierścienia aortalnego (A). Pomiaru dokonuje się pod zastawką aortalną od punktu przegubu jednego płatka do drugiego. Pomiar ten powinien być wykonywany w projekcji środkowo-przełykowej w osi długiej TEE. Pomarańczowa strzałka (B) wskazuje na pomiar mniejszego wymiaru niż ten, którym w rzeczywistości jest pierścień. Jest to jedno z ograniczeń pomiaru wymiaru pierścienia w TEE 2D. Biała strzałka (B) pokazuje prawdziwy pomiar w płaszczyźnie strzałkowej. Ponieważ jednak pierścień nie jest idealnym kołem, pomiar w płaszczyźnie czołowej może być większy, co ponownie powoduje niedoszacowanie rozmiaru pierścienia. Należy zauważyć, że pomiar liniowy 2D jest prostopadły do długiej osi aorty (C). Obrazowanie dwupłaszczyznowe w poprzek krótkiej osi zastawki aortalnej może pomóc w uniknięciu niektórych problemów związanych z pomiarem pierścienia aortalnego poza osią (D).

Problem z tą techniką polega na tym, że pomiary wykonane przy użyciu wstawek z płatków mogą nie przecinać pełnej średnicy pierścienia aortalnego; zamiast tego pomiar może być styczny w poprzek pierścienia aortalnego, co powoduje rażące niedoszacowanie rozmiaru pierścienia (Rycina 1B). Podczas pomiaru pierścienia aortalnego należy uważać, aby wykluczyć lub zmierzyć wokół znacznych zwapnień, które mogą być często obecne wzdłuż przyczepów płatków u pacjentów z ciężką stenozą aortalną. Ponadto należy upewnić się, że pomiar płaszczyzny pierścienia jest prostopadły do długiej osi aorty, ponieważ może to zapobiec niektórym problemom napotykanym przy stycznym pomiarze pierścienia (Rycina 1C).

W obrazowaniu dwupłaszczyznowym dwusieczna krótkiej osi zastawki aortalnej daje obraz podłużny i może pomóc w uzyskaniu największej średnicy pierścienia (Rycina 1D). Może to przezwyciężyć niektóre problemy związane ze stycznymi pomiarami pierścienia. Pomimo ograniczeń echokardiografii dwuwymiarowej w określaniu rozmiaru pierścienia, może ona dać szybki pogląd na to, jaki rozmiar zastawki byłby odpowiedni dla danego pacjenta. Na przykład w przypadku zastawek rozprężalnych balonem pomiar liniowy 2D wynoszący 24 mm sugerowałby użycie zastawki 26-mm, a pomiar liniowy 2D wynoszący 27 mm sugerowałby użycie zastawki 29-mm.

Badania wykazały jednak, że istnieją różnice nawet między obszarem pierścienia aortalnego wyznaczanym metodą TTE i TEE. Chociaż 2D TEE daje jeden liniowy pomiar pierścienia aortalnego, 3D TEE, podobnie jak MDCT, zapewnia strzałkowe i koronalne pomiary pierścienia. Pomiary strzałkowe są mniejsze niż koronowe, stąd niedoszacowanie pierścienia przy zastosowaniu echa 2D. Wykazano, że pomiary wieńcowe i strzałkowe uzyskane w trójwymiarowym TEE dobrze korelują z pomiarami pierścienia uzyskanymi w MDCT.13

ECHOKARDIOGRAFIA TRÓJWYMIAROWA

Trójwymiarowe TEE ma wiele zalet w porównaniu z obrazowaniem 2D i wykazano, że ściśle koreluje z pomiarami MDCT. Nie tylko mierzy płaszczyzny strzałkową i koronową pierścienia, ale również pozwala na bezpośrednią planimetrię osi krótkiej pierścienia. To ostatnie nie jest możliwe w przypadku obrazowania 2D, ponieważ operator może nie znajdować się całkowicie w płaszczyźnie pierścienia podczas wykonywania pomiaru. Amerykańskie i Europejskie Towarzystwo Echokardiograficzne podają wytyczne dotyczące akwizycji obrazów podczas stosowania echokardiografii 3D do pomiaru pierścienia aortalnego.14

Trójwymiarowe obrazowanie TEE nadal opiera się na optymalnych obrazach 2D; suboptymalne obrazy 2D dają niewiarygodne obrazy 3D. Podczas korzystania z systemu ultrasonograficznego iE33 (Philips Healthcare) dostępne są trzy podstawowe tryby akwizycji obrazu. Funkcja live 3D zapewnia łatwy wgląd w zastawkę aortalną, jednak mimo większej liczby klatek na sekundę pozwala na uzyskanie jedynie wąskiego sektora. Ponadto nie pozwala ona na pomiary offline pierścienia aortalnego. Drugim rodzajem funkcji 3D w tym urządzeniu jest zoom 3D. Funkcja ta pozwala na akwizycję obrazu w przypadku występowania arytmii, jednak kosztem rozdzielczości przestrzennej i niskiej liczby klatek na sekundę. Dostępny jest tryb akwizycji pełnoobjętościowej, w którym wiele objętości 3D jest akwizycjonowanych w czasie kilku pobudzeń i zszywanych razem. Zapewnia to lepszą rozdzielczość czasową i przestrzenną, ale funkcja ta wymaga stabilnego rytmu i elektrokardiografii. Ma na nią również wpływ oddychanie pacjenta. Dlatego podczas akwizycji obrazów do pomiaru pierścienia aortalnego można wybrać jedno- lub dwutaktową akwizycję, aby przezwyciężyć problem artefaktu zszywania (powstałego w wyniku nieprawidłowego ułożenia różnych objętości 3D). Istnieje jeszcze inny tryb, tryb akwizycji o dużej objętości, w którym obraz można przechwycić w jednym uderzeniu, co jest szczególnie korzystne w przypadku arytmii. Jednak kompromisem dla tej możliwości jest niższa rozdzielczość przestrzenna.

Ryc. 2. Pełnoobjętościowa akwizycja 3D uzyskana w projekcji w osi długiej w badaniu TEE (A). Początkowy ekran 2 X 2, który pojawia się po wejściu do programu QLAB i funkcji 3DQ (B).

Generalnie, funkcja 3D full-volume z jedno- lub dwutaktową akwizycją zapewnia obrazy, które mogą dać wiarygodne pomiary pierścieniowe. Głębokość i wzmocnienie muszą być zoptymalizowane, a obraz TEE musi być pozyskany w widoku długoosiowym, obejmującym zastawkę aortalną, pierścień aortalny, drogę odpływu lewej komory (LVOT), korzeń aorty i część aorty wstępującej (Rycina 2A). Po uzyskaniu tego obrazu, dostępne w handlu oprogramowanie QLAB (Philips Healthcare) pozwala na manipulowanie objętościami 3D, gdzie widok pierścienia w osi krótkiej można uzyskać poprzez dostosowanie widoków strzałkowego i koronalnego obrazu w osi długiej. Po otwarciu pakietu kwantyfikacji 3D (3DQ) w QLAB, można następnie wykonać następujące czynności w celu uzyskania obrazu pierścienia aortalnego:

1. Po otwarciu pakietu 3DQ pojawia się ekran 2 X 2, który zapewnia widok koronalny, strzałkowy i poprzeczny pierścienia aorty (Rysunek 2B).

2. Przewinąć obraz i wybrać ramkę środkowoskurczową.

3. Wybierz obraz długoosiowy i zacznij dostosowywać płaszczyzny, przeciągając czerwoną płaszczyznę, aby usadowić ją w punkcie przegubu zastawki aortalnej, a niebieską płaszczyznę prostopadle do czerwonej płaszczyzny (i równolegle do aorty) (rysunek 3A).

4. Teraz wybierz czerwoną płaszczyznę na Rysunku 3B i wyrównaj ją pod zastawką aortalną, dokładnie w punkcie przegubu zastawki aortalnej, a następnie wyrównaj zieloną płaszczyznę tak, aby była prostopadła do czerwonej płaszczyzny i równoległa do aorty.

5. Można wybrać obraz w osi krótkiej (Rysunek 3C) wraz z funkcją „Obszar”, a następnie w sposób ciągły prześledzić obszar.

6. Pomiary w płaszczyźnie czołowej i strzałkowej są wyświetlane na Rysunku 3C, który pokazuje również obszar i dwa pomiary liniowe.

Rysunek 3. Po wybraniu ramy środkowoskurczowej, czerwona płaszczyzna jest początkowo wyrównana tuż pod zastawką aortalną w pobliżu punktów zawiasowych płatków aortalnych (A). Następnie płaszczyzna niebieska jest wyrównywana równolegle do aorty i prostopadle do płaszczyzny czerwonej. Podobnie na tym rysunku, płaszczyzna czerwona jest wyrównywana pod zastawką aortalną w miejscu przyczepu płatków, a następnie płaszczyzna zielona jest wyrównywana równolegle do aorty i prostopadle do płaszczyzny czerwonej (B). Po wyrównaniu płaszczyzn czerwonej, niebieskiej i zielonej uzyskuje się widok pierścienia aortalnego w osi krótkiej (C). Ta ramka może być powiększona dla ułatwienia pomiaru. Na podstawie tej funkcji można również zmierzyć wymiar strzałkowy i koronalny oraz pole powierzchni. U tego pacjenta wymiar pierścienia wynosił 29 X 31 mm, a powierzchnia 682 mm2.

Ta metoda ma pewne oczywiste ograniczenia. Poza brakiem optymalnych obrazów i odpowiedniej rozdzielczości przestrzennej, pomiar pierścienia może okazać się trudny, gdy w LVOT znajduje się rozległy wapń. Wymaga ona również znacznej znajomości i doświadczenia w zakresie funkcji i manipulacji płaszczyznami i obrazami, aby upewnić się, że pierścień jest mierzony we właściwej płaszczyźnie. Dodatkowo wymaga od użytkownika znajomości ograniczeń fizyki ultradźwięków i świadomości dropoutu spowodowanego cieniowaniem akustycznym.

Zaletami 3D TEE w ocenie wielkości pierścienia jest to, że eliminuje potrzebę podawania kontrastu podczas tomografii komputerowej, zwłaszcza u pacjentów z dysfunkcją nerek. Może być również wykonywana w czasie rzeczywistym podczas zabiegu. Inni producenci ultrasonografów oferują zautomatyzowane pakiety, które po naciśnięciu kilku przycisków powinny wyeliminować konieczność szczegółowego ustawiania różnych płaszczyzn. Producenci twierdzą, że ta zautomatyzowana metoda uzyskiwania annulusa została przetestowana u kilku pacjentów w porównaniu z tomografią komputerową. Echokardiografista powinien jednak upewnić się, że obrazy uzyskane za pomocą tych zautomatyzowanych pakietów oprogramowania prawidłowo mierzą rzeczywisty pierścień aortalny i zrozumieć, że nawet w przypadku najlepszych pakietów oprogramowania mogą wystąpić istotne błędy wynikające z nieoptymalnych obrazów lub cieniowania akustycznego. Ponadto obecnie dostępne są pakiety 3D, które umożliwiają akwizycję wielu objętości w celu uzyskania czystszego, gładszego obrazu przy jednoczesnym wyeliminowaniu artefaktu ściegu.

Podsumowanie

Echokardiografia jest podstawowym narzędziem w procedurach przezcewnikowej zastawki aortalnej. Do wymiarowania pierścienia aortalnego można wykorzystać zarówno obrazy 2D, jak i 3D, przy czym obrazowanie 3D TEE ma pewne zalety w porównaniu z obrazowaniem 2D. Obrazowanie trójwymiarowe i wymiarowanie pierścienia wymaga dużego doświadczenia, dlatego niezwykle ważne jest, aby echokardiografiści biorący udział w tych zabiegach byli doskonale zaznajomieni z tymi technikami. Wraz z upowszechnianiem się tych procedur i rosnącą potrzebą efektywności w ich przeprowadzaniu rośnie liczba zautomatyzowanych pakietów oprogramowania umożliwiających szybką ocenę pierścienia, jednak echokardiografista powinien być świadomy zalet i ograniczeń tych technologii.

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 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. Incidence, predictors, and outcomes of aortic regurgitation after transcatheter aortic valve replacement: meta-analysis and systematic review of literature. 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, et al. Measurement of the aortic annulus size by real-time three-dimensional transesophageal echocardiography. 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 three-dimensional transesophageal echocardiography adds value to transcatheter aortic valve implantation. 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. Deformation dynamics and mechanical properties of the aortic annulus by 4-dimensional computed tomography: insights into the functional anatomy of the aortic valve complex and implications for transcatheter aortic valve therapy. 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. Geometria i stopień apozycji systemu CoreValve ReValving w wielorzędowej tomografii komputerowej po implantacji u pacjentów ze stenozą aortalną. 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: Brak.

.