Pages Menu
Categories Menu
Zastosowanie  nowych technik  echokardiograficznych w codziennej praktyce

Zastosowanie nowych technik echokardiograficznych w codziennej praktyce

prof. dr hab. n. med. Piotr Lipiec | prof. dr hab. n. med. Jarosław D. Kasprzak | Katedra Kardiologii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, Wojewódzki Specjalistyczny Szpital im. W. Biegańskiego w Łodzi

Do nowych technik echokardiograficznych zalicza się zazwyczaj metody, które stanowią uzupełnienie tradycyjnych technik ultrasonograficznych (obrazowania jednowymiarowego [M-mode], dwuwymiarowego i technik dopplerowskich). Pomimo „nowości” w nazwie, początki rozwoju tych technik sięgają ubiegłego wieku, a ich zastosowanie kliniczne jest już bardzo szerokie.

Echokardiografia trójwymiarowa

Najszerzej stosowaną w codziennej praktyce nową techniką echokardiograficzną jest technologia badania trójwymiarowego (3D, 3-dimensional). W aparatach wyposażonych w tę technologię przetwornik mieszczący się w głowicy generuje wiązkę ultradźwięków o kształcie piramidy, dzięki czemu aparat „widzi” cały ten fragment przestrzeni umożliwiając ocenę uzyskiwanych przestrzennych obrazów w czasie rzeczywistym. Głowice do badania 3D oferują też tryby obrazowania wielopłaszczyznowego – dwu- lub trójpłaszczyznowego, dzięki którym możliwa jest rejestracja dwóch lub trzech współosiowych przekrojów o wzajemnej orientacji zdefiniowanej przez operatora np. trzech projekcji koniuszkowych.

Prezentacja wyników badania 3D odbywa się na dwuwymiarowym ekranie, jednak dzięki zastosowanym technikom cieniowania obrazy te dają wrażenie anatomicznej perspektywy. W obrębie zarejestrowanego zbioru danych możliwy jest dowolny wybór obszaru zainteresowania oraz płaszczyzny w jakiej komputer „rozetnie” serce ukazując nam wybrany przestrzenny przekrój, zbliżony do uzyskiwanego w trakcie operacji kardiochirurgicznej. Możliwa jest również prezentacja zbioru danych w postaci równoległych lub współosiowych dwuwymiarowych przekrojów np. w przypadku oceny lewej komory w postaci serii projekcji w osi krótkiej lub trzech projekcji koniuszkowych.

Dane 3D pozwalają na dokonanie pomiarów odległości, pola powierzchni i objętości wybranych struktur. W przypadku analizy objętości jam serca ważnym udogodnieniem pomiarów pozwalającym na znaczne skrócenie czasu obróbki jest półautomatyczna detekcja granic wsierdzia, wspomagająca analizę obrysu jam serca. Podkreślić należy, że wszystkie opisane tryby rejestracji i prezentacji dostępne są zarówno w badaniu przezklatkowym, jak i przezprzełykowym.

Rycina 1. Obraz z przezprzełykowego badania echokardiograficznego 3D. Panel lewy – ubytek w przegrodzie międzyprzedsionkowej typu 2 (strzałka) widziany od strony lewego przedsionka. Panel prawy – stan po przezskórnym zamknięciu ubytku za pomocą okludera (strzałka).

W porównaniu do technik dwuwymiarowych (2D, two-dimensional) echokardiografia 3D pozwala na poszerzoną i dokładniejszą oceną zarówno jakościową, jak i ilościową struktur serca. Ułatwiona ocena jakościowa wynika z możliwości oglądania struktur w postaci zbliżonej do trójwymiarowego preparatu anatomicznego. Interesującą nas strukturę możemy więc oglądać i analizować z dowolnej strony i – co istotne – w całości na jednym obrazie. Przykładowo, na ubytek w przegrodzie międzyprzedsionkowej możemy spojrzeć „en face” i ocenić jego kształt oraz relacje przestrzenne (ryc. 1), zaś zastawkę mitralną oglądać od strony lewego przedsionka uwidaczniając na jednym obrazie całą powierzchnię płatków oraz spoidła. Taka poszerzona ocena morfologiczna ma istotne znaczenie w kwalifikacji, planowaniu i monitorowaniu zabiegów przezskórnych i chirurgicznych, szczególnie w złożonych wadach wrodzonych i nabytych.

Dokładniejsza analiza ilościowa obejmuje zarówno pomiary powierzchni, jak i objętości. Echokardiografia 3D pozwala bowiem na dokonanie pomiarów planimetrycznych (np. ujścia zastawek) w optymalnej płaszczyźnie lub bezpośrednio w obrazach przestrzennych – dzięki temu możliwe jest uniknięcie błędu, jaki łatwo jest popełnić w echokardiografii 2D, a mianowicie nadszacowania mierzonych pól powierzchni spowodowanego niewłaściwym wyborem płaszczyzny w jakiej dokonywany jest pomiar. Pomiary objętości w technologii 3D, w przeciwieństwie do technik 2D, nie opierają się na założeniach sprowadzających kształt danej struktury do uproszczonej bryły geometrycznej, dzięki czemu możliwe jest znaczne zwiększenie dokładności pomiarów objętości np. lewej komory, wraz z dokładną oceną globalnej i regionalnej funkcji mięśnia sercowego. W przypadku innych, bardziej złożonych geometrycznie struktur czy jam (np. prawej komory), których pomiary objętości nie były możliwe w echokardiografii 2D, technologia 3D dostarcza nam takich możliwości.

Echokardiografia 3D jest też użyteczna przy obrazowaniu i ocenie wewnątrzsercowych tworów patologicznych takich jak guzy, skrzepliny czy wegetacje, pozwalając na analizę ich umiejscowienia, połączeń ze strukturami serca, rozmiarów oraz ruchomości. Znajduje również zastosowanie przy ocenie umiejscowienia obiektów jatrogennych np. elektrod rozrusznika. Należy jednak podkreślić, że echokardiografia 3D stosowana jest jako uzupełnienie „standardowego” badania 2D. W tak ukierunkowanym badaniu 3D, u danego pacjenta rejestrowane są jedynie zbiory danych obejmujące struktury wymagające dokładniejszej analizy niż ocena jedynie na podstawie badania 2D. Przykłady to rejestracja zbioru 3D obejmującego lewą komorę u pacjenta z niewydolnością serca dla dokonania dokładnych pomiarów objętości i frakcji wyrzutowej czy ukierunkowana rejestracja obrazów zastawki mitralnej u chorego z wadą mitralną w celu jej dokładniejszej jakościowej i ilościowej oceny.

Technika śledzenia markerów akustycznych

Technika śledzenia markerów akustycznych mięśnia sercowego (speckle-tracking) opiera się na zaawansowanej automatycznej analizie standardowych dwuwymiarowych lub – rzadziej – trójwymiarowych obrazów echokardiograficznych w skali szarości np. projekcji koniuszkowych. Zasadniczymi parametrami stosowanymi w tej technice są: odkształcenie i tempo odkształcenia. Odkształcenie mięśnia sercowego jest wyrażane w procentach [%] i opisuje zmianę odległości pomiędzy dwoma punktami mięśnia sercowego w trakcie cyklu pracy serca w stosunku do wyjściowej odległości tych punktów. Gdy odległość się zmniejsza (np. skurczowe skracanie się segmentu w osi długiej) odkształcenie przyjmuje wartość ujemną, zaś gdy odległość się zwiększa (np. skurczowe poprzeczne grubienie segmentu) odkształcenie przyjmuje wartość dodatnią. Tempo odkształcenia charakteryzuje szybkość zmiany odległości pomiędzy dwoma punktami mięśnia sercowego i jest wyrażane w jednostkach s-1. Możliwa jest analiza odkształcenia i tempa odkształcenia mięśnia sercowego w różnych kierunkach (podłużnym, poprzecznym i okrężnym), ale największe zastosowania mają pomiary odkształcenia podłużnego.

Rycina 3. Kieszonkowe ultrasonografy (nazywane „stetoskopami przyszłości”) i klasyczny stetoskop.

Analiza odkształcenia i tempa odkształcenia umożliwia obiektywizację oceny regionalnej funkcji skurczowej mięśnia sercowego dokonywanej w codziennej praktyce wizualnie (ryc. 2). Dodatkowo, dzięki możliwości bardzo precyzyjnej analizy funkcji, technika ta pozwala na stwierdzenie obecności dyskretnych zaburzeń czy różnic w funkcji, które byłyby niemożliwe do zauważenia dla oka ludzkiego i niewykrywalne technikami standardowymi, jak oceną frakcji wyrzutowej np. wczesnych etapów uszkodzenia mięśnia sercowego w przebiegu leczenia preparatami kardiotoksycznymi. Możliwa jest również analiza bardziej zaawansowanych aspektów funkcji mięśnia sercowego, w tym synchronii skurczu czy rotacji lewej komory. Podejmuje się też próby zastosowania pomiarów odkształcenia i tempa odkształcenia dla oceny regionalnej funkcji innych jam serca np. prawej komory i lewego przedsionka.

Echokardiografia kieszonkowa

Postępująca miniaturyzacja sprzętu elektronicznego umożliwiła wprowadzenie do użycia kilkanaście lat temu przenośnych aparatów echokardiograficznych, o rozmiarach zbliżonych do przenośnych komputerów (laptopów), co pozwoliło na znaczną mobilność. Postęp technologiczny pozwolił jednak na kolejny krok w miniaturyzacji aparatów echokardiograficznych – wprowadzenie kieszonkowych, charakteryzujących się nie tylko niewielkimi rozmiarami (bez trudu mieszczą się w kieszeni fartucha), ale również bardzo prostą obsługą (ryc. 3). Aparaty te standardowo wyposażone są w szerokopasmową sondę sektorową, choć dostępny jest też model wyposażony w sondę zawierającą dwa przetworniki, łączącą w sobie możliwości sondy sektorowej i liniowej (dual-probe). W ostatnim czasie do użytku wprowadzane są też aparaty mające formę sond ultrasonograficznych (w tym sektorowej czy liniowej), które mogą być podłączone bezpośrednio do urządzenia przenośnego takiego jak telefon czy tablet, po zainstalowaniu na nim odpowiedniej aplikacji.

Kieszonkowe ultrasonografy oferują tylko podstawowy zakres możliwości diagnostycznych – technikę M-mode, obrazowanie dwuwymiarowe w skali szarości oraz technikę doplera kolorowego. Możliwości pomiarów są ograniczone do pomiarów liniowych i kalkulacji powierzchni. Uzyskane obrazy mogą być archiwizowane i przenoszone na inne urządzenia lub stacje robocze. Rozmiar kieszonkowych echokardiografów, zasilanie oparte na bateriach i relatywnie niski koszt umożliwia i zachęca do ich swobodnego transportu. Trafiają one zatem we wcześniej niezagospodarowaną niszę urządzeń mogących towarzyszyć klinicyście w każdej sytuacji, wspomagających proces diagnostyczno-terapeutyczny poprzez włączenie do niego elementów diagnostyki obrazowej. Europejskie i Amerykańskie Towarzystwa Kardiologiczne są jednak zgodne, że wykonywanych przy użyciu kieszonkowych ultrasonografów badań nie należy traktować jak substytutu pełnego badania echokardiograficznego, a jedynie jako rozszerzenie badania fizykalnego. Takie badanie, w zależności od oczekiwanego zakresu informacji, które uzyskamy może mieć charakter badania ukierunkowanego na konkretną patologię (przyłóżkowy monitoring znanej wcześniej dysfunkcji bądź screening zorientowany na wybrane zaburzenie) lub też ogólnej ocena morfologii i funkcji serca (ze świadomością wymienionych wcześniej ograniczeń).

Krótko po zaprezentowaniu przenośnych echokardiografów o możliwościach zbliżonych do obecnie dostępnych, stanowisko ekspertów jasno zalecało ich wykorzystywanie jedynie przez doświadczonych specjalistów. Obecnie te rekomendacje nie są tak kategoryczne. Jednak w przypadku lekarzy w trakcie specjalizacji i lekarzy innych specjalności medycznych chcących wykorzystywać kieszonkowe ultrasonografy w praktyce klinicznej bezwzględnie zalecane jest wcześniejsze przeszkolenie, zarówno w zakresie podstaw echokardiografii, jak i obsługi danego urządzenia. Zakres takiego szkolenia nie został dotychczas jednoznacznie określony.

Echokardiografia kontrastowa

Echokardiografia kontrastowa polega na wprowadzeniu do krążenia substancji o charakterystyce przepływu zbliżonej do erytrocytów, która dzięki zdolności do silnego rozpraszania fal dźwiękowych spowoduje wzmocnienie sygnału powracającego do głowicy ultrasonograficznej i dostarczy informacji o przepływie krwi w obszarze zainte­resowania. Dostępne obecnie na rynku środki kontrastowe generacji II (np. Sonovue czy Optison) zawierają stabilizowane mikropęcherzyki trudno rozpuszczalnego w osoczu gazu, które po podaniu do żyły obwodowej przechodzą przez mikrokrążenie i wywołują efekt kontrastowy również w obrębie lewostronnych jam serca. Zastosowanie tych środków kontrastowych w badaniach echokardiograficznych jest dwojakie: dla poprawy wizualizacji granic tkanka-krew u pacjentów ze złą jakością obrazu uniemożliwiającą wiarygodną ocenę funkcji skurczowej lewej komory czy np. wykluczenie obecności skrzepliny oraz dla oceny perfuzji mięśnia sercowego. Pierwsze z wymienionych zastosowań poparte jest wynikami wielu prac, znajduje się w oficjalnych dokumentach rejestracyjnych oraz zaleceniach większości towarzystw kardiologicznych i echokardiograficznych. Poprawa wizualizacji granic wsierdzia za pomocą środków kontrastowych ma szczególnie istotne znaczenie w echokardiografii obciążeniowej, gdzie powoduje znaczne zwiększenie liczby segmentów możliwych do analizy oraz poprawę powtarzalności i dokładności diagnostycznej wyników badania. Zastosowanie echo­kardiografii kontrastowej dla oceny perfuzji wciąż nie stanowi oficjalnie zarejestrowanego wskazania dla żadnego z dostępnych środków kontrastowych, a wytyczne towarzystw kardiologicznych i echokardiograficznych bardzo ostrożnie wypowiadają się o wartości tej techniki obrazowania perfuzji.

W warunkach polskich podstawową przeszkodą w zastosowaniu środków kontrastowych wydaje się być ich koszt – około 400 zł za ampułkę, co przy braku refundacji praktycznie uniemożliwia ich zastosowanie w codziennej praktyce.

Podsumowanie

Nowe techniki echokardiograficzne stanowią heterogenną grupę metod, z których niektóre są już standardem w zaawansowanej nieinwazyjnej ocenie pacjentów z chorobami układu krążenia, inne zaś wciąż wymagają dalszych badań i udoskonaleń, które pozwoliłyby je wprowadzić do codziennego użycia.

Piśmiennictwo dostępne u autorów.

Zastosowanie nowych technik echokardiograficznych w codziennej praktyce
4 (80%) 1 vote