Cuantificación ecocardiográfica transtorácica y automatizada en 3D de las cavidades izquierdas

Hoy en día, la 3DE en tiempo real es una herramienta valiosa para la evaluación de los volúmenes del VI, la AI y el FEVI. Diversos estudios han demostrado que la 3DE es más precisa y reproducible que la 2DE, porque permite la medición directa de los volúmenes sin necesidad de suposiciones geométricas sobre la forma de la cavidad ni las limitaciones asociadas con el acortamiento en las vistas.

A pesar de las conocidas ventajas de la 3DE, esta modalidad no se utiliza rutinariamente en la práctica clínica por diversas razones, entre ellas: (1) la necesidad de experiencia específica en 3DE y (2) el tiempo adicional requerido para la ecografía 3DE. Para que la 3DE se realice de manera rutinaria en la práctica clínica, es necesario implementar la cuantificación automatizada para evitar interrupciones o retrasos en el flujo de trabajo.

Philips ha desarrollado recientemente Dynamic Heart Model, un software de análisis 3D-ETT totalmente automatizado que detecta simultáneamente las superficies endocárdicas de la AI y el VI a lo largo de todo el ciclo cardiaco, utilizando un algoritmo de análisis adaptativo que consiste en la identificación basada en el conocimiento de la forma y orientación globales iniciales, seguida de una adaptación específica al paciente (Figura 1). Para comenzar, el programa estima la imagen al fin de la diástole (ED) del ventrículo izquierdo mediante análisis de movimiento cerca del máximo de la onda R del electrocardiograma. Usando esta imagen, se identifica la orientación general de la forma y luego se estima la imagen telesistólica del VI mediante análisis de movimiento para identificar la cavidad más pequeña del VI. Tras estimar las imágenes al fin de la diástole y al fin de la sístole del VI, se generan los modelos preliminares ES y ED del VI y la AI utilizando la superficie endocárdica detectada automáticamente junto con información de una base de datos de AI y VI de ETT 3D. Esta base de datos incluye una variedad de formas del AI y VI, en ED y ES, obtenidas de aproximadamente 1000 estudios de ETT 3D con calidad de imagen variable de pacientes con una amplia variedad de dimensiones y funcionamiento de las cavidades. El programa asocia las características del volumen del VI que se está analizando con formas seleccionadas de la base de datos. Esta forma seleccionada se adapta localmente al volumen del VI en estudio mediante una serie de pasos incrementales. Por último, los cuadros ED y ES, se identifican evaluando los volúmenes del VI cercanos al fin de la diastole y fin de la sístole, y seleccionando la imagen con los volúmenes máximo y mínimo, respectivamente. El algoritmo se diseñó para adaptarse a diversas condiciones de ecografía, incluyendo variaciones en la pérdida de señal, perturbaciones acústicas, forma del ventrículo y orientación cardíaca respecto al transductor. Sin embargo, al igual que en las mediciones manuales, es necesario que esté visible un número mínimo de segmentos del borde endocárdico (aproximadamente 14-15 de los 17 segmentos del ventrículo izquierdo) para obtener una estimación precisa del volumen de la cavidad. Por último, cuando se lo aplica al mismo conjunto de datos, el algoritmo tiene una respuesta de convergencia determinista, lo que resulta en variabilidad cero. Una vez que el modelo final ha sido ajustado, los contornos de la AI y el VI se muestran en planos de corte 2D derivados de los conjuntos de datos de la 3DE, que muestran vistas de 4, 3 y 2 cavidades en ES y ED (Figura 2). Si el usuario no está satisfecho con los contornos de la AI y el VI, estos pueden editarse manualmente.

Este nuevo software totalmente automatizado ha sido validado recientemente y se considera razonablemente preciso en comparación con las mediciones manuales en 3D realizadas con QLAB (cuantificación cardiaca 3D [3DQ])² en un grupo de más de 150 pacientes en la Universidad de Chicago. Este prometedor software tiene el potencial de permitir la integración de mediciones volumétricas 3DE del VI y la AI en los flujos de trabajo clínicos rutinarios en todo el mundo.

En este estudio, buscamos determinar el potencial de ahorro de tiempo de este novedoso software en comparación con los métodos convencionales de 2DE y 3DE utilizados para medir los volúmenes del VI y la AI.

Se obtuvieron imágenes mediante 2DE y 3DE en 30 pacientes consecutivos utilizando un sistema EPIQ con un transductor de matriz X5-1 (Philips, Andover, MA). Se registró el tiempo requerido para la adquisición de las vistas apicales de 4 cámaras (A4C) y 2 cámaras (A2C) del VI y de la AI mediante 2DE, así como de un conjunto de datos de volumen completo 3DE del VI y AI. Además, se registró el tiempo requerido para la medición del volumen del VI (telediastólico y telesistólico) y de la AI(telesistólico) utilizando el método biplano de discos a partir de las imágenes 2DE. Finalmente, se registró el tiempo necesario para completar el análisis de los datos y obtener los volúmenes del VI y la AI a partir de conjuntos de datos 3DE utilizando QLAB y el nuevo software Dynamic Heart Model. El análisis con Dynamic Heart Model se realizó tanto en una computadora personal estándar como en el sistema de imagenología EPIQ, con y sin ajustes globales y regionales.

La Tabla 1 muestra la información sobre el tiempo necesario para la adquisición y el análisis de datos. En general, la adquisición de imágenes 3DE requirió menos tiempo que las múltiples vistas 2DE necesarias para las mediciones de volumen. Además, el análisis de las imágenes 3DE fue significativamente más rápido que el de las imágenes 2DE, y el tiempo de análisis se redujo aún más con el uso del software automatizado Dynamic Heart Model (Figura 3). Cabe destacar que el tiempo total ahorrado, en adquisición y análisis combinados, fue del 82 % en el modo totalmente automatizado y del 63 % incluso con edición manual.

Para entender cabalmente el tiempo que Dynamic Heart Model puede ahorrar al día en un laboratorio de ecocardiografía concurrido que realiza 50 estudios ETT diarios, multiplicamos el tiempo combinado de adquisición y análisis por 50 (Figura 4). Este ejemplo representativo muestra que la adquisición y el análisis de los volúmenes de VI y la AI utilizando 2DE toma casi 3 horas al día, mientras que solo tomaría 66 minutos usando Dynamic Heart Model con edición mínima y poco más de media hora usando el modo totalmente automatizado, lo que ahorraría a un laboratorio típico de ecocardiografía 2,5 horas cada día.

Varios investigadores han demostrado que la 3DE es más precisa y reproducible que la 2DE. Para permitir el uso rutinario de la tecnología 3DE en los laboratorios clínicos, es necesario implementar métodos automatizados que eliminen el flujo de trabajo que la 3DE impone actualmente, que consume un tiempo excesivo. El nuevo software Dynamic Heart Model, totalmente automatizado, ha sido validado recientemente y se ha comprobado que es preciso y reproducible en comparación con las mediciones manuales 3D usando QLAB (3DQ). 2 En este estudio, encontramos que esta nueva herramienta totalmente automatizada es significativamente más rápida que el análisis 2DE y también que el análisis manual de 3DE (QLAB), y, por lo tanto, puede ayudar a evitar los largos tiempos inherentes al análisis de 3DE, que actualmente limita su uso, y facilitar su incorporación al flujo de trabajo clínico.