Трёхмерная эхокардиография

23 Мая в 14:12 2916 0


Первые трёхмерные изображения сердца появились в 1980-х гг. и были основаны па получении серии двухмерных «срезов» в фиксированные фазы сердечного цикла (систолу или диастолу), которые затем с помощью программ реконструкции и компьютерной графики преобразовывали в трёхмерную статичную картину сердца на экране дисплея. Для получения ультразвуковых срезов использовали режим "freehand scanning" — контролируемое изменение положения датчика с помощью руки либо механических приспособлений в пределах одного и того же или разных акустических окон. Чаще всего исследование выполняли в продольном сечении. Серьезным ограничением данного метода было крайне низкое качество изображения, связанное, в первую очередь, с широким шагом сканирования. 

В дальнейшем с развитием технического прогресса с середины 90-х гг. стали появляться датчики с другими вариантами формирования сканирующих плоскостей: с помощью веерообразного вращения, пошагового и непрерывного вращения вокруг оси датчика и сканирования изображения в режиме реального времени в пирамидальном объеме ультразвукового пространства. 

Группой специалистов из Университета Дьюка (США) в 1991 г. был разработан новый тип датчика - матричный, позволяющий формировать ультразвуковые лучи и селективно принимать сигналы по всем направлениям лоцируемого объема (пирамида с углами 60°х60°). Первый прототип такого датчика был массивным, имел всего 256 пьезоэлементов, что создавало "разреженное" расположение излучающих и принимающих сигналов и ограничивало качество изображений. Вторая генерация трёхмерного фазированного матричного датчика имела существенно меньшие размеры, состояла из 3000 активных ультразвуковых элементов и 150 микропроцессоров и включала больший объём лоцирования (пирамида с углами 80°х90°). В 2002 г. вышел первый серийный вариант прибора, оснащённый подобным датчиком, а также системой высокоскоростной обработки получаемой информации (20-25 объёмов в секунду и время резолюции 40-50 мс), что позволило выводить трёхмерное изображение сердца на дисплей монитора ультразвукового прибора без видимой оператору задержки. Таким образом, в отличие от предшествующих технологий, позволяющих в лучшем случае получать, но не отображать на экране трёхмерную информацию в реальном времени, данная технология обеспечивала режим ЭхоКГ, когда в реальном времени, «on-line», выполняется весь цикл: «съём+обработка+представление информации», в результате которого оператор видит на экране прибора «живую» трёхмерную картину лоцируемого в данный момент времени объекта сердца. Именно поэтому для подчёркивания этой уникальной особенности новой технологии разработчики предложили термин "живое" трёхмерное изображение («Live-3D Echo»). 

Современные ультразвуковые системы позволяют получать трёхмерные изображения сердца в трёх вариантах: «живая» трёхмерная ЭхоКГ (Live 3D) — в объеме усеченного конуса с углом сектора 30°. трёхмерная ЭхоКГ в полном объёме (Full-volume) - с более широким углом лоцирования (пирамида 80°х80°) - и трехмерное цветовое картирование (3D Color). 

Визуализация трёхмерного движущегося пространства сердца в режиме реального времени «оn-line» Live-3D хотя и лимитирована размером сектора 30°, но осуществляется в течение одного сердечного цикла и предлагает трёхмерную оценку сердечной морфологии даже у пациентов с выраженными нарушениями ритма. 

Анализ трёхмерного изображения в полном объёме лоцирования требует записи нескольких последовательных сердечных циклов (4 цикла), проводится, как пранило, с задержкой дыхания и предлагает наибольшую информацию о структурно функциональном состоянии сердца. В дальнейшем эти изображения обрабатывают (нарезают в разных плоскостях и сечениях) для получения максимальном информации об интересующем объекте (рис. 1). 

Трехмерная ЭхоКГ в режиме полного объема с возможностью получения срезов сердца на разных уровнях в различных плоскостях. Пример больного с врожденным пороком сердца: полная форма АВК
Рис. 1. Трехмерная ЭхоКГ в режиме полного объема с возможностью получения срезов сердца на разных уровнях в различных плоскостях. Пример больного с врожденным пороком сердца: полная форма АВК

Трехмерное цветовое допплеровское картирование — одна из поздних разработок в области трёхмерного сканирования сердца. Запись производят на протяжении 7 последовательных сердечных циклов, и в комбинации с трёхмерным изображением сердца она даёт дополнительную информацию о функционировании клапанов, наличии патологических потоков в полостях сердца и другой патологии. 


Еще в ранних работах, посвященных возможностям трёхмерной реконструкции сердца в режиме «on-line», была доказана её более высокая точность и существенно меньшая погрешность в измерении объёмов, массы, показателей сократительной функции ЛЖ и ПЖ сердца по сравнению с двухмерной ЭхоКГ. Полученные параметры тесно коррелировали с данными магнитно-резонансной томографии (МРТ), радионуклидной и рентгеноконтрастной вентрикулографий. По данным этих авторов, расхождение методов составляет не более 1-3%. В дальнейшем была продемонстрирована значимость трёхмерного цветового допплеровского картирования в более точной оценке степени клапанной недостаточности. 

Возможность точной и высокопроизводимой неинвазивной оценки сократимости миокарда ЛЖ имеет особое значение у больных с застойной сердечной недостаточностью, так как у этих больных по фракции выброса ЛЖ прогнозируют продолжительность жизни. основное преимущество трехмерной ЭхоКГ перед двухмерной ЭхоКГ - это оценка не только размеров, но и формы ЛЖ во множестве сечений (до 12). Известно, что при развитии постинфарктных аневризм сердца часто недооценивают выраженность поражения миокарда традиционными ЭхоКГ-методами, так как расчетные формулы, используемые в М- и В-режимах, зависят от геометрии ЛЖ. Трёхмерная ЭхоКГ позволяет максимально точно определить площадь аневризмы и распространение её на различные отделы сердца, что необходимо учитывать для выбора объёма оперативного вмешательства. 

Количественную обработку трёхмерных изображений проводят с помощью специальных компьютерных программ QLAB 4.0 или 4D Cardio-View 1.2 "TomTec".

При плохой ультразвуковой визуализации границ эндокарда в трёхмерном режиме качество изображения может быть улучшено во время болюсной инфузии контрастного вещества (SonoVue, Optison, Definity). 

Очень ценную информацию трёхмерная ЭхоКГ представляет в диагностике внутрисердечных тромбов и других объёмных образований как внутри-, так и внесердечного происхождения. Размеры, глубина расположения, форма, а также структурная характеристика тромбов могут быть совсем иными при исследовании в трёхмерном пространстве по сравнению с двухмерной ЭхоКГ. Визуализация различных отделов сердца в нестандартных сечениях и ракурсах позволяет трансторакально выявлять некоторые тромбы в ушках предсердий и в полостях сердца, не прибегая к проведению чреспищеводной ЭхоКГ (рис. 2). Изучение истинного пространственного анатомического расположения различных структур сердца с помощью трёхмерной ЭхоКГ помогает безошибочно определять локализацию и вовлечение этих структур в опухолевый процесс, или, например, контролировать позицию внутриполостных электродов. 

Трехмерная ЭхоКГ больного со множественными тромбами в полостях сердца. Стрелками указаны тромбы в верхушке ЛЖ и в ушке ЛП
Рис. 2. Трехмерная ЭхоКГ больного со множественными тромбами в полостях сердца. Стрелками указаны тромбы в верхушке ЛЖ и в ушке ЛП

Трехмерный режим сканирования- оптимальный метод для обследования больных с септальными дефектами, а также понимания анатомии при врождённых пороках сердца у детей. Проведение сечений сердца на разных уровнях, а также ротация изображения в любом направлении позволяют получить неожиданный ракурс визуализации. Если, например, сделать сечение со стороны одного из желудочков сердца, а затем развернуть изображение на 90°, то можно перед собой увидеть межжелудочковую и межпредсердную перегородки на всём их протяжении и оценить полный размер и форму септальных дефектов. Выявление открытого овального окна и других врождённых пороков сердца, применение метода транслюминальной окклюзии ДМПП повышают диагностическую значимость трёхмерной ЭхоКГ. 

Кроме того, трёхмерная ЭхоКГ расширяет возможности диагностики таких редких патологий, как аритмогенная дисплазия, кардиомиопатия ПЖ, что в недавнем прошлом было исключительной прерогативой томографических технологий. 

Получение дополнительной информации при трёхмерном сканировании сердца особенно важно для пациентов, направляемых на кардиохирургические операции, в этих случаях необходима более полная и детальная информация о состоянии подклапанных структур сердца, степени выраженности кальциноза, недостаточности клапанов и т.д.

Саидова М.А.
Эхокардиография
Похожие статьи
показать еще
 
Сердечно-сосудистая хирургия