Il cuore è un organo costituito da strutture anatomiche complesse ed è in costante movimento. Lo studio ecocardiografico bidimensionale permette di ottenere informazioni parziali circa le relazioni spaziali e temporali tra le strutture cardiache durante il ciclo cardiaco, derivate dalla visualizzazione di una serie teoricamente infinita di sezioni topografiche. L’analisi richiede un difficile processo mentale di ricostruzione dell’immagine stereoscopica del cuore, con il risultato di una valutazione alquanto soggettiva delle strutture in esame e la necessità di assunzioni geometriche per il calcolo di parametri strutturali e funzionali.
Per superare tali limiti, da oltre 30 anni, gli studiosi hanno cercato di sviluppare tecniche per la visualizzazione delle strutture cardiache in tre dimensioni. In tutti questi anni la tecnologia ha posto le basi per scrivere un nuovo e stimolante capitolo dell’ultrasonografia: l’ecocardiografia tridimensionale (3DE). Questo rivoluzionario approccio strumentale presenta numerosi vantaggi rispetto alle tecniche convenzionali ed i limiti della metodica possono sicuramente essere superati con un ulteriore sforzo tecnologico. E’ indiscutibile che l’avvento del 3DE consenta una più accurata, rapida, facile e quantitativa valutazione dell’anatomia cardiaca, in modo da ridurre la soggettività nell’interpretazione delle immagini 1.
Le fasi essenziali per una ricostruzione tridimensionale delle immagini sono: (1) acquisizione di immagini bidimensionali con informazioni spaziali e temporali; (2) digitalizzazione delle immagini cross-sezionali campionate sequenzialmente, in modo da permetterne l’analisi informatica; (3) ricostruzione in accordo alle sequenze spazio-temporali e visualizzazione delle strutture in 3 dimensioni. L’acquisizione dei dati può essere fatta sia con sonde transtoraciche che con sonde transesofagee. Esistono due tecniche fondamentali di acquisizione: random, in cui l’operatore non è vincolato da una precisa sequenza di scansioni e può utilizzare differenti finestre in un ordine non prestabilito, e sequenziale, che prevede la scansione programmata di immagini ad intervalli o ad angoli regolari, secondo approcci differenti: lineare o parallela, angolare (fan-like) e rotazionale. In passato, per questo tipo di approccio, la sonda veniva fatta muovere attraverso supporti meccanici controllati dal computer 2.
Negli anni passati, sono state utilizzate le tecnologie di acquisizione descritte, le quali permettevano un metodo di ricostruzione off-line attraverso l’utilizzo di un complesso sistema di informatizzazione dei dataset campionati. Infatti, una volta acquisite, le sezioni bidimensionali vengono assemblate e riallineate nella corretta sequenza spazio-temporale all’interno del ciclo cardiaco tramite un processo di elaborazione dei dati al termine dell’acquisizione. Il risultato di tale procedura rappresenta la media dei dati di numerosi cicli cardiaci con un’ampia interpolazione di “voxel” (minimo elemento volumetrico che costituisce un’immagine tridimensionale), per ovviare ai dati mancanti degli intervalli tra una sezione bidimensionale e l’altra 3.
Attualmente l’ecocardiografia tridimensionale si avvale di una tecnologia più avanzata che consente di ottenere direttamente in tempo reale il volume 3D della regione studiata. Tale approccio consente di superare i limiti della modalità off-line, con la possibilità di una visualizzazione istantanea di due piani ortogonali, garantisce maggior efficienza e consente la focalizzazione del beam in 3D (voxel) mantenendo una risoluzione spaziale e temporale di altissima qualità 4 .
Il trasduttore permette un’acquisizione simultanea e una presentazione dei dati contenuti in una regione piramidale di interesse in tempo reale5. Ovviamente questa regione di interesse potrebbe non essere abbastanza ampia da permettere la visualizzazione di grandi strutture, come ad esempio il ventricolo sinistro. Questa limitazione viene superata attraverso la fusione di dataset limitrofi ottenuti da più cicli cardiaci per creare un dataset più ampio (modalità “full volume”) 6 .
A seconda dello scopo dell’esame, differenti modi di visualizzazione possono essere usati. Si può scegliere di vedere sezioni cross-section bidimensionali dei dataset volumetrici ottenute utilizzando qualsiasi piano di taglio desiderato (metodo “anyplane”) o sezioni trasversali coassiali (metodo “omniplane”) o un numero di sezioni intersecantesi parallele (metodo “paraplane”)7.
L’impressione della prospettiva anatomica può essere creata grazie alle tecniche di sfumatura di tonalità (rendering)3. La maggior quantità di informazioni morfologiche può essere estratta dalle immagini visualizzate con I’uso della tecnica di “volume-rendering” . Tali immagini raffigurano la vera morfologia della regione d’interesse, visualizzando le strutture cardiache analogamente a come verrebbero viste in vivo dal cardiochirurgo. A seconda del settaggio delle immagini (opacità e tonalità delle sfumature) le strutture possono apparire solide o trasparenti e così si ottengono le informazioni relative a strutture poste su piani diversi8. Inoltre le immagini tridimensionali ricostruite possono essere liberamente ruotate o sezionate sui computers, facilitando la visione delle strutture di interesse dalle angolazioni più opportune per ottenerne un’analisi completa ed accurata3.
Bibliografia
1. Badano LP, Dall’Armellina E, Monaghan MJ, Pepi M, Baldassi M, Cinello M, Fioretti PM. Real-Time Three-Dimensional Echocardiography: Technological Gadget or Clinical Tool? Journal of Cardiovascular Madicine 2007,8.
2. Xie M-X, Wang X-F, Cheng TO, Lu Q, Yuan L, Liu X. Real-Time 3-Dimensional Echocardiography: a review of the development of technology and its clinical application. Progress in Cardiovascular Desease 2005; 48:209-225.
3. Nucifora G, Baldassi M, Badano LP, Gianfagna P, Tosoratti E, Pezzuto N. Ecocardiografia tridimensionale. Modalità tecniche ed applicazione per la valutazione della morfologia e funzione ventricolare. L’Ecocardiografia Tridimensionale in tempo reale nella routine del laboratorio di Ecocardiografia. Corso teorico-pratico, Udine 2006.
4. Wang XF, Deng YB, Nanda NC, Deng J, Miller AP, Xie MX. Live three-dimensional echocardiography: imagin principles and clinical application. Echocardiography 2003; 20(7):593-604.
5. Sugeng L, Weinert L, Thiele K, Lang RM. Real-Time three-dimensional echocardiogrphy using a novel matix array transducer. Echocardiography 2003; 20(7):623-35.
6. Pepi M, Tamborini G, pontone G et al. Initial experience with a new on-line transthoracic three dimensional technique: assessment of feasibility and diagnostic potential. Ital Heart J 2003; 4(8):544-50
7. Salustri A, Kofflard MJ, Roelandt JR et al. Assessment of left ventricular outflow in hypertrophic cardiomyopathy using anyplane and paraplane analysis of three-dimensional echocardiography. Am J Cardiol 1996; 78(4): 462-8
8. Roelandt JR. Threedimensional echocardiography: the future today! Acta cardiol 1998; 53(6):323-36
Arcangelo D’Errico, Milena Sidiropulos, Luigi Ferrara, Pasquale Guarini
Divisione di Cardiologia, Clinica Villa dei Fiori, Acerra
