Quantificação automatizada das câmaras cardíacas esquerdas por ecocardiografia transtorácica 3D

Atualmente, a 3DE em tempo real é uma ferramenta valiosa para a avaliação dos volumes do LV e do LA, bem como da LVEF. Vários estudos demonstraram que a 3DE é mais precisa e reprodutível do que a 2DE, pois permite a medida direta dos volumes sem a necessidade de suposições geométricas sobre a forma da cavidade e sem as limitações associadas às imagens em perspectiva.

Apesar das vantagens bem conhecidas da 3DE, essa modalidade não é utilizada rotineiramente na prática clínica devido a uma série de razões, incluindo (1) a necessidade de conhecimento especializado específico em 3DE e (2) o tempo adicional necessário para a aquisição de imagens em 3DE. Para que a 3DE seja realizada rotineiramente na prática clínica, é necessário implementar a quantificação automatizada, a fim de evitar interrupções ou atrasos no fluxo de trabalho.

A Philips desenvolveu recentemente o HeartModel, um software de análise 3D-TTE totalmente automatizado que detecta simultaneamente as superfícies endocárdicas do LA e do LV ao longo do ciclo cardíaco, utilizando um algoritmo de análise adaptativa que consiste na identificação, baseada em conhecimento, da forma e orientação globais iniciais, seguida de uma adaptação específica para cada paciente (Figura 1). O processo começa com o programa estimando o quadro do final da diástole (ED) do LV por meio da análise de movimento próxima ao pico da onda R do eletrocardiograma. Com base nesse quadro, identifica-se a orientação geral da forma e, em seguida, estima-se o quadro do final da sístole (ES) do LV por meio da análise de movimento para identificar a menor cavidade do LV. Uma vez estimados os quadros do ED e do ES do LV, são construídos modelos preliminares do ES e do ED do LV e do LA utilizando a superfície endocárdica detectada automaticamente, em conjunto com informações de um banco de dados de TTE 3D do LV e do LA. Esse banco de dados consiste em uma variedade de formas do LA e do LV nos estágios do ED e do ES, obtidas a partir de aproximadamente 1.000 dados de ETT 3D com qualidade de imagem variável em pacientes com uma ampla gama de tamanhos e funções das câmaras. O programa compara características do volume do LV que está sendo analisado com formas selecionadas no banco de dados. Essa forma selecionada é então adaptada localmente ao volume do LV em estudo por meio de uma série de etapas incrementais. Os quadros do ED e do ES são então detectados avaliando-se os volumes do LV nas proximidades do final da diástole e do final da sístole e selecionando-se o quadro com os volumes máximo e mínimo, respectivamente. O algoritmo foi projetado para se adaptar a diversas condições de imagem, incluindo variações em perda de sinal, ruído acústico, forma ventricular e orientação cardíaca em relação ao transdutor. No entanto, assim como nas medidas manuais, é necessário um número mínimo de segmentos visíveis da borda endocárdica (~14–15 dos 17 segmentos do LV) para que se possa obter uma estimativa precisa do volume da câmara. Por fim, quando executado no mesmo conjunto de dados, o algoritmo apresenta uma resposta de convergência determinística, resultando, assim, em variabilidade zero. Uma vez ajustado o modelo final, os contornos do LA e do LV são exibidos em planos de corte 2D derivados dos conjuntos de dados 3DE, mostrando as vistas de 4, 3 e 2 câmaras no ES e no ED (Figura 2). Caso o usuário não esteja satisfeito com os contornos do LA e do LV, estes podem ser editados manualmente.

Este novo software totalmente automatizado foi validado recentemente e mostrou-se razoavelmente preciso em comparação com medidas 3D manuais realizadas com o QLAB (3DQ)² em um grupo de mais de 150 pacientes na Universidade de Chicago. Esse software promissor tem o potencial de permitir a integração de medidas volumétricas 3DE do LV e do LA nos fluxos de trabalho clínicos de rotina em todo o mundo.

Neste estudo, buscamos determinar o potencial de economia de tempo desse novo software quando comparado aos métodos convencionais de 2DE e 3DE utilizados para medir os volumes do LV e do LA.

Foram adquiridas imagens 2DE e 3DE em 30 pacientes consecutivos utilizando um sistema EPIQ com transdutor de matriz X5-1 (Philips, Andover, MA). Foi registrado o tempo necessário para a aquisição das imagens 2DE do LV nas vistas apicais de 4 câmaras (A4C) e de 2 câmaras (A2C), das vistas A4C e A2C do LA e de um conjunto de dados 3DE de volume total do LV e do LA. Além disso, foi registrado o tempo necessário para a medida do volume do LV (final da diástole e final da sístole) e do LA (final da sístole) utilizando o método biplanar de discos com base nas imagens 2DE. Por fim, foi registrado o tempo necessário para concluir a análise dos dados a fim de obter os volumes do LV e do LA com base nos conjuntos de dados 3DE utilizando o QLAB e o novo software HeartModel. A análise com o HeartModel foi realizada tanto em um computador pessoal padrão quanto no sistema de imagem EPIQ, com e sem ajustes globais e regionais.

A Tabela 1 apresenta os dados referentes ao tempo necessário para aquisição e análise. De modo geral, a aquisição de imagens 3DE exigiu menos tempo do que as múltiplas visualizações 2DE necessárias para as medidas de volume. Além disso, a análise das imagens 3DE foi significativamente mais rápida do que a das imagens 2DE, e o tempo de análise foi reduzido ainda mais com o uso do software automatizado HeartModel (Figura 3). Vale destacar que o tempo total economizado para aquisição e análise combinadas foi de 82% no modo de operação totalmente automatizado e de 63% mesmo quando foi realizada a edição manual.

Para compreender plenamente o tempo que o HeartModel pode economizar por dia em um laboratório de ecocardiografia movimentado que realiza 50 estudos de TTE diariamente, multiplicamos o tempo combinado de aquisição e análise por 50 (Figura 4). Esse exemplo representativo mostra que a aquisição e análise dos volumes do LV e do LA usando 2DE consome quase 3 horas por dia, enquanto levaria apenas 66 minutos utilizando o HeartModel com edição mínima e pouco mais de meia hora no modo de operação totalmente automatizado, economizando assim cerca de 2,5 horas por dia em um laboratório típico de ecocardiografia.

Vários pesquisadores demonstraram que a 3DE é mais precisa e reprodutível do que a 2DE. Para viabilizar o uso rotineiro da tecnologia 3DE em laboratórios clínicos, é necessário adotar métodos automatizados que otimizem o fluxo de trabalho demorado imposto pela 3DE atualmente. O novo software HeartModel totalmente automatizado foi recentemente validado e comprovado como preciso e reproduzível em relação às medidas 3D manuais realizadas com o QLAB (3DQ). 2 Neste estudo, constatamos que esta nova ferramenta totalmente automatizada é significativamente mais rápida do que tanto a análise 2DE quanto a análise 3DE manual (QLAB), podendo assim ajudar a superar o caráter demorado da análise 3DE que atualmente limita seu uso e facilitar sua incorporação ao fluxo de trabalho clínico.