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Resumen.La ecocardiografía tridimensional (3D) representa una nueva era en la cardiología contemporánea. Permite obtener imágenes de las estructuras cardíacas lo más aproximadas a su forma de anatomía macroscópica real. Aun cuando las técnicas modo M y bidimensional, por más de 30 años, han incrementado notablemente las posibilidades de estudio del corazón, no han sido suficientes para reconstruir su compleja anatomía tridimensional. Se requiere de un esfuerzo mental extra para realizar la reconstrucción espacial tridimensional de múltiples imágenes en dos dimensiones, especialmente en las cardiopatías congénitas. En la actualidad, la información adicional morfológica y funcional que aporta la técnica 3D en las diversas áreas de la cardiología clínica, quirúrgica y experimental justifican su uso más amplio. En el futuro esta técnica se convertirá en un estudio de anatomía patológica virtual. Palabras clave./i> Ecocardiografía tridimensional, adquisición, reconstrucción, estación de trabajo, procesamiento de imágenes.Summary.Three-dimensional echocardiography represents a new era in the comtenporary cardiology, because depicts the cardiac structures in their realistic forms. This information can not be obtained using a two-dimensional perspective. Although two-dimensional (2D) and M- mode echocardiography have greatly enhanced the ability to visualize the functioning heart for more than 30 years, they have not been enough to compile the 2D slices of the complex 3D anatomy, particularly in congenital heart disease. At present, its additional morphological and functional information in surgical decision-making and the increasing number of clinical questions than can be answered justify the clinical use of this technique. In the future this technique will become a the study of virtual pathologic anatomy.Key words. Three-dimensional echocardiography, acquisition, reconstruction, workstation, images processing.Introducción.El 0ultrasonido empleado en el estudio cardiovascular ha progresado en forma vertiginosa desde las imágenes en modo A, derivadas de un haz de ultrasonido delgado, hasta los registros gráficos de modo M, bidimensional y Doppler. De esta manera, la ecocardiografía se ha convertido en una herramienta diagnóstica muy importante de la cardiología contemporánea. Pero el corazón es un órgano complejo tridimensional, que ha sido representado ecocardiográficamente desde el punto de vista anatómico sólo en dos dimensiones. Los avances en la tecnología de la computación han permitido el desarrollo de la ecocardiografía tridimensional, que constituye una nueva era en la imagenología cardiovascular.^1-4 Las primeras imágenes tridimensionales del corazón humano fueron obtenidas en 1974 por Dekker y colaboradores.⁵ Inicialmente se utilizó para la determinación de los volúmenes ventriculares, con base en múltiples cortes seccionales de imágenes estáticas, que requerían de un trazado manual muy laborioso de los bordes endocárdicos.^6,7 En la actualidad, la adquisición de las imágenes se ha simplificado como consecuencia del desarrollo del control computarizado de los sistemas de rotación y disparo para la obtención de las imágenes tanto en adultos como en niños.^8-10 La compresión de los datos y las poderosas estaciones de trabajo computarizadas han automatizado muchos de los pasos y han disminuido el tiempo para el procesamiento pertinente. La obtención de cortes en varios planos para reconstruir una imagen en perspectiva; la segmentación y el proceso de sombreado se han ido refinando gradualmente, de manera que actualmente es posible hacer una reconstrucción dinámica de las patologías cardiovasculares con alta resolución a pesar de la complejidad de éstas.^11,12 Muchos estudios experimentales y clínicos han demostrado que la aplicación clínica de este método es ya una realidad. ^8,9,13-15Aplicaciones clínicas. El mayor avance de la ecocardiografía tridimensional es la reproducción de numerosos y novedosos cortes seccionales en diferentes planos y la representación tridimensional de las estructuras cardíacas. La ecocardiografía tridimensional es de gran valor en las cardiopatías congénitas, ya que permite una mejor evaluación de las anormalidades morfológicas y una mejor comprensión de la compleja relación espacial.^16,17 En los defectos interatriales e interventriculares hace posible definir con precisión el tamaño, la forma y su relación con las estructuras adyacentes.^18-20 Es superior al ecocardiograma transesofágico bidimensional en la valoración de los dispositivos utilizados para el cierre de los defectos, especialmente cuando están colocados anormalmente.^21,22 Es de gran utilidad en el diagnóstico de las membranas atriales y subaórticas. También posibilita la diferenciación de la válvula mitral de la tricúspide en la transposición corregida de las grandes arterias.^23-25 En las enfermedades valvulares como la valvulopatía mitral predice con precisión la morfología de las valvas, comisuras y aparato subvalvular y permite determinar el área valvular mitral con un coeficiente de correlación de 0.98 con relación al tiempo de hemipresión.^26,27 En la valvuloplastia mitral con catéter balón es una vía para visualizar la apertura de las comisuras, el sitio de ruptura de las valvas y determinar el área valvular por planimetría.²⁸ Es de gran utilidad en la insuficiencia valvular, ya que muestra el origen, la dirección y la relación espacial de la geometría compleja de los flujos regurgitantes, especialmente los asimétricos con efecto Coanda.^29-31 En otras aplicaciones hace posible la observación del prolapso valvular mitral o tricuspídeo como una protrusión del lado auricular de la válvula.³² El ecocardiograma tridimensional es altamente sensible para el diagnóstico de ruptura de cuerdas tendinosas.³³También las anormalidades de la válvula aórtica se pueden observar en múltiples proyecciones, especialmente del lado vascular, y se pueden hacer cálculos precisos del área valvular aórtica por planimetría con un coeficiente de correlación de 0.88 con relación a la ecuación de continuidad y a la planimetría por ecocardiografía transesofágica bidimensional. En la insuficiencia aórtica ayuda a una mejor determinación de la geometría del flujo regurgitante así como de la severidad de éste.^34-36 En relación con la cirugía valvular, proporciona información morfológica adicional de la válvula y complementaria hasta en el 25% de los casos.³⁷ Se pueden analizar las prótesis valvulares y valorar su función con calidad excelente o adecuada en el 81% de los casos.En la miocardiopatía hipertrófica idiopática, la ecocardiografía tridimensional logra detectar la afección de la válvula mitral, lo que constituye una indicación para el tratamiento quirúrgico de primera intención.⁹ En la cardiopatía isquémica permite hacer una valoración precisa de los volúmenes,^38,39 masa^40,41 y función tanto del ventrículo izquierdo como del ventrículo derecho,^42,43 sin asumir presunciones geométricas como ocurre con otras técnicas. La correlación que existe entre el eco tridimensional y la resonancia magnética en relación con los volúmenes telediastólico y telesistólico del ventrículo izquierdo es de 0.90 y 0.93, respectivamente. La correlación de los volúmenes ventriculares entre el eco tridimensional y la ventriculografía es mayor, con un r = 0.99. Existe excelente correlación entre la masa y el grosor parietal del ventrículo izquierdo al compararlo con las medidas anatómicas con un coeficiente de correlación de 0.98 y 0.93, respectivamente.^38-41 También se han comparado los volúmenes y la masa ventricular derecha obtenidos por eco tridimensional y resonancia magnética y el coeficiente de correlación entre estas dos técnicas para el volumen telediastólico es de 0.95, para el telesistólico de 0.87 y para la masa ventricular derecha de 0.81.^42,43 Es de utilidad en el análisis cualitativo y cuantitativo de las anormalidades de la movilidad parietal regional ventricular⁴⁴ y en la perfusión miocárdica con agentes de contraste que cruzan la barrera pulmonar.⁴⁵ En la actualidad existe el ecocardiograma 3-D en tiempo real (E3-DTR), cuya principal aplicación hasta el momento es en la cardiopatía isquémica. En esta entidad el E3-DTR será de utilidad en la: a) Valoración de los volúmenes ventriculares. En un estudio de 50 pacientes, la correlación de los volúmenes telediastólico y telesistólico del ventrículo izquierdo con el método de Simpson fue de 0.99 y 0.94, respectivamente. El eco 3D en tiempo real permite obtener imágenes de todo el ventrículo derecho desde las vistas apicales, y los volúmenes pueden ser calculados directamente de las áreas de cortes seccionales del barrido en paralelo. Se ha demostrado que el volumen latido del ventrículo derecho tiene buena correlación con el obtenido por el flujo electromagnético en modelos de carneros. b) Valoración de la movilidad segmentaria parietal del ventrículo izquierdo. Este método detectó el 96% de anormalidades en la movilidad parietal en un estudio de 26 pacientes. La correlación con el ecocardiograma bidimensional en la detección de anormalidades en la movilidad segmentaria parietal es de 0.89.c) Valoración de anormalidades en la movilidad parietal ventricular durante el estrés farmacológico. El ecocardiograma 3-D en tiempo real permite obtener una rápida adquisición de imágenes simultáneas y tiene mayor sensibilidad (86%) en la detección de isquemia en comparación con el ecocardiograma 2D (78%). Además tiene el potencial para medir en forma precisa la extensión de las anormalidades en la movilidad parietal. Las imágenes tridimensionales en tiempo real con contraste ofrecen la posibilidad de valorar la perfusión miocárdica segmentaria.^46,47En las masas intracardíacas o intravasculares, incluyendo vegetaciones, trombos o placas ateromatosas, permite hacer un análisis cualitativo (sitio de implantación, tamaño y movilidad) y cuantitativo (medidas precisas de las dimensiones y volúmenes).^9,48 También ayuda a valorar las enfermedades de la aorta como la dilatación, los aneurismas, la disección y la coartación.⁴⁹ Requerimientos para la reconstrucción tridimensional.En la actualidad la adquisición de las imágenes para la reconstrucción tridimensional es fundamentalmente secuencial. Los pasos esenciales para una reconstrucción tridimensional off-line son (cuadro 1):(INSERTAR EL CUADRO 1)1) Adquisición y almacenamiento digital de las imágenes bidimensionales sincronizadas con el electrocardiograma y la respiración (figura 1), para mantener un registro espacial y temporal de las imágenes. La adquisición de las imágenes bidimensionales se realiza cada 2 o 3º, hasta completar 180º con un software especial que está integrado en los nuevos equipos de ultrasonido cardíaco; las imágenes son almacenadas en discos ópticos. El paso crucial para una reconstrucción tridimensional adecuada es la adquisición de las imágenes bidimensionales. (INSERTAR LA FIGURA 1)Figura 1. Adquisición transesofágica rotacional sincronizada con la respiración y la frecuencia cardíaca.Hay diferentes métodos para adquirir las imágenes:a) Adquisición aleatoria, donde la adquisición de los datos se realiza con el transductor en varias direcciones elegidas al azar en una ventana acústica o con varias posiciones del transductor en diferentes ventanas acústicas. Se puede realizar con brazo mecánico o con localizador acústico o electromagnético.b) Adquisición secuencial tomográfica, cuando las imágenes bidimensionales de varias regiones del corazón no se adquieren en forma simultánea; esto es fundamental para relacionar cada imagen con otras en el espacio y el tiempo. Se puede hacer en cortes paralelos de imágenes bidimensionales que son equidistantes (iguales en tamaño y distancia) (figura 2) o con rastreo tipo abanico (imágenes que tienen ángulos iguales) (figura 3). (INSERTAR LA FIGURA 2)Figura 2. Adquisición de las imágenes transesofágicas en paralelo. (INSERTAR LA FIGURA 3)Figura 3. Escaneo tipo abanico en un eje longitudinal. Las imágenes adquiridas tienen ángulos iguales.Al igual que en los cortes paralelos, en el rastreo tipo abanico el movimiento del transductor se puede operar manualmente o con un motor controlado a través de una computadora. También se utiliza la técnica rotacional, donde el transductor rota alrededor de un punto pivote y se usa idealmente con transductores transtorácicos o transesofágicos multiplanares (figura 4).^50,51 2) Procesamiento de la imágenes y reconstrucción tridimensional, que incluye conversión geométrica de las imágenes adquiridas en datos cúbicos, interpolación y segmentación. Este procedimiento se realiza en forma separada en una estación de trabajo computarizada (figura 5).(INSERTAR LA FIGURA 4)Figura 4. Adquisición rotacional de las imágenes con transductor transesofágico multiplanar.(INSERTAR LA FIGURA 5)Figura 5. Pantalla de trabajo con las imágenes adquiridas, el cubo isotrópico y los diferentes parámetros que permiten la reconstrucción tridimensional. 3) Presentación de las imágenes tridimensionales con índices cuantitativos y funciones especiales. Hay 2 maneras de presentar las imágenes: de superficie, creando imágenes tridimensionales con apariencia sólida, y de volumen, obteniendo imágenes que pueden tener apariencia sólida o transparente. Esto depende del nivel de sombreado (escala de grises, distancia, gradiente y textura) y luminosidad, lo que permite ver la cavidad ventricular a través del miocardio (figuras 5-8).(INSERTAR LA FIGURA 6)Figura 6. Imagen tridimensional de ambos ventrículos y de la vía de salida del ventrículo izquierdo. Ao, aorta; VI, ventrículo izquierdo; VD, ventrículo derecho.(INSERTAR LA FIGURA 7)Figura 7. Imágenes tridimensionales de disección de la aorta ascendente. Con las flechas se señala la luz falsa con efecto de contraste espontáneo en su interior.(INSERTAR LA FIGURA 8)Figura 8. Estudio tridimensional que muestra las características de las orejuelas: la derecha con base ancha y pectinada a la izquierda, y la izquierda en forma de dedo a la derecha, en un paciente con situs inversus. El ecocardiograma tridimensional on-line (tiempo real) está basado en un arreglo fásico en el modo de recepción 16:1 y en principios de procesamiento en paralelo para realzar las líneas de densidad (4 096) dentro de un volumen escaneado para la adquisición rápida de imágenes.El incremento de 16 veces en la adquisición de datos permite obtener un volumen piramidal en tiempo real. Los planos obtenidos pueden localizarse virtualmente en cualquier punto en el volumen piramidal y contener información anatómica única (figura 9).(INSERTAR LA FIGURA 9 -NO TIENE EPIGRAFE-)Se usa un transductor de arreglo matricial bidimensional que contiene 256 elementos de transmisión y 256 de recepción ensamblados en un patrón circular. El arreglo consiste de aproximadamente 1 600 elementos, de los cuales 436 están conectados (180 solamente reciben, 180 solamente trasmiten y 76 reciben y trasmiten) y operan a una frecuencia de 2.5 MHz.Con un arreglo lineal sólo se puede controlar la dirección de una rebanada, el llamado azimutal, mientras que un arreglo matricial permite movimiento en ambas direcciones, el azimutal y la elevación del haz, con lo cual se consigue la exploración de un volumen en forma piramidal dentro de un ángulo de 64° y con un rango de 13 cm a 22 cuadros/seg.⁴⁷Impacto clínico.Esta técnica permite obtener imágenes tridimensionales de la anatomía cardíaca normal y patológica en proyecciones nunca antes vistas, así como datos cuantitativos más precisos que los actuales.^8,9,14Limitaciones. Es un procedimiento que consume tiempo y requiere personal entrenado en la adquisición y reconstrucción off-line de imágenes tridimensionales. La curva de aprendizaje es relativamente lenta. Es una técnica extremadamente sensible a las ganancias y movimientos durante la adquisición, factores que pueden limitar una adecuada reconstrucción tridimensional.⁸ Además, la resolución se deteriora con la profundidad. El E3-DTR es una técnica ultrarrápida, pero no todos los centros cardiológicos cuentan con ella y por el momento es utilizada sobre todo en protocolos de investigación y no en la práctica clínica habitual. Este sistema está limitado por varios factores: 1) El rango de resolución es de 2 mm, mientras que la resolución lateral es de 3 mm a 7 cm de profundidad. Esto indica una resolución planar de menor calidad que la obtenida con los barridos convencionales. 2) La sensibilidad del sistema todavía es limitada. La definición de los bordes endocárdicos es crucial para la ecocardiografía cuantitativa, y para la determinación del volumen ventricular derecho se requiere realzar sus bordes con contraste (solución salina agitada). 3) El número de cuadros del barrido es de aproximadamente 22 cuadros/seg. Esto es problemático en niños pequeños o en adultos taquicárdicos. 4) El barrido piramidal no siempre es adecuado para obtener el volumen total del ventrículo izquierdo dilatado.Se necesitan transductores de mayor frecuencia para obtener mejores imágenes en adultos, niños e infantes. Futuro. La ecocardiografía tridimensional representa una nueva era en la cardiología contemporánea. Permite obtener imágenes de las estructuras cardíacas lo más aproximadas a su forma anatómica macroscópica real. Existe la técnica 3-DTR, aunque en fase de investigación; ésta será de gran valor en la cardiopatía isquémica para la determinación de los volúmenes ventriculares, la movilidad parietal y la perfusión miocárdica. También se ha iniciado la investigación^9,52-56 de nuevos métodos como la realidad virtual y la holografía («modelos de corazón en la mano»).En la actualidad, la información adicional morfológica y funcional que aporta la técnica 3D en las diversas áreas de la cardiología clínica, quirúrgica y experimental justifican su uso más amplio. Está dando respuestas y está planteando más preguntas. Puede convertirse en un estudio de anatomía patológica macroscópica «virtual».Referencias.1. Belohlavek M, Foley DA, Gerber TC. Three-and four-dimensional cardiovascular ultrasound imaging: A new era for echocardiography. Mayo Clin Proc 1993;68:221-240.2. Pandian NG, Nanda NC, Schwartz SL. 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