Kam kráčíš, echokachiografie?

Echokardiografie představuje základní zobrazovací metodu současné kardiologie. Kvalita echokardiografického zobrazení se stále zlepšuje. V posledních letech jsou klinicky testovány nové způsoby zobrazení, mezi které patří tkáňová dopplerovská echokardiografie a metoda dvojrozměrného strainu.

Dále se rozvíjí kontrastní echokardiografie. Trojrozměrné zobrazení je užíváno jak transtorakálně, tak z jícnového přístupu. V součinnosti s invazívní kardiologií se zdokonaluje intrakardiální ultrazvuk. Ve výzkumné oblasti hraje důležitou roli studium myšího srdce. Cílem výzkumu je zlepšené hodnocení morfologie i funkce srdce.

Summary

Mandysová, E., Mráz, T., Novák, P. Where are you going echocardiography?

Echocardiography is an essential imaging method in current cardiology. The quality of echocardiographic imaging is still improving. In recent years, new methods of imaging, including tissue Doppler echocardiography and the method of two-dimensional strain are clinically tested. Contrast echocardiography is further developed. Both transthoracic and transesophageal three-dimensional imaging is used. Intracardiac ultrasound is enhanced in collaboration with invasive cardiology. In the research area studying of mouse heart plays an important role. The aim of this research is an improved assessment of morphology and function of the heart.

Historie užití ultrazvuku se datuje do dvacátých let minulého století, kdy začal být užíván k odhalování skrytých chyb v kovových materiálech. V lékařství byl poprvé použit v padesátých letech Hertzem a Edlerem, kteří jako první srdeční strukturu popsali porevmatickou mitrální chlopeň. V šedesátých letech pak Feigenbaum standardizoval klinické použití M-způsobu zobrazení pro měření rozměrů levé srdeční komory.(1)

V průběhu dalších třiceti let byly postupně do klinické praxe zavedeny další způsoby echokardiografického zobrazení, mezi které patří dvojrozměrná a pulsní dopplerovská echokardiografie, uvedené v sedmdesátých letech. O deset let později pak spatřilo svět barevné dopplerovské mapování. Vývoj flexibilních endoskopů spolu s miniaturizací ultrazvukových sond vytvořily základ pro vývoj jícnové echokardiografie.

Během více než padesátileté historie se echokardiografie stala nedílnou součástí moderní kardiologie. S její pomocí studujeme morfologii a funkci levé srdeční komory a dalších srdečních oddílů i morfologii a funkci chlopní. Pomáhá nám v diferenciální diagnostice bolestí na hrudi i v diagnostice plicní embolie. Je důležitou diagnostickou metodou v oblasti vrozených srdečních vad.

Echokardiografické laboratoře celého světa vytvořily za podpory odborných společností standardy vyšetřování a hodnocení echokardiografických nálezů, které pomáhají k lepší diagnostice srdečních onemocnění, stanovení jejich závažnosti i prognózy.(2) Výhodou echokardiografie je její široká dostupnost, relativní jednoduchost a menší finanční náročnost ve srovnání s mnoha dalšími zobrazovacími metodami. Její nespornou předností je možnost užití přímo u lůžka nemocného. Srdeční struktury se přitom zobrazují v reálném čase, tedy bezprostředně v době, kdy je nemocný vyšetřován.

Mnohé metody mohou srdeční struktury zobrazovat pouze z digitálního záznamu až poté, co byly záznamy nějakým způsobem zpracovány. Pro tuto výhodu je metoda velkým přínosem v akutní kardiologii, kde včasné získání informací může mít rozhodující vliv na osud pacienta.
Pokrok v echokardiografii umožnil ohromný rozvoj počítačové a zobrazovací techniky, jenž vedl ke zkvalitnění echokardiografického zobrazení a také k miniaturizaci echokardiografických přístrojů. Echokardiografie se tak dostává do stále širší medicínské veřejnosti.

To má však i jisté nevýhody, neboť stále častěji echokardiograficky vyšetřují a hodnotí nálezy lékaři, kteří nemají stejnou úroveň zkušeností ani kardiologických znalostí jako echokardiografisté. Dále pak, zejména v západních zemích, se neinvazívní kardiologové stávají specialisty současně i v jiných zobrazovacích metodách,(3) čímž zůstává méně času na echoKam Může se tak zdát, že echokardiografie dosáhla svého zenitu a zůstane pouze rutinní zobrazovací metodou.
Vývoj některých nových směrů v posledních letech však svědčí o tom, že tato metoda stále ještě plně nevyužila svůj nesporně velký potenciál.

Tkáňová dopplerovská echokardiografie (TDE) a nedopplerovský dvojrozměrný strain

V předchozích letech byla jednou z priorit echokardiografického výzkumu tkáňová dopplerovská echokardiografie. Hlavně její schopnost měřit a kvantifikovat pohyby srdečních stěn představovala velký příslib pro její použití v posuzování regionální srdeční funkce (Obr. 1). Vzhledem k velkému časovému rozlišení byla studována možnost jejího užití k hodnocení dyssynchronie srdečních kontrakcí.(4)

Obr. 1 – Barevný tkáňový Doppler. Normální levá komora. Křivky obdobného tvaru z různých míst myokardu svědčí pro synchronní kontrakci i relaxaci zdravého myokardu.

Metoda však dosud nedosáhla širšího použití v běžné klinické praxi. Jedním z důvodů je fakt, že dopplerovský přístup, který je téměř ideální pro hodnocení toku krve, lze hůře uplatnit při posuzování kinetiky srdečních stěn. Pohyb srdečního svalu je díky jeho skladbě velmi komplexní již za fyziologických podmínek. Kromě toho je pohyb srdce ovlivňován i pohybem okolních struktur, což dále limituje dopplerovské hodnocení.

Nově je proto pro posuzování regionální kinetiky stále více rozvíjena metoda tzv. nedopplerovského dvojrozměrného strainu, nazývaná obecně speckle tracking (speckle je výraz pro šumové skvrny v ultrazvukovém zobrazení). Tato metoda je založena na algoritmech, které jsou schopny definovat v obraze skupiny skvrn, které mají určité charakteristické uspořádání, a sledovat pohyb těchto skupin v čase. Algoritmy jsou velmi podobné automatickým algoritmům hvězdářských dalekohledů, které stejným způsobem sledují pohyb souhvězdí na obloze; rozdílem je samozřejmě o několik řádů vyšší rychlost pohybu, a tím i nárok na výpočetní výkon systému. Z pohybu specles (které mají rozměry 20-40 pixelů) lze pak vypočítat strain, který obdobně jako v tkáňové dopplerovské echokardiografii reprezentuje bezrozměrný parametr deformace tkáně a strain rate, který vyjadřuje lokální rychlost deformace.(5) Pohyb specles může být hodnocen ve všech směrech pohybu v průběhu celého srdečního cyklu, což umožňuje sledování nejen longitudinálních (Obr. 2AB) a radiálních kontrakcí (Obr. 3), ale z příčných řezů levou komorou i kontrakcí circumferenciálních. Tím je odstraněno omezení dané úhlovou závislostí TDI, kdy bylo možné měřit uvedené hodnoty pouze ve směru ultrazvukového paprsku. Vývoj přesné kvantifikace regionálního pohybu pravděpodobně nejpřínosnější pro hodnocení pacientů s ischemickou chorobou srdeční.(6)

Obr. 2 – Dvojrozměrný nedopplerovský strain. Longitudinální strain. A) Normální levá komora. Levá komora s normální longitudinální kontrakcí je zobrazena červeně nebo růžově. Na obrázku vpravo jsou zobrazeny křivky, vyjadřující regionální hodnoty strainu, které u zdravého dosahují negativních hodnot. Barva jednotlivých křivek odpovídá barevně bodům v myokardu, ze kterých byly křivky derivovány.

B) Amyloidóza. Myokard prostoupený amyloidem má výrazně sníženy hodnoty longitudinálního strainu, kontrakce jsou zachovány prakticky jen v oblasti hrotu levé komory.

Obr. 3 – Dvojrozměrný nedopplerovský strain. Radiální strain. Dilatační kardiomyopatie mírného stupně. Červeně jsou znázorněny normální pozitivní hodnoty radiálního strainu, růžově jeho mírně snížené hodnoty. Křivky vyjadřují hodnoty strainu v průběhu srdečního cyklu ve stejně barevně ohraničených oblastech levé komory.

Trojrozměrné zobrazení

Další pokrok ve vývoji ultrazvukových sond a v počítačovém vyhodnocování se stal nezbytnou podmínkou pro vývoj trojrozměrného echokardiografického zobrazení.
Komplexní anatomie srdečních struktur vyžaduje trojrozměrnou prostorovou orientaci k lepšímu pochopení jejich struktury a funkce. Trojrozměrné zobrazení v reálném čase toto umožňuje a vede tak k tomu, že získané zobrazení je méně závislé na vyšetřujícím, a tím také reproducibilnější.

Z transtorakálního přístupu je v současné době věnována pozornost zejména levé srdeční komoře. Trojrozměrné zobrazení v současné době poskytuje přesnější hodnoty měření rozměrů i celkové systolické funkce levé komory. Mapy pohybu, odvozekardiografii. z trojrozměrného zobrazení, mají schopnost detekovat a lokalizovat oblasti abnormální srdeční stažlivosti.

Díky miniaturizaci ultrazvukových sond je v poslední době možno získat trojrozměrný obraz i z jícnového přístupu. Zatím je možné kvalitně trojrozměrně zobrazit jen určitou prostorovou výseč (Obr. 4). Trojrozměrné zobrazení má význam pro lepší posuzování morfologie mitrální chlopně i pro lepší zhodnocení tvaru síňového defektu, čehož se užívá při jeho katetrizačním uzávěru Amplatzovým okludérem.(7) Cílem trojrozměrné echokardiografie je poskytnout sérii trojrozměrných zobrazení, která by minimalizovala zobrazovací čas.

Obr. 4 – Trojrozměrné zobrazení. Watchmannův okludér (šipky), uzavírající ouško levé síně (pohled ze síně)

V současné době zatím kvalita trojrozměrného zobrazení nemůže co do prostorového ani časového rozlišení konkurovat dvojrozměrné echokardiografii. Z tohoto důvodu může někdy při samostatném užití trojrozměrného zobrazení dojít k mylné interpretaci nálezu.(8) Tyto technické nedostatky budou pravděpodobně v blízké budoucnosti překonány a bude tak možné trojrozměrný datový soubor, z jehož dat bude možné rekonstruovat dvojrozměrné obrazy nezávisle na zkušenosti vyšetřujícího.

Poslední vývoj se ubírá směrem k zásadnímu zvýšení výkonu přístrojů, umožňujícímu výrazné zvětšení objemu, zobrazovaného v reálném čase. Tato modalita dostala název single beat 4D. Její název je odvozen ze skutečnosti, že k zobrazení většího objemu není třeba skládat dílčí, po sobě jdoucí objemy. Touto technikou již lze trojrozměrně zobrazit současně pravostranné i levostranné srdeční oddíly. Tím se stává vhodnou pro kombinaci s parametrickými zobrazovacími metodami a z klinických aplikací pak pro použití v resynchronizační léčbě.

Kontrastní echokardiografie

V posledních dvaceti letech byly vkládány velké naděje do kontrastní echokardiografie. Vývoj stabilních echokontrastních méné dií přispěl k zavedení kontrastní echokardiografie k hodnocení myokardiálního průtoku (Obr. 5). Velká pozornost byla věnována zejména kvantifikaci myokardiální perfúze, i když touto metodou lze z principu zobrazovat perfúzi jen relativní. Postupně se však ukázalo, že metoda skýtá četná úskalí, která se nepodařilo překonat ani vývojem nových odolných echokontrastních médií a nových metod počítačového zpracování obrazu.

Obr. 5 – Kontrastní echokardiografie. Hypertrofická obstrukční kardiomyopatie. Echokontrastem je zvýrazněna hypertrofická oblast septa (viz šipka), která má podlehnout nekróze po
aplikaci absolutního alkoholu do zásobující septální větve ramus interventricularis anterior levé věnčité tepny.
LK – levá komora, PK – pravá komora, LS – levá síň,
PS – pravá síň

Metoda je v praxi užívána prakticky jen pro opacifikaci levé srdeční komory, ať již v klidu nebo častěji v průběhu zátěžových testů. Její užití však není příliš rozšířeno. Důvodů je více – od finančně náročných médií po dostatečnou erudici v ultrazvukové technice, která je potřebná ke správnému nastavení parametrů ultrazvukových přístrojů. Echokontrastní látky lze užít i k zvýraznění dopplerovského signálu u chlopenních regurgitací.

V poslední době vznikají pochybnosti o bezpečnosti podávání echokontrastních látek, z nichž některé byly dokonce staženy z trhu. Slibné užití echokontrastních médií pro dodávání různých látek do cílových tkání, jako např. trombolytik do oblasti tepenných uzávěrů k facilitaci trombolýzy, cytostatik přímo do nádorů aj., zůstává prozatím nejisté. Z kontrastní echokardiografie se v současnosti v klinice nejvíce používá ručně agitovaný echokontrast, který je vhodnou pomůckou při diagnostice síňových zkratů či perikardiálního výpotku, tak jak byl užíván před více než dvěmi desetiletími.

Miniaturizace, automatizace a kvantifikace

Během posledních dvaceti let byly rozměry echokardiografických přístrojů redukovány na velikost laptopu. Přenosné přístroje dále zlepšily dostupnost echokardiografického vyšetřování zejména na lůžkových odděleních nemocnic. Nejnověji byly vyvinuty i velmi malé přístroje, které se prakticky vejdou do kapsy. Jedná se o levné přístroje, které mají dvojrozměrné zobrazení diagnostické kvality a zjednodušené barevné zobrazení. Tyto přístroje mohou být využity zejména v diagnostice ischemické choroby srdeční. Jedná se zejména o diferenciální diagnostiku bolestí na hrudi stejně tak jako o posuzování nemocných s chronickým srdečním selháním.

Pro identifikaci infarktu myokardu má dvojrozměrná echokardiografie vysokou negativní prediktivní hodnotu;(9) proto také nová regionální porucha kinetiky zjištěná echokardiograficky je považována za jedno z kritérií průkazu akutního infarktu myokardu.(10) U nemocných se srdečním selháním pomáhá echokardiografie stanovit strategii léčby a zlepšit jejich prognózu.(11) Ve vyspělých zemích jsou tato vyšetření stále častěji prováděna mimo echokardiografickou laboratoř, ať již na jednotkách intenzívní péče nebo v terénu při prvním kontaktu s nemocným.

Naskýtá se otázka dostatečné erudice vyšetřujících a dostatečné kontroly kvality získaných nálezů. Navzdory tomu, že získat echokardiografický obraz srdce není technicky náročné, se ukazuje, že nedostatečně vyškolený vyšetřující neposkytuje záruku dostatečného přínosu této techniky.(12) Převažuje názor, že lékaři jiných oborů by měli absolvovat trénink podobný tomu, kterým musejí projít echokardiografisté.

Známou limitaci echokardiografických měření představuje subjektivní prvek hodnocení. Proto by zejména méně zkušeným vyšetřujícím měla v blízké budoucnosti pomoci automatizace a kvantifikace daných měření. Z dosud testovaných technik se nejslibněji jeví dvojrozměrný strain, založený na zobrazení v šedé škále, který má potenciál relativně přesně kvantifikovat regionální kinetiku.(13) Je však třeba ještě dalších výzkumů v této oblasti, než bude technika vhodná k použití v široké klinické praxi.

Experimentální „myší“ echokardiografie

V průběhu posledních deseti let došlo k rozvoji echokardiografie myšího srdce jako prototypu ke studiu a lepšímu pochopení kardiovaskulárních onemocnění. Tento výzkum umožnil vývoj vysokofrekvenčních sond, s jejichž pomocí je možné do detailu studovat morfologii malého myšího srdce. Např. ultrazvukovou biomikroskopií lze studovat pláty zužující lumina koronárních artérií nebo texturu tkání (ultrazvuková histologie). Současné sondy dosahují prostorové rezoluce mezi 100-200 mikrom, takže pro detailní zobrazení aterosklerotických plátů je třeba vývoj dalších sond o ještě vyšší frekvenci.

Výzkum v této oblasti pokračuje dále, např. až k možnosti monitorace časných stadií zánětu cévní stěny, např. v oblasti aortálního oblouku.(14) Protože progrese aterosklerózy probíhá dlouho němě, může být tato technika v budoucnu užitečná pro stratifikaci rizika časných stadií aterosklerózy. Hlubší studium srdeční morfologie a funkce může vést k posunu využití echokardiografie až do preklinických stadií onemocnění. Ve spolupráci s magnetickou rezonancí echokardiografický výzkum v poslední době významným způsobem přispívá ke studiu architektury srdečního svalu a s pomocí počítačového modelování také k modelování průběhu srdeční kontrakce.

Jeho výsledky mohou přispět k pochopení srdečních kontrakcí za patologických stavů a k jejich lepšímu ovlivnění resynchronizační léčbou. Technickou zajímavostí a nutnou podmínkou pro echokardiografii malých hlodavců je použití přístroje, který disponuje jednak vysokofrekvenční sektorovou sondou (minimálně 10 MHz), jednak extrémním zobrazovacím výkonem – vzhledem k vysoké tepové frekvenci hlodavců musí snímková frekvence dosahovat 500 snímků za vteřinu i více.

Akreditace

Mezinárodní echokardiografické společnosti (European Association of Echocardiography a American Society of Echocardiography) se snaží vytvářet standardy vyšetřování, které by byly mezinárodně platné a sloužily tak ke stálému zvyšování kvality echokardiografického vyšetřování i jeho interpretace. Laboratořím i lékařům, kteří splňují dané podmínky, jsou udělovány akreditace. V tomto směru organizace spolupracují s jednotlivými národními společnostmi. Vychází také několik mezinárodních časopisů, specializovaných na echokardiografii a ultrazvuk.

Měnící se role echokardiografie

Hlavní rolí echokardiografie je již po mnoho let základní kardiologická diagnostika. Pro svoji dostupnost a jednoduchost provedení požadovaných vyšetření se stala nepostradatelnou metodou v různých emergentních situacích, zejména na jednotkách akutní kardiologické péče.
S rozvojem dalších metodik se její rozsah působnosti rozšiřuje. Stále častěji slouží echokardiografie jako metoda, která usnadňuje provádění různých invazívních procedur (tzv. image guided intervention), mezi které patří např. katetrizační uzávěr defektu septa síní (Obr. 6). Intrakardiální echokardiografie se ukázala být vhodnou metodou napomáhající správné punkci síňového septa nebo umístění okludéru do ouška levé síně u pacientů s fibrilací síní kontraindikovaných k antikoagulační léčbě.(15)

Obr. 6 – Jícnová echokardiografie. Amplatzův okludér, uzavírající defekt síňového septa typu II (šipka).
LS – levá síň, PS – pravá síň, Ao – aorta

Intrakoronární ultrazvuk pomáhá ke zvolení správné taktiky při perkutánní koronární intervenci. V kardiochirurgii je kromě běžného jícnového přístupu používáno i epikardiální snímání ultrazvukového signálu, což se uplatňuje zejména při operacích vrozených srdečních vad v dětském věku.
Na základě mnoha laboratorních i klinických studií byly vypracovány způsoby sofistikovanějšího posuzování morfologie i funkce srdečních struktur, které mohou v některých případech nahradit dříve nezbytné invazívní výkony.(16)

Závěr

Pokrok v rozvoji popisované metody vyžaduje kontinuální vzdělávání. Předpokladem správného hodnocení nálezů je pochopení principu vzniku daného zobrazení a znalost limitací použité metody. Zejména nové způsoby zobrazení jsou nesmírně citlivé na správné nastavení ovládacích prvků přístroje. V této oblasti by bylo přínosné prohloubit spolupráci s technicky vzdělanými pracovníky (zejména ultrazvukovými odborníky), neboť s jejich pomocí se můžeme vyvarovat technických chyb, vedoucích k nesprávné interpretaci nálezů.

Se zlepšujícím se technickým vybavením a se stoupající dostupností ultrazvukové techniky významně stoupá počet požadovaných echokardiografických vyšetření. Ke splnění kladených požadavků mohou echokardiografistům pomoci technicky školení střední zdravotničtí pracovníci. S těmi již mnoho let spolupracují lékaři v USA a také v některých evropských zemích, jako např. v Nizozemí nebo ve Velké Británii. Některá naše vybraná pracoviště si již také sama vyškolila zdravotníky, kteří registrují ultrazvukové nálezy a pomáhají lékařům v echokardiografické laboratoři. Konečné zhodnocení nálezů pak vždy náleží erudovaným echokardiografistům.

Kam tedy kráčíš echokardiografie? Po technické stránce k miniaturizaci a ke zvyšování výkonnosti přístrojů, z klinického hlediska ke komplexnosti pohledu, který zahrnuje co nejpřesnější hodnocení morfologie i funkce srdce, obecně k mezioborové spolupráci a k rozšíření echokardiografie do široké klinické praxe.

O autorovi: 1Doc. MUDr. Eva Mandysová, CSc., 1MUDr. Tomáš Mráz, Ph. D., 2Ing. Petr Novák
1Nemocnice Na Homolce, Kardiocentrum, Kardiologické oddělení
2GE Medical Ultrasound, Praha

e-mail: eva.mandysova@homolka.cz

Kam kráčíš, echokachiografie?
Ohodnoťte tento článek!
1 (20%) 1 hlas/ů