WSTĘP
Zwężenie zastawki aortalnej stało się poważnym problemem społecznym. Leczenie zaawansowanych stadiów zwężenia jest stosunkowo dobrze zdefiniowane, chociaż wcześniejsze stadia – szczególnie w przypadkach, w których ciężkiemu zwężeniu nie towarzyszą objawy – są nadal przedmiotem wielu dyskusji dotyczących postępowania.1,2 Jednym z najważniejszych aspektów oceny pacjenta ze zwężeniem zastawki aortalnej jest obliczenie pola powierzchni zastawki. Najszerzej stosowaną metodą oceny stopnia zaawansowania zwężenia zastawki aortalnej jest obliczenie pola powierzchni efektywnej za pomocą równania ciągłości. Metoda ta nie jest jednak pozbawiona ograniczeń. Jednym z najistotniejszych jest obliczanie pola powierzchni drogi odpływu lewej komory (LVOT), które zwykle szacuje się za pomocą echokardiografii dwuwymiarowej (2D-echo) poprzez określenie średnicy uzyskanej w projekcji przymostkowej w osi długiej. Poza faktem, że podejście to zakłada, iż LVOT jest strukturą idealnie okrągłą, standaryzowany pomiar pola powierzchni tego odcinka podlega dużym wahaniom w zależności od operatora wykonującego badanie oraz ograniczeń samej techniki. Może więc być niedokładny, co wpływa na tak istotne pomiary, jak pomiar pola powierzchni zastawki aortalnej.3,4
Ostatnio echokardiografia trójwymiarowa (3D-echo) została włączona do rutynowej praktyki klinicznej wielu pracowni echokardiograficznych. Technika ta ma wiele zalet w ocenie chorób zastawkowych. Pozwala na przykład na pomiar różnych struktur serca w dowolnej płaszczyźnie przestrzennej. W związku z tymi możliwościami wykazała się dużą precyzją diagnostyczną w innych sytuacjach klinicznych, takich jak zwężenie zastawki mitralnej, podzastawkowe zwężenie zastawki aortalnej czy określenie objętości i funkcji lewej komory.5-12
Nasze cele były następujące: po pierwsze, ustalenie, czy odtwarzalność pomiaru obszaru LVOT jest większa przy użyciu planimetrii 3D-echo niż przy konwencjonalnej 2D-echo używanej do pomiaru średnicy; po drugie, określenie wskaźnika okrągłości LVOT za pomocą 3D-echo; i wreszcie, określenie przydatności pomiaru obszaru LVOT za pomocą 3D-echo do ilościowego określenia ciężkości zastawkowego zwężenia aorty.
METODY
Populacja badana
Zrekrutowano czterdziestu pacjentów z wadą zastawki aortalnej. Spośród nich u 22 (55%) stwierdzono zwężenie zastawki aortalnej, a u 18 (45%) niedomykalność zastawki aortalnej. Żaden z tych pacjentów nie miał innej choroby zastawkowej o nasileniu większym niż łagodne. Wszyscy pacjenci zostali poinformowani o technikach diagnostycznych, którym będą poddani i wyrazili na nie świadomą zgodę. Podobnie, po poinformowaniu o charakterze badania, wyrazili zgodę na anonimowe wykorzystanie ich danych do celów badawczych.
Badanie echokardiograficzne
Wszyscy pacjenci przeszli pełne badanie echo-Dopplerowskie przy użyciu urządzenia Philips IE-33 z sondami S5-1 i X3-1 (Philips, Andover, Massachusetts, Stany Zjednoczone). Obrazy były analizowane przez 2 obserwatorów, którzy wykonywali pomiary niezależnie; 1 z tych obserwatorów powtarzał pomiar, nie znając wyniku pierwszego.
Konwencjonalne badania echokardiograficzne
Obrazy dwuwymiarowe LVOT uzyskiwano z projekcji przymostkowej w osi długiej. Na podstawie tych obrazów określano średnicę LVOT. Przepływ przez zastawkę aortalną w czasie skurczu w projekcji koniuszkowej 5-jamowej oraz w projekcji przymostkowej prawej uzyskano w technice Dopplera o ciągłym spektrum. Do dalszej analizy brano pod uwagę ślad o największej prędkości maksymalnej i średniej. Dodatkowo uzyskano ślady za pomocą pulsacyjnej spektralnej techniki dopplerowskiej na poziomie LVOT w okresie skurczu w projekcji koniuszkowej 5-jamowej. Pole powierzchni zastawki aortalnej oceniano za pomocą równania ciągłości.
Trójwymiarowe badania echokardiograficzne
Badania 3D-echo wykonywano bezpośrednio po konwencjonalnym badaniu echo-Doppler. Do tych pomiarów użyto sondy Philips X3-1 (Philips, Andover, Massachusetts, USA). System ten pozwala na zastosowanie tzw. techniki „full volume”, czyli piramidy danych 60o´60o z 4 do 7 uderzeń serca; rozmiar może być powiększany lub pomniejszany w zależności od cech morfologicznych pacjenta. Obrazy trójwymiarowe były rejestrowane z okna koniuszkowego. Było wiele powodów, aby użyć tego okna: jest to płaszczyzna do przechwytywania obrazów dla pomiarów pełnej objętości, dla której mieliśmy największe doświadczenie w naszym oddziale; przy tym oknie możliwe jest uchwycenie największego zakresu struktur serca; a ponieważ jest to technika trójwymiarowa, wizualizacja badanych płaszczyzn może być uzyskana z każdej projekcji. Obrazy przechowywano na centralnym serwerze serwisu obrazowania naszego szpitala i analizowano w trybie off-line na stacji roboczej z wykorzystaniem oprogramowania Q-Lab (Philips, Andover, Massachusetts). Planimetrię LVOT wykonywano na odcinku LVOT bezpośrednio przed płaszczyzną przylegania płatków zastawki i równolegle do niej, w czasie skurczu komór (ryc. 1). Następnie dokonywano pomiaru osi długiej i najdłuższej osi prostopadłej do osi długiej (zwanej odtąd osią krótką) LVOT i na podstawie tego samego obrazu otrzymywano wskaźnik okrągłości jako iloraz osi długiej i osi krótkiej. Wartości użyte w ostatecznej analizie stanowiły średnią wartość pomiarów 2 niezależnych obserwatorów.
Rycina 1. Planimetria drogi odpływu lewej komory przy użyciu echokardiografii 3-dimensinalnej i oprogramowania Q-Lab (Philips, Andover, Massachusetts, USA).
Metody statystyczne
Programem statystycznym użytym w badaniu był SPSS 11.0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois, USA). Dane ilościowe zostały wyrażone jako średnie (SD). Dane jakościowe wyrażono w postaci liczb (procent). Zgodność między metodami oceniano za pomocą współczynnika korelacji wewnątrzklasowej (ICC) i obliczano 95% przedziały ufności (CI). W przypadku zmiennych kategorycznych posłużono się statystyką k. Do oceny stopnia liniowej asocjacji między zmiennymi wykorzystano prostą analizę regresji liniowej. Istotność statystyczną ustalono na poziomie P
WYNIKI
Z łącznej liczby 45 kolejnych pacjentów z wadą zastawki aortalnej, którzy zostali poddani analizie, u 5 pacjentów (11%) nie można było przeprowadzić prawidłowej analizy pomiarów LVOT ze względu na słabe okno akustyczne, w związku z czym pacjenci ci zostali wykluczeni z badania. Łącznie do badania włączono 40 pacjentów z wadą zastawki aortalnej. Średnia wieku (SD) wynosiła 65,5 (11) lat. Spośród nich 23 (57,5%) stanowili mężczyźni. Pomiary uzyskane za pomocą technik 2D-echo, 3D-echo oraz Dopplera pulsacyjnego i ciągłego przedstawiono w tabeli 1.
Analiza zgodności między- i wewnątrzobserwacyjnej
Jak przedstawiono w tabeli 2 i na rycinie 2, poziom zgodności, zarówno między obserwatorami, jak i dla różnych pomiarów dokonywanych przez tego samego obserwatora, dla określenia obszaru LVOT jest znacznie większy w przypadku bezpośredniego pomiaru z użyciem planimetrii 3D-echo niż w przypadku szacowania na podstawie pomiaru średnicy LVOT z użyciem 2D-echo.
Rycina 2. Histogramy przedstawiające różnice międzyobserwacyjne w pomiarach pola powierzchni drogi odpływu lewej komory. A: za pomocą echokardiografii dwuwymiarowej (2D-echo). B: w echokardiografii trójwymiarowej (3D-echo).
Analiza wskaźnika okrągłości
Średnie wartości uzyskane dla osi długiej i osi krótkiej LVOT wynosiły odpowiednio 2,68 (0,31) i 1,82 (0,28) cm. Wskaźnik okrągłości wynosił 1,5 (0,25) i wykazywał bardzo niski stopień liniowego powiązania z obszarem LVOT, przy czym nie było to istotne statystycznie (r=-0,34; P=,47).
Impact of Using 3D-Echo for Quantifying Severity of Aortic Valve Stenosis
W celu oceny możliwego wpływu zastosowania 3D-echo na ocenę zwężeń zastawki aortalnej, wzięto pod uwagę tylko pacjentów, u których rozpoznano zwężenie zastawki aortalnej (n=22). Następnie wyznaczono dwa teoretyczne przekroje powierzchni zastawki i podzielono pacjentów na 3 grupy według następującej klasyfikacji: umiarkowane zwężenie zastawki aortalnej, jeśli powierzchnia zastawki była większa niż 1 cm2; ciężkie, jeśli powierzchnia wynosiła od 1 do 0,75 cm2; i krytyczne, jeśli powierzchnia zastawki była mniejsza niż 0,75 cm2. Pacjentów sklasyfikowano zgodnie z wcześniejszym opisem, wykorzystując wyniki echa 2D i echa 3D zastosowane do równania ciągłości (ryc. 3). Statystyka k dla zgodności między tymi dwiema metodami wyniosła tylko 0,36 (P=,11). Tabela 3 przedstawia wyniki dla zgodności pomiędzy pomiarami uzyskanymi dla obszaru zastawki aortalnej przy użyciu 2D-echo i 3D-echo u pacjentów ze zwężeniem zastawki aortalnej (Rysunek 4).
Rycina 3. Stopień ciężkości zwężenia zastawki aortalnej na podstawie oceny pola powierzchni drogi odpływu lewej komory. A: za pomocą echokardiografii dwuwymiarowej. B: z echokardiografią trójwymiarową. Oś pozioma, 0: pole powierzchni zastawki >1 cm2; 1: pole powierzchni zastawki, 1-0,75 cm2; 2: pole powierzchni zastawki 2.
Rycina 4. Histogram przedstawiający różnice w pomiarach pola powierzchni zastawki aortalnej za pomocą echokardiografii dwuwymiarowej (2D-echo) i technik trójwymiarowych (3D-echo).
DISCUSSION
Obecnie ocena stopnia zaawansowania zwężenia zastawki aortalnej ma zasadnicze znaczenie dla właściwego postępowania z tymi pacjentami.3,4 Chociaż można stosować wiele metod, takich jak pomiar gradientów szczytowych lub prędkości przez zwężoną zastawkę, zawsze zaleca się pomiar pola powierzchni zastawki.13 Technika ta nie jest jednak pozbawiona ograniczeń. Jednym z najważniejszych jest obliczanie pola powierzchni LVOT, które zwykle szacuje się za pomocą echa 2D na podstawie średnicy uzyskanej w projekcji długoosiowej w płaszczyźnie przymostkowej. Poza faktem, że podejście to zakłada, iż LVOT jest strukturą idealnie okrągłą, standaryzowany pomiar tego odcinka różni się znacznie w zależności od operatora wykonującego badanie, a sama technika podlega ograniczeniom. Może więc być niedokładna, co wpływa na ilościową ocenę obszaru zastawki aortalnej.3,4
Trójwymiarowe echo ma teoretyczną przewagę: można uzyskać bezpośrednią planimetrię LVOT, co pozwala na ocenę anatomicznej rzeczywistości tej struktury. Z teoretycznego punktu widzenia 3D-echo może być użytecznym narzędziem do przeprowadzenia precyzyjnej oceny anatomicznej LVOT. Wynika to z możliwości bardzo dokładnego przybliżenia rzeczywistego otworu, ponieważ możemy zorientować przekrój w dowolnym kierunku przestrzennym i dzięki temu wybrać optymalny.5,6,11 3D-echo może więc wyeliminować poważne ograniczenie, jakim jest obliczanie pola powierzchni zastawki za pomocą równania ciągłości.
Wyniki obecnego badania ujawniają kilka interesujących spostrzeżeń. Po pierwsze, istnieje mniejsza zmienność między- i wewnątrzobserwacyjna w określaniu obszaru LVOT za pomocą 3D-echo niż w przypadku oceny za pomocą tradycyjnych metod 2D-echo. Sugeruje to, że pomiar ten może być bardziej dokładny niż ten wykonywany zwykle za pomocą 2D-echo. Ponadto, uzyskane wyniki potwierdzają tezę, że LVOT nie jest strukturą kolistą, ale raczej eliptyczną. Jest to kolejne źródło błędu w określaniu pola powierzchni LVOT na podstawie średnicy LVOT. To, co w tym badaniu nazwaliśmy wskaźnikiem okrągłości, pokazuje, że morfologia LVOT nie jest okrągła. Wyjaśnia to, dlaczego wartości pola powierzchni LVOT uzyskane za pomocą 2D-echo są mniejsze niż te uzyskane za pomocą bezpośredniej planimetrii z 3D-echo. Co więcej, analiza regresji liniowej pokazuje, że to nie obszar LVOT jako taki, ale raczej indywidualne różnice decydują o tym, jak blisko morfologia zbliża się do idealnego okręgu, a zatem 3D-echo może być użyteczne niezależnie od wielkości LVOT. Oznacza to, że okrężność drogi odpływu nie zależy od jej wielkości, ale jest niezależna od tej zmiennej i prawdopodobnie zależy od indywidualnych cech badanego.
Wreszcie, dane pokazują, że przy użyciu 3D-echo są pacjenci, których można zaklasyfikować do innej kategorii ciężkości niż przy użyciu 2D-echo. Stwierdzenie to może być szczególnie przydatne w przypadku pacjentów z bezobjawowym zwężeniem zastawki aortalnej, u których postępowanie terapeutyczne jest szczególnie skomplikowane.3,4,13,14
Limitations
Głównym ograniczeniem tego badania jest brak referencyjnej techniki pomiaru. Nie musimy podkreślać problemów, jakie z tego wynikają. Jednak badania przeprowadzone niedawno z użyciem rezonansu magnetycznego serca i inne badania z użyciem wczesnych metod echokardiograficznych 3D potwierdzają nasze spostrzeżenia.15,16 Ponadto wysoka powtarzalność techniki może wskazywać na pewien rodzaj błędu systematycznego w tej technice, którego nie można wykluczyć przy takim projekcie obecnego badania. Niniejsze badanie jest pierwszym przybliżeniem przydatności 3D-echo w ocenie zwężenia zastawki aortalnej. Regularne stosowanie tej metody diagnostycznej w codziennej praktyce klinicznej oraz przyszłe badania pozwolą ocenić możliwość uogólnienia wyników obecnego badania na różne typy pacjentów.
WNIOSKI
Pomiar powierzchni LVOT za pomocą 3D-echo jest bardziej powtarzalny niż za pomocą 2D-echo. Jest to więc prawdopodobnie dokładniejsza metoda oceny pola powierzchni LVOT. Technika 3D-echo pokazuje, że LVOT ma kształt eliptyczny, a jego okrągłość nie zależy od wielkości. Być może 3D-echo może zapewnić dokładniejszą klasyfikację stopnia ciężkości zwężenia zastawki aortalnej niż techniki 2D-echo.
ABBREVIATIONS
AoVA: obszar zastawki aortalnej
CI: przedział ufności
2D-echo: echokardiografia dwuwymiarowa
3D-echo: echokardiografia trójwymiarowa
ICC: współczynnik korelacji wewnątrzklasowej
LVOT: droga odpływu lewej komory