Ecocardiografa Tridimensional Principios fsicos

Ecocardiografa TridimensionalPrincipios fsicosRicardo Poveda JaramilloFellow Anestesia CardiovascularUniversidad CESTodo en la naturaleza es tridimensional

Los precursoresStephen SmithOlaf von Ramm

Duke University

1987HistoriaPrimeras etapas del Eco 3D: enfoque reconstructivoAdquisicin de mltiples imgenes ecocardiogrficas 2DReconstruccin offline de la imagen 3D con las imgenes colectadasDesventajas: proceso prolongado (3-5 min), las arritmias interferan con la adquisicin

Linear Multiplane ScanningEl transductor se avanzaba mecnicamente

Gated Sequential AcquisitionRespiratory & ECG gatingTransesophageal Rotational ImagingTransductor en una posicin anclada en una ventana acstica optimaRotacin de la imagen por redireccionamiento de los elementos internos

Transthoracic Rotational Imaging

Transthoracic Free-Hand Imaging

Historia

Eureka!Escaneo de volumen, no de planos bidimensionalesElementos piezoelctricos dispuestos en mltiples hilerasTransthoracic Real-Time 3D ImagingVentajas de la Eco 3Dtil en la evaluacin de vlvulas y en la visualizacin de pequeos defectos septalesEs precisa para determinar volmenes de cmaras cardacasDefine formas anatmicasIdentifica orificios de vasos entrando a las cavidades cardiacasVisualiza catteres intracardiacosImplica: Consumo de tiempo Alineacin temporal de la imagen en el ciclo cardiaco Localizar espacialmente los planos de la imagen Correccin de la imagen cardiaca con los movimientos ventilatorios Rpida transferencia de informacin Almacenamiento de grandes cantidades de informacinDesarrollo de algoritmos de reconstruccinExhibir imgenes 3D en una pantalla 2DLa claveAcoplar eficiencia en la conversin de energa elctrica en mecnica y viceversa

Tecnologa de matriz2500-3000 elementos piezoelctricos en un cuadrado bidimensional de 50 x 50 elementos

Los transductores son mas grandes, pesados y costososEn los 2D el sistema de ultrasonido dirige y focaliza el hazEn los 3D la Interconexin es miniaturizada

La formacin del haz consta de dos reas:rea de pre-formacin del hazrea de formacin del haz

Tecnologa de matrizEl haz se dirige hacia el azimut y en elevacin: haz en forma de pirmide

Qu es Eco 4D?Es Eco 3D movindose en el tiempoTiempo es la cuarta dimensinDiferentes cristalesCobre/Zirconato/Tinatato(cermica PZR)Alineamiento imperfecto70% de polarizacinPureWave CristalsAlineamiento casi perfecto100% de polarizacinExhiben 10 veces la capacidad de estiramientoEficiencia en convertir energa elctrica en energa mecnica: 68-85% mas que PZRCubren el ancho de banda de dos transductores

AdquisicinEco 3D utiliza datos volumtricos en el tiempoRequiere adecuado frame rate para generar imgenes 3DEn el corazn se requieren altas tasas de muestreoEl optimo frame rate depende de la frecuencia cardiaca del paciente y de la estructura a evaluar (adquisiciones en el ventrculo izquierdo pueden requerir frecuencias >15 frame/sec _las vlvulas pueden requerir velocidades 4 veces ms altas_)Frame rateVelocidad del sonido en los tejidos: 1540 m/s

Ejemplo:Distancia: 32 cms1540/0,32= 4812 pulsos/sec1 grado= 1 pulsoCampo 60 x 60= 3600 pulsos

Frame rate 4812/3600= 1,3 Hz

Parallel beamforming Frame rate = x Nmero de haces paralelos recibidos____________________________2 x Ancho del volumen2 x Profundidad del volumen x Resolucin lateral

Procesamiento de la imagenImagen 2D: usa pixeles para crear una imagen en un plano lisoImagen 3D: los pixeles son visualizados en cubos o voxels

ProcesamientoProcesamiento simultneo de mltiples flujos de datosPoder de procesamiento de 250000 millones de operaciones por segundoVisualizacin de la imagenRendering: desplegar una imagen 3D en una pantalla 2DQu es la visualizacin en face?Es la habilidad para ver las superficies internasMtodos de visualizacin de la imagenWireframe renderingMuestra la superficie del corazn como una serie de lneas conectadas para formar una red de polgonos interconectados en forma de jaula

Surface renderingDespliega los detalles de la superficie de la estructura, definiendo ms puntos para presentar una apariencia solida

Volume renderingAnaliza los voxels para obtener un gradiente de intensidad y ofrecer una representacin realstica de todos los detalles anatmicos dentro del coraznLos volmenes se pueden seccionar/cortar (cropping) y rotar para revelar relaciones espacialesHay cuatro modos de volume rendering

Real time (Live) 3DImagen 3D en tiempo realSolo una porcin del corazn

Imagen tomogrfica 2D Volumen piramidal delgado 30 x 60

No coordinacin (gating) con el EKGFrame rate: 20-30 Hz

3D ZoomModo en vivoVisualizacin 3D completa, magnificada, focalizada de una regin de intersPirmide mas pequea y estrechaPirmide en ngulos de 20 x 20 a 90 x 90El objetivo es poder contener toda una estructuraLa magnificacin puede sacrificar la resolucin temporal y espacial3D Full VolumeUn gran volumen de informacin 3D proveniente de varios subvolmenes 3D en cua (4-7) es ensambladoEstrictamente hablando, no es un modo en tiempo realFrame rate: 20-50 HzDimensiones: 90 x 90GatingStitch artifact

Doppler color 3D7-14 subvolmenesResolucin temporal < 10 Hz

Manipulacin de la imagen Cropping Rotacin

Usos prcticos offlineMedir volmenesMedir disincrona (ndice de disincrona sistlica 3,5 +- 1,8%)

El futuroSingle beat full volume

3D Echocardiography allows physicians to become a new kind of pathologist performing electronic dissections of the heart in living people rather than in cadavers Dr. Francesco Faletra