Эхокардиография , также известная как сердечный ультразвук , представляет собой использование ультразвука для исследования сердца . Это тип медицинской визуализации , использующий стандартный ультразвук или допплеровскую ультразвукую диагностику . [1] Визуальное изображение, сформированное с помощью этой техники, называется эхокардиограммой , сердечным эхом или просто эхом .
Эхокардиография обычно используется для диагностики, лечения и наблюдения за пациентами с любыми подозреваемыми или известными заболеваниями сердца . Это один из наиболее широко используемых методов диагностической визуализации в кардиологии. Он может предоставить массу полезной информации, включая размер и форму сердца (количественная оценка размера внутренней камеры), насосную способность, местоположение и степень повреждения тканей и оценку клапанов. Эхокардиограмма также может дать врачам другие оценки функции сердца, такие как расчет сердечного выброса , фракции выброса и диастолической функции (насколько хорошо сердце расслабляется).
Эхокардиография является важным инструментом для оценки аномалии движения стенки у пациентов с подозрением на сердечную болезнь. Это инструмент, который помогает в ранней диагностике инфаркта миокарда , показывая региональную аномалию движения стенки. Кроме того, он важен для лечения и последующего наблюдения у пациентов с сердечной недостаточностью , оценивая фракцию выброса . [2] [3]
Эхокардиография может помочь обнаружить кардиомиопатии , такие как гипертрофическая кардиомиопатия и дилатационная кардиомиопатия. Использование стресс-эхокардиографии также может помочь определить, связаны ли какие-либо боли в груди или сопутствующие симптомы с заболеванием сердца.
Наиболее важными преимуществами эхокардиографии являются то, что она неинвазивна (не требует нарушения целостности кожных покровов или проникновения в полости тела) и не имеет известных рисков или побочных эффектов. [4]
Эхокардиограмма может не только создавать ультразвуковые изображения структур сердца, но и производить точную оценку кровотока через сердце с помощью допплеровской эхокардиографии, используя импульсный или непрерывно-волновой допплеровский ультразвук. Это позволяет оценивать как нормальный, так и аномальный кровоток через сердце. Цветной допплер, а также спектральный допплер, используется для визуализации любых аномальных коммуникаций между левой и правой сторонами сердца, любой утечки крови через клапаны (клапанная регургитация) и оценки того, насколько хорошо клапаны открываются (или не открываются в случае клапанного стеноза). Метод допплера также может использоваться для измерения движения и скорости тканей с помощью тканевой допплеровской эхокардиографии .
Эхокардиография также была первой узкой специальностью УЗИ, в которой использовался внутривенный контраст. Эхокардиографию выполняют кардиолог-сонографисты , кардиофизиологи (Великобритания) или врачи, прошедшие подготовку по эхокардиографии.
Признанный «отцом эхокардиографии», шведский врач Инге Эдлер (1911–2001), выпускник Лундского университета , был первым в своей профессии, кто применил ультразвуковую импульсную эхо-визуализацию для диагностики заболеваний сердца, которую акустический физик Флойд Файрстоун разработал для обнаружения дефектов в металлических отливках. Фактически, в 1953 году Эдлер изготовил первые эхокардиографы, используя промышленный ультразвуковой рефлектоскоп Firestone-Sperry. Разрабатывая эхокардиографию, Эдлер работал с физиком Карлом Хельмутом Герцем , сыном лауреата Нобелевской премии Густава Герца и внучатым племянником Генриха Рудольфа Герца . [5] [6]
Общества здравоохранения рекомендуют использовать эхокардиографию для первоначальной диагностики, когда происходит изменение клинического состояния пациента и когда новые данные эхокардиограммы могут привести к тому, что врач изменит лечение пациента. [7] Диагностические критерии для многочисленных заболеваний сердца основаны на исследованиях эхокардиографии. Например, дифференциация легкой, средней и тяжелой клапанной болезни основана на измеренных критериях. Другим примером является оценка функции сердца по фракции выброса левого желудочка (LVEF), которая имеет широкое применение, включая классификацию сердечной недостаточности и пороговые значения для имплантации имплантируемых кардиовертеров-дефибрилляторов .
Общества здравоохранения не рекомендуют проводить рутинное тестирование, если у пациента не наблюдается никаких изменений в клиническом состоянии или если врач вряд ли изменит лечение пациента на основании результатов тестирования. [7] Распространенным примером чрезмерного использования эхокардиографии при отсутствии показаний является использование рутинного тестирования в ответ на диагностику у пациента легкого клапанного порока сердца . [8] В этом случае пациенты часто не проявляют симптомов в течение многих лет до начала ухудшения, и результаты эхокардиограммы не приведут к изменению лечения без других изменений в клиническом состоянии. [8]
Эхокардиография играет огромную роль в педиатрии , диагностируя пациентов с клапанными пороками сердца и другими врожденными аномалиями. Новое направление — фетальная эхокардиография , которая включает эхокардиографию нерожденного плода. [ необходима цитата ]
Существует три основных типа эхокардиографии: трансторакальная, трансэзофагеальная и интракардиальная. Стресс-тестирование использует транторакальное эхо в сочетании с модальностью упражнений (например, беговой дорожкой). Внутрисосудистое ультразвуковое исследование включено ниже, но, как следует из названия, это больше «ультразвук», чем «эхокардиография», поскольку оно визуализирует стенки сосудов, а не сердца.
Стандартная эхокардиограмма также известна как трансторакальная эхокардиограмма (ТТЭ) или УЗИ сердца, и она используется для быстрой оценки состояния пациента у его постели. [9] [10] В этом случае эхокардиографический датчик (или зонд) помещается на грудную стенку (или грудную клетку ) субъекта, и изображения делаются через грудную стенку. Это неинвазивная, высокоточная и быстрая оценка общей функции сердца.
TTE использует несколько «окон» для визуализации сердца с разных точек зрения. Каждое окно имеет свои преимущества и недостатки для просмотра определенных структур внутри сердца, и, как правило, в одном исследовании используется несколько окон для полной оценки сердца. Парастернальные длинные и парастернальные короткие осевые окна берутся рядом с грудиной, апикальные двух/трех/четырехкамерные окна берутся из верхушки сердца (нижняя левая сторона), а субкостальное окно берется из-под края последнего ребра.
TTE использует одно- («M-режим»), двух- и трехмерный ультразвук (время подразумевается и не включено) из разных окон. Их можно комбинировать с импульсно-волновым или непрерывно-волновым допплером для визуализации скорости кровотока и движений структур. Изображения можно улучшить с помощью «контраста», который обычно представляет собой своего рода суспензию микропузырьков, отражающую ультразвуковые волны.
Трансэзофагеальная эхокардиограмма — альтернативный способ проведения эхокардиограммы. Специализированный зонд с ультразвуковым датчиком на конце вводится в пищевод пациента через рот, что позволяет проводить оценку изображения и допплерографии из места, расположенного непосредственно за сердцем. Чаще всего он используется, когда трансторакальные изображения неоптимальны и когда для оценки требуется более четкое и точное изображение. Этот тест проводится в присутствии кардиолога, анестезиолога, дипломированной медсестры и технолога ультразвуковой диагностики. Для того чтобы пациенту было комфортнее во время процедуры, может использоваться сознательная седация и/или локальное обезболивание.
TEE, в отличие от TTE, не имеет дискретных «окон» для просмотра сердца. Можно использовать весь пищевод и желудок, а зонд можно продвигать или удалять вдоль этого измерения, чтобы изменить перспективу сердца. Большинство зондов включают возможность отклонения кончика зонда в одном или двух измерениях для дальнейшего уточнения перспективы сердца. Кроме того, ультразвуковой кристалл часто является двухмерным кристаллом, а используемая ультразвуковая плоскость может вращаться электронным способом, чтобы разрешить дополнительное измерение для оптимизации видов структур сердца. Часто требуется движение во всех этих измерениях.
TEE может использоваться как самостоятельная процедура или быть включенной в процедуры с использованием катетера или хирургические процедуры. Например, во время операции по замене клапана TEE может использоваться для оценки функции клапана непосредственно перед ремонтом/заменой и сразу после. Это позволяет при необходимости пересмотреть клапан в ходе операции, чтобы улучшить результаты операции.
Стресс-эхокардиограмма, также известная как стресс-эхо, использует ультразвуковую визуализацию сердца для оценки движения стенки в ответ на физическую нагрузку. Сначала изображения сердца делаются «в состоянии покоя», чтобы получить базовый уровень движения стенки пациента при частоте сердечных сокращений в состоянии покоя. Затем пациент идет по беговой дорожке или использует другой метод упражнений, чтобы увеличить частоту сердечных сокращений до его или ее целевого значения или 85% от прогнозируемой по возрасту максимальной частоты сердечных сокращений (220 − возраст пациента). Наконец, изображения сердца делаются «в состоянии нагрузки», чтобы оценить движение стенки при пиковой частоте сердечных сокращений. Стресс-эхо оценивает движение стенки сердца; однако оно не создает изображение коронарных артерий напрямую. Ишемия одной или нескольких коронарных артерий может вызвать аномалию движения стенки, что может указывать на ишемическую болезнь сердца. Золотым стандартом теста для непосредственного создания изображения коронарных артерий и прямой оценки стеноза или окклюзии является катетеризация сердца. Стресс-эхокардиография не является инвазивной процедурой и проводится в присутствии лицензированного медицинского специалиста, например кардиолога и кардиолога.
Внутрисердечная эхокардиография (ICE) — это специализированная форма эхокардиографии, которая использует катетеры для введения ультразвукового датчика внутрь сердца с целью просмотра структур изнутри сердца. ICE часто используется как часть сердечной процедуры пересечения межпредсердной перегородки с помощью транссептальной пункции для обеспечения доступа катетера из правого предсердия в левое предсердие; альтернативный доступ к левому сердцу был бы ретроградным через аорту и через аортальный клапан в левый желудочек.
Преимущество ICE перед трансторакальной эхокардиографией заключается в том, что оператор, выполняющий стерильную процедуру, также может управлять катетером ICE, и это не ограничивается проблемами видимости, которые могут возникнуть при трансторакальной или транспищеводной эхокардиографии. Хотя существуют ограничения по качеству изображения из-за ограничений размера зонда, который ограничен катетером.
ICE часто вводится через бедренную вену в правое предсердие. Из правого предсердия можно легко визуализировать межпредсердную перегородку, все четыре сердечные камеры, все четыре клапана и перикардиальное пространство (для выпота). Его также можно продвигать через межпредсердную перегородку в левое предсердие для визуализации ушка левого предсердия во время развертывания устройства окклюзии ушка левого предсердия .
Использование изображений ICE может быть включено в трехмерные модели, созданные с помощью систем электроанатомического картирования .
Внутрисосудистое ультразвуковое исследование (ВСУЗИ) — это специализированная форма эхокардиографии, которая использует катетер для введения ультразвукового зонда внутрь кровеносных сосудов. Это обычно используется для измерения размера кровеносных сосудов и измерения внутреннего диаметра кровеносного сосуда. Например, это может использоваться в коронарной ангиограмме для оценки сужения коронарной артерии. Если катетер прослеживается контролируемым образом, то можно создать внутреннюю карту, чтобы увидеть контур сосуда и его ответвлений.
Различные режимы описывают, как ультразвуковые кристаллы используются для получения информации. Эти режимы являются общими для всех типов эхокардиографии.
А-сканирование или одномерное ультразвуковое исследование составляет более половины стандартного эхокардиографического исследования. Например, это то, как область аортального стеноза клапана (или любая обструкция). Это также то, как рассчитывается давление в сердце, такое как систолическое давление правого желудочка (RVSP). Обычно оно используется в форме допплеровских измерений. Существует две формы: импульсная и непрерывная. Импульсная позволяет рассчитывать скорости в определенном месте, но имеет ограниченный диапазон скоростей, поэтому может использоваться. Непрерывная волна позволяет измерять скорость от нуля до самых быстрых скоростей крови, которые может генерировать больное сердце. Однако она не может сказать вам, откуда в А-сканировании исходит высокая скорость. Непрерывная волна будет использоваться для расчета аортального стеноза, потому что вы знаете, что высокая скорость исходит из области стеноза. Импульсная волна будет использоваться для поиска дефекта межжелудочковой перегородки, где не должно быть никакой скорости через перегородку, а импульсная подскажет вам местоположение.
Режим яркости часто является синонимом «2D» и очень часто используется в эхокардиографии.
Режим движения нечасто используется в современной эхокардиографии. Он имеет конкретные применения и имеет преимущество очень высокой временной точности (например, измерение размера ЛЖ в конце диастолы).
Визуализация скорости деформации — это ультразвуковой метод визуализации региональных различий в сокращении (диссинергии), например, при ишемической болезни сердца или диссинхронии из-за блокады ножек пучка Гиса . Визуализация скорости деформации измеряет либо региональную систолическую деформацию (деформацию), либо скорость региональной деформации (скорость деформации). Используемые методы — это тканевая допплерография или эхокардиография со спекл-трекингом .
Трехмерная эхокардиография (также известная как четырехмерная эхокардиография, когда изображение движется) возможна с использованием матричного ультразвукового датчика и соответствующей системы обработки. Она позволяет проводить детальную анатомическую оценку патологии сердца, в частности клапанных дефектов [11] и кардиомиопатий. [12] Возможность нарезать виртуальное сердце в бесконечных плоскостях анатомически соответствующим образом и реконструировать трехмерные изображения анатомических структур делает ее уникальной для понимания врожденных пороков сердца. [13] Трехмерная эхокардиография в реальном времени может использоваться для определения местоположения биоптомов во время эндомиокардиальных биопсий правого желудочка, размещения клапанных устройств, доставляемых катетером, и во многих других интраоперационных оценках. [14]
Технология трехмерной эхокардиографии может включать анатомический интеллект или использование технологии моделирования органов для автоматического определения анатомии на основе общих моделей. Все общие модели относятся к набору данных анатомической информации, которая уникальным образом адаптируется к изменчивости анатомии пациента для выполнения определенных задач. Эта технология, основанная на алгоритмах распознавания и сегментации признаков, может обеспечить трехмерное моделирование сердца и других аспектов анатомии, включая мозг, легкие, печень, почки, грудную клетку и позвоночник, специфичное для пациента. [15]
Контрастная эхокардиография или контрастное усиление ультразвука — это добавление контрастного вещества или визуализирующего агента к традиционному ультрасонографическому исследованию. Ультразвуковой контраст состоит из крошечных микропузырьков, заполненных газовым ядром и белковой оболочкой. Это позволяет микропузырькам циркулировать по сердечно-сосудистой системе и возвращать ультразвуковые волны, создавая высокоотражающее изображение. Существует множество приложений, в которых контрастное усиление ультразвука может быть полезным. Наиболее часто используемое приложение — усиление эндокардиальных границ ЛЖ для оценки глобальной и региональной систолической функции. Контраст также может использоваться для улучшения визуализации утолщения стенки во время стресс-эхокардиографии, для оценки тромба ЛЖ или для оценки других масс в сердце. Контрастная эхокардиография также использовалась для оценки перфузии крови по всему миокарду в случае ишемической болезни сердца.
Эхокардиография может во многих случаях быть субъективной, то есть человек, считывающий эхо, может иметь личный вклад, который влияет на интерпретацию результатов, что приводит к так называемой «межнаблюдательной изменчивости», когда разные эхокардиографы могут выдавать разные отчеты при исследовании одних и тех же изображений. [16] [17] Это потребовало разработки программ аккредитации по всему миру. Целью таких программ является стандартизация практики эхокардиографии и обеспечение того, чтобы практикующие специалисты имели надлежащую подготовку перед практикой эхокардиографии, что в конечном итоге ограничит межнаблюдательную изменчивость. [18]
На европейском уровне [19] индивидуальная и лабораторная аккредитация предоставляется Европейской ассоциацией эхокардиографии (EAE). Существует три подспециализации для индивидуальной аккредитации: трансторакальная эхокардиография взрослых ( TTE ), трансэзофагеальная эхокардиография взрослых ( TEE ) и эхокардиография врожденных пороков сердца (CHD).
В Великобритании аккредитация регулируется Британским обществом эхокардиографии. Аккредитованные рентгенологи, сонографисты и другие специалисты должны сдать обязательный экзамен. [20]
«Межобщественная комиссия по аккредитации эхокардиографии» (IAC) устанавливает стандарты для эхокардиографических лабораторий по всей территории США. Кардиологи и специалисты по ультразвуковой диагностике, желающие получить аккредитацию IAC, должны соблюдать эти стандарты. Цель аккредитации — поддерживать качество и единообразие в эхокардиографических лабораториях в США. Аккредитация предлагается для трансторакальной и транспищеводной эхокардиографии взрослых и детей, а также для стрессовой и фетальной эхокардиографии взрослых. Аккредитация — это двухэтапный процесс. Каждое учреждение проведет подробную самооценку, уделяя пристальное внимание стандартам и рекомендациям IAC. Затем учреждение заполнит заявку и представит фактические исследования случаев на рассмотрение совету директоров. После выполнения всех требований лаборатория получит сертификацию. Сертификация IAC — это непрерывный процесс, который должен поддерживаться учреждением: он может включать аудиты или выезды IAC на места. В нескольких штатах Medicare и/или частные страховые компании требуют аккредитации (сертификатов) лаборатории и/или специалиста по УЗИ для возмещения расходов на эхокардиограммы.
В Соединенных Штатах существует два органа по сертификации для специалистов по сонографии: Cardiovascular Credentialing International (CCI), основанный в 1968 году, и American Registry for Diagnostic Medical Sonography (ARDMS), основанный в 1975 году. И CCI, и ARDMS получили престижную аккредитацию ANSI-ISO 17024 для органов по сертификации от Международной организации по стандартизации ( ISO ). [ необходима цитата ] Аккредитация предоставляется Американским национальным институтом стандартов (ANSI). Признание программ ARDMS в предоставлении полномочий также принесло аккредитацию ARDMS Национальной комиссией по сертификационным агентствам (NCCA). NCCA является аккредитующим подразделением Национальной организации по обеспечению компетентности (NOCA).
В рамках обоих органов сертификации специалисты по ультразвуковой диагностике должны сначала подтвердить выполнение предварительных требований, которые содержат как дидактический, так и практический опыт в области ультразвука. Затем кандидаты должны сдать комплексный экзамен, демонстрирующий знания как в области физики ультразвука, так и клиническую компетентность, связанную с их специальностью. Затем сертифицированные специалисты по ультразвуковой диагностике должны поддерживать компетентность в своей области, получая определенное количество кредитов непрерывного медицинского образования (CME).
В 2009 году Нью-Мексико и Орегон стали первыми двумя штатами, которые потребовали лицензирования специалистов по ультразвуковой диагностике. [ необходима цитата ]
Американское общество эхокардиографии (ASE) — профессиональная организация, состоящая из врачей, сонографистов, медсестер и ученых, работающих в области эхокардиографии. Одна из важнейших ролей, которую играет ASE, — предоставление рекомендаций посредством Руководств и стандартов ASE, предоставление ресурсов и образовательных возможностей для сонографистов и врачей в этой области.
Существуют различные институты, которые работают над использованием искусственного интеллекта в Echo, но они находятся на очень ранней стадии и все еще нуждаются в полной разработке. [21]
Наиболее часто используемая терминология в эхокардиографической диагностике:
