Importancia de las imágenes médicas en la valoración de la anatomía y función cardiovascular

Importance of medical images in the assessment of anatomy and cardiovascular function

Jhon Marín Botello

Universidad Simón Bolívar, Colombia

Mariana Elena Peñaloza

Universidad Simón Bolívar, Colombia

Johel E. Rodríguez jrodriguez116@unisimonbolivar.edu.co

Universidad Simón Bolívar, Colombia

Paul Ruiz Chávez

Universidad Técnica de Ambato, Ecuador

Ingrid Ostaiza Veliz

Universidad de Guayaquil, Ecuador

Alex Vinueza Domínguez

Universidad Internacional SEK Ecuador, Ecuador

María Galarza Valarezo

Universidad Central del Ecuador, Ecuador

Roberto Añez

Universidad del Zulia, Venezuela

Valmore Bermúdez

Universidad Simón Bolívar, Colombia

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Los importantes avances fundamentados por el desarrollo y mejoramiento de técnicas de adquisición de imágenes, tanto volumétricas como multidimensionales, han permitido la incorporación al diagnóstico de diferentes patologías cardiológicas por medio del uso de imágenes médicas del sistema cardiovascular¹. La tomografía computarizada (CT), imagenología por resonancia magnética (MRI), tomografía por emisión nuclear (PET, SPECT), ultrasonido y angiografía por rayos X, proporcionan una gran cantidad de información anatómica y funcional de las estructuras cardiovasculares en forma de imágenes, útiles tanto al área clínica como al área de investigación².

En el contexto clínico, estas imágenes son generalmente analizadas de forma visual, lo cual genera sólo una interpretación cualitativa de la información contenida en tales datos³. En el contexto de la investigación, el rol de la imagenología cardiaca ha evolucionado y ahora se utiliza para propósitos que van más allá de la observación anatómica de las estructuras que forman el aparato cardiovascular⁴. Entre los problemas típicos que han sido abordados por esta disciplina se encuentran la obtención de datos referentes a volúmenes manejados por este sistema, tanto a nivel cuantitativo como para su visualización, análisis de movimiento rígido y no rígido, segmentación de imágenes, reconocimiento de patrones, entre otros⁵. Recientemente, la introducción de técnicas asistidas por computadoras ha permitido el desarrollo de herramientas de análisis por imágenes para la planificación, simulación quirúrgica y para la navegación intraoperatoria⁶.

Todos estos avances han incrementado la necesidad de desarrollo de algoritmos eficientes para el tratamiento de imágenes cardiovasculares⁷. Estos algoritmos deben ser capaces de reproducir resultados lo más cercanos posibles a los resultados encontrados de forma manual por especialistas⁸. Para ello, se hace necesario que tales algoritmos incorporen dos aspectos importantes: 1) conocimiento a priori del proceso a implantar, e 2) integración del contexto físico (tridimensional/3–D) y el temporal (3-D+t/4–D) para la reproducción confiable de fenómenos espacio-temporales⁹. Tales aspectos son generalmente introducidos en los procesos de análisis por imágenes en forma de un modelo. El modelo es generalmente utilizado para simplificar la representación de un problema en el mundo físico¹⁰.

El ventrículo izquierdo (LV) es la más gruesa de las cámaras del corazón y es responsable de bombear sangre oxigenada a los tejidos de todo el cuerpo, por consecuencia esta cavidad cardiaca juega el papel más importante en el sistema cardiovascular, ya que es la principal estructura a partir de la cual se generan los mayores síntomas del daño cardiovascular¹¹. Por lo tanto, el análisis de la función ventricular izquierda ha sido un tópico ampliamente estudiado en imagenología cardiaca. Las observaciones clínicas han mostrado que un indicador bastante importante del daño isquémico es la alteración del movimiento de la pared miocárdica¹². La medición de las lesiones en regiones del miocardio debido a daño cardiovascular es un problema clínico muy importante¹³.

Actualmente, las enfermedades cardiovasculares representan la primera causa de muerte tanto en los países desarrollados como en la mayoría de los países con niveles de desarrollo menor, por encima del cáncer y de los accidentes de tránsito. Según datos de la Organización Mundial de la Salud¹⁴, para 2015 se calcula que murieron por esta causa 17,7 millones de personas, Esto quiere decir que 31% de las muertes a nivel mundial se debieron a esta causa. De las mismas, 6,7 fueron causadas por enfermedad cerebro-vascular mientras que 7,4 millones fueron consecuencia del padecimiento de una patología coronaria.

Según el Ministerio de Salud de Colombia¹⁵, las enfermedades cardiovasculares se destacan como una de las principales causas de mortalidad en la población adulta en nuestro país y también como primer motivo de consulta en los servicios médicos, electivos y de emergencia en adultos. En consecuencia, el constante incremento en la demanda de servicios médicos en cardiología ha ocasionado un aumento tanto en el gasto particular del paciente como en el gasto público nacional, lo cual, evidentemente, afecta las condiciones socioeconómicas de la sociedad colombiana.

La valoración de la capacidad de contracción/relajación del ventrículo izquierdo, así como también la localización y extensión del daño isquémico por medio de la cuantificación de las zonas de baja perfusión miocárdica, es posible con ayuda de técnicas de análisis de las propiedades mecánicas del miocardio¹⁶. Para ello, se hace necesario comprender la fisiopatología del comportamiento dinámico de las estructuras del corazón, así como el desarrollo de métodos que a partir de imágenes cardiacas permitan extraer de forma no invasiva, un conjunto de descriptores que ayuden a caracterizar tal comportamiento¹⁷. En tal sentido, en el presente artículo se realiza una revisión acerca del proceso de valoración de la función cardiovascular a través de técnicas de imagen de las estructuras cardiacas obtenidas usando angiografía por rayos X.

El corazón es un órgano en movimiento permanente, con latidos periódicos de una frecuencia aproximada de 60-100 latidos por segundo, estos latidos corresponden a fases de llenado y expulsión de sangre de las cavidades cardiacas, llamadas respectivamente diástole y sístole. El comportamiento dinámico del corazón es estudiado, por el registro de su actividad eléctrica representada por la señal electrocardiográfica, por la medición de parámetros mecánicos o por la observación de imágenes de angiográficas. En el hombre, como en todos los mamíferos, el corazón ocupa la parte media de la cavidad torácica, situado entre los dos pulmones; encima del diafragma, que lo aísla de las vísceras abdominales; delante de la columna vertebral (4^a, 5^a, 6^a, 7^a y 8^a vértebras dorsales), encontrándose separado de ésta por la presencia de la aorta y el esófago, ubicándose por detrás del esternón y posterior a los cartílagos costales, que lo protegen a manera de escudo. De esta manera forma una parte importante de este tabique, dispuesto en sentido sagital, que separa los dos pulmones y se denomina mediastino¹⁸.

El corazón se halla mantenido en esta posición por su continuidad con los grandes vasos que de él llegan: la aorta y sus ramas principales, que se dirigen hacia el cuello y los miembros superiores; el sistema de circulación pulmonar, que conecta al corazón con los pulmones y las venas cavas, encontrándose el corazón en una posición cercana al centro frénico por acción de la vena cava inferior. Asimismo, el pericardio también cumple un papel de fijador mediante sus inserciones diafragmáticas, vertebrales, esternales, y aponeuróticas por una parte, y sus pliegues sobre los grandes vasos, por otra; constituyendo el elemento más importante de fijación cardiaca. Sin embargo, el corazón libre en el saco pericárdico, salvo a nivel de los puntos de inserción de la serosa, se desplaza, dentro de ciertos límites, con relativa facilidad inmerso en un líquido que lo lubrica. Se desplaza de arriba abajo por la influencia de los movimientos del diafragma, de izquierda a derecha o de atrás hacia adelante. Igualmente, el corazón puede desplazarse en masa con su aparato de suspensión, es decir, con el tabique mediastínico, por una causa patológica¹⁹.

La orientación del corazón es la siguiente: su base está dirigida hacia arriba, a la derecha y hacia atrás; su vértice se encuentra dirigido hacia la izquierda, en dirección anterior e inferior, su eje mayor, constituido por la línea que se ubica desde la zona media del corazón hasta su punta, ofrece una triple oblicuidad: está inclinado a la vez de arriba abajo, de derecha a izquierda y de atrás a adelante. La inclinación sobre el plano medio es muy acentuada y cabe decir con razón que el eje cardiaco se aproxima más a la horizontal que a la vertical; el ángulo que forma con el plano horizontal mide, por término medio, 40º. Conjuntamente, el corazón experimenta, sobre todo en su porción ventricular, una torsión sobre su eje, además el borde derecho del órgano es más anterior que el izquierdo, el ventrículo derecho, más superficial que el ventrículo izquierdo.

El corazón es el agente principal en la circulación de la sangre, el cual consiste en un músculo hueco situado en el tórax que tiene como función aquella de bomba que recibe y eyecta, en un ciclo en el cual introduce sangre a sus cavidades desde las venas y la eyecta por las arterias para garantizar la irrigación de todo el cuerpo. Está envuelto en un saco serofibroso llamado pericardio, las fibras musculares del corazón son estriadas de movimiento involuntario. Es así como el corazón se puede observar en dos mitades, las cuales se encuentran constituidas de forma similar pero no idéntica: mitad derecha, en la que circula la sangre venosa, y la mitad izquierda donde circula la sangre arterial. Cada una de estas mitades se subdivide a su vez en otras dos, situadas una encima de otra: la cavidad superior, llamada aurícula, la cual se caracteriza por la delgadez de sus paredes, y la cavidad inferior, de paredes más gruesas y más resistentes que lleva el nombre de ventrículo. Cada aurícula comunica con el ventrículo correspondiente por medio de una válvula auriculoventricular. La parte superior del corazón está conectada al resto del aparato circulatorio a través de vasos que conducen sangre hacia el corazón y conducen sangre del corazón al cuerpo. La aorta es la arteria principal que conduce la sangre oxigenada desde el ventrículo izquierdo a otras partes del cuerpo, el segundo vaso en importancia es la arteria pulmonar que conduce la sangre para su oxigenación desde el ventrículo derecho a los pulmones, la Figura 1 muestra la estructura anatómica del corazón.

El ventrículo izquierdo ocupa la mayor parte del lado izquierdo del corazón y es el encargado de bombear la sangre a todo el cuerpo a una presión ocho veces mayor que la ejercida por el ventrículo derecho²⁰, el cual únicamente bombea sangre a los pulmones. Por esta razón, el ventrículo izquierdo es la cavidad que realiza un esfuerzo mayor y la evaluación de su funcionamiento es muy importante. Con relación al ventrículo derecho, el ventrículo izquierdo posee su eje longitudinal más largo, ocupa en la cara diafragmática una porción mayor y el espesor medio de sus paredes es tres veces mayor.

Figura 1. Diagrama de un corte del corazón. Se observan las cavidades, válvulas y vasos (Bravo, 2006)

Figura 1.
Diagrama de un corte del corazón. Se observan las cavidades, válvulas y vasos (Bravo, 2006)

El movimiento cardiaco es producido por la activación de las fibras musculares por la acción de una señal eléctrica, esta señal es propagada por el sistema de conducción, el cual está constituido por fibras de inervación adaptadas a la fisiología del corazón. Los billones de células musculares que componen el músculo cardiaco son capaces de generar corrientes eléctricas y potenciales que están en función de diferencias de concentración iónicas a través de sus membranas²¹. Estas células son capaces de generar un cambio brusco en la diferencia de potencial eléctrico entre sus membranas conocido como un potencial de acción (PA), además pueden propagar a las células vecinas la señal para generar un PA de tal manera de producir una onda de movimiento y pueden contraerse mecánicamente si se incrementan sus concentraciones del ion de calcio. De esta manera, el músculo cardiaco cíclicamente se expande y se contrae bombeando sangre a distintas partes del cuerpo.

La estimulación eléctrica se produce primero en las aurículas, propagándose luego a los ventrículos; la fuerza y la velocidad de contracción de los músculos cardiacos son variables, y están afectados por características tales como la longitud de las fibras y la intensidad del estímulo eléctrico. Normalmente, las cavidades del corazón laten en secuencias, en la cual la contracción de las aurículas (sístole auricular), precede por milésimas de segundo la contracción en los ventrículos (sístole ventricular), y durante la diástole se produce el paso de sangre acumulada hacia los ventrículos. El ventrículo izquierdo presenta cinco tipos de movimientos durante la fase sistólica: 1) traslación, 2) rotación, 3) torsión, 4) movimiento de acordeón, y 5) movimiento del endocardio hacia el interior de la cavidad ventricular. Estos componentes no son uniformes sobre toda la cavidad ventricular izquierda. Es decir, al observar el movimiento en acordeón, el mismo no es simétrico en absoluto. Durante la sístole se observa a su vez que el plano mitral se dirige hacia el ápex, recorriendo una distancia de 1-2 cm de manera fisiológica. Sin embargo, el ápex escasamente se mueve hacia la base del corazón²². El movimiento predominante es el que realiza el endocardio hacia la zona más interna del ventrículo, dominando en ambos ventrículos, seguido del movimiento de acordeón, y el análisis del mismo permite a los clínicos interpretar el movimiento cardiaco como un todo ²³. Los otros tres movimientos son de menor importancia si el músculo cardiaco es normal, los componentes principales del movimiento del LV pueden ser rutinariamente evaluados a nivel clínico, utilizando técnicas de estimación de contractibilidad segmentaria sobre imágenes de angiografía por rayos X^23,24.

Durante la contracción ventricular, otros tipos de movimientos pueden manifestarse debido generalmente a movimientos voluntarios del paciente, movimientos del diafragma debido a la respiración o por modificación del eje anatómico del corazón. Adicionalmente, la presencia de sangre residual en los ventrículos al final de la sístole ocasiona la rápida pérdida de tensión de las fibras miocárdicas durante el acortamiento, los cambios en la longitud de la fibra en las capas interna y externa del músculo y el gasto de energía requerido para evacuar completamente la cámara, lo cual evidentemente modifica la normalidad de la dinámica cardiaca.

La isquemia miocárdica generalmente modifica el proceso de contracción del músculo cardiaco²⁵, el movimiento sistólico puede reducirse, ausentarse e incluso convertirse en movimiento paradójico. Como se muestra en la Figura 2, existen cinco tipos de anormalidades en la contracción sistólica²⁶, claramente definidas en modalidades imagenológicas bidimensionales como angiografía²³ y ecocardiografía²⁷.

Figura 2. Movimientos anormales del miocardio (Bravo, 2006)

Figura 2.
Movimientos anormales del miocardio (Bravo, 2006)

A continuación, se describen los tipos de anormalidades del movimiento cardiaco.

Hipokinesis:

Esta anormalidad consiste en la reducción generalizada del grado de contracción.

Asinéresis:

La asinéresis es la reducción del movimiento en un segmento limitado del miocardio.

Akinesis:

Esta anormalidad del movimiento cardiaco corresponde con la ausencia total del movimiento en una porción de la pared ventricular.

Diskinesis:

La diskinesis es la anormalidad relacionada con la expansión sistólica paradójica de una porción de la pared ventricular.

Asincronia:

Es la más compleja de las anormalidades del movimiento cardiaco ya que corresponde con una secuencia de contracción temporal desordenada.

Tales anormalidades en la contracción miocárdica son generadas por reducción aguda o crónica de la perfusión miocárdica ya que correlacionan muy bien con estudios electrocardiográficos que evidencian daño cardíaco^28,29. La perfusión tisular describe el proceso circulación sistémica que se encarga de satisfacer las necesidades de los tejidos: transportar nutrientes a los tejidos, llevarse los productos de desecho, conducir hormonas de una parte del cuerpo a otra y en general permitir que haya un ambiente óptimo en los componentes tisulares, para que las células puedan sobrevivir y funcionar de manera ideal³⁰.

Diversas modalidades imagenológicas bidimensionales y tridimensionales han sido empleadas para la visualización, manipulación, análisis y posterior comprensión del comportamiento dinámico del corazón y los grandes vasos. Debido a que el corazón es un órgano en movimiento, cuya función es la de eyectar mecánicamente grandes volúmenes de sangre a todo el sistema vascular, es necesario el uso de técnicas de análisis espacio-temporal para cuantificar su comportamiento hemodinámico. El ultrasonido⁸, tomografía por emisión nuclear³¹, resonancia magnética³², radiología³³, y tomografía computarizada³⁴, han sido utilizadas para la cuantificación de la función ventricular izquierda a través de la medición de parámetros globales (volúmenes ventriculares, volumen latido y fracción de eyección para así poder valorar la presencia de anomalías en el dinamismo de la pared ventricular, estudiando así la sinergia ventricular, para la visualización de malformaciones cardiacas o para evaluar la perfusión miocárdica.

Los rayos X tienen la capacidad de interacción con la materia a través de un proceso de intercambio de energía fundamentalmente debido a que son una clase de radiación electromagnética ionizante con una pequeña longitud de onda. El proceso de exposición a los rayos X de una parte del cuerpo humano resulta en una imagen radiográfica de las estructuras anatómicas presentes en esa región corporal. La radiación X al atravesar las estructuras anatómicas sufre una atenuación proporcional a la densidad y el espesor de los órganos y tejidos localizados en su trayectoria, los rayos atenuados inciden en un receptor en el cual se produce la imagen radiográfica posteriormente utilizada en el diagnóstico clínico³⁵.

Por su parte, la angiografía corresponde al procedimiento radiológico rutinariamente utilizado en la valoración del flujo de sangre en los órganos y los vasos sanguíneos³⁶. La angiografía de contraste basada en rayos X proporciona imágenes de la proyección de las estructuras cardiacas como lo expone Macovski³⁷. La angiografía cardiaca permite visualizar las arterias coronarias, y la angiografía vascular es útil en la valoración de la irrigación del cerebro. Las imágenes del ventrículo izquierdo son adquiridas después de la inyección de un producto de contraste en la cavidad, permitiendo realzar el contraste de la misma con respecto a otras estructuras, y mejorando así la descripción y análisis de su forma de acuerdo con lo reportado por Ratib³⁸.

Como lo explican Bravo et al.³³, un equipo de angiografía por rayos X mono-plano, consiste de dos partes: la mesa sobre la cual se coloca al paciente y el sistema de adquisición propiamente dicho. El sistema de adquisición está compuesto de un pivote colocado al suelo, y un arco en forma de una C, como se muestra en la Figura 3. El arco en C permite una libertad en rotación a dos grados. Uno de los mismos determina el ángulo ubicado en el plano sagital del paciente, llamado ángulo craneal/caudal y denotado por CRA/CAU. El otro grado de libertad en rotación permite definir el ángulo sobre el plano axial, denominado oblicuo derecho anterior/oblicuo izquierdo anterior (RAO/LAO); las modificaciones sobre este ángulo permiten definir la angulación sobre el plano axial.

Figura 3. Esquema de un equipo de angiografía rotacional por rayos X mono-plano³²

Figura 3.
Esquema de un equipo de angiografía rotacional por rayos X mono-plano32

Cuando la angiografía es utilizada para visualizar las cavidades ventriculares del corazón recibe el nombre de ventriculografía. El objetivo de la ventriculografía durante los cateterismos cardiacos es el de definir el tamaño y la forma del ventrículo izquierdo, así como también la visualización de la forma y la movilidad de estructuras asociadas como las válvulas cardiacas, la Figura 4 muestra imágenes angiográficas del ventrículo izquierdo.

Figura 4. Imágenes del LV con incidencia RAO. Fin de sístole a la izquierda: Fin de diástole a la derecha.

Figura 4.
Imágenes del LV con incidencia RAO. Fin de sístole a la izquierda: Fin de diástole a la derecha.

La función cardiovascular es básicamente valorada a través de la estimación de parámetros que describen el comportamiento dinámico de la estructura ventricular izquierda. Generalmente, esta estimación es efectuada con ayuda de modelos geométricos que representan la cavidad ventricular, los cuales son desarrollados usando información extraída de imágenes cardiacas bidimensionales (2–D) y que finalmente representan geométricamente la estructura en el espacio tridimensional (3–D). Diversas formas de representación de la cavidad han sido reportadas en la literatura, las cuales incluyen desde formas elipsoidales sencillas hasta modelos geométricos espacio-temporales complejos^39,40. En la rutina clínica actualmente, la función cardiaca es valorada mediante cuantificación de los volúmenes de la cavidad ventricular izquierda (diástole final, sístole final, latido), la masa y la fracción de eyección⁴¹. No obstante, los modelos computacionales del sistema cardiovascular son en la actualidad un sólido apoyo para la estimación de los parámetros asociados a la función cardiaca⁴².

Diversas metodologías han sido propuestas para analizar imágenes y extraer parámetros de la forma y función ventricular a partir de modalidades de imagenología cardiaca en dos o tres dimensiones, extendiendo así las fronteras del diagnóstico clínico y la investigación sobre daño cardiovascular⁴³. Clínicamente, los métodos basados en imágenes 2–D son más utilizadas en comparación con los basados en imágenes 3–D debido a que el análisis se realiza sobre una menor cantidad de datos, esencialmente en dos instantes de ciclo cardiaco, y también debido a que muchos de ellos han sido sometidos a procesos extensos de validación³⁸.

Los métodos utilizados para la valoración de la función cardiovascular, en su mayoría, asumen una geometría idealizada de las cavidades cardiacas, por lo cual la valoración funcional depende fundamentalmente tanto de referencias internas como externas, como del sistema de coordenadas utilizado^24,44,45. El análisis de la función cardiaca puede ser dividido en análisis funcional clásico y en análisis de deformación/movimiento³⁹.

Análisis funcional clásico

La valoración de la función cardiaca en la actualidad aún se realiza por medio de la medición global de los volúmenes, la masa y la fracción de eyección.

· Volumen del ventrículo izquierdo (LVV)

Este parámetro se calcula a partir de imágenes 2-D, asumiendo que el ventrículo tiene una forma elipsoidal²³, en la cual el eje mayor (.) corresponde con la longitud entre la válvula aórtica y el ápex, como se muestra en la Figura 5. D1 y D2 conforman los ejes menores y son considerados como iguales. Su estimación parte del área y del eje mayor (.), de acuerdo con la ecuación (1). . corresponde con el área de la región contenida en la curva que describe el contorno ventricular, obtenido por un proceso de segmentación. El volumen del elipsoide viene dado por ecuación (2). La Figura 6 muestra un contorno ventricular sobre el que se indica la distancia válvula aórtica-ápex (.).

Figura 5. Elipsoide que modela la forma ventricular en 3–D (Bravo, 2006).

Figura 5.
Elipsoide que modela la forma ventricular en 3–D (Bravo, 2006).

D₁ (1) y V (2)

Kennedy et al.⁴⁴ realizaron un estudio comparativo entre los valores medidos de acuerdo con el método señalado previamente y los valores reales de volumen ventricular, deduciendo curvas de regresión lineal que permiten corregir los valores calculados tal que se aproximen al valor verdadero. De esta manera, los volúmenes en diástole final (EDV) y en sístole final (ESV) corregidos dados por las ecuaciones (3) y (4).

Figura 6. Contorno ventricular obtenido mediante la segmentación interactiva en una imagen adquirida de acuerdo a la incidencia RAO (Bravo, 2006).

Figura 6.
Contorno ventricular obtenido mediante la segmentación interactiva en una imagen adquirida de acuerdo a la incidencia RAO (Bravo, 2006).

El problema esencial en la caracterización del comportamiento hemodinámico del corazón a partir de datos de imagenología cardiaca 2–D, radica en que los parámetros obtenidos para tal valoración son extraídos de modelos 3–D simplificados del corazón, los cuales son construidos a partir de imágenes 2–D, logrando así una limitada exactitud en la estimación de tales parámetros⁴⁸. En tal sentido, en los últimos años han sido propuestos un conjunto de modelos geométricos basados en técnicas de análisis espacio temporales (3-D + tiempo) que han permitido obtener representaciones más reales de la forma de las estructuras cardiacas, capaces de mejorar el valor diagnóstico de las imágenes cardiacas pero que aún deben superar problemas como robustez, complejidad computacional, interacción 3–D y validación clínica³⁹.

· Volumen total del ventrículo izquierdo (VT)

Este volumen se calcula sobre la imagen angiográfica en incidencia RAO en final de diástole, en la cual se puede observar la pared epicárdica del ventrículo izquierdo en la parte superior derecha de la cavidad. Es así como se genera un rectángulo aproximado, a partir del contorno de la pared externa del ventrículo y el de la pared interna, cuya altura h es un estimado del espesor de la pared ventricular23, como se muestra en la Figura 7. El VT estimado se calcula de acuerdo con la ecuación (5).

(5)
(5)

Figura 7.
Rectángulo de altura h sobre el contorno del ventrículo izquierdo usado para estimar el volumen ventricular total (Bravo, 2006).

Masa del ventrículo izquierdo (LVM)

La masa del ventrículo izquierdo es estimada con ayuda del volumen de la cavidad y el espesor de la pared, suponiendo que el septum ventricular forma parte del LV y que el volumen del miocardio (VM) es igual al VT menos el volumen de la cavidad en fase diastólica final (EDV). La LVM es obtenida multiplicando VM por la densidad del tejido muscular que es igual a 1.05 g/cm3 (Yan et al., 1978). Las ecuaciones (6) y (7) se utilizan para calcular la masa de la cavidad.

(6) y (7)

La masa ventricular es usualmente normalizada por el área total de la superficie del cuerpo o por el peso del mismo para facilitar las comparaciones interpacientes. Los valores normales para tal índice, al ser normalizados por el peso del cuerpo, son del orden de (2.4 ± 0.3) g/kg.

· Volumen stroke o latido (SV)

El volumen latido se define como el volumen eyectado entre la diástole final y la sístole final de acuerdo con la ecuación (8). El mismo es corregido usando los resultados reportados en el trabajo realizado por Kennedy et al.⁴⁴, de acuerdo con la ecuación (9)

(8) y (9)

en la cual EDV y ESV representan los volúmenes en diástole y sístole final respectivamente⁴⁶.

· Fracción de eyección (EF)

La fracción de eyección expresa el acortamiento global de la fibra del LV, y es generalmente considerada como una de las mediciones más significativas de la función de bombeo del ventrículo izquierdo. Está definida como la relación entre el volumen latido y volumen diastólico final de acuerdo con la ecuación (10)⁴⁷.

(10)
(10)

El valor de la fracción de eyección obtenido usando la relación (10), es corregido mediante las curvas de regresión lineal propuesta por Kennedy et al.⁴⁴ según la ecuación (11).

(11)
(11)

· Gasto cardiaco (CO)

El gasto cardiaco cuantifica la función del corazón de enviar una adecuada cantidad de sangre oxigenada hacia el resto del cuerpo, el cual se expresa en litros por segundo y puede ser estimado según la ecuación (12), como el resultado de la multiplicación de la frecuencia cardiaca (HR) por el volumen de sangre que el corazón eyecta en cada latido (SV)²³.

(12)
(12)

· Análisis de movimiento y deformaciones

La sinergia ventricular es el método utilizado en la rutina clínica para la valoración del movimiento de la pared ventricular, este parámetro es determinado a partir de ventriculogramas bidimensionales o imágenes ecocardiográficas. Existen cinco tipos de sinergia ventricular que son generalmente definidos en modalidades imagenológicas 2–D. Esta técnica permite dividir el ventrículo en un conjunto de segmentos, para luego estudiar la movilidad ventricular de sístole con respecto a diástole en cada uno de los mismos. El método se basa en la medición de las distancias entre los contornos de diástole final y sístole final luego de ser alineados con respecto a un centro de movilidad cardiaca23. El centro de movilidad es definido de acuerdo al siguiente procedimiento: el contorno del LV en sístole final debe ser alineado con respecto al centro de gravedad del contorno en diástole y posteriormente el eje longitudinal (definido entre la válvula aortica y el ápex) de ambos contornos debe ser alineado, como se muestra en la Figura 8.

Figura 8:
Contornos ventriculares alineados (Bravo, 2006).

Los contornos ventriculares así alineados son divididos en segmentos funcionales, sobre los cuales se mide la contracción sistólica. Tales segmentos pueden ser determinados de acuerdo con el método transversal que divide al LV en cuatro regiones, Figura 9.a, o el radial que divide al LV en seis regiones, Figura 9.b.

Figura 9.
Regiones del LV. (a) Método transversal. (b) Método radial (Bravo, 2006)⁵⁷.

El movimiento se estima midiendo las distancias (anterobasal, anteromedial, anteroapical, inferoapical, inferomedial e inferobasal) descrita por cada una de las rectas entre ambos contornos. La valoración del movimiento por técnicas de comparación de contornos no considera todos los tipos de movimientos asociados a las cavidades ventriculares, utiliza solamente la información de la parte interna de la pared ventricular y considera una correspondencia directa entre los puntos que definen el contorno en diástole final con respecto a los de sístole final, lo cual no permite caracterizar de forma precisa el movimiento endocárdico. Este método ha sido suficientemente validado y es considerado como un estándar en la rutina clínica para la valoración del movimiento ventricular^23,24.

El problema esencial en la caracterización del comportamiento hemodinámico del corazón a partir de datos de imagenología cardiaca 2–D, radica en que los parámetros obtenidos para tal valoración son extraídos de modelos 3–D simplificados del corazón, los cuales son construidos a partir de imágenes 2–D, logrando así una limitada exactitud en la estimación de tales parámetros⁴⁸. En tal sentido, en los últimos años han sido propuestos un conjunto de modelos geométricos basados en técnicas de análisis espacio temporales (3-D + tiempo) que han permitido obtener representaciones más reales de la forma de las estructuras cardiacas, capaces de mejorar el valor diagnóstico de las imágenes cardiacas pero que aún deben superar problemas como robustez, complejidad computacional, interacción 3–D y validación clínica³⁹.

En el contexto clínico, el análisis de las representaciones basadas en contornos bidimensionales sigue siendo aceptado. De esta forma se pueden extraer numerosas mediciones tales como sinergia ventricular, EF, LVM, SV, VT y LVV, los cuales son utilizados para la valoración de la función cardiaca en la rutina clínica. Estos métodos han sido extensivamente validados usando angiografía 2–D y ecocardiografía⁴⁹, sin embargo, solamente un subconjunto de las componentes del movimiento es analizado. Tales métodos no consideran el movimiento de torsión que se manifiesta durante la sístole ventricular⁵⁰. El movimiento de torsión no es importante en pacientes sanos, pero representa una característica importante del miocardio en la cuantificación del daño cardiovascular cuando las fibras musculares están alteradas⁵¹.

Diversos modelos del LV basados en analogías físicas han sido propuestos, los más eficientes son construidos considerando dos etapas. En la primera etapa, es estimado un modelo geométrico del LV. En la segunda etapa, el modelo geométrico es usado para inicializar un algoritmo de seguimiento de movimiento. Distintos enfoques basados en modelos biomecánicos, teoría de deformación, modelos electromecánicos y estadísticos son desarrollados para describir el movimiento sobre el endocardio y sobre el epicardio⁵². El éxito de estos enfoques radica en que los mismos consideran conocimiento a priori acerca de la forma y el movimiento del ventrículo izquierdo, lo cual permite predecir la dinámica ventricular con el objeto de obtener una representación precisa del movimiento ventricular.

En los últimos años el modelado, adquisición y procesado de imágenes mediante resonancia magnética (RM) se ha convertido en una técnica capaz de brindar la información y mediciones específicas para el abordaje diagnostico-terapéutico de los pacientes con patología cardiovascular. Esta obtención de imágenes se realiza mediante 2 protocolos con finalidades distintas: a) Protocolo de funcionalismo ventricular izquierdo. b) Protocolo de perfusión miocárdica por estrés⁵³.

En relación al primero, la RM cardiovascular es capaz de brindar información acerca de la morfología cardiaca y su relación con estructuras adyacentes, siendo considerada el estándar de referencia para la cuantificación del tamaño de las cámaras cardiacas y la función sistólica ventricular⁵⁴. Las secuencias principales utilizadas por esta técnica de imagen incluyen el mapeo de T1 y T2, el realce tardío con gadolinio, gradiente-eco y secuencias equilibradas de precesión libre en estado estacionario que permiten la obtención de imágenes consecutivas en modo “estático” o de “cine” que muestran el movimiento cardiaco; esto no solo permitiría cuantificar el tamaño de las cámaras, evaluar la estructura cardiaca y el movimiento regional de la pared⁵³. Más recientemente, las técnicas de Imágenes por Tensor de Difusión (DTI) permitirán caracterizar las propiedades del miocardio y visualizar directamente la microestructura y la orientación de fibras miocárdicas, tal como se ha realizado en modelos animales y humanos con infarto de miocardio y cardiomiopatía hipertrófica⁵⁵. Por su parte, otras técnicas de intercambio químico (CEST) permitirían el mapeo y evaluación metabólica del miocardio desde una perspectiva molecular, especialmente en patologías donde existe compromiso de la perfusión, oxigenación y remodelado cardiaco⁵⁶.

Durante años el análisis de la morfofisiopatología del corazón humano en el contexto internacional se realizó a partir de la identificación de la forma de la cavidad ventricular izquierda, a partir de la cual los médicos e investigadores cuantifican la función de este órgano y basado en esto pueden predecir el pronóstico a largo plazo. Es así como se ha llevado a cabo el desarrollo de métodos capaces de discriminar la forma de LV de manera precisa a partir de imágenes de rayos X, con una alta capacidad de generalización de todos los posibles contextos clínicos. Estos métodos permiten el análisis exhaustivo de las imágenes con el objetivo de generar las variables de entrada a un algoritmo capaz de cuantificar el más completo conjunto de descriptores de la función cardiovascular, útil para que el diagnóstico clínico sea complementado, y en consecuencia sea considerado 100% confiable para la posterior aplicación de medidas terapéuticas, de esta forma se evitaría la necesidad de implementar técnicas diagnósticas invasivas y disminuir el tiempo en la emisión de diagnósticos definitivos, inicio de la terapia y mejoría del paciente. Sin embargo, la resonancia magnética se ha situado como una creciente alternativa diagnóstica durante los últimos años dada la evaluación anátomo-funcional detallada que ofrece del corazón, que permitiría no sólo la selección de la alternativa terapéutica más adecuada, sino también de la formación académica de los profesionales de la salud en diversos niveles.