Temel Ekokardiyografi Prof. Dr. M. Taner Gören Ekokardiyografi: Sesin fiziği 1 saniyedeki tam devir (siklus) sayısı: Sesin frekansı(f) Frekans birimi: Hertz (Hz) 1 saniyede 1 tam devir = 1 Hz Dalga yüksekliği: Sesin amplitüdü, sesin şiddeti Şiddet birimi: desibel(dB) Heinrich Rudolf Hertz (1857 – 1894) Alman fizikçi Ekokardiyografi: Sesin fiziği 1000 Hz = 1 kilohertz (kHz) 1.000.000 Hz = 1 megahertz (MHz) Ultrason: >20.000 Hz Tanısal amaçlı kullanılan ultrason: 1.000.000 Hz(1 MHz)’den başlar, 40 MHz’e kadar çıkar. Ekokardiyografi: Piezoelektrik olay - Ultrasonik sesin elde edilmesi piezoelektrik olayın keşfi ile mümkün olmuştur. - Quartz kristaline ani basınç uygulandığında elektrik enerjisi ortaya çıkar - Tersine, Quartz kristaline elektrik enerjisi verildiğinde yüksek frekanslı ses titreşimleri meydana gelir. Ekokardiyografi: Piezolektrik etki Jacques Curie (1856-1941) Pierre Curie (1859-1906), Nobel Fizik Ödülü, 1903 Piezoelektrik etkinin ilk ispatı Pierre Curie ve Jacques Curie kardeşler tarafından 1880 yılında yapılmıştır. Ekokardiyografi: Piezoelektrik etki • Piezoelektrik özelliğe sahip kristaller: Kuvartz, kurşun-zirkonat-titanat, baryum titanat • Günümüzde kullanılan transduserlerde, baryum titanat, kurşun-zirkonattitanat kullanılmaktadır. Ekokardiyografi: Makineler Eko cihazlarının 5 temel parçası vardır: 1. Ses kaynağı 2. Transdüser: Elektrik enerjisini mekanik enerjiye(ultrason), mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. 3. Alıcı: Zayıf sinyalleri alır ve kuvvetlendirir 4. Ekran: Ultrason sinyallerini değişik modlarda gösterir 5. Hafıza: Resim ve videoları depolar. Kayıtlar üzerinde hesaplamalar yapılır. Ekokardiyografi: Transduser • Transduser(‘’probe’’): - Ultrasonik sesi üretir; ses demetinin vücuda gönderilmesini sağlar. - İki boyutlu incelemede, çok sayıda ses dalgası içeren daire dilimi şeklinde ses demeti gönderilir(‘’sector scanning’’). - M-Mode EKO’da tek bir ince ses dalgası gönderilir. Ekokardiyografi: Görüntü oluşturma • Sesin hızı - Havada: 340 m/sn - Vücut dokularında: 1540 m/sn • Transduser: - Saniyede 200-5000 ultrason demeti - Ses verme-sesi geri alma işlemi için geçen sürenin % 1’i verici, % 99’u alıcı olarak kullanılır. • Günümüzde kullanılan transduserlerin frekansı: - Transtorasik EKO: 2.5 MHz’den başlar. - İntravasküler EKO: 20 MHz Transduserin dokuya ultrason göndermesi ve dokudan dönen ultrasonu alması Ekokardiyografi: Görüntü oluşturma Ekokardiyografi cihazı, kalpten geri dönen ses dalgalarını, üzerinde bulunan programlarla, - İki boyutlu görüntüye(resimdeki gibi) - M-Mode görüntüye - Doppler görüntülerine dönüştürür. EKO Uygulama Şekilleri Üç temel uygulama şekli: 1. M-Mode ekokardiyografi 2. B-Mode ekokardiyografi a) İki boyutlu ekokardiyografi b) Üç boyutlu ekokardiyografi 3. Doppler ekokardiyografi a) "Continuous wave " (CW) Doppler b) "Pulsed wave" (PW) Doppler c) "Colour flow"(CF) (renkli) Doppler d) Doku Doppler incelemesi EKO Yöntemleri • Transtorasik ekokardiyografi • Transözofajiyal ekokardiyografi • Kontrast ekokardiyografi • Stres ekokardiyografi • İntraoperatif ekokardiyografi • İntrakardiyak ekokardiyografi • İntravasküler ekokardiyografi • Ekofonokardiyografi • Ultrasonik doku karakterizasyonu Transtorasik EKO: Akustik pencereler Transtorasik EKO’da akustik pencereler • M-Mode ve 2 boyutlu EKO görüntülerinin alınmasında transduserin konulduğu ve ses demetinin kalbe gönderildiği alanlar - Transduser, kosta aralıklarında, suprasternal çukurda ve subkostal bölgedeki pencerelerden ses demetini kalbe gönderir - M-Mode görüntüler standart olarak parasternal pencereden kaydedilir. • İki boyutlu EKO ile bu pencerelerden, kalbin daire dilimi tazındaki kesitler halinde iki boyutlu, gerçek zamanlı hareketli görüntüleri kaydedilir. Parasternal Yaklaşım (1) (2) (3) Parasternal yaklaşım: Transduser solda sternum yanında 3. veya 4. interkostal aralığa yerleştirilir. (1) Parasternal uzun eksen(PUE) - Bu yaklaşımda: Sağ ve sol ventrikül, sol atriyum, perikard, aort ve mitral kapaklar, aort kökü, çıkan aort incelenir. (2) Parasternal kısa eksen(PKE), papiller kas düzeyi - Bu yaklaşımda sol ventrikül duvar hereketleri incelenir. (3) Parasternal kısa eksen, aort kapağı düzeyi - Bu yaklaşımda: Aort, pulmoner ve triküspit kapaklar; atriyumlar, interatriyal septum, pulmoner arter incelenir. Apikal Yaklaşım (1) (2) Apikal yaklaşım: Solda, midklaviküler hatta, 5. interkostal aralıkda, transduser uygun kaydırma(«tilting»), açılandırma(«angulation») ve döndürme(«rotation») hareketleri ile istenilen görüntüler ekranda oluşturulur. (1) Apikal 4 boşluk (A4B) yaklaşım: Sağ ve sol ventrikül, sağ ve sol atriyum, interventriküler septum, sol ventrikül lateral duvarı, aort kapağı, mitral ve triküspit kapaklar incelenir. (2) Apikal uzun eksen(AUE) yaklaşım: Sol ventrikül inferiyor ve anteriyor duvarları, mitral kapak görüntülenir. Subkostal 4 Boşluk Yaklaşım(SK4B) Subkostal 4 boşluk(SK4B) yaklaşım • Transduser epigastriyuma, ksifoidin hemen altına, karın duvarı ile çok az açı olacak şekilde konup biraz bastırarak görüntü elde edilir • Bu yaklaşımda uygun açılanma ve rotasyonlarla: - Kalbin 4 boşluğu - İnteratriyal ve interventriküler septumlar - Mitral ve triküspit kapaklar - V. Kava inferiyor, hepatik venler - Perikard incelenir. Suprasternal Yaklaşım Suprasternal yaklaşım - Transduser suprasternal çentiğe yerleştirilir. - Çıkan aort, arkus aorta, arkus aortadan çıkan dallar incelenir. M-Mode ekokardiyografi M-Mode EKO: • İlk kullanılan EKO modalitesidir. • Günümüzde, iki boyutlu EKO kılavuzluğunda çok sık kullanılmaktadır. • Kalbin belli bir kesitinden geçen bir tek ses dalgası ile elde edilir. • Kalbin o kesitinin anatomik yapısı ve hareketleri kayan ekranda görüntülenir. • M-Mode EKO ile yapılabilenler: A. Ölçümler - Sağ ventrikül duvar kalınlığı - Sağ ventrikül diyastolik çapı - Sol ventrikül diyastol ve sistol sonu çapları - Sol ventrikül septal ve arka duvar kalınlıkları - Aort kökü çapı - Aort kapak açıklığı - Sol atriyum çapı M-Mode EKO B. Sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu(EF) hesabı • M: «Motion», hareket C. Sol ventrikül kas kitlesi hesabı • Kayan ekranda kalp hareketlerinin C. Kapak hareketlerinin incelenmesi görüntülenmesi - Mitral, aort, pulmoner kapaklar M-Mode EKO: Normal EF EF’si normal olan örnek hastada EF hesabı: Diyastol sonu çapı: 4.7 cm; sistol sonu çapı: 2.8 cm; Diyastol sonu volümü: (7/2.4+4.7)x(4.7)3 = 101 ml; Sistol sonu volümü=(7/2.4+2.8)x(2.8)3= 29 ml EF=[(101-29)/101]x100= 71 EF % 71 M-Mode EKO ile EF hesabı • Parasternal uzun eksen planda, EKG ile eş zamanlı kaydedilen sol ventrikül(SV) M-Mode görüntülerinde sistol ve diyastol evreleri en iyi şekilde belirlenir. • SV diyastol sonu sistol sonu çapları en doğru şekilde ölçülür. • Bir formül ile SV diyastol sonu volümü (DSV) ve sistol sonu volümü(SSV) hesaplanır. • Bu volümler üzerinden EF hesaplanır . • Volüm hesabı için en çok kullanılan formül Teichholz formülü: Volüm= (7/2.4+D)xD3 D: Ölçülen çap • EF= [(DSV-SSV)/DSV]x100 M-Mode EKO: Düşük EF • Kalp yetersizliği olan hasta örneği • İleri derecede genişlemiş sol ventrikül - Diyastol sonu çapı: 7.4 cm - Sistol sonu çapı: 6.2 cm • Teichholz formülü ile diyastol sonu ve sistol sonu völümlerinin hesabı: DSV=(7/2.4+7.4)x(7.4)3 = 0.71x405= 288 ml SSV=(7/2.4+6.2)x(6.2)3 = 0.81x238=193 ml • EKO cihazının bilgisayarında Teichholz formülü yüklü. • Ölçümler verildiğinde cihaz, volümleri ve bu volümler üzerinden EF’yi otomatik olarak hesaplayıp ekranda göstermektedir. • EF=[(288-193)/288]x100=33 • EF % 33 M-Mode EKO: Mitral kapak M-Mode EKO ile mitral kapak hareketleri D: Diyastol başı(sistol sonu) E: Erken açılış(«Early», erken) F: Diyastol ortası kapanış A: Atriyal sistol C: Mitral kapağın sistolde kapanışı(«Closure», kapanış) M-Mode EKO’da EKG ile eş zamanlı kaydedilen mitral kapak hareketlerinin diyastol ve sistol ile ilişkisi M-Mode EKO: Aort-Sol atriyum Ses demetinin aort yaprakçıklarının ucundan geçirildiği kesitten alınan M-Mode görüntüsü, aort kökü çapını, sol atriyum çapını ve aort yaprakçık açıklığını en doğru şekilde ölçmeyi sağlar. Ao: Aort kökü çapı LA: Sol atriyum AV: Aort yaprakçık açıklığı M-Mode EKO: Standart değerler Parametre Değer(Cm) Sağ ventrikül diyastol sonu çapı 0.9-2.6 Sol ventrikül diyastol sonu çapı 3.5-5.7 Sol ventrikül sistol sonu çapı 2.3-3.5 İnterventriküler septum kalınlığı 0.6-1.1 Sol ventrikül arka duvar kalınlığı 0.6-1.1 Sol atriyum çapı 1.9-4.0 Aort kökü çapı 2.0-3.7 Aort yaprak açıklığı 1.5-2.6 İki Boyutlu Eko PUE: Normal kalp, normal kalp boşlukları Kalp yetersizliği: Genişlemiş sol V ve sol A İki boyutlu(2D) EKO; B-Mode EKO • B: «Brightness», parlaklık; 2D: «Two Dimensional» (iki boyutlu) • Kalbe gönderilen ses demeti, kalbin çeşitli bölümlerine çarpıp geri döner. • En az yansıma boşluklardan, en çok yansıma parikarttan olur. • Gri skalaya göre, sesi en çok yansıtan yapılar en parlak(ekodens), en az yansıtanlar en siyah(ekolusent) görünürler. İki Boyutlu EKO Apikal 4 boşluk: Normal kalp Kalp yetersizliği: Sol V geniş İki Boyutlu EKO: Neler yapılabilir? • Doğuştan ya da sonradan olan anatomik bozukluklar • Kalp hareketlerinin gerçek zamanlı incelenmesi: - Sağ ve sol ventrikül duvar hareketleri: Hipokinezi, akinezi - Kapak hareketleri: Darlıklar, yetersizlikler • Mitral kapak alanının hesaplanması • Kalp boşluklarının çaplarının ölçülmesi • Sol ventrikül EF’sinin hesaplanması • Kalp içi kitlelerin araştırılması: Tümör, trombüs, vejetasyon • Çıkan aort patolojileri: Anevrizma, disseksiyon • Perikardın incelenmesi: Perikard sıvısı; perikard kalınlaşması, perikard kalsifikasyonu İki Boyutlu Eko: Sol ventrikül sistolik fonksiyonu SVDSV SVSSV İki boyutlu(2D) EKO ile sol V EF hesaplanması • Geçirilmiş miyokard infarktüsüne bağlı duvar hareket bozukluğu varsa M-Mode EKO ile EF hesaplanması doğru sonuç vermez. • Bu hastalarda 2D EKO ile diyastol sonu ve sistol sonu volümleri hesaplanır. • Volüm hesabında en çok kullanılan 2 yöntem: - Simpson kuralı: Sol ventrikülü ince disklere; bölerek hacim hesabı - «Area-Lenhgth»(alan-uzunluk) yöntemi • DSV ve SSV değerleri üzerinden EF hesaplanır. SVDSV: Sol ventrikül diyastol sonu volümü: 245 ml SVSSV: Sol ventrikül sistol sonu volümü:176 ml EF=(245-176)/245x100= 28 • Bu hesabı cihaz otomatik olarak yapar İki Boyutlu Eko: Sol ventrikül segmentleri Normokinezi: 1 Hipokinezi: 2 Akinezi: 3 Diskinezi: 4 2D EKO ile sol ventrikül duvar hareket amlitüdleri 17 segment üzerinden değerlendirilir. Üç Boyutlu EKO: Sol ventrikül sistolik fonksiyonu Üç boyutlu EKO: - Sol ventrikül EF’si, 3 boyutlu EKO ile, 3 ayrı plandaki hareketlerin toplamı üzerinden hesaplanır. İki Boyutlu EKO: Mitral kapak alanı İki boyutlu EKO ile mitral kapak alanı, planimetrik yöntemle ölçülür. - Daralmış mitral kapağın tam açılmış görüntüsü elde edilir. - Mitral kapak açıklığının etrafı çizilerek cihaz tarafından alan hesaplanır. İki Boyutlu EKO: Endokardit İki boyutlu EKO: Aort kapağında bakteriyel endokarditin tipik lezyonu: Vejetasyon Renkli Doppler EKO: Vejetasyona bağlı aort kapağı harabiyetinin neden olduğu aort yetersizliği akımı İki Boyutlu EKO: Endokardit Vejetasyon İki boyutlu EKO: Mitral arka yaprakçıkta endokarditin tipik lezyonu: Vejetasyon İki Boyutlu EKO: Kalp içi trombüs İki boyutlu EKO: - Sol ventrikül apeksi anevrizmatik - Anevrizma içinde trombüs - Anevrizma bölgesinde akımın yavaş olması trombüs oluşumuna zemin hazırlar. - Trombüs serebral veya sistemik emboliye yol açabilir. İki boyutlu EKO: - Sol atriyumun appendiks bölgesinde trombüs - Mitral darlığında, atriyal fibrilasyonda sık görülür - Serebral veya sistemik emboliye sıklıkla neden olur. İki Boyutlu EKO: Kalp içi kitleler İki boyutlu EKO: Kalp içi kitle: Sol atriyumda, interatriyal septuma yapışık miksoma Kalbin en sık rastlanan tümörü İki boyutlu EKO: Hipertrofik kardiyomiyopati İki boyutlu EKO: Hipertrofik kardiyomiyopati İleri derecede kalınlaşmış sol ventrikül duvarları, özellikle interventriküler septum(İVS) Doppler Etkisi Christian Doppler (1803-1853) Avusturyalı matematikçi ve fizikçi Doppler, frekans kayması olayını tanımlamış ve formülünü oluşturmuştur. Doppler etkisi Doppler etkisi: • Hareketsiz bir objeye belli bir frekansta ultrasonik ses dalgası gönderilir. • Objeden yansıyıp geri dönen sesin frekansı gönderilen sesinki ile aynıdır. • Eğer obje hareket ediyor ve transdusere yaklaşıyorsa, dönen sesin frekansı gönderilen sesinkinden daha yüksektir. • Eğer obje transduserden uzaklaşıyorsa, dönen sesin frekansı gönderilen sesinkinden daha düşüktür. • Hareketli objeden dönen sesin frekansının orijinal sesinkinden farklı olmasına Doppler etkisi adı verilir. • Hareketli objeden dönen sesin frekansı ile gönderilen sesin frekansı arasındaki farka, Doppler frekans kayması adı verilir. Doppler Etkisi: İnsan vücuduna uyarlanması Δf: Doppler frekans kayması f0: Gönderilen sesin frekansı V : Kan akım hızı θ : Ultrason demeti ile kan akım doğrultusu arasındaki açı c : Sesin vücut ortamındaki hızı • f0 ultrasonik bir ses frekansı olmasına karşın, Δf değeri kulağın duyabildiği 20-20000 frekans aralığındadır(kardiyak görüntülemede genellikle 5000-20000 arası). • Eko cihazındaki programlar, kalbe gönderilen ve eritrositlerden geri dönen sesin uğradığı frekans kaymasını Δf olarak hesaplar ve bunun ses, grafik ve renk olarak görüntülenmesini sağlar. Doppler Ekokardiyografi • Nabızlı Doppler(«pulse wave», PW-Doppler): - Transduser önce sesi gönderir, sonra geri dönen sesi dinler. - Kalp veya damar içinde, örnek volüm(«sample volume») adı verilen belli bir noktadaki kan akım hızını görüntüler. - Kayan ekranda bir 0 çizgisi vardır. Yaklaşan akımlar çizginin üstünde, uzaklaşan akımlar çizginin altında görüntülenir. - Avantajı: Belli noktadaki akım hızını verebilmesi - Dezavantajı: - 2 m/sn’den daha yüksek hızdaki akımları gösteremez - Yüksek hıza sahip kapak darlıklarındaki akımları ve basınç farklarını gösteremez. Doppler Ekokardiyografi • Devamlı dalgalı («continuous wave», CW) Doppler: - Transduser iki kristal kullanır; biri devamlı ses dalgası gönderir, diğeri devamlı olarak geri dönen sesi dinler. - Avantajı: 7 m/sn’yi aşan akım hızlarını bile görüntüleyebilir. Bu nedenle, - Kapak darlıklarında basınç farkının ölçümünde - Mitral ve triküspit yetersizliği akımlarını görüntülemede - Ventriküler septal defektte yüksek akımın görüntülenmesinde kullanılır. Doppler Ekokardiyografi Doppler EKO: Mitral kapak Sample volüm E A PW Doppler ile normal mitral akımı: - Transdusere yaklaşan akım: Akım grafiği 0 çizgisinin üstünde - E: erken doluş akımı; A: Atriyal kontraksiyon akımı - Normal mitral akımında E/A>1’dir Normal, relaksasyon bozukluğu ve restriktif bozukluk durumunda mitral akımı örnekleri - Miyokard gevşeme bozukluğunda (relaksasyon bozukluğu), E/A<1 olduğu görülmektedir. Doppler EKO: Aort ve pulmoner akımlar PW Doppler ile normal aort akımı: - Transduserden uzaklaşan akım: Akım grafiği 0 çizgisi altında PW Doppler ile normal pulmoner akımı: - Transduserden uzaklaşan akım: Akım grafiği 0 çizgisi altında Renkli Doppler Ekokardiyografi Aort yetersizliği Mitral yetersizliği Renkli Doppler EKO: - Doppler ferkans kayması renkle kodlanarak elde edilir. - Transdusere yaklaşan akım: Kırmızı renkte; uzaklaşan akım: mavi renkte - Darlık ve yetersizlik akımları türbülan olduğu için karışık renkte görülür. - Kapak yetersizlikleri, septal defektler renkli akım ile kolayca değerlendirilir. Doppler EKO: Mitral darlığı Pressure half-time (basınç yarılanma zamanı; P1/2t) ile mitral kapak alanı(MKA) hesabı: - Mitral kapağın CW Doppler akım grafiğinden, maksimum basınç değerinin yarıya inmesine kadar geçen zaman msn cinsinden bulunur. - Ampirik 220 sayısı, bulunan bu süre değerine bölünür. - Bu hastada: P1/2t= 237 msn; MKA= 220/237= 0.92 cm2 - Günümüzde cihazlar bu yöntemle MKA hesabını otomatik olarak yapmaktadırlar. Doppler Eko: Basınç farkı hesabı Modifiye Bernoulli denklemi: • İki boşluk arasındaki basınç farkı modifiye Bernoulli Denklemi ile hesaplanır. • Aort akım hızı: 4.8 m/sn • Sol V-Aort arası gradiyent: ΔP=4V2 = 4x(4.8)2 = 92 mmHg • Gradiyent 50 mmHg’nin üzerinde ise ciddi aort darlığı vardır. Doppler EKO: Aort yetersizliği ve darlığı Aort yetersizliği akımı Aort akımı CW Doppler ile: Aort akım hızı: 3.99 m/sn Sol V-aort arası basınç farkı: =4xV2=4x(3.99)2=64 mmHg Aort yetersizliği akımı: - Transdusere yaklaşan akım - 0 çizgisinin üzerinde Doppler EKO:Kalp debisi hesabı Sol ventrikül çıkış yolu alanı: Aort debisi: • VTI: «Velocity-time» integral (hız-zaman integrali); aort kapak düzeyinde PW Doppler ile elde edilen akım grafiğinin etrafı çizilerek hız-zaman integrali cihaz tarafından hesaplanır. VTI kan sütununun aortadaki yüksekliğini cm cinsinden verir. • Taban alanı sol ventrikül çıkış yolu olan ve yüksekliği VTI kadar olan silindirin hacmi atım hacmini (stroke volum, SV) verir: SV=(Taban alanı)x(yükseklik)= (Sol ventrikül çıkış yolu alanı)x(VTI)= Sol ventrikül atım hacmi • Kalp debisi=(Sol ventrikül atım hacmi)x(kalp hızı) Doppler EKO: Aort kapak alanı LVOT: Sol ventrikül çıkış yolu VTI: Velocity-time integral LVOT CSA: LVOT kesit alanı VTI hesabı: Doppler akım grafiğinin etrafı çizilerek cihaz tarafından hesaplanır. Devamlılık denklemi(continuity equation) ile hesaplanır: (LVOT VTI)x(LVOT kesit alanı)=(Aort VTI)x(Aort kapak alanı) Aort kapak alanı=(LVOT VTIxLVOT CSA)/Aort VTI LVOT Doppler kaydı PW Doppler ile, stenotik aort akımı Doppler kaydı CW Doppler ile yapılır. Doppler EKO: Pulmoner basınç hesabı Triküspit yetersizliği akımının CW Doppler görüntüsünden pulmoner arter sistolik basıncının hesaplanması: - Triküspit yetersizlik akım hızı: 3.88 m/s; bu akım sağ ventrikül(RV) ile sağ atriyum arasındaki basınç farkına bağlı olarak oluşur. Bu basınç farkı modifiye Bernoulli denklemi ile hesaplanır: ΔP=4V2 = 4x(3.88)2= 60 mmHg - Sağ atriyum tahmini ortalama basıncı 15 mmHg kabul edilir. RVSB=60+15=75 mmHg RVSB=PASB=75 mmHg (Pulmoner kapak darlığı varsa yapılamaz) Transözofajiyal Ekokardiyografi (TEE) TEE probu: Bir çeşit endoskop. Transözofajiyal Ekokardiyografi TEE: Mitral kapak TEE: Mitral yetersizliği • TEE: Bir çeşit endoskop olan TEE probu hastaya yutturularak, kalbi özofagustan ve mideden inceleme yöntemidir • Özellikle endokardit tanısında değerli; TTE’de görülemeyen vejetasyonlar burada görülebilir. • Ayrıca, sol atriyal appendiks trombüsleri TEE ile kolayca saptanır. • Mitral kapak ve aort kapak fonksiuyonları ve anatomisi çok net olarak değerlendirilebilir.