L'ecocardiografia tridimensionale è una nuova tecnica non invasiva di imaging ultrasonoro che permette un'analisi accurata e riproducibile della morfologia e della funzione delle strutture cardiache [181].Questa metodica supera i principali limiti dell'ecocardiogramma bidimensionale standard, come la necessità di assunzioni geometriche per il calcolo di parametri di morfologia e funzione ventricolare e la presentazione delle immagini in formato tomografico con la necessità di una ricostruzione mentale dei rapporti tridimensionali tra le diverse strutture cardiache. Ciò è possibile mediante una stima dei volumi ottenuta grazie ad un reale data-set volumetrico 3D, senza ricorrere ad assunzioni geometriche e ottenendo sezioni che non sarebbero tecnicamente possibili utilizzando la sola metodica bidimensionale [182]. Tali vantaggi sono particolarmente utili nel caso del ventricolo destro, che, per le sue caratteristiche anatomiche e posizionali, risente ancor più del sinistro dei limiti dell'ecocardiografia bidimensionale (Figura 3.18).Il cuore ha un'anatomia complessa ed è in costante movimento; per questo motivo l'ecocardiografia convenzionale può fornire informazioni solo parziali a proposito della relazione reciproca delle strutture cardiache nel tempo e nello spazio durante un ciclo cardiaco. L'ecocardiografia tridimensionale può invece superare i limiti di quella tradizionale, dal momento che non necessita dell'acquisizione di immagini standardizzate e permette la ricostruzione di tutte le strutture cardiache a partire da immagini bidimensionali multiple, senza assunzioni geometriche [183].I primi tentativi di ricostruzione tridimensionale di immagini ecocardiografiche risalgono agli anni 1960 [184], ma solo successivamente sono stati applicati al cuore [185] grazie alle produzione di softwares con cui acquisire dati sequenziali di un corpo in movimento.All'epoca la tecnica di acquisizione dei dataset era infatti quella "off line", e richiedeva la memorizzazione di una serie consecutiva di sezioni bidimensionali, ottenute da più cicli cardiaci e sincronizzate tra loro mediante la traccia elettrocardiografica e gli atti respiratori. L'acquisizione poteva avvenire in due modi [186]:• Modalità "random": acquisizione delle sezioni topografiche in un ordine non prestabilito, ma scelto di volta in volta dall'operatore in base al tipo di finestra acustica.• Modalità "sequenziale": acquisizione delle immagini bidimensionali nei diversi piani dello spazio ad intervalli di tempo e di angolazione del trasduttore prestabiliti e di uguale entità; le sezioni venivano acquisite con spostamenti della sonda guidati da un computer. Le sequenze di scansione utilizzate sono state le seguenti (Figura 3.19) [186]: Una volta acquisite, le sezioni bidimensionali venivano assemblate e riallineate nella corretta sequenza spazio-temporale all'interno del ciclo cardiaco tramite un processo di elaborazione dei dati; il risultato di tale procedura rappresenta pertanto una media dei dati di numerosi cicli cardiaci.oIl principale limite del metodo della ricostruzione off-line è rappresentato dal fatto che la metodica non può essere utilizzata per la valutazione di eventi che cambiano rapidamente, per esempio durante l'ecostress o durante la somministrazione di eco contrasto.Usando queste tre modalità di acquisizione sequenziale, tuttavia, le immagini 2D consentivano una ricostruzione tridimensionale delle camere cardiache di tipo "volume rendering", cioè con dettagli anatomici e possibilità di visualizzare tutte le strutture da tutte la angolazioni e in infiniti piani [187].Queste ricostruzioni erano però limitate anche dai lunghi tempi di acquisizione delle immagini (da 1 a 5 minuti) e dall'esigenza di un laborioso e complesso processo di rielaborazione off-line; le immagini ottenute, infine, erano forzatamente statiche perché acquisite con un frame rate molto basso, che non consentiva quindi una visione d'insieme del movimento cardiaco.All'inizio degli anni 1990 fu invece sviluppata la prima apparecchiatura che consentiva un'acquisizione in tempo reale (RT3D) (Figura 3.20), in grado quindi di fornire immagini che documentavano non solo la morfologia delle strutture cardiache, ma anche il loro movimento [188]; il tempo di acquisizione e rielaborazione delle immagini era tuttavia ancora molto lungo, e questo ha reso la metodica tridimensionale impossibile da usare nella pratica clinica. Gli ostacoli dovuti alla lentezza di acquisizione delle immagini sono stati superati grazie all'introduzione delle sonde a matrice, che contengono un grande numero di elementi piezoelettrici miniaturizzati (di solito più di 3000) che si attivano contemporaneamente permettendo una rapida acquisizione dei dati contenuti in una regione piramidale di interesse; con in trasduttore mantenuto fisso in una posizione, infatti, il fascio di ultrasuoni può spaziare automaticamente in molte direzioni, allargandosi a ventaglio e formando così una piramide.Il fascio ultrasonoro percorre per convenzione inizialmente un prefissato asse X, poi un asse Y ortogonale al primo (formando così il settore di immagine bidimensionale) e infine un asse Z perpendicolare agli altri due assi, che dà la profondità. Come conseguenza, le moderne sonde a matrice permettono sia la visualizzazione di singoli immagini 3D "volume rendering" in tempo reale, sia la visualizzazione contemporanea di 2 o 3 immagini bidimensionali di piani perpendicolari. L'ecocardiografia tridimensionale in tempo reale offre tre possibili modalità di acquisizione delle immagini:• real-time (campo stretto, con una piramide di 60° x 30°),• zoom (campo amplificato, con una piramide di 30° x 30°)• angolo ampio; con questa ultima modalità di acquisizione si può comprendere tutto il cuore mettendo insieme le immagini ottenute da un massimo di 7 cicli cardiaci consecutivi; si ottiene così una piramide di 90° x 90°, con un frame rate di 20-25 fps, che permette una ricostruzione "fullvolume" del cuore per intero [189] (Figura 3.21). Con le più recenti tecnologie, inoltre, anche il limite dei 4-7 cicli cardiaci è stato superato: oggi si possono acquisire immagini 3D "one beat". L'acquisizione di immagini in movimento fa nascere però il problema di come visualizzare le strutture tridimensionali su uno schermo piatto. Vi sono due modi per risolvere questo problema, che offrono due diverse prospettive per analizzare le strutture cardiache e la loro funzione e che vengono scelti alternativamente a seconda dello scopo dell'esame. Entrambe queste metodiche utilizzano la tecnica della "sfumatura delle tonalità", o "rendering". La tecnica "volume rendering" consiste in un processo attraverso il quale le strutture interne del cuore sono ricostruite in modo tale che il volume così ottenuto possa essere sezionato con ogni piano; tagliando il volume cardiaco con infiniti piani si può dunque entrare virtualmente al suo interno e analizzarne le varie parti, in particolare le valvole cardiache, i muscoli papillari e le pareti dall'interno.Il principale limite di questo approccio è tuttavia l'impossibilità di visualizzare il cuore nel suo insieme in un'unica immagine: solo una parte alla volta può essere esaminata, ma ruotando le angolazioni o cambiando i piani di taglio si può visualizzare tutto il cuore.Questa tecnica di ricostruzione permette infine di ottenere una "vista chirurgica" (per esempio del piano valvolare atrio-ventricolare visto dall'atrio), e ciò è molto utile in previsione di interventi di cardiochirurgia.Per quanto riguarda la visualizzazione del cuore destro, la tecnica "volume rendering" è l'unica che permetta la valutazione completa della valvola tricuspide, dei suoi tre lembi e del suo movimento, e per comprendere quindi il meccanismo alla base di una sua eventuale insufficienza che potrebbe compromettere la   Nei casi in cui il profilo endocardico non sia visualizzabile in modo ottimale, è possibile applicare un algoritmo di riconoscimento automatico; la modalità automatica è particolarmente utile in telesistole, quando può essere difficile, soprattutto a livello apicale, distinguere il bordo endocardico di parete dalle trabecolature. A questo punto il computer ricostruisce il "phantom" del ventricolo destro, fornendo dati volumetrici e funzionali.Gli studi che confrontano i dati ottenuti all'ecografia 2D con quelli ottenuti in ecografia 3D dimostrano che la metodica tridimensionale sottostima fortemente (fino al 45%) i volumi destri rispetto all'ecografia tradizionale, e che è molto più riproducibile [190;191].Il confronto tra ecocardiografia 3D e RMN, come descritto precedentemente, dimostra invece una buona correlazione tra i dati ottenuti; vi è però sempre una leggera sottostima dei volumi ecocardiografici rispetto a quelli della risonanza, dovuta probabilmente al fatto che quest'ultima include le estese trabecolature apicali del ventricolo destro, che invece sono spesso escluse in ecocardiografia perché difficilmente distinguibili, soprattutto in ventricoli piccoli.Questo "bias" si riduce con l'uso dell'algoritmo di individuazione automatica del bordo endocardico, che riconosce meglio le trabecolature e fornisce quindi dati più simili a quelli ottenuti in risonanza. Allo stesso modo, analizzando le immagini della risonanza magnetica con lo stesso software utilizzato per l'ecocardiografia tridimensionale e non con il software della risonanza, i volumi ottenuti risultano più sovrapponibili: questo dimostra che l'errore non risiede probabilmente nelle immagini acquisite, ma piuttosto nella loro successiva rielaborazione.Sono stati effettuati alcuni tentativi di stima del volume ventricolare destro senza l'utilizzo del software di ricostruzione tridimensionale ma con l'uso, per esempio, di ecocontrasto durante l'acquisizione tridimensionale delle immagini; i dati in proposito sono ancora scarsi [192].L'ecocardiografia tridimensionale in tempo reale è diventata dunque la soluzione a molti degli svantaggi delle ecografia tradizionale e della ricostruzione tridimensionale off-line. Le recentissime tecnologie hanno reso inoltre possibile una reale acquisizione "real time" su singolo battito cardiaco.Resta tuttavia, come principale limite di questa metodica, una ridotta risoluzione temporale e spaziale, che sono ancora inferiori rispetto a quelli dell'ecocardiografia classica bidimensionale; la qualità delle immagini è inoltre fortemente dipendente dalla qualità della finestra acustica e richiede un'ottima definizione del bordo endocardico e l'assenza di significativi movimenti di traslazione del cuore.L'ecocardiografia tridimensionale è, nonostante questi limiti, un ottimo strumento diagnostico per la visualizzazione e la misurazione dei volumi delle camere cardiache [193]. Sembra inoltre essere utile anche per la valutazione morfologica e funzionale del ventricolo destro, per la quale sono però indispensabili software dedicati; si tratta quindi un esame ottimale ma che per ora è di secondo livello, disponibile solo in centri specializzati.In futuro le nuove tecnologie renderanno probabilmente più semplice l'ecocardiografia 3D, con la produzione di sonde che siano in grado di acquisire immagini sia 2D, sia 3D, sia con il colore.In conclusione, è probabile che l'ecocardiografia tridimensionale assumerà un ruolo sempre più rilevante nella routine dei laboratori ecocardiografici, almeno per quanto riguarda la valutazione del ventricolo sinistro e della valvola mitrale [194].Resta da verificare l'attendibilità e soprattutto la fattibilità della metodica tridimensionale applicata al ventricolo destro, che è inoltre un campo ancora relativamente inesplorato anche in ecocardiografia convenzionale.