Fracción de contracción miocárdica derivada de imágenes de cine de resonancia magnética cardiovascular: valores de referencia y rendimiento en pacientes con insuficiencia cardíaca e hipertrofia ventricular izquierda

Abstract

Introducción

La hipertrofia ventricular izquierda (HVI) es una afección común de diversas etiologías y tiene importantes implicaciones pronósticas para el paciente, que a menudo están estrechamente relacionadas con la etiología subyacente. A menudo representa la respuesta hemodinámica de la sobrecarga de presión en condiciones como la estenosis aórtica o la hipertensión arterial (HTA), pero también puede estar determinada genéticamente en la miocardiopatía hipertrófica (MCH). Además, la enfermedad miocárdica infiltrativa puede dar lugar a una HVI aparente. Una de las enfermedades miocárdicas infiltrativas más importantes y clínicamente relevantes es la amiloidosis cardíaca (AC) con sus formas comunes de inmunoglobulina de cadena ligera (AL), así como la amiloidosis por transtiretina (ATTR) y sus subformas, la AC de tipo salvaje (ATTRwt) y la de tipo mutante (ATTRmt).1-3

La necesidad de diferenciar entre la amiloidosis y otras formas de HVI tiene un impacto directo en la toma de decisiones terapéuticas y en el resultado. La mera evaluación de la masa del VI y su distribución regional puede no proporcionar pistas diagnósticas definitivas y, por lo tanto, se requiere una caracterización tisular por resonancia magnética cardiovascular (RMC) con contraste o incluso una biopsia para establecer la causa subyacente de la HVI.

La imagen por RMC está ampliamente aceptada como la modalidad de elección para la evaluación cuantitativa del corazón y también se utiliza para evaluar la fisiopatología relacionada con la HVI. Además de la evaluación cuantitativa precisa y reproducible de la masa ventricular, los volúmenes y la función contráctil global (fracción de eyección, FE) utilizando imágenes de cine de precesión libre en estado estacionario (SSFP), la RMC tiene la capacidad única de caracterizar el tejido miocárdico.4 Las imágenes con realce tardío de gadolinio (LGE) permiten diferenciar la HVI en función de los patrones de distribución regional de la fibrosis miocárdica específicos de la enfermedad.5,6 Sin embargo, la LGE requiere la inyección de agentes de contraste y su aplicación está contraindicada en pacientes con disfunción renal grave, lo que suele ser el caso de los pacientes con amiloidosis. Recientemente, se ha introducido el mapeo T1 para identificar la fibrosis miocárdica difusa o regional en la HVI.7-9 Sin embargo, el mapeo T1 no está ampliamente disponible. Además, el mapeo T1 de la fibrosis miocárdica sigue requiriendo la administración de agentes de contraste. Además, la caracterización tisular no incluye marcadores de anomalías funcionales, especialmente de disfunciones regionales o globales sutiles. Dado que los parámetros funcionales estándar, como la FE y el índice cardíaco, no son específicos de la HVI y no reflejan los cambios sutiles, son deseables nuevos marcadores específicos para una caracterización fiable, segura y rentable de la disfunción ventricular en la HVI.

La fracción de contracción miocárdica (FCM) es un nuevo marcador cuantitativo, que refleja la relación entre el volumen sistólico y la masa del VI y se calcula dividiendo el volumen sistólico del VI por el volumen miocárdico del VI. La FCM representa un índice de acortamiento fraccional del miocardio y ya se ha demostrado su utilidad en estudios ecocardiográficos de pacientes con AC.10 Sin embargo, no se dispone de datos publicados sobre los resultados derivados de la RMC. Esto es de especial relevancia ya que la RMC proporciona datos cuantitativos más precisos y reproducibles sobre los volúmenes y se recomienda como herramienta diagnóstica inicial en la MCH.11-13

El objetivo de nuestro estudio fue evaluar el rendimiento diagnóstico de la MCF en la diferenciación de un grupo heterogéneo de pacientes con insuficiencia cardíaca con HVI y controles.

Métodos

Población y diseño del estudio

La población del estudio consistió en 230 pacientes consecutivos con diversas etiologías de HVI, que recibieron una exploración de RMC entre junio de 2005 y octubre de 2014 en la Universidad de Heidelberg como parte de un protocolo institucional estándar para la evaluación de las miocardiopatías.

La RMC se llevó a cabo como parte del estudio diagnóstico de rutina, a menos que estuviera presente una de las siguientes contraindicaciones para la RMC: Marcapasos cardíaco o desfibrilador cardioversor implantable (DCI), otros implantes metálicos no compatibles con la RMC, claustrofobia severa, obesidad severa que impida la entrada del paciente en el orificio del escáner, embarazo y lactancia. La insuficiencia renal crónica con un FG estimado < 30 mL/min/1,73 m2 se añadió como criterio de exclusión para la administración de agentes de contraste intravenosos para la RMC después de julio de 2007.

Todos los pacientes se incluyeron retrospectivamente en el estudio, si se encontraban en una condición clínicamente estable, eran mayores de 18 años y daban su consentimiento informado por escrito para el estudio de RMC. Se excluyeron del análisis los pacientes con una cardiopatía valvular más que leve. El estudio se llevó a cabo tras la aprobación del Comité de Ética local y de acuerdo con la Declaración de Helsinki.

Adjudicación del diagnóstico

La proteína y el subtipo de amiloide se diagnosticaron mediante técnicas de tinción con rojo Congo e inmunohistológicas. En los pacientes sin biopsia endomiocárdica, la afectación cardíaca se definió de forma no invasiva de acuerdo con los criterios de consenso publicados.14 Los pacientes fueron examinados en busca de variantes amiloidogénicas de la TTR mediante la secuenciación del ADN genómico. El diagnóstico de MCH se basó en criterios convencionales con un grosor de la pared del VI ≥ 15 mm en la ecocardiografía bidimensional o en la RMC en ausencia de otras condiciones que explicaran la HVI.15 El estudio clínico también incluyó electrocardiografía (ECG), ecocardiografía y angiografía coronaria. El diagnóstico de cardiopatía hipertensiva (HHD) se estableció si los pacientes tenían HVI con una historia establecida de larga duración de HVI y en ausencia de otra causa de HVI.

Controles sanos

Comparamos los datos de los pacientes con insuficiencia cardíaca con HVI con controles sanos emparejados por edad y sexo. Se incluyeron en el estudio sujetos mayores de 18 años con consentimiento informado por escrito. Los criterios excluidos fueron los signos, síntomas o antecedentes de enfermedad cardíaca, cualquier enfermedad crónica o aguda y la ingesta de medicación habitual. Todos los sujetos fueron examinados mediante una historia clínica, una exploración física, un electrocardiograma de 12 derivaciones, una medición de la presión arterial y un estudio de RMC.

Adquisición y análisis de la RMC

Las exploraciones de RMC se adquirieron utilizando los protocolos institucionales estándar de RMC en un sistema clínico de RM de 1,5 T (Philips Achieva™, Philips Medical Systems International, Best, Países Bajos) equipado con una bobina receptora cardíaca phased array de 5 o 32 canales. Se obtuvieron imágenes de cine utilizando una contención de la respiración, espacio k segmentado, SSFP empleando la sincronización retrospectiva del ECG en planos de eje largo (vistas de 2, 4 y 3 cámaras) así como en cortes contiguos de eje corto que cubrían todo el VI y el ventrículo derecho (VD) desde el anillo de la válvula auriculoventricular hasta el ápice, con 35 fases por ciclo cardíaco. El análisis fue retrospectivo y se realizó en una estación de trabajo clínica disponible en el mercado. Los resultados de los volúmenes del VI, la FE y la masa miocárdica del VI se obtuvieron a partir de cortes de eje corto mediante el trazado de los bordes endocárdico y epicárdico del VI. Los músculos papilares y las trabeculaciones se excluyeron de la masa del VI.

Evaluación de la FCM

El volumen miocárdico del VI se definió como la masa miocárdica del VI dividida por la densidad media del miocardio, que es de 1,05 g/mL. Para obtener el índice, el resultado se multiplicó por 100. El FCM puede interpretarse como una medida de eficiencia cardíaca, ya que relaciona el gasto cardíaco con el tamaño del miocardio.

Estadística

Las variables categóricas se expresan como número y porcentaje, las continuas como media ± desviación estándar (DE). Para la comparación de medias entre grupos se utilizó la prueba t de Student de dos colas. Las proporciones de las variables categóricas se compararon mediante la prueba de Chi-cuadrado. Las correlaciones se evaluaron mediante el coeficiente de correlación de rangos de Spearman. Se generaron curvas de características operativas del receptor (ROC) para evaluar el área bajo la curva (AUC), la sensibilidad y la especificidad del MCF en la HVI y los controles. Un valor P <0,05 se consideró estadísticamente significativo. Se utilizó la estadística Kappa como medida de la fiabilidad interobservador. Se realizaron gráficos de Youden para trazar los valores de FCM y FEVI de las diferentes formas de HVI. Todos los estadísticos se calcularon utilizando MedCalc 15 (MedCalc™, Mariakerke, Bélgica).

Resultados

Población de pacientes

La cohorte del estudio consistió en 230 pacientes consecutivos con un diagnóstico confirmado de MCH (n = 60), AL (n = 80), ATTRmt (n = 27), ATTRwt (n = 25) y HHD (n = 38). Los resultados se compararon con 100 controles sanos, emparejados por sexo y edad. La edad media de todos los pacientes era de 59,5 ± 12,9 años, y sólo los pacientes con ATTR eran significativamente mayores (63,9 ± 11,3 años, P < 0,05). Entre cada grupo, la HTA era el factor de riesgo cardiovascular más común y un alto porcentaje de la población del estudio estaba en tratamiento con betabloqueantes e IECA. Todas las características basales de la cohorte del estudio se representan en la tabla 1.

Exactitud diagnóstica de la FCM

Los valores diagnósticos de la FCM (AUC = 0,96; IC del 95%: 0,94-0,98) y de la FEVI (AUC = 0,6; IC del 95%: 0,54-0,67; P < 0,001) para discriminar la HVI de los controles se representan en la figura 3. La tabla 3 muestra los valores del análisis ROC para discriminar los grupos de HVI de los controles. El MCF mostró una precisión diagnóstica especialmente alta en pacientes con AL (AUC = 0,99, sensibilidad del 95% y especificidad del 99%), MCH (AUC = 0,97, sensibilidad del 87%, especificidad del 95%) y ATTR (AUC = 0,94, sensibilidad del 81%, especificidad del 94%). En los pacientes con HHD, el valor del AUC del MCF fue también elevado y comparable al del IMVI (0,92 frente a 0,93, p = 0,53). Al discriminar la MCH de los controles sanos, el MCF (AUC = 0,97) alcanzó una mayor precisión diagnóstica que la FEVI (AUC = 0,55, P < 0,0001) y mostró una tendencia a una mayor precisión cuando se comparó con el índice de masa del VI (AUC = 0,93, P = 0,08).

La FCM para la discriminación entre AL, MCH y HHD

La FCM superó tanto a la FEVI como al IMVI en la diferenciación entre AL y HVI (Figura 4A-C). El rendimiento diagnóstico del MCF para discriminar la AL de la MCH (la diferencia (delta) del AUC 0,84, P < 0,0001) fue significativamente mayor que el de la FEVI (delta AUC 0,67, P = 0,0002) y el IMVI (delta AUC 0,62, P = 0,02).

La figura 5A-C representa los gráficos de Youden para los valores de MCF y FEVI en pacientes con AL y otras formas de HVI. El valor de corte para el MCF <50% y para la FEVI <60% podría identificar mejor a los pacientes con una alta probabilidad de CA.

Correlación del FCM con la FEVI y el IMVI y la concordancia de los observadores

En toda la población del estudio de HVI, se encontró una correlación significativa aunque débil entre el FCM y la FEVI (r = 0,43, 95%Cl 0,28-0,47, P < 0,0001). El análisis de correlación entre la FCM y la FEVI en cada grupo de HVI fue mejor para los pacientes con HHD (r = 0,64, 95%Cl 0,4-0,8, P < 0,0001). Mientras que no hubo correlación entre ambos parámetros en los pacientes con MCH (r = 0,2, 95%Cl 0,05-0,4, P = 0,1). Para el FCM y el IMVI, se encontró una correlación moderada en todos los pacientes con HVI (r = -0,62, 95%Cl 0,69-0,54, P < 0,0001). En cambio, el coeficiente de correlación fue mayor en la MCH (r = -0,75, 95%Cl 0,84-0,61, P < 0,0001) y moderado en la AC (r = -0,6, 95%Cl 0,7-0,48, P < 0,0001), así como en la HHD (r = -0.54, 95%Cl 0,73-0,27, P = 0,0005).

La concordancia interobservador se evaluó en 20 sujetos seleccionados al azar, que fueron reanalizados por otro investigador, ciego a otras informaciones. La concordancia interobservador expresada por los valores kappa fue de 0,82 (95%Cl-0,75-0,89).

Valores de referencia y diferencias relacionadas con la edad y el género

Además, se analizó la cohorte de 100 controles sanos emparejados por edad y género en relación con los valores de referencia del MCF (136,3 ± 24,4%). Los valores medios de MCF de las mujeres fueron significativamente mayores (155,0 ± 18,7% frente a 126,6 ± 21,2%, P < 0,0001). No hubo correlación del MCF con la edad (r = -0,02, 95%Cl -0,22-0,17, P = 0,8).

Discusión

Nuestro estudio indica que en los pacientes con insuficiencia cardíaca, el MCF tiene una excelente precisión diagnóstica para identificar la HVI y discrimina a los pacientes con AL de los pacientes con otras formas de HVI. Dado que abarca información sobre la función global del VI, el MCF puede ser especialmente útil en las formas de HVI que afectan a la función del VI.

El MCF representa la relación entre el volumen sistólico y el volumen miocárdico. El volumen sistólico es una medida del rendimiento ventricular y determina la salida de sangre de cada contracción miocárdica. Al eliminar el volumen miocárdico del VI de la evaluación del acortamiento, el MCF representa un índice de la función miocárdica que delinea un índice volumétrico del acortamiento miocárdico. En la HVI, una disminución del FCM indicaría un acortamiento miocárdico anormal, debido a anomalías en la función ventricular y en la geometría. Sin embargo, la FEVI puede seguir siendo normal incluso en estadios avanzados debido a las reducciones progresivas de la capacitancia ventricular.

Aunque el volumen miocárdico es inespecífico y el volumen sistólico se ve afectado por una serie de variables fisiológicas, nuestro estudio muestra que la FCM tiene la capacidad de discriminar la AL de otras formas de HVI. Esto puede estar justificado por un mayor grado de deformación geométrica del VI o un mayor nivel de disfunción de la contractilidad en la AL. El engrosamiento de la pared del VI con un aumento de la masa del VI y una disminución del volumen diastólico final del VI parece más pronunciado en la AL que en otras formas de HVI. Por otra parte, la medicación cardíaca tiene una influencia directa en el volumen sistólico. Nuestros resultados no indican ninguna diferencia en la medicación cardíaca entre las etiologías de HVI. Estos resultados podrían describir un beneficio limitado de la medicación para la insuficiencia cardíaca en los pacientes con AL.

En los pacientes con insuficiencia cardíaca, la disfunción del VI por sí sola, normalmente representada por un deterioro de la FEVI, se considera el marcador diagnóstico clave para la estratificación del riesgo y la toma de decisiones clínicas en materia de prevención.16-18

Sin embargo, la medición de la FEVI por sí sola ofrece una representación incompleta del complejo proceso de deformación y disfunción miocárdica.19 Además, la FEVI suele estar preservada en la HVI, especialmente en la MCH y la AC. Por lo tanto, serían útiles los marcadores diagnósticos que combinan información sobre la función del VI y la hipertrofia, idealmente en una fase temprana. Además, presentamos una relación sorprendente entre el FCM y la clase funcional de la NYHA, lo que sugiere una importante correlación entre el FCM y los síntomas de insuficiencia cardíaca.

El FCM fue descrito por primera vez por King etal. como una medida volumétrica del acortamiento miocárdico para investigar el rendimiento del miocardio en la HVI.20 El FCM se estimó utilizando contornos a mano alzada y algoritmos de reconstrucción ecocardiográfica del VI en 3D. En un grupo heterogéneo de diversas patologías y controles, el MCF fue menor en la hipertrofia hipertensiva en comparación con los sujetos normales. Por lo tanto, los autores concluyeron que el MCF puede ser útil para evaluar las diferencias en el rendimiento miocárdico en otros pacientes con hipertrofia. Tendler et al. investigaron el valor pronóstico del FCM en la AC (34 sujetos con AL y 32 con ATTR).10 La masa del VI se midió en la ecocardiografía 2D estándar utilizando la fórmula descrita por Devereux et al. .21 Concluyeron que el FCM es superior a la FEVI para predecir la supervivencia global entre los pacientes con AL. Además, la FCM se estudió en controles sanos.22 Ambos estudios, el de King et al. y el de Tendler et al., se basaron en mediciones ecocardiográficas, que se sabe que proporcionan datos cuantitativos de precisión y reproducibilidad limitadas, especialmente cuando se comparan con la RMC como oro aceptado.23 En concreto, el cálculo de la masa del VI mediante el modo M o la ecocardiografía 2D, basado en supuestos geométricos, se ha visto obstaculizado por su escasa precisión y reproducibilidad entre estudios.

El cálculo de la masa del VI mediante la RMC es superior a la ecocardiografía 2D y se asocia a una evaluación cuantitativa precisa y reproducible, e incluso los enfoques más recientes que utilizan la ecocardiografía 3D muestran sólo un rendimiento limitado, sufriendo una variabilidad y subestimación sustanciales.12,24 Por lo tanto, suponemos que el FCM derivado de las imágenes de RMC es más preciso y reproducible. Nuestros resultados ilustran una buena precisión diagnóstica de la FCM en comparación con la masa del VI.

La FCM puede determinarse rápida y fácilmente a partir de imágenes de RMC estándar, sin necesidad de agentes de contraste ni de software específico de posprocesamiento. Dado que muchos pacientes con AC e insuficiencia cardíaca congestiva sufren de insuficiencia renal debido al bajo gasto cardíaco y, en consecuencia, no pueden recibir agentes de contraste, el MCF puede reducir la necesidad de realizar estudios con contraste en este grupo de pacientes. La notable capacidad de la combinación del FCM y la FEVI para identificar a los pacientes con HVI convierte al FCM en un marcador clínico con un gran potencial.

Nuestros datos también incluyen los valores de referencia del FCM en un amplio grupo de controles sanos emparejados por edad y sexo. Nuestros resultados son coherentes con los datos del Framingham Heart Study, que demostraron valores de FCM más elevados en las participantes femeninas y una asociación con los eventos cardiovasculares.22 La supervivencia libre de eventos fue más corta en el FCM del cuartil más bajo, pero no en el de la FEVI del cuartil más bajo. Sin embargo, es interesante que el FCM en nuestra población normal fuera mayor que en el Framingham Heart Study, lo que puede deberse, en primer lugar, a la diferencia en la secuencia de imágenes, ya que el análisis del FCM en el Framingham Heart Study se basó en el eco de gradiente y no en el SSFP y, en segundo lugar, al sesgo de selección. Todos los controles de nuestro estudio carecían de comorbilidades, mientras que hasta un tercio de los controles del Framingham Heart Study presentaban factores de riesgo cardiovascular. Además, es posible que hayamos incluido algunos controles sanos físicamente muy activos. Sin embargo, el hecho de que hayamos excluido el tejido trabecular y los músculos papilares de la masa del VI también puede haber introducido una subestimación sistemática de la masa del VI y, por tanto, una sobreestimación del FCM.

Limitaciones

El análisis fue un estudio de un solo centro, retrospectivo y sólo incluyó a caucásicos blancos. Por lo tanto, puede no ser aplicable a otros grupos de pacientes específicos o a otras etnias. Los umbrales calculados en nuestro estudio no pueden generalizarse y se necesitan más estudios prospectivos para confirmar nuestros resultados. El tejido trabecular y los músculos papilares se excluyeron de la masa del VI y, por lo tanto, la masa real del VI puede estar subestimada y el FCM sobreestimado. No comparamos los datos con las mediciones de la tensión o con nuevos marcadores tisulares como el T1 nativo o la fracción de volumen extracelular. Por último, no se incluyó a los deportistas en el análisis.

Conclusiones

En los pacientes con insuficiencia cardíaca, la fracción de contracción miocárdica (la relación entre el volumen sistólico del VI y el volumen miocárdico) discrimina la hipertrofia del VI causada por la amiloidosis de otras formas de HVI. Dado que puede obtenerse fácilmente a partir de imágenes de cine estándar sin contraste, puede ser un marcador muy útil en el diagnóstico de los pacientes con HVI.

Agradecimiento

Agradecemos a la Fundación Mach-Gaensslen de Suiza su apoyo financiero para la formación y la investigación en RMC.

Conflicto de intereses: Ninguno declarado.