Myocardial contraction fraction derived from cardiovascular magnetic resonance cine images-reference values and performance in patients with heart failure and left ventricular hypertrophy

Charakterystyka wyjściowa wszystkich pacjentów z przerostem lewej komory (n = 230) i zdrowych kontroli (n = 100)

P < 0.05 pomiędzy zdrowymi kontrolami i pacjentami.

Charakterystyka wyjściowa wszystkich pacjentów z przerostem lewej komory (n = 230) i zdrowych kontroli (n = 100)

P < 0.05 między zdrowymi kontrolami i pacjentami.

Diagnostyczna dokładność MCF

Wartości diagnostyczne dla MCF (AUC = 0,96, 95%CI 0,94-0,98) i LVEF (AUC = 0,6, 95%CI 0,54-0,67, P < 0,001) w odróżnianiu LVH od kontroli przedstawiono na rycinie 3. Tabela 3 przedstawia wartości analizy ROC dla dyskryminacji grup LVH od grupy kontrolnej. MCF wykazała szczególnie wysoką dokładność diagnostyczną u pacjentów z AL (AUC = 0,99, czułość 95% i swoistość 99%), HCM (AUC = 0,97, czułość 87%, swoistość 95%) i ATTR (AUC = 0,94, czułość 81%, swoistość 94%). U pacjentów z HHD wartość AUC dla MCF była również wysoka i porównywalna z LVMI (0,92 vs. 0,93, P = 0,53). W dyskryminacji HCM od zdrowych kontroli, MCF (AUC = 0,97) osiągnął lepszą dokładność diagnostyczną niż LVEF (AUC = 0,55, P < 0,0001) i wykazywał tendencję do lepszej dokładności w porównaniu ze wskaźnikiem masy LV (MI) (AUC = 0,93, P = 0,08).

MCF dla dyskryminacji między AL, HCM i HHD

MCF przewyższała zarówno LVEF, jak i LVMI w różnicowaniu między AL i LVH (Figura 4A-C). Skuteczność diagnostyczna MCF w odróżnianiu AL od HCM (różnica (delta) w AUC 0,84, P < 0,0001) była znacznie wyższa niż LVEF (delta AUC 0,67, P = 0,0002) i LVMI (delta AUC 0,62, P = 0,02).

Rysunek 5A-C przedstawia wykresy Youdena dla wartości MCF i LVEF u pacjentów z AL i innymi postaciami LVH. Wartości odcięcia dla MCF <50% i dla LVEF <60% mogą najlepiej identyfikować pacjentów z dużym prawdopodobieństwem wystąpienia CA.

Korelacja MCF z LVEF i LVMI oraz zgodność obserwatorów

W całej badanej populacji LVH stwierdzono istotną, ale słabą korelację między MCF a LVEF (r = 0,43, 95%Cl 0,28-0,47, P < 0,0001). Analiza korelacji między MCF a LVEF w poszczególnych grupach LVH była najlepsza dla pacjentów z HHD (r = 0,64, 95%Cl 0,4-0,8, P < 0,0001). Natomiast u pacjentów z HCM nie było korelacji między obydwoma parametrami (r = 0,2, 95%Cl 0,05-0,4, P = 0,1). Dla MCF i LVMI stwierdzono umiarkowaną korelację u wszystkich pacjentów z LVH (r = -0,62, 95%Cl 0,69-0,54, P < 0,0001). Z kolei współczynnik korelacji był największy w HCM (r = -0,75, 95%Cl 0,84-0,61, P < 0,0001) i umiarkowany w CA (r = -0,6, 95%Cl 0,7-0,48, P < 0,0001), jak również w HHD (r = -0.54, 95%Cl 0,73-0,27, P = 0,0005).

Zgodność międzyobserwacyjna została oceniona u 20 losowo wybranych osób, które zostały ponownie przeanalizowane przez innego badacza, zaślepionego na inne informacje. Zgodność międzyobserwacyjna wyrażona wartościami kappa wyniosła 0,82 (95%Cl-0,75-0,89).

Wartości referencyjne oraz różnice związane z wiekiem i płcią

Dodatkowo przeanalizowano kohortę 100 zdrowych osób z grupy kontrolnej dobranych pod względem wieku i płci pod kątem wartości referencyjnych dla MCF (136,3 ± 24,4%). Średnie wartości MCF dla kobiet były istotnie wyższe (155,0 ± 18,7% vs. 126,6 ± 21,2%, P < 0,0001). Nie stwierdzono korelacji MCF z wiekiem (r = -0,02, 95%Cl -0,22-0,17, P = 0,8).

Dyskusja

Nasze badanie wskazuje, że u pacjentów z niewydolnością serca, MCF ma doskonałą dokładność diagnostyczną do identyfikacji LVH i odróżnia pacjentów z AL od pacjentów z innymi formami LVH. Ponieważ MCF obejmuje informacje o globalnej funkcji LV, może być szczególnie przydatny w postaciach LVH, które wpływają na funkcję LV.

MCF przedstawia zależność między objętością wyrzutową a objętością mięśnia sercowego. Objętość wyrzutowa jest miarą wydolności komór i określa ilość krwi wypływającej z każdego skurczu mięśnia sercowego. Poprzez wyeliminowanie objętości mięśnia sercowego LV z oceny skrócenia, MCF reprezentuje wskaźnik funkcji mięśnia sercowego, który określa wolumetryczny wskaźnik skrócenia mięśnia sercowego. W LVH zmniejszenie MCF wskazywałoby na nieprawidłowe skracanie mięśnia sercowego, wynikające z zaburzeń funkcji i geometrii komory. Jednak LVEF może pozostać prawidłowa nawet w zaawansowanych stadiach z powodu postępującego zmniejszenia pojemności komór.

Chociaż objętość mięśnia sercowego jest niespecyficzna, a na objętość wyrzutową wpływa wiele zmiennych fizjologicznych, nasze badanie pokazuje, że MCF ma zdolność do odróżnienia AL od innych form LVH. Może to być uzasadnione wyższym stopniem deformacji geometrycznej LV lub większym stopniem dysfunkcji kurczliwości w AL. Pogrubienie ściany LV ze wzrostem masy LV i zmniejszeniem objętości końcoworozkurczowej LV wydaje się bardziej wyraźne w AL niż w innych postaciach LVH. Z drugiej strony, stosowanie leków kardiologicznych ma bezpośredni wpływ na objętość wyrzutową. Nasze wyniki nie wskazują na różnicę w stosowaniu leków kardiologicznych pomiędzy poszczególnymi etiologiami LVH. Wyniki te mogą wskazywać na ograniczoną korzyść z leczenia niewydolności serca u pacjentów z AL.

W przypadku pacjentów z niewydolnością serca sama dysfunkcja LV, zwykle reprezentowana przez upośledzoną LVEF, jest uważana za kluczowy marker diagnostyczny służący do stratyfikacji ryzyka i podejmowania decyzji klinicznych dotyczących prewencji.16-18

Jednakże sam pomiar LVEF daje niepełne odzwierciedlenie złożonego procesu deformacji i dysfunkcji mięśnia sercowego.19 Co więcej, LVEF jest często zachowana w LVH, zwłaszcza w HCM i CA. Dlatego przydatne byłyby markery diagnostyczne, które łączą informacje o funkcji LV i przeroście, najlepiej na wczesnym etapie. Co więcej, przedstawiamy uderzającą zależność między MCF a klasą czynnościową NYHA, co sugeruje istotną korelację między MCF a objawami niewydolności serca.

MCF został po raz pierwszy opisany przez Kinga i wsp. jako objętościowa miara skrócenia mięśnia sercowego służąca do badania wydolności mięśnia sercowego w LVH.20 MCF szacowano za pomocą konturów swobodnych i algorytmów trójwymiarowej rekonstrukcji echokardiograficznej LV. W heterogennej grupie pacjentów z różnymi patologiami i w grupie kontrolnej MCF był niższy w przeroście nadciśnieniowym w porównaniu z osobami zdrowymi. Autorzy doszli więc do wniosku, że MCF może być przydatny w ocenie różnic w wydolności mięśnia sercowego u innych pacjentów z przerostem. Tendler i wsp. badali wartość prognostyczną MCF w CA (34 osoby z AL i 32 osoby z ATTR).10 Masę LV mierzono w standardowym badaniu echokardiograficznym 2D, stosując wzór opisany przez Devereux i wsp.21 Stwierdzili oni, że MCF jest lepsza niż LVEF w przewidywaniu całkowitego przeżycia wśród pacjentów z AL. Poza tym MCF badano u zdrowych osób z grupy kontrolnej.22 Zarówno badania Kinga i wsp. jak i Tendlera i wsp. opierały się na pomiarach echokardiograficznych, o których wiadomo, że dostarczają danych ilościowych o ograniczonej dokładności i powtarzalności, zwłaszcza w porównaniu z CMR jako przyjętą złotą metodą.23 W szczególności obliczanie masy LV za pomocą M-mode lub echokardiografii 2D w oparciu o założenia geometryczne było utrudnione przez słabą dokładność i odtwarzalność między badaniami.

CMR obliczanie masy LV jest lepsze niż echokardiografia 2D i wiąże się z dokładną i powtarzalną oceną ilościową, a nawet nowsze podejścia wykorzystujące echokardiografię 3D wykazują jedynie ograniczoną wydajność, cierpiąc z powodu znacznej zmienności i niedoszacowania.12,24 Dlatego zakładamy, że MCF uzyskana z obrazów CMR jest bardziej dokładna i powtarzalna. Nasze wyniki ilustrują dobrą dokładność diagnostyczną MCF w porównaniu z masą LV.

MCF można szybko i łatwo określić na podstawie standardowych obrazów cine CMR, bez potrzeby stosowania środków kontrastowych lub specjalnego oprogramowania do post-processingu. Ponieważ wielu pacjentów z CA i zastoinową niewydolnością serca cierpi na niewydolność nerek z powodu niskiego rzutu serca i w konsekwencji nie może otrzymywać środków kontrastowych, MCF może zmniejszyć potrzebę wykonywania badań z użyciem kontrastu w tej grupie pacjentów. Niezwykła zdolność kombinacji MCF i LVEF do identyfikacji pacjentów z LVH sprawia, że MCF jest klinicznym markerem o dużym potencjale.

Nasze dane obejmują również wartości referencyjne MCF w dużej grupie zdrowych osób kontrolnych dobranych pod względem wieku i płci. Nasze wyniki są zgodne z danymi Framingham Heart Study, które wykazały wyższe wartości MCF u kobiet i związek ze zdarzeniami sercowo-naczyniowymi.22 Przeżycie wolne od zdarzeń było krótsze w przypadku MCF o najniższym kwartylu, ale nie w przypadku LVEF o najniższym kwartylu. Co ciekawe, MCF w naszej normalnej populacji była wyższa niż w badaniu Framingham Heart Study, co może wynikać po pierwsze z różnicy sekwencji obrazowania, ponieważ analiza MCF w badaniu Framingham Heart Study była oparta na echu gradientowym, a nie SSFP, a po drugie z błędu selekcji. Wszystkie grupy kontrolne w naszym badaniu nie miały żadnych chorób współistniejących, podczas gdy do jednej trzeciej grup kontrolnych w badaniu Framingham Heart Study cierpiało z powodu czynników ryzyka sercowo-naczyniowego. Ponadto mogliśmy włączyć do badania kilka zdrowych, bardzo aktywnych fizycznie grup kontrolnych. Jednak fakt, że wyłączyliśmy tkankę trabekularną i mięśnie brodawkowate z masy LV mógł również wprowadzić systematyczne niedoszacowanie masy LV, a tym samym przeszacowanie MCF.

Ograniczenia

Analiza była badaniem jednoośrodkowym, retrospektywnym i obejmowała wyłącznie białych rasy kaukaskiej. W związku z tym może nie mieć zastosowania do innych specyficznych grup pacjentów lub innych grup etnicznych. Obliczone progi w naszym badaniu nie mogą być uogólnione i potrzebne są dalsze badania prospektywne w celu potwierdzenia naszych wyników. Tkanka trabekularna i mięśnie brodawkowate zostały wyłączone z masy LV i dlatego rzeczywista masa LV może być niedoszacowana, a MCF przeszacowana. Nie porównano danych z pomiarami odkształcenia lub nowymi markerami tkankowymi, takimi jak natywny T1 lub frakcja objętości pozakomórkowej. Wreszcie, sportowcy nie zostali włączeni do analizy.

Wnioski

W pacjentach z niewydolnością serca, frakcja skurczu mięśnia sercowego (stosunek objętości wyrzutowej LV i objętości mięśnia sercowego) odróżnia przerost LV spowodowany amyloidozą od innych form LVH. Ponieważ można ją łatwo uzyskać ze standardowych, niekontrastowych obrazów kinetycznych, może być bardzo użytecznym markerem w diagnostyce pacjentów z LVH.

Podziękowania

Dziękujemy Mach-Gaensslen Foundation Switzerland za wsparcie finansowe w szkoleniu i badaniach CMR.

Konflikt interesów: None declared.