Myocardiale contractiefractie afgeleid van cardiovasculaire magnetische resonantie cinefoto’s – referentiewaarden en prestatie bij patiënten met hartfalen en linkerventrikelhypertrofie

Linker ventrikelhypertrofie (LVH) heeft sterke prognostische implicaties en is geassocieerd met hartfalen. Recent werd myocardiale contractiefractie (MCF) geïdentificeerd als een nuttige merker voor de specifieke identificatie van cardiale amyloïdose (CA). Het doel van deze studie was de diagnostische nauwkeurigheid van MCF te evalueren voor het onderscheiden van verschillende vormen van LVH.

We analyseerden cardiovasculaire magnetische resonantie (CMR) scans van patiënten met CA (n = 132), hypertrofische cardiomyopathie (HCM, n = 60), hypertensieve hartziekte (HHD, n = 38) en in 100 leeftijd- en geslachtsgematchte gezonde controles. MCF werd berekend door het slagvolume van de linkerventrikel (LV) te delen door het myocardvolume van de LV. De diagnostische nauwkeurigheid van MCF werd vergeleken met die van LV ejectiefractie (EF) en de massa-index (MI). Vergeleken met controles (136,3 ± 24,4%, P < 0,05), waren de gemiddelde waarden voor MCF significant verlaagd in LVH (HHD:92,6 ± 20%, HCM:80 ± 20,3%, transthyretine CA:74,9 ± 32,2% en lichte-keten (AL) CA:50,5 ± 21,4%). MCF presteerde beter dan LVEF (AUC = 0,96 vs. AUC = 0,6, P < 0,001) en was vergelijkbaar met LVMI (AUC = 0,95, P = 0,4) bij het onderscheiden van LVH van controles. Er was een significante maar zwakke correlatie tussen MCF en LVEF (r = 0,43, P < 0,0001). MCF was beter dan LVEF en LVMI in het maken van onderscheid tussen verschillende etiologieën van LVH en tussen AL en andere vormen van LVH (AUC = 0,84, P < 0,0001). Bovendien maakten afkapwaarden voor MCF <50% en LVEF <60% het mogelijk patiënten met een hoge waarschijnlijkheid voor CA te identificeren.

Analyse van de linker ventrikel functie

Vergeleken met gezonde controles met een gemiddelde MCF van 136,3%, was de gemiddelde waarde van MCF sterk verminderd in alle groepen van LVH (P < 0,05 voor alle, figuur 1). De laagste MCF-waarde werd verkregen bij patiënten met AL (50,5%, P < 0,05 vs. alle andere groepen). De LVEF bij patiënten met HCM was vergelijkbaar met controles (61,8% en 60,7%, P = 0,37) en slechts licht verlaagd bij patiënten met AL (55 ± 11%, P < 0,05), ATTR (53 ± 15%, P < 0,05), en HHD (57 ± 6%, P < 0,01). De CMR resultaten zijn weergegeven in Tabel 2. Bij patiënten met hartfalen was MCF significant verminderd volgens NYHA functionele klasse (NYHA I 78,7 ± 26,7%, NYHA II 65,8 ± 27,4%, NYHA III 55,6 ± 24,1%, P < 0.001), terwijl er geen significant verschil was in LVEF (NYHA I 58,8 ± 9,0%, NYHA II 56,4 ± 11,8%, NYHA III 55,1 ± 13,3%, P = 0,2) en LVMI (NYHA I 80,9 ± 29,6%, NYHA II 89,9 ± 31,8%, NYHA III 85,0 ± 28,7%, P = 0,5; figuur 2A-C).

Correlatie van MCF met LVEF en LVMI en overeenstemming tussen waarnemers

In de gehele LVH-studiepopulatie werd een significante maar zwakke correlatie gevonden tussen MCF en LVEF (r = 0,43, 95%Cl 0,28-0,47, P < 0,0001). De correlatie-analyse tussen MCF en LVEF in elke LVH-groep was het best voor patiënten met HHD (r = 0,64, 95%Cl 0,4-0,8, P < 0,0001). Terwijl er geen correlatie was tussen beide parameters bij HCM-patiënten (r = 0,2, 95%Cl 0,05-0,4, P = 0,1). Voor MCF en LVMI werd een matige correlatie gevonden bij alle LVH-patiënten (r = -0,62, 95%Cl 0,69-0,54, P < 0,0001). Daarentegen was de correlatiecoëfficiënt het grootst bij HCM (r = -0,75, 95%Cl 0,84-0,61, P < 0,0001) en matig bij CA (r = -0,6, 95%Cl 0,7-0,48, P < 0,0001) evenals bij HHD (r = -0,75, 95%Cl 0,84-0,61, P < 0,0001).54, 95%Cl 0,73-0,27, P = 0,0005).

De interobserver overeenkomst werd beoordeeld bij 20 willekeurig geselecteerde proefpersonen, die opnieuw werden geanalyseerd door een andere onderzoeker, geblindeerd voor andere informatie. De interobserver overeenkomst zoals uitgedrukt door kappa waarden was 0.82 (95%Cl-0.75-0.89).

Referentiewaarden en leeftijd- en geslachtsgebonden verschillen

Daarnaast werd het cohort van 100 leeftijd- en geslachtsgematchte gezonde controles geanalyseerd met betrekking tot referentiewaarden voor MCF (136.3 ± 24.4%). De gemiddelde MCF-waarden voor vrouwen waren significant hoger (155,0 ± 18,7% vs. 126,6 ± 21,2%, P < 0,0001). Er was geen correlatie van MCF met leeftijd (r = -0.02, 95%Cl -0.22-0.17, P = 0.8).

Discussie

Onze studie geeft aan dat bij patiënten met hartfalen, MCF een uitstekende diagnostische nauwkeurigheid heeft om LVH te identificeren en patiënten met AL discrimineert van patiënten met andere vormen van LVH. Aangezien het informatie over de globale LV-functie omvat, kan MCF bijzonder nuttig zijn bij vormen van LVH, die de LV-functie beïnvloeden.

MCF geeft de relatie weer tussen het slagvolume en het myocardvolume. Het slagvolume is een maat voor het prestatievermogen van de hartkamers en bepaalt hoeveel bloed er bij elke samentrekking van het hartspierweefsel wordt geproduceerd. Door het myocardvolume van de LV bij de bepaling van de verkorting buiten beschouwing te laten, vormt MCF een index van de myocardiale functie die een volumetrische index van de myocardiale verkorting afbakent. Bij LVH zou een daling van de MCF wijzen op abnormale myocardiale verkorting, als gevolg van afwijkingen in de ventriculaire functie en de geometrie. De LVEF kan echter zelfs in gevorderde stadia nog normaal blijven wegens progressieve vermindering van de ventriculaire capaciteit.

Hoewel myocardiaal volume aspecifiek is en slagvolume door een aantal fysiologische variabelen wordt beïnvloed, toont onze studie aan dat MCF het vermogen heeft om AL van andere vormen van LVH te onderscheiden. Dit kan worden verklaard door een hogere graad van geometrische vervorming van de LV of een grotere mate van contractiliteitsdisfunctie bij AL. De verdikking van de LV-wand met een toename van de LV-massa en een afname van het einddiastolische LV-volume lijkt bij AL meer uitgesproken dan bij andere vormen van LVH. Anderzijds heeft de cardiale medicatie een directe invloed op het slagvolume. Onze resultaten wijzen niet op een verschil in cardiale medicatie tussen de verschillende LVH etiologieën. Deze resultaten zouden een beperkt voordeel van hartfalenmedicatie bij patiënten met AL kunnen aantonen.

Bij patiënten met hartfalen wordt LV-disfunctie alleen, meestal vertegenwoordigd door een verminderde LVEF, beschouwd als de belangrijkste diagnostische marker voor risicostratificatie en klinische besluitvorming met betrekking tot preventie.16-18

Het meten van de LVEF alleen geeft echter een onvolledig beeld van het complexe proces van vervorming en disfunctie van de hartspier.19 Bovendien blijft de LVEF vaak behouden bij LVH, vooral bij HCM en CA. Daarom zouden diagnostische markers, die informatie over LV-functie en -hypertrofie combineren, idealiter in een vroeg stadium, nuttig zijn. Bovendien presenteren wij een opvallend verband tussen MCF en NYHA functionele klasse, wat een belangrijke correlatie tussen MCF en symptomen van hartfalen suggereert.

MCF werd voor het eerst beschreven door King etal. als een volumetrische maat van myocardiale verkorting voor het onderzoeken van myocardiale prestaties in LVH.20 MCF werd geschat met behulp van freehand contouren en 3D echocardiografische LV-reconstructie algoritmen. In een heterogene groep van verschillende pathologieën en controles, was MCF lager in hypertensieve hypertrofie vergeleken met normale personen. Daarom concludeerden de auteurs dat MCF nuttig kan zijn bij het beoordelen van verschillen in myocardiale prestatie bij andere patiënten met hypertrofie. Tendler et al. onderzochten de prognostische waarde van MCF in CA (34 AL en 32 ATTR subjecten).10 LV massa werd gemeten in standaard 2D echocardiografie met gebruikmaking van de formule beschreven door Devereux et al. .21 Zij concludeerden dat MCF superieur is aan LVEF in het voorspellen van de algehele overleving bij patiënten met AL. Daarnaast werd MCF bestudeerd bij gezonde controles.22 Beide studies van King et al. en Tendler et al. waren gebaseerd op echocardiografische metingen, waarvan bekend is dat deze kwantitatieve gegevens van beperkte nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid opleveren, vooral in vergelijking met CMR als het geaccepteerde goud.23 Met name de berekening van de LV-massa door M-mode of 2D-echocardiografie op basis van geometrische veronderstellingen wordt gehinderd door een geringe nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid tussen studies.

CMR-berekening van de LV-massa is superieur aan 2D-echocardiografie en geassocieerd met een nauwkeurige en reproduceerbare kwantitatieve beoordeling en zelfs de meer recente benaderingen met behulp van 3D-echocardiografie laten slechts beperkte prestaties zien, die lijden onder een aanzienlijke variabiliteit en onderschatting.12,24 Daarom gaan wij ervan uit dat MCF zoals afgeleid van CMR-beelden nauwkeuriger en beter reproduceerbaar is. Onze resultaten illustreren een goede diagnostische nauwkeurigheid van MCF in vergelijking met LV-massa.

MCF kan snel en gemakkelijk worden bepaald uit standaard cine CMR-beelden, zonder de noodzaak van contrastmiddelen of specifieke post-processing software. Aangezien veel patiënten met CA en congestief hartfalen lijden aan nierfalen als gevolg van een lage cardiale output en bijgevolg geen contrastmiddelen kunnen toegediend krijgen, kan MCF de nood aan contrastverrijkte studies in deze patiëntengroep verminderen. Het opmerkelijke vermogen van een combinatie van MCF en LVEF om patiënten met LVH te identificeren, maakt MCF tot een klinische marker met een sterk potentieel.

Onze gegevens omvatten ook MCF-referentiewaarden in een grote groep leeftijd- en geslachtsgematchte gezonde controles. Onze resultaten zijn consistent met de gegevens van de Framingham Heart Study, die hogere MCF-waarden aantoonden bij vrouwelijke deelnemers en een associatie met cardiovasculaire gebeurtenissen.22 De gebeurtenisvrije overleving was korter bij het laagste kwartiel MCF, maar niet bij het laagste kwartiel LVEF. Interessant is echter dat de MCF in onze normale populatie hoger was dan in de Framingham Heart Study, wat ten eerste te wijten kan zijn aan het verschil in beeldsequentie, aangezien de analyse van de MCF in de Framingham Heart Study gebaseerd was op gradiënt-echo en niet op SSFP, en ten tweede aan selectiebias. De controles in onze studie waren allemaal zonder comorbiditeiten, terwijl tot een derde van de controles in de Framingham Heart Study leden aan cardiovasculaire risicofactoren. Bovendien is het mogelijk dat wij enkele lichamelijk zeer actieve gezonde controles hebben opgenomen. Maar het feit dat wij trabeculair weefsel en papillaire spieren van de LV-massa hebben uitgesloten, kan ook een systematische onderschatting van de LV-massa en dus een overschatting van de MCF hebben geïntroduceerd.

Limitaties

De analyse was een studie in één centrum, retrospectief en omvatte alleen blanke Kaukasiërs. Het is dus mogelijk dat ze niet van toepassing is op andere specifieke patiëntengroepen of andere etniciteiten. De berekende drempels van onze studie kunnen niet worden veralgemeend en verdere prospectieve studies zijn nodig om onze resultaten te bevestigen. Trabeculair weefsel en papillaire spieren werden niet meegerekend in de LV-massa, zodat de werkelijke LV-massa onderschat en de MCF overschat kan zijn. Wij hebben de gegevens niet vergeleken met rekmetingen of nieuwe weefselmarkers zoals natief T1 of extracellulaire volumefractie. Tenslotte werden atleten niet in de analyse opgenomen.

Conclusies

In patiënten met hartfalen onderscheidt de myocardiale contractiefractie (de verhouding tussen LV slagvolume en myocardiaal volume) LV hypertrofie veroorzaakt door amyloïdose van andere vormen van LVH. Aangezien het gemakkelijk kan worden afgeleid uit standaard, niet-contrast cine beelden, kan het een zeer nuttige marker in de diagnostische workup van patiënten met LVH.

Acknowledgement

Wij danken Mach-Gaensslen Foundation Zwitserland voor financiële steun in CMR opleiding en onderzoek.

Conflict of interest: Geen verklaard.