Fracția de contracție miocardică derivată din imaginile cine de rezonanță magnetică cardiovasculară – valori de referință și performanțe la pacienții cu insuficiență cardiacă și hipertrofie ventriculară stângă

Abstract

Introducere

Hipertrofia ventriculară stângă (LVH) este o afecțiune frecventă de diferite etiologii și are implicații prognostice importante pentru pacient, care este adesea strâns legată de etiologia de bază. Ea reprezintă adesea răspunsul hemodinamic al supraîncărcării de presiune în afecțiuni precum stenoza aortică sau hipertensiunea arterială (HTA), dar poate fi, de asemenea, determinată genetic în cardiomiopatia hipertrofică (HCM). În plus, boala miocardică infiltrativă poate duce la o LVH aparentă. Una dintre cele mai importante și relevante din punct de vedere clinic boli miocardice infiltrative este amiloidoza cardiacă (AC) cu formele sale comune de lanț ușor de imunoglobuline (AL), precum și amiloidoza cu transthyretină (ATTR) și subformele sale, AC de tip sălbatic (ATTRwt) și de tip mutant (ATTRmt).1-3

Nevoia de a diferenția amiloidoza de alte forme de LVH are un impact direct asupra deciziei terapeutice și a rezultatului. Simpla evaluare a masei LV și a distribuției sale regionale poate să nu ofere indicii diagnostice definitive și, prin urmare, este necesară caracterizarea țesuturilor prin rezonanță magnetică cardiovasculară (CMR) cu substanță de contrast sau chiar biopsie pentru a stabili cauza care stă la baza LVH.

Imagistica CMR este acceptată pe scară largă ca fiind modalitatea de alegere pentru evaluarea cantitativă a inimii și este, de asemenea, utilizată pentru evaluarea fiziopatologiei legate de LVH. Pe lângă evaluarea cantitativă precisă și reproductibilă a masei ventriculare, a volumelor și a funcției contractile globale (fracția de ejecție, FE) utilizând imagini cine în stare staționară cu precesie liberă (SSFP), CMR are capacitatea unică de caracterizare a țesutului miocardic.4 Imaginile cu îmbunătățire târzie cu gadoliniu (LGE) permit diferențierea LVH pe baza modelelor de distribuție regională a fibrozei miocardice specifice bolii.5,6 Cu toate acestea, LGE necesită injectarea de agenți de contrast, iar aplicarea sa este contraindicată la pacienții cu disfuncție renală severă, ceea ce este adesea cazul patenților cu amiloidoză. Recent, cartografierea T1 a fost introdusă pentru a identifica fibroza miocardică difuză sau regională în LVH.7-9 Cu toate acestea, cartografierea T1 nu este disponibilă pe scară largă. În plus, cartografierea T1 a fibrozei miocardice necesită încă administrarea de agenți de contrast. În plus, caracterizarea țesuturilor nu include markeri ai anomaliilor funcționale, în special disfuncții regionale sau globale subtile. Deoarece parametrii funcționali standard, cum ar fi EF și indicele cardiac, nu sunt specifici pentru LVH și nu reflectă modificări subtile, sunt de dorit markeri noi, specifici pentru o caracterizare fiabilă, sigură și eficientă din punct de vedere al costurilor a disfuncției ventriculare în LVH.

Fracția de contracție miocardică (MCF) este un marker cantitativ nou, care reflectă relația dintre volumul cerebral și masa LV și se calculează prin împărțirea volumului cerebral LV la volumul miocardic LV. MCF reprezintă un indice de scurtare fracționară a miocardului și s-a dovedit deja utilă în studiile ecocardiografice ale pacienților cu AC.10 Cu toate acestea, nu sunt disponibile date publicate pentru rezultatele derivate din CMR. Acest lucru este deosebit de relevant, deoarece CMR oferă date cantitative mai precise și mai reproductibile privind volumele și este recomandat ca instrument de diagnostic inițial în HCM.11-13

Scopul studiului nostru a fost de a evalua performanța de diagnosticare a MCF în diferențierea unui grup eterogen de pacienți cu insuficiență cardiacă cu LVH și controale.

Metode

Populația și designul studiului

Populația studiată a fost formată din 230 de pacienți consecutivi cu diverse etiologii de LVH, care au beneficiat de o scanare CMR între iunie 2005 și octombrie 2014 la Universitatea din Heidelberg, ca parte a unui protocol instituțional standard pentru evaluarea cardiomiopatiilor.

CMR a fost efectuată ca parte a bilanțului de diagnostic de rutină, cu excepția cazului în care a fost prezentă una dintre următoarele contraindicații pentru CMR:

CMR: Stimulator cardiac sau defibrilator cardioverter implantabil (ICD), alte implanturi metalice care nu sunt compatibile cu CMR, claustrofobie severă, obezitate severă care împiedică intrarea pacientului în gaura scanerului, sarcină și alăptare. Insuficiența renală cronică cu o GFR estimată < 30 ml/min/1,73 m2 a fost adăugată ca un criteriu de excludere pentru administrarea de agenți de contrast CMR intravenos după iulie 2007.

Toți pacienții au fost incluși retrospectiv în studiu, dacă se aflau într-o stare stabilă din punct de vedere clinic , aveau mai mult de 18 ani și și-au dat consimțământul informat în scris pentru studiul CMR. Pacienții cu o boală cardiacă valvulară mai mult decât ușoară au fost excluși din analiză. Studiul a fost efectuat după aprobarea Comitetului local de etică și în conformitate cu Declarația de la Helsinki.

Adjudecarea diagnosticului

Proteina și subtipul de amiloid au fost diagnosticate prin tehnici de colorare cu roșu Congo și imunohistologică. La pacienții fără biopsie endomiocardică, afectarea cardiacă a fost definită în mod non-invaziv în conformitate cu criteriile de consens publicate.14 Pacienții au fost depistați pentru variantele amiloidogenetice ale TTR prin secvențierea ADN genomic. Diagnosticul de HCM s-a bazat pe criterii convenționale cu o grosime a peretelui LV ≥ 15 mm pe ecocardiografia bidimensională sau CMR în absența altor condiții care să explice LVH.15 Bilanțul clinic a inclus, de asemenea, electrocardiografie (ECG), ecocardiografie și angiografie coronariană. Diagnosticul de cardiopatie hipertensivă (HHD) a fost stabilit în cazul în care pacienții prezentau LVH cu un istoric stabilit de lungă durată de HTA și în absența unei alte cauze de LVH.

Controle sănătoase

Am comparat datele pacienților cu insuficiență cardiacă cu LVH cu cele ale unor controale sănătoase asortate ca vârstă și sex. Subiecții cu vârsta peste 18 ani cu consimțământ informat în scris au fost incluși în studiu. Criteriile excluse au fost semnele, simptomele sau istoricul unei boli cardiace, orice boală cronică sau acută și orice administrare de medicamente regulate. Toți subiecții au fost examinați prin anamneză clinică, examinare fizică, electrocardiogramă cu 12 derivații, măsurarea tensiunii arteriale și studiu CMR.

Achiziția și analiza CMR

Scanările CMR au fost achiziționate folosind protocoale CMR instituționale standard în cadrul unui sistem MR clinic de 1,5 T (Philips Achieva™, Philips Medical Systems International, Best, Olanda) echipat cu o bobină de recepție cardiacă phased array cu 5 sau 32 de canale. Imaginile Cine au fost obținute utilizând un SSFP cu reținere a respirației, spațiu k segmentat, SSFP utilizând gating ECG retrospectiv în planuri cu axă lungă (vederi cu 2, 4 și 3 camere), precum și în felii contigue cu axă scurtă care acoperă întregul LV și ventriculul drept (RV) de la annulus al valvei atrioventriculare până la apex, cu 35 de faze pe ciclu cardiac. Analiza a fost retrospectivă și a fost efectuată pe o stație de lucru clinică disponibilă în comerț. Rezultatele pentru volumele LV, FE și masa miocardică LV au fost derivate din felii cu axă scurtă prin trasarea marginilor endocardice și epicardice ale LV. Mușchii papilari și trabeculațiile au fost excluse din masa LV.

Evaluarea MCF

Volumul miocardic al LV a fost definit ca masa miocardică a LV împărțită la densitatea medie a miocardului, care este de 1,05 g/mL. Pentru a obține indicele, rezultatul a fost înmulțit cu 100. MCF poate fi interpretat ca o măsură a eficienței cardiace, deoarece raportează debitul cardiac la dimensiunea miocardului.

Statistică

Variabilele categorice sunt exprimate ca număr și procent, iar variabilele continue ca medie ± deviație standard (DS). Pentru compararea mediilor între grupuri, s-a utilizat testul t al lui Student cu două cozi. Proporțiile variabilelor categorice au fost comparate cu ajutorul testului Chi pătrat. Corelațiile au fost evaluate cu ajutorul coeficientului de corelație de rang al lui Spearman. Curbele caracteristicilor de funcționare a receptorului (ROC) au fost generate pentru a evalua aria sub curbă (AUC), sensibilitatea și specificitatea MCF în LVH și controale. O valoare P <0,05 a fost considerată semnificativă din punct de vedere statistic. Statisticile Kappa au fost utilizate ca o măsură a fiabilității interobservator. Au fost realizate diagrame Youden pentru a trasa valorile MCF și LVEF ale diferitelor forme de LVH. Toate statisticile au fost calculate folosind MedCalc 15 (MedCalc™, Mariakerke, Belgia).

Rezultate

Populația pacienților

Cohorta studiată a fost formată din 230 de pacienți consecutivi cu un diagnostic confirmat de HCM (n = 60), AL (n = 80), ATTRmt (n = 27), ATTRwt (n = 25) și HHD (n = 38). Rezultatele au fost comparate cu 100 de controale sănătoase, asortate pentru sex și vârstă. Vârsta medie a tuturor pacienților a fost de 59,5 ± 12,9 ani, doar pacienții cu ATTR fiind semnificativ mai în vârstă (63,9 ± 11,3 ani, P < 0,05). În cadrul fiecărui grup, AH a fost cel mai frecvent factor de risc cardiovascular și un procent ridicat din populația studiată a fost tratată cu beta-blocante și ACE-Inhibitori. Toate caracteristicile de bază ale cohortei de studiu sunt reprezentate în tabelul 1.

Analiza funcției ventriculare stângi

În comparație cu martorii sănătoși, cu o MCF medie de 136,3%, valoarea medie a MCF a fost foarte redusă în toate grupurile de LVH (P < 0,05 pentru toate, Figura 1). Cea mai mică valoare a MCF a fost obținută la pacienții cu AL (50,5%, P < 0,05 față de toate celelalte grupuri). FEVS la pacienții cu HCM a fost comparabilă cu cea a controalelor (61,8% și 60,7%, P = 0,37) și doar ușor redusă la pacienții cu AL (55 ± 11%, P < 0,05), ATTR (53 ± 15%, P < 0,05) și HHD (57 ± 6%, P < 0,01). Rezultatele CMR sunt prezentate în tabelul 2. La pacienții cu insuficiență cardiacă MCF a fost semnificativ redusă în funcție de clasa funcțională NYHA (NYHA I 78,7 ± 26,7%, NYHA II 65,8 ± 27,4%, NYHA III 55,6 ± 24,1%, P < 0.001), în timp ce nicio diferență semnificativă nu a fost prezentă în ceea ce privește FEVS (NYHA I 58,8 ± 9,0%, NYHA II 56,4 ± 11,8%, NYHA III 55,1 ± 13,3%, P = 0,2) și LVMI (NYHA I 80,9 ± 29,6%, NYHA II 89,9 ± 31,8%, NYHA III 85,0 ± 28,7%, P = 0,5; Figura 2A-C).

Precizia de diagnosticare a MCF

Valorile de diagnostic pentru MCF (AUC = 0,96, 95%CI 0,94-0,98) și LVEF (AUC = 0,6, 95%CI 0,54-0,67, P < 0,001) în discriminarea LVH față de controale sunt reprezentate în figura 3. Tabelul 3 raportează valorile analizei ROC pentru discriminarea grupurilor LVH față de controale. MCF a prezentat o acuratețe diagnostică deosebit de ridicată la pacienții cu AL (AUC = 0,99, sensibilitate 95% și specificitate 99%), HCM (AUC = 0,97, sensibilitate 87%, specificitate 95%) și ATTR (AUC = 0,94, sensibilitate 81%, specificitate 94%). La pacienții cu HHD, valoarea AUC a MCF a fost, de asemenea, ridicată și comparabilă cu LVMI (0,92 vs. 0,93, P = 0,53). În discriminarea HCM față de controalele sănătoase, MCF (AUC = 0,97) a atins o acuratețe de diagnostic mai bună decât LVEF (AUC = 0,55, P < 0,0001) și a arătat o tendință pentru o acuratețe mai bună atunci când a fost comparată cu indicele de masă LV (MI) (AUC = 0,93, P = 0,08).

MCF pentru discriminarea între AL, HCM și HHD

MCF a depășit atât LVEF, cât și LVMI în diferențierea între AL și LVH (figura 4A-C). Performanța de diagnosticare a MCF pentru discriminarea AL de HCM (diferența (delta) în AUC 0,84, P < 0,0001) a fost semnificativ mai mare decât cea a LVEF (delta AUC 0,67, P = 0,0002) și a LVMI (delta AUC 0,62, P = 0,02).

Figura 5A-C descrie diagramele Youden pentru valorile MCF și LVEF la pacienții cu AL și alte forme de LVH. Valoarea cut-off pentru MCF <50% și pentru LVEF <60% ar putea identifica cel mai bine pacienții cu o probabilitate ridicată pentru CA.

Corelația MCF cu LVEF și LVMI și acordul observatorului

În întreaga populație de studiu LVH, s-a constatat o corelație semnificativă, dar slabă, între MCF și LVEF (r = 0,43, 95%Cl 0,28-0,47, P < 0,0001). Analiza corelației dintre MCF și FEVS în fiecare grup LVH a fost cea mai bună pentru pacienții cu HHD (r = 0,64, 95%Cl 0,4-0,8, P < 0,0001). În timp ce nu a existat nicio corelație între cei doi parametri la pacienții cu HCM (r = 0,2, 95%Cl 0,05-0,4, P = 0,1). Pentru MCF și LVMI, s-a constatat o corelație moderată la toți pacienții cu HCL (r = -0,62, 95%Cl 0,69-0,54, P < 0,0001). În schimb, coeficientul de corelație a fost cel mai mare la HCM (r = -0,75, 95%Cl 0,84-0,61, P < 0,0001) și moderat la CA (r = -0,6, 95%Cl 0,7-0,48, P < 0,0001), precum și la HHD (r = -0.54, 95%Cl 0,73-0,27, P = 0,0005).

Concordanța interobservator a fost evaluată la 20 de subiecți selectați aleatoriu, care au fost reanalizați de un alt investigator, orbit la alte informații. Acordul interobservator, exprimat prin valorile kappa, a fost de 0,82 (95%Cl-0,75-0,89).

Valorile de referință și diferențele legate de vârstă și sex

În plus, cohorta de 100 de martori sănătoși, egali ca vârstă și sex, a fost analizată în ceea ce privește valorile de referință pentru MCF (136,3 ± 24,4%). Valorile medii ale MCF la femei au fost semnificativ mai mari (155,0 ± 18,7% vs. 126,6 ± 21,2%, P < 0,0001). Nu a existat nicio corelație a MCF cu vârsta (r = -0,02, 95%Cl -0,22-0,17, P = 0,8).

Discuție

Studiul nostru indică faptul că, la pacienții cu insuficiență cardiacă, MCF are o acuratețe diagnostică excelentă pentru a identifica LVH și discriminează pacienții cu AL de pacienții cu alte forme de LVH. Deoarece înglobează informații privind funcția globală a LV, MCF poate fi deosebit de utilă în formele de LVH, care afectează funcția LV.

MCF reprezintă relația dintre volumul cerebral și volumul miocardic. Volumul vascular cerebral este o măsură a performanței ventriculare și determină debitul de sânge al fiecărei contracții miocardice. Prin eliminarea volumului miocardic al LV din evaluarea scurtării, MCF reprezintă un indice al funcției miocardice care delimitează un indice volumetric al scurtării miocardice. În cazul LVH, o scădere a MCF ar indica o scurtare miocardică anormală, datorată unor anomalii ale funcției ventriculare și ale geometriei. Cu toate acestea, FEVS poate rămâne normală chiar și în stadii avansate, din cauza reducerilor progresive ale capacității ventriculare.

Deși volumul miocardic este nespecific, iar volumul cerebral este afectat de o serie de variabile fiziologice, studiul nostru arată că MCF are capacitatea de a discrimina AL de alte forme de LVH. Acest lucru poate fi justificat de un grad mai mare de deformare geometrică a LV sau de un nivel mai mare de disfuncție a contractilității în AL. Îngroșarea peretelui LV cu o creștere a masei LV și o scădere a volumului LV end-diastolic pare mai pronunțată în AL decât în alte forme de LVH. Pe de altă parte, medicația cardiacă are o influență directă asupra volumului cerebral. Rezultatele noastre nu indică nicio diferență în ceea ce privește medicația cardiacă între etiologiile LVH. Aceste rezultate ar putea descrie un beneficiu limitat al medicației pentru insuficiență cardiacă la pacienții cu AL.

La pacienții cu insuficiență cardiacă, disfuncția LV singură, reprezentată în mod obișnuit de o FEVS afectată, este considerată markerul de diagnostic cheie pentru stratificarea riscului și luarea deciziilor clinice în ceea ce privește prevenirea.16-18

Cu toate acestea, măsurarea numai a FEVS oferă o reprezentare incompletă a procesului complex de deformare și disfuncție miocardică.19 Mai mult, FEVS este adesea păstrată în HVS, în special în HCM și CA. Astfel, ar fi de ajutor markerii de diagnosticare, care combină informațiile privind funcția LV și hipertrofia, în mod ideal într-un stadiu incipient. Mai mult decât atât, prezentăm o relație izbitoare între MCF și clasa funcțională NYHA, care sugerează o corelație importantă între MCF și simptomele insuficienței cardiace.

MCF a fost descrisă pentru prima dată de King etal. ca o măsură volumetrică de scurtare miocardică pentru investigarea performanței miocardice în LVH.20 MCF a fost estimată folosind contururi de mână liberă și algoritmi de reconstrucție ecocardiografică 3D a LV. Într-un grup eterogen de diferite patologii și controale, MCF a fost mai mică în cazul hipertrofiei hipertensive în comparație cu subiecții normali. Prin urmare, autorii au concluzionat că MCF poate fi util în evaluarea diferențelor de performanță miocardică la alți pacienți cu hipertrofie. Tendler și colab. au investigat valoarea prognostică a MCF la CA (34 de subiecți cu AL și 32 de subiecți cu ATTR).10 Masa LV a fost măsurată prin ecocardiografie standard 2D folosind formula descrisă de Devereux și colab. .21 Ei au concluzionat că MCF este superioară LVEF în predicția supraviețuirii generale în rândul pacienților cu AL. Pe lângă aceasta, MCF a fost studiată la martorii sănătoși.22 Ambele studii ale lui King et al. și Tendler et al. s-au bazat pe măsurători ecocardiografice, despre care se știe că furnizează date cantitative cu o acuratețe și o reproductibilitate limitate, în special în comparație cu CMR, care este metoda de aur acceptată.23 În mod specific, calculul masei LV prin modul M sau ecocardiografie 2D bazat pe ipoteze geometrice a fost împiedicat de acuratețea și reproductibilitatea slabă între studii.

Calculul CMR al masei LV este superior ecocardiografiei 2D și asociat cu o evaluare cantitativă precisă și reproductibilă și chiar și abordările mai recente care utilizează ecocardiografia 3D prezintă doar performanțe limitate, suferind de variabilitate și subestimare substanțială.12,24 Prin urmare, presupunem că MCF, așa cum este derivată din imaginile CMR, este mai precisă și mai reproductibilă. Rezultatele noastre ilustrează o bună acuratețe diagnostică a MCF în comparație cu masa LV.

MCF poate fi determinată rapid și ușor din imaginile cine CMR standard, fără a fi nevoie de agenți de contrast sau de software specific de postprocesare. Deoarece mulți pacienți cu AC și insuficiență cardiacă congestivă suferă de insuficiență renală din cauza debitului cardiac scăzut și, în consecință, nu pot primi agenți de contrast, MCF poate reduce necesitatea studiilor cu substanță de contrast în acest grup de pacienți. Capacitatea remarcabilă a unei combinații de MCF și LVEF de a identifica pacienții cu LVH face din MCF un marker clinic cu un potențial puternic.

Datele noastre includ, de asemenea, valorile de referință ale MCF într-un grup mare de controale sănătoase asortate ca vârstă și sex. Rezultatele noastre sunt în concordanță cu datele studiului Framingham Heart Study, care a demonstrat valori mai mari ale MCF la participanții de sex feminin și o asociere cu evenimentele cardiovasculare.22 Supraviețuirea fără evenimente a fost mai scurtă în cazul MCF de cel mai mic quartil, dar nu și în cazul LVEF de cel mai mic quartil. Cu toate acestea, este interesant faptul că MCF în populația noastră normală a fost mai mare decât în Studiul Framingham Heart Study, ceea ce se poate datora în primul rând diferenței de secvență imagistică, deoarece analiza MCF în Studiul Framingham Heart Study s-a bazat pe ecou cu gradient și nu pe SSFP și în al doilea rând din cauza prejudecăților de selecție. Controalele din studiul nostru au fost toate fără comorbidități, în timp ce până la o treime dintre controalele din Framingham Heart Study sufereau de factori de risc cardiovascular. În plus, este posibil să fi inclus unii controale sănătoși foarte activi din punct de vedere fizic. Cu toate acestea, este posibil ca și faptul că am exclus țesutul trabecular și mușchii papilari din masa LV să fi introdus o subestimare sistematică a masei LV și, prin urmare, o supraestimare a MCF.

Limitări

Analiza a fost un studiu realizat într-un singur centru, retrospectiv și a inclus doar caucazieni albi. Astfel, este posibil să nu fie aplicabilă altor grupuri specifice de pacienți sau altor etnii. Pragurile calculate în studiul nostru nu pot fi generalizate și sunt necesare alte studii prospective pentru a confirma rezultatele noastre. Țesutul trabecular și mușchii papilari au fost excluși din masa LV și, prin urmare, masa reală a LV poate fi subestimată și MCF supraestimată. Nu am comparat datele cu măsurători ale tensiunii sau cu markeri tisulari noi, cum ar fi T1 nativ sau fracția de volum extracelular. În cele din urmă, sportivii nu au fost incluși în analiză.

Concluzii

La pacienții cu insuficiență cardiacă, fracția de contracție miocardică (raportul dintre volumul cerebral al LV și volumul miocardic) discriminează hipertrofia LV cauzată de amiloidoză de alte forme de LVH. Deoarece poate fi derivată cu ușurință din imagini cine standard, fără contrast, poate fi un marker foarte util în bilanțul de diagnostic al pacienților cu LVH.

Recunoștință

Am mulțumim Fundației Mach-Gaensslen Elveția pentru sprijinul financiar în formarea și cercetarea CMR.

Conflict de interese: Nici unul declarat.