Lukuiset kliiniset tutkimukset, joissa on ollut mukana potilaita, joilla on vaikea, oireinen sydämen vajaatoiminta ja laaja QRS-kompleksi, ovat osoittaneet hyötyjä sydämen resynkronisaatiohoidosta (CRT). CRT voi lisätä vasemman kammion ejektiofraktiota (LVEF), pienentää LV-tilavuutta ja mitraaliregurgitaatiota, parantaa sydämen vajaatoiminnan aiheuttamia oireita1-3 ja saattaa myös parantaa kuolleisuutta.4,5 Nykyisissä American College of Cardiology/ American Heart Associationin (ACC/AHA) ohjeissa suositellaan CRT:n istuttamista potilaille, joiden LVEF on <35 %, joilla on New Yorkin Sydänyhdistyksen (NYHA) luokan III tai ambulatorisen luokan IV sydämen vajaatoiminta ja joilla on dyssykronia, joka on määriteltävissä siten, että QRS-jakso (QRS-jakso) on >120 ms.6 Kuitenkin niistä potilaista, jotka saavat CRT:n näiden kriteerien perusteella, kolmasosa ei reagoi CRT-hoitoon. tämä voi johtua joko sepelvaltimoiden sinusjohtimen riittämättömästä sijoittamisesta tai mekaanisen LV-dyssynkronian puuttumisesta ennen implantoinnin aloittamista. Monilla vastaamattomilla ei ole kammionsisäistä mekaanista dyssynkroniaa lähtötilanteessa, ja voi olla, että CRT:stä hyötyvät eniten ne, joilla on taustalla dyssynkronia.

Echokardiografia on helppokäyttöisyytensä ja laajan saatavuutensa vuoksi noussut ensisijaiseksi menetelmäksi dyssynkronian arvioinnissa. Tutkittavana on useita kaikukardiografisia tekniikoita, kuten kudosdoppler-kuvaus, reaaliaikainen kolmiulotteinen kaikukardiografia ja speckle tracking, vaikka tällä hetkellä ei olekaan selkeästi hyväksyttyä standardia.

Mitä on dyssynkronia?

Potilailla, joilla on LV:n systolinen toimintahäiriö ja laajentuma, on usein pidentynyt QRS-kompleksi, usein vasemman kimpun lohkon (left bundle-branch block, LBBB) kuviona. QRS:n pidentyminen liittyy yleensä vasemman kammion viivästyneeseen sähköiseen aktivoitumiseen, mikä johtaa kammion koordinoimattomaan liikkeeseen, pienentyneeseen iskutilavuuteen ja mitraaliregurgitaatioon. Tämän yhteyden vuoksi QRS:n kestoa on käytetty kammion dyssynkronian sijaismarkkerina. Useat tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että kaikilla potilailla, joilla on leveä QRS-kompleksi, ei ole näyttöä mekaanisesta dyssynkroniasta.7 Lisäksi jopa 30-50 prosentilla potilaista, joilla on kapea QRS-kompleksi, voi olla kaikukardiografialla mitattu mekaaninen dyssynkronia. Osa näistä potilaista, joilla on kapea QRS, voi hyötyä CRT:stä.8,9

CRT:n tavoitteena on synkronoida LV:n supistuminen. Tämä saavutetaan tahdistamalla ennakoivasti LV:n viimeisimmän aktivoituneen segmentin tahdistusta, mikä johtaa parempaan koordinaatioon LV:n kunkin alueen panoksessa systoleen. Tämä johtaa iskutilavuuden lisääntymiseen, sydänlihaksen tehokkuuden paranemiseen, diastolisen täyttöajan pidentymiseen ja mitraaliregurgitaation vähenemiseen synkronoimalla papillaarilihaksen aktivoitumista. CRT voi myös parantaa atrioventrikulaarista (AV) ajoitusta, mikä voi parantaa diastolista täyttöä ja vähentää mitraaliregurgitaatiota. Myös interventrikulaarinen ajoitus voi parantua CRT:n avulla, vaikka tämän merkitystä ei tällä hetkellä tiedetä.1 Edellä mainittujen myönteisten hemodynaamisten vaikutusten lisäksi CRT:llä on suotuisa vaikutus sydämen autonomiseen kontrolliin, mikä vähentää riippuvuutta sympaattisesta aktivaatiosta.10 Tämä voi johtaa kammioiden koon pienenemiseen ja sydämen toiminnan paranemiseen potilailla, joilla on vaikeasti oireileva sydämen vajaatoiminta, jota kutsutaan käänteiseksi remodelingiksi.

Kohtaiset kaikukardiografiamenetelmät sydämen dyssynkronian arvioimiseksi

Septumin ja takaseinämän välisen liikkeen viive

Ensimmäinen kehitetty ja yksinkertaisin menetelmä dyssynkronian arvioimiseksi on takaseinämän aktivaation analysointi verrattuna septumiin M-moodin avulla.tämä tehdään parasternaalisessa lyhytakselisessa näkymässä papillaarilihasten tasolla. Takaseinämän viivästynyt aktivaatio verrattuna väliseinään on yhdenmukainen dyssynkronian kanssa. Seinäseinän ja takaseinän välisen liikkeen maksimiviiveen (SPWMD) on todettu ennustavan käänteistä remodelingia ja sydämen vajaatoiminnan tilan paranemista11 , vaikka tämä ei olekaan näkynyt kaikissa tutkimuksissa12 . SPWMD voi kuitenkin olla epätarkka niillä, joilla on ollut aiempia septaalisia sydäninfarkteja, eikä se sisällä arviointia lateraalisesta seinämästä, joka on usein viimeisin aktivoitunut kohta.

Kudosdoppler-kuvantaminen

Kudosdoppler-kuvantaminen (TDI) toimii arvioimalla sydänlihaksen liikesuuntaa ja -nopeutta joko pulssiaalto- tai värikoodattua doppleriaaltoa käyttäen. Pulssi-doppleria pidetään yleensä vaikeampana ja aikaa vievämpänä, ja siksi sitä on käytetty harvemmin. Viivästyneen supistumisen arviointi värikoodatun TDI:n avulla perustuu yleensä aikaan QRS-kompleksin alkamisesta nopeusjäljen S2-komponentin huippuun, jota kutsutaan usein ajaksi systolisen huippunopeuden saavuttamiseen (TPSV, time to peak systolic velocity) (ks. kuva 1), vaikkakin nopeuden alkamiseen kuluvaa aikaa on myös tutkittu.

TPSV:n vertailu minkä tahansa kahden basaalisen segmentin, esim. väliseinän ja sivuseinän, välillä M-moodia käyttäen voi antaa nopean arvion dyssynkroniasta. Septaali- ja lateraaliseinän välisen viiveen ≥60ms13 tai anteroseptumin ja posteriorisen seinämän välisen viiveen ≥65ms14 on todettu ennustavan lisääntynyttä ejektiofraktiota CRT-istutuksen jälkeen.

Bax ja kollegat määrittelivät dyssynkronian suurimmaksi mahdolliseksi eroksi TPSV:ssä basaalisten etu-, inferior-, septaali- tai lateraalisten kammioseinämien välillä.15 Raja-arvona käytettiin 65 ms:n arvoa, jonka herkkyys ja spesifisyys oli 80 % ennustettaessa NYHA-luokituksen paranemista ja ≥25 %:n lisäystä kuuden minuutin kävelymatkassa CRT:n avulla. Lisäksi 65 ms:n raja-arvo ennusti myös sydänkuolemaa tai sairaalahoitoa dekompensoituneen sydämen vajaatoiminnan vuoksi.

Menetelmää laajennettiin siten, että siihen sisällytettiin kaikki kuusi tyviseinämää (inferoseptal, anteroseptal, anterior, lateral, posterior ja inferior) ja mitattiin TPSV, pois lukien isovolumiaalinen supistuminen.16 Huippunopeusero (PVD) määritettiin sen jälkeen vähennyksellä suurimmasta TPSV:n arvosta pienin. PVD >110ms lähtötilanteessa ennusti LV:n käänteistä remodelingia, lisääntynyttä EF:tä ja vähentynyttä PVD:tä kolmen kuukauden kuluttua CRT:n aloittamisesta. Lisäksi niillä, joiden PVD oli lähtötilanteessa ≤110ms, oli lisääntynyt PVD ja LV:n loppudiastolinen tilavuus sekä suuntaus kohti lisääntynyttä LV:n loppusystolista tilavuutta CRT-istutuksen jälkeen, mikä viittaa siihen, että laitteen istuttaminen voi itse asiassa olla haitallista niillä, joilla ei ollut dyssynkroniaa lähtötilanteessa.

LV:n dyssynkroniaa voidaan arvioida paremmin rekisteröimällä kaikki perus- ja keskisegmentit apikaalisista 4-, 2- ja 3-kammionäkymistä ja johtamalla kaikkien 12 tuloksena saadun TPSV-mittauksen keskihajonta kaikista perus- ja keskisegmenteistä, jolloin luodaan dyssynkroniaindeksi, joka tunnetaan myös nimellä Yuindeksi17 (ks. kuva 2). Normaaleissa sydämissä kaikki seinämät liikkuvat suhteellisen samanaikaisesti, minkä vuoksi seinämien liikkeiden vaihtelu on vähäistä. Kun dyssynkroniaa esiintyy, TPSV-arvojen jakauma on paljon laajempi ja keskihajonta suurempi.Yu ja kollegat määrittivät, että ≥32 m/sek merkitsi mekaanista dyssynkroniaa ja että tätä suuremmat arvot korreloivat suotuisan CRT-vasteen kanssa.17-19 Muut tutkijat eivät ole onnistuneet toistamaan näitä tuloksia, mikä viittaa siihen, että mittausten saaminen on teknisesti hankalaa.20

TDI:n hankkimiseen ja tietojen uusittavuuteen liittyy lukuisia teknisiä haasteita. Hengityksen tai anturin liikkeen aiheuttaman translaatioliikkeen minimoimiseksi tarvitaan hyvää tekniikkaa ja potilaan mukautumista. Liikkuvan rakenteen analysointi edellyttää kiinnostuksen kohteena olevan alueen näytteen huolellista seurantaa, jotta tulokset olisivat johdonmukaisia. Väriskaala- ja Doppler-vahvistusasetukset ovat tärkeitä riittävän värityksen saavuttamiseksi. Tämä voi olla erityisen vaikeaa tapauksissa, joissa supistumiskyky on heikentynyt ja joissa tarvitaan alhaisia pulssin toistotaajuusasetuksia, jotta liike voidaan havaita koko sydämen syklin ajan.Virheiden minimoimiseksi ja toistettavuuden parantamiseksi otto olisi suoritettava vain sopivilla doppler-kulmilla, joita voi olla vaikea saavuttaa laajentuneissa sydämissä. Lisäksi on tärkeää erottaa toisistaan aito supistuminen ja muut kuin kontribuutiosegmentit, jotka liikkuvat passiivisesti, koska ne ovat sidoksissa viereisiin segmentteihin.

Todellisessa ajassa tapahtuva kolmiulotteinen kaikukardiografia

Toinen lähestymistapa dyssynkronian tutkimiseen on kolmiulotteisen (3-D) kaikukardiografian käyttö. Kuvat saadaan reaaliajassa erityisellä anturilla, ja ne voidaan sitten analysoida offline-tilassa. Puoliautomaattiset reunantunnistusalgoritmit jäljittävät endokardiaalisen rajan ja luovat kolmiulotteisen ”valoksen” LV-ontelosta. Sen jälkeen voidaan analysoida muutoksia ontelon kokonaiskoossa ja kussakin American Society of Echocardiography -järjestön 16 standardisegmentissä koko sydänsyklin ajan.

TPSV:n sijasta reaaliaikaisessa 3-D-ekokardiografiassa (RT3DE) tutkitaan pienimmän systolisen tilavuuden saavuttamiseen kuluvaa aikaa (Time to Minimum Systolic Volume, TMSV), joka mitataan QRS:n alkamisajankohdan alkamisajankohdan ja kussakin segmentissä kulloisenkin segmentin alueellisen tilavuuden ja ajan välisen aikakäyrän pienimmän arvon välillä. TMSV:n vertailu minkä tahansa kahden perussegmentin, esim. väliseinän ja sivuseinän, välillä antaa perusarvion dyssynkroniasta. TDI:n dyssynkroniaindeksin tapaan voidaan luoda systolinen dyssynkroniaindeksi (SDI) tallentamalla kaikkien 16 segmentin TMSV ja määrittämällä keskihajonta. Kun otetaan huomioon sykkeen vaihtelu, tämä arvo voidaan ilmaista prosentteina sydämen syklistä.

Kapetanakis ja kollegat käyttivät RT3DE:tä arvioidakseen dyssynkroniaa SDI:n avulla normaaleilla koehenkilöillä, henkilöillä, joilla oli normaali LV:n systolinen toiminta, ja henkilöillä, joilla oli eriasteinen sydämen vajaatoiminta.21 Tämä tutkimus viittasi siihen, että normaaleilla koehenkilöillä ja niillä, joilla oli normaali LV:n systolinen toiminta, oli normaalisti synkronoitu segmenttitoiminta, kun taas niillä, joilla oli lievä, keskivaikea ja vaikea LV:n toimintahäiriö, oli asteittain korkeammat SDI:n arvot.

Kiinnostavaa oli, että QRS:n keston ja SDI:n välillä oli vain heikko korrelaatio (r=0,264, p=0,0005). Laaja QRS-kesto pystyi ennustamaan vain 46 %:lla potilaista, joilla oli merkittävä mekaaninen dyssynkronia.He tutkivat SDI:tä myös potilailla ennen ja jälkeen CRT-istutuksen. Niillä, jotka vastasivat CRT:hen, joka määriteltiin oireiden paranemisena, oli korkeammat SDI-arvot lähtötilanteessa kuin niillä, jotka eivät vastanneet CRT:hen, ja SDI laski laitteen istutuksen jälkeen. Tämä on johdonmukaista sen käsityksen kanssa, että ne, joilla on lähtötilanteessa eniten dyssynkronisuutta, reagoivat parhaiten CRT:hen.

Kapetanakis ym. osoittivat, että saatujen SDI-arvojen vaihtelu havaitsijoiden välillä tai havaitsijoiden sisällä on melko vähäistä, mutta tämä on toistettava muissa tutkimuksissa. Vain yhdessä muussa pienessä tutkimuksessa on käytetty SDI:tä CRT:tä saavilla ja osoitettu, että SDI:tä voitiin pienentää CRT-istutuksen yhteydessä.22

Koska TMSV-arvot ovat tyypillisesti pidempiä kuin TDI:n yhteydessä käytetty TPSV, koska ne edustavat pikemminkin supistumisen päätepistettä kuin nopeinta seinämän liikettä, TMSV:tä (tai SDI:tä) ei voida verrata suoraan absoluuttiselta pohjalta TPSV:hen (tai Yu:n indeksiin). Olisi kuitenkin odotettavissa, että näiden kahden välillä olisi korrelaatio, jos niillä molemmilla voidaan ennustaa dyssynkroniaa. Edellä mainitussa Kapetanakisin ym. tutkimuksessa SDI:n ja TDI:n dyssynkroniaindeksin välillä oli vain heikko ei-merkitsevä korrelaatio (r=0,264, p=0,064), mikä viittaa siihen, että minkä tahansa dyssynkroniamenetelmän toistettavuus voi olla vaikeaa. On myös mielenkiintoista huomata, että korrelaatio oli parempi kapean QRS:n potilailla kuin potilailla, joilla oli laaja QRS. Lopuksi, kun TDI-dyssynkroniaindeksin raja-arvo oli 33 ms, kuten Yu ehdotti, ja kun SDI:n mielivaltainen raja-arvo oli 8,3 %, dyssynkronian olemassaolosta saatiin yksimielisyys 56,5 %:lla potilaista, joilla oli laaja QRS-kompleksi, ja 41,2 %:lla potilaista, joilla oli kapea QRS.

TDI:hen verrattuna RT3DE antaa paremman, vaikkakin edelleen epätäydellisen, kuvan apikaalisista segmenteistä apikaalisiin segmentteihin liittyvästä dopplerin aiheuttaman kulmarajauksen puutteesta johtuen. RT3DE:tä varten on saatavilla ohjelmistomuokkaustyökaluja, joiden avulla voidaan ratkaista epäoptimaalisen kuvanlaadun aiheuttamat automaattiseen rajojen havaitsemiseen liittyvät vaikeudet. Jopa 20 prosentilla potilaista voi olla kuvia, joita ei voida analysoida huonon laadun vuoksi.21 RT3DE arvioi seinämän liikettä riippumatta siitä, onko se kehä-, säteittäis- vai tangentiaalista. Toisin kuin TDI-menetelmässä, tällä menetelmällä on mahdollista saada kaikki segmenttitiedot yhdestä otoksesta. Lisäksi tilavuustiedot ovat ”todellisia” tilavuustietoja, eli niissä ei käytetä geometrisia oletuksia, vaan sykkivän LV:n dynaamisen pintaverkon sisältämiä todellisia vokselitietoja.

Speckle-tracking Radial Strain

Dyssynkronian arvioimiseksi on hiljattain ehdotettu uutta menetelmää, jota kutsutaan nimellä speckle-seuranta.23 Kyseessä on eräänlainen rasituskuvantaminen, jossa täpliä, jotka ovat ultraäänen sironnan ja heijastuksen sivutuotteita, voidaan seurata kuvasta toiseen ja käyttää radiaalisen liikkeen arviointiin parasternaalisessa lyhytakselisessa näkymässä. Tämä voi olla erityisen hyödyllistä, koska rasituskuvantamisella voidaan erottaa aktiivinen liike infarktin saaneen sydänlihaksen passiivisesta kiinnittymisestä. Suffoleto ym.23 tutkivat radiaalista rasitusta kuudessa tyviseinän segmentissä ja totesivat, että ≥130 ms:n ero ensimmäisen ja viimeisen segmentin ajan välillä, jolloin rasituksen huippu saavutetaan, oli 89 %:n herkkyys ja 83 %:n spesifisyys ennustettaessa EF:n ≥15 %:n kasvua >3 kuukauden kuluttua. Tämän menetelmän etuna on, että se ei ole riippuvainen Doppler-kulmasta, ja sillä voidaan ehkä paremmin määrittää viimeisimmän mekaanisen aktivaation paikka, mikä johtaa tarkempaan kohteeseen sepelvaltimoiden sinusjohtimen sijoittamista varten.

Menetelmä voi kuitenkin olla teknisesti hankala, ja se edellyttää riittäviä parasternaalisia ikkunoita. Kuvat on otettava suurella kuvataajuudella, jotta pilkkuja voidaan seurata asianmukaisesti, mutta tämä suurempi kuvataajuus voi johtaa kuvanlaadun heikkenemiseen. Tämä menetelmä on uusi ja odottaa muiden tutkijoiden validointia ennen kuin sen laajempaa käyttöä voidaan odottaa.

Johtopäätökset

Vaihtelevia kaikukardiografisia tekniikoita on käytetty sydämen vajaatoimintaa sairastavien dyssynkronian arvioimiseksi leveän QRS-kompleksin esiintyessä tai puuttuessa. Kaikki tähänastiset tutkimukset ovat kuitenkin olleet joko retrospektiivisiä tai pieniä prospektiivisia tutkimuksia. Predictors of Response to Cardiac Resynchronization Therapy (PROSPECT) -tutkimus on meneillään oleva monikansallinen tutkimus, jossa arvioidaan prospektiivisesti >300 CRT-istutettavalle potilaalle, mikä useista kaikukardiografisista dyssynkroniatekniikoista pystyy parhaiten ennustamaan kliinisen vasteen ja LV:n käänteisen uudelleenmuodostuksen2 . Mitataan kolmetoista kaikukardiografista vasteen ennustetekijää, mukaan lukien muun muassa SPWMD, TPSV basaaliseinän ja basaalisten lateraalisegmenttien osalta sekä TPSV:n keskihajonta 12 basaalisen ja keskimmäisen segmentin osalta. Valitettavasti protokollassa ei vaadita RT3DE:tä eikä speckle trackingia.

Uudemmat tutkimukset ovat viitanneet siihen, että mekaanisen dyssynkronian kaikukardiografinen arviointi on tärkeä väline, jota voidaan käyttää apuna tunnistettaessa mahdollisia CRT:hen vastaajia. Tällä hetkellä on epäselvää, mikä kaikukardiografiamenetelmä on käyttökelpoisin arvioitaessa dyssynkroniaa tai ennustettaessa, ketkä hyötyvät CRT:stä.Ihanteelliset kaikukardiografiaparametrit olisivat helppoja hankkia, ne olisivat toistettavissa, ne ennustaisivat tarkasti CRT:hen reagoivia potilaita, ja ne voitaisiin hankkia nopeasti ilman tai vain vähän jälkikäsittelyä. Käynnissä olevissa ja tulevissa tutkimuksissa määritellään, mitkä kaikuparametrit ovat hyödyllisimpiä tunnistettaessa potilaita, jotka voivat hyötyä tästä tärkeästä hoidosta.