Er zijn talrijke klinische onderzoeken uitgevoerd bij patiënten met ernstig, symptomatisch hartfalen en een breed QRS-complex, waaruit is gebleken dat cardiale resynchronisatietherapie (CRT) voordelen biedt. CRT kan de linker ventrikel ejectiefractie (LVEF) verhogen, het LV-volume en de mitralis regurgitatie verminderen, de symptomen veroorzaakt door hartfalen verbeteren,1-3 en kan ook de mortaliteit verbeteren.4,5 De huidige richtlijnen van het American College of Cardiology/ American Heart Association (ACC/AHA) stellen CRT-implantatie voor bij patiënten met een LVEF <35%, New York Heart Association (NYHA) klasse III of ambulante klasse IV hartfalen, en dyssynchronie gedefinieerd door een QRS >120ms.6 Van de patiënten die op basis van deze criteria een CRT krijgen, zal echter een derde niet reageren op CRT-therapie. Dit kan te wijten zijn aan een onjuiste plaatsing van de coronaire sinus lead of het ontbreken van mechanische LV-dysynchronie voorafgaand aan de implantatie. Veel non-responders vertonen bij aanvang geen intra-ventriculaire mechanische dyssynchronie, en het is mogelijk dat CRT het meeste voordeel oplevert voor degenen met onderliggende dyssynchronie.
Dankzij het gebruiksgemak en de ruime beschikbaarheid ervan, heeft echocardiografie zich ontwikkeld tot de voorkeursmodaliteit voor het beoordelen van dyssynchronie. Er worden verschillende echocardiografische technieken onderzocht, waaronder weefsel-Doppler beeldvorming, real-time driedimensionale echocardiografie en speckle tracking, hoewel er momenteel geen duidelijk aanvaarde standaard is.
Wat is dyssynchronie?
Patiënten met LV systolische disfunctie en dilatatie hebben vaak een verlengd QRS-complex, vaak in een linker bundel-branch blok (LBBB)-patroon. Verlenging van het QRS-complex wordt over het algemeen geassocieerd met vertraagde elektrische activering van de linker hartkamer, wat leidt tot ongecoördineerde ventriculaire beweging, verminderd slagvolume en mitralis regurgitatie. Vanwege dit verband wordt de QRS-duur gebruikt als een surrogaatmarker voor ventriculaire dyssynchronie. Verschillende studies hebben echter aangetoond dat niet alle patiënten met een breed QRS-complex aanwijzingen voor mechanische dyssynchronie vertonen.7 Bovendien kan bij 30-50% van de patiënten met een smal QRS-complex mechanische dyssynchronie worden gemeten met echocardiografie. Sommige van deze patiënten met een smalle QRS kunnen baat hebben bij CRT.8,9
Het doel van CRT is om de LV-contractie te synchroniseren. Dit wordt bereikt door het laatst geactiveerde segment in de LV preventief te pacen, wat resulteert in een verbeterde coördinatie van de bijdrage van elk deel van de LV aan de systole. Dit resulteert in een toename van het slagvolume, een verbetering van de efficiëntie van de hartspier, een toename van de diastolische vultijd en een vermindering van de mitralisklepinsufficiëntie door de activatie van de papillaire spier te synchroniseren. CRT kan ook de atrioventriculaire (AV) timing verbeteren, wat de diastolische vulling kan verbeteren en mitralisregurgitatie kan verminderen. Ook de interventriculaire timing kan door CRT worden verbeterd, hoewel het belang hiervan momenteel nog niet bekend is.1 Naast de bovengenoemde positieve hemodynamische effecten heeft CRT een gunstig effect op de autonome cardiale controle, waardoor de afhankelijkheid van sympathische activering afneemt.10 Dit kan bij patiënten met ernstig symptomatisch hartfalen leiden tot een kleinere ventrikelomvang en een betere hartfunctie, de zogeheten omgekeerde remodellering.
Specifieke echocardiografische methoden om cardiale dysynchronie te evalueren
Vertraging in de beweging van de achterwand naar de achterwand
De eerste ontwikkelde en eenvoudigste methode voor het evalueren van dysynchronie is de analyse van de activering van de achterwand in vergelijking met het septum met behulp van M-mode.Dit wordt uitgevoerd in het parasternale korte as-aanzicht ter hoogte van de papillairspieren. Vertraagde activering van de achterwand ten opzichte van het septum is consistent met dyssynchronie. Een maximale bewegingsvertraging tussen septum en achterwand (SPWMD) van ≥130 ms bleek voorspellend te zijn voor omgekeerde remodellering en verbetering van de hartinsufficiëntiestatus,11 hoewel dit niet in alle studies is waargenomen.12 SPWMD kan echter onnauwkeurig zijn bij mensen die eerder een septaal myocardinfarct hebben gehad, en omvat geen beoordeling van de laterale wand, die vaak de laatst geactiveerde plaats is.
Tissue Doppler Imaging
Tissue Doppler Imaging (TDI) werkt door de richting en snelheid van het myocardium te evalueren, waarbij gebruik wordt gemaakt van pulsed-wave of color-coded Doppler. Pulsed-wave Doppler wordt over het algemeen als moeilijker en tijdrovender beschouwd en wordt daarom minder vaak gebruikt. De beoordeling van vertraagde contractie met behulp van kleurgecodeerde TDI is gewoonlijk gebaseerd op de tijd tussen het begin van het QRS-complex en de piek van de S2-component van het snelheidsspoor, vaak aangeduid als de tijd tot de piek van de systolische snelheid (TPSV) (zie figuur 1), hoewel de tijd tot het begin van de snelheid ook is bestudeerd.
Vergelijking van de TPSV voor twee basale segmenten, bv. septale en laterale wand, met behulp van M-mode kan een snelle beoordeling van de dyssynchronie opleveren. Een vertraging van ≥60 ms tussen de septale en laterale wand13 of ≥65 ms tussen het anteroseptum en de achterwand14 blijkt een verhoogde ejectiefractie na CRT-implantatie te voorspellen.
Bax en collega’s definieerden dyssynchronie als het maximale verschil in TPSV tussen de basale anterieure, inferieure, septale, of laterale ventrikelwanden.15 Een waarde van 65 ms werd gebruikt als cut-off met een sensitiviteit en specificiteit van 80% voor het voorspellen van een verbetering in NYHA-classificatie en ≥25% toename in zes-minuten loopafstand met CRT. Bovendien was een cut-off van 65 ms ook voorspellend voor hartdood of ziekenhuisopname voor gedecompenseerd hartfalen.
Deze methode werd uitgebreid tot alle zes basale wanden (inferoseptaal, anteroseptaal, anterieur, lateraal, posterieur en inferieur) en het meten van de TPSV, exclusief isovolumische contractie.16 Het pieksnelheidsverschil (PVD) werd vervolgens bepaald door de kleinste af te trekken van de grootste TPSV. Een PVD >110ms bij aanvang voorspelde een omgekeerde remodellering van de LV, een verhoogde EF, en een verminderde PVD drie maanden na de start van CRT. Bovendien hadden degenen met een PVD ≤110ms bij aanvang een verhoogde PVD en LV eind diastolisch volume, evenals een trend naar een verhoogd LV eind systolisch volume na CRT implantatie, wat suggereert dat implantatie van het apparaat in feite schadelijk kan zijn bij degenen zonder dyssynchronie bij aanvang.
LV-dysynchronie kan beter worden geëvalueerd door alle basale en middensegmenten vanuit de apicale 4-, 2- en 3-kameraanzichten op te nemen en de standaardafwijking tussen alle 12 resulterende TPSV-metingen van alle basale en middensegmenten af te leiden, waardoor een dyssynchronie-index wordt gecreëerd, ook bekend als de Yu-index17 (zie figuur 2). In normale harten bewegen alle wanden relatief gelijktijdig en is er dus weinig variatie in de wandbeweging. Wanneer dyssynchronie aanwezig is, de verdeling van TPSV waarden is veel breder en er is een hogere standaarddeviatie.Yu en collega’s bepaald dat ≥32msec aangegeven mechanische dyssynchronie en waarden boven deze zijn gecorreleerd met een gunstige CRT respons.17-19 Andere onderzoekers zijn niet succesvol geweest in het reproduceren van deze bevindingen, wat suggereert dat het verkrijgen van de metingen is technisch moeilijk.20
TDI acquisitie en reproduceerbaarheid van gegevens zijn onderworpen aan tal van technische uitdagingen. Goede techniek en naleving van de patiënt nodig zijn om translationele beweging veroorzaakt door respiratie of transducer beweging te minimaliseren. Analyse van een bewegende structuur vereist zorgvuldig bijhouden van het gebied van belang monster voor consistente resultaten. Kleurschaal en Doppler gain instellingen zijn belangrijk om adequate kleuring te bereiken. Dit kan vooral moeilijk zijn in gevallen met verminderde contractiele prestaties die een lage puls herhalingsfrequentie instellingen om beweging te detecteren gedurende de gehele hartcyclus.Om fouten te minimaliseren en de reproduceerbaarheid te verbeteren, moet acquisitie alleen worden uitgevoerd bij de juiste Doppler hoeken, die moeilijk te bereiken in verwijde harten kan zijn. Bovendien is het belangrijk om onderscheid te maken tussen echte contractie en niet-bijdragende segmenten die passief bewegen als gevolg van tethering met aangrenzende segmenten.
Realtime Driedimensionale Echocardiografie
Een andere benadering voor het onderzoeken van dyssynchronie is met behulp van driedimensionale (3-D) echocardiografie. Beelden worden in realtime verkregen met een speciale transducer en kunnen vervolgens offline worden geanalyseerd. Semi-geautomatiseerde algoritmen voor randdetectie traceren de endocardiale grens en creëren een 3-D “afgietsel” van de LV-caviteit. Veranderingen in de totale omvang van de holte en in elk van de 16 standaardsegmenten van de American Society of Echocardiography kunnen vervolgens gedurende de gehele hartcyclus worden geanalyseerd.
In tegenstelling tot TPSV onderzoekt realtime 3-D echocardiografie (RT3DE) de tijd tot het minimale systolische volume (TMSV), gemeten vanaf het begin van QRS tot de minimumwaarde van de regionale volume-tijdcurve van elk segment. Vergelijking van de TMSV voor twee basale segmenten, bv. septale en laterale wand, levert een basisbeoordeling van de dyssynchronie op. Vergelijkbaar met de dyssynchronie-index van TDI kan, door de TMSV van alle 16 segmenten op te nemen en de standaardafwijking af te leiden, een systolische dyssynchronie-index (SDI) worden gecreëerd. Gezien de variatie in de hartfrequentie kan deze waarde worden uitgedrukt als een percentage van de hartcyclus.
Kapetanakis en collega’s gebruikten RT3DE om de dyssynchronie met behulp van de SDI te evalueren bij normale proefpersonen, personen met een normale LV systolische functie en personen met verschillende graden van hartfalen.21 Deze studie suggereerde dat normale proefpersonen en personen met een normale systolische functie van de LV normaal gesynchroniseerde segmentale functie hadden, terwijl personen met een milde, matige en ernstige LV-dysfunctie progressief hogere waarden voor de SDI hadden.
Interessant genoeg was er slechts een zwakke correlatie tussen QRS-duur en SDI (r=0,264, p=0,0005). Een brede QRS-duur was in staat om slechts 46% van de patiënten met significante mechanische dyssynchronie te voorspellen.Zij onderzochten ook de SDI bij degenen vóór en na CRT-implantatie. Degenen die reageerden op CRT, gedefinieerd als symptomatische verbetering, hadden hogere baseline SDI-waarden in vergelijking met degenen die niet reageerden, en hadden een afname van de SDI na implantatie van het apparaat. Dit komt overeen met de opvatting dat degenen die bij aanvang het meest dyssynchroon zijn, het beste reageren op CRT.
Kapetanakis et al. toonden een vrij lage inter- of intra-observer variabiliteit in de verkregen SDI, hoewel dit in andere studies moet worden gereproduceerd. Slechts één andere kleine studie heeft SDI gebruikt bij personen die CRT ondergingen en toonde aan dat SDI kon worden verminderd met CRT-implantatie.22
Omdat de TMSV-waarden doorgaans langer zijn dan de TPSV die met TDI worden gebruikt, aangezien zij het eindpunt van contractie weergeven in plaats van het punt van de snelste wandbeweging, kan TMSV (of SDI) niet rechtstreeks met TPSV (of Yu-index) op een absolute basis worden vergeleken. Men zou echter verwachten dat er correlatie is tussen de twee als zij beide dyssynchronie kunnen voorspellen. In de bovengenoemde studie van Kapetanakis et al. was er slechts een zwakke niet-significante correlatie tussen de SDI- en TDI-dysynchronie-index (r=0,264, p=0,064), hetgeen suggereert dat de reproduceerbaarheid van een van de dyssynchroniemethoden moeilijk zou kunnen zijn. Het is ook interessant op te merken dat de correlatie beter was voor patiënten met een smalle QRS dan voor die met een brede QRS. Ten slotte, voor een cut-off voor 33ms voor de TDI-dysynchronie-index zoals voorgesteld door Yu en een arbitraire cut-off van 8,3% voor SDI, was er een overeenkomst in 56,5% van de patiënten met breed QRS-complex voor de aanwezigheid van dysynchronie en 41,2% van de patiënten met smal QRS.
Vergeleken met TDI, biedt RT3DE betere, hoewel nog steeds onvolmaakte, beeldvorming van de apicale segmenten als gevolg van het ontbreken van Doppler-hoekbeperkingen geassocieerd met apicale segmenten. Software editing tools voor RT3DE zijn beschikbaar om moeilijkheden aan te pakken die geassocieerd worden met automatische grensdetectie veroorzaakt door suboptimale beeldkwaliteit. Tot 20% van de patiënten kan beelden hebben die niet kunnen worden geanalyseerd vanwege slechte kwaliteit.21 RT3DE evalueert wandbeweging ongeacht of deze circumferentieel, radiaal of tangentieel is. In tegenstelling tot de TDI-benadering is het met deze methode mogelijk om alle segmentale gegevens uit één enkele acquisitie te verkrijgen. Bovendien zijn de volumegegevens ‘echte’ volumegegevens, dat wil zeggen dat ze geen gebruik maken van geometrische veronderstellingen, maar gebruik maken van de werkelijke voxelgegevens die zijn opgenomen in een dynamisch oppervlak mesh van de kloppende LV.
Speckle-tracking Radial Strain
Een nieuwe methode is onlangs voorgesteld om dyssynchronie genaamd speckle tracking.23 te beoordelen. Dit is een vorm van strain imaging waarbij spikkels, die bijproducten zijn van ultrasone verstrooiing en reflectie, kunnen worden gevolgd van frame tot frame en worden gebruikt om radiale beweging in het parasternale korte as beeld te beoordelen. Dit kan met name nuttig zijn omdat beeldvorming van de rek actieve beweging kan onderscheiden van passieve verankering van geïnfarcteerd myocard. Suffoleto et al.23 onderzochten radiale rek in de zes basale wandsegmenten en stelden vast dat een ≥130ms verschil tussen het eerste en het laatste segment tijd tot piekrek een 89% sensitiviteit en 83% specificiteit had in het voorspellen van een ≥15% toename in EF op >3 maanden. Het voordeel van deze methode is dat zij niet afhankelijk is van de Doppler-hoek en wellicht beter in staat is de plaats van de laatste mechanische activering te bepalen, wat resulteert in een nauwkeuriger doel voor de plaatsing van de coronaire sinus lead.
Deze methode kan echter technisch moeilijk zijn en is afhankelijk van adequate parasternale vensters. Beelden moeten worden verworven met een hoge beeldsnelheid, zodat spikkels kunnen worden gevolgd op de juiste wijze, maar deze verhoogde beeldsnelheid kan leiden tot verlies van beeldkwaliteit. Deze methode is nieuw en wacht op validatie door andere onderzoekers voordat een breder gebruik ervan kan worden verwacht.
Conclusies
Verschillende echocardiografische technieken zijn gebruikt om dyssynchronie te beoordelen bij mensen met hartfalen in de aanwezigheid of afwezigheid van een breed QRS-complex. Alle studies tot nu toe zijn echter retrospectieve of kleine prospectieve studies geweest. De “Predictors of Response to Cardiac Resynchronization Therapy (PROSPECT)”-studie is een lopende multinationale studie om prospectief bij >300 patiënten die CRT-implantatie ondergaan na te gaan welke van verschillende echocardiografische dyssynchronietechnieken het best in staat is om een klinische respons en omgekeerde remodellering van de LV te voorspellen.2 Dertien echocardiografische voorspellers van respons worden gemeten, waaronder SPWMD, TPSV van basale septale en basale laterale segmenten, en de standaarddeviatie van de TPSV voor onder meer de 12 basale en middensegmenten. Helaas wordt in het protocol niet gevraagd om RT3DE of speckle tracking.
Recente studies hebben gesuggereerd dat echocardiografische beoordeling van mechanische dyssynchronie een belangrijk instrument is dat kan worden gebruikt om potentiële responders op CRT te helpen identificeren. Op dit moment is het onduidelijk welke echocardiografische methode het meest bruikbaar is om dyssynchronie te beoordelen of te voorspellen wie baat zal hebben bij CRT.De ideale echoparameters zouden gemakkelijk te verkrijgen en reproduceerbaar zijn, nauwkeurig responders op CRT voorspellen, en snel kunnen worden verkregen met weinig tot geen nabewerking. Lopend en toekomstig onderzoek zal bepalen welke echoparameters het nuttigst zijn bij het identificeren van patiënten die baat kunnen hebben bij deze belangrijke therapie.