Numerous clinical trials involving patients with severe, symptomatic heart failure and a wide QRS complex have shown benefits from cardiac resynchronization therapy (CRT). CRT może zwiększyć frakcję wyrzutową lewej komory (left ventricular ejection fraction, LVEF), zmniejszyć objętość LV i niedomykalność mitralną, poprawić objawy spowodowane niewydolnością serca,1-3 i może również poprawić śmiertelność.4,5 Aktualne wytyczne American College of Cardiology/ American Heart Association (ACC/AHA) sugerują wszczepienie CRT u pacjentów z LVEF <35%, niewydolnością serca klasy III lub IV wg NYHA (New York Heart Association) i dyssynchronią definiowaną przez zespół QRS >120 ms.6. Wśród pacjentów, którzy otrzymają CRT na podstawie tych kryteriów, jedna trzecia nie odpowie na leczenie CRT. Może to być spowodowane nieodpowiednim umiejscowieniem elektrody do zatoki wieńcowej lub brakiem mechanicznej dyssynchronii LV przed implantacją. Wielu pacjentów, którzy nie reagują na leczenie, nie wykazuje na początku mechanicznej dyssynchronii wewnątrzkomorowej i być może CRT przynosi największe korzyści tym, u których ta dyssynchronia występuje.
Dzięki łatwości użycia i szerokiej dostępności echokardiografia stała się preferowaną metodą oceny dyssynchronii. Obecnie badanych jest kilka technik echokardiograficznych, w tym obrazowanie doplerem tkankowym, trójwymiarowa echokardiografia w czasie rzeczywistym oraz śledzenie plamki, chociaż nie ma jednoznacznie przyjętego standardu.
Czym jest dyssynchronia?
Pacjenci z dysfunkcją skurczową i rozstrzenią LV często mają wydłużony zespół QRS, często w postaci bloku lewej odnogi pęczka Hisa (left bundle-branch block, LBBB). Wydłużenie zespołu QRS jest zwykle związane z opóźnioną aktywacją elektryczną lewej komory, co prowadzi do nieskoordynowanego ruchu komór, zmniejszenia objętości wyrzutowej i niedomykalności mitralnej. Ze względu na ten związek, czas trwania zespołu QRS był używany jako zastępczy marker dyssynchronii komór. W kilku badaniach wykazano jednak, że nie wszyscy pacjenci z szerokim zespołem QRS wykazują cechy dyssynchronii mechanicznej.7 Ponadto nawet 30-50% pacjentów z wąskim zespołem QRS może mieć dyssynchronię mechaniczną mierzoną w badaniu echokardiograficznym. Niektórzy z tych pacjentów z wąskim zespołem QRS mogą odnieść korzyści z zastosowania CRT.8,9
Celem CRT jest synchronizacja skurczu LV. Cel ten osiąga się poprzez prewencyjną stymulację najpóźniej aktywowanego segmentu LV, dzięki czemu poprawia się koordynacja udziału poszczególnych obszarów LV w skurczu. Skutkuje to zwiększeniem objętości wyrzutowej, poprawą wydolności mięśnia sercowego, wydłużeniem czasu napełniania rozkurczowego oraz zmniejszeniem niedomykalności mitralnej poprzez synchronizację aktywacji mięśni brodawkowatych. CRT może również poprawić czas przedsionkowo-komorowy (AV), co może poprawić napełnianie rozkurczowe i zmniejszyć niedomykalność mitralną. CRT może również poprawiać czas przedsionkowo-komorowy, choć znaczenie tego zjawiska nie jest obecnie znane.1 Oprócz wymienionych powyżej korzystnych efektów hemodynamicznych, CRT wywiera korzystny wpływ na kontrolę autonomiczną serca, powodując mniejszą zależność od aktywacji współczulnej.10 Może to prowadzić do zmniejszenia rozmiarów komory i poprawy funkcji serca u pacjentów z ciężką objawową niewydolnością serca, co określa się mianem odwrotnego remodelingu.
Szczególne metody echokardiograficzne oceny dyssynchronii pracy serca
Opóźnienie aktywacji ściany tylnej do przegrody międzykomorowej
Pierwszą opracowaną i najprostszą metodą oceny dyssynchronii jest analiza aktywacji ściany tylnej w porównaniu z przegrodą międzykomorową przy użyciu trybu M-mode.Wykonuje się ją w projekcji przymostkowej w osi krótkiej na poziomie mięśni brodawkowatych. Opóźniona aktywacja ściany tylnej w stosunku do przegrody świadczy o dyssynchronii. Stwierdzono, że maksymalne opóźnienie ruchu przegrody względem ściany tylnej (SPWMD) wynoszące ≥130 ms jest czynnikiem predykcyjnym odwrotnego remodelingu i poprawy stanu niewydolności serca,11 choć nie obserwowano tego we wszystkich badaniach.12 SPWMD może być jednak niedokładne u osób, które przebyły wcześniej zawał mięśnia sercowego w przegrodzie międzykomorowej, i nie obejmuje oceny ściany bocznej, która często jest najpóźniej aktywowanym miejscem.
Doppler tkankowy
Doppler tkankowy (TDI) polega na ocenie kierunku i prędkości ruchu mięśnia sercowego przy użyciu Dopplera pulsacyjnego lub kolorowego. Doppler pulsacyjny jest ogólnie uważany za trudniejszy i bardziej czasochłonny, dlatego też jest rzadziej stosowany. Ocena opóźnienia skurczu za pomocą kolorowego TDI opiera się zwykle na czasie od początku zespołu QRS do szczytu składowej S2 śladu prędkości, często określanym jako czas do szczytu prędkości skurczowej (time to peak systolic velocity, TPSV) (patrz ryc. 1), choć badano również czas do początku prędkości.
Porównanie TPSV dla dwóch dowolnych segmentów podstawnych, np. przegrody i ściany bocznej, za pomocą M-mode może dostarczyć szybkiej oceny dyssynchronii. Stwierdzono, że opóźnienie ≥60 ms między ścianą przegrodową a boczną13 lub ≥65 ms między ścianą przednią a tylną14 pozwala przewidzieć zwiększenie frakcji wyrzutowej po implantacji CRT.
Bax i współpracownicy zdefiniowali dyssynchronię jako maksymalną różnicę w TPSV między podstawnymi ścianami komory przedniej, dolnej, przegrodowej lub bocznej.15 Jako wartość odcięcia z czułością i swoistością 80% dla przewidywania poprawy w klasyfikacji NYHA i zwiększenia o ≥25% sześciominutowego dystansu marszu po zastosowaniu CRT przyjęto wartość 65 ms. Ponadto wartość odcięcia 65 ms była również czynnikiem predykcyjnym zgonu sercowego lub hospitalizacji z powodu zdekompensowanej niewydolności serca.
Metodę tę rozszerzono, uwzględniając wszystkie sześć ścian podstawnych (dolno-przegrodową, przednio-przegrodową, przednią, boczną, tylną i dolną) i mierząc TPSV, z wyłączeniem skurczu izowolumetrycznego.16 Różnicę prędkości szczytowej (PVD) określano następnie, odejmując najmniejszą od największej TPSV. PVD >110ms na początku przewidywało odwrotny remodeling LV, zwiększenie EF i zmniejszenie PVD po trzech miesiącach od rozpoczęcia CRT. Ponadto u osób z PVD ≤110ms na początku stwierdzono zwiększoną PVD i objętość końcoworozkurczową LV, jak również tendencję do zwiększania objętości końcowoskurczowej LV po implantacji CRT, co sugeruje, że implantacja urządzenia może być szkodliwa u osób bez dyssynchronii na początku.
Dyssynchronię LV można lepiej ocenić, rejestrując wszystkie segmenty podstawne i środkowe w projekcji koniuszkowej 4-, 2- i 3-komorowej i wyprowadzając odchylenie standardowe między wszystkimi 12 wynikowymi pomiarami TPSV ze wszystkich segmentów podstawnych i środkowych, tworząc indeks dyssynchronii, znany również jako indeks Yu17 (patrz ryc. 2). W prawidłowym sercu wszystkie ściany poruszają się względnie jednocześnie i dlatego wariancja ruchu ścian jest niewielka. W przypadku dyssynchronii rozkład wartości TPSV jest znacznie szerszy i ma większe odchylenie standardowe.Yu i współpracownicy określili, że ≥32 msek wskazuje na dyssynchronię mechaniczną, a wartości przekraczające tę wartość korelują z korzystną odpowiedzią na CRT.17-19 Innym badaczom nie udało się odtworzyć tych wyników, co sugeruje, że uzyskanie pomiarów jest trudne technicznie.20
Akwizycja TDI i odtwarzalność danych są obarczone licznymi wyzwaniami technicznymi. Dobra technika i zgodność pacjenta są potrzebne do zminimalizowania ruchu translacyjnego spowodowanego oddychaniem lub ruchem przetwornika. Analiza poruszającej się struktury wymaga starannego śledzenia regionu zainteresowania próbki w celu uzyskania spójnych wyników. Skala koloru i ustawienia wzmocnienia Dopplera są ważne dla uzyskania odpowiedniej koloryzacji. Może to być szczególnie trudne w przypadkach z upośledzoną kurczliwością, wymagających niskich ustawień częstotliwości powtarzania impulsów w celu wykrycia ruchu w całym cyklu pracy serca.Aby zminimalizować błąd i poprawić powtarzalność, akwizycja powinna być wykonywana tylko przy odpowiednich kątach dopplerowskich, co może być trudne do osiągnięcia w rozszerzonych sercach. Ponadto ważne jest rozróżnienie między prawdziwym skurczem a segmentami bez udziału, które poruszają się biernie z powodu powiązania z sąsiednimi segmentami.
Echokardiografia trójwymiarowa w czasie rzeczywistym
Innym podejściem do badania dyssynchronii jest zastosowanie echokardiografii trójwymiarowej (3-D). Obrazy są uzyskiwane w czasie rzeczywistym za pomocą specjalnego przetwornika, a następnie mogą być analizowane w trybie offline. Półautomatyczne algorytmy wykrywania krawędzi śledzą granicę wsierdzia i tworzą trójwymiarowy „odlew” jamy LV. Zmiany całkowitej wielkości jamy i każdego z 16 standardowych segmentów Amerykańskiego Towarzystwa Echokardiograficznego można analizować w czasie całego cyklu serca.
W przeciwieństwie do TPSV, echokardiografia 3-D czasu rzeczywistego (RT3DE) bada czas do minimalnej objętości skurczowej (TMSV) mierzony od początku zespołu QRS do minimalnej wartości regionalnej krzywej objętość-czas każdego segmentu. Porównanie TMSV dla dwóch dowolnych segmentów podstawowych, np. przegrody i ściany bocznej, pozwala na podstawową ocenę dyssynchronii. Podobnie jak w przypadku wskaźnika dyssynchronii TDI, rejestrując TMSV wszystkich 16 segmentów i wyznaczając odchylenie standardowe, można stworzyć wskaźnik dyssynchronii skurczowej (SDI). Biorąc pod uwagę zmienność częstości akcji serca, wartość tę można wyrazić jako odsetek cyklu serca.
Kapetanakis i współpracownicy użyli RT3DE do oceny dyssynchronii za pomocą SDI u osób zdrowych, z prawidłową funkcją skurczową LV oraz z różnymi stopniami niewydolności serca.21 Badanie to sugerowało, że osoby zdrowe i z prawidłową funkcją skurczową LV miały normalnie zsynchronizowaną funkcję segmentalną, natomiast osoby z łagodną, umiarkowaną i ciężką dysfunkcją LV miały stopniowo wyższe wartości SDI.
Co ciekawe, stwierdzono jedynie słabą korelację między czasem trwania QRS a SDI (r=0,264, p=0,0005). Szeroki czas trwania QRS był w stanie przewidzieć tylko 46% pacjentów z istotną dyssynchronią mechaniczną.Badano również SDI u osób przed i po implantacji CRT. Osoby, które odpowiedziały na CRT, zdefiniowane jako poprawa objawowa, miały wyższe wyjściowe wartości SDI w porównaniu z osobami, które nie odpowiedziały na CRT, a po wszczepieniu urządzenia nastąpił u nich spadek SDI. Jest to zgodne z poglądem, że osoby z największą dyssynchronią na początku najlepiej reagują na CRT.
Kapetanakis i wsp. wykazali dość niską zmienność międzyobserwacyjną lub wewnątrzobserwacyjną uzyskanych wartości SDI, choć wymaga to powtórzenia w innych badaniach. Tylko w jednym innym niewielkim badaniu wykorzystano SDI u osób poddawanych CRT i wykazano, że SDI można zmniejszyć dzięki implantacji CRT.22
Ponieważ wartości TMSV są zwykle dłuższe niż TPSV stosowane w TDI, ponieważ reprezentują one punkt końcowy skurczu, a nie punkt najszybszego ruchu ściany, TMSV (lub SDI) nie można bezpośrednio porównywać z TPSV (lub wskaźnikiem Yu) w ujęciu bezwzględnym. Należałoby się jednak spodziewać, że powinna istnieć korelacja między nimi, skoro oba mogą przewidywać dyssynchronię. W powyższym badaniu Kapetanakisa i wsp. stwierdzono jedynie słabą, nieistotną korelację pomiędzy wskaźnikiem dyssynchronii SDI i TDI (r=0,264, p=0,064), co sugeruje, że odtwarzalność którejkolwiek z metod dyssynchronii może być trudna. Interesujące jest również to, że korelacja ta była lepsza dla pacjentów z wąskim zespołem QRS niż dla pacjentów z szerokim zespołem QRS. Wreszcie, dla odcięcia 33 ms dla wskaźnika dyssynchronii TDI, jak sugerował Yu, i arbitralnego odcięcia 8,3% dla SDI, uzyskano zgodność u 56,5% pacjentów z szerokim zespołem QRS co do obecności dysynchronii i u 41,2% pacjentów z wąskim zespołem QRS.
W porównaniu z TDI, RT3DE zapewnia lepsze, choć nadal niedoskonałe, obrazowanie segmentów koniuszkowych z powodu braku ograniczeń kąta Dopplera związanych z segmentami koniuszkowymi. Dostępne są narzędzia do edycji oprogramowania dla RT3DE, które pozwalają rozwiązać trudności związane z automatycznym wykrywaniem granic, spowodowane nieoptymalną jakością obrazu. Do 20% pacjentów może mieć obrazy, które nie mogą być analizowane z powodu złej jakości.21 RT3DE ocenia ruch ściany niezależnie od tego, czy jest on obwodowy, promieniowy czy styczny. W przeciwieństwie do metody TDI, w tej metodzie możliwe jest uzyskanie wszystkich danych segmentalnych z pojedynczej akwizycji. Co więcej, dane objętościowe są „prawdziwymi” danymi objętościowymi, tzn. nie wykorzystują założeń geometrycznych, lecz rzeczywiste dane wokseli zawarte w dynamicznej siatce powierzchniowej bijącej LV.
Speckle-tracking Radial Strain
Do oceny dyssynchronii zaproponowano ostatnio nową metodę zwaną speckle tracking.23 Jest to rodzaj obrazowania odkształcenia, w którym plamki, będące produktem ubocznym rozpraszania i odbicia ultradźwięków, można śledzić z klatki na klatkę i wykorzystywać do oceny ruchu promieniowego w projekcji przymostkowej w osi krótkiej. Może to być szczególnie przydatne, ponieważ obrazowanie odkształceń pozwala odróżnić aktywny ruch od pasywnego wiązania miokardium objętego zawałem. Suffoleto i wsp.23 badali odkształcenie promieniowe w sześciu segmentach ściany podstawowej i stwierdzili, że różnica ≥130 ms między czasem do szczytu odkształcenia w pierwszym i ostatnim segmencie ma 89% czułość i 83% swoistość w przewidywaniu wzrostu EF o ≥15% w okresie >3 miesięcy. Zaletą tej metody jest to, że nie zależy ona od kąta Dopplera i może lepiej określać miejsce ostatniej aktywacji mechanicznej, co skutkuje bardziej precyzyjnym celem umieszczenia elektrody do zatoki wieńcowej.
Metoda ta może być jednak trudna technicznie i zależy od odpowiednich okien przymostkowych. Obrazy muszą być pozyskiwane z dużą szybkością klatek, aby plamki mogły być odpowiednio śledzone, ale ta zwiększona szybkość klatek może prowadzić do utraty jakości obrazu. Metoda ta jest nowa i oczekuje na zatwierdzenie przez innych badaczy, zanim będzie mogła być szerzej stosowana.
Wnioski
Różne techniki echokardiograficzne były stosowane do oceny dyssynchronii u osób z niewydolnością serca w obecności lub braku szerokiego zespołu QRS. Wszystkie dotychczasowe badania miały jednak charakter retrospektywny lub były niewielkimi badaniami prospektywnymi. Badanie „Predictors of Response to Cardiac Resynchronization Therapy (PROSPECT)” jest trwającym obecnie wielonarodowym badaniem mającym na celu prospektywną ocenę u >300 pacjentów poddanych implantacji CRT, która z kilku echokardiograficznych technik dyssynchronii jest w stanie najlepiej przewidzieć odpowiedź kliniczną i odwrotny remodeling LV.2 Mierzonych jest trzynaście echokardiograficznych predyktorów odpowiedzi, w tym SPWMD, TPSV segmentów podstawnego przegrodowego i podstawnego bocznego oraz odchylenie standardowe TPSV dla 12 segmentów podstawnego i środkowego, między innymi. Niestety, protokół nie wymaga ani RT3DE, ani śledzenia markerów speckle tracking.
W ostatnich badaniach sugerowano, że echokardiograficzna ocena mechanicznej dyssynchronii jest ważnym narzędziem, które można wykorzystać do pomocy w identyfikacji potencjalnych respondentów na CRT. W chwili obecnej nie jest jasne, która metoda echokardiograficzna jest najbardziej przydatna w ocenie dyssynchronii lub przewidywaniu, kto odniesie korzyść z CRT.Idealne parametry echokardiograficzne byłyby łatwe do uzyskania, powtarzalne, dokładnie przewidywałyby odpowiedź na CRT i mogłyby być uzyskane szybko, z niewielkim lub żadnym przetwarzaniem. Trwające i przyszłe badania pozwolą określić, które parametry echa są najbardziej przydatne w identyfikacji pacjentów, którzy mogą odnieść korzyści z tej ważnej terapii.