Korelace mezi impedanční kardiografií pro dekompenzaci a rozvojem náhradní fibrózy levé komory

POZADÍ:

Rozhodnutí provést transkatetrální náhradu aortální chlopně (TAVR) často přichází až poté, co dojde k trvalému poškození srdce. Proto existuje potřeba nové metody identifikace pacientů s méně než těžkou aortální stenózou, kteří jsou bezprostředně ohroženi poškozením srdce. Koncept spočívá v tom, že nástup dekompenzace levé komory (LK) je bodem zvratu, který označuje ztrátu srdeční rezervy a vznik myokardiální fibrózy. Toto je observační studie pro shromáždění údajů týkajících se možné souvislosti mezi jednoduchým neinvazivním testem využívajícím impedanční kardiografii (ICG) k detekci dekompenzace LK u pacientů se středně těžkou aortální stenózou a rozvojem náhradní fibrózy LK. Chlopenní srdeční vada (VHD) je častou příčinou srdečního selhání (HF). Aortální stenóza, jedna z nejzávažnějších a nejčastějších forem VHD, je charakterizována progresivním zúžením chlopně i remodelační odpovědí LK. Středně těžká aortální stenóza (střední kalcifikace cípů) je ve stadiu B podle pokynů American College of Cardiology (ACC)/American Heart Association (AHA) pro management VHD, které specifikují maximální aortální rychlost menší než 4,0 m/s nebo střední aortální tlakový gradient menší než 40 mmHg a žádné příznaky. Ve skutečnosti někteří pacienti s aortální stenózou s těmito chlopenními hemodynamickými parametry mají příznaky. Také pacienti se stejnými charakteristikami chlopně mohou mít velmi odlišné funkce LK, od normálního myokardu po dekompenzaci LK s významnou náhradní fibrózou. To naznačuje, že pouze zvažování charakteristik chlopně, bez hledání dysfunkce LK, může být nedostatečné pro určení vhodného času pro TAVR. V současnosti jsou komerčně dostupné chlopně indikovány pro těžkou kalcifikující aortální stenózu u pacientů s symptomatickou VHD. To je stadium D v pokynech ACC/AHA pro VHD, které specifikují hemodynamiku chlopně s maximální aortální rychlostí ≥ 4,0 m/s nebo středním gradientem ≥ 40 mmHg. Avšak klinické studie ukazují, že často je rozhodnutí o TAVR učiněno až po výskytu významného poškození srdce. To naznačuje, že včasný zásah, když je to vhodné, by mohl snížit celkovou úmrtnost a zlepšit výsledky ve srovnání s konzervativní léčbou. Jinými slovy, vhodný čas pro TAVR by mohl být před stadiem D. Dilema je, že i s příznaky nemá srdeční tým jasnou indikaci k provedení TAVR, když je maximální aortální rychlost menší než 4,0 m/s a střední aortální gradient je menší než 40 mmHg. Nevýhodou pozorování a čekání je zvýšené riziko úmrtnosti. Běžnými příznaky aortální stenózy jsou angina, synkopa a dušnost. Nejzávažnějším příznakem je dušnost, která je spojena s kongestivním HF. Od nástupu zjevné dušnosti zemře do 2 let 50 % pacientů. Dokonce i pacienti s nejméně závažným příznakem anginy mají úmrtnost 50 % do 5 let od nástupu anginy. Myokardiální fibróza: Myokardiální fibróza je klíčový patologický rys spojený s remodelací LK během přechodu od hypertrofie k HF. Myokardiální fibrózu lze rozdělit na difúzní fibrózu, která nastává dříve a je reverzibilní, a náhradní fibrózu, která nastává později a je ireverzibilní. Teoreticky by vhodný čas pro TAVR měl být před vznikem náhradní fibrózy. Difúzní a náhradní fibróza v myokardu se zvyšují s aortální stenózou, ale jsou pouze slabě spojeny se závažností zúžení chlopně. Ve skutečnosti pacienti se středně těžkou aortální stenózou mohou mít normální myokard, difúzní fibrózu nebo náhradní fibrózu. Mezera ve současných znalostech: Remodelaci LK v důsledku aortální stenózy nelze přesně předpovědět pouze ze stupně zúžení chlopně a měla by být hodnocena nezávisle. Detekce subklinické dekompenzace LK by potenciálně mohla být užitečná při hodnocení progrese fibrózy spojené s přechodem od hypertrofie k HF. ICG test popsaný v této studii je potenciálním kandidátem pro potřebnou jednoduchou a levnou metodu detekce dekompenzace LK.

Impedanční kardiografie:

Technologie ICG je dostupná přes 50 let. ICG byla původně komercializována pro neinvazivní monitorování srdečního výdeje. Schopnost technologie se rozšířila o hodnocení hemodynamické funkce kardiovaskulárního systému při HF. ICG byla použita k detekci dekompenzace u pacientů se srdečním selháním, ale ICG nebyla specificky použita k detekci dekompenzace u pacientů se středně těžkou aortální stenózou. Toto je nová klinická aplikace, kde by nástup dekompenzace mohl být důležitý. Shromažďování údajů o ICG hodnotách ve vzpřímené a vleže poloze pro detekci dekompenzace u pacientů s aortální stenózou je cílem tohoto projektu. Vědecký základ technologie je následující. Odpor proti průtoku střídavého elektrického proudu je znám jako impedance a odpor tkáně vůči aplikovanému proudu se nazývá elektrická bioimpedance (Z). Elektrické pole uvnitř hrudníku je vytvořeno aplikací střídavého, vysokofrekvenčního, nízkonapěťového proudu ze zdroje konstantního proudu prostřednictvím souboru elektrokardiografických elektrod na krku a břiše. Signál impedance v reálném čase připomíná aortální tlakovou vlnu. Pro usnadnění intuitivního výkladu je signál invertován, takže pokles impedance se jeví jako vzestup zobrazeného průběhu. Je známo, že rychlost nárůstu tlaku ve vzestupné aortě, dP/dt (což je sklon vzestupné části tlakové vlny během ejekční fáze), je ukazatelem kontraktility. Během systoly změna aortálního tlaku (což je příčina) přímo koreluje se změnou impedance (což je výsledek). Diferenciovaný impedanční signál, dZ/dt, přímo koreluje s dP/dt. Na průběhu dZ/dt je ejekční vlna definována jako část průběhu dZ/dt během komorové ejekce. Nejvyšší bod na ejekční vlně je [dZ/dt]max, měřeno v ohmech za sekundu. V systole je hlavním zdrojem změny impedance pohyb krve v aortě. Výška ejekční vlny, [dZ/dt]max, koreluje s kontraktilitou levé komory.

Nová metoda hodnocení dekompenzace: Skutečnost stojící za ICG testem ve vzpřímené/vleže poloze je Starlingův zákon srdce. Pro komorovou funkci Frank-Starlingův vztah uvádí, že síla komorové kontrakce je ovlivněna end-diastolickou délkou vláken tvořících myokardiální stěnu, která úzce souvisí s end-diastolickým objemem. Poloha těla ovlivňuje distribuci krevního objemu. End-diastolický objem je ovlivněn distribucí krevního objemu mezi nitrohrudní a mimohrudní oddíly. Když je člověk vzpřímený, gravitační síla způsobuje hromadění krve v dolních částech těla, což zvyšuje mimohrudní krevní objem na úkor nitrohrudního krevního objemu. Pro osobu v klidu manévr změny polohy ze vzpřímené do vleže způsobí pokles mimohrudního krevního objemu a zvýšení nitrohrudního krevního objemu. Toto zvyšuje žilní návrat k srdci (předtížení) a end-diastolický objem. V srdci, které zůstává kompenzované, se kontraktilní síla zvyšuje s rostoucí délkou svalu. Zvýšení end-diastolického objemu LK způsobí, že se sval natáhne v rámci své elastické meze a vede k větší kontraktilní síle. Jinými slovy, při kompenzaci je vleže [dZ/dt]max větší než vzpřímeně [dZ/dt]max. [29] Frank-Starlingova křivka představuje vztah napětí/deformace mezi výkonem komory (napětí LK) a end-diastolickým objemem LK (deformace LK). V normálním srdci je křivka stoupající, což naznačuje, že zvýšení end-diastolického objemu vede ke zvýšení kontraktilní síly. Při HF se levá komora dekompenzuje. Nástup dekompenzace, reprezentovaný plató křivky srdečního selhání, nastává, když levá komora již nemá srdeční rezervu. Toto je bod zvratu, kdy je myokard LK natažen na svou elastickou mez. Nástup dekompenzace je indikován tím, že vzpřímeně [dZ/dt]max je stejné jako vleže [dZ/dt]max. Teoreticky nástup dekompenzace označuje začátek nahrazování životaschopné myokardiální tkáně fibrózní ne-kontraktilní tkání. Sestupná část křivky HF představuje zhoršující se dekompenzaci, kdy je myokard LK natažen za svou elastickou mez, což vede k slabší kontrakci. Čím slabší je kontrakce, tím pomaleji je krev vypuzována z levé komory do aorty. To způsobuje pomalejší vzestup (nižší sklon) vzestupné části aortální tlakové vlny. To je indikováno menší hodnotou [dZ/dt]max. Jak se dekompenzace zhoršuje, vleže [dZ/dt]max dále klesá pod hodnotu vzpřímeně [dZ/dt]max. Při dekompenzaci je patofyziologickou změnou neschopnost srdce přečerpat veškerou krev, která je vrácena z oběhového systému, když pacient není vzpřímený, což vede k hromadění krve v srdci (kongesce). Nástup dekompenzace by mohl být považován za "kanárka v dole", protože slouží jako včasné varování, že přechod od hypertrofie k HF je bezprostřední. Potenciálně by nástup dekompenzace LK mohl naznačovat začátek časového okna pro zvažování TAVR u pacientů s aortální stenózou. Relevantní předběžná data: Pro srovnání systolické funkce LK mezi pacienty je měření [dZ/dt]max normalizováno dělením hodnoty [dZ/dt]max bazální impedancí (průměrnou elektrickou bioimpedancí) hrudníku (Zo). To je podobné způsobu, jakým je objemová práce normalizována dělením hodnoty objemové práce tělesným povrchem pro vytvoření objemového indexu. Tento normalizovaný ICG ukazatel kontraktilní síly LK se nazývá systolická amplituda (SA). Vzorec pro SA je [dZ/dt]max (v Ω za sekundu) děleno Zo (v Ω). [33] Pro hodnocení kompenzační odpovědi na změnu polohy je kritériem normální kompenzační odpovědi vzpřímená SA menší než vleže SA. Dekompenzace je definována jako vzpřímená SA ≥ vleže SA, což naznačuje, že levá komora ztratila kontraktilní rezervu a funguje v rozporu s normální funkcí podle Starlingova zákona srdce. Nástup dekompenzace nastává, když je vzpřímená SA rovna vleže SA.

OČEKÁVANÝ VÝSLEDEK:

Přechod od kompenzace k dekompenzaci by mohl být důležitým milníkem v remodelaci LK. Teoreticky je ICG detekovaný nástup dekompenzace předzvěstí rozvoje náhradní fibrózy LK. Očekávaným výsledkem této studie je negativní ICG test na dekompenzaci u pacienta se středně těžkou aortální stenózou s CMR skenem.