Korrelation zwischen einem Impedanzkardiographie-Test auf Dekompensation und der Entwicklung von linksventrikulärem Ersatzfibrose

HINTERGRUND:

Die Entscheidung für einen transkatheter Aortenklappenersatz (TAVR) erfolgt oft erst nachdem bereits permanente Herzschäden aufgetreten sind. Daher besteht Bedarf an einer neuartigen Methode zur Identifizierung von Patienten mit weniger als schwerer Aortenstenose, die ein unmittelbares Risiko für Herzschäden haben. Das Konzept besagt, dass das Einsetzen der linksventrikulären (LV) Dekompensation der Wendepunkt ist, der den Verlust der kardialen Reserve und die Bildung von myokardialer Fibrose markiert. Dies ist eine Beobachtungsstudie zur Sammlung von Daten über den möglichen Zusammenhang zwischen einem einfachen nicht-invasiven Test mittels Impedanzkardiographie (ICG) zur Detektion von LV-Dekompensation bei Patienten mit moderater Aortenstenose und der Entwicklung von LV-Ersatzfibrose. Klappenvitien (VHD) sind eine häufige Ursache von Herzinsuffizienz (HF). Aortenstenose, eine der schwerwiegendsten und häufigsten Formen von VHD, ist sowohl durch progressive Klappenverengung als auch durch die LV-Remodelling-Reaktion charakterisiert. Moderate Aortenstenose (moderate Klappenverkalkung) befindet sich in Stadium B der Richtlinien des American College of Cardiologists (ACC)/American Heart Association (AHA) für das Management von VHD, die eine maximale Aortengeschwindigkeit von weniger als 4,0 m/s oder einen mittleren Aortendruckgradienten von weniger als 40 mmHg sowie keine Symptome vorgeben. Tatsächlich haben einige Aortenstenose-Patienten mit diesen Klappenhämodynamiken Symptome. Außerdem können Patienten mit denselben Klappencharakteristiken sehr unterschiedliche LV-Funktionen aufweisen, die von normalem Myokard bis hin zu LV-Dekompensation mit signifikanter Ersatzfibrose reichen. Dies legt nahe, dass allein die Betrachtung der Klappencharakteristika ohne Berücksichtigung einer LV-Dysfunktion für die Bestimmung eines geeigneten Zeitpunkts für TAVR unzureichend sein könnte. Derzeit sind kommerziell erhältliche Klappen für schwere kalzifizierte Aortenstenose bei Patienten mit symptomatischer VHD indiziert. Dies entspricht Stadium D der ACC/AHA VHD-Richtlinien, die Klappenhämodynamiken mit einer maximalen Aortengeschwindigkeit ≥ 4,0 m/s oder einem mittleren Gradienten ≥ 40 mmHg vorgeben. Klinische Studien zeigen jedoch, dass die Entscheidung für TAVR oft erst nach erheblicher Herzschädigung erfolgt. Dies deutet darauf hin, dass eine frühzeitige Intervention, falls indiziert, im Vergleich zum konservativen Management die Gesamtmortalität reduzieren und die Ergebnisse verbessern könnte. Mit anderen Worten, ein geeigneter Zeitpunkt für TAVR könnte vor Stadium D liegen. Das Dilemma besteht darin, dass selbst bei Symptomen dem Heart Team eine klare Indikation für TAVR fehlt, wenn die maximale Aortengeschwindigkeit unter 4,0 m/s und der mittlere Aortengradient unter 40 mmHg liegen. Der Nachteil des abwartenden Beobachtens ist das erhöhte Mortalitätsrisiko. Die häufigen Symptome bei Aortenstenose sind Angina pectoris, Synkope und Dyspnoe. Das schwerwiegendste Symptom ist Dyspnoe, die mit kongestiver Herzinsuffizienz assoziiert ist. Ab Beginn offensichtlicher Dyspnoe versterben 50% der Patienten innerhalb von 2 Jahren. Selbst Patienten mit dem am wenigsten schwerwiegenden Symptom Angina pectoris haben eine Mortalitätsrate von 50% innerhalb von 5 Jahren nach Auftreten der Angina. Myokardfibrose: Myokardfibrose ist das Schlüsselpathologiemerkmal, das mit LV-Remodelling während des Übergangs von Hypertrophie zu Herzinsuffizienz assoziiert ist. Myokardfibrose kann unterteilt werden in diffuse Fibrose, die früher auftritt und reversibel ist, und Ersatzfibrose, die später auftritt und irreversibel ist. Theoretisch wäre ein geeigneter Zeitpunkt für TAVR vor der Bildung von Ersatzfibrose. Diffuse und Ersatzfibrose im Myokard sind bei Aortenstenose erhöht, stehen aber nur in schwachem Zusammenhang mit dem Schweregrad der Klappenverengung. Tatsächlich können Patienten mit moderater Aortenstenose normales Myokard, diffuse Fibrose oder Ersatzfibrose aufweisen. Wissenslücke: Das durch Aortenstenose bedingte LV-Remodelling kann allein anhand des Grades der Klappenverengung nicht genau vorhergesagt werden und sollte unabhängig beurteilt werden. Die Detektion subklinischer LV-Dekompensation könnte potenziell hilfreich bei der Beurteilung der Fibroseprogression im Zusammenhang mit dem Übergang von Hypertrophie zu Herzinsuffizienz sein. Der in dieser Studie beschriebene ICG-Test ist ein potenzieller Kandidat für die benötigte einfache und kostengünstige Methode zur Detektion von LV-Dekompensation.

Impedanzkardiographie:

Die ICG-Technologie ist seit über 50 Jahren verfügbar. ICG wurde ursprünglich zur nicht-invasiven Überwachung des Herzzeitvolumens kommerzialisiert. Die Fähigkeiten der Technologie erweiterten sich auf die Beurteilung der hämodynamischen Funktion des kardiovaskulären Systems bei Herzinsuffizienz. ICG wurde zur Detektion von Dekompensation bei Patienten mit Herzinsuffizienz eingesetzt, jedoch nicht spezifisch zur Detektion von Dekompensation bei Patienten mit moderater Aortenstenose. Dies ist eine neue klinische Anwendung, bei der das Einsetzen der Dekompensation wichtig sein könnte. Die Sammlung von Daten zu ICG-Messwerten in aufrechter und liegender Position zur Detektion von Dekompensation bei Patienten mit Aortenstenose ist der Zweck dieses Projekts. Die wissenschaftliche Grundlage der Technologie ist Folgende. Der Widerstand gegen den Fluss eines Wechselstroms wird als Impedanz bezeichnet, und der Gewebewiderstand gegen einen angelegten Strom wird als elektrische Bioimpedanz (Z) bezeichnet. Ein elektrisches Feld innerhalb des Thorax wird durch Anlegen von wechselndem, hochfrequentem, niedrigamplitudigem Strom von einer Konstantstromquelle über einen Satz EKG-ähnlicher Elektroden am Hals und Abdomen erzeugt. Das Echtzeit-Impedanzsignal ähnelt der Aortendruckwelle. Zur erleichterten intuitiven Interpretation wird das Signal invertiert, sodass eine Abnahme der Impedanz als Anstieg der angezeigten Wellenform erscheint. Es ist bekannt, dass die Druckanstiegsgeschwindigkeit in der Aorta ascendens, dP/dt (die Steigung des Anstiegs der Druckwelle während der Ejektionsphase), ein Indikator für die Kontraktilität ist. Während der Systole korreliert die Aortendruckänderung (die Ursache) direkt mit der Impedanzänderung (die Folge). Das differenzierte Impedanzsignal dZ/dt korreliert direkt mit dP/dt. Auf der dZ/dt-Wellenform ist die Ejektionswelle als der Teil der dZ/dt-Wellenform während der ventrikulären Ejektion definiert. Der höchste Punkt der Ejektionswelle ist [dZ/dt]max, gemessen in Ohm pro Sekunde. In der Systole ist die Hauptquelle der Impedanzänderung die Blutbewegung in der Aorta. Die Höhe der Ejektionswelle, [dZ/dt]max, korreliert mit der linksventrikulären Kontraktilität.

Neuartige Methode zur Beurteilung der Dekompensation: Die Grundwahrheit hinter dem ICG-Aufrecht/Liegen-Test ist das Frank-Starling-Gesetz des Herzens. Für die Ventrikelfunktion besagt die Frank-Starling-Beziehung, dass die Kraft der Ventrikelkontraktion von der enddiastolischen Länge der Fasern der Myokardwand beeinflusst wird, die eng mit dem enddiastolischen Volumen zusammenhängt. Die Körperposition beeinflusst die Verteilung des Blutvolumens. Das enddiastolische Volumen wird durch die Verteilung des Blutvolumens zwischen intrathorakalen und extrathorakalen Kompartimenten beeinflusst. Wenn eine Person aufrecht ist, verursacht die Schwerkraft, dass Blut in untere Körperpartien poolt, was das extrathorakale Blutvolumen auf Kosten des intrathorakalen Blutvolumens erhöht. Bei einer ruhenden Person führt der Wechsel der Körperhaltung von aufrecht zu liegend zu einer Abnahme des extrathorakalen Blutvolumens und einer Zunahme des intrathorakalen Blutvolumens. Dies erhöht den venösen Rückfluss zum Herzen (Vorlast) und das enddiastolische Volumen. In einem kompensierten Herzen nimmt die Kontraktionskraft mit zunehmender Muskellänge zu. Eine Zunahme des LV-enddiastolischen Volumens bewirkt, dass sich der Muskel innerhalb seiner elastischen Grenzen dehnt und zu einer größeren Kontraktionskraft führt. Mit anderen Worten, bei Kompensation ist das liegende [dZ/dt]max größer als das aufrechte [dZ/dt]max. [29] Die Frank-Starling-Kurve repräsentiert die Spannungs-/Dehnungsbeziehung der Ventrikelleistung (LV-Spannung) zum LV-enddiastolischen Volumen (LV-Dehnung). In einem normalen Herzen ist die Kurve ansteigend, was darauf hinweist, dass eine Zunahme des enddiastolischen Volumens zu einer Zunahme der Kontraktionskraft führt. Bei Herzinsuffizienz dekompensiert der linke Ventrikel. Das Einsetzen der Dekompensation, dargestellt durch das Plateau der Herzinsuffizienzkurve, tritt auf, wenn der linke Ventrikel keine kardiale Reserve mehr hat. Dies ist der Wendepunkt, wenn das LV-Myokard bis zu seiner elastischen Grenze gedehnt ist. Das Einsetzen der Dekompensation wird durch gleiche Werte von aufrechtem [dZ/dt]max und liegendem [dZ/dt]max angezeigt. Theoretisch markiert das Einsetzen der Dekompensation den Beginn des Ersatzes von viablem Myokardgewebe durch fibrotisches nicht-kontraktiles Gewebe. Der absteigende Teil der HF-Kurve repräsentiert die Verschlechterung der Dekompensation, wenn das LV-Myokard über seine elastische Grenze hinaus gedehnt wird, was zu einer schwächeren Kontraktion führt. Je schwächer die Kontraktion, desto langsamer wird das Blut aus dem linken Ventrikel in die Aorta ausgeworfen. Dies verursacht einen langsameren Anstieg (geringere Steigung) des Anstiegs der Aortendruckwelle. Dies wird durch einen kleineren Wert von [dZ/dt]max angezeigt. Mit fortschreitender Dekompensation nimmt das liegende [dZ/dt]max weiter ab und unterschreitet das aufrechte [dZ/dt]max. Bei Dekompensation ist eine pathophysiologische Veränderung die Unfähigkeit des Herzens, bei nicht-aufrechter Position des Patienten das gesamte aus dem Kreislaufsystem zurückfließende Blut zu bewegen, was zu einer Blutansammlung im Herzen (Kongestion) führt. Das Einsetzen der Dekompensation könnte als "Kanarienvogel im Kohlebergwerk" betrachtet werden, da es als Frühwarnung dient, dass der Übergang von Hypertrophie zu Herzinsuffizienz unmittelbar bevorsteht. Möglicherweise könnte das Einsetzen der LV-Dekompensation den Beginn des Zeitfensters für die Erwägung von TAVR bei Patienten mit Aortenstenose anzeigen. Relevante Vorläufige Daten: Für Vergleiche der LV-systolischen Funktion zwischen Patienten wird das Maß [dZ/dt]max normalisiert, indem der [dZ/dt]max-Wert durch die Basisimpedanz (die durchschnittliche elektrische Bioimpedanz) des Thorax (Zo) dividiert wird. Dies ähnelt der Art, wie das Schlagvolumen durch Division des Schlagvolumenwerts durch die Körperoberfläche zum Schlagindex normalisiert wird. Dieser normalisierte ICG-Indikator der LV-Kontraktionskraft wird systolische Amplitude (SA) genannt. Die Formel für SA ist [dZ/dt]max (in Ω pro Sekunde) geteilt durch Zo (in Ω). [33] Für die Beurteilung der kompensatorischen Reaktion auf Haltungsänderung ist das Kriterium für eine normale kompensatorische Reaktion aufrechte SA kleiner als liegende SA. Dekompensation ist definiert als aufrechte SA ≥ liegende SA, was anzeigt, dass der linke Ventrikel seine Kontraktionsreserve verloren hat und entgegen der normalen Funktion gemäß dem Frank-Starling-Gesetz des Herzens arbeitet. Das Einsetzen der Dekompensation tritt auf, wenn aufrechte SA gleich liegender SA ist.

ERWARTETES ERGEBNIS:

Der Wechsel von Kompensation zu Dekompensation könnte ein wichtiger Meilenstein im LV-Remodelling sein. Theoretisch ist der ICG-detektierte Beginn der Dekompensation ein Vorbote der Entwicklung von LV-Ersatzfibrose. Das erwartete Ergebnis dieser Studie ist ein negativer ICG-Test auf Dekompensation bei einem Patienten mit moderater Aortenstenose mit einem CMR-Scan.