Vastusresistanssikardiografiatestin ja vasemman kammion korvausfibroosin kehittymisen välinen yhteys

TAUSTA:

Päätös transkatetraalisesta aorttaläpän korvauksesta (TAVR) tehdään usein vasta pysyvän sydänvaurion jälkeen. Siksi tarvitaan uudenlaista menetelmää tunnistamaan potilaat, joilla on vähemmän kuin vaikea aorttaläppäavutauti ja jotka ovat välittömässä vaarassa saada sydänvaurion. Käsite on, että vasemman kammion (LV) dekompensaation alku on käännekohta, joka merkitsee sydämen varakapasiteetin menetystä ja sydänlihaskuidun muodostumista. Tämä on havainnointitutkimus, jossa kerätään tietoa mahdollisesta yhteydestä yksinkertaisen ei-invasiivisen testin, joka käyttää impedanssikardiografiaa (ICG) LV-dekompensaation havaitsemiseksi potilailla, joilla on kohtalainen aorttaläppäavutauti, ja LV-korvausfibroosin kehittymisen välillä. Läppäsydänsairaus (VHD) on yleinen sydämen vajaatoiminnan syy. Aorttaläppäavutauti, yksi VHD:n vakavimmista ja yleisimmistä muodoista, luonnehtuu sekä progressiivisesta läpän kaventumisesta että LV-remodelointivasteesta. Kohtalainen aorttaläppäavutauti (kohtalainen läpänkalkkeutuma) on VHD:n hoidon Yhdysvaltain kardiologiyhdistyksen (ACC)/Yhdysvaltain sydänyhdistyksen (AHA) ohjeistuksen vaiheessa B, joka määrittelee maksimiaorttanopeuden alle 4,0 m/s tai keskimääräisen aorttapaineen gradientin alle 40 mmHg ilman oireita. Itse asiassa joillakin aorttaläppäavutaudipotilailla, joilla on kyseiset läppähemodynamiikat, on oireita. Lisäksi potilailla, joilla on samat läppäominaisuudet, voi olla hyvin erilaisia LV-funktioita normaalista sydänlihaksesta LV-dekompensaatioon merkittävän korvausfibroosin kanssa. Tämä viittaa siihen, että pelkästään läpän ominaisuuksien huomioiminen LV-dysfunktion tarkastelematta saattaa olla riittämätöntä TAVR:n sopivan ajoituksen määrittämiseksi. Tällä hetkellä kaupallisesti saatavilla olevat läpät on tarkoitettu vaikeaan kalkkeutuneeseen aorttaläppäavutautiin potilailla, joilla on oireileva VHD. Tämä on ACC/AHA VHD -ohjeistuksen vaihe D, joka määrittelee läppähemodynamiikoiksi maksimiaorttanopeuden ≥ 4,0 m/s tai keskimääräisen aorttagradientin ≥ 40 mmHg. Kliiniset tutkimukset osoittavat kuitenkin, että usein TAVR-päätös tehdään vasta merkittävän sydänvaurion jälkeen. Tämä viittaa siihen, että varhainen interventio, kun se on aiheellista, voisi vähentää kaikkien syiden kuolleisuutta ja parantaa tuloksia verrattuna konservatiiviseen hoitoon. Toisin sanoen sopiva aika TAVR:lle voisi olla ennen vaihetta D. Dilemma on, että vaikka potilailla on oireita, sydäntiimillä ei ole selkeää perustetta edetä TAVR:ään, kun maksimiaorttanopeus on alle 4,0 m/s ja keskimääräinen aorttagradientti alle 40 mmHg. Tarkkailevan odottamisen haittapuoli on lisääntynyt kuolleisuusriski. Aorttaläppäavutaudin yleisimmät oireet ovat rintakipu, synkoopa ja dyspnea. Vakavin oire on dyspnea, joka liittyy kongestioiseen sydämen vajaatoimintaan. Selkeän dyspnean puhkeamisesta 50 % potilaista on kuollut 2 vuoden kuluessa. Jopa potilailla, joilla on vähiten vakava oire rintakipu, kuolleisuus on 50 % 5 vuoden kuluessa rintakivun puhkeamisesta. Sydänlihaksen fibroosi: Sydänlihaksen fibroosi on keskeinen patologinen piirre, joka liittyy LV-remodelointiin hypertrofian siirtyessä sydämen vajaatoimintaan. Sydänlihaksen fibroosi voidaan jakaa diffuusiin fibroosiin, joka ilmenee aikaisemmin ja on palautuvaa, ja korvausfibroosiin, joka ilmenee myöhemmin ja on peruuttamatonta. Teoriassa sopiva aika TAVR:lle olisi ennen korvausfibroosin muodostumista. Diffuusia ja korvausfibroosia sydänlihaksessa on lisääntynyt aorttaläppäavutaudilla, mutta ne liittyvät vain heikosti läpän kaventuman vakavuuteen. Itse asiassa potilailla, joilla on kohtalainen aorttaläppäavutauti, voi olla normaalia sydänlihasta, diffuusia fibroosia tai korvausfibroosia. Nykyisen tiedon aukko: LV-remodelointia aorttaläppäavutaudissa ei voida tarkasti ennustaa pelkästään läpän kaventuman asteesta, vaan sitä tulisi arvioida itsenäisesti. Subkliinisen LV-dekompensaation havaitseminen voisi mahdollisesti olla hyödyllistä fibroosin etenemisen arvioinnissa, joka liittyy siirtymään hypertrofiasta sydämen vajaatoimintaan. Tässä tutkimuksessa kuvattu ICG-testi on mahdollinen ehdokas tarvittavalle yksinkertaiselle ja edulliselle menetelmälle LV-dekompensaation havaitsemiseksi.

Impedanssikardiografia:

ICG-teknologia on ollut saatavilla yli 50 vuoden ajan. ICG kaupallistettiin alun perin kardiaalisen tuotannon ei-invasiiviseksi seurantaan. Teknologian kykyjä laajennettiin kattamaan hemodynaamisen toiminnan arviointi sydän- ja verisuonijärjestelmässä sydämen vajaatoiminnassa. ICG:ää on käytetty dekompensaation havaitsemiseen potilailla, joilla on sydämen vajaatoiminta, mutta ICG:ää ei ole käytetty erityisesti dekompensaation havaitsemiseen potilailla, joilla on kohtalainen aorttaläppäavutauti. Tämä on uusi kliininen sovellus, jossa dekompensaation alku voi olla tärkeä. Tämän projektin tarkoituksena on kerätä tietoa ICG-lukemista pysty- ja makuuasennoista aorttaläppäavutaudipotilaiden dekompensaation havaitsemiseksi. Teknologian tieteellinen perusta on seuraava. Vastusta vuorovirran virtaukselle kutsutaan impedanssiksi, ja kudoksen vastusta kohdistettuun virtaan kutsutaan sähköiseksi bioimpedanssiksi (Z). Sähkökenttä rintakehässä luodaan käyttämällä vuorottelevaa, korkeataajuista, matala-amplitudista virtaa vakiovirran lähteestä elektrokardiografiatyypin elektrodien kautta kaulalla ja vatsassa. Reaaliaikainen impedanssisignaali muistuttaa aorttapaineaaltoa. Intuitiivisen tulkinnan helpottamiseksi signaali käännetään niin, että impedanssin lasku näkyy näytettävän aaltomuodon nousuna. On tunnettua, että paineen nousunopeus nousevassa aortassa, dP/dt (joka on paineaallon nousun jyrkkyys ejection-vaiheessa), on osoitus supistuvuudesta. Systolessa aorttapaineen muutos (joka on syy) korreloi suoraan impedanssin muutoksen (joka on seuraus) kanssa. Differentioitu impedanssisignaali, dZ/dt, korreloi suoraan dP/dt:n kanssa. dZ/dt-aaltomuodossa ejection-aalto määritellään dZ/dt-aaltomuodon osaksi kammion ejection-vaiheen aikana. Korkein kohta ejection-aallolla on [dZ/dt]max, mitattuna ohmeina sekunnissa. Systolessa impedanssin muutoksen pääasiallinen lähde on veren liike aortassa. Ejection-aallon korkeus, [dZ/dt]max, korreloi vasemman kammion supistuvuuden kanssa.

Uusi menetelmä dekompensaation arvioimiseksi: ICG pysty/makuu-testin taustalla oleva perustotuus on Starlingin sydämen laki. Kammion toiminnassa Frank-Starling-suhde ilmaisee, että kammion supistusvoimaa vaikuttaa kammion seinämän muodostavien kuitujen end-diastolisen pituus, joka liittyy läheisesti end-diastoliseen tilavuuteen. Kehon asento vaikuttaa veritilavuuden jakautumiseen. End-diastoliseen tilavuuteen vaikuttaa veritilavuuden jakautuminen intratorakaalisen ja extratorakaalisen osaston välillä. Kun henkilö on pystyssä, painovoima aiheuttaa veren kertymisen kehon alaosiin, mikä lisää extratorakaalista veritilavuutta intratorakaalisen veritilavuuden kustannuksella. Lepotilassa olevalla henkilöllä asennonmuutos pystystä makuuun aiheuttaa extratorakaalisen veritilavuuden laskun ja intratorakaalisen veritilavuuden nousun. Tämä lisää laskimopaluuta sydämeen (esikuormitusta) ja end-diastolista tilavuutta. Sydämessä, joka pysyy kompensoituna, supistusvoima kasvaa lihaspituuden kasvaessa. LV-end-diastolisen tilavuuden kasvu saa lihaksen venymään sen kimmoisissa rajoissa ja johtaa suurempaan supistusvoimaan. Toisin sanoen kompensaatiossa makuu [dZ/dt]max on suurempi kuin pysty [dZ/dt]max. [29] Frank-Starling-käyrä edustaa kammion suorituskyvyn (LV-stressi) ja LV-end-diastolisen tilavuuden (LV-strain) välistä stressi/venymä-suhdetta. Normaalissa sydämessä käyrä on nouseva, mikä osoittaa, että end-diastolisen tilavuuden kasvu johtaa supistusvoiman kasvuun. Sydämen vajaatoiminnassa vasen kammio dekompensoituu. Dekompensaation alku, jota edustaa sydämen vajaatoimintakäyrän tasanne, tapahtuu, kun vasemmalla kammiolla ei ole enää sydämen varakapasiteettia. Tämä on käännekohta, kun LV-sydänlihas on venytetty sen kimmoiseen rajaan. Dekompensaation alku ilmenee, kun pysty [dZ/dt]max on sama kuin makuu [dZ/dt]max. Teoriassa dekompensaation alku merkitsee elävän sydänlihaskudoksen korvaamisen fibroottisella ei-supistuvalla kudoksella. Sydämen vajaatoimintakäyrän laskeva osa edustaa pahenevaa dekompensaatiota, kun LV-sydänlihas venytetään sen kimmoisen rajan yli, mikä johtaa heikompaan supistukseen. Mitä heikompi supistus, sitä hitaammin veri ejectoidaan vasemmasta kammiosta aorttaan. Tämä aiheuttaa hitaamman nousun (alempi jyrkkyys) aorttapaineaallon nousussa. Tämä ilmenee pienempänä [dZ/dt]max-arvona. Kun dekompensaatio pahenee, makuu dZ/dt]max jatkaa laskuaan pysty [dZ/dt]max:n alapuolelle. Dekompensaatiossa patofysiologinen muutos on sydämen kykenemättömyys siirtää kaikkea verenkierrosta palaavaa verta, kun potilas ei ole pystyssä, mikä johtaa veren kertymiseen sydämeen (kongestio). Dekompensaation alku voidaan pitää "kanarialinnuna hiilikaivoksessa", koska se toimii varoituksena siitä, että siirtymä hypertrofiasta sydämen vajaatoimintaan on välitön. Mahdollisesti LV-dekompensaation alku voisi osoittaa aikaikkunan alkamisen TAVR:n harkitsemiseksi aorttaläppäavutaudipotilailla. Asiaa koskevat alustavat tiedot: LV-systolisen toiminnan vertailemiseksi potilaiden välillä [dZ/dt]max-mittaa normalisoidaan jakamalla [dZ/dt]max-arvo rintakehän perusimpedanssilla (keskimääräinen sähköinen bioimpedanssi) (Zo). Tämä on samanlaista kuin se, miten stroke volume normalisoidaan jakamalla stroke volume -arvo kehon pinta-alalla tuottaen stroke index. Tätä normalisoitua ICG-indikaattoria LV-supistusvoimasta kutsutaan systoliseksi amplitudiksi (SA). SA:n kaava on [dZ/dt]max (Ω:ssa sekunnissa) jaettuna Zo:lla (Ω:ssa). [33] Kompensaatiovastuksen arvioimiseksi asennonmuutokseen normaalin kompensaatiovastuksen kriteeri on pysty SA pienempi kuin makuu SA. Dekompensaatioksi määritellään pysty SA ≥ makuu SA, mikä osoittaa, että vasen kammio on menettänyt supistusvaran ja toimii vastoin normaalia toimintaa Starlingin sydämen lain mukaisesti. Dekompensaation alku tapahtuu, kun pysty SA on yhtä suuri kuin makuu SA.

Odotettu tulos:

Siirtymä kompensaatiosta dekompensaatioon voisi olla tärkeä virstanpylväs LV-remodeloinnissa. Teoriassa ICG:llä havaittu dekompensaation alku on enteenä LV-korvausfibroosin kehittymisestä. Tämän tutkimuksen odotettu tulos on negatiivinen ICG-testi dekompensaatiosta potilaalla, jolla on kohtalainen aorttaläppäavutauti ja CMR-skannaus.