이완기 심장 임피던스 검사와 좌심실 대체 섬유화 발생 간의 상관관계

배경:

경피적 대동맥판막 치환술(TAVR)을 수행하기로 한 결정은 종종 영구적인 심장 손상이 발생한 후에 이루어집니다. 따라서 심장 손상의 임박한 위험이 있는 중증도 미만의 대동맥판막협착증 환자를 식별하는 새로운 방법이 필요합니다. 좌심실(LV) 보상상태 상실의 발현은 심장 예비력의 상실과 심근 섬유화의 형성을 나타내는 전환점이라는 개념입니다. 이는 중등도 대동맥판막협착증 환자에서 임피던스 심장조영술(ICG)을 사용하여 좌심실 보상상태 상실을 감지하는 간단한 비침습적 검사와 좌심실 대체 섬유화의 발생 사이의 가능한 연관성에 관한 데이터를 수집하기 위한 관찰 연구입니다. 판막성 심장병(VHD)은 심부전(HF)의 일반적인 원인입니다. 가장 심각하고 흔한 VHD 형태 중 하나인 대동맥판막협착증은 진행성 판막 협착과 좌심실 리모델링 반응이 특징입니다. 중등도 대동맥판막협착증(중등도 판막 석회화)은 미국 심장학회(ACC)/미국 심장협회(AHA)의 VHD 관리 지침에서 최대 대동맥 속도 4.0 m/s 미만 또는 평균 대동맥 압력 구배 40 mmHg 미만이며 증상이 없는 B 단계에 해당합니다. 사실, 그러한 판막 혈역동학을 가진 일부 대동맥판막협착증 환자에게는 증상이 있습니다. 또한 동일한 판막 특성을 가진 환자들도 정상 심근에서 유의미한 대체 섬유화를 동반한 좌심실 보상상태 상실에 이르기까지 매우 다른 좌심실 기능을 가질 수 있습니다. 이는 좌심실 기능 장애를 살펴보지 않고 판막의 특성만 고려하는 것이 TAVR의 적절한 시기를 결정하는 데 불충분할 수 있음을 시사합니다. 현재 상용화된 판막은 증상성 VHD 환자에서 중증 석회화성 대동맥판막협착증에 대해 적응증이 있습니다. 이는 ACC/AHA VHD 지침에서 최대 대동맥 속도 ≥ 4.0 m/s 또는 평균 대동맥 구배 ≥ 40 mmHg의 판막 혈역동학을 명시하는 D 단계입니다. 그러나 임상 연구에 따르면 종종 TAVR 결정은 상당한 심장 손상이 발생한 후에 이루어집니다. 이는 적절한 경우 조기 중재가 보존적 치료와 비교하여 전인적 사망률을 감소시키고 결과를 개선할 수 있음을 시사합니다. 즉, TAVR의 적절한 시기는 D 단계 이전일 수 있습니다. 딜레마는 증상이 있더라도 최대 대동맥 속도가 4.0 m/s 미만이고 평균 대동맥 구배가 40 mmHg 미만일 때 심장 팀이 TAVR을 진행할 명확한 적응증이 부족하다는 점입니다. 경과관찰의 단점은 사망 위험이 증가한다는 것입니다. 대동맥판막협착증의 일반적인 증상은 협심증, 실신 및 호흡곤란입니다. 가장 심각한 증상은 울혈성 심부전과 관련된 호흡곤란입니다. 명백한 호흡곤란 발현부터 환자의 50%가 2년 이내에 사망합니다. 가장 덜 심각한 협심증 증상이 있는 환자들도 협심증 발현 후 5년 이내에 50%의 사망률을 보입니다. 심근 섬유화: 심근 섬유화는 비대에서 심부전으로의 전환期間 동안 좌심실 리모델링과 관련된 주요 병리학적 특징입니다. 심근 섬유화는 더 일찍 발생하고 가역적인 미만성 섬유화와 더 늦게 발생하고 비가역적인 대체 섬유화로 나눌 수 있습니다. 이론적으로 TAVR의 적절한 시기는 대체 섬유화 형성 이전일 것입니다. 심근의 미만성 및 대체 섬유화는 대동맥판막협착증으로 증가하지만 판막 협착의 심각도와는 약하게만 연관됩니다. 사실, 중등도 대동맥판막협착증 환자는 정상 심근, 미만성 섬유화 또는 대체 섬유화를 가질 수 있습니다. 현재 지식의 간극: 대동맥판막협착증으로 인한 좌심실 리모델링은 판막 협착 정도만으로 정확하게 예측할 수 없으며 독립적으로 평가되어야 합니다. 잠재적 좌심실 보상상태 상실의 감지는 비대에서 심부전으로의 전환과 관련된 섬유화의 진행을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다. 본 연구에서 설명된 ICG 검사는 필요한 좌심실 보상상태 상실을 감지하는 간단하고 저렴한 방법의 잠재적 후보입니다.

임피던스 심장조영술:

ICG 기술은 50년 이상 이용 가능해졌습니다. ICG는 처음에는 비침습적으로 심박출량을 모니터링하기 위해 상용화되었습니다. 이 기술의 능력은 심부전에서 심혈관계의 혈역동학적 기능 평가를 포함하도록 확장되었습니다. ICG는 심부전 환자에서 보상상태 상실을 감지하는 데 사용되었지만, ICG는 중등도 대동맥판막협착증 환자에서 보상상태 상실을 특별히 감지하는 데는 사용되지 않았습니다. 이는 보상상태 상실의 발현이 중요할 수 있는 새로운 임상 적용입니다. 대동맥판막협착증 환자에서 보상상태 상실을 감지하기 위해 직립 및 와위 자세에서의 ICG 판독값에 대한 데이터를 수집하는 것이 이 프로젝트의 목적입니다. 이 기술의 과학적 기초는 다음과 같습니다. 교류 전류의 흐름에 대한 저항을 임피던스라고 하며, 적용된 전류에 대한 조직 저항을 전기 생체 임피던스(Z)라고 합니다. 흉강 내 전기장은 목과 복부에 있는 일련의 심전도 유형 전극을 통해 정전류원으로부터 교류, 고주파, 저진폭 전류를 적용하여 생성됩니다. 실시간 임피던스 신호는 대동맥 압력 파형과 유사합니다. 직관적인 해석을 용이하게 하기 위해 신호는 반전되어 임피던스 감소가 표시된 파형의 상승으로 나타납니다. 승모대동맥에서의 압력 상승률인 dP/dt(박출기 동안 압력 파형 상승의 기울기)는 수축력을 나타내는 지표로 알려져 있습니다. 수축기 동안 대동맥 압력 변화(원인)는 임피던스 변화(결과)와 직접적으로 상관관계를 가집니다. 미분 임피던스 신호인 dZ/dt는 dP/dt와 직접적으로 상관관계를 가집니다. dZ/dt 파형에서 박출 파는 심실 박출 동안 dZ/dt 파형의 부분으로 정의됩니다. 박출 파의 가장 높은 지점은 초당 옴으로 측정되는 [dZ/dt]max입니다. 수축기에서 임피던스 변화의 주요 원인은 대동맥에서의 혈액 이동입니다. 박출 파의 높이인 [dZ/dt]max는 좌심실 수축력과 상관관계를 가집니다.

보상상태 상실 평가의 새로운 방법: ICG 직립/와위 검사 뒤의 근본 원리는 스탈링의 심장 법칙입니다. 심실 기능에 대해, 프랭크-스탈링 관계는 심실 수축의 힘이 심근벽을 구성하는 섬유의 이완기 말 길이에 영향을 받으며, 이는 이완기 말 용량과 밀접하게 관련되어 있다고 명시합니다. 체위는 혈액량의 분포에 영향을 미칩니다. 이완기 말 용량은 흉강 내와 흉강 외 구획 사이의 혈액량 분포에 영향을 받습니다. 사람이 직립할 때, 중력은 혈액이 몸의 아래 부분에 고이게 하여 흉강 내 혈액량을 희생시키면서 흉강 외 혈액량을 증가시킵니다. 휴식 중인 사람의 경우, 직립 자세에서 와위 자세로 체위를 변경하는 동작은 흉강 외 혈액량의 감소와 흉강 내 혈액량의 증가를 초래합니다. 이는 정맥 환류(전부하)와 이완기 말 용량을 증가시킵니다. 보상상태를 유지하는 심장에서 수축력은 근육 길이가 증가함에 따라 증가합니다. 좌심실 이완기 말 용량의 증가는 근육이 탄성 한계 내에서 늘어나 더 큰 수축력을 초래합니다. 즉, 보상 상태에서는 와위 [dZ/dt]max가 직립 [dZ/dt]max보다 큽니다. [29] 프랭크-스탈링 곡선은 심실 성능(LV 스트레스)과 좌심실 이완기 말 용량(LV 스트레인)의 스트레스/스트레인 관계를 나타냅니다. 정상 심장에서 곡선은 상승하며, 이완기 말 용량의 증가가 수축력의 증가를 초래함을 나타냅니다. 심부전에서는 좌심실이 보상상태를 상실합니다. 심부전 곡선의 고원으로 나타나는 보상상태 상실의 발현은 좌심실이 더 이상의 심장 예비력이 없을 때 발생합니다. 이는 좌심실 심근이 탄성 한계까지 늘어났을 때의 전환점입니다. 보상상태 상실의 발현은 직립 [dZ/dt]max가 와위 [dZ/dt]max와 동일할 때 나타납니다. 이론적으로, 보상상태 상실의 발현은 생존 가능한 심근 조직이 섬유성 비수축 조직으로 대체되기 시작하는 것을 나타냅니다. 심부전 곡선의 하강 부분은 악화되는 보상상태 상실을 나타내며, 좌심실 심근이 탄성 한계를 넘어 늘어나 더 약한 수축을 초래할 때입니다. 수축이 약할수록 혈액이 좌심실에서 대동맥으로 더 느리게 박출됩니다. 이는 대동맥 압력 파형 상승의 더 느린 상승(낮은 기울기)을 초래합니다. 이는 더 작은 [dZ/dt]max 값으로 나타납니다. 보상상태 상실이 악화됨에 따라, 와위 dZ/dt]max는 직립 [dZ/dt]max 아래로 계속 감소합니다. 보상상태 상실에서 병태생리학적 변화는 환자가 직립하지 않을 때 순환계에서 반환된 모든 혈액을 심장이 움직일 수 없는 능력이며, 이는 심장으로의 혈액 축적(울혈)로 이어집니다. 보상상태 상실의 발현은 "광산의 카나리아"로 간주될 수 있는데, 이는 비대에서 심부전으로의 전환이 임박했다는 조기 경고 역할을 하기 때문입니다. 잠재적으로, 좌심실 보상상태 상실의 발현은 대동맥판막협착증 환자에 대한 TAVR 고려를 위한 타이밍 창구의 시작을 나타낼 수 있습니다. 관련 예비 데이터: 환자 간 좌심실 수축 기능 비교를 위해, [dZ/dt]max 측정값은 [dZ/dt]max 값을 흉부의 기본 임피던스(평균 전기 생체 임피던스)(Zo)로 나누어 정규화됩니다. 이는 박출량 값을 체표면적으로 나누어 박출량 지수를 생성하는 방식과 유사합니다. 이 정규화된 ICG 좌심실 수축력 지표를 수축기 진폭(SA)이라고 합니다. SA의 공식은 [dZ/dt]max(초당 Ω)를 Zo(Ω)로 나눈 값입니다. [33] 체위 변화에 대한 보상 반응을 평가하기 위해, 정상 보상 반응에 대한 기준은 직립 SA가 와위 SA보다 작은 것입니다. 보상상태 상실은 직립 SA ≥ 와위 SA로 정의되며, 이는 좌심실이 수축 예비력을 잃었고 스탈링의 심장 법칙에 따라 정상 기능과 반대로 수행되고 있음을 나타냅니다. 보상상태 상실의 발현은 직립 SA가 와위 SA와 같을 때 발생합니다.

기대 결과:

보상에서 보상상태 상실로의 전환은 좌심실 리모델링에서 중요한 이정표가 될 수 있습니다. 이론적으로, ICG로 감지된 보상상태 상실의 발현은 좌심실 대체 섬유화 발달의 전조입니다. 이 연구의 기대 결과는 CMR 스캔을 가진 중등도 대동맥판막협착증 환자에서 보상상태 상실에 대한 음성 ICG 검사입니다.