Korelacja między testem impedancji kardiograficznej w celu wykrycia dekompensacji a rozwojem zastępczej włóknistej tkanki lewej komory

TŁO:

Decyzja o wykonaniu przezcewnikowej wymiany zastawki aortalnej (TAVR) często zapada po wystąpieniu trwałego uszkodzenia serca. Dlatego istnieje potrzeba opracowania nowej metody identyfikacji pacjentów z mniej niż ciężkim zwężeniem zastawki aortalnej, którzy są w bezpośrednim ryzyku uszkodzenia serca. Koncepcja zakłada, że początek dekompensacji lewej komory (LV) jest punktem krytycznym oznaczającym utratę rezerwy sercowej i powstawanie włóknienia mięśnia sercowego. Jest to badanie obserwacyjne mające na celu zebranie danych dotyczących możliwego związku między prostym nieinwazyjnym testem z użyciem impedancji kardiograficznej (ICG) w celu wykrycia dekompensacji LV u pacjentów z umiarkowanym zwężeniem zastawki aortalnej a rozwojem włóknienia zastępczego LV. Wada zastawkowa serca (VHD) jest częstą przyczyną niewydolności serca (HF). Zwężenie zastawki aortalnej, jedna z najpoważniejszych i najczęstszych postaci VHD, charakteryzuje się zarówno postępującym zwężeniem zastawki, jak i odpowiedzią remodelowania LV. Umiarkowane zwężenie zastawki aortalnej (umiarkowane zwapnienie płatków) znajduje się w etapie B wytycznych American College of Cardiologists (ACC)/American Heart Association (AHA) dotyczących postępowania w VHD, które określają maksymalną prędkość aortalną mniejszą niż 4,0 m/s lub średni gradient ciśnienia aortalnego mniejszy niż 40 mmHg oraz brak objawów. W rzeczywistości niektórzy pacjenci ze zwężeniem zastawki aortalnej z taką hemodynamiką zastawki mają objawy. Ponadto pacjenci z tymi samymi charakterystykami zastawki mogą mieć bardzo różne funkcje LV, od prawidłowego mięśnia sercowego do dekompensacji LV z istotnym włóknieniem zastępczym. Sugeruje to, że uwzględnianie jedynie charakterystyk zastawki, bez poszukiwania dysfunkcji LV, może być niewystarczające do określenia odpowiedniego czasu na TAVR. Obecnie dostępne komercyjnie zastawki są wskazane do ciężkiego zwapniającego zwężenia zastawki aortalnej u pacjentów z objawową VHD. Jest to etap D w wytycznych ACC/AHA dotyczących VHD, które określają hemodynamikę zastawki z maksymalną prędkością aortalną ≥ 4,0 m/s lub średnim gradientem ≥ 40 mmHg. Jednak badania kliniczne pokazują, że często decyzja o TAVR zapada po wystąpieniu znaczącego uszkodzenia serca. Sugeruje to, że wczesna interwencja, gdy jest odpowiednia, mogłaby zmniejszyć śmiertelność z wszystkich przyczyn i poprawić wyniki w porównaniu z leczeniem zachowawczym. Innymi słowy, odpowiedni czas na TAVR mógłby być przed etapem D. Dylemat polega na tym, że nawet przy objawach zespół kardiologiczny nie ma jasnych wskazań do przeprowadzenia TAVR, gdy maksymalna prędkość aortalna jest mniejsza niż 4,0 m/s, a średni gradient aortalny jest mniejszy niż 40 mmHg. Wadą czujnego oczekiwania jest zwiększone ryzyko śmiertelności. Typowymi objawami zwężenia zastawki aortalnej są dławica piersiowa, omdlenia i duszność. Najpoważniejszym objawem jest duszność, która jest związana z zastoinową niewydolnością serca. Od początku jawnej duszności 50% pacjentów umiera w ciągu 2 lat. Nawet pacjenci z najmniej poważnym objawem dławicy piersiowej mają śmiertelność na poziomie 50% w ciągu 5 lat od początku dławicy. Włóknienie mięśnia sercowego: Włóknienie mięśnia sercowego jest kluczową cechą patologiczną związaną z remodelowaniem LV podczas przejścia z przerostu do HF. Włóknienie mięśnia sercowego można podzielić na włóknienie rozlane, które występuje wcześniej i jest odwracalne, oraz włóknienie zastępcze, które występuje później i jest nieodwracalne. Teoretycznie odpowiedni czas na TAVR byłby przed powstaniem włóknienia zastępczego. Włóknienie rozlane i zastępcze w mięśniu sercowym zwiększają się wraz ze zwężeniem zastawki aortalnej, ale są tylko słabo związane z ciężkością zwężenia zastawki. W rzeczywistości pacjenci z umiarkowanym zwężeniem zastawki aortalnej mogą mieć prawidłowy mięsień sercowy, włóknienie rozlane lub włóknienie zastępcze. Luka w obecnej wiedzy: Remodelowanie LV spowodowane zwężeniem zastawki aortalnej nie może być dokładnie przewidziane wyłącznie na podstawie stopnia zwężenia zastawki i powinno być oceniane niezależnie. Wykrycie subklinicznej dekompensacji LV potencjalnie mogłoby być pomocne w ocenie progresji włóknienia związanego z przejściem z przerostu do HF. Test ICG opisany w tym badaniu jest potencjalnym kandydatem na potrzebną prostą i niedrogą metodę wykrywania dekompensacji LV.

Impedancja kardiograficzna:

Technologia ICG jest dostępna od ponad 50 lat. ICG została początkowo skomercjalizowana do nieinwazyjnego monitorowania rzutu serca. Możliwości technologii rozszerzyły się o ocenę funkcji hemodynamicznej układu sercowo-naczyniowego w HF. ICG była używana do wykrywania dekompensacji u pacjentów z niewydolnością serca, ale ICG nie była szczególnie używana do wykrywania dekompensacji u pacjentów z umiarkowanym zwężeniem zastawki aortalnej. Jest to nowe zastosowanie kliniczne, w którym początek dekompensacji mógłby być ważny. Zbieranie danych dotyczących odczytów ICG w pozycji stojącej i leżącej w celu wykrycia dekompensacji u pacjentów ze zwężeniem zastawki aortalnej jest celem tego projektu. Podstawą naukową technologii jest następujące. Opór przepływu prądu przemiennego jest znany jako impedancja, a opór tkanki na przyłożony prąd nazywa się bioimpedancją elektryczną (Z). Pole elektryczne w klatce piersiowej jest tworzone przez przyłożenie przemiennego prądu o wysokiej częstotliwości i niskiej amplitudzie ze źródła stałoprądowego za pomocą zestawu elektrod typu elektrokardiograficznego na szyi i brzuchu. Sygnał impedancji w czasie rzeczywistym przypomina falę ciśnienia aortalnego. Aby ułatwić intuicyjną interpretację, sygnał jest odwracany, tak że spadek impedancji pojawia się jako wzrost na wyświetlanej fali. Wiadomo, że szybkość wzrostu ciśnienia w aorcie wstępującej, dP/dt (która jest nachyleniem wznoszącej się fali ciśnienia podczas fazy wyrzutowej), jest wskaźnikiem kurczliwości. Podczas skurczu zmiana ciśnienia aortalnego (która jest przyczyną) bezpośrednio koreluje ze zmianą impedancji (która jest skutkiem). Zróżnicowany sygnał impedancji, dZ/dt, koreluje bezpośrednio z dP/dt. Na fali dZ/dt fala wyrzutowa jest zdefiniowana jako część fali dZ/dt podczas wyrzutu komorowego. Najwyższy punkt na fali wyrzutowej to [dZ/dt]max, mierzony w omach na sekundę. W skurczu głównym źródłem zmiany impedancji jest ruch krwi w aorcie. Wysokość fali wyrzutowej, [dZ/dt]max, koreluje z kurczliwością lewej komory.

Nowa metoda oceny dekompensacji: Podstawą testu ICG w pozycji stojącej/leżącej jest prawo Starlinga serca. Dla funkcji komorowej zależność Franka-Starlinga stwierdza, że siła skurczu komorowego jest zależna od końcoworozkurczowej długości włókien tworzących ścianę mięśnia sercowego, co jest ściśle związane z objętością końcoworozkurczową. Pozycja ciała wpływa na rozmieszczenie objętości krwi. Objętość końcoworozkurczowa jest pod wpływem rozmieszczenia objętości krwi między przedziałami śródpiersia i zewnątrzpiersia. Kiedy osoba jest w pozycji stojącej, siła grawitacji powoduje gromadzenie się krwi w dolnych partiach ciała, co zwiększa objętość krwi zewnątrzpiersia kosztem objętości krwi śródpiersia. Dla osoby w spoczynku manewr zmiany postawy z stojącej na leżącą powoduje zmniejszenie objętości krwi zewnątrzpiersia i zwiększenie objętości krwi śródpiersia. Zwiększa to powrót żylny do serca (przedobciążenie) i objętość końcoworozkurczową. W sercu, które pozostaje skompensowane, siła skurczu wzrasta wraz ze wzrostem długości mięśnia. Wzrost objętości końcoworozkurczowej LV powoduje rozciąganie mięśnia w granicach jego elastyczności i skutkuje większą siłą skurczu. Innymi słowy, w kompensacji supinacyjne [dZ/dt]max jest większe niż stojące [dZ/dt]max. [29] Krzywa Franka-Starlinga reprezentuje zależność naprężenie/odkształcenie wydolności komorowej (naprężenie LV) do objętości końcoworozkurczowej LV (odkształcenie LV). W normalnym sercu krzywa jest wznosząca, wskazując, że wzrost objętości końcoworozkurczowej skutkuje wzrostem siły skurczowej. W HF lewa komora ulega dekompensacji. Początek dekompensacji, reprezentowany przez plateau krzywej niewydolności serca, występuje, gdy lewa komora nie ma już rezerwy sercowej. Jest to punkt krytyczny, gdy mięsień LV jest rozciągnięty do granicy swojej elastyczności. Początek dekompensacji jest wskazywany przez stojące [dZ/dt]max równe supinacyjnemu [dZ/dt]max. Teoretycznie początek dekompensacji oznacza początek zastępowania żywotnej tkanki mięśnia sercowego przez włóknistą tkankę niekurczliwą. Zstępująca część krzywej HF reprezentuje pogarszającą się dekompensację, gdy mięsień LV jest rozciągnięty poza granicę swojej elastyczności, co skutkuje słabszym skurczem. Im słabszy skurcz, tym wolniej krew jest wyrzucana z lewej komory do aorty. Powoduje to wolniejszy wzrost (mniejsze nachylenie) wznoszącej się fali ciśnienia aortalnego. Jest to wskazywane przez mniejszą wartość [dZ/dt]max. W miarę pogarszania się dekompensacji supinacyjne dZ/dt]max ciągle zmniejsza się poniżej stojącego [dZ/dt]max. W dekompensacji patofizjologiczną zmianą jest niezdolność serca do przepompowania całej krwi, która powraca z układu krążenia, gdy pacjent nie jest w pozycji stojącej, prowadząc do nagromadzenia krwi w sercu (zastój). Początek dekompensacji mógłby być uważany za "kanarka w kopalni", ponieważ służy jako wczesne ostrzeżenie, że przejście z przerostu do HF jest bliskie. Potencjalnie początek dekompensacji LV mógłby wskazywać na początek okna czasowego do rozważenia TAVR u pacjentów ze zwężeniem zastawki aortalnej. Powiązane dane wstępne: Dla porównań skurczowej funkcji LV między pacjentami, miara [dZ/dt]max jest normalizowana przez podzielenie wartości [dZ/dt]max przez impedancję podstawową (średnią bioimpedancję elektryczną) klatki piersiowej (Zo). Jest to podobne do sposobu, w jaki objętość wyrzutowa jest normalizowana przez podzielenie wartości objętości wyrzutowej przez powierzchnię ciała, aby uzyskać wskaźnik wyrzutowy. Ten znormalizowany wskaźnik ICG siły skurczowej LV nazywa się amplitudą skurczową (SA). Wzór na SA to [dZ/dt]max (w Ω na sekundę) podzielone przez Zo (w Ω). [33] Do oceny odpowiedzi kompensacyjnej na zmianę postawy, kryterium normalnej odpowiedzi kompensacyjnej to stojące SA mniejsze niż supinacyjne SA. Dekompensacja jest zdefiniowana jako stojące SA ≥ supinacyjne SA, wskazując, że lewa komora utraciła rezerwę kurczliwości i działa wbrew normalnej funkcji zgodnie z prawem Starlinga serca. Początek dekompensacji występuje, gdy stojące SA równa się supinacyjnemu SA.

Oczekiwany wynik:

Przejście z kompensacji do dekompensacji mogłoby być ważnym kamieniem milowym w remodelowaniu LV. Teoretycznie wykryty przez ICG początek dekompensacji jest zwiastunem rozwoju włóknienia zastępczego LV. Oczekiwanym wynikiem tego badania jest negatywny test ICG na dekompensację u pacjenta z umiarkowanym zwężeniem zastawki aortalnej z badaniem CMR.