Echocardiography/Doppler for the evaluation of coronary artery function, left ventricular function and the relationship between early diastolic and systolic function

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Ultraljudundersökning av hjärtat (ekokardiografi) har under det senaste decenniet fått en alltmer framträdande roll i diagnostiken av hjärtsjukdomar och används ofta för att vägleda medicinska beslut inom hjärtsjukvården. Ekokardiografi är av central betydelse framförallt vid undersökning av vänsterkammarens pumpförmåga (systoliska funktion) och hjärtklaffarnas funktion. Två specifika områden där den ekokardiografiska undersökningstekniken snabbt ökar i betydelse är bedömning av vänsterkammarens fyllnadsförmåga (diastolisk vänsterkammarfunktion) och diagnostik av syrebrist (ischemi) i vänsterkammarens muskulatur. Denna avhandling syftar till att utveckla ekokardiografisk metodologi inom dessa två områden. I de olika delstudierna i avhandlingen undersöks specifikt det kliniska värdet av nya metoder för bedömning av vänsterkammarens diastoliska funktion, sambandet mellan tidigdiastolisk och systolisk vänsterkammarfunktion samt det kliniska värdet av metoder med nya, speciellt utvecklade ekokontrastmedel för bedömning av reservkapaciteten i hjärtats kranskärl, s.k. koronar flödesreserv och blodflödesmätningar i hjärtmuskeln i vila och under belastning för att diagnosticera ischemi. I det första delarbetet undersöks värdet av två nya metoder för bedömning av diastolisk vänsterkammarfunktion. I studien används två olika tekniker för att mäta fyllnadshastigheten respektive klaffplanets rörelsehastighet i vänsterkammarens tidiga fyllnadsfas (tidigdiastole). Dessa metoder benämnes ”early diastolic flow propagation velocity” (Vp), och “early diastolic atrioventricular plane downward slope” (EDS). Vp och EDS har uppvisat lovande resultat i tidigare studier, men har inte vunnit bred acceptans som metoder för att bedöma diastolisk vänsterkammarfunktion i den kliniska vardagen. I vår studie är både Vp och EDS statistiskt signifikant relaterade till övergripande diastolisk vänsterkammarfunktion, bedömd med traditionell ekokardiografisk metodologi. Både Vp och EDS har dock en svag diskrimerande förmåga mellan normal och kraftigt försämrad diastolisk funktion och har en stor spridning i de fyra grupperna av diastolisk funktion. Vp och EDS bedöms inte tillföra en traditionell bedömning av vänsterkammarens diastoliska funktion något ytterligare och kan därför inte ersätta den mer tidsödande Dopplerbaserade ekokardiografiska bedömningen av diastolisk vänsterkammarfunktion. Det finns såväl teoretisk och visst experimentellt underlag för att anta att den tidiga fyllnadsfasen (tidigdiastole) är beroende av vänsterkammarens systoliska funktion, bl.a. via elastisk återfjädring (elastic recoil). Återfjädringen är förenklat uttryckt ett resultat av energiomvandling av vänsterkammarens kontraktila energi, som lagrats i vänsterkammarens elastiska strukturer under systole och som sedan återfjädrar under vänsterkammarens tidiga fyllnadsfas. Återfjädringen kommer framförallt att bero av kraften som hjärtmuskulaturen utvecklar under systole och därför var hypoteserna i delstudie II och III att Vp och EDS är avhängiga av parametrar som beskriver vänsterkammarens systoliska funktion. I delarbete II och III undersöks sambanden mellan de tidigdiastoliska parametrarna Vp och EDS och vänsterkammarens systoliska funktion som mäts med två väletablerade ekokardiografiska metoder, vänsterkammarens ejectionsfraktion (EF) och klaffplanets maximala rörelseutslag under systole (atrioventrikular planets rörelse - atrioventricular plane displacement - AVPD). Både Vp och EDS är statistiskt signifikant och relativt starkt beroende av både EF och AVPD, medan korrelationen till övergripande diastolisk vänsterkammarfunktion mätt med traditionell Dopplerteknik enligt ovan är betydligt svagare och EDS är inte signifikant beroende av övergripande diastolisk funktion. Fynden i delarbete I, II och III talar för att det finns ett tidigdiastoliskt beroende av vänsterkammarens systoliska funktion. Fynden talar också för att diastolisk vänsterkammarfunktion inte är en homogen enhet och resultaten stödjer den alternativa definition av systole och diastole som framförts av bl.a. Brutsaert och medarbetare, där vänsterkammarens tidigdiastoliska snabba fyllnadsfas betraktas som en integrerad del av vänsterkammaren kontraktionsfas. Nya metoder med speciella kontrastmedel avsedda för ultraljudsundersökning har möjliggjort mätning av blodflödet i hjärtmuskulaturen och hjärtats kranskärl. I delarbete IV och V undersöks värdet av två nya kontrastekokardiografiska metoder hos inneliggande patienter med instabil kranskärlssjukdom. I delarbete IV undersöks det kliniska värdet av mätning av flödesreserven i det främre nedåtstigande kranskärlet (LAD) med kontrastekokardiografi och speciell högfrekvensgivare, i jämförelse med kranskärlsröntgen. Flödet i LAD mäts i vila och under infusion kärlvidgande substansen adenosin. Metoden visade sig vara både mycket säker på att utesluta signifikant förträngning i LAD (100% negativt prediktivt värde) och pålitlig - endast en patient (av 42) protokollfördes med icke konklusiv mätning av koronar flödesreserv i LAD. I delarbete V undersöktes värdet av blodflödesmätning i hjärtmuskulaturen (myokardperfusion) i vila och under adenosinprovokation för att mäta utbredning av ischemi i hjärtmuskulaturen och pålitligheten i att förutse vilka kärlområden som har signifikanta förträngningar vid kranskärlsöntgen. Metoden mäter blodflöde i realtid, dvs. i rörliga bilder, vilket skiljer denna metodik från t.ex. isoptopbaserade hjärtscintigrafiska metoder. Metoden är pga. att den är ultraljudsbaserad tillämplig ”bedside”, dvs. möjlig att utföra i avdelningsmiljö. Denna studie genomfördes på hjärtintensiven. Metoden benämns ”real-time perfusion” (RTP) och bygger på kontrastspecifik ultraljudteknik, genom vilken kontrastmedel kan detekteras i hjärtmuskulaturen. RTP undersökning utfördes i vila och under adenosin infusion i likhet med delarbete IV. Områden i hjärtmuskel som försörjs av kranskärl med förträngningar kan inte öka blodflödet. Det aktuella området drabbas då av relativ blodbrist som kommer att kunna detekteras med RTP tekniken. Metodens känslighet (sensitivititet) för att korrekt prediktera signifikanta förträngningar i de tre olika kärlområdena var i studien mycket god - 81 - 87% i tre huvudsakliga kärlområden. Sammanfattningsvis kan konstateras att det fortfarande saknas en enkel och allmänt accepterad metod för bedömning av vänsterkammarens diastoliska funktion. Svårigheten att finna en sådan metod kan delvis bero på den heterogena karaktären av vänsterkammarens avslappningsfas (diastole), där den tidiga delen av diastole förefaller vara kopplad till vänsterkammarens systoliska funktion. Fler studier behövs för att närmare kartlägga dessa samband. Bedömning av koronar flödesreserv, mätt med kontrastekokardiografi och högfrekvensgivare är både tillämplig och pålitlig som metod för att utesluta betydande förträngningar i det främre nedåtstigande kranskärlet. Perfusionsmätning med kontrastbaserad ekokardiografi är en känslig metod för att diagnosticera kranskärlsförträngningar och prediktera vilket kärlområde som är drabbat.