Linksventrikuläre Kammerabmessungen und Wanddicke durch kardiovaskuläre Magnetresonanz: Vergleich mit transthorakaler Echokardiographie

Abstract

Einleitung

Eine genaue und reproduzierbare Quantifizierung der linksventrikulären (LV) Struktur ist wichtig für die Diagnose und Überwachung des Krankheitsverlaufs, für den Zeitpunkt der Intervention und für die Unterscheidung der Prognose.1-3 LV Kammergröße und Wandstärke stellen die Determinanten der Entscheidungsfindung in mehreren klinischen Richtlinien dar.1,4,5 Die Messung dieser kritischen Parameter durch transthorakale Echokardiographie (TTE) in der parasternalen Langachsenansicht (LAX) wird durch anerkannte Konventionen unterstützt (Abbildung 1),6,7 während die kardiovaskuläre Magnetresonanz (CMR) fehlt ein standardisierter Ansatz der klinischen Routine. Dies ist eine wichtige Lücke, da CMR zur Untersuchung der Wahl bei der Beurteilung von Kardiomyopathien geworden ist.8-12 CMR ist aufgrund seiner Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messungen von LV-Volumen und -Masse der TTE überlegen und gilt als Referenzstandard für die Bestimmung von LV-Volumen und -Masse.13,14 Trotz ihres anerkannten Wertes wird die Mehrheit der Herzpatienten im Rahmen ihrer Primär- oder Follow-up-Beurteilung immer noch TTE-Studien unterzogen, um die Hohlraumgröße und Wandstärke unter Bedingungen abzuleiten, bei denen die Kammergröße das entscheidende Element des klinischen Managements bleibt. Bisher wurde in keiner Studie untersucht, ob die Abmessungen und die Wandstärke der CMR-abgeleiteten LV-Kammer verglichen werden können und ob die austauschbare Verwendung der beiden Modalitäten in seriellen Bewertungen möglich ist. Im Gegensatz zur Echokardiographie fehlt der CMR ein allgemeiner Konsens darüber, wie die Parameter, die den echokardiographischen Messungen am nächsten kommen, am besten und reproduzierbarsten erhalten werden können. Unter den verschiedenen Zentren basieren die beiden am häufigsten verwendeten Ansätze zur Bestimmung des LV-Durchmessers und der Wanddicke auf einer basalen kurzachsigen (SAX) Schneide15,16 oder auf einer 3-Kammer-Ansicht (3-CH) (Abbildung 2), letztere ist eine analoge Wahl zur parasternalen LAX-Ansicht. In dieser Studie, Wir untersuchten, ob CMR-abgeleitete Kammerabmessungen und Wandstärken TTE entsprechen und auch, ob die Wahl der basalen SAX-Schicht oder der 3-CH-Ansicht in CMR die Ergebnisse innerhalb und zwischen unabhängigen Beobachtern beeinflusst. Darüber hinaus wollten wir klären, ob die Übereinstimmung zwischen den beiden Modalitäten und den beiden Ansätzen in Gruppen mit unterschiedlichen Hohlraumabmessungen oder LV-Wandstärken konsistent ist.

Methoden

Dies ist eine zweizentrische retrospektive Analyse von Bildgebungsdaten von Probanden, die sich zur Untersuchung bekannter oder vermuteter kardiovaskulärer Erkrankungen präsentieren. Insgesamt wurden 101 kaukasische Erwachsene in den Datensatz aufgenommen, davon 67 Männer (Durchschnittsalter 62 ± 9 Jahre). Nur Probanden, die sowohl TTE- als auch CMR-Studien mit einem Zeitintervall von nicht mehr als 1 Monat (Median 7, 3 Tage zwischen den beiden Studien) unterzogen, wurden eingeschlossen, um die Vergleichbarkeit der Messungen zwischen den beiden Modalitäten sicherzustellen. Um den Einfluss der LV-Kammerform und -größe zu untersuchen, verwendeten wir die oberen Normalgrenzen, wie sie durch die TTE-Grenzwerte7 definiert sind, um eine normale Gruppe (n = 44), eine Gruppe mit erweitertem LV-Hohlraum und eine Gruppe mit erhöhter LV-Wandstärke zu bilden . Die Gruppen bestanden aus nicht verwandten Probanden. Zusätzliche Kriterien für die normale Gruppe waren die niedrige Prätestwahrscheinlichkeit einer CV-Erkrankung und das Fehlen einer myokardialen späten Gadoliniumverstärkung. Zur Beurteilung der Reproduzierbarkeit zwischen den Studien wurden Untergruppen normaler Probanden (n = 12), Patienten mit erweiterter Höhle (n = 6) und Probanden mit erhöhter LV-Wandstärke (n = 5) einer zweiten CMR-Studie unterzogen in zufälliger Reihenfolge und mit einem minimalen Zeitintervall zwischen jeder Studie ( intervals60-90 min Intervalle). Ausschlusskriterien waren die allgemein anerkannten Kontraindikationen für CMR (implantierbare Geräte, zerebrale Aneurysma-Clips, Cochlea-Implantate und schwere Klaustrophobie) und unzureichende Bildqualität durch beide Modalitäten aufgrund des Vorhandenseins von Arrhythmien oder Unfähigkeit, den Atem angemessen anzuhalten. Alle Probanden wurden vor jeder Bildaufnahme mit einer der beiden Modalitäten einer 10-minütigen Rückenlage unterzogen. Für diese Studie wurde die Genehmigung der institutionellen Ethikkommission eingeholt, und alle Probanden gaben eine schriftliche Einverständniserklärung ab.

Transthorakale Echokardiographie

Die transthorakale zweidimensionale (2D) Echokardiographie wurde unter Verwendung digitaler kommerzieller Harmonic Imaging-Ultraschallsysteme durchgeführt, die mit einem S3 3 MHz Phased-Array-Wandler ausgestattet waren (Philips IE33, Philips Medical Systems, Niederlande, oder Vivid 7, General Electrics Healthcare Systems, USA) mit dem Patienten in der linken lateralen Dekubitusposition und einem angehobenen linken Arm. Die Bilder wurden hinsichtlich Tiefe, Fokusposition, Bildrate und Sektorgröße angepasst, um die interessierende Struktur optimal darzustellen. Bilder wurden auf dem echokardiographischen System angezeigt und Messungen wurden aus Aufnahmen im parasternalen LAX-Akustikfenster direkt aus den 2D-Bildern erhalten. Enddiastolische und endsystolische Frames wurden visuell durch Frames mit der größten und kleinsten LV-Kavität identifiziert. Die Abmessungen wurden in der Ebene der LV-Nebenachse auf der Ebene der Mitralchordae an den Spitzen der Papillarmuskeln gemessen. LVIDd bzw. LVIDs und Wandstärken (Anteroseptal—IVSd und inferolateral—LVPWd) wurden an der Enddiastole (d) bzw. Endsystole (s) gemessen und über drei aufeinanderfolgende Herzzyklen gemittelt.

Kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie

Die CMR-Studien wurden mit dem Patienten in Rückenlage unter Verwendung eines klinischen Standard-1,5-Tesla-Scanners (Philips Achieva CV, Best, Niederlande) durchgeführt. Nach standardisierter patientenspezifischer Planung (einschließlich Pseudo-2- und 4-Kammer-Ansichten), 17 volumetrische Hohlraumbewertung wurde durch Ganzherzabdeckung von lückenlosen Kurzachsschnitten erhalten (Abbildung 3). Danach wurden Cine-Bilder von drei LAX-Ansichten (4-, 2- und 3-Kammer (CH)) aufgenommen. Alle Cine-Bilder wurden mit einer Balanced Steady-State Free Precession Sequence (SSFP) in Kombination mit paralleler Bildgebung (SENSitivity Encoding, Faktor 2) aufgenommen und retrospektives Gating wurde während eines sanften exspiratorischen Atemstillstands verwendet (TR / TE / Flip-Winkel: 3,4 ms / 1,7 ms / 60 °, räumliche Auflösung 1,8 × 1.8 × 8 mm3).

Alle CMR-Analysen wurden mit handelsüblicher Software (ViewForum, Version 5.1, Philips Healthcare, Niederlande) durchgeführt. Endokardiale LV-Grenzen wurden manuell an der Enddiastole und Endsystole verfolgt. Die Papillarmuskeln wurden als Teil des LV-Hohlraumvolumens eingeschlossen. Das LV-enddiastolische (EDV) und das endsystolische (ESV) Volumen wurden unter Verwendung der Simpson-Regel bestimmt. Die Ejektionsfraktion (EF) wurde als EDV–ESV / EDV berechnet. Alle Volumenindizes wurden auf die Körperoberfläche normalisiert. Die Abmessungen der LV-Kammergröße und der Wanddicke wurden unter Verwendung von zwei CMR-Ansätzen erhalten:Für Intraobserver- und Interobserver-Reproduzierbarkeitsvergleiche führten zwei unabhängige Beobachter alle Messungen durch, blind gegenüber den vorherigen Ergebnissen oder Befunden anderer Ermittler im Abstand von mindestens > 1 Monat. Interstudy Reproduzierbarkeit von CMR abgeleiteten Maßnahmen wurde von einem einzigen Prüfer Bildgebungsmodalitäten durchgeführt.

1. Basal SAX Slice: unmittelbar basal zu den Spitzen der Papillarmuskeln und

2. 3- CH-Ansicht: in der Ebene der LV-Minor-Achse auf der Ebene der Mitral-Chordae basal zu den Spitzen der Papillarmuskeln.

Statistische Analyse

Abweichungen von der Normalität wurden mit dem Kolmogorov–Smirnov-Test festgestellt. Vergleiche zwischen den drei Gruppen, zwei Modalitäten und zwei CMR-Ansätzen wurden unter Verwendung eines gepaarten und ungepaarten T-Tests und einer Einweg-Varianzanalyse durchgeführt, wie angemessen. Übereinstimmungen zwischen zwei Methoden, verschiedenen Beobachtern und wiederholten Messungen eines einzelnen Beobachters wurden durch lineare Regressionen, mittlere Differenzen (Bias), 95% -Konfidenzintervall und relative Differenzen (mittlere Differenz zweier Techniken / Messungen als Prozentsatz ihres Mittelwerts) nach den Methoden von Bland und Altman bestimmt.18 Ein P < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen. Die Werte werden als Mittelwert ± SD angegeben.

Ergebnisse

Die Gruppen waren in Bezug auf Alter, Geschlecht, Body-Mass-Index und Herzfrequenz ähnlich (Tabelle 1). Im Vergleich zur normalen Gruppe hatten Probanden mit abnormaler Kammer- und LV-Wandstärke einen erhöhten Blutdruck und einen erhöhten LV-Massenindex.

Mittelwerte der LV-Kammergröße und Wandstärke sowie die mittleren Unterschiede zwischen den Modalitäten sind in Tabelle 2 dargestellt. Die mittlere LV-Kammergröße und IVSd waren signifikant größer, wenn sie in SAX aus TTE- und CMR-3-CH-Ansicht erhalten wurden (P < 0,05 für all). Die Übereinstimmung mit TTE war für CMR 3-CH-View-Werte größer als für basale SAX-Slice. Die Variabilität wiederholter Messungen war für SAX größer als für die 3-CH-View-Messungen (Tabelle 3). Die Wiederholbarkeit der Messungen zwischen den Studien war in der 3-KANAL-Ansicht für alle drei Gruppen größer.

Diskussion

Unser Vergleich der Abmessungen und der Wandstärke der TTE- und CMR-abgeleiteten LV-Kammer zeigt eine gute Übereinstimmung zwischen den beiden Modalitäten. Wir zeigen weiterhin, dass CMR-Messungen aus der 3-CH-Ansicht eine bessere Übereinstimmung mit echokardiographischen Messungen zeigen und reproduzierbarer sind als die aus der basalen SAX-Schicht. Wir schlagen vor, dass die CMR 3-CH-Ansicht als austauschbares Analogon zur parasternalen LAX-Ansicht dienen kann, die mit TTE zur Quantifizierung der LV-Kavitätsabmessungen und der Wandstärke unabhängig von der Kavitätsgröße oder Wandstärke erhalten wurde.

Die Übereinstimmung zwischen TTE und CMR und die Reproduzierbarkeit der Messungen waren im Allgemeinen für den 3-CH-Ansatz besser, und es gibt mehrere Gründe, diesen Befund zu erklären. Am offensichtlichsten ist die Ähnlichkeit zwischen der parasternalen LAX-Ansicht von TTE und der CMR-3-CH-Ansicht aufgrund der Ausrichtung (Planung) der Landmark-Strukturen, einschließlich der Aorten- und Mitralklappe sowie des LV-Apex (Abbildung 3). Neben der Entsprechung der Ansichten ergibt sich dadurch auch eine Visualisierung der nahezu identischen Myokardwände. In der 3-CH-Ansicht wird die Auswahl der in die Messungen einbezogenen Basalsegmente durch analoge Messkonventionen weiter erleichtert. Die Visualisierung des inferolateralen Papillarmuskels in Längsrichtung zeigt den Initiationspunkt der Mitralchordae, der zusätzlich nützlich ist, um die Ebene der LV-Nebenachse zu definieren. Im Gegenteil, die Identifizierung des entsprechenden SAX-Slices auf der Ebene der Mitralhordae ist die Hauptgrube des basalen SAX-Ansatzes und die wahrscheinliche Ursache für die geringe Interobserver / Intraobserver- und Interstudy-Reproduzierbarkeit, da mehrere verschiedene Slices können fälschlicherweise für die SAX-Ebene ausgewählt werden, in der die Messungen durchgeführt werden (Abbildung 2). Dies kann durch gleichzeitige Inspektion anderer Abbildungsebenen wie der 3-CH-Ansicht gesteuert werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass mehrere Probenahmestellen innerhalb der SAX-Schicht gewählt werden können, um die Wanddicke zu messen.19,20 Schließlich kann eine schiefe Planung des SAX-Stapels zu schrägen Schnitten führen, was zu einer Überschätzung der LV-Wandstärke führt. In unserer Studie entsprechen die IVSd-Messungen in der 3-CH-Ansicht denen von TTE und sind im Allgemeinen kleiner als bei Verwendung der basalen SAX-Ansicht, während die Werte für LVPWd zwischen Modalitäten und Ansätzen nicht zu unterscheiden sind (Abbildungen 2 und 3).

Die Quantifizierung von Herzkammergröße, ventrikulärer Masse und Funktion zählt zu den klinisch wichtigsten und am häufigsten nachgefragten Aufgaben der Echokardiographie.1-7 Davon hat CMR die Bewertung für LV-Volumen und -Masse etabliert und standardisiert, und aufgrund seiner Dreidimensionalität, hohen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit gilt CMR als Referenzstandard für diese beiden Parameter.21,22 In der klinischen Praxis bleibt die Echokardiographie jedoch die vorherrschende First-Line-Bildgebungsmodalität bei der Beurteilung der Kammergröße und -struktur, trotz bekannter Nachteile, einschließlich der manchmal inkonsistenten Bildqualität und Variabilität der mit TTE erhaltenen Ansichten, die stark von akustischen Fenstern und den Fähigkeiten des Sonographen abhängt. Dies ist auch für die Erfassung einfacher Parameter wie Kammergröße und Wandstärke von Vorteil. Die zunehmende Verfügbarkeit von CMR und eine breitere Integration in die klinische Routine verlagerten die Prävalenz klinischer Überweisungen von angeborenen und vaskulären Erkrankungen hin zur Beurteilung von Kardiomyopathien.8,23 Um die Multiplikation von Bildgebungsstudien zu verringern, ist es daher von entscheidender Bedeutung, die Parameter über Multimodalitäten hinweg zu vergleichen und standardisierte einheitliche Konventionen für die Bilderfassung und Nachbearbeitung festzulegen.17 Wir haben gezeigt, dass CMR nicht nur sehr gut reproduzierbar für die Beurteilung von LV Kammerabmessungen und Wandstärke ist, sondern auch ähnlich wie die echokardiographischen Standards durchgeführt werden kann, was zu vergleichbaren und austauschbaren Zahlen führt. Weitere Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob CMR-abgeleitete Kammerabmessungen bieten ein praktikables Instrument für den Serieneinsatz in Bezug auf den Zeitpunkt der Intervention zur Gesamtprognose der Krankheit. Darüber hinaus ist nicht bekannt, ob Dimensionen einen echten Mehrwert bieten, wenn sie zu den Volumina hinzugefügt werden, und bestimmte neuartige Kriterien, wie das Vorhandensein einer späten Gadoliniumverstärkung9 bei der Steuerung des Patientenmanagements, um einen Wechsel von der Echokardiographie zur CMR für weitere zu rechtfertigen Follow-up und Entscheidungsfindung.

Da die CMR bei der Mehrzahl der Patienten eine gleichbleibend gute Bildqualität liefert, haben wir uns bewusst dafür entschieden, Fälle mit einer guten Bildqualität mit beiden Modalitäten zu untersuchen, wodurch mögliche technische Gründe für unsere Ergebnisse beseitigt wurden. Eine schlechte Bildqualität (z. B. die Unfähigkeit des Patienten, mit der Atemhaltezeit Schritt zu halten, und das Vorhandensein von Arrhythmien) und ein sich langsam bewegendes Blut bei Patienten mit Herzinsuffizienz (was die Erkennung der Endokardgrenze erschwert) können jedoch zu Diskrepanzen bei den Messungen zwischen den Modalitäten beitragen.4-6 Trotz einer relativ großen Gruppe von Probanden und des Zwei-Zentren-Analyseansatzes ist die Hauptbeschränkung der aktuellen Studie der CMR-Datensatz eines einzelnen Anbieters. Beide Zentren verfolgen einen einheitlichen Ansatz für die Erfassungs- und Nachbearbeitungsanalyse, da die 3-CH-CMR-Ansicht sorgfältig so geplant ist, dass sie der parasternalen LAX-Ansicht ähnelt, was die Bedeutung standardisierter Routinen für die Planung, Nachbearbeitung und Berichterstellung hervorhebt.17,21 Weitere Anstrengungen sind erforderlich, um diese Routinen für andere Herzstrukturen und auch innerhalb einer herstellerübergreifenden Umgebung zu standardisieren.

Schlussfolgerungen

Wir zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen CMR und TTE bei der Erzielung von LV-Hohlraumgröße und Wandstärke. Wir schlagen weiterhin vor, dass ein CMR-Ansatz unter Verwendung einer 3-CH-Ansicht der Verwendung einer basalen SAX-Schicht überlegen ist, um diese Messungen reproduzierbarer und näher an TTE zu liefern.

Danksagung

Wir danken den Radiologen des Deutschen Herz-Instituts, Janina Rebakowski, Corinna Else und Gudrun Grosser, sowie Lorna Smith und Stephen Sinclair vom King’s College London und Eliane Cunliffe von Cardiovascular investigations, St Thomas‘ Hospital London, für ihre qualitativ hochwertigen CMR- und TTE-Untersuchungen.

Interessenkonflikt: keine Angabe.