Stress-ekkokardiografi. Forbedret diagnostikk av hjertesykdom.

Transkript

1 Stress-ekkokardiografi. Forbedret diagnostikk av hjertesykdom. Svend Aakhus, Hjertemedisinsk avdeling, Rikshospitalet, Oslo universitetssykehus. Kort etter at ekkokardiografi var etablert som klinisk diagnostisk teknikk på 70-tallet, ble de første forsøk på å undersøke hjertefunksjonen med ultralyd under arbeid utført. Denne såkalte stress-ekkokardiografien (SE), dvs. ekkokardiografi under kardial belastning, ble imidlertid ikke etablert som egen metode før på slutten av 80-tallet. Først og fremst ville man utprøve testen hos pasienter med iskemisk hjertesykdom. Det var eksperimentelle holdepunkter for at veggbevegelsesforandringer under iskemi opptrådte før for eksempel EKG-forandringer (figur 1). Koronar angiografi var fortsatt en relativt eksklusiv teknikk med større risiko for pasienten enn i dag. Det ble derfor utførte grundige noninvasive undersøkelser, dvs. arbeids-ekg, og myokardscintigrafi eller ekkokardiografi med belastning eller medikamenter, før pasienten evt. ble henvist videre til angiografi. SE ble først utført som ergometrisk belastningstest, dvs. i prakis ble det brukt tredemølle eller ergometersykkel. Pasienten ble undersøkt i hvile og rett etter maksimal belastning. Dette satte store krav til ekkokardiografør siden pasienten måtte flyttes fra tredemølle eller sykkel ned til undersøkelsesbenk rett etter avsluttet Iskemigrad 5. Global systolisk dysfunksjon 4. brystsmerter 3. EKG-forandringer 2. Unormal veggbevegelse 1. Diastolisk dysfunksjon tid Figur 1. Iskemisk kaskade: Rekkefølge av patofysiologiske fenomener under økende myokardiskemi. 15 belastning. Etter hvert er det utviklet spesialsykler som tillater liggende sykling. Bildekvaliteten blir da stort sett mye bedre, men ulempen er at pasienten ikke får belastet seg maksimalt i denne stillingen. Standarder for bildeanalyse Relativt tidlig etablerte man standarder for opptak der 2 parasternale og 3 apikale bildeplan ble registrert i hvile og under test. Utfordringen var å holde standardiserte bildeplan gjennom hele testen. Registreringen ble utført på videobånd, og avlesingen med sammenligning av kontraksjoner ved de forskjellige stadiene av testen kunne være en prøvelse. Det ble derfor helt nødvendig å utvikle analyseverktøy der en kunne sammenligne korte filmopptak (cinelooper) av hjertet fra et eller noen få hjerteslag gjennom stadiene av en test. De første forsøkene på dette var såkalte frame-grabbers, der man samlet representative cinelooper fra videosignalene. På 90-tallet fikk man etter hvert utviklet bedre, databaserte systemer for opptak og analyse av slike cinelooper (figur 2). Norskutviklete systemer fra Vingmed AS, Horten, etter hvert GE Vingmed, var førende i denne utviklingen som medførte bedret bildekvalitet og analysemulighet. For å kunne evaluere endringer i kontraksjoner som oppstår under iskemi, må man ha et entydig system for evaluering av veggbevegelse. Et system for dette som etter hvert ble en standard, ble presentert i 1989 av American Society of Echocardiography (1). Selv om dette standardiserte vurdering av SE, er det en vedvarende ulempe at denne visuelle analysen fortsatt er så subjektiv. Kvaliteten på testen

2 Ekkokardiografi - det moderne stetoskop. Symposium for Halfdan Ihlen 2009 DOB 10 ug på Ullevål og på Rikshospitalet i 1995 der teknikken ble anvendt i kliniske studier (4). DOB 20 ug DOB 40 ug Figur 2. Oppsett av cineloops (apikal 4-kammer) for analyse av veggbevegelse under stressekkokardiografi med gradert dobutamin-infusjon. varierer derfor i betydelig grad med undersøkerens erfaring. Det har derfor vært arbeidet mye med å fremskaffe mer objektive målemetoder enn den visuelle for stressekkokardiografi. Vevsdoppler og analyse av regional myokardforkortning (strain og strain rate) har begge medført mer presise tester. I praksis har likevel ikke disse teknikkene foreløpig fått særlig innpass utover forskningsmiljøene. Medikamentelle stressorer SE tok etter hvert opp de medikamentelle testene som var utviklet av nukleærmedisinere. Dipyridamol og adenosin var således i utstrakt bruk, særlig i Italia, på 90-tallet. Disse stoffene vasodilaterer koronarkar og medfører en såkalt stjele-effekt der blodforsyning øker i normale kar og reduseres i stenotiske og gir regional myokardiskemi som sees ved ekkokardiografi. Dobutamin på sin side, øker hjertets frekvens og surstofforbruk og medfører derved iskemi i myokard forsynt av stenoserte kar. Gradert dobutamin-infusjon er i dag mest brukt ved SE internasjonalt og i Norge. I Norge ble de første SE utført ved Haukeland (2), der man benyttet ergometri for å identifisere signifikante koronarstenoser. Ergometriske og medikamentelle SE ble så tatt opp i 1990 i Trondheim (3), deretter 16 Myokardiskemi Diagnostisk presisjon er nokså lik for de forskjellig stress-modalitetene, og samlet har SE en noe lavere sensitivitet og noe høyere spesifisitet enn myokardscintigrafiske teknikker. I praksis er sensitivitet og spesifisitet for signifikant koronarstenose % med SE (5). Bruker man i tillegg ultralydkontrast, bedres sensitivitet, mens spesifisitet reduseres (6). Ved å anvende vevsdoppler og strainteknikker har man oppnådd bedret diagnostikk av iskemisk hjertesykdom ved SE. Spesielt har kolleger ved NTNU her vist hvordan diagnostisk presisjon og prognostisk informasjon bedres ved å benytte strain rate-analyse av dobutamin SE (7). SE brukes mye som stresstest hos pasienter som ikke kan gjennomføre en normal arbeidsbelastning, hos pasienter som har et inkonklusivt arbeids-ekg og hos pasienter som har fått påvist en stenose av usikker betydning ved angiografi. Teknikken brukes også for en stor del som en screeningtest før større karkirurgi. Har man en normal stressekkokardiografi, er risikoen for kardiovaskulære komplikasjoner under større kirurgi liten (8). Myokardviabilitet Stressekkokardiografi med dobutamin anvendes til å identifisere myokardviabilitet. Man benytter seg da av det fenomenet at hypokinetisk, men viabelt myokard bedrer sine kontraksjoner under test, mens ikke-viabelt vev ikke forbedres eller til og med får dårligere kontraksjoner. Dette er en nyttig distinksjon ved diagnostikk av pasienter med iskemisk hjertesykdom der en vurderer revaskularisering, idet en ikke kan forvente bedring ved forsøk på revaskularise-

3 ring av ikke-viable områder av myokard. Diagnostisk sensitivitet og spesifisitet for bedret funksjon etter revaskularisering er %. Etter hvert som MRI med kontrast (late-enhancement) har blitt etablert som en standard for viabilitetsdiagnostikk, har SE fått mindre betydning i denne sammenheng. SE har imidlertid den fordelen at den er mer tilgjengelig, rimeligere og gir opplysninger om både viabilitet og iskemi i samme test. I tillegg representerer selvsagt ikke pasientmetall noen kontraindikasjon til ekkokardiografi slik som det gjør ved MRI. DOB 20 ug/kg/min P 31 mmhg A 0.5 cm² CO 4.3 l/min HR 89 P 50 mmhg A 0.6 cm² CO 4.5 l/min HR 119 Figur 3. Vurdering av aortastenose med samtidig redusert venstre ventrikkelfunksjon med dobutamin stressekkokardiografi. Middelgradient (ΔP) over aortaklaff øker under dobutamin fra 31 til 50 mmhg mens stenosearealet er uendret (0,5 0,6 cm 2 ), forenlig med en fiksert alvorlig aortastenose. 17 Klaffefeil SE har vist deg nyttig i utredning av enkelte klaffefeil. Den viktigste indikasjonen har vært hos pasienter med aortastenose og samtidig redusert venstre ventrikkelfunksjon. Om slagvolumet er lavt risikerer man å få beregnet et stenoseareal ved kontinuitetsligningen som er kunstig lavt, det vil si venstre ventrikkel makter ikke å generere nok trykk og blodstrøm til å få åpnet klaffen optimalt. Ved en dobutamin SE der man infunderer dobutamin gradert opp til 20 ug/kg/min vil man kunne registrere slagvolum og stenosegradienter under økende dobutamineffekt. Ved en fiksert stenose ser man uendret areal med samtidig økning av stenosegradient (figur 3), mens øket areal under test tyder på en relativ stenose. I tillegg vil man få prognostisk informasjon idet identifisering av kontraktil reserve (bedret EF, SV og WMSI under test) indikerer bedret prognose. En annen indikasjon er utredning av mitralstenose hos pasienter der det er et misforhold mellom antatt stenosegrad og symptomer. Ergo metriekkokardiografi, dvs. ekkokardiografi under samtidig gradert belastning er en nyttig metode for å avklare dette. Pasienter belastes fortrinnsvis på en såkalt liggesykkel som kan vippes i horisontal- og vertikalplan for å oppnå best mulig akustisk vindu ved hjerteultralydsundersøkelsen. Man benytter vanligvis en konvensjonell gradert belastningsprotokoll der en estimerer antatt 10 minutters belastning. Ekkokardiografiske registreringer gjøres i hvile, på lav, moderat og maksimal belastning samt etter avsluttet belastning. For å evaluere mitralstenose registreres med doppler blodstrømshastigheter og gradient over mitralklaffen (figur 4) og om mulig også trikuspidalgradient for å evaluere trykk i lille kretsløp under belastning. En belastningsindusert økning i middelgradient over mitralstenose > 15 mmhg og/ eller maksimalgradient over trikuspidalinsuffisiens over 60 mmhg ansees vanligvis å styrke indikasjon for intervensjon (9). Kardiomyopatier I utredning av hypertrofisk kardiomyopati vil det ofte være nyttig med stressekkokardiografi (10). Pasienter med systolisk obstruksjon av blodstrøm i venstre ventrikkels utløp har ofte symptomer som reflekterer utløpsgradienten. Dersom utløpsgradienten er > 30 mmhg i hvile og/ eller > 50 mmhg under belastning, er det hos pasienter med symptomer (NYHA-klasse > 2) og optimal medikasjon indikasjon for intervensjon med enten myektomi eller perkutan septum ablasjon. Medfødt hjertefeil Ved mange typer medfødt hjertefeil er det behov for å avklare dels myokards kontraktile reserve og dels stenosers signifikans. I praksis er det først og fremst ved evaluering av coarctatio aortae at stressekkokardiografi

4 Ekkokardiografi - det moderne stetoskop. Symposium for Halfdan Ihlen 2009 P 5 mmhg HR PEAK P 23 mmhg HR Figur 4. Vurdering av mitralstenose med lav middelgradient i hvile (ΔP=5 mmhg) hos pasient med funksjonsdyspne klasse NYHA II-III. Under ergometritest øker mitralgradient til 23 mmhg som tegn på en signifikant stenose. Hos denne pasient lot trikuspidalgradienten seg ikke registrere. har vist seg mest nyttig foreløpig. Man benytter ergometriekkokardiografi med gradert belastning. Økning i gradient over koarktasjonen på > 50 mmhg og/eller økning i Trp-gradient > 50 mmhg regnes for å støtte indikasjonen for intervensjon hos disse pasientene. 18 Perspektiv Teknikker med 3D ekkokardiografi har utviklet seg betydelig over de siste 3-4 år slik at man nå relativt enkelt kan registrere fullvolumopptak av venstre ventrikkel basert på bare få hjerteslag. Med 3D avbildning får en mulighet til å legge snitt gjennom alle deler av ventrikkelen og på den måten få en betydelig mer detaljert segmental analyse enn den man oppnår med de vanlige standardiserte bildeplan som ellers benyttes (figur 5). Ved SE øker hjertefrekvensen, noe som setter krav til bildehastigheten. I praksis har det derfor vært vanskelig å oppnå høy nok bildehastighet til å få Figur 5. Analyse av regional veggbevegelse venstre ventrikkel ved 3D ekkokardiografi multislice-teknikk. Cinelooper sekvensielt fra apex (øvre venstre panel), gjennom ventrikkelen til basis (nedre høyre panel). tilstrekkelig mange bilder av ventrikkelens systole under

5 en test. Imidlertid har man utviklet løsninger som øker av bildehastigheten under 3D opptak. For en del pasienter vil derfor 3D kunne være et supplement til ordinære bildeopptak. På sikt har man store forhåpninger til denne teknikken. Konklusjon Stressekkokardiografi er nå en etablert teknikk for noninvasiv diagnostikk av iskemisk hjertesykdom, iskemi og viabilitet. Teknikken har god diagnostisk presisjon når den utføres av personell med erfaring. Testens største ulempe er subjektivitet i tolkningen. Testen har få bivirkninger og lave kostnader. Stressekkokardiografi har fått øket anvendelse ved bruk av ergometrisk stress, spesielt i vurdering av enkelte klaffefeil og medfødt hjertefeil. Nyere ultralydteknikker som 3D synes å ytterligere bedre presisjonen ved SE. Referenser 1. Schiller NB, Shah PM, Crawford M, demaria A, Devereux R, Feigenbaum H, et al. Recommendations for quantitation of the left ventricle by two-dimensional echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 1989;2: Andersen K, Vik-Mo H, Hoff PI. Left main or proximal left anterior descending coronary artery disease: detection by echocardiographic evaluation of interventricular septal function during exercise. Clin Physiol. 1986;6: Bjoernstad K, Aakhus S, Lundbom J, Bolz K, Rokseth R, Skjaerpe T, et al. Digital dipyridamole stress echocardiography in silent ischemia after coronary artery bypass grafting and/or after healing of acute myocardial infarction. Am J Cardiol. 1993;72: Aaberge L, Aakhus S, Nordstrand K, Abdelnoor M, Ihlen H, Forfang K. Myocardial performance after transmyocardial revascularization with CO2 laser. A dobutamine stress echocardiographic study. Eur J Echocardiogr. 2001;2: Marwick T, Willemart B, D Hondt A, Baudhuin T, Wijns W, Detry J, et al. Selection of the optimal nonexercise stress for the evaluation of ischemic regional myocardial dysfunction and perfusion. Comparison of dobutamine and adenosine using echocardiography and 99mTc-MI- BI single photon emission computed tomography. Circulation. 1993;87: Elhendy A, O Leary EL, Xie F, McGrain AC, Anderson JR, Porter TR. Comparative accuracy of real-time myocardial contrast perfusion imaging and wall motion analysis during dobutamine stress echocardiography for the diagnosis of coronary artery disease. J Am Coll Cardiol. 2004;44: Ingul CB, Stoylen A, Slordahl SA, Wiseth R, Burgess M, Marwick TH. Automated analysis of myocardial deformation at dobutamine stress echocardiography: an angiographic validation. J Am Coll Cardiol. 2007;49: Poldermans D, Fioretti PM, Forster T, Thomson IR, Boersma E, el-said EM, et al. Dobutamine stress echocardiography for assessment of perioperative cardiac risk in patients undergoing major vascular surgery. Circulation. 1993;87: Bonow RO, Carabello BA, Chatterjee K, de Leon AC, Jr., Faxon DP, Freed MD, et al. ACC/ AHA 2006 guidelines for the management of patients with valvular heart disease: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines (writing Committee to Revise the 1998 guidelines for the management of patients with valvular heart disease) developed in collaboration with the Society of Cardiovascular Anesthesiologists endorsed by the Society for Cardiovascular Angiography and Interventions and the Society of Thoracic Surgeons. J Am Coll Cardiol. 2006;48:e Maron BJ, McKenna WJ, Danielson GK, Kappenberger LJ, Kuhn HJ, Seidman CE, et al. American College of Cardiology/European Society of Cardiology clinical expert consensus document on hypertrophic cardiomyopathy. A report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Clinical Expert Consensus Documents and the European Society of Cardiology Committee for Practice Guidelines. J Am Coll Cardiol. 2003;42: