Kongenit

Venstre ventrikels funktion

Systolisk funktion af venstre ventrikel

af Kim Munk og Jacob Møller

Vurdering af venstre ventrikels funktion er en hyppig indikation for ekkokardiografi. Både den systoliske og den diastoliske funktion har prognostisk betydning, begge er indbyrdes koblet, og en vurdering af den ene bør ikke stå alene. Endnu har dog alene den systoliske funktion status som etableret behandlingskriterium, eksempelvis ved valg af medicin efter AMI, ved beslutning omkring implantation af ICD-/resynkroniserings enhed, og ved beslutning omkring klapkirurgi hos asymptomatiske patienter.

Systolisk funktion

Systolisk kontraktion af venstre ventrikel involverer subendokardielle og subepikardielle muskelfibre, der med longitudinelle delvist skråtstillede fibre er ansvarlige for længdeaksefunktion og torsion, samt midt-myokardielle circumferentielt beliggende muskelfibre ansvarlige for den radiale funktion (Fig. 1).

Fig. 1. Længdegående let skråtløbende subepikardielle og subendokardielle fibre giver anledning til mitralplanets bevægelse ned og op (stempelfunktion), og en samtidig rotation af apex i forhold til basis (torsion, th.). Midt-myokardielle cirkumferentielt forløbende fibre giver anledning til forkortningen af ventrikeldiameteren (midten). Integreret funktion (tv.)

Ekkokardiografiske systoliske funktionsmål er, udover ventriklens kontraktilitet (muskelfibrenes evne til at kontrahere sig), afhængige af andre faktorer som preload, afterload og ventrikelgeometri. Således er ekkokardiografiske systoliske funktionsmål ikke egentlige mål for ventriklens kontraktilitet, men kan siges at afspejle denne.

Der er flere metoder til at vurdere venstre ventrikels systoliske funktion. De forskellige metoder har fordele og ulemper, og der findes ikke én enkelt foretrukken metode. Alle metoderne er behæftet med usikkerheder og begrænsninger. En vurdering af venstre ventrikels systoliske funktion bør dog som hovedregel indeholde en vurdering af uddrivningsfraktionen (LVEF).

Anbefalede metoder

Wall motion scoring

Hos patienter med regionale bevægelses-forstyrrelser er wall motion score index (WMSI) velegnet. Hjertet deles i segmenter som tildeles en score baseret på en visuel vurdering af systolisk bevægelighed og fortykkelse. Segmenternes score adderes og divideres med antallet af segmenter, der er analyseret (WMSI=∑score/antal segmenter). Typisk scores segmenterne fra apikale projektioner, men er indblikket herfra ringe, kan man benytte andre projektioner. Dette gør metoden praktisk gennemførlig hos de fleste patienter.

I Danmark har vi traditionelt anvendt et system med 9 hjertesegmenter og en skala med stigende score for bedre bevægelighed (-1 hyperkinesi; 0 akinesi; 1 hypokinesi; 2 normokinesi). Herved fås en WMSI som simpelt lader sig omregne til et LVEF estimat ved at multiplicere med 30% (1).

Internationalt anvendes en inddeling af hjertet i 16 eller 17 segmenter (med eller uden venstre ventrikels apikale top som selvstændigt segment) og et scoringssystem med stigende score for dårligere bevægelighed/fortykkelse (1-normal fortykkelse/bevægelighed; 2-hypokinesi nedsat fortykkelse/bevægelighed; 3-akinesi ophævet fortykkelse; 4- dyskinesi paradoks bevægelse uden fortykkelse; 5-aneurisme udtynding og paradoks udbuling) (2). Her kan et LVEF estimat beregnes som LVEF = (3 - WMSI) x 30%. Segmenter med dyskinesi (=4) eller aneurisme/udtynding (=5) indgår i beregningen af LVEF som akinesi (= 3). Se Fig. 2 og Fig. 3 for eksempler.

Ved ensartet hypokinesi er metoden uegnet. Således fås ved global normokinesi LVEF = (3-1) x 30% = 60%, og ved universel hypokinesi LVEF = (3-2) x 30% = 30%. Her er det altså ikke muligt at adskille nøjere end i 30 % intervaller.

Fig. 2. Patient med forvægs-infarkt. Den tildelte score for hvert hjertesegment (16 segments model) fremgår nederst til højre. WMSI og LVEF kan beregnes som følger (Bemærk at segmenter med score ≥4 indgår i beregningen af EF som akinesi (= 3)). WMSI=35/16=2,19; EF=(3-32/16) x 30% = 30% )

Fig 3. Patient med inferiort infarkt. Den tildelte score for hvert hjertesegment (16 segments model) fremgår af figuren. WMSI og LVEF kan beregnes som følger: WMSI=20/16=1,31; EF=(3- 20/16) x 30% = 53%.

Simpsons biplan-metode

simpson-fig-4-invFig 4. Simpsons Biplane Method of discs.Ved denne metode inddeles venstre ventrikel i en række kort-akse skiver. Lænden og bredden af disse ellipseformede skiver bestemmes ud fra ventriklens diameter i 2-kammer og 4-klammer billedet i skivens niveau. Princippet ved metoden er, at ultralydsappartet beregner det samlede venstre ventrikel volumen ved at summere volumen af disse skiver. I praksis gøres dette ved at undersøgeren tracer endocardiet på fastfrosne 2D billederne i 2- og 4-kammer billede i slut-systole og i slut-diastole. Ved denne planimetri skal papilærmuskler pr. definition opfattes som en del af kaviteten. Efter angivelse af den længste venstre ventrikel længdeakse opdeler maskinen automatisk ventriklen i skiver og beregner volumina ud fra formlen i Fig. 4.

Metoden beror på antagelsen, at venstre ventrikels kavitet er elipseformet i tværsnit. Denne antagelse er fejlagtig ved stærkt remodellerede ventrikler. Det er nødvendigt med korrekte projektioner med fremstilling af ventriklens sande apeks og længdeakse, så vinkelfejl og såkaldt "ventrikelforkortning" undgås (eng: chamber foreshortening, Fig. 5). Metodens præcision er selvsagt afhængig af, at endokardiet kan defineres. Endocardiedetektion (eng: LV opacification) kan bedres betydeligt ved at anvende ekko-kontrast, der passerer lungekargebetet.

Fig. 5. Ventrikelforkortning (eng: chamber foreshortening). Tranduceren er ikke placeret korrekt ved apex. Herved fremkommer et falsk apex og en forkert længdeakse.

3D volumenmålinger

Moderne ekkoapparater med 3D billedprober kan optage "full volume" billeddata af venstre ventrikel fra én hjertecyklus eller, ved ekg-gated optagelse, sammensat af 4-6 hjertecykli. Herved omgås den forsimplede geometriske antagelse ved Simpsons metode, og samtidig undgår man ventrikelforkortningsfænomenet (eng: chamber foreshortening). Observatøren tracer typisk kaviteten i 3 plan, hvorefter softwaren med en overflade-detektions-algoritme optegner virtuelle afstøbninger af ventriklen som kan justeres manuelt. Herefter udleder softwaren automatisk volumina og EF (Fig. 6). Metoden er vist at være mere præcis end Simpsons biplan metode. 3D metoden er afhængig af, at hele endokardiet er synligt gennem hjertecyklus. Ved betydelig dilatation kan det være vanskeligt at få billedsektoren til at rumme hele kaviteten.

Fig. 6. Udmåling af diastolisk volumen, systolisk volumen, EF og slagvolumen ved 3D-ekkokardiografi.

Supplerende metoder

Global systolisk longitudinel strain (GLS)

Ved brug af standard 2-dimensionale apikale projektioner med passende framerate (50-90 s-1) kan man med Speckle Tracking måle, hvor mange % (med udgangspunkt i diastolelængden) myokardiet forkorter sig ved systolisk kontraktion (systolisk strain). Når dette måles i de 3 apikale projektioner, kan softwaren beregne den maksimale samlede forkortning (i alle 3 plan) og angive denne i % (negativt fortegn ved forkortning). Herved fås GLS som er et brugbart og reproducerbart mål for den globale LV funktion (Fig. 7).

Da myokardievæv ikke kan komprimeres, er det givet, at en forkortning i længdeaksen giver anledning til samtidig fortykkelse af væggen. Da wall motion scoring netop er en semikvantitativ vurdering af en sådan fortykkelse, kan GLS opfattes som en kvantitativ analog til WMSI. Her blot som den gennemsnitlige længdeakseforkortning i hjertet betragtet som ét samlet segment bestående af de U-formede myokardie-aftegninger fra hver af projektionerne (APLAX, 4CH, 2CH).

Hos patienter med følger efter AMI kan LVEF groft omregnes fra GLS ved at multiplicere med -3. Således fås at en bevaret LVEF ≥ 50% modsvarer en GLS ≤ -16 %. Der bør ved en sådan omregning tages forbehold for at længdeaksefunktionen, og dermed GLS, er aldersafhængig, samt at længdeaksefunktionen i særlig grad påvirkes ved tilstande med højt afterload og ved diabetes. Der er kun publiceret referenceværdier for yngre voksne (3).
Som et mål for længdeaksefunktionen er metoden især interessant ved tilstande med tilsyneladende normal EF, som fx ved HFPEF (heart failure with preserved ejection fraction), og ved tilstande med afterload-belasting som aortastenose og arteriel hypertension.

Fig 7. Speckle tracking med longitudinel strain i apikale standardprojektioner hos en patient med myokardieinfarkt og culpritlæsion i venstre koronararteries ramus circumflexus. Der angives longitudinel systolisk strain i hver standardprojektion og nederst th. ses et "bulls eye plot" af venstre ventrikel med angivelse af hvert segments systoliske forkortning (strain) samt angivelse af den globale peaksystoliske strain (GLS).

Mitralplanets apikale displacering – MAPSE (mitral annular plane systolic excursion)

avpdnyFig. 8. AVPD. Middel AVPD > 11 mm er normalt. Dette mål afspejler funktionen af de longitudinelle muskelfibre.Ved meget dårligt indblik kan det være umuligt at måle EF med de ovenfor nævnte metoder. Som regel kan mitralringen dog ses i de apikale projektioner. LVEF kan da estimeres ud fra AV planets bevægelse mod apex i systolen. Princippet svarer til udmålingen af højre ventrikels funktion ved TAPSE (tricuspid annular plane systolic excursion). Med M-mode udmåles mitralringens maksimale bevægelse mod apex lateralt/septalt (4 kammer) og anterior/posteriort (2 kammer), se Fig. 8. Middelværdien af disse 4 tal udgør AVPD.

LVEF kan groft estimeres som: LVEF (%) = 5.5 x AVPD (mm) – 5

Ud fra samme princip kan man ved brug af vævs-Doppler Tissue Tracking funktionen fra apikale projektioner få et hurtigt overblik over længdeaksefunktionen. Ved Tissue Tracking integrerer maskinen vævshastighederne, hvorved den apikale displacering plottes som farvekoder på 2-D billedet (Fig. 9).

Fig. 9. Vævsdoppler Tissue Tracking Funktion. Den apikale diplacering plottes med farvekoder gennem systolen. Ved slut systole bør farvebåndende som her fordele sig jævnt fra apex mod basis hvilket indikerer en homogen længdeaksefunktion. Farvekoden i de basale segmenter bør modsvare en apical displacering på ca. 10-12 mm eller derover.

Forkortningsfraktionen

Forkortningsfraktionen (FS) er den brøkdel som venstre ventrikels fiberomkreds forkorter sig under kontraktionen (målt på chorda-niveau; Fig. 10).

Fiberomkreds i diastole = πLVEDD; Fiberomkreds i systole = πLVESD
FS = (πLVEDD - πLVESD) / πLVEDD = (LVEDD-LVESD) / LVEDD
Venstre ventrikels uddrivningsfraktion (LVEF) kan groft skønnes til:
LVEF = FS x 2 x 100%

FS afspejler alene den radiale funktion. Metoden har tidligere haft stor udbredelse men anbefales nu generelt ikke. Hvis metoden alligevel anvendes, bør man være omhyggelig med M-mode sigtelinjen, så vinkelfejl undgås, eller alternativt anvende venstre ventrikel dimensioner målt ved 2D ekkokardiografi. For at FS kan være et repræsentativt index for den globale systoliske funktion kræves, at ventriklen udviser homogen vægbevægelse og geometri.

fsFig. 10. Udmåling af LV dimensioner til udregning af Forkortningsfraktionen. ms afstandFig. 11. Mitral-septal afstand (eng: Mitral valve E-point septal separation).

Mitral-septal afstanden

Mitral-septal afstanden (MSS) udmåles ved E-punktet som den mindste afstand mellem forreste fligs spids og septum i et parasternalt M-mode scan. MSS er øget ved systolisk svigt og dilatation af venstre ventrikel. Parameteren er ren empirisk og er udviklet før man kunne fremstille 2D billeder med nuværende kvalitet. Metoden beror bl.a. på det forhold, at mitralklappens bevægelighed i diastolen er en funktion af det transmitrale flow - jo højere flow des mere bevægeudslag kommer der på klappen ved åbningen (fig. 11). Metoden er meget afhængig af dilatationsgraden af venstre ventrikel, kan ikke anvendes ved mitral sklerose/stenose, ved aortainsufficiens (insufficiensjettet hindrer mitralklappens åbning) og vil være usikker ved tilstande med meget højt slutdiastolisk tryk. På grund af disse begrænsninger må metoden aldrig bruges alene til at vurdere venstre ventrikels systoliske funktion.

Dog er en normal MS (<0.7 cm) en udmærket indikator på, at der er bevaret systolisk funktion.

Referencer

1. Berning J, Rokkedal Nielsen J, Launbjerg J, Fogh J, Mickley H, Andersen PE. Rapid estimation of left ventricular ejection fraction in acute myocardial infarction by echocardiographic wall motion analysis. Cardiology 1992;80:257-266.

2. Lang RM, Bierig M, Devereux RB, Flachskampf FA, Foster E, Pellikka PA, et al. Recommendations for chamber quantification. Eur J Echocardiogr 2006;7:79-108.

3. Marcus KA, Mavinkurve-Groothuis AM, Barends M, van Dijk A, Feuth T, de Korte C, et al. Reference values for myocardial two-dimensional strain echocardiography in a healthy pediatric and young adult cohort. J Am Soc Echocardiogr 2011;24:625-636.

 

Diastolisk funktion af venstre ventrikel

af Jacob Møller, Steen Hvitfeldt Poulsen og Lars Køber

Eftsyst-diast-fig1Fig. 7.ersom de fleste mennesker tilbringer mere end 60% af deres liv i diastole virker det intuitivt logisk at denne del af hjertecyklus også spiller en vigtig rolle for udvikling af symptomer og prognose ved hjertesygdomme.

Normal fyldning

Traditionelt opfattes diastolen som perioden fra aortaklappen lukker ved endt uddrivning til mitral klap apparatets lukning. Tidsmæssigt kan den yderligere inddeles i fire perioder: isovolumetrisk relaksation; tidlig fyldning; diastase; og sen atrial fyldning. Fyldningen afhænger af en lang række indbyrdes afhængige faktorer herunder ventrikulær relaksation, kompliance, viscoelastiske kræfter, perikardiets eftergivelighed og atriernes funktion. De væsentligste omfatter ventrikulær relaksation og kompliance. Den myokardielle relaksation afspejler den energiafhængige brydning af aktin-myosin krydsbindinger i sarkomeret, processen begynder i den sidste 1/3 af systolen og fortsætter ind i første del af fyldningsperioden, fig. 7. Kompliance beskriver venstre ventrikels passive egenskaber under fyldning, som kan defineres som ændring i volumen i forhold til ændring i tryk i diastolen.

Diastolisk funktionsvurdering med Doppler ekkokardiografi

Normal fyldning. Venstre ventrikels diastoliske funktion beskrives traditionelt ud fra det transmitrale- og lungevene flow. Med puls-Doppler måles venstre ventrikels inflow fra det apikale 4-kammer billede, idet der måles parallelt med inflow. Dette opnås oftest bedst ved at transduceren placeres lidt lateralt for det normale apikale 4-kammer billede. HostidsintervallerFig. 8. Mitral- og lungeveneflow den normale karakteriseres de transmitrale flow hastigheder ved et bifasisk mønster med to flowkurver, som svarer til den tidlige fyldning (E) og den atriale kontraktion (A), fig. 8 midten. E kurvens decelerationstid måles og kan evt. suppleres med måling af den isovolumetriske relaksations tid (IRT) fra et modificeret 4 kammer billede (5 kammer billede), fig. 8 midten. De normale lungeveneflowhastigheder målt med puls-Doppler er karakteriseret ved et antegradt bifasisk flowmønster, der afspejler det systoliske flow (S) og det diastoliske flow (D), samt et retrogradt flow (R) der afspejler atrie kontraktionen, fig. 8 nederst.

Fig. 8. Mitral- og lungeveneflow

Abnorm fyldning

Ved nedsættelse af ventriklens relaksation som følge af eksempelvis myokardieiskæmi eller ventrikel hypertrofi vil især den tidlige fyldning falde med en kompensatorisk øget sen fyldning. Dette afspejles ekkokardiografisk ved et fald i E og en forlængelse af E-kurvens decelerations tid, samtidigt øges A hastigheden hvorved E/A ratio falder. Tilsvarende ses en stigning i S, faldende D og stigende R flow hastighed målt i lungevene (Fig. 10). Ved tilstande med fremskreden diastolisk dysfunktion, hvor ventrikel kompliance er nedsat ses en øgning i E. Dette skyldes et forøget atrie tryk og høj atrial-ventrikulær trykgradient ved klapåbning, mens E-kurve decelerations tiden forkortes pga. hurtig trykstigning i venstre ventrikel. sysdia9-2Fig. 9.A hastigheden vil desuden falde pga. en relativt øget tidlig fyldning og samtidigt vil R flowet i lungevenerne tiltage pga. øget atrialt afterload (øget ventrikel tryk). Endelig vil det høje atriale tryk føre til lav S/D ratio, fig. 10. Da nedsat relaksation og ventrikel kompliance således har den modsatte virkning på fyldningsmønstret vil man kunne se en pseudonormalisering af det transmitrale flow. Trods det normalt udseende transmitrale flow vil S/D ratio være nedsat, R varighed og flowhastighed øget, hvorved det kan skelnes fra det normale flowmønster, fig. 10. Lungeveneflow er dog begrænset af kun at være muligt at måle hos 60-90% af patienterne. Nyere studier har vist at det pseudonormale fyldnings mønster kan afsløres vha. color M-mode Doppler eller vævs Doppler ekkokardiografi (fig. 9). Ved color M-mode teknikken måles den såkaldte propagations hastighed som synes at være et preload uafhængigt mål for relaksation. Man ser således at propagationshastigheden ved nedsat relaksation falder og E/Vp ratio stiger. Det samme synes at være tilfældet for den tidlige diastoliske Ea hastighed målt med vævs Doppler i det laterale mitral annulus.

diast-dysf-typeFig. 10. Fyldningsmønstre.

Væsentlige begrænsinger

En række faktorer påvirker fyldningsmønsteret, hvilket i nogle tilfælde kan gøre fortolkningen af Doppler kurverne svær.

  1. Alder: Med stigende alder øges kollagen aflejringen in myokardiet derved øges decelerationstiden, E/A ratio aftager og IVRT forlænges, i pulmonalvene målingerne vil S øges, D og R falde med stigende alder.
  2. Hjertefrekvens: Med stigende HF vil E/A ratio falde, DT forlænges (initialt), IVRT forkortes. S, D og R påvirkes i mindre grad af HF.
  3. Preload: Ved øget preload stiger E/A ratio, DT og IVRT afkortes; Nedsat preload: E/A ratio falder mens DT og IVRT forlænges.
  4. Hjerte arrytmi. Metoden er overvejende valideret ved sinusrytme men kan anvendes ved atrieflimren mod at man beregner værdierne udfra gennemsnittet af ca. 10 hjerteslag. Dog kan E/A ratio og R dur ikke vurderes da den mitrale A kurve og pulmonale R kurve mangler ved atrieflimren pga. manglende atrial kontraktion.

Tabel 1. Inddeling af fyldningsmønster (gælder ved alder > 40 år)

Normal Nedsat relaxation Pseudonormal Restriktiv
Mitral decelerationstid, ms 140-240 >240 140-240 <140
E/A ratio 0,8-2,0 <0,8 0,8-2,0 >2,0
Isovol. relaks. tid, ms 60-100 >100 60-100 <60
S/D ratio >0,8 >0,8 <0,8 <0,8
Vp, cm/s (Color M-mode) >45 <45 <45 <45
Ea, cm/s (vævsdoppler) >8 <8 <8 <8

 

Klinisk anvendelse

En afkortet E-kurve decelerations tid (<140 ms) har vist en høj sensitivitet og specificitet for forhøjet slut diastolisk tryk, ligeledes har en nedsat S/D ratio eller høj E/Vp ratio (>1.5-2.0) vist sig associeret med et forhøjet slut diastolisk tryk. Dette forklarer også delvist den meget tætte korrelation med NYHA og Killip funktions klasser samt tætte korrelation med arbejdskapacitet påvist i en række klinisk undersøgelser. En række tidligere undersøgelser har desuden vist at en Doppler ekkokardiografisk vurdering af den diastoliske funktion giver uafhængig prognostisk information om død hos patienter med akut myokardieinfarkt, samt dilateret og restriktiv kardiomyopati. Det fortsat helt afgørende spørgsmål omkring diastolisk dysfunktion er dog, hvorvidt patienter med abnorm fyldning vil have gavn af farmakologisk intervention. Få mindre randomiserede undersøgelser har vist at ACE-hæmmer behandling og beta-blokker behandling hos patienter med iskæmisk hjertesygdom fører til en forlængelse af mitral decelerations tid, hvilket er tolket som forbedret diastolisk funktion. Men samlet er der dog et stort behov for randomiserede undersøgelser hvor patienter med bevaret systolisk funktion udvælges på baggrund af diastolisk dysfunktion.

Kombineret systole/diastole vurdering

teiFig. 11. Isovolumetrisk Index.Systole og diastole er indbyrdes afhængige, hvorfor det synes logisk at kombinere vurderingen i et mere overordnet mål for funktionen af venstre ventrikel. På basis af observationen at isovolumetrisk relaksations tid ofte er forlænget før systolisk dysfunktion bliver manifest hos patienter med iskæmisk hjertesygdom, blev der i midten af 1980'erne foreslået et såkaldt isovolumisk index som et over ordnet mål for venstre ventrikels funktion. Indekset er defineret som summen af isovolumetrisk relaksations tid og kontraktionstid divideret med uddrivningstid, men nåede aldrig udbredt anvendelse - sikkert pga. det var tidskrævende og besværligt at udmåle tidsintervallerne. Med udbredelsen af Doppler ekkokardiografi har indekset imidlertid fået en renæssance idet de nævnte tidsintervaller nemt opnås fra en puls-Doppler af mitral inflow og puls Doppler eller CW Doppler af LVOT, fig. 11. Indekset har vist sig relativt uafhængig af venstre ventrikels preload, hjertefrekvens og alder. Det har fordelen ikke at være baseret på simplificerede antagelser om venstre ventrikels geometri som især efter AMI kan være vigtigt. Derudover er indekset nemt at måle, reproducerbart, ingen væsentlig dag til dag variation og normal værdierne (0.30-0.45) omfatter et snævert og velafgrænset spektrum I kliniske undersøgelser har indekset hos patienter med restriktiv og dilateret kardiomyopati samt efter AMI vist et betydeligt prognostisk potential og vist en tæt korrelation med Killip og NYHA klasse.


Referencer:

Rakowski H, Appleton C, Chan KL et al. Canadian consensus recommendations for the measurement and reporting of diastolic dysfunction by echocardiography. J Am Soc Echocardiogr 1996;9:736-60.

Nishimura RA, Tajik AJ. Evaluation of diastolic filling of left ventricle in health and disease: Doppler echocardiography is the clinician's Rosetta Stone. J Am Coll Cardiol 1997;30:8-18.

Garcia MJ, Thomas JD, Klein AL. New Doppler echocardiographic applications for the study of diastolic function. J Am Coll Cardiol 1998;32:865-75.