Avaliação da Função Sisto-diastólica em
Doentes Insuficientes Renais em
Hemodiálise - Utilidade do Doppler Tissular
e do Speckle Tracking para Determinar
Parâmetros Independentes de Carga
[75]
LÍGIAMENDES, REGINARIBEIRAS, TERESAADRAGÃO, SÓNIALIMA, EDUARDAHORTA, CARLAREIS, TIAGOAMARAL, CARLOSAGUIAR, RAQUELGOUVEIA, ANICETOSILVA
Serviço de Cardiologia - Hospital de Santa Cruz, Carnaxide, Portugal
Rev Port Cardiol 2008; 27 (9): 1011-1025
1011
RESUMO
Introdução: Os parâmetros ecocardiográficos convencionais por serem dependentes de carga não permitem uma adequada avaliação da função sisto-diastólica ventricular esquerda. As novas metodologias ecocardiográficas têm--se revelado promissoras, no entanto ainda é controverso se são totalmente independentes da volémia. Objectivo: Os autores pretenderam identificar parâmetros ecocardiográficos independentes de carga para avaliação da função sisto-diastólica em doentes com insuficiência renal terminal (IRT) em programa de hemodiálise (HD). Proposeram-se ainda avaliar a equivalência entre as novas metodologias ecocardiográficas.
Métodos: Estudaram-se 20 doentes consecutivos com IRT clinicamente estáveis em programa de HD há mais de 4 meses (idade média 51 ± 12 anos, 14 homens). Todos realizaram ecocardiograma imediatamente antes e após HD. Os volumes das cavidades cardíacas, a fracção de ejecção do ventrículo esquerdo, o fluxo Doppler espectral pulsado transmitral foram avaliados segundo as recomendações da Sociedade Americana de Ecocardiografia. As velocidades longitudinais do anel mitral septal e lateral foram obtidas por Doppler tissular pulsado (DTIp). As velocidades longitudinais miocárdicas sistólicas e diastólicas foram obtidas nas projecções apicais por Doppler tissular codificado por cor (DTIc) e por speckle tracking (STI). Foram calculadas as razões, entre a
ABSTRACT
Load-independent Parameters of Diastolic and Systolic Function by Speckle Tracking and Tissue Doppler in Hemodialysis Patients
Background: Assessment of diastolic function using conventional Doppler techniques is limited by their significant dependence on volume load status. Whether new
echocardiographic methods are load-independent in evaluating left ventricular systolic and diastolic function remains controversial.
Objective: The aim of this study was to identify load-independent echocardiographic
parameters for systolic and diastolic function in end-stage renal disease (ESRD) patients undergoing hemodialysis (HD) and to evaluate agreement between the new methods.
Methods: We studied 20 clinically stable patients with ESRD on HD for >4 months (mean age 51±12 years, 14 men, four with coronary disease). All had a transthoracic echocardiogram immediately before and after HD. Cardiac chamber volumes, left ventricular ejection fraction, and transmitral Doppler flow (E/A ratio) were determined according to American Society of Echocardiography guidelines. Pulsed tissue Doppler imaging (TDI) was used to record septal and lateral mitral annular velocities. Longitudinal systolic (Sm), early diastolic (Em) and late diastolic (Am) myocardial velocities and strain were Recebido para publicação: Março de 2008 • Aceite para publicação: Maio de 2008
INTRODUÇÃO
A
ecocardiografia é actualmente o método de escolha para avaliação da função sisto--diastólica do ventrículo esquerdo(1,2). Os mais variados índices têm sido adiantados para estimar as pressões de enchimento, relaxamento e rigidez. Sabe-se que inúmeras condições fisiológicas como a idade, a volémia, aINTRODUCTION
E
chocardiography is currently the method of choice to assess left ventricular (LV) systolic and diastolic function(1,2). Several different indices have been proposed to estimate filling pressures, relaxation and stiffness. The fact that various physiological factors such as age, blood volume, heart rate and blood viscosity affect the1012
velocidade de fluxo do enchimento rápido ventricular (E) e a velocidade tissular diastólica precoce (Em) e entre as velocidades tissulares diastólicas precoce (Em) e tardia (Am). As potenciais diferenças das metodologias Doppler tissular e speckle tracking foram estudadas. Resultados: A média de volume ultra-filtrado
foi 2800 ± 820 ml (entre 1200-4200 ml). Os volumes tele-diastólicos da aurícula e do ventrículo esquerdos, tal como a velocidade máxima da onda E do fluxo Doppler transmitral diminuiram significativamente após a HD. As velocidades longitudinais diastólicas precoces do anel mitral e miocárdicas diminuiram significativamente independentemente do método. A média das pressões de enchimento eram elevadas antes e não se alterou após variação da volémia. A fracção de ejecção do ventrículo esquerdo era >44% em todos os doentes não se registando alterações após a HD. Quer as velocidades longitudinais de pico sistólico do anel mitral e miocárdicas (obtidas por qualquer dos métodos), quer o strain global e longitudinal foram semelhantes antes e após HD. Conclusão: No nosso estudo grandes variações de volémia associaram-se a alterações significativas das velocidades longitudinais diastólicas precoces. Pelo contrário a razão E/Em e os parâmetros de avaliação sistólica revelaram-se independentes de carga. Os resultados dos parâmetros de avaliação sisto--diastólica obtidos através dos três métodos revelaram-se concordantes.
Palavras-Chave
Insuficiência renal terminal; Hemodiálise; Speckle tracking; Doppler tissular; Strain; Ecocardiografia, Função sistólica; Função diastólica
determined by color TDI and also by speckle tracking imaging (STI), using apical views. The ratio between the rapid filling wave E and mitral early diastolic filling velocity (E/Em) and the Am/Em ratio were calculated, using spectral Doppler, pulsed TDI, color TDI, and STI.
Results: Mean ultrafiltration volume was 2800±820 ml (range 1200-4200 ml). Left atrial (LA) and left ventricular (LV) end-diastolic volumes and transmitral pulsed Doppler flow decreased significantly after HD. Early diastolic myocardial velocities also decreased significantly, regardless of the evaluation method. Filling pressure ratios were high and remained unchanged after HD. LV ejection fraction was >44% in all patients and did not change after HD. Systolic myocardial
velocities, by any method, and global and longitudinal strain were also similar before and after HD.
Conclusion: Large acute changes in volume load were associated with significant variations in early diastolic myocardial longitudinal velocities, thus demonstrating the dependence of Em on volume load. By contrast, E/Em ratios appeared to be load-independent, as were systolic function parameters. Pulsed TDI, color TDI, and STI yielded similar results for the assessment of diastolic and systolic myocardial parameters
Key words
End-stage renal disease; Hemodialysis; Speckle tracking; Tissue Doppler; Strain; Echocardiography; Systolic function; Diastolic function
frequência cardíaca e a viscosidade sanguínea, modificam o padrão de fluxo espectral pulsado transmitral, urge pois encontrar parâmetros de avaliação funcional menos dependentes. O Doppler tissular embora dependente dos movimentos de lateralidade e rotação do miocárdio tem sido adiantado como método não invasivo para avaliação da função regional miocárdica(3-5). O que ainda se encontra por estabelecer é a sua real independência de carga já que os resultados dos estudos publicados não são consensuais(6-10). Recentemente têm sido utilizadas novas metodologias de avaliação de função miocárdica como o strain, que avalia a deformação(11-15), mas a sua correlação com a carga é igualmente desconhecida. Actualmente existem dois métodos ultrassonográficos para calcular a deformabilidade do miocárdio: o strain derivado do Doppler tissular cor (DTIc) e o strain derivado de imagens bidimensionais (speckle tracking - STI). Na imagem bidimensional, cada região de interesse tem um único padrão de ecos (speckle) que é relativamente estável durante o ciclo cardíaco, sendo possível monitorizar imagem a imagem a sua posição (tracking). O movimento e a alteração de posição dos ‘speckles’ fornece-nos informação sobre a deformabilidade do miocárdio(16).
Muitos dos estudos utilizados para deter-minação de índices ecocardiográficos indepen-dentes de carga, foram realizados com fármacos não traduzindo uma verdadeira alteração da volémia. Seria portanto útil definir parâmetros insensíveis às alterações de carga, através de estudos com variação efectiva da pré-carga.
OBJECTIVOS
Identificar parâmetros ecocardiográficos de avaliação de função sisto-diastólica indepen-dentes de carga, utilizando o modelo do doente hemodialisado (variação de carga controlada e comparação com o mesmo doente). Avaliar a equivalência dos resultados obtidos pelas recentes metodologias ecocardiográficas.
MÉTODOS
População
Foram estudados 20 doentes (idade média de
pattern of transmitral Doppler flow has led to a search for less load-dependent assessment parameters. Tissue Doppler imaging (TDI), although dependent on the lateral and rotatory motion of the myocardium, has been proposed as a noninvasive method for evaluation of regional myocardial function(3,4,5). What remains to be established is whether it is really load-independent, since results of published studies are conflicting(6-10). New methods of assessing myocardial function have been explored, such as strain imaging to measure deformation(11-16), but how they correlate with load is also unknown. At present there are two ultrasound techniques for measuring strain: color TDI and two-dimensional speckle tracking imaging (STI). In the two-dimensional method, each region of interest has a unique speckle pattern, which is relatively stable throughout the cardiac cycle and its movement can be tracked image by image. The positional changes of the speckles provide information on myocardial deformation(17).
Many of the studies used to establish load-independent echocardiographic indices were performed with drugs, and therefore do not reflect a real change in blood volume. It would therefore be useful to define parameters that are not affected by load conditions through studies of actual variations in preload.
OBJECTIVES
The aim of the study was to identify load-independent echocardiographic parameters for systolic and diastolic function in the hemodialysis (HD) patient (with controlled variation in load and comparison in the same patient), and to evaluate agreement between the results obtained by new echocardiographic methods.
METHODS
Population
We studied 20 patients (mean age 51±12 years, 14 men) with end-stage renal disease undergoing 3-4 hemodialysis sessions a week for more than four months. Median time of dialysis was 35 months (P25 12 months, P75 78 months).
51±12 anos, 14 homens) com insuficiência renal terminal em programa de hemodiálise de 3 a 4 sessões semanais há mais de 4 meses. A mediana de tempo da diálise era de 35 meses (P25 12 meses, P75 78 meses). Foram incluídos doentes clinicamente estáveis, em ritmo sinusal. A etiologia da insuficiência renal era nefrosclerose secundária à hipertensão arterial em oito doentes, nefropatia da síndrome da imuno-deficiência humana em cinco doentes, nefropatia diabética em dois doentes, nefropatia secundária a doença poliquistica renal em quatro doentes e um doente tinha nefropatia por mieloma mútiplo. Foram critérios de exclusão doença valvular significativa, função sistólica significativamente deprimida (fracção de ejecção ventricular esquerda inferior a 40%), síndrome coronária aguda prévia (4 doentes tinham angina estável com doença diagnosticada em angiografia coronária prévia), pericardite aguda ou crónica e/ou síndrome febril. Foi obtido consentimento informado de todos os doentes.
Protocolo
A estimativa de peso seco é individualizada empiricamente para cada doente e baseia-se em sinais clínicos de hidratação e comportamento da pressão arterial durante várias sessões de diálise. Foram usadas máquinas de diálise Gambro AK 200F, com filtro de poliamida, regulado para fluxo de sangue de 300 a 400 ml/min e fluxo de dialisante de 500 ml/min.
Foi avaliada a pressão arterial sistólica e diastólica, frequência cardíaca, peso antes e depois da hemodiálise. O ultrafiltrado foi estimado pela diferença de peso antes e depois do procedimento, assumindo 1 Kg = 1 litro, como em outros estudos(17).
O ecocardiograma foi realizado imediata-mente antes e trinta minutos após a hemodiálise, os exames foram realizados por um operador que desconhecia os dados clínicos do doente e a carga retirada.
Em todos os indivíduos foi efectuado ecocardiograma com análise 2D, Modo M, Doppler espectral, Doppler tissular pulsado (DTIp) e Doppler tissular codificado (DTIc). Os exames foram realizados utilizando um ecocardiógrafo Vivid 7 Dimension GE®equipado com sonda de frequência variável (1.7 - 3 MHz) e com tecnologia para execução de Doppler tissular pulsado e codificado cor, as imagens
sinus rhythm. The etiology of renal failure was nephrosclerosis secondary to hypertension in eight patients, HIV-related nephropathy in five, diabetic nephropathy in two, nephropathy secondary to polycystic kidney disease in four, and nephropathy due to multiple myeloma in one. Exclusion criteria were significant valve disease, significantly impaired systolic function (left ventricular ejection fraction of <40%), previous acute coronary syndrome (four patients had stable angina with previously diagnosed angiographic coronary artery disease), and acute or chronic pericarditis and/or fever syndrome. Informed consent was obtained from all patients.
Study protocol
Dry weight is estimated empirically for each individual patient and is based on clinical signs of hydration and blood pressure (BP) behavior during several dialysis sessions. Gambro AK 200 F dialysis machines fitted with polyamide membranes were used, with blood flow rate set to 300 to 400 ml/min and dialysis fluid flow rate to 500 ml/min.
Systolic and diastolic BP, heart rate and weight were measured before and after hemodialysis. Ultrafiltration volume was estimated as the difference in weight before and after the procedure, assuming 1 kg = 1 liter, as in other studies(18).
An echocardiogram was performed immediately before and 30 minutes after hemodialysis by an operator who was unaware of the patient’s clinical data or of the load removed. All individuals underwent echocardiographic study, with two-dimensional, M-mode, spectral Doppler, pulsed TDI and color TDI analysis. The exams were performed on a Vivid 7 Dimension GE® scanner, fitted with a variable frequency probe (1.7-3 MHz) and able to perform pulsed and color tissue Doppler study; the images were subsequently analyzed on an EchoPac GE® workstation equipped for speckle tracking. The images were acquired with the patients in left lateral decubitus during shallow breathing. The gains and filters were adjusted to obtain the best quality images.
The exams were performed by four echocardiographers and the offline analysis by two Level III echocardiographers.
foram posteriormente analisadas na workstation EchoPac GE®, com capacidade para a análise de speckle tracking. As imagens foram adquiridas com os doentes em decúbito lateral esquerdo e durante respiração superficial. Os ganhos e os filtros foram ajustados para adquirir imagens de melhor qualidade.
Os exames foram executados por quatro ecocardiografistas e a análise offline foi realizada por dois ecocardiografistas de nível III.
Avaliação por ecocardiografia convencional (2D e MM e Doppler espectral e cor)
As dimensões das cavidades foram obtidas segundo as recomendações da Sociedade Americana de Ecocardiografia(18)(Figura 1).
A fracção de ejecção do ventrículo esquerdo (FEVE) foi obtida através da alteração da percentagem de volumes do ventrículo entre a sístole e a diástole em apical 2 e 4 câmaras, utilizando o método de Simpson modificado (média de 3 valores).
O fluxo de enchimento do ventrículo esquerdo foi obtido através de fluxo Doppler espectral pulsado, com a amostra colocada imedia-tamente acima dos folhetos da mitral, sobre a corrente de fluxo. Mediu-se a velocidade máxima do enchimento rápido (E), a velocidade máxima do fluxo dependente da contracção auricular (A), o tempo de desaceleração da onda E (TD) e obteve-se a razão E/A(19)(Figura 2).
O tempo de relaxamento isovolumétrico (TRIV) definiu-se como o tempo entre o encerramento da válvula aórtica e a abertura da
Assessment by conventional
echocardiography (two-dimensional, M-mode and spectral and color Doppler)
Chamber dimensions were determined according to American Society of Echocar-diography guidelines(19)(Figure 1).
Left ventricular ejection fraction was calculated by the change in ventricular volume percentages between systole and diastole in two-and four-chamber apical view using the modified Simpson’s method (mean of three measurements). Left ventricular filling pressures were obtained by spectral pulsed Doppler, with the sample volume positioned above the flow immediately over the mitral leaflets. Peak rapid filling wave (E), peak atrial contraction flow velocity (A), and E-wave deceleration time were determined and the E/A ratio calculated (20) (Figure 2).
Isovolumic relaxation time (IRT), defined as the time between aortic valve closure and mitral valve opening, was assessed in 5-chamber apical view with the sample volume positioned in the left ventricular outflow tract so as to acquire diastolic mitral flow and anterograde aortic flow simultaneously.
Pulsed tissue Doppler study
Pulsed tissue Doppler echocardiography was used to assess longitudinal motion of the mitral annulus. In conventional four-chamber apical view, a 5 mm sample was positioned at the point where the leaflets join the mitral valve annulus. Particular care was taken to ensure that the ultrasound beam was aligned parallel to the
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Figura 1. Avaliação dos volumes auriculares segundo as
recomendações da Sociedade Americana de Ecocardiografia
Figure 1. Assessment of atrial volumes according to
American Society of Echocardiography guidelines
Figura 2. Fluxo Doppler espectral pulsado transmitral.
válvula mitral. Obteve-se numa projecção apical 5 câmaras colocando-se a amostra na câmara de saída do ventrículo esquerdo de forma a adquirir simultaneamente o fluxo mitral diastólico e o fluxo anterógrado aórtico.
Avaliação por Doppler tissular pulsado A ecocardiografia com Doppler tissular pulsado foi utilizada para análise da cinética longitudinal do anel mitral. Orientada pelo plano apical de quatro câmaras da ecocardiografia convencional, uma amostra com 5 mm foi colocada a nível do anel mitral, no local de união dos folhetos ao anel da válvula mitral. Foi dada especial atenção para que o feixe de ultra-sons fosse orientado em paralelo com a direcção do movimento do anel, com frame rate acima de 99 fps. Procedeu-se à determinação da velocidade máxima da onda sistólica s (Sm), onda e (Em) e onda a (Am) na curva do Doppler tissular pulsado do septo interventricular e parede lateral. Foram calculadas as razões Em/Am e E/Em (Figura 3). Assumiu-se pressão de enchimento elevada quando E/Emseptal>15 e/ou E/Emlateral>12(20). Avaliação por Doppler tissular codificado por cor
Os fluxos pulsados e contínuos trans-valvulares foram adquiridos, para temporização dos eventos do ciclo cardíaco, para correcta identificação dos picos de velocidades sistólica e diastólicas. O ângulo de interrogação foi o menor possível e orientado paralelamente à região de interesse. A escala de velocidades foi ajustada para reduzir o aliasing, não
compro-direction of annular motion, using a frame rate of over 99 fps. Peak velocities of the systolic wave S (Sm), E wave (Em) and A wave (Am) were determined on the pulsed tissue Doppler curve of the interventricular septum and lateral wall. Em/Am and E/Em ratios were calculated (Figure 3), and filling pressure was assumed to be high when septal E/Em was >15 and/or lateral E/Em was >12(21).
Color tissue Doppler study
Pulsed and continuous transmitral flows were acquired to determine the timing of the events of the cardiac cycle so as to identify peak systolic and diastolic velocities. The angle of interrogation was kept as small as possible and aligned parallel to the region of interest. The scale of velocities was adjusted to reduce aliasing, without compromising the number of frames per second(16). Peak longitudinal systolic and basal diastolic velocities of the inferior and anterior septum and posterior, lateral, inferior and anterior walls were obtained offline. Mean basal segment velocities were determined (Figure 4).
Two-dimensional assessment of strain and myocardial velocities by speckle tracking
The adjustment made for color tissue Doppler was also valid for speckle tracking, except that the angle was not so critical as the technique is angle-independent and the frame rate was reduced to 58-85 fps in order to improve tracking quality (18). Longitudinal velocities and longitudinal and global strain (longitudinal and transverse strain of the four chambers) were
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Figura 3. Doppler tissular pulsado do anel mitral lateral
Figure 3. Pulsed tissue Doppler of the lateral mitral annulus
Figura 4. Velocidades longitudinais miocárdicas obtidas por
Doppler codificado a cor
Figure 4. Longitudinal myocardial velocities obtained by
metendo o número de imagens adquiridas por segundo(16). As velocidades longitudinais de pico sistólico e diastólicas basais do septo inferior, septo anterior, parede posterior, lateral, inferior e anterior foram obtidas offline. Determinaram-se as médias das velocidades dos segmentos basais (Figura 4).
Avaliação 2D-strain e velocidades
miocárdicas por Speckle Tracking
O ajuste realizado para o Doppler tissular codificado cor foi válido também para a realização de speckle tracking, com a diferença de não ser necessário o rigor de angulação, por ser angulo-independente, e a frame rate de aquisição se situar entre 58 e 85 fps, para obtenção de melhor qualidade do tracking(18). As velocidades longitudinais, o strain longitudinal e o strain global (strain longitudinal e transversal das 4 câmaras), foram analisadas offline. Foram calculadas as médias do strain longitudinal das 4 câmaras, 2 câmaras e apical longo eixo (Figura 5 e 6).
Avaliação da Função sisto-diastólica
Os parâmetros de avaliação da função sistólica foram os seguintes: volumes telediastólico e telesistólico do ventrículo esquerdo, fracção de ejecção, Sm DTIpseptal, Sm DTIplateral, média Sm basais DTIc, média Sm basais STI, Strain Global (4C), média do Strain longitudinal.
Os parâmetros de avaliação diastólica foram
analyzed offline. The mean longitudinal strain in 4-chamber, 2-chamber and long-axis apical views was calculated (Figures 5 and 6).
Assessment of systolic and diastolic function The parameters of systolic function assessed were as follows: left ventricular end-diastolic and end-systolic volumes, ejection fraction, septal Sm and lateral Sm by pulsed TDI, mean basal Sm by color TDI, mean basal Sm by STI, global strain (4-chamber), and mean longitudinal strain.
Diastolic function parameters were as follows: left atrial volume index, E-wave deceleration time, isovolumic relaxation time, peak E and A wave velocities, E/A ratio, septal and lateral Em by pulsed TDI, septal and lateral Am by pulsed TDI, septal Em/Am, lateral Em/Am, septal E/Em, lateral E/Em, mean basal Em and Am by color TDI, E/Em by color TDI, mean basal Em and Am by STI, and E/Em by STI.
Statistical analysis
Echocardiographic parameters obtained before and after hemodialysis were compared.
Categorical variables were expressed in frequencies and percentages and compared using the chi-square test. Continuous variables with a normal distribution were expressed as means and standard deviation, while those with a non-normal distribution were expressed as medians and interquartile interval, and compared using the Wilcoxon test. Values of p<0.05 were considered statistically significant. The statistical
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Figura 5. Strain
longitudinal, Strain global das paredes lateral e septo inferior.
Figure 5. Longitudinal and
global strain of the lateral wall and inferior septum
os seguintes: volume indexado da aurícula esquerda, tempo de desaceleração da onda E, tempo de relaxamento isovolumétrico, velocidade máxima da onda E e A, razão E/A, Em DTIpseptal, Em DTIplateral, Am DTIpseptal, Am DTIplateral, Em/Amseptal, Em/Amlateral, E/Emseptal, E/Emlateral, média Em basais DTIc, média Am basais DTIc, E/Em DTIc, média Em basais STI, média Am basais STI e E/Em STI. Análise Estatística
Foram comparados os parâmetros ecocar-diográficos obtidos pré e após hemodiálise.
As variáveis categóricas foram expressas em frequência e respectiva percentagem e comparadas com o teste de
χ
2. As variáveis contínuas de distribuição normal foram expressas como média e desvio padrão, as de distribuição não normal foram expressas em mediana e intervalo interquartil. Foram comparadas com o teste Wilcoxon. Foram considerados esta-tisticamente significativos os resultados com valor de p<0,05. O programa estatístico utili-zado foi o SPSS versão 13.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).RESULTADOS
A média de volume ultra-filtrado foi 2800 ± 820 ml (entre 1200-4200 ml). No que concerne
program used was SPSS version 13.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).
RESULTS
Mean ultrafiltration volume was 2800±820 ml (range 1200-4200 ml). In terms of clinical data, neither blood pressure nor pulse pressure varied significantly after HD: systolic BP 139±23 mmHg vs. 136±28 mmHg, p=0.351; diastolic BP 78±20 mmHg vs. 74±20 mmHg, p=0.309; pulse pressure 61±14 mmHg vs. 61±15 mmHg, p=0.836.
Left ventricular mass index in this population was 133±46 g/m2 and seven patients (35%) had criteria for concentric LV hypertrophy. Pulmonary artery systolic pressure did not change significantly after HD: 40±11 mmHg vs. 33±6 mmHg, p=0.780.
Echocardiographic assessment of systolic
function (Table I)
Echocardiographic parameters of LV systolic function are shown in Table I. Differences in preload did not influence systolic performance, regardless of the evaluation method (all patients had ejection fraction of over 44% before HD). Peak systolic myocardial longitudinal velocities obtained by pulsed TDI, color TDI and STI did not change following hemodialysis, except lateral
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Figura 6. Velocidades
longitudinais da parede posterior e septo anterior.
Figure 6. Longitudinal
velocities of the posterior wall and anterior septum
aos dados clínicos, nem os valores tensionais, nem a pressão de pulso variaram signifi-cativamente após a HD. Tensão arterial sistólica: 139 ± 23 mmHg vs 136 ± 28 mmHg, p = 0,351. Tensão arterial diastólica: 78 ± 20 mmHg vs 74 ± 20 mmHg, p = 0,309. Pressão de pulso: 61 ± 14 mmHg vs 61 ± 15 mmHg, p = 0,836.
A massa indexada do ventrículo esquerdo determinada nesta população foi de 133 ± 46 g/m2 e sete doentes (35%) tinham critérios de hipertrofia ventricular esquerda concêntrica. A pressão sistólica da artéria pulmonar não foi significativamente diferente antes e após a HD, 40 ± 11 mmHg vs 33 ± 6 mmHg, p= 0,780. Resultados da avaliação ecocardiográfica
da função sistólica (Quadro I)
Os parâmetros ecocardiográficos de avaliação da função ventricular esquerda sistólica estão descritos no quadro I. Independentemente do método ecocardiográfico de avaliação a diferença de pré-carga não influenciou a performance sistólica (note-se que todos os doentes antes da HD tinham fracção de ejecção superior a 44%). As velocidades longitudinais miocárdicas de pico sistólico que foram obtidas por DTIp, por DTIc e STI não variaram após a hemodiálise, com excepção da Sm DTIplateral (8 ± 3 cm/s vs 10 ± 4 cm/s, p=0,043). Quer a média do strain longitudinal, quer a do strain global mantiveram-se inalteradas após a hemodiálise. Resultados da avaliação ecocardiográfica
da função diastólica (Quadro II)
O volume auricular esquerdo indexado diminuiu significativamente. Os parâmetros obtidos através do Doppler espectral foram
Sm by pulsed TDI (8±3 cm/s vs. 10±4 cm/s, p=0.043). Mean longitudinal and global strain remained unchanged after hemodialysis.
Echocardiographic assessment of diastolic function (Table II)
Left atrial volume index decreased significantly. The parameters obtained by spectral Doppler were significantly affected by variations in volume, with the exception of maximum A-wave velocity and IRT. Nine patients (45%) had high filling pressure ratios as estimated by echocardiography: three (15%) had septal E/Em by pulsed TDI of >15, two (10%) lateral E/Em by pulsed TDI of >12, and four (20%) had both criteria. Early diastolic mitral annular and myocardial longitudinal velocities changed significantly, while atrial contraction diastolic velocities remained unchanged. The E/Em by pulsed TDI, E/Em by color TDI and E/Em by STI ratios showed no differences before and after hemodialysis. The three echocar-diographic methods used showed similar results for the parameters and diastolic ratios mentioned above.
DISCUSSION
A review of the literature reveals that our study is the only one to assess systolic and diastolic function in hemodialysis patients using the new echocardiographic methods.
In the present study, assessment of systolic function by the different methods was independent of preload. Ejection fraction, peak
1019 Volume telediastólico VE (ml) Volume telesistólico do VE (ml) Fracção de Ejecção do VE (%) Diâmetro telediastólico do VE (mm) Diâmetro telesistólico do VE (mm) Sm DTIp septal (cm/s) Sm DTIp lateral (cm/s) Média Sm basais DTIc (cm/s) Média Sm basais STI (cm/s)
Strain global (4C) (%)
Média de Strain longitudinal (%)
LV end-diastolic volume (ml) LV end-systolic volume (ml) LV ejection fraction (%) LV end-diastolic diameter (mm) LV end-systolic diameter (mm) Septal Sm by pulsed TDI (cm/s) Lateral Sm by pulsed TDI (cm/s) Mean basal Sm by color TDI (cm/s) Mean basal Sm by STI (cm/s) Global strain (4-chamber) (%) Mean longitudinal strain (%)
Pré-HD Before HD 113 ± 43 49 ± 23 55 ± 9 52 ± 7 33 ± 7 6 ± 2 8 ± 3 5 ± 1 5 ± 1 -18 ± 4 -14 ± 6 Pós-HD After HD 101 ± 40 48 ± 27 55 ± 10 49 ± 6 31 ± 7 7 ± 2 10 ± 4 5 ± 2 5 ± 2 -17 ± 5 -12 ± 5 Wilcoxon Teste p Wilcoxon test p 0,012 0,455 0,332 0,003 0,003 0,079 0,043 0,778 0,112 0,480 0,240
Quadro I. Resultados da avaliação ecocardiográfica da função sistólica Table I. Results of echocardiographic assessment of systolic function
marcadamente afectados pela variação volémica, com excepção da velocidade máxima da onda A e do TRIV. Nove doentes (45%) tinham pressões de enchimento elevadas estimadas por ecocardiografia: três doentes (15%) tinham E/Em DTIpseptal>15, dois doentes (10%) E/Em DTIplateral >12 e quatro doentes (20%) conjugavam os dois critérios. As velocidades longitudinais diastólicas precoces do anel mitral e miocárdicas, variaram atingindo significado estatístico, enquanto que as velocidades diastólicas dependentes da contração auricular se mantiveram inalteradas. As razões E/Em DTIp, E/Em DTIc e E/Em STI não registaram diferenças antes e após hemodiálise. Obser-vou-se concordância entre as três metodologias ecocardigráficas utilizadas, no que respeita aos parâmetros e razões diastólicas acima referidos.
DISCUSSÃO
Revista a literatura o nosso estudo é o único realizado para avaliação conjugada da função sisto-diastólica em doentes hemodialisados, utilizando as novas metodologias ecocardio-gráficas.
No nosso estudo a avaliação da função sistólica, determinada pelos diferentes métodos
systolic mitral annular velocities, systolic myocardial longitudinal velocities determined by color TDI and STI, and longitudinal and global strain did not differ significantly before and after hemodialysis. It should be noted that although systolic function as assessed by ejection fraction was preserved or only mildly impaired and the patients were free of symptoms of heart failure, systolic longitudinal velocities and myocardial strain were lower than normal values(22).
It is generally assumed that a heart with preserved systolic function obeys the Frank-Starling law(23), that is, a reduction in end-diastolic volume results in decreased inotropism (lower peak systolic longitudinal velocities and strain). This was not the case in our population. In our patients, such a reduction in inotropism secondary to lower end-diastolic volume may have been canceled out by the increased inotropism arising from removal of cardiotoxic metabolites. The reductions seen in longitudinal and global strain were far from reaching statistical significance, which does not support the idea put forward by some authors of a close relationship between strain and end-diastolic volume (24).
In contrast to our results, in the studies of Bauer et al.(25) and Barberato et al.(26), also of patients undergoing hemodialysis, systolic mitral
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Volume da aurícula esquerda (ml/m2)
Tempo de desaceleração da onda E (m/s) Tempo de relaxamento isovolumétrica (m/s) Velocidade máxima onda E (m/s) Velocidade máxima onda A (m/s) E/A Em DTIp septal (cm/s) Em DTIp lateral (cm/s) Am DTIp septal (cm/s) Am DTIp lateral (cm/s) Em/Am septal Em/Am lateral E/Em septal E/Em lateral
Média Em basais DTIc (cm/s) Média Am basais DTIc (cm/s) E/Em DTIc
Média Em basais STI (cm/s) Média Am basais STI (cm/s) E/Em STI
Left atrial volume (ml/m2)
E-wave deceleration time (m/s) Isovolumic relaxation time (m/s) Peak E-wave velocity (m/s) Peak A-wave velocity (m/s) E/A ratio
Septal Em by pulsed TDI (cm/s) Lateral Em by pulsed TDI (cm/s) Septal Am by pulsed TDI (cm/s) Lateral Am by pulsed TDI (cm/s) Septal Em/Am
Lateral Em/Am Septal E/Em Lateral E/Em
Mean basal Em by color TDI (cm/s) Mean basal Am by color TDI (cm/s) E/Em by color TDI
Mean basal Em by STI (cm/s) Mean basal Am by STI (cm/s) E/Em by STI Pré-HD Before HD 32 ± 13 214 ± 60 92 ± 27 97 ± 39 87 ± 39 1.2 ± 0.5 -7 ± 3 -10 ± 4 -9 ± 2 -9 ± 2 0.8 ± 0.3 1.2 ± 0.7 16 ± 10 10 ± 7 -6 ± 3 -6 ± 2 -22 ± 23 -6 ± 2 -6 ± 1 -22 ± 19 Pós-HD After HD 24 ± 14 270 ± 84 99 ± 26 76 ±40 82 ± 46 1 ± 0.8 -6 ± 2 -7 ± 5 -9 ± 3 -8 ± 6 0.7 ± 0.3 1.1 ± 0.8 15 ± 11 10 ± 9 -5 ± 2 -6 ± 3 -17 ± 8 -4 ± 1 -6 ± 2 -18 ± 9 Wilcoxon Teste p Wilcoxon test p 0,001 0,001 0,286 0,001 0,433 0,030 0,013 0,014 0,788 0,887 0,084 0,003 0,178 0,133 0,030 0,970 0,881 0,040 0,763 0,502
Quadro II. Resultados da avaliação ecocardiográfica da função diastólica Table II. Results of echocardiographic assessment of diastolic function
foi independente da pré-carga. A fracção de ejecção, as velocidades do anel mitral de pico sistólico, as velocidades miocárdicas longitu-dinais sistólicas determinadas por DTIc e STI, o strain longitudinal, e o strain global não foram diferentes pré e pós hemodiálise. Importa salientar que, embora a função sistólica avaliada pela fracção de ejecção estivesse conservada ou com disfunção de grau muito ligeiro e os doentes livres de sintomas de insuficiência cardíaca, as velocidades longitudinais sistólicas e o strain foram inferiores aos parâmetros normais(21).
Assume-se actualmente que um coração com função sistólica preservada obedece à lei de Frank-Starling(22): a uma diminuição do volume telediastólico corresponde uma diminuição de inotropismo (menores velocidades longitudinais de pico sistólico e strain). Tal não se verificou na nossa população. Nos nossos doentes a diminuição de inotropismo secundário ao menor volume telediastólico, poderá ter sido antagonizado pelo ganho do mesmo, decorrente da depuração de metabolitos cardiotóxicos. A diminuição observada quer no Strain longitudinal, quer global esteve longe de atingir significado estatístico não corroborando a ideia, defendida por alguns autores, da existência de uma relação estreita entre o Strain e o volume telediastólico(23).
Contrariamente ao nosso estudo, nos trabalhos de Bauer et al(24) e Barberato et al(25)realizados também em doentes hemodialisados, as velocidades longitudinais sistólicas do anel mitral e miocárdicas aumentaram significa-tivamente. Nestes estudos talvez o ganho do inotropismo secundário à eliminação dos metabolitos tenha superado a redução inotrópica secundária à diminuição do volume telediastólico. Note-se que as médias de ultra-filtrados destes últimos, foram inferiores às do nosso estudo, podendo ser esta, uma das razões para estes resultados.
Abali et al(26), avaliou ecocardiograficamente 101 indivíduos saudáveis pré e pós doação de sangue (500ml). Aqui as (Sm) permaneceram constantes, registando-se apenas diminuição do strain sistólico (28 ± 8 vs 21 ± 4 %, p=0,03). Noutros protocolos(6,8), em que se utilizou a nitroglicerina para diminuir a pré-carga em indivíduos saudáveis, a função sistólica foi determinada através da fracção de ejecção e das velocidades longitudinais sistólicas do anel
annular and myocardial longitudinal velocities increased significantly. It is possible that in these studies the gain in inotropism secondary to elimination of metabolites was greater than the reduced inotropic action secondary to reduced end-diastolic volume. Mean ultrafiltration volumes were also lower than in our study, which may partly explain their results.
Abali et al. (27) assessed 101 healthy individuals echocardiographically before and after blood donation (500 ml), and found that peak systolic velocities remained unchanged, with a decrease in systolic strain only (28±8 vs. 21±4%, p=0.03).
Other protocols(6, 8), using nitroglycerin to decrease preload in healthy individuals, assessed systolic function by ejection fraction and systolic mitral annular and myocardial longitudinal velocities. In these, there was no reduction in blood volume and thus no changes in ventricular volumes, with parameters of systolic function remaining unchanged.
To summarize, small changes in preload do not alter echocardiographic parameters of systolic function, as shown in studies of blood donors and pharmacological protocols. Improvement may even be seen in hemodialysis patients with low ultrafiltration volumes, in whom increased inotropism due to clearance of cardiotoxic metabolites is observed. A balance is maintained with larger ultrafiltration volumes, with no changes in systolic function parameters.
The morphology of transmitral spectral pulsed Doppler flows depends on different variables, such as left atrial pressure, preload, afterload, respiratory rate, heart rate and alterations in left ventricular relaxation. Reduced preload decreases E and A wave velocities, and so these are of no use to assess diastolic function when there are changes in volume. Although tissue Doppler imaging has shown promise in identifying load-independent diastolic param-eters(3, 4, 5), it is not known whether their behavior will be affected by significant changes in preload. In our study, transmitral early filling velocity (E) and Em by pulsed TDI, color TDI and STI decreased significantly, while transmitral atrial velocity (A) and Am by pulsed TDI, color TDI and STI did not change. As would be expected, E/A and Em/Am ratios also decreased, the difference reaching statistical significance, while
mitral e miocárdicas. Neste contexto não houve perda de volémia, não ocorrendo alterações dos volumes ventriculares, mantendo-se inalteráveis os parâmetros de avaliação da função sistólica.
Resumindo, as pequenas alterações de pré-carga, não alteram os parâmetros ecocardiográficos de avaliação sistólica (estudos em dadores de sangue e protocolos farmacológicos). Pode mesmo haver melhoria em doentes hemodialisados com ultrafiltrados pouco significativos, cujo ganho de inotropismo por depuração de metabolitos cardiotóxicos se torna evidente. Perante ultrafiltrados de maiores dimensões existe um equilíbrio, não existindo modificações no que respeita aos parâmetros de avaliação da função sistólica.
Sabe-se que a morfologia do fluxo Doppler espectral pulsado transmitral depende de diversas variáveis como: pressão da aurícula esquerda, pré-carga, pós-carga, respiração, frequência cardíaca e alterações do relaxamento ventricular esquerdo. A diminuição da pré-carga diminui as velocidades das ondas E e A, sendo estas inúteis para avaliar a diástole na presença de alterações de volume. Muito embora o Doppler tissular se tenha revelado promissor na identificação de parâmetros diastólicos independentes de carga(3,4,5), desconhece-se se este comportamento persistirá na presença de alterações muito significativas da pré-carga.
No nosso estudo, a velocidade de enchimento precoce transmitral (E), a Em DTIp, a Em DTIc e a Em STI, diminuiram significativamente, enquanto que a velocidade transmitral dependente da contracção auricular (A), a Am DTIp, a Am DTIc e a Am STI não se modificaram. Logicamente as razões E/A e Em/Am também diminuiram atingindo significado estatístico, enquanto que a razão E/Em se manteve inalterável. Com a excepção dos resultados E/Em (nunca tinha sido estudada) os restantes foram idênticos aos obtidos em outros ensaios(27,24,7) com populações semelhantes à nossa. O que o nosso estudo acrescenta é a inalterabilidade da razão E/Em avaliada por qualquer uma das metodologias ecocardiográficas em estudo: DTIp, DTIc e STI. Muitos têm sido os trabalhos(28,29), com vista a determinar a melhor velocidade longitudinal diastólica precoce, se a do segmento lateral, se a do septal do anel mitral. No nosso estudo nenhuma das razões E/Em DTIp se alterou.
exception of the E/Em ratio (which had not been studied previously), results were similar to those obtained in other studies on populations similar to ours(28, 24, 7). The contribution of our study is the finding that the E/Em ratio did not change when assessed by any of the echocardiographic methods used - pulsed TDI, color TDI and STI.
Several works(29, 30) have set out to determine whether the best early diastolic velocity to assess is that of the lateral or septal segment of the mitral annulus. In our study, neither of the E/Em ratios by pulsed TDI changed. It is thus assumed that either can be used to assess diastolic function, regardless of the volume status of the patient. The septal E/Em ratio by pulsed TDI was higher than the lateral ratio, as has been reported previously(20).
Almost half of the patients studied had echocardiographic criteria for high filling pressures, reflecting at least grade 2 diastolic dysfunction, which is not surprising in a population with a high prevalence of hypertension and left ventricular hypertrophy.
Studies in hemodialysis patients(31, 22) that found no differences in Em by pulsed TDI involved lower ultrafiltration volumes, and the small reduction in preload could mask its dependence on volume status. The same may be true of the results obtained in the study of blood donors(27).
It should be stressed that in our study the results for systolic and diastolic myocardial longitudinal velocities by the three different methods (pulsed TDI, color TDI and STI) were similar. This suggests that tissue Doppler or speckle tracking can be used in clinical practice to assess left ventricular systolic and diastolic function(32).
The present study is the largest to assess systolic and diastolic function in hemodialysis patients not only by conventional methods but also by tissue Doppler and speckle tracking. Any comparison between blood donors and HD patients is bound to be only approximate, firstly because the former are healthy, and secondly because the volume loss in donors is only 500 ml, while in hemodialysis the ultrafiltration volume can be as high as 4000 ml. Our results should also not be compared to those in studies in which preload is reduced by vasodilators such as nitroglycerin, since these drugs are associated with increased circulating and myocardial levels
Assume-se assim que possam ser utilizadas indiferentemente para avaliação da função diastólica, independentemente do estado volémico do doente. A razão E/Em DTIp septal foi superior à lateral, tal como já tinha sido descrito anteriormente(20).
Quase metade dos doentes estudados tinham critérios ecocardiográficos de elevação das pressões de enchimento, correspondendo a um estadio de disfunção diastólica de pelo menos grau 2, o que não é surpreendente neste tipo de população com elevada prevalência de hipertensão arterial e hipertrofia ventricular esquerda.
Os estudos(30,22) em doentes hemodialisados em que não se obtiveram diferenças para o Em DTIp envolveram ultrafiltrados menores, podendo a pequena diminuição de pré-carga mascarar a sua dependência do estado volémico. A mesma justificação pode ser adiantada para os resultados obtidos no estudo de dadores de sangue(23).
É importante apontar, que no nosso trabalho a determinação das velocidades longitudinais miocárdicas, sistólicas e diastólicas, pelas diferentes metodologias (DTIp, DTIc e STI) foram sobreponíveis. Tal facto permite antever a utilização clínica de Doppler tissular ou speckle tracking, no estudo da função sistólica e diastólica ventricular esquerda(31).
O presente trabalho é pois o maior estudo de avaliação da função sisto-diastólica, utili-zando metodologia convencional, mas também Doppler tissular e speckle tracking, em doentes em hemodiálise. A comparação será sempre grosseira entre os dadores de sangue e os hemodialisados, primeiro porque estes são saudáveis, segundo porque a volémia perdida é de apenas 500 ml, enquanto que na hemodiálise o ultrafiltrado chega a atingir os 4000 ml. Também não é lícito comparar os nossos resultados com os encontrados nos ensaios em que se obtém diminuição da pré-carga através de fármacos como a nitroglicerina. É conhecido, que estes vasodilatadores cursam com aumento dos níveis circulantes e transmiocárdicos de epinefrina, alterando os índices de contrac-tilidade e da pós-carga nos doentes sem insuficiência cardíaca(32).
of norepinephrine, which alters indices of contractility and afterload in patients without heart failure(33).
LIMITATIONS
Although there is no other way to reduce volume load so significantly, an obvious limitation of the present study is that our results cannot be extrapolated to healthy populations. Moreover, besides the small sample size, another limitation is the lack of invasive monitoring of right chambers and pulmonary capillary wedge pressures in order to validate our echocardiographic results. Lastly, it should be noted that the echocardiographers were aware of the pre- or post-dialysis status of the patients during image acquisition and no evaluation was made of inter- and intra-observer variation in the offline analysis.
CONCLUSION
In our study, large acute changes in volume load were associated with significant variations in early diastolic myocardial longitudinal velocities. By contrast, E/Em ratios were load-independent, as were systolic function param-eters, enabling these indices to be used to evaluate left ventricular systolic and diastolic function independently of the volume load status of renal failure patients.
The results for systolic and diastolic parameters assessed by new echocardiographic techniques (pulsed TDI, color TDI and STI) were similar, and any of them can thus be used to assess systolic and diastolic function in patients with end-stage renal disease.
LIMITAÇÕES
Embora não houvesse outra forma de submeter indivíduos a tão significativa alteração de carga, o nosso estudo apresenta as óbvias limitações da impossibilidade de extrapolar os nossos resultados para uma população saudável. Além do tamanho da amostra, outra limitação é a ausência de monitorização invasiva das cavidades direitas e pressões de encravamento capilar pulmonar com o objectivo de validar os nossos resultados ecocardiográficos. Finalmente importa referir que durante a aquisição das imagens havia conhecimento do status pré ou pós dialitico dos doentes e não foi avaliada a variabilidade inter e intra-observador da análise offline.
CONCLUSÃO
No nosso estudo grandes variações de volémia associaram-se a alterações significativas das velocidades longitudinais diastólicas precoces. Pelo contrário a razão E/Em e os parâmetros de avaliação sistólica revelaram-se independentes
de carga. Permitindo-nos utilizar estes índices para aferir a função sisto-diastólica do ventrículo esquerdo independentemente do estado volémico no doente insuficiente renal.
Acresce que os resultados dos parâmetros de avaliação sisto-diastólica obtidos através das recentes e metodologias ecocardiográficas (TDIp, TDIc e STI) foram semelhantes, sendo possível utilizá-los indiferentemente na ava-liação da função sisto-diastólica no doente com insuficiência renal terminal.
Pedidos de separatas para: Address for reprints: LÍGIA LOPES MENDES Serviço de Cardiologia Hospital de São Bernardo Rua Camilo Castelo Branco 2910-146 SETÚBAL Tel/Fax: +351.265.549.082 e-mail: ligiamendes76@gmail.com
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