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Arquivos Brasileiros de Cardiologia

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Artigos Originais

Função diastólica na estenose aórtica: correlação com NT-ProBNP e remodelamento pós-operatório

Boer

Berta Paula Napchan

Vieira

Marcelo Luiz Campos

Sampaio

Roney Orismar

Abensur

Henry

Oliveira

Alessandra Gomes de

Fernandes

João Ricardo

Grinberg

Max

São Paulo

Instituto do Coração Brazil

05 2013

100 5 469 475 14 05 2012 17 12 2012 16 11 2012

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FUNDAMENTO: A função diastólica em portadores de estenose aórtica (EAO) é pouco estudada. Não é possível estabelecer uma possível correlação entre biomarcadores e disfunção diastólica. OBJETIVO: Avaliar a função diastólica em portadores de EAO submetidos à troca valvar através de ecocardiografia transtorácica e correlacionar com valores de NT-proBNP. MÉTODOS: Estudamos 31 pacientes com EAO (11 homens), com idade entre 21 e 81 anos (média de 61±15 anos), submetidos a tratamento cirúrgico de EAO. Foi realizada dosagem sérica de NT-proBNP e o resultado, comparado com variáveis ecocardiográficas obtidas pelo Doppler pulsado em fluxo mitral, Doppler pulsado em veias pulmonares e Doppler tecidual, tanto no pré quanto no pós-operatório. RESULTADOS: Observou-se melhora na Fração de Ejeção (FE) de AE e Tempo de Relaxamento Isovolumétrico (TRIV), além de redução nos seguintes parâmetros: a) Relação da velocidade diastólica precoce mitral (onda E) com a velocidade do anel mitral (onda E´) (E/E'), b) Volume sistólico de átrio esquerdo (AE), c) Volume sistólico de AE indexado, d) Diâmetro diastólico de ventrículo esquerdo (DDVE), e) Diâmetro sistólico de VE (DSVE), f) Volume diastólico final (VDF), g) Massa indexada de VE e h) Relação Volume/Massa de ventrículo esquerdo (VE). Os valores do NT-proBNP correlacionaram-se de modo positivo com os diversos graus de disfunção diastólica, tanto no pré como no pós-operatório. CONCLUSÃO: 1) A cirurgia de troca valvar para correção de EAO resultou em melhora significativa da função diastólica ventricular. 2) Os valores de NT-proBNP correlacionaram-se positivamente com as variáveis ecocardiográficas que determinam disfunção diastólica, sendo o NT-proBNP um bom marcador para caracterizar essa disfunção em portadores de EAO.

Estenose Aórtica Disfunção Ventricular Peptídeo Natriurético Encefálico

12 04 2013

Função diastólica na estenose aórtica. Correlação com NT-ProBNP e remodelamento pós-operatório

Berta Paula Napchan Boer; Marcelo Luiz Campos Vieira; Roney Orismar Sampaio; Henry Abensur; Alessandra Gomes de Oliveira; João Ricardo Fernandes; Max Grinberg

Instituto do Coração (InCor), São Paulo, SP - Brasil

Correspondência

RESUMO

FUNDAMENTO: A função diastólica em portadores de estenose aórtica (EAO) é pouco estudada. Não é possível estabelecer uma possível correlação entre biomarcadores e disfunção diastólica.

OBJETIVO: Avaliar a função diastólica em portadores de EAO submetidos à troca valvar através de ecocardiografia transtorácica e correlacionar com valores de NT-proBNP.

MÉTODOS: Estudamos 31 pacientes com EAO (11 homens), com idade entre 21 e 81 anos (média de 61±15 anos), submetidos a tratamento cirúrgico de EAO. Foi realizada dosagem sérica de NT-proBNP e o resultado, comparado com variáveis ecocardiográficas obtidas pelo Doppler pulsado em fluxo mitral, Doppler pulsado em veias pulmonares e Doppler tecidual, tanto no pré quanto no pós-operatório.

RESULTADOS: Observou-se melhora na Fração de Ejeção (FE) de AE e Tempo de Relaxamento Isovolumétrico (TRIV), além de redução nos seguintes parâmetros: a) Relação da velocidade diastólica precoce mitral (onda E) com a velocidade do anel mitral (onda E´) (E/E'), b) Volume sistólico de átrio esquerdo (AE), c) Volume sistólico de AE indexado, d) Diâmetro diastólico de ventrículo esquerdo (DDVE), e) Diâmetro sistólico de VE (DSVE), f) Volume diastólico final (VDF), g) Massa indexada de VE e h) Relação Volume/Massa de ventrículo esquerdo (VE). Os valores do NT-proBNP correlacionaram-se de modo positivo com os diversos graus de disfunção diastólica, tanto no pré como no pós-operatório.

CONCLUSÃO: 1) A cirurgia de troca valvar para correção de EAO resultou em melhora significativa da função diastólica ventricular. 2) Os valores de NT-proBNP correlacionaram-se positivamente com as variáveis ecocardiográficas que determinam disfunção diastólica, sendo o NT-proBNP um bom marcador para caracterizar essa disfunção em portadores de EAO.

Palavras-chave: Estenose Aórtica / cirurgia, Disfunção Ventricular, Peptídeo Natriurético Encefálico.

Introdução

A função diastólica do ventrículo esquerdo (VE) relaciona-se tanto ao relaxamento quanto ao seu enchimento. Em geral, a quantificação dessa função é realizada pelo EcoDopplercardiograma^1-4.

Uma maneira adicional de avaliar a função cardíaca é por meio da medida sérica da fração N-terminal do pró-peptídeo natriurético cerebral (NT-proBNP). Níveis de NT-proBNP estão elevados em pacientes com disfunção tanto sistólica quanto diastólica de VE⁵. Januzzi e cols.⁶ mostraram uma correlação entre nível sérico de NT-proBNP e prognóstico em insuficiência cardíaca sistólica. Todavia, a medida do NT-proBNP não consegue diferenciar a insuficiência cardíaca sistólica da diastólica. Dessa forma, quando se avalia a disfunção diastólica, o NT-proBNP exerce um papel importante apenas quando combinado com a avaliação ecocardiográfica.

Pacientes submetidos à correção cirúrgica da estenose aórtica (EAO) apresentam melhora imediata da função sistólica. Por outro lado, a disfunção diastólica permanece e pode até mesmo piorar, uma vez que a regressão da hipertrofia miocárdica ocorre com rapidez maior que a diminuição da fibrose intersticial^7-9.

Assim como o aumento de massa do VE, a função atrial esquerda (AE) pode ser considerada um marcador de gravidade da disfunção diastólica. Lubien e cols.¹⁰notaram maiores níveis de BNP quando ocorria a combinação de aumento do AE e hipertrofia ventricular esquerda.

No entanto, a relação entre biomarcadores e remodelamento ventricular esquerdo, especificamente em pacientes com EAO submetidos à troca valvar aórtica, ainda não foi estabelecida^11-13. Alguns estudos sugerem que o NT-proBNP pode ser utilizado em aplicações para diagnóstico e prognóstico. Fisher e cols.¹⁴ observaram que os doentes com insuficiência cardíaca congestiva e valores de NT-proBNP acima da média apresentavam uma taxa de mortalidade em um ano de 53% em comparação com a taxa de 11% registrada nos doentes com valor abaixo da média.

Na EAO a utilidade dos biomarcadores, em particular, o NT-ProBNP, não foi bem avaliada. O presente estudo tem como objetivo analisar a redução de massa do VE e o remodelamento ventricular e atrial esquerdos em pacientes submetidos à cirurgia de troca valvar aórtica por EAO importante, além de correlacionar os níveis de NT-proBNP com os diversos graus de disfunção diastólica, tanto no pré como no pós-operatório.

Métodos

Desenho do estudo

Trata-se de um estudo observacional longitudinal realizado em pacientes portadores de EAO importante, com indicação de tratamento cirúrgico.

Pacientes

Foram estudados 31 pacientes com EAO (11 do sexo masculino), com idade entre 21 e 81 anos, média de 61±15 anos, todos em Classe Funcional III ou IV da New York Heart Association (NYHA), função sistólica preservada e com indicação de tratamento cirúrgico da valvopatia.

Critérios de exclusão

a) Insuficiência coronária grave.

b) Outra valvopatia associada com grau moderado ou importante.

c) Presença de fibrilação atrial.

Presença de hipotireoidismo, neoplasia, insuficiência renal crônica ou doença pulmonar obstrutiva crônica grave.

Ecocardiografia transtorácica

Os exames foram realizados com o paciente em decúbito lateral esquerdo, no pré-operatório (1 a 3 meses antes da cirurgia) e no período pós-operatório (6 meses após o procedimento). Utilizou-se equipamento comercialmente disponível, HDI 5000, Philips Medical Systems, Andover, MA, EUA, apresentando transdutor setorial eletrônico multifrequencial, com recurso de Doppler pulsado, Doppler contínuo, Doppler tecidual e Mapeamento de fluxo em cores. Os pacientes foram submetidos a monitoração eletrocardiográfica simultânea e os exames, realizados de acordo com as recomendações da Sociedade Americana de Ecocardiografia¹⁵.

Foram obtidas pelo menos três medidas de cada variável, sendo utilizada a média dos valores de cada uma.

As variáveis ecocardiográficas avaliadas, tanto no pré quanto no pós-operatório, foram:

1- Diâmetro sistólico final e diastólico final do VE.

2- Espessuras do septo e da parede posterior do VE no final da diástole, para cálculo do índice de massa ventricular esquerda (de acordo com formulação de Devereux)¹⁵.

3- Função sistólica ventricular esquerda, via cálculo da fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) de acordo com a regra de Simpson (medida bidimensional)¹⁶.

4- Área valvar aórtica, pela equação de continuidade¹⁶.

5- Função diastólica ventricular esquerda:

5.1 Estudo com Doppler pulsado do fluxo transvalvar mitral: o fluxo transvalvar mitral foi avaliado no corte apical, 4 câmaras, com o cursor do Doppler pulsado colocado na via de entrada de VE, na altura da extremidade distal dos folhetos da valva mitral, com amostra volume de 2 mm, sendo avaliados:

5.1.a) pico da velocidade protodiastólica do enchimento ventricular esquerdo em cm/s (onda E).

5.1.b) pico da velocidade telediastólica do enchimento ventricular esquerdo em cm/s (onda A).

5.1.c) duração da onda telediastólica do enchimento ventricular esquerdo em ms (onda A medida pelo Doppler pulsado).

5.1.d) relação da onda E com a onda A (E/A).

5.1.e) medida do tempo de desaceleração do fluxo de enchimento ventricular esquerdo em ms (TD).

5.2. Estudo do tempo de relaxamento isovolumétrico (TRIV).

5.3. Estudo do fluxo das veias pulmonares com o Doppler pulsado, com a aferição dos seguintes componentes:

5.3.a) componente sistólico do fluxo das veias pulmonares em cm/s (onda S).

5.3.b) componente diastólico do fluxo das veias pulmonares em cm/s (onda D).

5.3.c) duração da contração da onda atrial em ms (tempo da onda A).

5.3.d) pico da contração atrial em cm/s (onda A).

5.4. Estudo com Doppler tecidual do anel mitral: a análise com Doppler tecidual foi obtida na projeção apical, 4 e 2 câmaras, com volume amostral de 1 a 2 mm.

Aferiram-se as velocidades máximas do deslocamento miocárdico no início e no final da diástole (onda E' e A', respectivamente) e durante a sístole (onda S'), no anel septal, anel lateral, anel inferior, anel anterior e no anel lateral do VD^17,18.

O volume do AE foi determinado através das projeções apical, 2 e 4 câmaras. Mediram-se os volumes sistólico e diastólico do AE para cálculo da fração de esvaziamento do AE, com método semelhante ao método de Simpson¹⁸.

Análise Estatística

Realizou-se análise descritiva dos dados dos 31 pacientes, levando em consideração as informações referentes aos dados demográficos, variáveis ecocardiográficas e dosagem do NT-proBNP no pré e no pós-operatório.

As variáveis foram comparadas (seu valor médio) entre os pacientes na EAO, entre os tempos pré e pós-operatório. Para as comparações de médias foi usado o teste de Wilcoxon em razão da não normalidade das variáveis, com exceção do logaritmo do BNP que foi comparado pelo teste t-Student.

Resultados

População de estudo

Foram incluídos 31 pacientes com estenose aórtica importante, sendo desses 20 mulheres (idade média 61±15 anos).

Os pacientes com EAO apresentam uma média de idade igual a 61,5±14,72 (variação entre 21 e 81 anos).

Dos pacientes em estudo, 26 tinham EAO aterodegenerativa, 4 pacientes eram portadores de EAO congênita e 1 paciente tinha etiologia reumática.

Dados ecocardiográficos

Ao analisar a Tabela 1, nota-se a melhora dos parâmetros ecocardiográficos, quando comparados os períodos pré e pós-operatório.

Disfunção diastólica e correlação do NT-proBNP

Houve melhora do grau de disfunção diastólica comparando-se o período pré e pós-operatório, embora não houvesse normalização até o período estudado (Tabela 2).

Houve redução do NT-proBNP no período pós-operatório em relação ao pré-operatório (Tabela 3). Com a amostra classificada em 3 graus (Graus I, II e III), foi verificado se há diferença entre os grupos de acordo com o valor do log-NT-proBNP. O teste ANOVA mostrou significância entre os grupos (F= 3,850, p=0,027), o teste posthoc Bonferroni mostrou que existe diferença entre o Grau I (média 4,58) e Grau II (média 4,69) quanto ao valor de log-NT-proBNP (p=0,025). Entretanto, não há diferença significativa, em termos estatísticos, entre os Graus II (média 4,69) e III (média 4,70) quanto ao valor do log-NT-proBNP (p=0,08) (Tabela 4).

Através das Correlações de Pearson (linear) e Spearman, observamos que as variáveis E/E', FE/AE, Vol. sistólico de AE, Vol. sistólico de AE indexado, DSVE, Massa indexada do VE e Relação Volume/Massa apresentam correlação com log-NT-proBNP (Tabela 5). As variáveis E/E', Vol. sistólico de AE, Vol. sistólico de AE indexado, DSVE e Massa indexada de VE apresentam correlação positiva, indicando que o logaritmo do NT-proBNP aumenta quando os respectivos valores aumentam. Por outro lado, o logaritmo do NT-proBNP decresce quando as variáveis Temp A mitral-Tempo A Pulmonar, FE do AE e a relação Volume/Massa aumentam.

As variáveis que apresentam correlação de Spearman significantes são as mesmas que apresentam correlação de Pearson. O comportamento das variáveis é idêntico ao observado anteriormente, sendo que o logaritmo do NT-proBNP também aumenta quando há aumento do DSVE.

Verificando um modelo de regressão logística (Tabela 6), o risco de disfunção diastólica em um paciente com log-NT-proBNP igual a 4,78 (BNP=119.10) é de 92,01% [IC 95%: 83,45%; 96,33%], o risco de disfunção diastólica aumenta em 2,64 [IC 95%: 1,21; 5,78] vezes para cada aumento de uma unidade no log-NT-proBNP.

Discussão

A relação entre a geometria do VE em pacientes portadores de EAO e o grau de remodelamento após a troca valvar aórtica é desconhecida. Na fase inicial do período pós-operatório, poucos pacientes apresentam diminuição da massa de VE, ao passo que após 18 meses do procedimento ocorre uma redução da hipertrofia de VE e do VDF^19,20.

A velocidade do fluxo transvalvar mitral é um importante dado que permite avaliar as pressões de enchimento; todavia, ela pode ser modificada ou influenciada por vários fatores, o mesmo ocorrendo com o fluxo das veias pulmonares. Com o objetivo de minimizar essas limitações e aumentar a precisão do diagnóstico de disfunção diastólica, foram incluídas no presente estudo a análise por Doppler Tecidual e a avaliação do volume de AE²¹.

Foi possível observar que houve uma melhora da FEAE no período pós-operatório em comparação com os achados prévios ao procedimento, significando uma melhora na função diastólica após a cirurgia de troca valvar, secundariamente à regressão da massa do VE e adaptação do coração à nova pós-carga²². A dilatação do AE acompanha o desenvolvimento da disfunção diastólica de VE e representa um potente preditor de eventos adversos, em especial arritimias. Por outro lado, a diminuição de volume do AE e a melhora da FEAE sugerem que houve remodelamento reverso, implicando redução dos riscos cardiovasculares.

A redução da massa indexada do VE, por sua vez, é também um forte preditor de eventos após a cirurgia de troca valvar em pacientes com valvopatia aórtica, sendo um fator independente de sexo, idade e tipo de substituto valvar, sendo ainda o mais consistente²³.

Segundo a European Society of Cardiology¹¹, lém dos sinais e sintomas de IC com FEVE normal, o diagnóstico de IC diastólica pode ser obtido através do Doppler tecidual, no qual a relação E/E' é fundamental, associado ao Doppler pulsado no fluxo transvalvar mitral e Doppler pulsado em veias pulmonares. O índice de massa de VE e o volume de AE (indexado) corroboram para o diagnóstico. Nagueh e cols.²⁴ demonstraram que, em pacientes com FEVE preservada, a relação E/E' está entre 8 e 15, sendo outras medidas necessárias para o diagnóstico de disfunção diastólica. Cabe aqui ressaltar que, apesar da aplicabilidade da avaliação da função diastólica pelo método de Doppler, este tem limitações. Os métodos de Doppler dependem do ângulo de insonação e requerem experiência do médico executor. Os valores de NT-proBNP correlacionam-se com o comportamento morfofuncional e com as mudanças nas variáveis ecocardiográficas após o tratamento cirúrgico de EAO, sendo observada uma queda dos níveis desse biomarcador após o procedimento, quando comparado com o seu valor no pré-operatório. Resultados de estudo feito por Nagueh e cols.¹¹corroboram esse comportamento. A explicação para esse fato é que, após a correção cirúrgica da EAO, há uma diminuição da resistência ao fluxo sanguíneo e redução da hipertrofia ventricular esquerda, que levam à diminuição da massa do VE e da tensão diastólica na sua parede, o que por sua vez reduz a liberação dos peptídeos natriuréticos. Estes, porém, não conseguem retornar aos níveis considerados normais, em razão da presença de prótese valvar aórtica, a qual gera um gradiente de pressão VE-Aorta¹¹.

Em estudo de avaliação pré-operatória, Frederiksen e cols.²⁵ demonstraram uma boa relação entre a razão ecocardiográfica E/E' e os níveis séricos de NT-proBNP, de modo diferente do que ocorreu com a razão E/A. importância prognóstica e a capacidade preditora de eventos cardiovasculares dos peptídeos natriuréticos como o NT-proBNP são objeto recente de estudo na literatura médica. Bergler-Klein e cols.¹² já haviam estudado o NT-proBNP na evolução pós-operatória de pacientes com EAO sintomática e observaram seu efeito preditor independentemente de sobrevida. demais, Gerber e cols.²⁶ sugeriram um efeito preditor do aparecimento de sintomas em pacientes com EAO.

O presente estudo mostrou correlação entre diferentes variáveis ecocardiográficas que caracterizam disfunção diastólica²⁷ e o nível sérico de NT-proBNP. Foi demonstrado ainda que níveis elevados de NT-proBNP no pré-operatório predizem maior regressão da massa de VE após o tratamento cirúrgico, não importando a Massa de VE indexada. Tal fato sugere que a dosagem do NT-proBNP possa ser um bom marcador de prognóstico em pacientes com EAO. Da mesma forma, as alterações ecocardiográficas de função diastólica em pacientes portadores de EAO precedem o aumento de massa do VE; quando elas indicam disfunção de VE moderada a severa, essas alterações são consideradas fator independente de mortalidade tardia após cirurgia de troca valvar.

Vasan e cols.²⁸ propuseram um critério para o diagnóstico de IC diastólica que inclui sinais e sintomas de IC, FEVE preservada e evidência de disfunção diastólica - caracterizada pela dosagem de BNP e por alterações ecocardiográficas. Assim, valores elevados de BNP poderiam auxiliar no diagnóstico de insuficiência cardíaca diastólica, em pacientes com parâmetros de função sistólica normais ao ecocardiograma e anormalidades da função diastólica.

Conclusão

Em pacientes com EAO submetidos à cirurgia de troca valvar, houve melhora da função diastólica e diminuição da massa do VE, além de remodelamento negativo do AE e melhora da FEAE, no período pós-operatório, quando comparado com os valores anteriores ao procedimento. Houve ainda correlação positiva do NT-proBNP com os diversos graus de disfunção diastólica, tanto no pré como no pós-operatório.

Correspondência:

Roney Orismar Sampaio

Rua Comandante Garcia d'Avila, 412, Morumbi

CEP 05654-040, São Paulo, SP - Brasil

E-mail:

orismar@cardiol.br,

sampaioroney@yahoo.com.br

Artigo recebido em 14/05/12, revisado em 16/11/12, aceito em 17/12/12.

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Normalization of left ventricular nonuniformity late after valve replacement for aortic stenosis

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Guidelines on the management of valvular heart disease (version 2012)

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Doppler tissue imaging: a noninvasive technique for evaluation of left ventricular relaxation and estimation of filling pressures

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Echocardiographic evaluation of systolic and diastolic function: a preoperative study of correlation with serum NT-proBNP

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The role of NT-proBNP in the diagnostics of isolated diastolic dysfunction: correlation with echocardiographic and invasive measurements

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Defining diastolic heart failure: a call for standardized diagnostic criteria

Circulation 2000 2118 21 17 101

Vasan

Levy

Original Articles

Correlation to NT-ProBNP and remodeling after cardiac surgery

BACKGROUND: Few data are available on diastolic function in patients with aortic stenosis (AOS) with indication of surgical treatment. A potential correlation between biomarkers and diastolic function has not been established. OBJECTIVE: The aim of our study was to evaluate diastolic function in patients with AOS waiting for aortic valve replacement (AVR) echocardiographically, and to verify its correlation with serum brain natriuretic peptide (NT-proBNP). METHODS: Thirty-one AOS patients (11 male), 21 to 81 years old (mean age, 61±15 years old) were studied before and after AVR. Diastolic function was assessed with Doppler methods: transvalvar mitral flow, tissue Doppler imaging (TDI) and pulmonary venous Doppler (PVD), correlating with serum brain natriuretic peptide (NT-proBNP) before and 6 months after AVR. RESULTS: Comparing pre to post-operative period, we observed an increase of the left atrial ejection fraction and isovolumetric relaxation time (IRT), and the decrease of the mitral velocity to early diastolic velocity of the mitral annulus ratio (E/E'), the difference between the pulmonary A wave duration and mitral A duration, left atrial systolic volume, left atrial systolic volume index, left ventricular diastolic diameter, left ventricular systolic diameter, end diastolic volume (LVEDV), left ventricular mass index, left ventricular volume and mass index ratio. The values of NT-proBNP were positively correlated to diastolic dysfunction, both before and after surgery. CONCLUSION: AOS patients' ventricular diastolic function improved after AVR. The biomarker NT-proBNP might be a useful biomarker of diastolic function in these patients, before and after AVR. NT-proBNP values show a positive correlation with echocardiographic variables that determine diastolic dysfunction, and is a good marker for the characterization of this dysfunction in AOS patients.

Aortic Valve Stenosis Ventricular Dysfunction Natriuretic Peptide, Brain

Correlation to NT-ProBNP and remodeling after cardiac surgery

Berta Paula Napchan Boer; Marcelo Luiz Campos Vieira; Roney Orismar Sampaio; Henry Abensur; Alessandra Gomes de Oliveira; João Ricardo Fernandes; Max Grinberg

Instituto do Coração (InCor), São Paulo, SP - Brasil

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ABSTRACT

OBJECTIVE: The aim of our study was to evaluate diastolic function in patients with AOS waiting for aortic valve replacement (AVR) echocardiographically, and to verify its correlation with serum brain natriuretic peptide (NT-proBNP).

METHODS: Thirty-one AOS patients (11 male), 21 to 81 years old (mean age, 61±15 years old) were studied before and after AVR. Diastolic function was assessed with Doppler methods: transvalvar mitral flow, tissue Doppler imaging (TDI) and pulmonary venous Doppler (PVD), correlating with serum brain natriuretic peptide (NT-proBNP) before and 6 months after AVR.

RESULTS: Comparing pre to post-operative period, we observed an increase of the left atrial ejection fraction and isovolumetric relaxation time (IRT), and the decrease of the mitral velocity to early diastolic velocity of the mitral annulus ratio (E/E'), the difference between the pulmonary A wave duration and mitral A duration, left atrial systolic volume, left atrial systolic volume index, left ventricular diastolic diameter, left ventricular systolic diameter, end diastolic volume (LVEDV), left ventricular mass index, left ventricular volume and mass index ratio. The values of NT-proBNP were positively correlated to diastolic dysfunction, both before and after surgery.

CONCLUSION: AOS patients' ventricular diastolic function improved after AVR. The biomarker NT-proBNP might be a useful biomarker of diastolic function in these patients, before and after AVR. NT-proBNP values show a positive correlation with echocardiographic variables that determine diastolic dysfunction, and is a good marker for the characterization of this dysfunction in AOS patients.

Keywords: Aortic Valve Stenosis / surgery; Ventricular Dysfunction; Natriuretic Peptide, Brain.

Introduction

Left ventricle diastolic function is related both to its relaxation and filling. In general, it is quantified by Echo-Doppler^1-4.

An additional manner of evaluating cardiac function is by measuring the serum concentration of N-terminal pro-brain natriuretic peptide (NT-proBNP). NT-proBNP levels are increased in patients with both systolic and diastolic LV dysfunction⁵. Januzzi et al⁶ showed a correlation between NT-proBNP serum levels and prognosis in systolic heart failure. However, NT-proBNP measurement cannot differentiate systolic from diastolic heart failure. Thus, NT-proBNP exerts an important role in the evaluation of diastolic dysfunction only when combined with echocardiographic evaluation.

Patients submitted to surgery for correction of aortic stenosis (AOS) present immediate improvement of systolic function. On the other hand, diastolic dysfunction remains and can ever worsen, since myocardial hypertrophy reversal occurs faster than interstitial fibrosis reduction^7-9.

As for LV mass increase, left atrial (LA) function can be considered a marker of diastolic dysfunction severity. Lubien et al¹⁰observed higher BNP levels when LA increase is combined to LV hypertrophy.

However, the relationship between biomarkers and LV remodeling, specifically in AOS patients submitted to aortic valve replacement has not yet been established^10-13 Some studies suggest that NT-proBNP can be used in diagnostic and prognostic applications. Fisher et al¹⁴ observed that patients with congestive heart failure and higher than average NT-proBNP values had a 1-year mortality rate of 53%, as compared to a 11% rate registered for patients with lower than average values.

Biomarkers, particularly NT-proBNP, have not been accurately evaluated in AOS. The present study aims to analyze LV mass reduction and left atrial and ventricular remodeling in patients submitted to aortic valve replacement surgery due to significant AOS, as well as correlating NT-proBNP levels with various levels of diastolic dysfunction, both before and after surgery.

Methods

Study design

This is a longitudinal observational study of patients with significant AOS who have indication of surgical treatment.

Patients

Thirty-one NYHA class III or IV AOS patients (11 male) aged 21 to 81 years old (mean age, 61±15 years old) with preserved systolic function and indication of surgical treatment of the valvular heart disease were included.

Exclusion criteria

a) Severe coronary failure

b) Other moderate or severe valvular heart disease

c) Atrial fibrillation

Hypothyroidism, neoplasia, chronic renal insufficiency or severe chronic obstructive pulmonary disease.

Transthoracic echocardiography

The exams were carried out with the patient lying in the left side position, both 1 to 3 months before and 6 months after surgery. The equipment (HDI 5000 [Philips Medical Systems, Andover, MA, USA], with multi frequency electronic sector transducer, pulsed, tissue and continuous Doppler and colored flow mapping) used is commercially available. The patients were submitted to simultaneous electrocardiographic monitoring and the exams were performed according to the recommendations of the American Society of Echocardiography¹⁵.

At least three measurements were obtained for each variable and the mean values were used for each one.

The echocardiographic variables used both in the pre- and postoperative periods were:

1- LV end-systolic diameter and end-diastolic diameter.

2- End-diastolic septal and LV posterior wall thickness, used for calculating LV mass index (according to Devereux formula)¹⁵.

3- LV systolic function, calculated as LV ejection fraction (LVEF), according to Simpson rule (bidimensional measurement)¹⁶.

4- Aortic valve area, calculated by the continuity equation¹⁶.

5- LV diastolic function:

5.1 Pulsed Doppler study of the mitral transvalvar flow: mitral transvalvar flow was assessed at the apical four-chamber view, with the pulsed Doppler probe placed in the LV entry pathway, at the distal mitral valve leaflets, with 2-mm sample volume. The following parameters were evaluated:

5.1.a) Protodiastolic LV filling velocity (E wave), in cm/s.

5.1.b) Telediastolic LV filling velocity (A wave), in cm/s.

5.1.c) Telediastolic LV wave duration (A wave measured by pulsed Doppler), in ms.

5.1.d) Ratio between E and A wave (E/A)

5.1.e) LV filling flow deceleration time (DT), in ms.

5.2 Isovolumetric relaxation time (IVRT).

5.3. Pulsed Doppler study of pulmonary venous flow, evaluating the following parameters:

5.3.a) Pulmonary venous flow systolic component (S wave), in cm/s.

5.3.b) Pulmonary venous flow diastolic component (D wave), in cm/s.

5.3.c) Atrial wave contraction duration (A wave time), in ms.

5.3.d) Atrial contraction peak (A wave), in cm/s.

5.4. Tissue Doppler mitral ring study: the image was obtained by tissue Doppler at apical 2- and 4-chamber view, 1-2 mm sample volume.

The maximum myocardial displacement speed was measured at the beginning and at the end of diastole (E' and A' waves, respectively), and during systole (S' wave), at the septal, lateral, inferior, anterior and rings and the VD lateral ring^17,18.

LA volume was measured at apical 2- and 4-chamber view. LA systolic and diastolic volumes were measured for calculating LA emptying fraction, using a method similar to Simpson's¹⁸.

Statistical analysis

A descriptive analysis was performed on the data obtained from the 31 patients, taking into account demographics, echocardiographic variables and NT-proBNP values before and after surgery.

The mean value found for each variable was compared among AOS patients, before and after surgery. For mean comparison, the Wilcoxon test was used since the variables do not follow a normal distribution, with the exception of the BNP logarithm (compared by the Student t-test).

Results

Study population

Thirty one patients (21 female; mean age 61±15 years old) with significant aortic stenosis were included.

AOS patients mean age was 61.5±14.72 years old (ranging from 21 to 81 years).

Of the study patients, 26 had atherodegenerative AOS, 4 had congenital AOS and 1 had rheumatic AOS.

Echocardiographic data

Improvement of echocardiographic parameters between the pre- and postoperative periods can be observed on analyzing data on Table 1.

Diastolic dysfunction and NT-proBMP correlation

Diastolic dysfunction improved between the pre- and postoperative periods, although values were not yet normal at the study period (Table 2).

NT-proBNP levels decreased postoperatively in comparison to the pre-operative period (Table 3). After classification in three levels (I, II and III), the sample was evaluated for the difference among the groups according to log-NT-proBNP value. ANOVA test showed significance between groups (F=3.850, p=0.027) and the Bonferroni post hoc test demonstrated a difference on log-NT-proBNP values between Grade I (mean 4.58) and Grade II (mean 4.69) (p=0.025). However, no statistically significance difference was found between Grades II (mean 4.69) and III (mean 4.70) on log-NT-proBNP values (p=0.08) (Table 4).

Using Pearson linear correlation and Spearman correlation, we have observed that the variables E/E', EF/LA, LA systolic volume, indexed LA systolic volume, LVSD, indexed LV mass and volume/mass ratio show a correlation with log-NT-proBNP (Table 5). The variables E/E', LA systolic volume, indexed LA systolic volume, LVSD and indexed LV mass show a positive correlation, indicating that NT-proBNP logarithm increases with increasing values of the respective variables. On the other hand, NT-proBNP logarithm decreases when the variables mitral A time-pulmonary A time, LAEF and volume/mass ratio increase.

The variables with significant Spearman and Pearson correlations are the same. The variables behavior is identical to the one observed previously, and NT-proBNP logarithm also increases with LVSD increase.

When verification is done on a logistic regression model (Table 6), the risk of diastolic dysfunction in a patient with log-NT-proBNP equal to 4.78 (BNP=119.10) is 92.01% [CI 955, 83.45%; 96.33%], the risk of diastolic dysfunction increases 2.64 times [CI 95%, 1.21; 5.78] for each 1-unit increase in log-NT-proBNP.

Discussion

The relationship between LV geometry in AOS and remodeling after aortic valve replacement is not known. In the early postoperative period, few patients present LV mass reduction, but 18 months after the procedure LV hypertrophy and end-diastolic volume decrease^19,20.

Mitral transvalvar flow velocity is an important parameter for evaluating filling pressures; however, it can be modified or influenced by various factors and the same is true for pulmonary venous flow. Tissue Doppler analysis and LA volume evaluation²¹ were included in the present study for minimizing these limitations and increasing diastolic dysfunction diagnostic precision²¹.

It was possible to verify an improvement of LAEF in the postoperative period (as compared to the findings before surgery), meaning an improvement in diastolic function after valve replacement surgery due to LV mass regression and adaptation of the heart to the new post-load values^22. LA dilation follows LV diastolic dysfunction development and is an important predictor of adverse events, particularly arrhythmias. On the other hand, LA volume reduction and LAEF improvement suggest that reverse remodeling occurred, implying that cardiovascular risk was reduced.

Indexed LV mass reduction, in turn, is also a strong (and the most consistent) predictor of events after valve replacement surgery, independently from gender, age and valve replacementtype²³.

According to the European Society of Cardiology¹¹, besides considering the symptoms of HF with normal LVEF, diastolic HF can be diagnosed by tissue Doppler (on which E/E' ratio is essential), combined with evaluation of mitral transvalvar flow and pulmonary venous flow by pulsed Doppler. LV mass index and LA indexed volume corroborate the diagnosis. Nagueh et al²⁴ showed that, in patients with preserved LVEF, E/E' ratio is 8 to 15 and that other measurements are required for diagnosing diastolic dysfunction. We must now highlight that, despite the applicability of diastolic function evaluation by Doppler, the method has some limitations. Doppler methods depend on the insonation angle and require experienced physicians. NT-proBNP values correlate to morphofunctional behavior and echocardiographic variables changes after surgical treatment of AOS, and decreased levels of this biomarker can be observed on the postoperative period. The results of the study by Nagueh et al¹¹ support this statement. This behavior can be explained by a reduction of blood flow resistance and LV hypertrophy after surgery, leading to a reduction in LV mass and diastolic wall tension, consequently reducing natriuretic peptide release. The peptides, though, do not return to normal levels due to the aortic-LV pressure gradient generated by the aortic valve prosthesis¹¹.

In a postoperative study, Frederiksen et al²⁵ showed a good correlation between E/E' echocardiographic ratio and NT-proBNP levels, something that was not seen for the E/A ratio. The prognostic importance and predictive ability for cardiovascular events of natriuretic peptides such as NT-proBNP have been recently considered a study subject on the medical literature. Berger-Klein et al¹² had already studied NT-proBNP in the postoperative evolution of symptomatic AOS patients and observed its predictive effect, independent from survival. Besides, Gerber et al²⁶ suggested an predictive effect of symptoms development in AOS patients.

The present study showed a correlation between the different echocardiographic variables that characterize diastolic dysfunction²⁷ and NT-proBNP serum levels. We were also able to demonstrate that high preoperative NT-proBNP levels predict greater LV mass regression after surgical treatment, in spite of the indexed LV mass values. This fact suggests that NT-proBNP measurement may be good prognostic marker in AOS patients. Also, diastolic function echocardiographic changes in AOS patients precede LV mass increase. When these changes indicate moderate to severe LV dysfunction, they are considered an independent factor for late mortality after valve replacement surgery.

Vasan et al²⁸ proposed a criterion for diagnosing diastolic HF that includes signs and symptoms of HF, preserved LVEF and evidences of diastolic dysfunction (BNP measurement and echocardiographic changes). This, high BNP values can help in the diagnosis of diastolic heart failure in patients with normal systolic function echocardiographic parameters and abnormal diastolic function.

Conclusions

There was an improvement of diastolic function and reduction of LV mass in AOS patients submitted to valve replacement surgery. Besides that, negative LA remodeling and LAEF improvement in the postoperative period were observed compared to pre-procedure values. NT-proBNP values showed a positive correlation with the various degrees of diastolic dysfunction, both pre- and postoperatively.

References