Arq Bras CardiolabcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBCkSVbXX4QFbxWKGgYxM9nLNMS0066-782X201700050048010.5935/abc.20170013Case ReportMyocardial Deformation by Echocardiogram after Transcatheter Aortic Valve ImplantationStangenhausCarolinaVieiraMarcelo Luiz CamposFischerClaudio HenriqueNunesAntonio Carlos BacelarFilhoPerinMarco AntonioCaixetaAdriano MendesHospital Israelita Albert EinsteinSão PauloSPBrazilHospital Israelita Albert Einstein, São Paulo, SP - BrazilHospital Israelita Albert EinsteinMailing Address: Carolina Stangenhaus, Rua Califórnia, 1234, cj 94, Brooklin. Postal Code 04566-062, São Paulo, SP - Brazil. E-mail: carol6785@gmail.com, carolina.stangenhaus@einstein.br
Author contributions
Conception and design of the research: Vieira MLC, Caixeta AM. Acquisition of data: Stangenhaus C. Analysis and interpretation of the data: Stangenhaus C. Writing of the manuscript: Stangenhaus C. Critical revision of the manuscript for intellectual content: Stangenhaus C, Vieira MLC, Fischer CH, Nunes Filho ACB, Perin MA, Caixeta AM.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
0520171085480483281020151306201628072016This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.KeywordsMyocardium/physiopathologyEchocardiography. DopplerTranscatheter Aortic Valve Replacement, Aortic Valve StenosisIntroduction
Myocardial deformation (strain) analysis may be done through echocardiography from data obtained by tissue doppler technique or two-dimensional images from speckle tracking, allowing the calculation of longitudinal, circumferential and radial deformations of myocardial fibers.1,2 Myocardial strain analysis has recently been used in the evaluation of regional myocardial movement and function and in the systolic time-to-peak calculation which studies cardiac synchronicity and myocardial electromechanical coupling.1 In clinical practice, conventional echocardiographic investigation is helpful in detecting global myocardial dysfunction and alterations in ventricular segmental contractility. In cardiotoxicity from the use of chemotherapeutics, we may find alterations in cardiac mechanics with no modification of the left ventricle ejection fraction (LVEF). Thus, the analysis of myocardial deformation brings relevant information in the analysis of regional ventricular systolic dysfunction in subclinical conditions.2
Similarly, previous investigations have shown that the study of myocardial deformation is able to detect sudden and early alterations in systolic function of valve disease patients, even before they present LVEF modifications.1,3,4 This phenomenon is due to a significant decrease in myocardial deformation in three different spatial planes, triggering deformation modifications in the longitudinal, circumferential and radial axes.5 In patients who present reduced longitudinal myocardial deformation, we can observe radial deformation that is superior to normality parameters, which may result in preserved ventricular function, when estimated by LVEF. Other applications of myocardial deformation include amyloidosis, hypertrophic cardiomyopathy, right ventricular dysfunction, athlete's heart, cardiac dyssynchrony and valve diseases (mitral insufficiency and aortic stenosis).2
Transcatheter aortic valve implantation (TAVI) appeared as a new option for the treatment of inoperable aortic stenosis or high surgical risk patients.6 The use of myocardial deformation with echocardiography in the immediate evaluation of aortic stenosis patients undergoing TAVE is underexplored.
Case 1
Patient, female, 79 years old, with atrial fibrillation and pulmonary hypertension, and decreased functional capacity in the last year. Three-dimensional transesophageal echocardiography showed presence of aortic valve stenosis with maximum transvalvular gradient of 67 mmHg and mean of 39 mmHg, valve area of 0.5 cm2, and LVEF (Simpson's method) of 60%. Pre-TAVI strain analysis was -14% and after implantation of aortic prosthesis Sapien XT of 23 mm (Edwards Lifescience, USA) immediate improvement of the myocardial deformation to -20% was observed.
Case 2
Patient, male, 81 years old, with cirrhosis from hepatitis B and hypothyroidism, symptomatic, functional class II (NYHA) from aortic valve stenosis. Implantation of aortic valve Sapien XT of 26 mm, with immediate improvement of the strain from -15% to -22%. Myocardial dyssynchrony evaluation with analysis through pre TAVI systolic time-to-peak calculation method went from 132 ms to 65 ms after the procedure.
Case 3
Patient, male, 77 years old, with aortic stenosis for 10 years, with recent worsening of functional class. Echocardiogram showed maximum transvalvular gradient of 87 mmHg and mean of 49 mmHg, valve area of 0.7 cm2 and LVEF of 57%. Implantation of aortic valve Sapien XT, 23 mm, with immediate normalization of the pre-procedure myocardial strain from -12% to -20% after the procedure (Figure 1).
Global longitudinal strain before (Figure 1A: -12%, VN < -20%) and after (Figure 1B: -20%) percutaneous implantation of aortic prosthesis. Case 3 patient.
Case 4
Patient, female, 74 years old, with aortic stenosis for 20 years, functional class II (NYHA). Echocardiogram showed maximum transvalvular gradient of 65 mmHg and mean of 38 mmHg, valve area of 0.6 cm2 and LVEF of 28%. Implantation of aortic valve Sapiens XT, 23 mm, with immediate improvement of the myocardial strain from -10% to -13% and LVEF improvement to 34% (Figure 2).
Myocardial strain analysis before (Figure 2A : -10%) and after (Figure 2B: -13%) percutaneous implantation of aortic prosthesis. Figure 2C: demonstration with two-dimensional transesophageal echocardiography of implanted aortic prosthesis, left figure (longitudinal plane), right figure (transverse plane). Figure 2D: demonstration with three-dimensional transesophageal echocardiograph of the implanted aortic prosthesis, en face. Case 4 patient.
Discussion
Aortic valve stenosis evolution results in pressure overload in the myocardial wall, leading to increased cardiac thickness. Ventricular hypertrophy progresses as aortic stenosis becomes more significant, an adaptation mechanism for ventricular function maintenance. However, this compensatory mechanism is finite, triggers an increase in left ventricular volume (positive remodeling) and a decrease in ejection fraction over time.4
Lancellotti et al.,5 in studies using echocardiography, observed the following alterations in patients with aortic stenosis:
asymptomatic patient with significant aortic stenosis presents expressive increase in global left ventricular afterload;
Ventricular afterload increase negatively affects myocardial function, especially in the axial deformation, despite the normal ejection fraction;
Elevated afterload in low-flow aortic stenosis patients, when systemic arterial compliance is reduced;
The state of low-flow is related to a compromised diastolic function and reduction of myocardial deformation. Longitudinal, radial and circumferential myocardial deformations are significantly compromised in patients with elevated afterload. In an initial stage of aortic valve stenosis, however, there is only a reduction in the longitudinal myocardial deformation, mainly related to alterations in subendocardial cardiac fibers. Radial and circumferential deformations may be, paradoxically, vicarious in this period. Subsequently, with the progression of aortic stenosis severity, we now have a reduction of the radial and circumferential deformation due to modifications of the fibers of the mid-myocardial layer which present circumferential spatial alignment.
Current guidelines recommend aortic valve replacement in symptomatic or asymptomatic aortic valve stenosis patients with reduction of the ejection fraction.6,7 When compared to patients with preserved systolic function, those with reduced ejection fraction present less favorable clinical evolution after valve repair.4 In patients with preserved ventricular function, myocardial deformation analysis allows early detection of subclinical alterations of myocardial mechanics, which could, after the procedure, positively result in longer survival and better quality of life.
In a study by Delgado et al.,4 aortic valve replacement surgery improved the analysed parameters through speckle tracking, even though the ejection fraction remained unaltered. Additionally, these authors report an improvement in myocardial deformation after valve replacement. That solidifies the ability of myocardial deformation analysis to detect sudden alterations in systolic function in patients with severe aortic stenosis.
In another study, Bauer et al.,3 who assessed 8 patients submitted to TAVI, showed improvement in global and regional systolic function of the left ventricle, even in patients with reduced ejection fraction.
Similarly, Sebastian et al.6 observed an improvement of myocardial mechanics in patients submitted to TAVI 12 months after the procedure. Becker et al.7 showed a positive response in myocardial deformation 7 days and 6 months after TAVI. Specifically, there was an improvement in the ejection fraction of 51±6% pre-TAVI to 54±4% and 57±3%, 7 days and 6 months after the procedure. For circumferential myocardial deformation analysis, there was an improvement of -14.9±1 pre-TAVI to -16.1±1.2 and -17.3±1.5 in 7 days and 6 months after TAVI, respectively.
In a similar way, in the present 4-case report, we observed significant improvement of myocardial deformation analysis immediately after TAVI. Three patients presented preserved LVEF, and one (Case 4), presented significant ventricular dysfunction, with improvements observed in LVEF and longitudinal myocardial deformation, immediately after the procedure. These data confirm that left ventricular function in valvulopathies directly depends on the afterload, and immediate relief of this variable may positively influence clinical outcomes. The causal relation between immediate recovery of myocardial deformation after TAVI - even in patients with preserved left ventricular function - and the benefits in symptoms and morbidity and mortality should be explored in future studies.
Sources of Funding
There were no external funding sources for this study.
Study Association
This study is not associated with any thesis or dissertation work.
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Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa: Vieira MLC, Caixeta AM. Obtenção de dados: Stangenhaus C. Análise e interpretação dos dados: Stangenhaus C.
Redação do manuscrito: Stangenhaus C. Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Stangenhaus C, Vieira MLC, Fischer CH, Nunes Filho ACB, Perin MA, Caixeta AM.
Potencial Conflito de Interesse
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Palavras-chaveMiocárdio/fisiopatologiaEcocardiografia DopplerSubstituição da Valva Aórtica TranscateterEstenose da Valva AórticaIntrodução
A análise da deformação miocárdica (strain) pode ser realizada com o emprego da ecocardiografia a partir de dados obtidos com a técnica doppler tecidual ou imagens bidimensionais a partir do rastreamento de conjunto de pontos de cinza (speckle tracking), possibilitando o cálculo da deformação longitudinal, circunferencial e radial das fibras miocárdicas.1,2 Análise da deformação miocárdica tem sido recentemente utilizada na avaliação do movimento e da função miocárdica regional e no cálculo do time-to-peak sistólico que estuda a sincronia cardíaca e o acoplamento eletromecânico miocárdico.1 Na prática clínica, a investigação ecocardiográfica convencional é útil na detecção da disfunção miocárdica global, assim como das alterações da contratilidade segmentar ventricular. Na cardiotoxicidade por uso de quimioterápicos podem ocorrer alterações da mecânica cardíaca sem modificar a fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE). Assim, a análise da deformação miocárdica traz informações relevantes na análise da disfunção sistólica ventricular regional em condições subclínicas.2
De forma semelhante, investigações prévias demonstraram que o estudo da deformação miocárdica é capaz de detectar alterações súbitas e precoces na função sistólica de pacientes com doenças valvares, antes mesmo de apresentarem modificações na FEVE.1,3,4 Esse fenômeno se deve a uma significativa diminuição da deformação miocárdica em três diferentes planos espaciais, ocasionando modificações da deformação nos eixos longitudinal, circunferencial e radial.5 Em pacientes que apresentam deformação miocárdica longitudinal reduzida, observa-se deformação radial superior aos parâmetros da normalidade, o que poderia resultar em função ventricular preservada, quando estimada pela FEVE. Aplicações outras ao emprego da deformação miocárdica incluem a amiloidose, cardiomiopatia hipertrófica, disfunção ventricular direita, sarcoidose, no coração do atleta, na dissincronia cardíaca e nas doenças valvares (insuficiência mitral e estenose aórtica).2
O implante transcateter de valva aórtica (do inglês transcatheter aortic valve implantation, TAVI) surgiu como nova opção no tratamento de pacientes portadores de estenose aórtica inoperável ou de alto risco cirúrgico.6 O uso da deformação miocárdica com o emprego da ecocardiografia na avaliação imediata em pacientes portadores de estenose aórtica submetidos a TAVI é muito pouco explorado.
A presente série de casos tem como objetivo demonstrar o comportamento da deformação miocárdica em pacientes com estenose aórtica submetidos à TAVI.
Caso 1
Paciente, feminino, 79 anos, portadora de fibrilação atrial e hipertensão pulmonar, com diminuição da capacidade funcional no último ano. Evidenciado ao ecocardiograma transesofágico tridimensional a presença de estenose valvar aórtica com gradiente transvalvar máximo de 67 mmHg e médio de 39 mmHg, área valvar de 0,5 cm2 e FEVE (método de Simpson) de 60%. A análise strain pré-TAVI foi de -14% e após o implante de prótese aórtica Sapien XT de 23 mm (Edwards Lifescience, USA) observou-se melhora imediata da deformação miocárdica para -20%.
Caso 2
Paciente, masculino, 81 anos, com cirrose por hepatite B e hipotireoidismo, sintomático em classe funcional II (NYHA) por estenose valvar aórtica. Foi realizado o implante de valva aórtica Sapien XT de 26 mm, observando-se melhora imediata do strain de -15% para -22%. A avaliação da dissincronia miocárdica com a análise pelo método do cálculo do time-to-peak sistólico pré TAVI foi de 132 ms para 65 ms após.
Caso 3
Paciente, masculino, 77 anos, portador de estenose aórtica há 10 anos, com piora recente da classe funcional. Evidenciado ao ecocardiograma gradiente transvalvar máximo de 87 mmHg e médio de 49 mmHg, área valvar de 0,7 cm2 e FEVE de 57%. Realizado implante de valva aórtica Sapien XT, 23 mm, observando-se normalização imediata do strain miocárdico pré-procedimento de - 12% para - 20% após procedimento (Figura 1).
Strain longitudinal global pré (Figura 1A: -12% , VN < -20%) e após (Figura 1B: -20%) implante de prótese aórtica por via percutânea. Paciente do caso 3.
Caso 4
Paciente, feminino, 74 anos, portadora de estenose aórtica há 20 anos, classe funcional III (NYHA). Ao ecocardiograma notava-se gradiente transvalvar máximo de 65 mmHg e médio de 38 mmHg, área valvar de 0,6 cm2 e FEVE de 28%. Realizado implante de valva aórtica Sapien XT, 23 mm, havendo melhora imediata do strain miocárdico - 10% para -13% com melhora da FEVE para 34% (Figura 2).
Análise do strain miocárdico pré (Figura 2A : -10%) e após (Figura 2B: -13%) implante de prótese aórtica por via percutânea. Figura 2C: demonstração com o emprego da ecocardiografia transesofágica bidimensional da prótese aórtica normo implantada, figura da esquerda (plano longitudinal), figura da direita (plano transversal). Figura 2D: demonstração com o emprego da ecocardiografia transesofágica tridimensional da prótese aórtica normo implantada, visão "en face". Paciente do caso 4.
Discussão
A evolução da estenose valvar aórtica acarreta uma sobrecarga de pressão na parede miocárdica, levando ao aumento da espessura cardíaca. A hipertrofia ventricular progride conforme a estenose aórtica torna-se mais importante, um mecanismo de adaptação para a manutenção da função ventricular. Porém, esse mecanismo compensatório é finito, desencadea aumento do volume ventricular esquerdo (remodelamento positivo) e queda da fração de ejeção ao longo do tempo.4
Lancellotti et al.,5 em estudos com o emprego da ecocardiografia, observaram as seguintes alterações em pacientes portadores de estenose aórtica:
paciente assintomático com estenose aórtica importante apresenta aumento significativo da pós-carga global do ventrículo esquerdo;
o aumento da pós-carga ventricular afeta negativamente a função miocárdica, principalmente na deformação axial, apesar da fração de ejeção normal;
pós-carga elevada é prevalente nos pacientes com estenose aórtica de baixo fluxo, quando a complacência arterial sistêmica está reduzida; e
o estado de baixo fluxo relaciona-se a uma função diastólica prejudicada e redução da deformação miocárdica. As deformações miocárdicas longitudinal, radial e circunferencial estão significativamente prejudicadas nos pacientes com pós-carga elevada. Em uma fase inicial da estenose valvar aórtica, todavia, ocorre redução apenas da deformação miocárdica longitudinal, relacionada principalmente às alterações nas fibras cardíacas subendocárdicas. As deformações radial e circunferencial podem estar, paradoxalmente, vicariantes neste período. Subsequentemente, com a progressão da severidade da estenose aórtica, ocorre, agora, a diminuição da deformação radial e circunferencial em razão de modificações das fibras da camada média miocárdica que apresentam alinhamento espacial de forma circunferencial.
As diretrizes atuais preconizam a troca da valva aórtica em pacientes com estenose valvar aórtica sintomáticos ou assintomáticos com redução da fração de ejeção.6,7 Quando comparados a pacientes com função sistólica preservada, aqueles com fração de ejeção reduzida apresentam evolução clínica mais desfavorável após a correção valvar.4 Em pacientes com função ventricular preservada, a análise da deformação miocárdica permite detectar precocemente alterações subclínicas da mecânica miocárdica, o que poderia, após o procedimento, resultar positivamente em maior sobrevida e qualidade de vida dos pacientes.
Em estudo de Delgado et al.,4 a cirurgia da troca valvar aórtica melhorou os parâmetros analisados pelo speckle tracking, apesar de a fração de ejeção ter permanecido inalterada. Adicionalmente, esses autores reportaram a melhora da deformação miocárdica após a troca valvar. Isso solidifica a capacidade da análise da deformação miocárdica em detectar alterações súbitas na função sistólica nos pacientes com estenose aórtica severa.
Em outro estudo, Bauer et al.,3 avaliando 8 pacientes submetidos a TAVI, demostraram que houve melhora na função sistólica global e regional do ventrículo esquerdo, mesmo nos pacientes com fração de ejeção reduzida.
De forma semelhante, Sebastian et al.6 constataram, 12 meses após o procedimento, a melhora da mecânica miocárdica em pacientes submetidos a TAVI. Becker et al.7 evidenciaram resposta positiva da deformação miocárdica com 7 dias e 6 meses após o procedimento de TAVI. Especificamente, ocorreu melhora da fração de ejeção de 51±6% pré-TAVI para 54±4% e 57±3%, 7 dias e 6 meses após o procedimento; para a análise da deformação miocárdica circunferencial, observou-se melhora de -14,9±1 pré-TAVI para -16,1±1,2 e -17,3±1,5 em 7 dias e 6 meses após TAVI, respectivamente.
Da mesma maneira, no presente relato de 4 casos, observamos significativa melhora da análise da deformação miocárdica imediatamente após a TAVI. Três pacientes apresentavam FEVE preservada e um (Caso 4), apresentava disfunção ventricular importante, tendo sido observada melhora tanto na FEVE quanto na deformação miocárdica longitudinal, imediatamente após o procedimento. Esses dados confirmam que a função ventricular esquerda nas valvopatias depende diretamente da pós-carga, e o alívio imediato dessa variável pode interferir positivamente nos desfechos clínicos. A relação causal entre a recuperação imediata da deformação miocárdica após TAVI - mesmo em pacientes com função ventricular esquerda preservada - e os benefícios nos sintomas e na morbimortalidade devem ser explorados em estudos futuros.
Fontes de Financiamento
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Vinculação Acadêmica
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.