Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC qnWqmF4GjjyZ6dnvpCTmxmb S0066-782X2020000200284 10.5935/abc.20190193 Original Article Longitudinal Shortening of the Left Ventricle by Cine-CMR for Assessment of Diastolic Function in Patients with Aortic Valve Disease 0000-0003-0732-2814 Ribeiro Sergio Marrone 1 0000-0001-9493-0687 Azevedo Clerio Francisco de Filho 2 0000-0001-6524-9614 Sampaio Roney 3 0000-0002-9964-3289 Tarasoutchi Flávio 3 0000-0003-3400-0626 Grinberg Max 3 Kalil-Filho Roberto 3 0000-0003-4505-3344 Rochitte Carlos Eduardo 3 Universidade Estadual Paulista (UNESP) Botucatu SP Brazil Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, SP - Brazil Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) Rio de Janeiro RJ Brazil Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, RJ - Brazil Universidade de São Paulo (USP) Instituto do Coração (InCor) São Paulo SP Brazil Instituto do Coração (InCor) - Universidade de São Paulo (USP), São Paulo, SP - Brazil Mailing Address: Sergio Marrone Ribeiro, Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Doenças Tropicais e Diagnóstico por Imagem - Distrito de Rubião Júnior s/n. Postal Code 18618-970, Botucatu, SP - Brazil. E-mail: marrone@fmb.unesp.br

Invited editor for this paper: Dr. João Cavalcante.

Author contributions

Conception and design of the research: Ribeiro SM, Azevedo Filho CF, Sampaio R, Tarasoutchi F, Grinberg M, Kalil-Filho R, Rochitte CE; Acquisition of data, Analysis and interpretation of the data and Writing of the manuscript: Ribeiro SM, Azevedo Filho CF, Rochitte CE; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Azevedo Filho CF, Sampaio R, Tarasoutchi F, Grinberg M, Kalil-Filho R.

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 23 09 2019 02 2020 114 2 284 292 17 09 2018 08 04 2019 15 05 2019 This 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. Abstract Background:

Diastolic dysfunction, commonly evaluated by echocardiography, is an important early finding in many cardiomyopathies. Cardiac magnetic resonance (CMR) often requires specialized sequences that extends the test time. Recently, feature-tracking imaging has been made available, but still requires expensive software and lacks clinical validation.

 Objective:

To assess diastolic function in patients with aortic valve disease (AVD) and compare it with normal controls by evaluating left ventricular (LV) longitudinal displacement by CMR.

 Methods:

We compared 26 AVD patients with 19 normal controls. Diastolic function was evaluated as LV longitudinal displacement in 4-chamber view cine-CMR images using steady state free precession (SSFP) sequence during the entire cardiac cycle with temporal resolution < 50 ms. The resulting plot of atrioventricular junction (AVJ) position versus time generated variables of AVJ motion. Significance level of p < 0.05 was used.

 Results:

Maximum longitudinal displacement (0.12 vs. 0.17 cm), maximum velocity during early diastole (MVED, 0.6 vs. 1.4s-1), slope of the best-fit line of displacement in diastasis (VDS, 0.22 vs. 0.03s-1), and VDS/MVED ratio (0.35 vs. 0.02) were significantly reduced in AVD patients compared with controls, respectively. Aortic regurgitation showed significantly worse longitudinal LV shortening compared with aortic stenosis. Higher LV mass indicated worse diastolic dysfunction.

 Conclusions:

A simple linear measurement detected significant differences on LV diastolic function between AVD patients and controls. LV mass was the only independent predictor of diastolic dysfunction in these patients. This method can help in the evaluation of diastolic dysfunction, improving cardiomyopathy detection by CMR, without prolonging exam time or depending on expensive software.

 Keywords: Cardiovascular Diseases/mortality Cardiomyopathy, Hypertrophic/complications Diagnostic Imaging Echocardiography Magnetic Resonance Spectroscopy Heart Failure Aortic Valve Insufficiency Introduction

Diastolic dysfunction is an early marker of cardiac disease and precedes systolic dysfunction. It can occur in the presence or absence of symptoms and with normal or abnormal systolic function.1,2 There is a high morbidity and mortality associated with this condition due to the potential transition to diastolic heart failure, but it may be underdiagnosed because of the diagnostic criteria. Diastolic dysfunction has an increasing incidence with age and is associated with diabetes mellitus, atrial fibrillation, coronary artery disease, pulmonary hypertension,3-6 and congenital heart diseases. Left ventricular (LV) hypertrophy has been associated with impaired diastolic function, which is commonly described in systemic hypertension, aortic valve diseases and hypertrophic cardiomyopathy.7-9

Echocardiography is the most used technique for diastolic dysfunction evaluation in daily clinical routine. Cardiovascular magnetic resonance (CMR) has been widely used for the evaluation of LV morphology and systolic function due to its excellent image quality and lack of geometric assumptions.9 However, CMR is less used for evaluating diastolic function despite the development of several relevant techniques,10 including the use of volumetric filling curves,11 phase-contrast imaging,12 myocardial tissue tagging,13 and strain-encoded imaging.14 The reasons for the limited utilization of these techniques in clinical practice are the time-consuming processes for additional image acquisition and post-processing. For instance, obtaining LV volume curves over the entire cardiac cycle, with the mandatory tracking of endocardial and epicardial contours for all cardiac phases in a cine-CMR series takes a long time and requires a specialized software with automated contour detection. Additionally, other specialized techniques of diastolic dysfunction evaluation require additional sequences of images, such as phase-contrast images, which mean longer CMR exam time. In two recent publications by Saba et al.9 and Dusch et al.,7 CMR longitudinal LV shortening has been shown to be useful for diastolic dysfunction assessment.

In the current study, we hypothesized that patients with severe aortic valve stenosis or regurgitation and preserved ejection fraction have diastolic LV dysfunction defined by motion of the atrioventricular junction (AVJ) at CMR.

 Methods Study population

We retrospectively identified 26 patients with severe aortic valve disease (AVD) and normal ejection fraction, who underwent CMR and were scheduled for aortic valve replacement surgery, and 19 normal control subjects. Eleven of AVD patients (42.3%) had predominantly aortic insufficiency, and 15 of them (57.7%) had predominantly aortic stenosis. This sample size was based on the number of patients with confirmed diagnosis, available for analysis.

The patients were clinically followed up at valve disease outpatient clinic of our institution. The exclusion criteria were: age under 18 and over 85 years old, diabetes mellitus, systemic arterial hypertension, dyslipidemia or concomitant significant coronary artery disease. All patients over 40 years old had a coronary angiography, and those with significant coronary artery disease (luminal stenosis >50%) were excluded. Patients with concomitant mitral valve disease were also excluded, as well as the ones with previous cardiac surgery and contraindications for CMR such as pacemaker use, metal clips or other ferromagnetic structures and claustrophobia.

Healthy volunteers with no significant past medical history had been recruited to establish baseline AVJ motion values. In addition, 19 healthy volunteers (10 men), aged between 24 and 58 years old, without hypertension, diabetes mellitus, coronary artery disease or other significant past medical history, and all with normal CMR examinations were used for comparison with the 26 AVD patients.

The CMR tests were performed with a 1.5 Tesla clinical scanner (Signa CV/i, GE Medical Systems, Waukesha, Wisconsin/USA) and dedicated cardiac surface phased-array coil. After localization of the heart, eight to 12 contiguous short-axis slices (8.0 mm slice thickness and 2mm gap between the slices), encompassing the entire LV and 4 long-axis slices were selected. The analysis was performed in a four-chamber view. Cine images were acquired with a steady-state free precession pulse sequence (SSFP) with temporal resolution of less than 50 ms and standard parameters: TR 3.9 ms, TE 1.8 ms, flip angle 45°, receiver bandwidth ± 125 kHz, field of view (FOV) of 34 x 34 cm, 256x160 matrix, voxel size 1.3 x 2.1 x 8.0mm.

 Image and data analyses

The longitudinal motion of the AVJ was tracked through the cardiac cycle over 20 cardiac phases, on four-chamber view SSFP cine CMR images. The baseline position of the AVJ was defined at end diastole and its longitudinal displacement was measured relative to a reference line drawn between the LV apex (epicardial border, hypointense line corresponding to interface of myocardium and epicardial fat) and the inferior limit (hypointense line) of the coronary sinus running through the AV groove, immediately lateral to AVJ. These specific landmarks showed clear visualization on the cine-MR SSFP images and allowed for a robust tracking throughout the cardiac phases, with minimal blurring or loss of image definition. We did not use the midpoint of the mitral annulus9 as we aimed to find the septal and lateral AVJ precisely; we also simplified the measure when we traced a unique line with well-defined landmarks. A simple straight line was traced between basal and apical landmarks using the Webpax software tool (Heart Imaging Technologies, LLC. Durham, NC, USA) (Figure 1). This line is a regular caliper available in all softwares capable of visualization of DICOM images.

Longitudinal displacement of the atrioventricular junction (AVJ). The same four- chamber slice is shown in three different cardiac phases during AVJ rapid movement: A and B, C and D, E and F. On the left column the arrowhead represents the reference used by Saba et al.<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref> and the thin arrow shows the anatomical reference used in the present study. Note that when the cardiac motion is faster (small arrow in C and D), we could not precisely identify the site of the mitral valve insertion; however, the adjacent coronary sinus wall is still well defined. On the right column, we showed the lines used for the LV longitudinal measurements on this study (thinner line) and by Saba et al.<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref> (thicker line)

LV longitudinal lengths were divided by the longitudinal length at end diastole (maximum length) to provide a percent reduction of longitudinal length, corrected for individual heart sizes. Based on the plots of AVJ position versus time in the cardiac cycle (Figure 2), four motion variables were calculated: maximum longitudinal displacement (MD) of the AVJ, maximum velocity during early diastole (MVED), slope of the best-fit line of AVJ velocity in diastasis (VDS), and the ratio of VDS/MVED. The MVED values for each patient were calculated according to the time-versus-displacement graph, a linear regression (straight line) was adjusted for early diastole (slope). The same method was used for VDS considering now the diastasis time. All measurements were performed by two independent blinded radiologists. Cine-CMR images were used for the assessment of LV volume, mass, and function.

Atrioventricular junction (AVJ) displacement-versus-time plot of the normal controls. AVJ position at multiple time points during the cardiac cycle. Error bars represent one standard deviation above and below the mean. MD: maximum displacement; MVED: maximum velocity early diastole; VDS: velocity in diastasis.

Statistical analysis

Continuous variables of the AVJ motion are presented as means and standard deviation. Normality distribution was assessed by Shapiro-Wilk test. Data obtained in AVD patients were compared to normal control subjects using the unpaired Student t-test. The categorical variables are presented in percentage.

Bland-Altman plots were used to compare LV displacement parameters between patients and controls obtained by two independent blinded observers.

The SAS System and SPSS statistical software packages were used for data analysis with a significance level of p < 0.05.

 Results

Patients’ age ranged between 26 and 72 years old, with 19 men and seven women. The mean age of AVD patients and healthy volunteers in the study was 46.8 ± 13.7 and 43.1± 11.8 years, respectively. All patients were symptomatic, complaining of exertional dyspnea, angina, and syncope (Table 1). Indexes of LV volume and mass are shown in Table 2. All patients had normal or mild reduction of ejection fraction reduction (mean LV ejection fraction of 53.1 ± 9.9%). As expected, patients with predominant aortic regurgitation showed an eccentric hypertrophy pattern with end-diastolic volume and end-systolic volume significantly increased when compared with patients with predominant aortic stenosis, who presented a concentric hypertrophy pattern.

Characteristics of patients with aortic valve disease and controls
  Aortic regurgitation Aortic stenosis Controls p
n (%) 11(42.3) 15 (57.7) 19  
Age, years 46.0 ± 15.7 48.7 ± 11.3 38.1 ± 10.5 0.610/0.039*
Men, n (%) 10(90.9) 9(60.0) 10(52.6) 0.079/0.101*
Weight (kg) 76.6 ± 10.6 71.2 ± 11.9 67.9 ± 15.3 0.336/0.356*
BMI (kg/m2) 27.9 ± 3.5 26.3 ± 3.8 23.5 ± 3.6 0.382/0.021*
Etiology        
Rheumatic 9(81.8) 3(20.0) -  
Bicuspid 2(18.2) 8(53.3) -  
Degenerative/Calcification 0 (0.0) 4(26.7) - 0.007
NYHA Functional class        
I 1(9.1) 0(0.0) 19(100.0)  
II 7(63.6) 8(53.3) 0(0.0)  
III 3(27.3) 7(46.7) 0(0.0) 0.526
Heart rate, bpm 65.0 ± 11.9 81.5 ± 20.7 70.1 ± 10.6 0.027/0.019*
SBP 126.7 ± 15.1 121.5 ± 15.2 111.6 ± 8.98 0.505/0.018*
DBP 80 ± 8.9 71.8 ± 12.8 71.3 ± 6.6 0.183 / 0.143*
Angina 0(0.0) 1(6.7) - 0.465
Syncope 0(0.0) 1(6.7) - 0.465
Hypertension 6(54.6) 6(40.0) - 0.100
Diabetes 0(0.0) 1(13.3) - 0.342
Hypercholesterolemia 0(0.0) 0(0.0) - -
Smoking 0(0.0) 5(33.3) - 0.100
Family History of CAD 4(36.4) 3(20.0) - 0.190

BMI: body mass index; NYHA: New York Heart Association; SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; CAD: coronary artery disease;

comparison the three groups including controls; remaining p values for comparison between aortic regurgitation and stenosis only.

 Cardiac magnetic resonance parameters of patients with aortic valve disease and controls
  Aortic regurgitation Aortic stenosis Controls p
n (%) 11(42.3) 15 (57.7) 19  
LVEDV, ml 299.6 ± 68.5 179.99 ± 42.1 129 ± 24.7 < 0.001
LVESV, ml 148.9 ± 60.4 82.0 ± 28.7 45.5 ± 9.4 < 0.001
LVEF, % 51.7 ± 11.4 55.1 ± 9.1 64.7 ± 5.3 < 0.001
LV mass, g 264.2 ± 42.4 272.8 ± 45.5 118.1 ± 40.5 < 0.001
Eccentric Hypertrophy, n (%) 10(90.9) 1(6.7) -  
Concentric Hypertrophy, n (%) 1(9.1) 14(93.3) - < 0.001

LVEDV: left ventricular end-diastolic volume; LVESV: left ventricular end-systolic volume; LVEF: left ventricular ejection fraction; LV: left ventricular. Definition criteria of concentric hypertrophy is LV mass to LVEDV ratio > 1.16 g/ml.

 AVJ motion analysis

Means and standard deviations were calculated for each of the AVJ motion variables (MD, MVED, VDS, VDS/MVED) of AVD patients and normal control subjects. AVJ data were compared between patients and controls. We found statistically significant differences in MD and the three CMR correlates of diastolic LV function (MVED, VDS, VDS/MVED) in patients with AVD compared to normal controls, as noted in Table 3 and Figure 3. Patients with AVD showed significantly lower normalized MD at the AVJ compared to healthy volunteers. AVJ of patients with AVD recoiled at significantly slower normalized maximum velocities (s-1) in early diastole compared with healthy volunteers. Conversely, during diastasis, AVJ motion occurred at significantly faster normalized velocities in patients with AVD. We found a 17-fold higher VDS/MVED ratio in AVD compared with healthy volunteers (Figures 3 and 4, Table 3).

Comparison of atrioventricular motion variables between patients with aortic valve disease (AVD) and healthy volunteers
  Control AVD p
MD (cm) -0.169 ± 0.034 -0.115 ± 0.035 < 0.0001
MVED (s-1) 1.439 ± 0.388 0.65 ± 0.413 < 0.0001
VDS (s-1) 0.029 ± 0.069 0.224 ± 0.232 < 0.0001
VDS/MVED 0.021 ± 0.051 0.352 ± 0.292 < 0.0001

MD: maximum displacement; MVED: maximum velocity early diastole; VDS: velocity in diastasis.

Displacement-versus-time plot in normal controls (A) and aortic valve disease patients (B). Error bars represent one standard deviation above and below the mean. AVD: aortic valve disease.

Box plots of the variables of atrioventricular junction motion in patients with aortic valve disease and healthy volunteers. In both groups, the box plots display the sample minimum (lower whisker), lower quartile (lower box subdivision), median (horizontal band), upper quartile (upper box subdivision), and sample maximum (upper whisker) for each of the AVJ motion variables - maximum displacement (MD); maximum velocity early diastole (MVED); velocity diastasis (VDS) and VDS/MVED. Circles indicate outliers (p < 0.0001 for all)

The Bland-Altman analysis (Figure 5) for MD revealed a bias of -2.81 and 95% CI (confidence interval) of (-3.66 to -1.95) for normal controls (p < 0.001) and a bias of -2.97, 95% CI of (-4.11 to -1.83) for AVD patients with p < 0.001.

Interobserver comparison of maximum displacement measures in normal controls (A) and patients with aortic valve disease (AVD) (B).

Comparison of diastolic function based on AVJ parameters between patients with predominant stenosis and predominant regurgitation did show significant differences in all diastolic function at CMR (Table 4). Impairment of diastolic function was higher in patients with aortic regurgitation compared to stenosis.

Atrioventriculr junction motion variables of patients with predominant aortic stenosis and aortic regurgitation
  Stenosis Regurgitation p
MD (cm) -0.130 ± 0.036 -0.093 ± 0.018 0.0026
MVED(s-1) 0,790 ± 0.479 0.470 ± 0.200 0.0312
VDS(s-1) 0.317± 0.262 0.097 ± 0.093 0.0075
VDS/MVED 0.440 ± 0.295 0.231 ± 0.252 0.0703

AVJ: atrioventricular junction; MD: maximum displacement; MVED: maximum velocity early diastole; VDS: velocity diastasis.

 Diastolic function, LV structure and clinical parameters

Results of univariate and multiple linear regression analysis including LV mass, volumes and function as well as patient characteristics such as age, gender, heart rate and blood pressure are shown in Table 5.

Univariate and multiple linear regression analysis (p-values) for the prediction of the diastolic function parameters derived from linear measurements
  MD MVED VDS VDS/MVED
  Univariate Multiple Linear Regression Univariate Multiple Linear Regression Univariate Multiple Linear Regression Univariate Multiple Linear Regression
Age 0.087   0.059   0.912   0.130  
Gender 0.070   0.272   0.819 0.04 0.705  
LV mass < 0.001 < 0.001 < 0.001 0.001 0.001 < 0.001 0.002 0.003
LVEDV < 0.001   < 0.001   0.366   0.154  
LVESV < 0.001   < 0.001   0.605   0.083  
LVEF 0.002   < 0.001   0.610   0.004 0.006
HR 0.886   0.645   < 0.001 0.081 0.025  
SBP 0.140   0.028   0.399   0.051  
DBP 0.190   0.616   0.846   0.232  

MD: maximum displacement; MVED: maximum velocity early diastole; VDS: velocity diastasis; LV: left ventricle; LVEDV: end-diastolic volume; LVESV: end-systolic volume; LVEF: left ventricular ejection fraction; HR: heart rate; SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure.

In a univariate analysis, MD and MVED correlated significantly with LV volume, left ventricular ejection fraction (LVEF) and LV mass. MVED also correlated to systolic blood pressure (SBP). VDS/MVED correlated with LV mass, LVEF and heart rate (HR). VDS showed correlation only with LV mass and HR (Table 5). In a multivariate linear regression model, MD and MVED were predicted only by LV mass. All other parameters of LV structure, volume and function were not predictive of MD and MVED in this multivariate approach. Gender and LV mass independently predicted VDS, while VDS/VMED ratio was predicted by LV mass and LVEF.

In summary, these results indicate that LV mass maintains a significant correlation across the four measured diastolic parameters in the univariate and forward stepwise multiple linear regression. Additionally, gender maintained a significant correlation with VDS and LVEF with VDS/MVED ratio. The remaining variables were not independently correlated with diastolic function parameters derived from linear measurements. Thus, body size (body mass index), HR and blood pressure did not influence significantly linear diastolic parameters measured by CMR.

 Discussion

Novel correlates of diastolic LV function measured by CMR originally investigated in this study were markedly abnormal in patients with AVD. Measured at the AVJ, patients with AVD had significantly lower maximum displacement, slower velocity during early diastolic filling, and higher velocity during diastasis compared to normal control subjects.

Saba et al.9 reported diastolic LV function alterations evaluated through the AVJ motion by CMR in patients with hypertrophic cardiomyopathy compared to normal control patients. Results from our control group were very similar to those reported by these authors, although with slightly greater values mainly because we used a more lateral anatomical landmark. Also, we used only one measurement instead of two of AVJ displacement, hence adopting one well-defined reference point of the AVJ lateral wall, in a more simplified method.

LV hypertrophy and diastolic function

LV hypertrophy is a recognized risk factor for cardiac morbidity and mortality15 and is associated with systolic and/or diastolic function disturbances.16-18 In patients with AVD, diastolic and systolic function disturbances have important implications for morbidity and mortality, before and after aortic valve replacement.16-21 In the study by Lamb et al.,22 the ejection fraction was largely unaffected in the group of patients with severe AVD, suggesting that a deterioration of the ejection fraction should be considered as a sign of severe and advanced disease,22 which was corroborated by other authors.20,22 After aortic valve replacement, LV diastolic function improves, as indicated by parameters of transmitral flow.22 In our results, we not only detect diastolic dysfunction in AVD patients compared to normal controls, but also demonstrated a worse diastolic dysfunction in patients with aortic regurgitation. LV mass was significantly and independently correlated with all linear measurements of diastolic function evaluated by CMR.

 Diastolic dysfunction evaluation

Phase contrast magnetic resonance imaging allows measurement of flow velocity as well as flow volumes across the mitral valve orifice, providing a new means of diastolic function assessment that may be even more sensitive than Doppler echocardiography. Although it is a well-established tool to assess systolic dysfunction, it is rarely used clinically to assess LV diastolic function, which may require additional dedicated sequences and extensive post-processing.7 In this sense, in a recently published study by Dusch at al.,7 similar to our study, the authors used a horizontal-long axis SSFP sequence, which they called midwall longitudinal fractional shortening. They verified the percentage of shortening of the distance from the anterior leaflet mitral valve basis to apical endocardium in diastole in relation to systole, comparing these measures to the echocardiogram of 80 patients with varied cardiomyopathies and different degrees of diastolic function.23,24 Using a simpler method than the one used in the present study, Dusch at al.7 were able to detect that the midwall longitudinal fractional shortening of grade II/III was significantly lower than that of grade 0/I.

Our study shows many advantages of using this new and accurate method for evaluation of LV diastolic function. It does not require the development of an acquisition sequence or post-processing software, and LV diastolic function can be easily evaluated by existing equipment. LV diastolic function can be retrospectively evaluated if prior cine image datasets were stored.

Nonetheless, our study has several limitations. One of the most significant ones in terms of practicality is the need to perform manually 20 linear measurements in each phase of one cardiac cycle. However, the use of more automated software would help in a faster measurement. Another significant limitation was that AVJ motion and echocardiography variables were not directly correlated. It is possible that LV longitudinal displacement and the velocity of this displacement might suffer influence from LV geometric morphology. However, the LV dimensions measured as LV end-diastolic volume and diameter did not have significant effect on diastolic parameters. Additionally, LV longitudinal displacements are, by definition, normalized by the LV longitudinal dimension, and the other dimensions are incorporated to volume measurements. Despite the practical advantages of using this new method for LV diastolic function evaluation, it would be important, in future studies, to evaluate its accuracy compared to other existing methods in general evaluation of cardiac diseases that cause LV diastolic dysfunction, verifying the sensitivity and specificity in classifying different diastolic dysfunction degrees. Another limitation of the present study was the relatively small number of AVD patients.

Finally, we have demonstrated that diastolic function evaluation can be performed by the SSFP cine sequences routinely acquired by conventional CMR tests, with no need for additional specific sequences or specific software. The incorporation of this technique to clinical routine would improve the CMR ability to analyze diastolic function, even retrospectively using previously acquired CMR images.

 Conclusion

In conclusion, LV longitudinal shortening is a quick and reliable technique for assessment of diastolic dysfunction in AVD patients that can be performed in routine CMR studies without the use of specific or sophisticated software.

The AJV curve showed significant differences in all diastolic parameters analyzed between AVD patients and normal controls. Further studies should confirm that this method is valuable for other cardiac diseases.

Sources of Funding

This study was funded by Fundação Zerbini.

Study Association

This article is part of the thesis of Doctoral submitted by Sergio Marrone Ribeiro, from Universidade de São Paulo - USP.

Ethics approval and consent to participate

This article does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.

 References 1 Zile MR, Brutsaert DL. New concepts in diastolic dysfunction and diastolic heart failure: part I: diagnosis, prognosis, and measurements of diastolic function. Circulation.2002;105(11):1387-93. Zile MR Brutsaert DL New concepts in diastolic dysfunction and diastolic heart failure: part I: diagnosis, prognosis, and measurements of diastolic function Circulation 2002 105 11 1387 1393 2 Aurigemma GP. Diastolic heart failure-a common and lethal condition by any name.N.Engl J Med. 2006;355(3):308-10. Aurigemma GP Diastolic heart failure-a common and lethal condition by any name N.Engl J Med. 2006 355 3 308 310 3 Maurer MS, Burkhoff D, Fried LP, Gottdiener J, King DL, Kitzman DW. Ventricular structure and function in hypertensive participants with heart failure and a normal ejection fraction: the cardiovascular health study. J Am CollCardiol. 2007;49(9):972-81. Maurer MS Burkhoff D Fried LP Gottdiener J King DL Kitzman DW Ventricular structure and function in hypertensive participants with heart failure and a normal ejection fraction: the cardiovascular health study J Am CollCardiol 2007 49 9 972 981 4 Fonarow GC, StoughWG, Abraham WT, Albert NM, Gheorghiade M, Greenberg BH, et al. Characteristics, treatments, and outcomes of patients with preserved systolic function hospitalized for heart failure: a report from the OPTIMIZE-HF registry. J Am CollCardiol. 2007;50(8):768-77. Fonarow GC Stough WG Abraham WT Albert NM Gheorghiade M Greenberg BH Characteristics, treatments, and outcomes of patients with preserved systolic function hospitalized for heart failure: a report from the OPTIMIZE-HF registry J Am CollCardiol 2007 50 8 768 777 5 WestermannD,Kasner M, Steendijk P, Spillmann F, Riad A, Weitmann K, et al. Role of left ventricular stiffness in heart failure with normal ejection fraction. Circulation.2008;117(16):2051-60 Westermann D Kasner M Steendijk P Spillmann F Riad A Weitmann K Role of left ventricular stiffness in heart failure with normal ejection fraction Circulation 2008 117 16 2051 2060 6 From AM, Scott CG, Chen HH. The development of heart failure in patients with diabetes mellitus and pre-clinical diastolic dysfunction a population-based study. J Am CollCardiol. 2010;55(4):300-5. From AM Scott CG Chen HH The development of heart failure in patients with diabetes mellitus and pre-clinical diastolic dysfunction a population-based study J Am CollCardiol 2010 55 4 300 305 7 Dusch MN, Thadani SR, Dhillon GS, Hope MD. Diastolic function assessed by cardiac MRI using longitudinal left ventricular fractional shortening. Clinical Imaging.2014;38(5):666-8. Dusch MN Thadani SR Dhillon GS Hope MD Diastolic function assessed by cardiac MRI using longitudinal left ventricular fractional shortening Clinical Imaging 2014 38 5 666 668 8 Lamb HJ, Beyerbacht HP, de Roos A, van der Laarse A, Vliegen HW, LeujesF, et al. Left ventricular remodeling early after aortic valve replacement: differential effects on diastolic function in aortic valve stenosis and aortic regurgitation. J Am Coll Cardiol. 2002;40(12):2182-8. Lamb HJ Beyerbacht HP de Roos A van der Laarse A Vliegen HW Leujes F Left ventricular remodeling early after aortic valve replacement: differential effects on diastolic function in aortic valve stenosis and aortic regurgitation J Am Coll Cardiol 2002 40 12 2182 2188 9 Saba SG, Chung S, Bhagavatula S, Donnino R, Srichai MB, Saric M, et al. A novel and practical cardiovascular magnetic resonance method to quantify mitral annular excursion and recoil applied to hypertrophic cardiomyopathy. J Cardiovasc Magn Reson.2014;16:35. Saba SG Chung S Bhagavatula S Donnino R Srichai MB Saric M A novel and practical cardiovascular magnetic resonance method to quantify mitral annular excursion and recoil applied to hypertrophic cardiomyopathy J Cardiovasc Magn Reson 2014 16 35 35 10 Okayama S, Nakano T, Uemura S, Fujimoto S, Somekawa S, Watanabe M, et al. Evaluation of left ventricular diastolic function by fractional area change using cine cardiovascular magnetic resonance: a feasibility study. J CardiovascMagnReson. 2013;15:87. Okayama S Nakano T Uemura S Fujimoto S Somekawa S Watanabe M Evaluation of left ventricular diastolic function by fractional area change using cine cardiovascular magnetic resonance: a feasibility study J CardiovascMagnReson 2013 15 87 87 11 Kawaji K, Codella NC, Prince MR, Chu CW, Shakoor A, LaBounty TM , et al. Automated segmentation of routine clinical cardiac magnetic resonance imaging for assessment of left ventricular diastolic dysfunction.Circ Cardiovasc Imaging. 2009; 2(6):476-84. Kawaji K Codella NC Prince MR Chu CW Shakoor A LaBounty TM Automated segmentation of routine clinical cardiac magnetic resonance imaging for assessment of left ventricular diastolic dysfunction Circ Cardiovasc Imaging 2009 2 6 476 484 12 Rathi VK, Doyle M, Yamrozik J, Williams RB, Caruppannan K, Truman C, et al. Routine evaluation of left ventricular diastolic function by cardiovascular magnetic resonance: a practical approach. J Cardiovasc Magn Reson. 2008 Jul 8;10:36. Rathi VK Doyle M Yamrozik J Williams RB Caruppannan K Truman C Routine evaluation of left ventricular diastolic function by cardiovascular magnetic resonance: a practical approach J Cardiovasc Magn Reson 08 07 2008 10 36 36 13 Fernandes VR, Edvardsen T, Rosen BD, Carvalho B, Campos O, Cordeiro MA, et al. The influence of left ventricular size and global function on regional myocardial contraction and relaxation in a population free of cardiovascular disease: a tagged CMR study of the MESA cohort. J Cardiovasc Magn Reson. 2007;9(6):921-30. Fernandes VR Edvardsen T Rosen BD Carvalho B Campos O Cordeiro MA The influence of left ventricular size and global function on regional myocardial contraction and relaxation in a population free of cardiovascular disease: a tagged CMR study of the MESA cohort J Cardiovasc Magn Reson 2007 9 6 921 930 14 Neizel M, Korosoglou G, Lossnitzer D, Kühl H, Hoffmann R, Ocklenburg C, et al. Impact of systolic and diastolic deformation indexes assessed by strain-encoded imaging to predict persistent severe myocardial dysfunction in patients after acute myocardial infarction at follow-up.J Am CollCardiol. 2010;56(13):1056-62. Neizel M Korosoglou G Lossnitzer D Kühl H Hoffmann R Ocklenburg C Impact of systolic and diastolic deformation indexes assessed by strain-encoded imaging to predict persistent severe myocardial dysfunction in patients after acute myocardial infarction at follow-up J Am CollCardiol 2010 56 13 1056 1062 15 Levy D, Garrison RJ, Savage DD, Kannel WB, Castelli WP. Prognostic implications of echocardiographically determined left ventricular mass in the Framingham Heart Study. N Engl J Med. 1990;322(22):1561-6. Levy D Garrison RJ Savage DD Kannel WB Castelli WP Prognostic implications of echocardiographically determined left ventricular mass in the Framingham Heart Study N Engl J Med 1990 322 22 1561 1566 16 Villari B, Hess OM, Kaufmann P, Krogmann ON, Grimm J,KrayenbuehlHP. Effect of aortic valve stenosis (pressure overload) and regurgitation (volume overload) on left ventricular systolic and diastolic function. Am J Cardiol.1992;69(9):927-34. Villari B Hess OM Kaufmann P Krogmann ON Grimm J Krayenbuehl HP Effect of aortic valve stenosis (pressure overload) and regurgitation (volume overload) on left ventricular systolic and diastolic function Am J Cardiol 1992 69 9 927 934 17 Lund O, Flø C, Jensen FT, Emmertsen K, Nielsen TT, Rasmussen BS, et a. Left ventricular systolic and diastolic function in aortic stenosis. Eur Heart J. 1997; 18(12):1977-87. Lund O Flø C Jensen FT Emmertsen K Nielsen TT Rasmussen BS et a Left ventricular systolic and diastolic function in aortic stenosis Eur Heart J 1997 18 12 1977 1987 18 Villari B, Vassalli G, Monrad ES, Chiariello M, Turina M, Hess OM. Normalization of diastolic dysfunction in aortic stenosis late after valve replacement. Circulation. 1995;91(9):235-8. Villari B Vassalli G Monrad ES Chiariello M Turina M Hess OM Normalization of diastolic dysfunction in aortic stenosis late after valve replacement Circulation 1995 91 9 235 238 19 Kumpuris AG, Quinones MA, Waggoner AD, Kanon DJ, Nelson JG, Miller RR. Importance of preoperative hypertrophy, wall stress and end-systolic dimension as echocardiographic predictors of normalization of left ventricular dilatation after valve replacement in chronic aortic insufficiency. Am J Cardiol.1982;49(5):1091-100. Kumpuris AG Quinones MA Waggoner AD Kanon DJ Nelson JG Miller RR Importance of preoperative hypertrophy, wall stress and end-systolic dimension as echocardiographic predictors of normalization of left ventricular dilatation after valve replacement in chronic aortic insufficiency Am J Cardiol 1982 49 5 1091 1100 20 Faggino P, Rusconi C, Ghizzoni G, Sabatini T. Left ventricular remodeling and function in adult aortic stenosis. Angiology. 1994;45(12):1033-8. Faggino P Rusconi C Ghizzoni G Sabatini T Left ventricular remodeling and function in adult aortic stenosis Angiology 1994 45 12 1033 1038 21 Bech-Hanssen O, Wallentin I, Houltz E, Suurküla MB, Larsson S,Caidahl K. Gender differences in patients with severe aortic stenosis: impact on preoperative left ventricular geometry and function, as well as early postoperative morbidity and mortality. Eur J Cardiothorac Surg. 1999;15(1):24-30. Bech-Hanssen O Wallentin I Houltz E Suurküla MB Larsson S Caidahl K Gender differences in patients with severe aortic stenosis: impact on preoperative left ventricular geometry and function, as well as early postoperative morbidity and mortality Eur J Cardiothorac Surg 1999 15 1 24 30 22 Lamb HJ, Beyerbacht HP, van der Laarse A, Stoel BC, Doornbos J, van der Wall EE, et al. Diastolic dysfunction in hypertensive heart disease is associated with altered myocardial metabolism. Circulation. 1999;99(17):2261-7. Lamb HJ Beyerbacht HP van der Laarse A Stoel BC Doornbos J van der Wall EE Diastolic dysfunction in hypertensive heart disease is associated with altered myocardial metabolism Circulation 1999 99 17 2261 2267 23 Karwatowski SP, Brecker SJD, Yang GZ, Firmin DN, Sutton MSJ, Underwood SR. Mitral valve flow measured with cine MR velocity mapping in patients with ischemic heart disease: comparison with Doppler echocardiography. J Magn Reson Imaging.1995;5(1):89-92. Karwatowski SP Brecker SJD Yang GZ Firmin DN Sutton MSJ Underwood SR Mitral valve flow measured with cine MR velocity mapping in patients with ischemic heart disease: comparison with Doppler echocardiography J Magn Reson Imaging 1995 5 1 89 92 24 Pluim BM, Lamb HJ, Kayser HW, Leujes F, Beyerbacht HP, Zwinderman AH, et al. Functional and metabolic evaluation of the athlete's heart using magnetic resonance imaging and dobutamine stress magnetic resonance spectroscopy. Circulation. 1998;97(7):666-72. Pluim BM Lamb HJ Kayser HW Leujes F Beyerbacht HP Zwinderman AH Functional and metabolic evaluation of the athlete's heart using magnetic resonance imaging and dobutamine stress magnetic resonance spectroscopy Circulation 1998 97 7 666 672 Artigo Original Encurtamento Longitudinal do Ventrículo Esquerdo por Cine-RMC para Avaliação da Função Diastólica em Pacientes com Doença Valvar Aórtica 0000-0003-0732-2814 Ribeiro Sergio Marrone 1 0000-0001-9493-0687 Azevedo Clerio Francisco de Filho 2 0000-0001-6524-9614 Sampaio Roney 3 0000-0002-9964-3289 Tarasoutchi Flávio 3 0000-0003-3400-0626 Grinberg Max 3 Kalil-Filho Roberto 3 0000-0003-4505-3344 Rochitte Carlos Eduardo 3 Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, SP - Brasil Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, RJ - Brasil Instituto do Coração (InCor) - Universidade de São Paulo (USP), São Paulo, SP - Brasil Correspondência: Sergio Marrone Ribeiro, Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Doenças Tropicais e Diagnóstico por Imagem - Distrito de Rubião Júnior s/n. CEP 18618-970, Botucatu, SP - Brasil. E-mail: marrone@fmb.unesp.br

Editor convidado para este artigo: Dr. João Cavalcante.

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Ribeiro SM, Azevedo Filho CF, Sampaio R, Tarasoutchi F, Grinberg M, Kalil-Filho R, Rochitte CE; Obtenção de dados, Análise e interpretação dos dados e Redação do manuscrito: Ribeiro SM, Azevedo Filho CF, Rochitte CE; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Azevedo Filho CF, Sampaio R, Tarasoutchi F, Grinberg M, Kalil-Filho R.

Potencial conflito de interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Resumo Fundamentos:

A disfunção diastólica, comumente avaliada por ecocardiografia, é um importante achado precoce na maioria das cardiomiopatias. A ressonância magnética cardíaca (RMC) frequentemente requer sequências específicas que prolongam o tempo de exame. Recentemente, métodos de imagens com monitoramento de dados (feature-tracking) foram desenvolvidos, mas ainda requerem softwares caros e carecem de validação clínica.

 Objetivos:

Avaliar a função diastólica em pacientes com doença valvar aórtica (DVA) e compará-la a controles normais pela medida do deslocamento longitudinal do ventrículo esquerdo (VE) por RMC.

 Métodos:

Nós comparamos 26 pacientes com DVA com 19 controles normais. A função diastólica foi avaliada como uma medida do deslocamento longitudinal do VE nas imagens de cine-RMC no plano quatro câmaras usando a sequência steady state free precession (SSFP) durante todo o ciclo cardíaco com resolução temporal < 50 ms. O gráfico resultante da posição da junção atrioventricular versus tempo gerou variáveis de movimento da junção atrioventricular. Utilizamos nível de significância de p < 0,005.

 Resultados:

Deslocamento longitudinal máximo (0,12 vs. 0,17 cm), velocidade máxima em início de diástole (0,6 vs. 1,4s-1), velocidade máxima na diástase (0,22 vs. 0,03s-1) e a razão entre a velocidade máxima na diástase e a velocidade máxima em diástole inicial (0,35 vs. 0,02) foram significativamente menores nos pacientes com DVA em comparação aos controles normais, respectivamente. Pacientes com insuficiência aórtica apresentaram medidas de encurtamento longitudinal do VE significativamente piores em comparação aqueles com estenose aórtica. O aumento da massa ventricular esquerda indicou pior disfunção diastólica.

 Conclusões:

Esta simples medida linear detectou diferenças significativas na função diastólica do VE entre pacientes com DVA e controles normais. A massa ventricular esquerda foi o único preditor independente de disfunção diastólica nesses pacientes. Este método pode auxiliar na avaliação da disfunção diastólica, melhorando a detecção de cardiomiopatias por RMC sem prolongar o tempo de exame ou depender de caros softwares.

 Palavras-chave: Doenças Cardiovasculares/mortalidade Cardiomiopatia Hipertrófica/complicações Diagnóstico por Imagem Ecocardiografia Espectroscopia por Ressonância Magnética Insuficiência Cardíaca Insuficiência da Valva Aórtica Introdução

A disfunção diastólica é um marcador precoce de doença cardíaca e precede a disfunção sistólica. Pode ocorrer na presença ou na ausência de sintomas, e função sistólica normal ou anormal.1,2 A disfunção diastólica está associada à alta morbidade e mortalidade por sua potencial transição à insuficiência cardíaca diastólica, porém, pode ser subdiagnosticada devido aos critérios para seu diagnóstico. Sua incidência aumenta com a idade e está associada com diabetes mellitus, fibrilação atrial, doença arterial coronariana, hipertensão pulmonar,3-6 e doenças cardíacas congênitas. A hipertrofia ventricular esquerda tem sido associada à disfunção diastólica, o que é comumente descrito na hipertensão sistêmica, doenças da válvula aórtica e cardiomiopatia hipertrófica.7-9

A ecocardiografia é a técnica mais utilizada para a avaliação da disfunção diastólica na prática clínica diária. A ressonância magnética cardíaca (RMC) tem sido amplamente utilizada para a avaliação da morfologia no ventrículo esquerdo (VE) devido à excelente qualidade de imagem e ausência de suposições geométricas.9 Contudo, a RMC é menos usada para avaliar função diastólica, apesar do desenvolvimento de várias técnicas importantes,10 incluindo curvas de enchimento,11 imagem de contraste de fase,12 marcação do tecido miocárdico,13 e imagens codificadas por deformação (strain-encoded, SENC imaging).14 Os motivos para o uso limitado dessas técnicas na prática clínica são os processos demorados para a aquisição e o pós-processamento de novas imagens. Por exemplo, a obtenção das curvas de volume do VE durante todo o ciclo cardíaco, com o traçado dos contornos endocárdico e epicárdico para todas as fases cardíacas em uma série de cine-RMC requer muito tempo além de um software específico com detecção automática do contorno. Além disso, outras técnicas específicas para avaliar a disfunção diastólica requerem sequências adicionais de imagens, tais como imagens em fases de contraste, o que significa períodos mais longos de exame por RMC. Em duas publicações recentes de Saba et al.9 e Dusch et al.,7 o encurtamento longitudinal do VE pela RMC mostrou-se útil para a avaliação da disfunção diastólica.

No presente estudo, nossa hipótese é a de que pacientes com estenose grave ou regurgitação aórtica e fração de ejeção preservada apresentam disfunção diastólica do VE definida por movimentação da junção atrioventricular (JAV) detectada pela RMC.

 Métodos População do estudo

Nós identificamos retrospectivamente 26 pacientes com doença valvar aórtica (DVA) grave e fração de ejeção normal, submetidos à RMC, e agendados para cirurgia de substituição da válvula aórtica, além de 19 indivíduos controle. Onze dos pacientes com DVA (42.3%) apresentaram predominantemente insuficiência aórtica, e 15 (57,7%) predominantemente estenose aórtica. O tamanho dessa amostra baseou-se no número de pacientes com diagnóstico confirmado, disponível para análise.

Os pacientes foram acompanhados no ambulatório de doença valvar de nossa instituição. Os critérios de exclusão foram: idade inferior a 18 anos e superior a 85 anos, diabetes mellitus, hipertensão arterial sistêmica, dislipidemia ou doença arterial coronariana concomitante. Todos os pacientes com idade superior a 40 anos possuíam angiografia coronária, e aqueles com doença arterial coronariana importante (estenose luminal > 50%) foram excluídos. Também foram excluídos pacientes com doença valvar mitral, pacientes com cirurgia cardíaca prévia e contraindicações para RMC, tais como marcapasso, clipe metálico ou outras estruturas ferromagnéticas e claustrofobia.

Voluntários sadios sem história clínica importante foram antes recrutados para estabelecer os valores basais da posição da JAV. Além disso, 19 voluntários sadios (10 homens), com idade entre 24 e 58 anos, sem hipertensão, diabetes mellitus, doença arterial coronariana ou histórica clínica importante, e todos com exames de RMC normais foram usados para comparação com os pacientes com DVA.

Os testes de RMC foram realizados usando um scanner 1,5 Tesla (Signa CV/i, GE Medical Systems, Waukesha, Wisconsin/EUA) e bobina de superfície do tipo phased-array. Após a localização do coração, foram selecionadas oito a 12 cortes em eixo curto (espessura de 8,0 mm e espaço de 2,0 mm entre os cortes), incluindo todo o VE e quatro cortes em eixo longo. A análise foi realizada no plano quatro câmaras. Foram adquiridas imagens por cine-RM com sequência de pulso Precessão Livre no Estado Estacionário (SSFP, steady state free precession), resolução temporal de menos de 50 ms e os seguintes parâmetros padrões: TR 3,9 ms; TE 1,8 ms; ângulo de flip de 45°, largura de banda ± 125 kHz, campo de visão de 34 x 34 cm, matriz 256 x 160, voxel 1,3 x 2,1 x 8,0 mm.

 Análise das imagens e dos dados

A movimentação longitudinal da JAV foi avaliada no decorrer do ciclo cardíaco ao longo de 20 fases cardíacas, em imagens obtidas por cine-RMC e plano de quatro câmaras. A posição basal da JAV foi definida em diástole final e seu deslocamento longitudinal medido em relação a uma linha de referência traçada entre o ápice do VE (contorno do epicárdio, linha de baixa intensidade correspondente à interface do miocárdio e da gordura epicárdica) e o limite inferior (linha de baixa intensidade) do seio coronário percorrendo pelo óstio atrioventricular, imediatamente lateral à JAV. Esses pontos específicos foram claramente visualizados nas imagens SSFP pela cine-RM e permitiram um rastreamento robusto pelas fases cardíacas, com mínima perda de definição ou nitidez da imagem. Nós não utilizamos o ponto médio do anel mitral,9 já que tínhamos com objetivo identificar a JAV e lateral de maneira precisa. Ainda, nós simplificamos a medida ao traçar somente uma única linha com marcos bem definidas. Uma linha simples reta foi traçada entre os marcos basais e apicais usando o programa Webpax (Heart Imaging Technologies, LLC. Durham, NC, EUA) (Figura 1). Essa linha é um caliper regular disponível em todos os programas capazes de visualizar imagens DICOM.

Deslocamento longitudinal da junção atrioventricular (JAV). O mesmo corte quatro câmaras é apresentado em três fases cardíacas diferentes durante o movimento rápido da JAV: A e B, C e D, E e F. Na coluna da esquerda, a cabeça da seta representa a referência usada por Saba et al.,<xref ref-type="bibr" rid="B6">9</xref> e a seta estreita indica a referência anatômica usada no presente estudo. Observe que, quando o movimento cardíaco é mais rápido (seta pequena em C e D), nós não conseguimos identificar com exatidão o local da inserção da valva mitral; apesar disso, o seio coronário adjacente é bem definido. Na coluna da direita, apresentamos as linhas usadas para as medidas longitudinais do ventrículo esquerdo no presente estudo (linha fina) e usadas no estudo de Saba et al.,<xref ref-type="bibr" rid="B6">9</xref> (linha grossa)

As medidas longitudinais do VE foram divididas pelo comprimento longitudinal na diástole final (comprimento máximo) para fornecer uma redução percentual do comprimento longitudinal, corrigida para os tamanhos dos corações individuais. Com base no gráfico posição da JAV versus tempo no ciclo cardíaco (Figura 2), foram calculadas quatro variáveis de movimentação: deslocamento longitudinal máximo (DM) da JAV, velocidade máxima em início de diástole (VMID), inclinação da melhor linha de ajuste da velocidade da JAV na diástase (IVD) e razão IVD/VMID. Os valores de VMID para cada paciente foram calculados de acordo com o gráfico tempo versus deslocamento, uma regressão linear (linha reta) foi ajustada para início de diástole (inclinação). O mesmo método foi usado para a IVD considerando o tempo de diástase. Todas as medidas foram realizadas de maneira cega por dois radiologistas independentes. As imagens obtidas por cine-RMC foram usadas para avaliação do volume, da massa e da função do VE.

Gráfico deslocamento da junção atrioventricular (JAV) versus tempo dos indivíduos controle. Posição da JAV nos diferentes tempos ao longo do ciclo cardíaco. Barras de erro representam um desvio padrão acima e abaixo da média; DM: deslocamento máximo; VMID: velocidade máxima em início de diástole; IVD: inclinação da melhor linha de ajuste da velocidade da JAV na diástase.

Análise estatística

As variáveis contínuas relacionadas à JAV estão apresentadas em média e desvio padrão. A normalidade da distribuição foi avaliada pelo teste de Shapiro Wilk. Os pacientes com DVA foram comparados com indivíduos controles pelo teste t de Student não pareado. As variáveis categóricas foram apresentadas em porcentagem.

Gráficos de Bland-Altman foram usados para comparar parâmetros de deslocamento do VE entre pacientes e controles obtidos por dois observadores cegos, independentes.

O sistema SAS e o programa SPSS foram usados para análise dos dados, com nível de significância de p < 0,05.

 Resultados

A idade dos pacientes variou entre 26 e 72 anos, com 19 homens e sete mulheres. A idade média dos pacientes com DVA e voluntários sadios foi de 46,8 ± 13,7 e 43,1 ± 11,8 anos, respectivamente. Todos os pacientes eram sintomáticos, com queixa de dispneia de esforço, angina e síncope (Tabela 1). Índices de volume e massa do VE estão apresentados na Tabela 2. Todos os pacientes apresentaram fração de ejeção normal ou com fração de ejeção levemente reduzida (média de 53,1 ± 9,9%). Conforme o esperado, os pacientes com regurgitação aórtica predominante apresentaram padrão excêntrico de hipertrofia com volume diastólico final e volume sistólico final aumentados em comparação com pacientes estenose aórtica predominante, os quais apresentaram um padrão de hipertrofia concêntrica.

Características dos pacientes com doença valvar aórtica e indivíduos controles
  Regurgitação aórtica Estenose aórtica Controle p
N (%) 11(42,3) 15 (57,7) 19  
Idade, anos 46,0 ± 15,7 48,7 ± 11,3 38,1 ± 10,5 0,610/0,039*
Homens, n (%) 10(90,9) 9(60,0) 10(52,6) 0,079/0,101*
Peso (kg) 76,6 ± 10,6 71,2 ± 11,9 67,9 ± 15,3 0,336/0,356*
IMC (kg/m2) 27,9 ± 3,5 26,3 ± 3,8 23,5 ± 3,6 0,382/0,021*
Etiologia        
Reumática 9(81,8) 3(20,0) -  
Bicúspide 2(18,2) 8(53,3) -  
Degenerativa/Calcificação 0 (0,0) 4(26,7) - 0,007
Classe funcional NYHA        
I 1(9,1) 0(0,0) 19(100,0)  
II 7(63,6) 8(53,3) 0(0,0)  
III 3(27,3) 7(46,7) 0(0,0) 0,526
Frequência cardíaca, bpm 65,0 ± 11,9 81,5 ± 20,7 70,1 ± 10,6 0,027/0,019*
PAS 126,7 ± 15,1 121,5 ± 15,2 111,6 ± 8,98 0,505/0,018*
PAD 80 ± 8,9 71,8 ± 12,8 71,3 ± 6,6 0,183/0,143*
Angina 0(0,0) 1(6,7) - 0,465
Síncope 0(0,0) 1(6,7) - 0,465
Hipertensão 6(54,6) 6(40,0) - 0,100
Diabetes 0(0,0) 1(13,3) - 0,342
Hipercolesterolemia 0(0,0) 0(0,0) - -
Tabagismo 0(0,0) 5(33,3) - 0,100
História familiar de DAC 4(36,4) 3(20,0) - 0,190

IMC: índice de massa corporal; NYHA: New York Heart Association; PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; DAC: doença arterial coronariana;

comparação entre os três grupos, incluindo controle; demais valores p referentes à comparação entre regurgitação aórtica e estenose.

 Parâmetros da ressonância magnética cardíaca em pacientes com doença aórtica valvar e indivíduos controles
  Regurgitação aórtica Estenose aórtica Controles p
n (%) 11(42,3) 15 (57,7) 19  
VDFVE, ml 299,6 ± 68,5 179,99 ± 42,1 129,5 ± 24,7 < 0,001
VSFVE, ml 148,9 ± 60,4 82,0 ± 28,7 45,5 ± 9,4 < 0,001
FEVE, % 51,7 ± 11,4 55,1 ± 9,1 64,7±5,3 < 0,001
Massa do VE, g 264,2 ± 42,4 272,8 ± 45,5 118,1±40,5 < 0,001
Hipertrofia excêntrica, n (%) 10(90,9) 1(6,7) -  
Hipertrofia concêntrica, n (%) 1(9,1) 14(93,3) - < 0,001

VDFVE: volume diastólico final do ventrículo esquerdo; VSFVE: volume sistólico final do ventrículo esquerdo; FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo; VE: ventrículo esquerdo. Critérios de definição de hipertrofia concêntrica foi razão entre massa do ventrículo esquerdo e VDFVE > 1,16 g/ml.

 Análise da JAV

Foram calculados as médias e os desvios padrões de cada variável da movimentação da JAV (DM, VMID, IVD e IVD/VMID) dos pacientes com DVA e controles normais. Os dados da JAV foram comparados entre pacientes e controles. Encontramos diferenças estatisticamente significativas no DM, e nos três parâmetros da RMC relacionados à função do VE (VMID, IVD e IVD/VMID) em pacientes com DVA em comparação aos controles normais, como observado na Tabela 3 e na Figura 3. Os pacientes com DVA mostraram menor DM na JAV em comparação aos voluntários sadios. A JAV dos pacientes com DVA recuou a uma velocidade máxima (s-1) significativamente menor em início da diástole em comparação a voluntários sadios. Por outro lado, durante a diástase, o deslocamento da JAV ocorreu em velocidades significativamente maiores em pacientes com DVA. Encontramos uma razão IVD/VMID 17 vezes maior em pacientes com DVA em comparação aos voluntários sadios (Figuras 3 e 4, Tabela 3).

Comparação das variáveis do deslocamento da junção atrioventricular entre pacientes com doença valvar aórtica e voluntários sadios
  Controle DVA p
DM (cm) -0,169 ± 0,034 -0,115 ± 0,035 < 0,0001
VMID (s-1) 1,439 ± 0,388 0,65 ± 0,413 < 0,0001
IVD (s-1) 0,029 ± 0,069 0,224 ± 0,232 < 0,0001
IVD/VMID 0,021 ± 0,051 0,352 ± 0,292 < 0,0001

DM: deslocamento máximo; VMID: velocidade máxima em início de diástole; IVD: inclinação da melhor linha de ajuste da velocidade da junção atrioventricular na diástase

Gráfico deslocamento versus tempo em indivíduos controles (A) e pacientes com doença valvar aórtica (DVA) (B). Barras de erros representam um desvio padrão acima e abaixo da média.

Box plots das variáveis do deslocamento da junção atrioventricular (JAV) em pacientes com doença aórtica valvar e voluntários sadios. Em ambos os grupos, os box plots apresentam o limite inferior, o primeiro quartil (subdivisão inferior da caixa), mediana (linha horizontal), quartil superior (subdivisão inferior da caixa) e limite superior para cada uma das variáveis do deslocamento da JAV - deslocamento máximo (DM); velocidade máxima em início de diástole (VMID); inclinação da melhor linha de ajuste da velocidade da JAV na diástase (IVD) e razão IVD/VMID. Os círculos indicam os valores atípicos (outliers) (p < 0,0001 para todos).

A análise de Bland-Altman (Figura 5) para o DM revelou um viés de -2,81 e IC (interval de confiança) de 95% de -3,66 a -1,95 para os controles (p < 0,001), e um viés de -2.97 e IC 95% de -4,11 a -1,83 para os pacientes com DVA (p < 0,001).

Comparação entre observadores das medidas de deslocamento máximo (MD) em controles (A) e pacientes com doença valvar aórtica (B).

A comparação da função diastólica baseada nos parâmetros da JAV entre pacientes com estenose predominante e pacientes com regurgitação predominante apresentou diferenças significativas em todos os parâmetros da função diastólica medidos por RMC (Tabela 4). Distúrbios da função diastólica foram maiores em pacientes com regurgitação aórtica em comparação com pacientes com estenose.

Variáveis do deslocamento da junção atrioventricular em pacientes com estenose aórtica e regurgitação aórtica
  Estenose Regurgitação p
DM (cm) -0,130 ± 0,036 -0,093 ± 0,018 0,0026
VMID (s-1) 0,790 ± 0,479 0,470 ± 0,200 0,0312
IVD (s-1) 0,317± 0,262 0,097 ± 0,093 0,0075
IVD/VMID 0,440 ± 0,295 0,231 ± 0,252 0,0703

DM: deslocamento máximo; VMID: velocidade máxima em início de diástole; IVD: inclinação da melhor linha de ajuste da velocidade da junção atrioventricular na diástase.

 Parâmetros da função diastólica, da estrutura do VE e parâmetros clínicos

Resultados da análise univariada e da análise de regressão linear múltipla incluindo massa, volume e função do VE, bem como características dos pacientes tais como idade, sexo, frequência cardíaca e pressão arterial estão apresentadas na Tabela 5.

Análise univariada e análise de regressão linear múltipla (valores de p) para a predição dos parâmetros de função diastólica derivados de medidas lineares
  DM VMID IVD VDS/MVED
  Univariada Regressão linear múltipla Univariada Regressão linear múltipla Univariada Regressão linear múltipla Univariada Regressão linear múltipla
Idade 0,087   0,059   0,912   0,130  
Sexo 0,070   0,272   0,819 0,04 0,705  
Massa do VE < 0,001 < 0,001 < 0,001 0,001 0,001 < 0,001 0,002 0,003
VDFVE < 0,001   < 0,001   0,366   0,154  
VSFVE < 0,001   < 0,001   0,605   0,083  
FEVE 0,002   < 0,001   0,610   0,004 0,006
FC 0,886   0,645   < 0,001 0,081 0,025  
PAS 0,140   0,028   0,399   0,051  
PAD 0,190   0,616   0,846   0,232  

DM: deslocamento máximo; VMID: velocidade máxima em início de diástole; IVD: inclinação da melhor linha de ajuste da velocidade da junção atrioventricular na diástase; VE: ventrículo esquerdo; VDFVE: volume diastólico final do ventrículo esquerdo; VSFVE: volume sistólico final do ventrículo esquerdo; FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo; FC: frequência cardíaca; PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica

Em análise univariada, o DM e o VMID correlacionaram significativamente com volume do VE, fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE), e massa do VE. O VMID também se correlacionou com pressão arterial sistólica (PAS). IVD/VMID correlacionou-se com massa do VE, FEVE e frequência cardíaca (FC). A IVD mostrou correlação somente com a massa do VE e com a FC (Tabela 5). Em um modelo de regressão linear multivariado, somente a massa do VE foi preditora de DM e VMID. Todos os demais parâmetros do VE - estrutura, volume e função - não foram preditores de DM e VMID nesta abordagem multivariada. A variável sexo e a massa do VE foram preditores independentes da IVD, e a razão IVD/VMID foi prevista pela massa do VE e pela FEVE.

Em resumo, esses resultados indicam que a massa do VE mantém uma correlação com os quatro parâmetros de função diastólica medidos na regressão univariada e na regressão linear múltipla (seleção pelo método forward stepwise). Além disso, sexo e FEVE mantiveram correlação significativa com IVD e IVD/VMID, respectivamente. As demais variáveis não se correlacionaram de maneira independente com os parâmetros da função diastólica derivados das medidas lineares. Portanto, o tamanho corporal (índice de massa corporal), a FC e a pressão arterial não tiveram influência significativa sobre parâmetros da função diastólica lineares medidos por RMC.

 Discussão

Novos parâmetros relacionados à função do VE medidos por RMC, e avaliados neste estudo original, encontraram-se notavelmente anormais em pacientes com DVA. A avaliação da JAV mostrou que os pacientes com DVA apresentaram deslocamento máximo significativamente menor, menor velocidade durante enchimento diastólico, e maior velocidade durante diástase quando comparados a indivíduos controle.

Saba et al.9 relataram alterações na função do VE avaliadas pela movimentação da JAV por RMC em pacientes com cardiomiopatia hipertrófica em comparação a pacientes controles. Os resultados do nosso grupo controle foram similares aos relatados por esses autores, porém com valores um pouco mais altos por termos usados uma marca anatômica mais lateral. Ainda, nós usamos somente uma medida do deslocamento da JAV em vez de duas, adotando, assim, um ponto de referência mais bem definido da parede lateral da JAV, por um método mais simplificado.

Hipertrofia do VE e função diastólica

A hipertrofia do VE é um fator de risco de morbidade e mortalidade cardíaca reconhecido15 e está associada com distúrbios da função sistólica e/ou diastólica.16-18 Em pacientes com DVA, distúrbios da função diastólica e sistólica têm implicações importantes para a morbidade e mortalidade, antes e após substituição da válvula aórtica.16-21 No estudo de Lamb et al.,22 a fração de ejeção manteve-se inalterada no grupo de pacientes com DVA grave, sugerindo que uma deterioração da fração de ejeção poderia ser considerada um sinal de doença grave e avançada,22 o que foi corroborado por outros autores.20,22 Após a substituição da válvula aórtica, a função diastólica do VE melhora, como indicado pelos parâmetros do fluxo transmitral.22 Em nossos resultados, nós detectamos não somente uma disfunção diastólica nos pacientes com DVA em comparação a controles normais, mas também demonstramos uma pior disfunção diastólica em pacientes com disfunção diastólica. A massa do VE correlacionou-se significativamente e independentemente com todas as medidas lineares da função diastólica avaliadas por RMC.

 Avaliação da disfunção diastólica

O exame de ressonância magnética com contraste de fase permite a medida da velocidade de fluxo e dos volumes de fluxo através do orifício da válvula mitral, fornecendo um novo meio de avaliação da função diastólica. Apesar de ser uma ferramenta bem estabelecida para avaliar a disfunção sistólica, é raramente utilizada na prática clínica para avaliar a função diastólica do VE, o que pode demandar mais sequências específicas e um pós-processamento mais longo.7 Nesse sentido, em um estudo recentemente publicado por Dusch et al.,7 os autores usaram uma sequência SSFP no eixo horizontal, a qual denominaram encurtamento fracional longitudinal da parede média. Eles verificaram a porcentagem de encurtamento da distância entre a base do folheto anterior da válvula mitral até o endocárdio apical na diástole em relação à sístole, comparando essas medidas com o ecocardiograma de 80 pacientes com várias cardiomiopatias e diferentes graus de função diastólica.23,24 Em um método mais simples que o usado no presente estudo, Dusch et al.7 detectaram que encurtamento fracional longitudinal da parede média cfoi significativamente menor no grau II/II em comparação ao grau 0/I.

Nosso estudo apresenta muitas vantagens deste método novo e preciso para avaliar a função diastólica do VE. O método não requer uma sequência de aquisição ou programa de pós-processamento, e a função diastólica do VE pode ser facilmente avaliado pelo equipamento existente. A função diastólica do VE pode ser avaliada retrospectivamente se imagens adquiridas por cine-RM previamente tenham sido armazenadas.

Porém, nosso estudo tem várias limitações. Uma das principais limitações em termos de praticidade é a necessidade de serem realizadas 20 medidas lineares em cada fase do ciclo cardíaco. No entanto, o uso de programas mais automatizados permitiria na realização mais rápida das medidas. Outra limitação importante foi o fato de que as variáveis da movimentação da JAV e variáveis ecocardiográficas não terem sido diretamente correlacionadas. É possível que o deslocamento longitudinal do VE e a velocidade desse deslocamento possa sofrer influência da morfologia do VE. Contudo, as dimensões do VE medidas como volume e diâmetro finais do VE não tiveram efeito significativo sobre os parâmetros diastólicos. Além disso, os deslocamentos longitudinais do VE são, por definição, normalizados pela dimensão longitudinal do VE, e outras dimensões são incorporadas às medidas de volume. Apesar das vantagens práticas de se usar este novo método para avaliação da função diastólica do VE, seria importante, em estudos futuros, avaliar sua acurácia em comparação a outros métodos existente na avaliação geral das doenças cardíacas que causam disfunção diastólica do VE, verificando a sensibilidade e a especificidade em classificar diferentes graus de disfunção diastólica. Outra limitação do presente estudo foi o número relativamente pequeno de pacientes com DVA.

Finalmente, nós demonstramos que a avaliação da função diastólica pode ser realizada por sequências SSFP por cine-RM adquiridas de rotina em exames de RMC, sem necessidade de adquirir sequências específicas adicionais ou uso de programas específicos. A incorporação desta técnica à rotina clínica melhoraria a capacidade da RMC em analisar a função diastólica, inclusive retrospectivamente a partir de imagens previamente adquiridas por RMC.

 Conclusão

O encurtamento longitudinal do VE é uma técnica rápida e confiável para avaliação da disfunção diastólica em pacientes com DVA que pode ser realizada em estudos de RMC de rotina sem necessidade de programas específicos ou sofisticados.

A curva de movimentação da JAV mostrou diferenças significativas em todos os parâmetros de função diastólica analisados entre pacientes com DVA e controles normais. Mais estudos são necessários para confirmar o valor do método em outras doenças cardíacas.

Fontes de financiamento

O presente estudo foi financiado pela Fundação Zerbini.

Vinculação acadêmica

Este artigo é parte de tese de Pós-doutorado de Sergio Marrone Ribeiro pela Universidade de São Paulo - USP.

Aprovação ética e consentimento informado

Este artigo não contém estudos com humanos ou animais realizados por nenhum dos autores.