Contribuição dos Autores
Concepção e desenho da pesquisa: Casey SA, Chu BJ, Lesser JR, Han BK; Obtenção de dados: Casey SA, Caye DJ, Chu BJ, Lindberg BJ, Lesser JR, Han BK; Análise e interpretação dos dados: Casey SA, Chu BJ, Han BK; Análise estatística: Casey SA, Stanberry LI, Han BK; Obtenção de financiamento: Han BK; Redação do manuscrito e Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Nunes MO, Witt DR, Casey SA, Chu BJ, Han BK.
Potencial Conflito de Interesses
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Qualidade de imagem e dose de radiação são otimizadas com uma frequência cardíaca (FC) lenta e estável na realização de imagens de artérias coronárias durante a angiografia cardíaca por tomografia computadorizada (CCTA, do inglês
Oferecer um protocolo de dose de metoprolol eficiente a ser usado em pacientes pediátricos externos durante a CCTA.
Realizamos uma revisão retrospectiva de todos os pacientes pediátricos externos que receberam o metoprolol durante a CCTA. As características demográficas e clínicas foram resumidas e a redução média em FC foi estimada utilizando-se um modelo de regressão linear multivariada. As imagens foram avaliadas em uma escala de 1 a 4 (1= ideal).
Um total de 78 pacientes externos passaram a uma CCTA com o uso de metoprolol. A média de idade foi de 13 anos, a média de peso foi de 46 kg, e 36 pacientes (46%) eram do sexo masculino. As doses médias de metoprolol foram 1,5 (IQR 1,1; 1,8) mg/kg, e 0,4 (IQR 0,2; 0,7) mg/kg para administrações orais e intravenosas, respectivamente. O produto dose-comprimento por exame foi de 57 (IQR 30, 119) mGy*cm. A redução média da FC foi 19 (IQR 12, 26) batimentos por minuto, ou 23%. Não foram relatadas complicações ou eventos adversos.
O uso de metoprolol num cenário de pacientes pediátricos externos para redução da FC antes de uma CCTA é seguro e eficiente. Pode-se reproduzir um protocolo de dose de metoprolol quando for necessário atingir uma FC mais lenta, garantindo tempos de aquisição mais rápidos, imagens mais claras e redução na exposição à radiação nessa população. (Arq Bras Cardiol. 2021; 116(1):100-105)
A angiografia cardíaca por tomografia computadorizada (CCTA) é o padrão de imagem para avalição não invasiva das artérias coronárias em pacientes de todas as idades.
Técnicas de otimização de dose de radiação diminuíram significativamente a exposição em comparação com tecnologias de tomografia anteriores. A imagem coronária pode ser adquirida em um único batimento ou em alguns batimentos cardíacos durante uma apnéia em pacientes de todas as idades.
Foram incluídos no estudo pacientes entre 6 e 18 anos de idade que compareceram como pacientes externos e receberam o metoprolol antes da CCTA, no período de 1º de janeiro de 2007 a 31 de dezembro de 2016. Pacientes que fizeram a TC por indicação que não fosse uma DCC, que fizeram a CCTA sem o medicamento metoprolol, que foram encaminhados para a imagem coronária como pacientes internos, ou que eram pacientes externos, mas fizeram a tomografia anestesiados para garantir a cooperação com a suspensão da respiração foram excluídos do estudo. A FC de linha de base foi medida na apresentação do paciente externo no centro de imagens antes da administração do metoprolol e novamente durante a tomografia. A dose de metoprolol, a qualidade da imagem, e quaisquer eventos adversos foram documentados. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Análise Institucional.
A CCTA foi realizada utilizando-se um tomógrafo de fonte dupla de primeira, segunda ou terceira geração (Somatom Definition Flash, Siemens Healthcare, Forchheim, Alemanha) com tempo de rotação do tubo = 280 ms, resolução temporal = 66-83 ms, e colimação =2×128×0,6 mm. Uma CCTA sincronizada ao eletrocardiograma (ECG), prospectiva e com alto pitch (3,4) foi realizada utilizando-se modulação de corrente de tubo online automatizada para uma FC lenta e estável < 55 batimentos por minuto (bpm), com tomógrafo de fonte dupla de segunda ou terceira geração. Nos casos de FC mais alta ou irregularidade significativa de FC, apesar do betabloqueador, foi realizado uma aquisição retrospectiva sincronizada ao ECG (Mindose) ou uma aquisição sequencial foi feita com a janela de aquisição ajustada conforme a FC. Tipicamente, foi utilizada uma janela de aquisição mais larga que incluiu a sístole para FC acima de 60 bpm. Quando se suspeitou de lesões coronárias nos pacientes com sintomas de isquemia ou doença de Kawasaki, foi usado uma aquisição retrospectiva sincronizada ao ECG (Mindose) ou uma aquisição sequencial, independente da FC, para permitir a avaliação de mais de um único conjunto de dados. Para todos os pacientes, a voltagem do tubo foi ajustado a um valor mais baixo baseado no uso do software automatizado Care kV (Siemens, Forchheim) ou na avaliação clínica. Em 2011, a voltagem do tubo a 70 kV foi disponibilizado com uma melhoria do tomógrafo. Os exames foram reconstruídos usando o algoritmo de reconstrução iterativa de segunda geração da Siemens, o Safire, na potência 3. Em 2014, uma terceira geração de algoritmos de reconstrução iterativa, o Admire, passou a ser usado, também na potência 3. A dose de contraste foi injetada na velocidade apropriada para a idade e o calibre intravenoso. O contraste foi injetado através de bomba injetora utilizando um cateter de calibre 20-24, com base no tamanho do paciente.
As imagens foram analisadas retrospectivamente por dois leitores especialistas (KH e BC), qualitativamente, conforme uma escala de quatro pontos: 1=totalmente aceitável com visualização ideal de todos os alvos anatômicos; 2=boa qualidade de imagem com visualização diagnóstica de todos os alvos anatômicos; 3=qualidade marginal da imagem, com visualização da maioria dos alvos anatômicos; e 4=má qualidade da imagem, não diagnóstica para a avaliação dos alvos anatômicos. Quaisquer discrepâncias na pontuação da qualidade da imagem foram revisadas novamente por KH e resolvidas. Os alvos anatômicos foram definidos como a capacidade de definição clara dos óstios coronários e a sua origem da grande artéria, definição clara do trajeto da coronária incluindo o relacionamento com as grandes artérias e o esterno, e a capacidade de identificar a anatomia da coronária distal para determinar a dominância coronária. Todas as tomografias com uma pontuação > 1 foram consideradas abaixo do ideal. Para essas tomografias, foi determinado o motivo para classificação da imagem como subótima.
O produto dose-comprimento do procedimento, em mGy*cm foi utilizada para estimar a dose de radiação. Um cilindro de 32 cm foi usado para estimativas de produto dose-comprimento em todos os pacientes, independentemente do tamanho. A dose de radiação é relatada como sendo o produto dose-comprimento do exame.
Um protocolo de metoprolol padrão foi usado para todos os pacientes incluídos neste estudo. As crianças passaram por triagem para determinar as contraindicações do uso de betabloqueador, incluindo estenose aórtica grave, hipertensão pulmonar de moderada a grave, ou disfunção sistólica ventricular esquerda ou direita grave. Pacientes com histórico de qualquer uma dessas entidades clínicas não receberam o betabloqueador. Quando a FC basal era < 60 bpm, o metoprolol não foi administrado. Quando a FC basal ficava entre 60 e 70 bpm, 1 mg/kg de metoprolol, até a dose máxima de 100 mg, foi administrado. Quando a FC basal era > 70 bpm, 2 mg/kg de metoprolol, até a dose máxima de 100 mg, foram administrados. Quando a FC permanecia acima de 70 bpm uma hora após a dose oral, 0,2 mg/kg de metoprolol intravenoso era administrada até a dose máxima de 1 mg/kg, para pacientes < 20 kg, ou dose máxima de 20 mg de dose intravenosa total, eram administrados para pacientes com peso acima de 20 kg. Se a FC no tomógrafo estiver > 70 bpm quando a FC basal tiver sido aceitável, o metoprolol intravenoso só foi administrado de acordo com as diretrizes acima.
Os dados demográficos e clínicos do paciente foram resumidos usando contagens (%) para variáveis categóricas, médias ± desvio padrão para variáveis contínuas simetricamente distribuídas, e medias (faixas interquartis) para variáveis contínuas distorcidas. A mudança da FC após a administração do betabloqueador foi estimada utilizando-se um modelo de regressão linear multivariada, com a diferença em FC como variável de resposta, e idade, sexo, o produto dose-comprimento e a dose de metoprolol como covariáveis. As premissas do modelo foram definidas usando-se análise residual e o teste Shapiro-Wilk de normalidade. As estimativas do modelo, seus intervalos de confiança (CI) de 95%, e os p-valores foram relatados. A análise foi realizada usando o R 3.5.2 em ambiente R-Studio 1.1.463.
Identificamos 78 pacientes pediátricos que passaram por uma CCTA com o uso de metoprolol antes da aquisição da imagem no contexto de pacientes externos em nossa instituição entre janeiro de 2007 e dezembro de 2016. Destes, cinquenta e nove (75%) pacientes fizeram a tomografia para avaliar as coronárias, e 19 (25%) a fizeram para avaliar outro tipo de DCC. Os dados demográficos dos pacientes, a FC e o mecanismo de administração do betabloqueador estão descritos na
Variável
Todos
Apenas oral
Apenas IV
IV + Oral
Paciente, n (%)
78 (100)
51 (65)
4 (5)
23 (29)
Idade na tomografia, anos
13,0±3,3
13,1±3,4
10,2±4,6
13,3±2,7
Sexo masculino, n (%)
36 (46)
22 (43)
1 (25)
13 (57)
Peso, kg,*
46 (31, 61)
46 (29, 59)
32 (29, 58)
49 (36, 62)
FC inicial, bpm,*
78±15
74±11
91±26
87±16
FC na tomografia, bpm,*
60±11
56±9
73±16
66±11
Redução de FC, bpm,*
19±10
18±9
18±10
20±12
Redução relativa da FC, %,*
23 (16, 30)
24 (17, 30)
20 (17, 22)
23 (15, 33)
No geral, a FC de linha de base foi de 77 (IQR 66, 90) bpm. A maioria dos pacientes, n = 51, (65%) recebeu apenas o metoprolol por via oral, e quatro pacientes (5%) receberam apenas o metoprolol intravenoso. Os demais pacientes receberam uma combinação de metoprolol via oral e intravenoso, n = 23 (29%). Após a administração do metoprolol, houve uma redução de 23% na FC basal que corresponde a 19 bpm, IQR (12-26). A partir da análise multivariada, a redução estimada na FC foi 20 bpm, com 95% IC (17,24) (Apêndice 1).
A dose de metoprolol depende do peso do paciente, conforme definido no Protocolo de administração de metoprolol, descrito anteriormente. Para os pacientes que pesavam ≤ 50 kg, a dose média de metoprolol oral ou intravenoso foi de 1,6 mg/kg (IQR 1,3, 1,9) e 0,6 mg/kg (IQR 0,3, 0,8), respectivamente. Para os pacientes que pesavam acima de 50 kg, a dose média de metoprolol oral ou intravenoso foi de 1,4 mg/kg (IQR 1,0, 1,6) e 0,3 mg/kg (IQR 0,1, 0,5), respectivamente. (
Variável
Todos
Peso ≤ 50 kg
Peso > 50 kg
Dose oral, mg/kg (n=74*)
1.5±0.5
1.7±0.5
1.3±0.4
Dose IV, mg/kg (n=27*)
0.5±0.3
0.6±0.3
0.4±0.2
Quantidade oral, mg
50 (50, 100)
50 (50, 75)
100 (62, 100)
Quantidade IV, mg
20 (15, 28)
20 (13, 23)
20 (18, 35)
A
DLP, mGy*cm*
57 (30, 119)
1, n(%) (%)
67 (86)
2, n(%) (%)
10 (13)
3, n(%) (%)
1 (1)
4, n(%) (%)
0 (0)
ECG anatômico-prospectivo disparado com alta frequência (Flash), n (%)
26 (33)
ECG anatômico-prospectivo disparado (Prospectivo), n (%)
25 (32)
ECG retrospectivo-funcional (espiral), n (%)
27 (35)
Em pacientes adultos submetidos a CCTA, o uso de betabloqueador com controle da FC adequada demonstrou que melhora a qualidade da imagem.
Esse breve relatório está limitado a achados relacionados a FC e o uso de metoprolol, e não tem um grupo de comparação. Os autores concordam que um desenho prospectivo teria sido robusto. Entretanto, essa foi uma revisão retrospectiva que analisou nossa prática clínica. Também é importante mencionar que os leitores deste estudo não fizeram a leitura cega, o que poderia introduzir um viés.
Um protocolo de dose de metoprolol na população pediátrica externa com DCC, antes da aquisição da CCTA, demonstrou ser segura e eficaz na redução de frequência cardíaca em pacientes entre 6 e 18 anos de idade. Um controle de frequência cardíaca adequado na população, utilizando o metoprolol, pode oferecer imagens mais claras devido à redução da movimentação e artefato, e garantindo tempo de aquisição menores e, portanto, associados à redução da exposição à radiação.
Vinculação Acadêmica
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Aprovação Ética e Consentimento Informado
Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Alina Health IRB sob o número de protocolo 1036442-1. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013.
Author Contributions
Conception and design of the research: Casey SA, Chu BJ, Lesser JR, Han BK; Data acquisition: Casey SA, Caye DJ, Chu BJ, Lindberg BJ, Lesser JR, Han BK; Analysis and interpretation of the data: Casey SA, Chu BJ, Han BK; Statistical analysis: Casey SA, Stanberry LI, Han BK; Obtaining financing: Han BK; Writing of the manuscript and Critical revision of the manuscript for intellectual content: Nunes MO, Witt DR, Casey SA, Chu BJ, Han BK.
Potential Conflict of Interest
The authors report no conflict of interest concerning the materials and methods used in this study or the findings specified in this paper.
Image quality and radiation dose are optimized with a slow, steady heart rate (HR) when imaging the coronary arteries during cardiac computed tomography angiography (CCTA). The safety, efficacy, and protocol for HR reduction with beta blocker medication is not well described in a pediatric patient population.
Provide a safe and efficient metoprolol dose protocol to be used in pediatric outpatients undergoing CCTA.
We conducted a retrospective review of all pediatric outpatients who received metoprolol during CCTA. Demographic and clinical characteristics were summarized and the average reduction in HR was estimated using a multivariate linear regression model. Images were evaluated on a 1-4 scale (1= optimal).
Seventy-eight pediatric outpatients underwent a CCTA scan with the use of metoprolol. The median age was 13 years, median weight of 46 kg, and 36 (46%) were male. The median doses of metoprolol were 1.5 (IQR 1.1, 1.8) mg/kg and 0.4 (IQR 0.2, 0.7) mg/kg for oral and intravenous administrations, respectively. Procedural dose-length product was 57 (IQR 30, 119) mGy*cm. The average reduction in HR was 19 (IQR 12, 26) beats per minute, or 23%. No complications or adverse events were reported.
Use of metoprolol in a pediatric outpatient setting for HR reduction prior to CCTA is safe and effective. A metoprolol dose protocol can be reproduced when a slower HR is needed, ensuring faster acquisition times, clear images, and associated reduction in radiation exposure in this population. (Arq Bras Cardiol. 2021; 116(1):100-105)
Cardiac computed tomography angiography (CCTA) is the imaging standard for non-invasive assessment of coronary arteries in patients of all ages.
Radiation dose optimization techniques have significantly decreased radiation exposure as compared to earlier scanner technology. Coronary imaging can be reproducibly acquired in a single heart beat or in several heart beats during a single breath hold sequence in patients of all ages.
Patients between 6 and 18 years of age were included if they presented as an outpatient and received metoprolol prior to CCTA from January 1, 2007 to December 31, 2016. Patients were excluded if they underwent a CT scan for a non-CHD indication, underwent CCTA without metoprolol medication, or were referred for coronary imaging from the inpatient setting or presented as an outpatient but were scanned under anesthesia for cooperation with suspended respiration. The baseline HR was measured at presentation to the outpatient imaging center prior to administration of metoprolol medication and again during the scan. Metoprolol dose, image quality, and any adverse events were documented. The study was approved by the Institutional Review Board.
CCTA were performed using a first, second, or third -generation dual-source CT scanner (Somatom Definition Flash, Siemens Healthcare, Forchheim, Germany) with gantry rotation time = 280ms, temporal resolution=66-83ms, and collimation=2×128×0.6 mm. A prospectively electrocardiogram-triggered high-pitch (3.4) scan was performed using automated online tube current modulation for slow and steady HR < 55 beats per minute (bpm) with the second or third generation dual source scanner. For higher HR or significant HR irregularity despite beta blocker, a retrospective electrocardiogram gated (Mindose) or sequential scan was done with the acquisition window adjusted for HR. Typically, a wider acquisition window that included systole was used for HR above 60 bpm. When coronary lesions were suspected in patients with symptoms of ischemia or Kawasaki disease, a retrospective electrocardiogram-gated (Mindose) or a sequential scan was used regardless of HR to allow evaluation of more than a single dataset. The tube potential was adjusted for all patients to a lower value based on the use of the automated software Care kV (Siemens, Forchheim) or on clinical judgement. In 2011, a 70 kV peak tube potential became available with a scanner upgrade. Scans were reconstructed using the Siemens second-generation iterative reconstruction algorithm, Safire, at a strength of 3. In 2014, a third- generation iterative reconstruction algorithm, Admire, began to be used, also with a strength of 3. Contrast dose was injected at the rate appropriate for age and intravenous gauge. Contrast was power-injected using a 20-24-gauge catheter based on patient size.
Images were retrospectively reviewed by two expert readers (KH and BC) qualitatively on a four-point scale: 1=fully acceptable with optimal visualization of all anatomical targets; 2=good image quality with diagnostic visualization of all anatomical targets; 3=marginal image quality with diagnostic visualization of most anatomical targets; and 4=poor image quality, non-diagnostic for evaluation of anatomical targets. Any discrepancies in the scoring of image quality were re-reviewed by KH and reconciled. Anatomic targets were defined as the ability to see clear definition of coronary ostia and origin from the great artery; clear definition of coronary course, including relationship to great arteries and sternum; and the ability to identify distal coronary vessel anatomy to determine coronary dominance. All scans with a score >1 were considered suboptimal. For these scans, the reason for the suboptimal image quality was determined.
Procedural dose length product in mGy*cm was used to estimate the radiation dose. A 32 cm phantom was used for dose length product estimates in all patients regardless of size. Radiation dose is reported as scan dose length product.
A standard metoprolol protocol was used for all patients included in this study. Children were screened for contraindications to beta blockade including severe aortic stenosis, moderate to severe pulmonary hypertension, or severe left or right ventricular systolic dysfunction. Patients with a history of any of these clinical entities were not given beta blocker medication. If the baseline HR was < 60 bpm, metoprolol was not administered. If the baseline HR was between 60-70 bpm, 1 mg/kg metoprolol to maximum oral dose of 100 mg was administered. If the baseline HR was > 70 bpm, 2 mg/kg metoprolol to maximum oral dose of 100 mg was administered. If the HR remained over 70 bpm one hour after oral dose, 0.2 mg/kg intravenous metoprolol was given to a maximal dose of 1 mg/kg for patients < 20 kg, or maximum of 20 mg total intravenous dose was given for those over 20 kg. If the HR in the scanner is > 70 bpm when baseline HR was acceptable, intravenous metoprolol only was given according to guidelines above.
Patient demographic and clinical data were summarized using counts (%) for categorical variables, means ± standard deviations for symmetrically-distributed continuous variables, and medians (interquartile ranges) for skewed continuous variables. The change in HR following beta blocker administration was estimated using a multivariate linear regression model with difference in HR as a response variable and age, gender, dose length product, and metoprolol dose as covariates. Model assumptions were verified using residual analysis and the Shapiro-Wilk test for normality. The model estimates, their 95% confidence intervals (CI), and p-values are reported. The analysis was performed using R 3.5.2 in R-Studio 1.1.463 environment.
We identified 78 pediatric patients who underwent a CCTA scan with the use of metoprolol prior to image acquisition in the outpatient setting at our institution between January 2007 and December 2016. Fifty nine (75%) patients had the CCTA scan to assess coronaries and 19 (25%) had the study to assess another type of CHD. Patient demographics, HR, and beta blocker delivery mechanism are described in
Variable
All
Oral only
IV only
IV + Oral
Patient, n (%)
78 (100)
51 (65)
4 (5)
23 (29)
Age at scan, years
13.0±3.3
13.1±3.4
10.2±4.6
13.3±2.7
Male, n (%)
36 (46)
22 (43)
1 (25)
13 (57)
Weight, kg,*
46 (31, 61)
46 (29, 59)
32 (29, 58)
49 (36, 62)
HR initial, bpm,*
78±15
74±11
91±26
87±16
HR at scan, bpm,*
60±11
56±9
73±16
66±11
HR reduction, bpm,*
19±10
18±9
18±10
20±12
Relative reduction in HR, %,*
23 (16, 30)
24 (17, 30)
20 (17, 22)
23 (15, 33)
Overall, the baseline HR was 77 (IQR 66, 90) bpm. The majority of patients, n = 51, (65%) received oral metoprolol only and four patients (5%) received intravenous metoprolol only. The remainder of the patients received a combination of oral and intravenous metoprolol n = 23 (29%). Following the metoprolol administration, there was a 23% reduction in baseline HR that corresponds to 19 bpm, IQR (12-26). From the multivariate analysis, the estimated reduction in HR was 20 bpm 95% CI (17, 24) (Appendix 1).
Metoprolol dose is dependent on patient’s weight as outlined in the Metoprolol Administration Protocol previously described. For those weighing less than ≤ 50 kg, the median oral and intravenous metoprolol dose was 1.6 mg/kg (IQR 1.3, 1.9) and 0.6 mg/kg (IQR 0.3, 0.8), respectively. For patients weighing over 50 kg, the median oral and intravenous metoprolol dose was 1.4 (IQR 1.0, 1.6) and 0.3 (IQR 0.1, 0.5) mg/kg, respectively (
Variable
All
Weight ≤ 50 kg
Weight > 50 kg
Dose oral, mg/kg (n=74*)
1.5±0.5
1.7±0.5
1.3±0.4
Dose IV, mg/kg (n=27*)
0.5±0.3
0.6±0.3
0.4±0.2
Amount oral, mg
50 (50, 100)
50 (50, 75)
100 (62, 100)
Amount IV, mg
20 (15, 28)
20 (13, 23)
20 (18, 35)
DLP, mGy*cm*
57 (30, 119)
1, n (%)
67 (86)
2, n (%)
10 (13)
3, n (%)
1 (1)
4, n (%)
0 (0)
Anatomic-Prospective ECG triggered with high pitch (Flash), n (%)
26 (33)
Anatomic-Prospective ECG triggered (Prospective), n (%)
25 (32)
Functional-Retrospective ECG gated (Spiral), n (%)
27 (35)
In adult patients undergoing CCTA, beta blocker use with adequate HR control has been shown to improve image quality.
This report is limited to findings regarding HR and metoprolol use and does not have a comparison group. The authors agree that a prospective design would have been more robust; however, this was a retrospective review that analyzed our clinical practice. Furthermore, the readers for this study were not blinded, which could introduce bias.
A metoprolol dose protocol in the outpatient pediatric population with CHD before the acquisition of cardiac CTA showed safety and efficacy in heart rate reduction in patients between 6 and 18 years of age. An adequate heart rate control in pediatric population with metoprolol can provide clearer images due to reduction in motion and artifact, ensure faster acquisition times, and reduce radiation exposure.
Study Association
This study is not associated with any thesis or dissertation.
Ethics Approval and Consent to Participate
This study was approved by the Ethics Committee of the Alina Health IRB under the protocol number 1036442-1. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013.