Arq Bras CardiolabcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC8BrMM7hm6MDLhb9QjffwQLMS0066-782X2021005015202S0066-782X2021001401126abc.2020065710.36660/abc.20200657Artigo OriginalRigidez Arterial e Funções Miocárdicas do Ventrículo Esquerdo em Crianças com Válvula Aórtica Bicúspide Funcional0000-0002-3926-9002KosgerPelin1AkinTugcem2KiztanirHikmet1UcarBirsen1Eskisehir Osmangazi UniversityFaculty of MedicineDepartment of Pediatric CardiologyEskisehirTurquiaEskisehir Osmangazi University, Faculty of Medicine, Department of Pediatric Cardiology, Eskisehir - TurquiaEskisehir State HospitalPediatric Cardiology ClinicEskisehirTurquiaEskisehir State Hospital, Pediatric Cardiology Clinic, Eskisehir - TurquiaCorrespondência: Pelin Kosger • Eskisehir Osmangazi University, Faculty of Medicine, Department of Pediatric Cardiology, Eskisehir - Turquia. E-mail: pelinkosger@gmail.com
Contribuição dos autores
Concepção e desenho da pesquisa, Obtenção de dados e Análise e interpretação dos dados: Kosger P, Akin T, Kiztanir H, Ucar B; Análise estatística e Redação do manuscrito: Kosger P; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Kosger P, Ucar B.
Potencial conflito de interesse
Não há conflito com o presente artigo
20092021122021117611261133140620200210202020012021This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution LicenseResumoFundamento:
A rigidez arterial é um importante preditor de aortopatia e remodelamento miocárdico em pacientes com válvula aórtica bicúspide, podendo estar aumentada na infância.
Objetivo:
Avaliar a rigidez arterial e a função miocárdica do ventrículo esquerdo em crianças com válvula aórtica bicúspide funcional.
Métodos:
Quarenta e quatro crianças com válvula aórtica bicúspide e 41 pares saudáveis com válvula aórtica tricúspide foram incluídos neste estudo caso-controle. Foram obtidos os diâmetros e os escores-z relacionados da raiz aórtica e da aorta ascendente. Quanto à função miocárdica do ventrículo esquerdo, juntamente com as velocidades de fluxo mitral e parâmetros do Modo M, as velocidades miocárdicas e os intervalos de tempo foram avaliados com Doppler tecidual. A análise da onda de pulso foi realizada por aparelho oscilométrico (Mobil-o-Graph). Um valor de p<0,05 foi considerado significativo.
Resultados:
O índice da massa ventricular esquerda, a velocidade A do fluxo mitral, o diâmetro e o escore z da aorta ascendente e o índice de desempenho miocárdico estavam significativamente maiores nos pacientes (p = 0,04, p = 0,02, p = 0,04, p <0,001 e p <0,001 respectivamente). O índice de desempenho miocárdico correlacionou-se positivamente com o diâmetro da aorta ascendente e a velocidade A (r=0,272; p=0,01, r=356; p=0,001, respectivamente). A análise multivariada revelou que o índice de desempenho miocárdico estava relacionado ao diâmetro da aorta ascendente (p = 0,01). O índice de aumento e a velocidade da onda de pulso foram semelhantes entre os grupos (p> 0,05).
Conclusão:
De acordo com a análise da onda de pulso oscilométrico, as crianças com válvula aórtica bicúspide funcional apresentam rigidez arterial semelhante a seus pares saudáveis. O diâmetro da aorta ascendente foi estabelecido como preditor independente da função miocárdica do ventrículo esquerdo. A rigidez arterial pode não ser um fator de risco grave em pacientes pediátricos sem dilatação acentuada da aorta ascendente.
Palavras-chave:AortaRigidez AórticaDilatação PatológicaFunção Ventricular EsquerdaAnálise da Onda de PulsoMiocárdio; CriançaIntrodução
A válvula aórtica bicúspide é a malformação cardíaca congênita mais comum e ocorre em 1-2% da população geral. 1 Além da função valvar diminuída, os indivíduos também estão sob risco de aortopatia, que pode resultar em dissecção aórtica e formação de aneurisma. 2,3 Não há associação direta entre disfunção valvar e aortopatia. 4 A presença de dilatação da aorta, mesmo em pacientes com função valvar normal, pode estar relacionada a uma fisiopatologia diferente da aortopatia. 5 Em comparação com controles saudáveis, pacientes com válvula aórtica bicúspide sem disfunção valvar aparente têm mostrado elasticidade aórtica diminuída e rigidez aórtica central aumentada. 6 Além disso, nesses indivíduos, a rigidez aórtica central, medida com o método de monitorização ambulatorial da velocidade da onda de pulso, está positivamente correlacionada com o grau de dilatação aórtica. 7 Portanto, o remodelamento vascular tem sido identificada como a principal causa de rigidez arterial que afeta o processo de monitorização em pacientes. 8 O nível de rigidez arterial, um preditor do curso de doenças cardiovasculares, tende a aumentar com a idade. Entretanto, o exame de amostras de biópsia intraoperatória e necropsia mostraram que em muitas doenças cardíacas congênitas, a rigidez arterial aumenta desde a infância. 9,10 Pacientes com válvula aórtica bicúspide têm dilatação aórtica progressiva durante a infância, e os dados sobre elasticidade aórtica e rigidez arterial são baseados em métodos ultrassonográficos, com número bastante limitados. 11,12 O método padrão ouro para medir a rigidez arterial é a análise da onda de pulso, e a técnica de análise de onda de pulso mais comumente utilizada é a tonometria; entretanto, essa técnica pode ser demorada e desafiadora, especialmente quando utilizada em crianças mais jovens. 13 Os dispositivos oscilométricos são fáceis de usar, práticos para uso em ambiente clínico e um método confiável para avaliar a pressão arterial central e os parâmetros de rigidez arterial, mesmo em crianças. 14,15
Os pacientes com válvula aórtica bicúspide também sofrem de remodelamento miocárdico, independentemente das funções valvares e da aortopatia. Entretanto, para confirmar que o remodelamento miocárdico não está associado apenas às funções valvares, são necessários estudos que incluam casos com funções valvares intactas sem fatores de risco adicionais. Os casos pediátricos constituem um grupo ideal de pacientes para esse fim, e atualmente existem poucos estudos na literatura relatando funções diastólicas do ventrículo esquerdo afetadas em pacientes pediátricos. 12,16 Nosso objetivo foi avaliar a rigidez arterial utilizando o método oscilométrico e determinar sua compatibilidade com o nível de elasticidade arterial ultrassonográfica em crianças com válvula aórtica bicúspide funcional. Além disso, objetivamos avaliar a função miocárdica global através do índice de desempenho miocárdico, derivado da imagem de Doppler tecidual em nosso estudo.
Materiais e MétodosPopulação de estudo
Um total de 44 pacientes (7 a 18 anos de idade) com diagnóstico de válvula aórtica bicúspide, acompanhados na clínica de cardiologia pediátrica foram incluídos no estudo. Esses pacientes não apresentavam disfunção valvar aórtica aparente, nem recebiam medicação preventiva para aortopatia. Quarenta e uma crianças com válvulas aórticas tricúspides saudáveis e com características demográficas e antropométricas semelhantes foram incluídas como grupo controle. Foram excluídos do estudo pacientes com insuficiência valvar moderada a grave, apresentando velocidade valvar > 2m/s, pacientes submetidos a cirurgia anterior ou intervenção percutânea e com doença cardíaca adicional submetida a reparo ou não (por exemplo, coarctação da aorta), bem como aqueles com índice de massa corporal e pressão arterial sistólica > percentil 95. Além disso, pacientes que receberam medicação preventiva não foram incluídos para evitar os efeitos confundidores dos medicamentos sobre a mecânica miocárdica e a rigidez arterial. Conforme demonstrado por testes laboratoriais, nenhuma das crianças da população do estudo apresentavam hipercolesterolemia. Os pacientes deram consentimento informado por escrito para o estudo e o estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética local da Eskisehir Osmangazi University em 04 de abril de 2018.
Ecocardiografia
A ecocardiografia transtorácica foi realizada por um único cardiologista pediátrico experiente utilizando o equipamento disponível comercialmente Affinity 70 (Philips Medical Systems, Bothell, WA, EUA) com sondas de banda larga de 2–4 e 4–8 MHz. O exame vascular foi realizado através de ultrassonografia com Doppler colorido utilizando o equipamento VIVID I (General Electric Ultrasound Systems, Mountain View, CA, EUA), com uma sonda linear de 12 MHz.
Avaliação da morfologia e funções da válvula aórtica
A morfologia da válvula aórtica foi avaliada nos cortes paraesternais de eixo longo e curto. A frequência da sonda foi selecionada de acordo com o tamanho do paciente. A válvula aórtica bicúspide definitiva foi diagnosticada quando apenas dois folhetos valvares foram inequivocamente identificados na sístole e na diástole, com uma aparência nítida de “boca de peixe” na sístole. O fenótipo do folheto foi definido como anteroposterior (fusão das cúspides esquerda e direita) ou direita-esquerda (fusão das cúspides direita e não coronária). Para avaliação da estenose da válvula aórtica, o pico de velocidade aórtica foi medido utilizando Doppler de ondas contínuas enquanto o cursor era mantido no nível do seio de Valsalva no corte de cinco câmaras, sendo um valor > 2,5 m/s considerado indicativo de estenose aórtica. 17 Para determinar o grau de insuficiência valvar aórtica, foi utilizada a proporção do diâmetro da insuficiência aórtica medido nas imagens do Doppler colorido, obtidas no corte de eixo longo, em relação ao diâmetro da via de saída do ventrículo esquerdo. Proporções <25%, de 25 a 64% e ≥65% geralmente indicam regurgitação aórtica leve, moderada e grave, respectivamente. 18
Medida da raiz aórtica e diâmetro da aorta ascendente
As medidas dos quatro segmentos aórticos, incluindo o anel aórtico, seio de Valsalva, junção sinotubular e aorta ascendente proximal 2 cm acima da junção sinotubular, foram obtidas no corte paraesternal de eixo longo no final da diástole, na interface das bordas e perpendicular ao eixo longo da aorta. 19 As dimensões da aorta foram normalizadas para a área de superfície corporal. Um escore-z >2 foi considerado anormal.
Ecocardiografia com Doppler tecidual e no Modo M do ventrículo esquerdo
As dimensões internas do ventrículo esquerdo, a espessura do septo interventricular e a espessura da parede posterior foram medidas no final da diástole utilizando ecocardiografia bidimensional no modo M de acordo com as diretrizes pediátricas da American Society of Echocardiography . 20 A massa ventricular esquerda foi calculada de acordo com a Fórmula de Devereux 21 e indexada à estatura. A fração de ejeção do ventrículo esquerdo foi calculada pela fórmula de Teichholz. 22 O volume da amostra do Doppler foi posicionado nas pontas dos folhetos mitrais para obter os formatos de onda de fluxo do ventrículo esquerdo no corte apical de quatro câmaras. A velocidade diastólica inicial do fluxo mitral (E) e a velocidade diastólica tardia (A) também foram medidas. Para medir as velocidades miocárdicas longitudinais, o volume da amostra foi colocado no segmento septal do anel mitral para obter os formatos de onda do corte apical de quatro câmaras. A velocidade diastólica inicial do anel mitral (Ea) e a velocidade diastólica tardia do anel mitral (Aa) foram medidas e sua razão (Ea/Aa) foi calculada para estimar a pressão de enchimento ventricular esquerdo. Os intervalos de tempo cardíaco, incluindo o tempo de relaxamento isovolumétrico, tempo de contração isovolumétrica e tempo de ejeção, foram obtidos por imagens de Doppler tecidual e o índice de desempenho miocárdico foi calculado de acordo com a fórmula de Tei: índice de desempenho miocárdico = (tempo de contração isovolumétrica + tempo de relaxamento isovolumétrico)/tempo de ejeção. 23 Para cada parâmetro quantitativo, foi calculada a média de três batimentos consecutivos.
Avaliação da elasticidade aórtica
A elasticidade aórtica foi avaliada utilizando o modo M guiado pelo ecocardiograma bidimensional dos diâmetros aórticos sistólico e diastólico 2 cm acima da válvula aórtica; o diâmetro diastólico foi obtido no pico da onda R no eletrocardiograma registrado simultaneamente, enquanto o diâmetro sistólico foi medido no movimento anterior máximo da parede aórtica.
A deformação miocárdica (strain), a distensibilidade aórtica e o índice de rigidez aórtica foram calculados utilizando as fórmulas abaixo:
Para análise da onda de pulso e monitorização da pressão arterial, foram utilizados o dispositivo Mobil-O-Graph (IEM, Industrielle Entwicklung Medizintechnik und Vertriebsgesellschaft mbH, Stolberg, Alemanha) e o software de análise de onda de pulso ARCSolver (AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Viena, Áustria). A monitorização da pressão arterial de 24 horas foi realizada conectando-se um manguito de tamanho apropriado para a circunferência do braço. Durante o teste, foram medidos a pressão arterial sistólica periférica e central, pressão arterial diastólica periférica e central, pulso, velocidade da onda de pulso e índice de aumento.
O Mobil-O-Graph é um aparelho oscilométrico utilizado na medida ambulatorial da pressão arterial, apropriado para uso em crianças. 25,26 Após medir a pressão arterial, o manguito é inflado até o nível da pressão diastólica braquial e as oscilações (ondas de pulso) são registradas por 10 segundos. Após o tempo de medição de 24 horas, todas as medidas são transferidas para o software HMS Client e analisadas com o software ARCSolver, já aplicado em crianças. 27
A velocidade da onda de pulso aórtica e o índice de aumento na frequência cardíaca (FC) de 75 batimentos/minuto (AIx @ 75) são marcadores de rigidez arterial. 28 A velocidade da onda de pulso aórtica é a velocidade na qual as ondas de pulso viajam na parede aórtica e constitui uma medida da rigidez arterial central. O AIx @ 75 é derivado da pressão de aumento e da pressão de pulso de uma onda de pulso. A onda de pulso é uma soma das ondas diretas (produzindo o primeiro pico sistólico) e refletidas (produzindo o segundo pico). O aumento na amplitude da onda de pulso devido ao reflexo da onda de pulso é conhecido como aumento de pulso e sua contribuição para a amplitude da onda de pulso é conhecida como pressão de aumento. Além disso, a porcentagem da amplitude da onda de pulso devido à pressão de aumento é conhecida como índice de aumento, que depende da frequência cardíaca. O Mobil-o-Graph fornece o índice na frequência cardíaca de 75bpm, uma medida de rigidez arterial periférica. 29
Análise Estatística
A análise estatística foi realizada utilizando-se o programa Statistical Package for Social Sciences 18 (SPSS, Chicago, EUA). O tamanho da amostra foi determinado pelo software de análise G-power, com um poder estatístico de 85%. O teste de Kolmogorov-Smirnov foi utilizado para avaliar a distribuição normal. Os resultados das variáveis contínuas foram expressos em média ± desvio padrão (DP) ou mediana (percentil 25 e 75, intervalo interquartil, IIQ). Os grupos foram comparados com o teste T de amostras independentes para variáveis contínuas, e o teste U de Mann-Whitney foi utilizado para variáveis com distribuição não normal. O teste do qui-quadrado foi utilizado para a comparação de gênero entre os grupos. O teste de correlação de Spearman foi utilizado para correlações. Foi realizada a análise de regressão linear múltipla pelo método Backward para avaliar o preditor independente do índice de desempenho miocárdico em pacientes com válvula aórtica bicúspide. O nível de significância estatística foi estabelecido com p <0,05.
Resultados
A mediana de idade de toda a população do estudo (n = 85) foi de 12 (IQR = 8,5–14) e variou de 7 a 18 anos. Doze pacientes no grupo com válvula aórtica bicúspide (12/44) e 18 casos do grupo controle (18/41) eram do sexo feminino (p = 0,084). Não houve diferenças significativas em relação a idade, peso, altura, área de superfície corporal, índice de massa corporal, perfil lipídico sérico e níveis de glicose entre os grupos ( Tabela 1 ).
Características basais demográficas, antropométricas e clínicas dos grupos
Variável
Pacientes (n = 44)
Controles (n = 41)
p-valor
Idade (anos)
12 (9 - 15)
12 (8 -14)
0,609
Sexo (feminino,%)
12 (27,27)
18 (43,90)
0,084
Altura (cm)
147,8 ± 20,1
146,8 ± 15,5
0,798
Peso (kg)
42,3 ± 16,4
38,6 ± 14
0,268
IMC (kg/m2)
18 ± 0,3
17 ± 0,3
0,088
CT (mg/dl)
141,1 ± 23,1
148,3 ± 28,4
0,308
TG (mg/dl)
91,6 ± 38,9
86,6 ± 31,9
0,113
IMC: índice de massa corporal; CT: colesterol total; TG, triglicérides totais. Variáveis contínuas com distribuição normal são expressas como média ± desvio padrão, e aquelas com distribuição não normal como mediana (intervalo interquartil) .
Os parâmetros ecocardiográficos e de elasticidade aórtica estão resumidos nas Tabelas 2 e 3 . A velocidade A do fluxo mitral, o tempo de relaxamento isovolumétrico, o tempo de contração isovolumétrica e o índice de desempenho miocárdico foram significativamente maiores nos pacientes (p = 0,03, <0,001, <0,001, <0,001, respectivamente). A fusão das cúspides coronárias esquerda e direita, definida como fenótipo anteroposterior, foi o fenótipo predominante (63,6%). Junto com a velocidade aórtica, o diâmetro da aorta ascendente e o escore-z foram maiores nos pacientes (p <0,001, p = 0,04, p <0,001, respectivamente). Todos os parâmetros de elasticidade aórtica foram semelhantes entre os grupos. As variáveis hemodinâmicas centrais e periféricas, Alx@75 e valores de velocidade da onda de pulso, que não mostraram diferença significativa entre os grupos, são apresentadas na Tabela 4
Medidas ecocardiográficas em pacientes e controles
Variável
Pacientes (n = 44)
Controles (n = 41)
p-valor
DSIV (mm)
6,9 ± 1,0
6,7 ± 0,9
0,429
DDFVE (mm)
45 (41 – 48)
42 (39,5 – 45)
0,114
EDFPPVE (mm)
6,4 ± 1,0
6,3 ± 1,6
0,674
IMVE (gr/m2.7)
68,9 ± 13,7
62,9 ± 12
0,039
FE (%)
68,9 ± 13,7
62,9 ± 12
0,171
E (cm/s)
98,95 (88,8 – 114)
95 (80,75 – 100)
0,166
A (cm/s)
54,35 (43,92 – 72,6)
48 (40,85 – 57,3)
0,027
Ea (cm/s)
12,1 ± 2,2
11,8 ± 1,9
0,627
Aa (cm/s)
5,8 ± 1,2
6,1 ± 1,4
0,383
Sa (cm/s)
7,5 ± 1,0
7,2 ± 1,0
0,210
E/Eas
8,32 (6,49 – 10,56)
7,91 (6,93 – 8,89)
0,261
TCIV
54,1 ± 7,6
47,6 ± 7,1
<0,001
TRIV
55,9 ± 9,1
46,9 ± 8,3
<0,001
TE
282,5 ± 23,6
283,2 ± 22,5
0,889
IDM
0,38 ± 0,05
0,33 ± 0,04
<0,001
DSIV: diâmetro do septo interventricular; DDFVE: diâmetro diastólico final do ventrículo esquerdo; EDFPPVE: espessura diastólica final da parede posterior do ventrículo esquerdo; IMVE: índice de massa do ventrículo esquerdo; TCIV: tempo de contração isovolumétrica; TRIV: tempo de relaxamento isovolumétrico; TE: tempo de ejeção; IDM: índice de desempenho miocárdico. Variáveis contínuas com distribuição normal são expressas como média ± desvio padrão, aquelas com distribuição não normal como mediana (intervalo interquartil) .
Características da válvula aórtica, tamanho da aorta e parâmetros de elasticidade
Variável
Pacientes (n = 44)
Controles (n = 41)
p-valor
Anel (mm/m2)
14,03 (12,75 – 16,87)
14,28 (12,51 – 17,02)
0,363
Escore-z do anel
0,06 ± 1,1
-0,24 ± 0,96
0,185
Seio da Valsalva (mm/m2)
20,4 ± 4,8
20,5 ± 3,7
0,939
Escore-z do Seio da Valsalva
-0,19 ± 1,3
0,23 ± 0,83
0,08
Junção sinotubular (mm/m2)
15,87 (14,19 – 20,07)
15,80 (14,33 – 18,42)
0,239
Escore-z da Junção sinotubular
0,03 ± 1,2
-0,03 ± 0,8
0,76
Aorta ascendente (mm/m2)
20,1 ± 5,1
18,2 ± 3
0,04
Escore-z da aorta ascendente
1,37 ± 1,24
0,4 ± 0,9
<0,001
Velocidade aórtica (m/s)
1,6 (1,4 – 1,9)
1,1 (0,95 – 1,25)
<0,001
IR
2,69 (1,81 – 3,35)
2,5 (2,09 – 3,92)
0,529
ID
0,01± 0,004
0,009 ± 0,004
0,736
Distensão
21,7 ± 8,6
21,4 ± 10,2
0,883
IR: índice de rigidez; ID: índice de distensibilidade. Variáveis contínuas com distribuição normal são expressas como média ± desvio padrão, aquelas com distribuição não normal como mediana (intervalo interquartil) .
Hemodinâmica periférica e central
Variável
Pacientes (n = 44)
Controles (n = 41)
p-valor
PAS periférica (mmHg)
109,2 ± 7,2
109,2 ± 6
0,996
PAD periférica (mmHg)
64,7 ± 5,5
64,2 ± 5,4
0,675
Frequência cardíaca (b/dk)
79,5 ± 11,5
80,9 ± 12,4
0,578
PP periférica
44,4 ± 6
44,8 ± 5,8
0,759
PAS central
98 (94,25-102)
98 (91 – 101)
0,437
PAD central
66,5 ± 5,8
65,8 ± 5,4
0,588
Alx@75 (%)
18,5 ± 8,3
20,6 ± 8,8
0,256
VOP (m/sec)
4,5 (4,4 – 4,6)
4,5 (4,4 – 4,6)
0,528
PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; PP: pressão de pulso; Alx @ 75: índice de aumento normalizado para uma frequência cardíaca de 75 batimentos/min; VOP: velocidade da onda de pulso. Variáveis contínuas com distribuição normal são expressas como média ± desvio padrão, aquelas com distribuição não normal como mediana (intervalo interquartil) .
A análise de correlação revelou que o índice de desempenho miocárdico foi positivamente correlacionado com o diâmetro da aorta ascendente (r = 0,275; p = 0,01), velocidade aórtica (r = 0,501; p <0,001) e velocidade A (r = 0,351, p = 0,001). Além disso, o diâmetro da aorta ascendente foi positivamente correlacionado com o índice de massa ventricular esquerda (r = 0,273, p = 0,02). A análise de regressão linear múltipla revelou uma associação independente entre o índice de desempenho miocárdico e o diâmetro da aorta ascendente (p = 0,01) e a velocidade aórtica (p <0,001). A análise de multicolinearidade também foi realizada, e os valores do fator de influência da variância (FIV) das variáveis independentes foram menores que 5 (FIV = 1,349, 1,467, respectivamente).
Discussão
A rigidez arterial de crianças com válvula aórtica bicúspide com função valvar preservada não mostrou estar aumentada quando utilizamos o método oscilométrico em nosso estudo. No entanto, diâmetros aumentados de aorta ascendente e funções miocárdicas globais diminuídas foram detectados nessas crianças, em comparação com seus pares saudáveis.
Como observado em pacientes com válvula aórtica bicúspide, a aortopatia caracterizada por dilatação da aorta ascendente e aumento da rigidez arterial constitui um risco de dissecção aórtica que ocorre frequentemente durante a idade adulta. 30 Utilizando a análise da onda de pulso baseada na tonometria de aplanação, Shim et al., 7 revelaram que a aorta central é mais rígida em pacientes adultos com válvula aórtica bicúspide. 7 De maneira similar, Wang et al., 5 relataram menor vasodilatação mediada por fluxo relacionada ao tamanho aumentado e propriedades elásticas diminuídas da aorta ascendente em adultos com válvula aórtica bicúspide sem disfunção valvar significativa. 5 Em estudos que investigaram as propriedades da elasticidade aórtica em pacientes pediátricos, as medidas ultrassonográficas são utilizadas de maneira prevalente para identificar as características de elasticidade da aorta ascendente. 11,12,16 Erroz et al. relataram maior índice de rigidez aórtica e menor strain e distensibilidade aórtica em crianças com válvula aórtica bicúspide isolada de maneira consistente com aumento da rigidez arterial e diminuição da elasticidade. 11 Da mesma forma, Ekici et al., 12 e Weisman et al., 16 relataram propriedades elásticas diminuídas da aorta ascendente em crianças com válvula aórtica bicúspide funcional. Em contraste com esses estudos, que se concentraram apenas na aorta ascendente, o estudo de Eroğlu et al., 31 avaliou também a aorta torácica descendente e relatou que a aorta ascendente em crianças com válvula aórtica bicúspide é mais distensível e menos rígida em comparação com seus pares saudáveis. Eles também relataram que não houve diferença entre os grupos em termos de elasticidade em idades mais avançadas. No mesmo estudo, o nível de rigidez arterial medido por vasodilatação mediada por fluxo foi relatado como sendo similar entre pacientes e pares saudáveis em todas as faixas etárias. No presente estudo, em concordância com a literatura, as crianças com válvula aórtica bicúspide apresentaram aortas ascendentes mais largas do que seus pares saudáveis. Esse achado confirma que a aortopatia começa na infância, independentemente das funções valvares. Entretanto, similar aos achados de Eroğlu et al., 31 os pacientes pediátricos tinham características semelhantes aos seus pares saudáveis em termos de elasticidade da aorta ascendente, e não houve diferença entre os grupos quanto ao nível de rigidez arterial com base nos resultados da análise oscilométrica da onda de pulso, que é descrito como o método mais objetivo e confiável em nosso estudo. O motivo da ausência de diferença significativa em termos de elasticidade e rigidez arterial pode estar relacionado à ausência de pacientes com dilatação aórtica significativa. No entanto, observou-se que a dilatação da aorta apresentava-se em nível moderado, pois não havia nenhum paciente com escore-z da aorta ascendente >4. Por outro lado, a maioria dos cardiologistas pediátricos inicia o uso de medicamentos para retardar a dilatação aórtica e diminuir o risco de dissecção. 32 Esses medicamentos que têm efeitos positivos no remodelamento vascular e miocárdica, diminuem a rigidez arterial. 33 O presente estudo não incluiu pacientes com medicação preventiva; portanto, nossos resultados são mais confiáveis.
No presente estudo, como indicador global das funções miocárdicas do ventrículo esquerdo, níveis elevados de índice de desempenho miocárdico foram causados por tempos de contração isovolumétrica e de relaxamento isovolumétrico significativamente prolongados. Isso sugeriu que as funções sistólica e diastólica foram afetadas subclinicamente em crianças com uma válvula aórtica bicúspide funcional. Além disso, os níveis significativamente elevados da velocidade A indicaram alteração nas funções diastólicas do ventrículo esquerdo. As causas potenciais de remodelamento miocárdico identificadas em pacientes com válvula aórtica bicúspide têm sido explicadas como carga aumentada causada por estenose e/ou disfunção da válvula aórtica e carga sistólica miocárdica concomitante, causada por rigidez arterial, a qual estava aumentada em comparação com controles saudáveis. 6 O presente estudo não incluiu casos com anormalidades valvares funcionais hemodinamicamente significativas, presentes em um nível que possa afetar a estrutura miocárdica, o diâmetro aórtico ou as funções arteriais, bem como o fato de que os níveis de rigidez arterial dos pacientes foram determinados para serem semelhantes aos de seus pares saudáveis. Portanto, independentemente das funções valvares aórticas e da rigidez arterial, as características comuns na etiologia da aortopatia também podem desempenhar um papel no remodelamento ventricular esquerda. A associação entre os tamanhos da aorta ascendente e o índice de desempenho miocárdico apoia a presença de alterações histopatológicas comuns. Assim, a dilatação aórtica em pacientes com válvula aórtica bicúspide tem sido associada a níveis mais baixos de óxido nítrico endotelial, degeneração das fibras elásticas, apoptose de células musculares lisas, remodelamento extracelular anormal e necrose cística medial aórtica, ao invés de fatores hemodinâmicos. 5,8,31 Em estudos anteriores, em concordância com os achados do presente estudo, as alterações histopatológicas que afetam a ocorrência de dilatação aórtica também podem ter desempenhado um papel no remodelamento miocárdico identificado em pacientes com válvula aórtica bicúspide com as funções valvares preservadas. 6
Limitações e pontos fortes
A tonometria de aplanação é o método mais comumente utilizado para medir a rigidez arterial. Não realizamos a tonometria de aplanação devido às suas limitações de uso em crianças, como manter um sinal suficientemente forte, cooperação e variabilidade da frequência cardíaca. Os estudos sobre a validação do método oscilométrico para crianças são limitados na literatura; entretanto, foi relatado que é um método de fácil utilização e confiável para avaliação dos parâmetros de rigidez arterial. 14 Além disso, os parâmetros de elasticidade aórtica amplamente utilizados em outros estudos para avaliação da rigidez arterial em crianças com válvula aórtica bicúspide também foram utilizados em nosso estudo. Outra limitação do nosso estudo é que pacientes com dilatação aórtica acentuada não foram incluídos, em decorrência da exclusão de pacientes com medicação preventiva. Assim, o efeito confundidor da medicação foi excluído.
Conclusão
A válvula aórtica bicúspide é uma doença que não se limita apenas à válvula aórtica e onde se inicia o remodelamento da aorta ascendente e do miocárdio do ventrículo esquerdo na infância. O tamanho da aorta ascendente pode ser mais preditivo do que as funções valvares no remodelamento miocárdico. A rigidez arterial, que desempenha um papel importante no surgimento de complicações aórticas em pacientes com válvula aórtica bicúspide, pode não ser um fator de risco grave em pacientes pediátricos sem dilatação acentuada da aorta ascendente. Embora o método oscilométrico pareça ser confiável na avaliação da rigidez arterial em crianças com válvula aórtica bicúspide isolada, mais estudos abrangentes sobre esse assunto são necessários.
Fontes de financiamento
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
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 Eskisehir Osmangazi University sob o número de protocolo 80558721-050.99-E43242. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo.
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Author Contributions
Conception and design of the research, Acquisition of data and Analysis and interpretation of the data: Kosger P, Akin T, Kiztanir H, Ucar B; Statistical analysis and Writing of the manuscript: Kosger P; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Kosger P, Ucar B.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
AbstractBackground:
Arterial stiffness is an important predictor factor of aortopathy and myocardial remodeling in patients with a bicuspid aortic valve and it might be increased in childhood.
Objective:
To assess the arterial stiffness and left ventricular myocardial function in children with a well-functioning bicuspid aortic valve.
Methods:
Forty-four children with a bicuspid aortic valve and 41 healthy peers with a tricuspid aortic valve were included in this case-control study. Diameters and the related z-scores of the aortic root and ascending aorta were obtained. As for the left ventricular myocardial function, along with the mitral inflow velocities and M-Mode parameters, myocardial velocities and time intervals were assessed with tissue Doppler imaging. A pulse wave analysis was performed by oscillometric device (Mobil-o-Graph). A p value <0.05 was considered significant.
Results:
The left ventricular mass index, mitral inflow A velocity, diameter and z-score of the ascending aorta, and myocardial performance index were significantly higher in patients (p=0.04, p=0.02,p=0.04, p<0.001,and p<0.001 respectively). The myocardial performance index was positively correlated with the diameter of the ascending aorta and A velocity (r=0.272;p=0.01, r=356;p=0.001, respectively). The multivariate analysis revealed that the myocardial performance index was related to the ascending aorta diameter (p=0.01). The augmentation index and pulse wave velocity were similar between the groups (p>0.05).
Conclusion:
According to the oscillometric pulse wave analysis, the children with a well-functioning bicuspid aortic valve had similar arterial stiffness to that of the healthy peers. The ascending aorta diameter was established as an independent predictor of left ventricular myocardial function. Arterial stiffness may not be a severe risk factor in pediatric patients without marked ascending aorta dilation.
A bicuspid aortic valve is the most common congenital cardiac malformation and occurs in 1-2% of the general population. 1 In addition to impaired valvular function, individuals are also at risk of aortopathy, which may result in aortic dissection and aneurysm formation. 2,3 There is no direct association between valvular dysfunction and aortopathy. 4 The presence of aorta dilation, even in patients with normal valvular function, may be related to a different pathophysiology of aortopathy. 5 In comparison with healthy controls, patients with bicuspid aortic valve without apparent valvular dysfunction have shown decreased aortic elasticity and increased central aortic stiffness. 6 Furthermore, in these individuals, central aortic stiffness measured using the ambulatory pulse wave velocity monitoring method is positively correlated with the degree of aortic dilation. 7 Therefore, vascular remodeling has been identified as the primary cause of arterial stiffness that impacts the monitoring process in these patients. 8 The level of arterial stiffness, a predictor of the course of cardiovascular diseases, tends to increase with age. However, examination of intraoperative biopsy and necropsy samples have shown that in many cases of congenital heart diseases, arterial stiffness increases as from childhood. 9,10 Patients with a bicuspid aortic valve show progressive aortic dilation during their childhood, and data regarding aortic elasticity and arterial stiffness are based on ultrasonographic methods, which are highly limited in number. 11,12 The gold standard method of arterial stiffness measurement is pulse wave analysis and the most commonly pulse wave analysis technique is tonometry; however, this technique can be time-consuming and challenging, especially when used in young children. 13 Oscillometric devices are user-friendly, practical for use in the clinical setting, and a reliable method for evaluating central blood pressure and arterial stiffness parameters, even in children. 14,15
The patients with a bicuspid aortic valve also suffer from myocardial remodeling, regardless of valvular functions and aortopathy. However, to confirm that myocardial remodeling is not only associated with valvular functions, studies including cases with intact valve function without additional risk factors are required. Pediatric cases comprise an ideal group of patients for this purpose, and currently there are only a few studies in the literature reporting that the left ventricular diastolic functions are affected in pediatric patients. 12,16 We aimed to evaluate arterial stiffness using the oscillometric method and to determine whether it is compatible with the level of ultrasonographic arterial elasticity in children with a well-functioning bicuspid aortic valve. Furthermore, it is aimed to assess the global myocardial function via tissue Doppler imaging-derived myocardial performance index in our study.
Materials and MethodsStudy population
A total of 44 patients (7-18 years of age) followed in a pediatric cardiology clinic with a diagnosis of bicuspid aortic valve were enrolled in the study. These patients had no apparent aortic valvular dysfunction, neither had they received preventive medication for aortopathy. Forty-one children who had healthy tricuspid aortic valves and with similar demographic and anthropometric characteristics were included as the control group. Patients with moderate to severe valve insufficiency, with a valve velocity >2m/s, who had undergone prior surgery or percutaneous intervention, and had an additional repaired or unrepaired heart disease (e.g., coarctation of the aorta), as well as those with a body mass index and systolic blood pressure of >95thpercentile were excluded from the study. Moreover, patients who had received preventive medication were not included, aiming to avoid the confounding effects of medications on myocardial mechanics and arterial stiffness. As demonstrated by laboratory tests, none of the children in the study population had hypercholesterolemia. Patients gave a written informed consent to participate in the study and the study was approved by the local Ethics Committee of Eskisehir Osmangazi University on April 04, 2018.
Echocardiography
Transthoracic echocardiography was performed by a single experienced pediatric cardiologist using the commercially available equipment Affinity 70 (Philips Medical Systems, Bothell, WA, USA) with 2–4 and 4–8 MHz broadband probes. The vascular examination was performed using VIVID I color Doppler ultrasonography (General Electric Ultrasound Systems, Mountain View, CA, USA) equipment with a 12-MHz linear probe.
Assessment of aortic valve morphology and functions
Aortic valve morphology was evaluated on the parasternal long and short axis sections. Probe frequency was selected according to patient size. A definitive bicuspid aortic valve was diagnosed when only two valve leaflets were unequivocally identified at systole and diastole, with a clear fish-mouth appearance in systole. Leaflet phenotype was defined as anteroposterior (left and right cusp fusion) or right–left (right and noncoronary cusp fusion). For aortic valve stenosis evaluation, peak aortic velocity was measured using continuous wave Doppler while the cursor was maintained at the level of the Valsalva sinus in the five-chamber view, and a value of >2.5 m/s was considered indicative of aortic stenosis. 17 To determine the degree of aortic valve insufficiency, we used the proportion of the aorta insufficiency diameter measured on the color Doppler images, which were obtained from the long-axis section, in relation to the left ventricular outflow tract diameter. Ratios <25%, 25-64%, and ≥65% generally indicate mild, moderate, and severe aortic regurgitation, respectively. 18
Measurement of aortic root and ascending aorta diameter
Measurements of the four aortic segments, including the aortic annulus, Valsalva sinus, sinotubular junction, and proximal ascending aorta 2 cm above the sinotubular junction, were obtained in the parasternal long-axis view at the end diastole, leading-edge-to-leading-edge, and perpendicular to the long axis of the aorta. 19 Aortic dimensions were normalized to the body surface area. A z-score of >2 was considered abnormal.
Left ventricular M-mode and tissue Doppler echocardiography
Left ventricular internal dimensions, interventricular septum thickness, and posterior wall thickness were measured at the end diastole using two-dimensional M-mode echocardiography according to the pediatric guidelines of the American Society of Echocardiography. 20 Left ventricular mass was calculated according to the Devereux Formula 21 and indexed to the height. Left ventricular ejection fraction was calculated using the Teichholz formula. 22 The Doppler sample volume was placed at the tips of mitral leaflets to obtain the left ventricular inflow waveforms from the apical four-chamber view. The mitral inflow early diastolic velocity (E) and the late diastolic velocity (A) were also measured. To measure the longitudinal myocardial velocities, the sample volume was placed on the septal corner of the mitral annulus to obtain waveforms from the apical four-chamber view. Early diastolic mitral annular velocity (Ea) and late diastolic mitral annular velocity (Aa) were measured, and their ratio (Ea/Aa) was calculated to estimate left ventricular filling pressure. Cardiac time intervals, including the isovolumic relaxation time, isovolumic contraction time, and ejection time, were obtained by tissue Doppler imaging, and the myocardial performance index calculated according to Tei’s formula: myocardial performance index = (isovolumic contraction time + isovolumic relaxation time)/ejection time. 23 For each quantitative parameter, three consecutive beats were averaged.
Assessment of aortic elasticity
Aortic elasticity was assessed using the two-dimensional guided M-mode evaluation of systolic and diastolic aortic diameters, 2 cm above the aortic valve; diastolic diameter was obtained at the R wave peak at the simultaneously recorded electrocardiogram, whereas systolic diameter was measured at the maximal anterior motion of the aortic wall.
Aortic strain, aortic distensibility, and aortic stiffness index were calculated using the formulas below:
For pulse wave analysis and blood pressure monitoring, the Mobil-O-Graph (IEM, Industrielle Entwicklung Medizintechnik und Vertriebsgesellschaft mbH, Stolberg, Germany) device and the ARCSolver pulse wave analysis software (AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Vienna, Austria) were used. 24-hour blood pressure monitoring was performed by connecting a cuff of an appropriate size for upper arm circumference. During the test, the peripheral and central systolic blood pressure, peripheral and central diastolic blood pressure, pulse, pulse wave velocity and augmentation index were measured.
The Mobil-O-Graph is an oscillometric ambulatory blood pressure measurement device that is appropriate for use in children. 25,26 After blood pressure measurement, the cuff is inflated to the brachial diastolic pressure level and the oscillations (pulse waves) are recorded for 10 seconds. After the 24-hour measurement circle, all measurements are transferred to the HMS client software and analyzed using the ARCSolver software, which has been applied to children. 27
Aortic pulse wave velocity and augmentation index at a heart rate (HR) of 75 beats/minute (AIx@75) are markers of arterial stiffness. 28 Aortic pulse wave velocity is the speed at which pulse waves travel in the aortic wall and is a central arterial stiffness measure. AIx@75 is derived from the augmentation pressure and pulse pressure of a pulse wave. Pulse wave is a summation of forward (producing first systolic peak) and reflected (producing second peak) waves. Increase in the pulse wave amplitude due to pulse wave reflection is known as pulse augmentation, and its contribution to pulse wave amplitude is known as augmentation pressure. Moreover, the percentage of pulse wave amplitude due to augmentation pressure is known as augmentation index, which is dependent on heart rate. Mobil-o-Graph provides it at heart rate 75, a measure of peripheral arterial stiffness. 29
Statistical Analysis
Statistical analysis was performed using the Statistical Package for Social Sciences, version 18 (SPSS, Chicago, USA). The sample size was determined by the G-power analysis software with a statistical power of 85%. The Kolmogorov-Smirnov test was used for the assessment of normal distribution. The results of continuous variables were expressed as mean ± standard deviation (SD) or median (percentile 25 and 75, interquartile range, IQR). The groups were compared using independent samples’ T test for continuous variables, and the Mann–Whitney U test was used for non-normally distributed variables. The Chi-square test was used for the gender comparison between the groups. Spearman’s correlation test was used for correlations. Multiple linear regression analysis using the Backward method was performed to assess the independent predictor of the myocardial performance index in patients with bicuspid aortic valve. The statistical significance level was set at p <0.05.
Results
The median age of the entire study population (n = 85) was 12 (IQR=8.5–14) and ranged from 7 to 18 years. Twelve patients in the bicuspid aortic valve group (12/44) and 18 cases in the control group (18/41) were females (p=0.084). There was no significant difference in terms of age, weight, height, body surface area, body mass index, serum lipid profile, and glucose levels between the groups ( Table 1 ).
Baseline demographic, anthropometric and clinical characteristics of the groups
Variable
Patients (n = 44)
Controls (n = 41)
p-value
Age (years)
12 (9 - 15)
12 (8 -14)
0.609
Gender (female,%)
12 (27.27)
18 (43.90)
0.084
Height (cm)
147.8 ± 20.1
146.8 ± 15.5
0.798
Weight (kg)
42.3 ± 16.4
38.6 ± 14
0.268
BMI (kg/m2)
18 ± 0.3
17 ± 0.3
0.088
TC (mg/dl)
141.1 ± 23.1
148.3 ± 28.4
0.308
TG (mg/dl)
91.6 ± 38.9
86.6 ± 31.9
0.113
BMI: Body mass index; TC: total cholesterol; TG: total triglycerides. Continuous variables with normal distribution are expressed as mean ± standard deviation, and those with non-normally distribution as median (interquartile range) .
Echocardiographic and aortic elasticity parameters are summarized in Tables 2 and 3 . Mitral inflow A velocity, isovolumetric relaxation time, isovolumetric contraction time, and myocardial performance index were significantly higher in patients than in controls (p = 0.03, <0.001, <0.001, <0.001, respectively). Fusion of the left and right coronary cusps defined as the anteroposterior phenotype was the predominant phenotype (63.6%). Along with the aortic velocity, the ascending aorta diameter and z-score was higher in patients (p < 0.001, p = 0.04, p < 0.001, respectively). All aortic elasticity parameters were similar between the groups. The central and peripheral hemodynamic variables, Alx@75 and pulse wave velocity values, which showed no significant difference between the groups, are shown in Table 4 .
Echocardiographic measurements in patients and controls
Variable
Patients (n = 44)
Controls (n = 41)
p-value
IVSDd (mm)
6.9 ± 1.0
6.7 ± 0.9
0.429
LVEDd (mm)
45 (41 – 48)
42 (39.5 – 45)
0.114
LVPWDd (mm)
6.4 ± 1.0
6.3 ± 1.6
0.674
LVMI (gr/m2.7)
68.9 ± 13.7
62.9 ± 12
0.039
EF (%)
68.9 ± 13.7
62.9 ± 12
0.171
E (cm/s)
98.95 (88.8 – 114)
95 (80.75 – 100)
0.166
A (cm/s)
54.35 (43.92 – 72.6)
48 (40.85 – 57.3)
0.027
Ea (cm/s)
12.1 ± 2.2
11.8 ± 1.9
0.627
Aa (cm/s)
5.8 ± 1.2
6.1 ± 1.4
0.383
Sa (cm/s)
7.5 ± 1.0
7.2 ± 1.0
0.210
E/Ea
8.32 (6.49 – 10.56)
7.91 (6.93 – 8.89)
0.261
IVCT
54.1 ± 7.6
47.6 ± 7.1
<0.001
IVRT
55.9 ± 9.1
46.9 ± 8.3
<0.001
ET
282.5 ± 23.6
283.2 ± 22.5
0.889
MPI
0.38 ± 0.05
0.33 ± 0.04
<0.001
IVSDd: Interventricular septum diameter; LVEDd: end-diastolic left ventricular internal diameters; LVPWDd: end-diastolic left ventricular posterior wall thickness; LVMI: left ventricular mass index; IVCT: isovolumetric contraction time; IVRT: isovolumetric relaxation time; ET: ejection time; MPI: myocardial performance index. Continuous variables with normal distribution are expressed as mean ± standard deviation, those with non-normally distribution as median (interquartile range) .
Aortic valve characteristics, aortic size and elasticity parameters
Variable
Patients (n = 44)
Controls (n = 41)
p-value
Anulus (mm/m2)
14.03 (12.75 – 16.87)
14.28 (12.51 – 17.02)
0.363
Anulus z-score
0.06 ± 1.1
-0.24 ± 0.96
0.185
Sinus of Valsalva (mm/m2)
20.4 ± 4.8
20.5 ± 3.7
0.939
Sinus of Valsalva z-score
-0.19 ± 1.3
0.23 ± 0.83
0.08
Sinotubular junction (mm/m2)
15.87 (14.19 – 20.07)
15.80 (14.33 – 18.42)
0.239
Sinotubular junction z-score
0.03 ± 1.2
-0.03 ± 0.8
0.76
Ascending aorta (mm/m2)
20.1 ± 5.1
18.2 ± 3
0.04
Ascending aorta z- score
1.37 ± 1.24
0.4 ± 0.9
<0.001
Aortic velocity (m/s)
1.6 (1.4 – 1.9)
1.1 (0.95 – 1.25)
<0.001
SI
2.69 (1.81 – 3.35)
2.5 (2.09 – 3.92)
0.529
DI
0.01± 0.004
0.009 ± 0.004
0.736
Strain
21.7 ± 8.6
21.4 ± 10.2
0.883
SI: Stiffness index; DI: distensibility index. Continuous variables with normal distribution are expressed as mean ± standard deviation, those with non-normally distribution as median (interquartile range) .
Peripheral and central hemodynamics
Variable
Patients (n = 44)
Controls (n = 41)
p-value
Peripheral SBP (mmHg)
109.2 ± 7.2
109.2 ± 6
0.996
Peripheral DBP (mmHg)
64.7 ± 5.5
64.2 ± 5.4
0.675
Heart rate (beats/dk)
79.5 ± 11.5
80.9 ± 12.4
0.578
Peripheral PP
44.4 ± 6
44.8 ± 5.8
0.759
Central SBD
98 (94.25-102)
98 (91 – 101)
0.437
Central DBP
66.5 ± 5.8
65.8 ± 5.4
0.588
Alx@75 (%)
18.5 ± 8.3
20.6 ± 8.8
0.256
PWV (m/sec)
4.5 (4.4 – 4.6)
4.5 (4.4 – 4.6)
0.528
SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; PP: pulse pressure; Alx@75, augmentation index normalized for a heart rate of 75 beats/min; PWV: pulse wave velocity. Continuous variables with normal distribution are expressed as mean ± standard deviation, those with non-normally distribution as median (interquartile range) .
The correlation analysis showed that the myocardial performance index was positively correlated with the ascending aorta diameter (r= 0.275; p= 0.01), aortic velocity (r= 0.501; p <0.001) and A velocity (r= 0.351, p = 0.001). Also, the ascending aorta diameter was positively correlated with the left ventricular mass index (r= 0.273, p= 0.02). The multiple linear regression analysis disclosed an independent association between the myocardial performance index and the ascending aorta diameter (p= 0.01) and aortic velocity (p <0.001). A multicollinearity analysis was also performed, and the variance influence factor (VIF) values of independent variables were found to be less than 5 (VIF = 1.349, 1.467, respectively).
Discussion
Arterial stiffness in children with a bicuspid aortic valve with preserved valvular function was not found to be increased when using the oscillometric method in our study. However, greater ascending aorta diameters and impaired global myocardial functions were detected in these children, when compared to their healthy peers.
As observed in patients with a bicuspid aortic valve, the aortopathy characterized by ascending aorta dilation and increased arterial stiffness, constitutes a risk for aortic dissection, frequently occurring during adulthood. 30 Using applanation tonometry-based pulse-wave analysis, Shim et al. 7 revealed that the central aorta is stiffer in adult patients with a bicuspid aortic valve. 7 Similarly, Wang et al. 5 reported lower flow-mediated vasodilation related to the enlarged size and impaired elastic properties of the ascending aorta in adults with a bicuspid aortic valve without significant valvular dysfunction. 5 In studies investigating the properties of aortic elasticity in pediatric patients, ultrasonographic measurements are prevalently used to identify the elasticity characteristics of the ascending aorta. 11,12,16 Erroz et al. reported higher aortic stiffness index and lower aortic strain and distensibility in children with an isolated bicuspid aortic valve in a manner consistent with increased arterial stiffness and decreased elasticity. 11 Similarly, Ekici et al. 12 and Weisman et al. 16 reported impaired elastic properties of the ascending aorta in children with a well-functioning bicuspid aortic valve. In contrast to these studies, which focused only on the ascending aorta, the study by Eroğlu et al. 31 assessed the descending thoracic aorta as well and reported that the ascending aorta in children with a bicuspid aortic valve is more distensible and less stiff compared with that in their healthy peers. They also reported that there was no difference between the groups in terms of elasticity at older ages. In the same study, the level of arterial stiffness measured by flow-mediated vasodilation was reported to be similar between patients and healthy peers in all age groups. In the present study, in agreement with the literature, the children with a bicuspid aortic valve had wider ascending aortas than the healthy peers. This finding supports the fact that aortopathy begins in childhood, regardless of valve function. However, similar to the findings by Eroğlu et al., 31 the pediatric patients had similar characteristics as their healthy peers in terms of elasticity of the ascending aorta, and there was no difference between the groups regarding arterial stiffness level based on the oscillometric pulse-wave analysis results, which is described as a more objective and reliable method in our study. The reason for the lack of a significant difference in terms of arterial elasticity and stiffness may be related with the absence of patients with significant aortic dilation. However, aortic dilation was observed to be at a moderate level, as there was no patient with an ascending aorta z-score >4. On the other hand, most pediatric cardiologists start medication to slow down aortic dilation and decrease the risk of dissection. 32 These medications that have positive effects on vascular and myocardial remodeling decrease arterial stiffness. 33 The present study did not include patients receiving preventive medication, therefore our results are more reliable.
In the present study, as the global indicator of left ventricular myocardial function, a high myocardial performance index was caused by the significantly prolonged isovolumetric contraction time and isovolumetric relaxation time. This suggested that both the systolic and diastolic functions were sub-clinically affected in children with a well-functioning bicuspid aortic valve. In addition, the significantly high levels of A velocity indicated the alteration in the left ventricular diastolic function. The potential causes of myocardial remodeling identified in patients with a bicuspid aortic valve has been explained as an increased load caused by concomitant aortic valve stenosis and/or dysfunction, and myocardial systolic load caused by arterial stiffness, which was found to be increased compared with that in healthy controls. 6 The present study does not include cases with hemodynamically significant functional valvular abnormality at a level that might affect the myocardial structure, aortic diameter, or arterial functions, as well as the fact that the arterial stiffness levels in the patients were determined to be similar to those in their healthy peers. Hence, independent from aortic valvular functions and arterial stiffness, the common features in the aortopathy etiology may also play a role in left ventricular remodeling. The association between the ascending aorta sizes and myocardial performance index, support the presence of common histopathological changes. Thus, aortic dilation in patients with a bicuspid aortic valve has been associated with lower endothelial nitric oxide levels, elastic fiber degeneration, smooth muscle cell apoptosis, abnormal extracellular remodeling, and aortic cystic medial necrosis rather than hemodynamic factors. 5,8,31 In previous studies, in agreement with the present study findings, the histopathological changes that have an effect on the occurrence of aortic dilation might have also played a role in the myocardial remodeling identified in patients with a bicuspid aortic valve in which valvular functions were preserved. 6
Limitations and strengths
Applanation tonometry is the most commonly used method to measure arterial stiffness. We did not perform applanation tonometry because of its use limitations in children, such as maintaining a sufficiently strong signal, cooperation, and heart rate variability. The studies about the validation of the oscillometric method for children are limited in the literature; however, it was reported that it is a user-friendly and reliable method for evaluating arterial stiffness parameters. 14 In addition, aortic elasticity parameters, which were widely used for the assessment of arterial stiffness in other studies in children with a bicuspid aortic valve were also performed in our study. Another limitation of our study is the fact that patients with marked aortic dilation were not included, as patients receiving preventive medication were excluded. Thus, the confounding effect of medication was excluded.
Conclusion
A bicuspid aortic valve is a disease that is not limited to the aortic valve only and where remodeling starts in the ascending aorta and left ventricular myocardium during childhood. The ascending aorta size may be more predictive than valvular functions in myocardial remodeling. Arterial stiffness, which plays an important role in the emergence of aortic complications in patients with a bicuspid aortic valve, may not be a serious risk factor in pediatric patients without marked ascending aorta dilation. Although the oscillometric method seems reliable for the assessment of arterial stiffness in children with an isolated bicuspid aortic valve, further comprehensive studies are needed on this issue.
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.
Ethics approval and consent to participate
This study was approved by the Ethics Committee of the Eskisehir Osmangazi University under the protocol number 80558721-050.99-E43242. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.