Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC STrwj5Vc7Cbxw75FYf6Nfnb S0066-782X2023000900301 00301 10.36660/abc.20220799 Artigo Original Função Ventricular Direita e Tolerância ao Exercício em Pacientes com Infarto Agudo do Miocárdio com Supradesnivelamento do Segmento ST 0000-0001-6072-499X Guzman-Ramirez Denisse 1 Concepção e desenho da pesquisa e Redação do manuscrito Análise e interpretação dos dados e Análise estatística Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante Trujillo-Garcia Anival 1 Concepção e desenho da pesquisa e Redação do manuscrito Obtenção de dados Lopez-Rincon Meredith 1 Obtenção de dados Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante Lopez Roxella Botello 1 Obtenção de dados Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante Hospital de Cardiologia UMAE Instituto Mexicano del Seguro Social Delegacion Nuevo Leon Departamento de Ecocardiografía Monterrey Nuevo Leon México Instituto Mexicano del Seguro Social Delegacion Nuevo Leon – Hospital de Cardiologia UMAE – Departamento de Ecocardiografía, Monterrey, Nuevo Leon – México Correspondência: Denisse Guzman Ramirez • Instituto Mexicano del Seguro Social Delegacion Nuevo Leon – Hospital de Cardiologia UMAE 34 Lincoln S/N Esq. Enf Maria Candia Monterrey Monterrey Nuevo Leon 64360 – México. E-mail: draguzman@cardiologiamonterrey.com.mx

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 08 09 2023 2023 120 9 e20220799 22 11 2022 30 05 2023 14 06 2023 This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License Resumo Fundamento:

Pacientes com disfunção cardíaca apresentam limitações na realização de atividades físicas após a ocorrência de infarto do miocárdio com supradesnivelamento do segmento ST (IAMCSST). A função do ventrículo direito (VD) é determinante na melhora da capacidade funcional, sendo a reabilitação cardíaca (RC) essencial para essa coorte de pacientes.

 Objetivo:

Avaliar a associação da função do VD com a tolerância ao exercício após um programa de RC em pacientes com IAMCSST.

 Métodos:

Estudo de coorte retrospectivo em pacientes com IAMCSST, realizado de janeiro a dezembro de 2019. Os pacientes foram submetidos a uma avaliação ecocardiográfica da função do VD antes de um programa de RC de 16 sessões. Um teste de exercício cardiopulmonar (ECP) foi realizado antes e após o programa de RC. Analisamos se a função do VD, medida antes da RC, estava significativamente associada à tolerância ao exercício antes e depois do programa de RC e ao grau de melhora. Comorbidades e variáveis demográficas e anatômicas foram documentadas. Um valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.

 Resultados:

No total, 109 pacientes foram incluídos. Destes, 3,7% apresentaram disfunção global do VD, 10,1% apresentaram disfunção radial do VD e 11% apresentaram disfunção longitudinal do VD. Observou-se associação entre a disfunção radial ou longitudinal do VD e a ausência de melhora da aptidão cardiorrespiratória (> 1 equivalente de pico de VO2) (p = 0,028, p = 0,008, respectivamente). Observou-se correlação significativa entre a disfunção longitudinal do VD com equivalentes de picos de VO2 (pVO2eq) iniciais (p = 0,046), pVO2eq final (p = 0,003) e diferença de pVO2eq (p = 0,009). Também foi identificada correlação entre a disfunção global do VD e pVO2eq inicial (p = 0,045), pVO2eq final (p = 0,012) e diferença de pVO2eq (p = 0,032).

 Conclusões:

A disfunção do VD está associada a uma menor tolerância ao exercício; Os programas de RC podem ser estendidos ou modificados nesses pacientes.

 Palavras-chave: Reabilitação cardíaca Infarto do Miocárdio com Supradesnível do Segmento ST Ecocardiografia Função ventricular Introdução

A disfunção do ventrículo direito (VD) tem prevalência de 10% nos casos de infarto do miocárdio anteriores e de até 50% nos infartos inferiores.1 Ela é responsável por choque cardiogênico secundário à síndrome coronariana aguda em 5% dos casos.2 Em pacientes com infarto, a disfunção do VD é um importante fator prognóstico de mortalidade, arritmias ventriculares, complicações mecânicas, choque cardiogênico, trombose de stent e aumento da mortalidade em um ano e intra-hospitalar.3 – 8

Tajima et al. investigaram a função do VD, sua associação com a tolerância ao exercício e a eficácia da reabilitação cardíaca (RC) de fase II em pacientes com cardiopatia isquêmica. A disfunção do VD foi significativamente associada à 9% da redução da tolerância ao exercício antes da reabilitação. No entanto, a RC se mostrou eficaz nesses pacientes.9

Mahfouz et al. avaliaram a função do VD em pacientes com angina microvascular e sua relação com a tolerância ao exercício. Eles descobriram que um valor de tensão longitudinal do VD na parede livre ≤ −14,5% estava associado à redução da tolerância ao exercício.10

A RC para doença cardíaca coronária reduz mortalidade e hospitalizações e melhora a tolerância ao exercício e a qualidade de vida.11

A importância da melhora da capacidade física proporcionada pelo VD em outras patologias, como hipertensão pulmonar, regurgitação mitral e insuficiência cardíaca crônica, tem sido documentada; no entanto, sua importância nessa coorte de pacientes não foi estudada.12 – 14

Como nem todos os pacientes melhoram seus parâmetros de tolerância ao exercício em um programa de RC, há interesse em identificar fatores associados à resposta à tolerância ao exercício, programas ou preditores de resposta e não resposta.15 Poucas informações estão disponíveis sobre o papel da função do VD pós IAMCSST na tolerância ao exercício; sendo assim, mais estudos são necessários para definir se essas alterações impactam na classe funcional.

Portanto, o objetivo primário deste estudo foi avaliar a associação da função do VD com a tolerância ao exercício após um programa de RC em pacientes com IAMCSST tratados com intervenção coronária percutânea (ICP). Os objetivos secundários foram analisar os parâmetros da função do VD e frequência de disfunção ventricular antes da RC e comparar os equivalentes metabólicos do consumo de oxigênio (pVO2eq), representando a aptidão cardiorrespiratória e a classe funcional entre pacientes com e sem disfunção longitudinal, radial e global do VD.

 Métodos

Este estudo foi uma coorte retrospectiva analítica.

População do estudo

Registros clínicos de RC de 109 pacientes adultos com IAMCSST, do sexo masculino e feminino, foram retrospectivamente revisados. Todos eles foram tratados com intervenção coronária percutânea no Hospital de Cardiologia UMAE n° 34 IMSS em Monterrey, Nuevo León, México, de 1° de janeiro de 2019 a 30 de janeiro de 2020. A ecocardiografia transtorácica foi realizada apenas antes da RC. Um teste de exercício cardiopulmonar (ECP) foi agendado antes e depois da RC. As comorbidades foram registradas quando diabetes mellitus, hipertensão, tabagismo e dislipidemia coexistiam. Os critérios de exclusão foram: ausência de dados ecocardiográficos antes da RC, pacientes com IAMCSST sem programa de RC, abandono da RC, ausência de achados do ECP antes e depois da RC, outros tipos de infarto do miocárdio (tipo 2, 4 e 5) e não-IAMCSST.

 Ecocardiografia

A função sistólica do VE e do VD foram avaliadas usando os equipamentos Vivid 9 e Vivid E95 da General Electric® para ecocardiografia transtorácica em repouso apenas antes da RC, medindo-se a fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) e a fração de alteração da área do VD (FAC), a excursão sistólica do anel tricúspide (TAPSE) e velocidade sistólica do Doppler tissular (onda S’) do anel tricúspide. Com base nas diretrizes da American Society of Echocardiography , a disfunção do VE foi definida como FEVE < 50%. Para detectar a disfunção do VD com precisão, determinou-se sua caracterização por disfunção longitudinal do VD usando um ou mais dos seguintes critérios: TAPSE < 1,8 cm ou onda S’ < 9,5 cm/s. A disfunção radial do VD foi definida como FAC < 35% e a disfunção global do VD foi definida caso duas ou mais medições anteriores estivessem disponíveis.

 Teste cardiopulmonar de exercício

O ECP foi realizado em esteira da General Electric® T2100ST1 usando software CASE antes e após o programa de RC para estabelecer a aptidão cardiorrespiratória inicial e final. O programa de RC foi realizado em um ergômetro reclinado da Ergoline® GmbH, com aproximadamente 10 W/min de incrementos de carga a cada 5 minutos, até que os pacientes atingissem os critérios para finalização do teste (angina, alteração do segmento ST, dispneia, exaustão, hipotensão) ou completassem 40 minutos na esteira. No total, 15 a 20 sessões foram realizadas pelos pacientes, dependendo de sua situação específica. A medição contínua de pVO2eq foi realizada.

O Conselho de Ética em Pesquisa do Hospital de Cardiologia da UMAE Nº 34 IMSS aprovou o estudo, de acordo com o artigo 17 da seção de Aspectos Éticos da Pesquisa em Seres Humanos do Regulamento de Pesquisa da Lei Geral de Saúde do México. Este protocolo corresponde a um estudo de investigação sem risco, envolvendo revisão de registos clínicos, em que não foram identificados ou tratados aspectos sensíveis do comportamento do paciente.

 Análise estatística

Estatísticas descritivas foram calculadas com frequência e porcentagem para variáveis nominais. Variáveis contínuas, média, desvio padrão, mediana e intervalo interquartil foram relatados de acordo com a normalidade dos dados. Análises preliminares mostraram que a maioria dessas variáveis não apresentou distribuição normal, conforme avaliado pelo teste de Kolmogorov-Smirnov (p < 0,05). As exceções foram as variáveis idade e FAC, que apresentaram distribuição de curva normal (p = 0,131, p = 0,200, respectivamente). A análise inferencial das variáveis contínuas foi realizada de acordo com a curva de distribuição normal. A significância estatística foi considerada quando p < 0,05. A diferença na melhora cardiorrespiratória do pVO2eq antes e após a RC foi avaliada pelo teste de Wilcoxon. A associação entre a função (longitudinal e radial) do VD e a alteração da aptidão cardiorrespiratória (> 1 pVO2eq) no ECP após a RC foi avaliada com o teste exato de Fisher.

O tau-b de Kendall foi usado para avaliar a relação entre a função global e longitudinal do VD com pVO2eq inicial, pVO2eq final e a diferença no pVO2eq (p < 0,05). O teste Rho de Spearman foi realizado para determinar a correlação entre FEVE e Classe Funcional final e pVO2eq inicial (p < 0,05). A análise estatística foi realizada usando pacotes de software estatístico padrão (software SPSS 25.0; SPSS Inc, Chicago, IL, EUA e Office Excel; Washington, EUA).

 Resultados

Cento e nove (109) pacientes foram incluídos. As características demográficas e de IAMCSST são mostradas na Tabela 1 . A maioria dos pacientes eram homens, hipertensos e com dislipidemia. Eles apresentavam FEVE mediana de 49%, com uma CAF mediana de 45% da função radial do VD. Uma baixa porcentagem de pacientes apresentou disfunção radial, longitudinal e global do VD ( Tabela 1 ).

Características basais do paciente, hemodinâmica, ecocardiograma e análise descritiva da RC
Demografia N(%) / Med(IIQ) / M(DP)
Homens 90 (82,6)
Idade em anos 59 (9,9) **
Hipertensão 62 (56,9)
Tabagismo atual ou passado 47 (43,1)
Dislipidemia 74 (67,9)
Diabetes mellitus 58 (53,2)
Hemodinâmica
Infarto do Miocárdio Anterior 60 (55)
Infarto do Miocárdio Inferior 41 (37,6)
Infarto do Miocárdio Lateral 8 (7,3)
Origem em Artéria Coronária Descendente 61 (56)
Origem em Artéria Coronária Direita 36 (33)
Origem em Artéria Coronária Circunflexa 12 (11)
Ecocardiograma basal
FAC 45 (8,6) **
TAPSE 20,1 (4) *
Onda S' 12 (2) *
FEVE 49 (19) *
Disfunção longitudinal do VD 12 (11)
Disfunção radial do VD 11 (10,1)
Disfunção global do VD 4 (3,7)
Reabilitação cardíaca
ECP basal (pVO2eq) 5,1 (2,9) *
Fim do ECP do programa de RC (pVO2eq) 7,3 (4,3) *
Diferença entre a linha de base e ECP inicial (pVO2eq) 2,1 (1,9) *

N: número de pacientes; %: porcentagem de pacientes; Med: mediano; IIQ: intervalo interquartil; M: nédia; DP: desvio padrão; FAC: fração de variação da área do ventrículo direito expressa em porcentagem; TAPSE: excursão sistólica do plano do anel tricúspide expressa em milímetros; Onda S': onda sistólica do ventrículo direito ao Doppler tissular expressa em centímetros por segundo; VD: ventrículo direito; FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo expressa em percentual; ECP: teste de esforço cardiopulmonar expresso como o pico de consumo de oxigênio em equivalentes metabólicos (pVO2eq); RC: programa de reabilitação cardíaca;

Variáveis contínuas com distribuição assimétrica, mediana e amplitude interquartil são descritas.

Variáveis contínuas com distribuição normal, média e desvio padrão são descritas.

O local mais comum de infarto foi o anterior, seguido dos inferiores. Com relação ao programa de RC, houve melhora considerável da pVO2eq. A variação mediana na aptidão cardiorrespiratória antes e após a RC foi de 2,1 pVO2eq, com diferença significativa (Z = −9,02 p = 0,001).

A maioria dos pacientes completou o programa de reabilitação em classe funcional I da New York Heart Association (NYHA), e a maioria dos pacientes apresentou FEVE superior a 40%. Figura Central .

Disfunção do ventrículo direito e sua associação com a tolerância ao exercício. IAM: infarto agudo do miocárdio; ICP: intervenção coronária percutânea; VD: ventrículo direito; MET: equivalentes metabólicos do consumo de oxigênio; NYHA: New York Heart Association.

Observou-se diferença estatisticamente significativa ao comparar os pacientes com ou sem disfunção radial do VD e a presença de melhora na aptidão cardiorrespiratória (> 1 pVO2eq) (p = 0,028). A diferença observada ao comparar pacientes com ou sem disfunção longitudinal do VD e a melhora na aptidão cardiorrespiratória também foi significativa (p = 0,008) ( Tabela 2 ). Outra diferença significativa foi observada entre os pacientes com ou sem disfunção radial do VD e a presença de melhora da classe funcional NYHA (p = 0,031).

Associação entre classe funcional e disfunção radial/longitudinal do VD
Melhora da ACR (> 1 pVO2eq)
Sim Não N Total
Normal 83 15 98
Função radial do VD Disfunção 6 5 11
Teste de Fisher p= 0,028 109
Normal 83 14 97
Função longitudinal do VD Disfunção 6 6 12
Teste de Fisher p = 0,008 109

ACR: aptidão cardiorrespiratória; N: número de pacientes; VD: ventrículo direito; pVO2eq: equivalentes metabólicos do consumo de oxigênio.

A FAC do VD demonstrou uma correlação negativa significativa com a melhora na aptidão cardiorrespiratória (τb = −0,216 p = 0,010). A disfunção longitudinal e global do VD demonstrou correlações negativas significativas com pVO2eq inicial, pVO2eq final e melhora do pVO2eq. A FEVE teve correlação significativa com o pVO2eq inicial e com a classe funcional NYHA final ( Tabela 3 , Figuras 1 e 2 ).

Correlação entre Disfunção Longitudinal do VD e Melhora no pVO<sub>2</sub>eq. IIQ: Intervalo interquartil; pico de eq. VO<sub>2</sub> eq: pico de equivalentes de VO<sub>2</sub> em pacientes com e sem disfunção longitudinal do VD. Correlação entre disfunção global do VD e pVO<sub>2</sub>eq final. IIQ: Intervalo interquartil; pico de eq. VO<sub>2</sub> eq: pico de equivalentes de VO<sub>2</sub> em pacientes com e sem disfunção global do VD. Parâmetros de função do VD versus parâmetros de aptidão cardiovascular
Coeficiente de Correlação (valor de p)
Variáveis pVO2eq inicial pVO2eq final Melhoria do pVO2eq Final CF NYHA
Disfunção longitudinal do VD τb = 0,159 (0,046) τb = 0,238 (0,003) τb = 0,210 (0,009)
Disfunção global do VD τb = 0,160 (0,045) τb = 0,201 (0,012) τb = 0,171 (0,032)
FEVE ρ = 0,200 (0,036) ρ = - 0.193 (0.044)

pVO2eq inicial: consumo de oxigênio em equivalentes metabólicos no ECP inicial; pVO2eq final: consumo de oxigênio em equivalentes metabólicos no ECP final; melhora no pVO2eq: diferença do consumo de oxigênio em equivalentes metabólicos entre o ECP inicial e final; CF NYHA: Classe Funcional da New York Heart Association; τb: correlação Tau-B de Kendall; FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo; ρ : Correlação Rho de Spearman.

 Discussão

Os principais achados do presente estudo são que as disfunções longitudinal e radial do VD estão associadas a pior aptidão cardiorrespiratória após a RC em pacientes com IAMCSST tratados com ICP primária. Em estudos anteriores, Tajima et al. documentaram que a função global do VD determina significativamente a capacidade de exercício na cardiopatia isquêmica antes da RC. No entanto, os pacientes incluídos eram heterogêneos, com doença arterial coronariana multiarterial tratada com ICP ou cirurgia de revascularização do miocárdio.9 Em nosso estudo, a ecocardiografia basal também evidenciou tal associação.

A disfunção radial do VD, avaliada como FAC, foi associada à ausência de melhora da aptidão cardiorrespiratória (> 1 pVO2eq), sugerindo que as fibras radiais do VD estão envolvidas na capacidade funcional desses pacientes. A observação de que pVO2eq inicial, final e melhorado apresentaram correlações com disfunção longitudinal e global do VD é consistente com outros estudos, que mostraram a mesma relação entre disfunção do VD e baixa tolerância ao exercício, fato relacionado ao desacoplamento ventrículo-arterial pulmonar.14 , 16

Legris et al. observaram que, em pacientes com insuficiência cardíaca, a disfunção do VD avaliada pela FAC e pelo índice de desempenho miocárdico estava associada a estudos de tolerância ao exercício; no entanto, a função longitudinal não mostrou essa relação. Esses achados indicam que o método apresente condições dependentes de pré-carga.16

Muitos estudos compararam a função do VD em pacientes com cardiopatia isquêmica submetidos à RC, usando medição ecocardiográfica de TAPSE e velocidade de S'.9 , 14 , 15 Em pacientes tratados com enxertos de revascularização do miocárdio, uma redução desses parâmetros para, pelo menos, metade dos valores normais parece ser uma característica típica da cirurgia cardíaca não complicada. Essa redução tem sido relacionada à abertura do pericárdio, alterações durante a CEC e a esternotomia. Ainda assim, ela não indica, necessariamente, um comprometimento da função do VD, e essas alterações persistem por 12 a 24 meses.17 Por esse motivo, apenas pacientes em tratamento percutâneo foram incluídos.

Apenas 33% dos pacientes apresentavam doença arterial coronariana direita; esses resultados sugerem que a disfunção do VD não está apenas relacionada à doença multivascular ou à doença da artéria coronária direita, mas, uma vez presente, é também uma entidade independente com prognóstico ruim. Estudos anteriores relataram tais achados em pacientes com infarto agudo do miocárdio e choque cardiogênico com e sem doença da artéria coronária descendente anterior esquerda.8 , 18

Os resultados deste estudo sugerem que, embora haja melhora na classe funcional e no consumo de VO2 nesses pacientes, a disfunção do VD está associada a uma menor resposta à tolerância ao exercício em programas de RC. Eles também mostram que a disfunção do VD persiste após a RC, com possíveis repercussões futuras.

No entanto, em nosso estudo, todos os pacientes apresentaram melhora da classe funcional e VO2, o que se refletiu na diferença de pVO2eq, com máximo de 3,8. Pacientes com disfunção do VD, tanto longitudinal quanto radial, apresentaram melhora da aptidão cardiorrespiratória (> 1 pVO2eq) ao final da RC. Provavelmente, esses pacientes adquiriram os benefícios previamente reconhecidos em outros estudos, nos quais a melhora em um VO2 equivalente diminuiu a mortalidade em 25%.19 Esses achados sugerem que a disfunção do VD diminui a capacidade de resposta à atividade física; no entanto, isso não limita totalmente os benefícios da RC. Além disso, essa população pode se beneficiar ainda mais de um programa prolongado ou de diferentes rotinas de exercícios para melhora da classe funcional. Esses programas afetam positivamente os pacientes selecionados, mesmo com as limitações mencionadas. Essa situação foi abordada no estudo de Ohara et al.; em que pacientes com baixa TAPSE, submetidos a RC por seis meses, apresentaram melhora da classe funcional, reduziram os níveis de peptídeo natriurético tipo B, reduziram a pós-carga do VD e melhoraram a função sistólica do ventrículo esquerdo, embora não se tenha observado alterações na TAPSE em um estudo ecocardiográfico final. Os resultados sugerem que uma estratégia de RC mais estendida poderia melhorar a aptidão cardiorrespiratória desses pacientes.14

Conforme relatado anteriormente, a FEVE correlacionou-se com a classe funcional e pVO2eq inicial. A disfunção do VE está relacionada à intolerância ao exercício devido à reserva sistólica prejudicada, o que prejudica ainda mais a reserva do volume sistólico durante o estresse.20

O benefício da RC se reflete no fato de que 86% dos pacientes concluíram o programa de RC em classe funcional I, com melhora média de 2,4 pVO2eq ± 1,4; apenas 12,5% dos pacientes concluíram a reabilitação na classe funcional II e 0,9% na classe III. Esse dado foi estudado anteriormente em pacientes com insuficiência cardíaca, e resultados semelhantes foram encontrados com TAPSE.14 Sendo assim, a disfunção do VD está associada a uma menor capacidade de tolerância ao exercício; no entanto, isso não diminui os benefícios dos programas de reabilitação para esses pacientes.

As estratégias de reabilitação mais adequadas devem ser estabelecidas para esses pacientes. Os parâmetros da função do VD podem ajudar a caracterizar a menor tolerância ao exercício e individualizar o programa para que se possa obter os melhores resultados a curto prazo e provavelmente a longo prazo.

Uma das limitações deste estudo é a baixa frequência de pacientes com disfunção longitudinal, radial e global do VD. Outra limitação é que a duração total de cada sessão de reabilitação não foi considerada, embora o tempo máximo de cada sessão fosse de 40 minutos. O consumo direto de oxigênio do paciente não foi medido, nem a sessão foi suspensa por qualquer motivo, pois apenas pacientes com programa de RC completo foram incluídos; a sub-representação das mulheres foi outro fator de viés.

Mais estudos, que incluam o acompanhamento desses pacientes, além da avaliação do consumo de oxigênio em correlação com a tolerância ao exercício e a função do VD são necessários, além de estudos que avaliem os resultados a longo prazo.

 Conclusões

A disfunção do VD em pacientes com cardiopatia isquêmica com IAMCSST prévio e intervenção coronária percutânea primária está associada e se correlaciona com tolerância ao exercício e classe funcional reduzidas antes da RC. Após a RC, houve melhora do pVO2eq.

Fontes de financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação acadêmica

Este artigo é parte de dissertação de programa de residência em cardiologia de Trujillo Garcia Anival pela Universidad de Monterrey.

Aprovação ética e consentimento informado

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital de Cardiologia UMAE sob o número de protocolo R-2021-1902-014. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013.

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Original Article Right Ventricular Function and Exercise Tolerance in Patients with ST-Elevation Myocardial Infarction 0000-0001-6072-499X Guzman-Ramirez Denisse 1 Conception and design of the research and Writing of the manuscript Analysis and interpretation of the data and Statistical analysis Critical revision of the manuscript for important intellectual content Trujillo-Garcia Anival 1 Conception and design of the research and Writing of the manuscript Acquisition of data Lopez-Rincon Meredith 1 Acquisition of data Critical revision of the manuscript for important intellectual content Lopez Roxella Botello 1 Acquisition of data Critical revision of the manuscript for important intellectual content Monterrey Nuevo Leon Mexico Instituto Mexicano del Seguro Social Delegacion Nuevo Leon – Hospital de Cardiologia UMAE – Departamento de Ecocardiografía, Monterrey, Nuevo Leon – Mexico Mailing Address: Denisse Guzman Ramirez • Instituto Mexicano del Seguro Social Delegacion Nuevo Leon – Hospital de Cardiologia UMAE 34 Lincoln S/N Esq. Enf Maria Candia Monterrey Monterrey Nuevo Leon 64360 – Mexico E-mail: draguzman@cardiologiamonterrey.com.mx

Potential conflict of interest

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

 Abstract Background:

Following ST-segment elevation myocardial infarction (STEMI), patients with cardiac dysfunction have limitations in performing physical activity. Right ventricular (RV) function is a determinant in improving functional capacity, and cardiac rehabilitation (CR) is essential for this patient cohort.

 Objective:

To evaluate the association of RV function with exercise tolerance after a CR program in patients with STEMI.

 Methods:

Retrospective cohort study in patients with STEMI from January to December 2019. They underwent an echocardiographic assessment of RV function before a 16-session CR program. A cardiopulmonary exercise (CPX) testing was performed before and after the CR program. We analyzed whether RV function measured before CR was significantly associated with exercise tolerance before and after the CR program and the degree of improvement. Comorbidity, demographic and anatomic variables were documented. A p-value < 0.05 was considered statistically significant.

 Results:

A total of 109 patients were included. Of all, 3.7% had global RV dysfunction, 10.1% had radial RV dysfunction, and 11% had longitudinal RV dysfunction. An association between radial or longitudinal RV dysfunction and the absence of improvement in cardiorespiratory fitness (> 1 peak VO2equivalents) was observed (p = 0.028, p = 0.008, respectively). A significant correlation was observed between longitudinal RV dysfunction with initial peak VO2equivalents (pVO2eq) (p = 0.046), final pVO2eq (p = 0.003), and difference in pVO2eq (p = 0.009). A correlation was also identified between global RV dysfunction and the initial pVO2eq (p = 0.045), final pVO2eq (p = 0.012), and difference in pVO2eq (p = 0.032).

 Conclusions:

RV dysfunction is associated with a lower capacity to exercise; CR programs can be extended or modified in these patients.

 Keywords: Cardiac Rehabilitation ST Elevation Myocardial Infarction Echocardiography Ventricular Function Introduction

Right ventricle (RV) dysfunction has a prevalence of 10% in anterior myocardial infarctions and up to 50% in inferior myocardial infarctions.1 It is responsible for cardiogenic shock secondary to an acute coronary syndrome in 5% of cases.2 In patients with myocardial infarction, RV dysfunction is an important prognostic factor of mortality, ventricular arrhythmias, mechanical complications, cardiogenic shock, stent thrombosis, and increased in-hospital and one-year mortality.3 – 8

Tajima et al. investigated RV function, its association with exercise tolerance, and the efficacy of phase II cardiac rehabilitation (CR) in patients with ischemic heart disease. RV dysfunction was significantly associated with reduced exercise tolerance by 9% before rehabilitation. However, CR was effective in these patients.9

Mahfouz et al. evaluated RV function in patients with microvascular angina and its relationship with exercise tolerance. They found that a value of ≤ −14.5% of free wall longitudinal RV strain was associated with reduced exercise capacity.10

CR for coronary heart disease reduces mortality and hospitalizations and improves exercise capacity and quality of life.11

The importance of improving the physical capacity that the RV provides in other pathologies, such as pulmonary hypertension, mitral regurgitation, and chronic heart failure, has been documented; however, its importance in this patient cohort has not been studied.12 – 14

Since not all patients improve their exercise tolerance parameters in a CR program, there is interest in identifying factors associated with response to exercise tolerance, programs, or predictors of response and non-response.15 There is scarce information about the role of RV function after STEMI in exercise tolerance; thus, whether these alterations impact functional class needs to be better defined.

Therefore, the primary objective of this study was to evaluate the association of RV function with exercise tolerance after a CR program in patients with STEMI treated with percutaneous coronary intervention. Secondary objectives were to analyze RV function parameters and ventricular dysfunction frequency before CR and compare metabolic equivalents of oxygen consumption (pVO2eq), representing cardiorespiratory fitness and functional class between patients with and without longitudinal, radial, and global RV dysfunction.

 Methods

This study was an analytical retrospective cohort.

Study population

We retrospectively reviewed CR clinical records of 109 adult male and female patients with STEMI. All of them were treated with percutaneous coronary intervention in the UMAE Hospital of Cardiology No. 34 IMSS in Monterrey, Nuevo León, Mexico, from January 1, 2019 to January 30, 2020. Transthoracic echocardiography was performed only before CR. A cardiopulmonary exercise (CPX) testing was scheduled before and after CR. Comorbidities were recorded when diabetes mellitus, hypertension, smoking, and dyslipidemia coexisted. Exclusion criteria were: absence of echocardiographic data before CR, patients with STEMI but without a CR program, the dropout from CR, absence of CPX findings before and after CR, other types of myocardial infarction (type 2, 4, and 5), and non-STEMI.

 Echocardiography

Systolic LV function and RV function were evaluated using Vivid 9 and Vivid E95 General Electric® equipment for resting transthoracic echocardiography only before CR, measuring left ventricle ejection fraction (LVEF) and RV fractional area change (RVFAC), tricuspid annulus systolic excursion (TAPSE) and tissue Doppler systolic velocity (S’ wave) of the tricuspid annulus. Based on the American Society of Echocardiography guidelines, LV dysfunction was defined as LVEF < 50%. To accurately detect RV dysfunction, we determined whether it is characterized by longitudinal RV dysfunction using one or more of the following criteria: TAPSE < 1.8 cm or S' wave < 9.5 cm/s. Radial RV dysfunction was defined as RVFAC < 35% and global RV dysfunction was defined if two or more previous measurements were available.

 Cardiopulmonary exercise testing

CPX was performed on a General Electric® T2100ST1 treadmill with CASE software before and after the CR program to establish initial and final cardiorespiratory fitness. The CR program was performed on a recumbent Ergoline® GmbH ergometer with approximately 10 W/min workload increments every 5 minutes until the subjects achieved the criteria for test termination (angina, ST segment change, dyspnea, exhaustion, hypotension) or completed 40 minutes on the treadmill. In total, 15 to 20 sessions were completed by patients, depending on their specific situation. Continuous measurement of pVO2eq was carried out.

The Research Ethics Board of the UMAE Hospital of Cardiology No. 34 IMSS approved the study, according to article 17 of the section on Ethical Aspects of Human-Subject Research of the General Health Law Research Regulations in Mexico. This protocol corresponds to a research study without risk, involving reviewing clinical records, in which no sensitive aspects of a patient's behavior were identified or treated.

 Statistical analysis

Descriptive statistics were calculated with frequency and percentage for nominal variables. For continuous variables, mean, standard deviation, median, and interquartile range were reported according to data normality. Preliminary analyses showed that most of these variables were not normally distributed, as assessed by the Kolmogorov-Smirnov test (p < 0.05). The exceptions were the variables age and RVFAC, which had a normal curve distribution (p = 0.131, p = 0.200, respectively). Inferential analysis of continuous variables was performed according to the normal distribution curve. Statistical significance was considered when p < 0.05. The difference in cardiorespiratory improvement in pVO2eq before and after CR was assessed by the Wilcoxon test. The association between (longitudinal and radial) RV function and change in cardiorespiratory fitness (> 1 pVO2eq) in CPX after CR was assessed with Fisher's exact test.

Kendall's tau-b was used to assess the relationship between global and longitudinal RV function with initial pVO2eq, final pVO2eq, and the difference in pVO2eq (p < 0.05). Spearman's Rho test was conducted to determine the correlation between LVEF and final Functional Class, and initial pVO2eq (p < 0.05). Statistical analysis was performed using standard statistical software packages (SPSS software 25.0; SPSS Inc, Chicago, IL, USA, and Office Excel; Washington, USA).

 Results

We included 109 patients. Demographics and STEMI characteristics are shown in Table 1 . Most of the patients were men, hypertensive, and with dyslipidemia. They had a median LVEF of 49%, with a median CAF of 45% of radial RV function. A low percentage of patients had radial, longitudinal, and global RV dysfunction ( Table 1 ).

Patient baseline characteristics, hemodynamics, echocardiogram and CR descriptive analysis
Demographics N(%) / Med(IQR) / M(SD)
Men 90 (82.6)
Age in years 59 (9.9) **
Hypertension 62 (56.9)
Current or past smoking 47 (43.1)
Dyslipidemia 74 (67.9)
Diabetes mellitus 58 (53.2)
Hemodynamics
Anterior Myocardial Infarction 60 (55)
Inferior Myocardial Infarction 41 (37.6)
Lateral Myocardial Infarction 8 (7.3)
Culprit Anterior Descending Coronary Artery 61 (56)
Culprit Right Coronary Artery 36 (33)
Culprit Circumflex Coronary Artery 12 (11)
Basal Echocardiogram
FAC 45 (8.6) **
TAPSE 20.1 (4) *
S' wave 12 (2) *
LVEF 49 (19) *
Longitudinal RV dysfunction 12 (11)
Radial RV dysfunction 11 (10.1)
Global RV dysfunction 4 (3.7)
Cardiac Rehabilitation
Baseline CPX (pVO2eq) 5.1 (2.9) *
End of CR program CPX (pVO2eq) 7.3 (4.3) *
Difference between baseline and final CPX (pVO2eq) 2.1 (1.9) *

N: number of patients; %: percentage of patients; Med: median; IQR: interquartile range; M: Mean; SD: Standard deviation; FAC: right ventricle fractional area change expressed in percentage; TAPSE: tricuspid annulus plane systolic excursion expressed in millimeters; S' wave: tissue Doppler right ventricle systolic wave expressed in centimeters per second; RV: right ventricle; LVEF: left ventricle ejection fraction expressed in percentage; CPX: cardiopulmonary stress test expressed in peak oxygen consumption in metabolic equivalents (pVO2eq); CR: cardiac rehabilitation program.

Continuous variables with asymmetric distribution, median and interquartile range are described.

Continuous variables with normal distribution, mean and standard deviation are described.

The most common site of infarction was anterior, followed by inferior ones. Regarding the CR program, there was a considerable improvement in pVO2eq. The median change in cardiorespiratory fitness before and after CR was 2.1 pVO2eq, the difference being significant (Z = −9.02 p = 0.001).

Most patients completed the rehabilitation program in New York Heart Association (NYHA) functional class I, and most patients had an LVEF of more than 40%. Central Illustration .

Right ventricle dysfunction and its association with exercise tolerance. AMI: acute myocardial infarction; PCI: percutaneous coronary intervention; RV: right ventricle; MET: metabolic equivalents of oxygen consumption; NYHA: New York Heart Association.

A statistically significant difference was observed comparing patients with or without radial RV dysfunction and the presence of improvement in cardiorespiratory fitness (> 1 pVO2eq) (p = 0.028). The difference between comparing patients with or without longitudinal RV dysfunction and improvement in cardiorespiratory fitness was also significant (p = 0.008) ( Table 2 ). Another significant difference was observed between patients with or without radial RV dysfunction and the presence of improved NYHA functional class (p = 0.031).

Association between functional class and radial/longitudinal RV dysfunction
CF Improvement (> 1 pVO2eq)
Yes No N Total
Normal 83 15 98
Radial RV Function Dysfunction 6 5 11
Fisher Test p = 0.028 109
Normal 83 14 97
Longitudinal RV Function Dysfunction 6 6 12
Fisher Test p = 0.008 109

CF: cardiorespiratory fitness; N: number of patients; RV: right ventricle; pVO2eq: metabolic equivalents of oxygen consumption.

RV FAC had a significant negative correlation with improvement in cardiorespiratory fitness (τb = −0.216 p = 0.010). Longitudinal and global RV dysfunction had significant negative correlations with initial pVO2eq, final pVO2eq, and improvement in pVO2eq. LVEF had a significant correlation with initial pVO2eq and with final NYHA functional class ( Table 3 , Figures 1 and 2 ).

Correlation between Longitudinal RV Dysfunction and Improvement in pVO<sub>2</sub>eq. IQR: interquartile range; peak VO<sub>2</sub>eq: peak VO<sub>2</sub>equivalents of patients with and without RV longitudinal dysfunction. Correlation between RV Global Dysfunction and Final pVO<sub>2</sub>eq. IQR: interquartile range; peak VO<sub>2</sub>eq: peak VO<sub>2</sub>equivalents of patients with and without RV global dysfunction. RV function parameters versus cardiovascular fitness parameters
Correlation Coefficient (p-value)
Variables Initial pVO2eq Final pVO2eq Improvement in pVO2eq Final NYHA FC
Longitudinal RV dysfunction τb = 0.159 (0.046) τb = 0.238 (0.003) τb = 0.210 (0.009)
Global RV dysfunction τb = 0.160 (0.045) τb = 0.201 (0.012) τb = 0.171 (0.032)
LVEF ρ = 0.200 (0.036) ρ = - 0.193 (0.044)

Initial pVO2eq: oxygen consumption in metabolic equivalents in initial CPX; final pVO2eq: oxygen consumption in metabolic equivalents in the final CPX; improvement in pVO2eq: difference of oxygen consumption in metabolic equivalents between initial and final CPX; NYHA FC: New York Heart Association Functional Class; τb: Kendall's Tau-B correlation; LVEF: left ventricle ejection fraction; ρ : Spearman's Rho correlation.

 Discussion

The main findings of the present study are that longitudinal and radial RV dysfunction are associated with worse cardiorespiratory fitness after CR in patients with STEMI treated with primary PCI. In previous studies, Tajima et al. documented that global RV function significantly determines exercise capacity in ischemic heart disease before CR. Nevertheless, the patients included were heterogeneous with multivessel coronary artery disease treated with PCI or coronary artery bypass surgery.9 In our study, basal echocardiography also showed this association.

We found that radial RV dysfunction, evaluated as FAC, was associated with a lack of improvement in cardiorespiratory fitness (> 1 pVO2eq); this suggests that radial RV fibers are involved in the functional capacity of these patients. The observation that initial, final, and improvement of pVO2eq showed correlations with longitudinal and global RV dysfunction is consistent with other studies that showed this relationship between RV dysfunction and poor exercise tolerance, a fact related to ventricle-pulmonary artery uncoupling.14 , 16

Legris et al. observed that in patients with heart failure, RV dysfunction assessed using FAC and myocardial performance index was associated with exercise tolerance studies; however, longitudinal function did not show this relationship. These findings reflect the preload-dependent conditions of this method.16

Many studies have compared RV function in patients with ischemic heart disease undergoing CR, using echocardiographic measurement of TAPSE and S' velocity.9 , 14 , 15 In patients treated with coronary artery bypass grafts, a reduction in these parameters to at least half of normal values seems to be a typical feature of uncomplicated cardiac surgery. This reduction has been related to the opening of the pericardium, changes during CPB, and sternotomy. Still, it does not necessarily indicate impairment of RV function, and these changes persist for 12 to 24 months.17 For this reason, we only enrolled patients undergoing percutaneous treatment.

Only 33% of the patients had right coronary artery disease; these results suggest that RV dysfunction is not only related to multi-vascular disease or right coronary artery disease but is also an independent entity with a poor prognosis once it is present. Previous studies reported such findings in patients with acute myocardial infarction and cardiogenic shock with and without left anterior descendant coronary artery disease.8 , 18

The results of this study suggest that although there is an improvement in functional class and VO2consumption in these patients, RV dysfunction is associated with a lower response to exercise tolerance in CR programs. They also show that RV dysfunction persists after CR and possibly has future repercussions.

Nevertheless, in our study, all patients improved in functional class and VO2; this was reflected in the difference in pVO2eq, with a maximum of 3.8. Patients with RV dysfunction, both longitudinal and radial, showed improved cardiorespiratory fitness (> 1 pVO2eq) at the end of CR. Therefore, these patients probably acquired the benefits previously recognized in other studies where improvement by one VO2equivalent decreased mortality by 25%.19 These findings suggest that RV dysfunction decreases the capacity to respond to physical activity; however, this does not entirely limit the benefits of CR. Moreover, this population may benefit more from an extended program or different exercise routines to improve their functional class. These programs positively affect selected patients even with the limitations mentioned. This situation was addressed in the study by Ohara et al.; they found that patients with low TAPSE who underwent CR for six months improved their functional class, reduced B-type natriuretic peptide levels, reduced afterload of the right ventricle and improved left ventricle systolic function even though the TAPSE did not change in a final echocardiographic study. The results suggest that a more extended CR strategy could improve the cardiorespiratory fitness of these patients.14

As reported previously, LVEF correlated with functional class and initial pVO2eq. LV dysfunction is related to exercise intolerance because of the impaired systolic reserve, which further impairs stroke volume reserve during stress.20

The benefit of CR is reflected in the fact that 86% of the patients finished the CR program in functional class I, with an average improvement of 2.4 pVO2eq ± 1.4; only 12.5% ended up in functional class II and 0.9% in class III. This data was studied previously in patients with heart failure, and similar results were found with TAPSE.14 Therefore, RV dysfunction is associated with a lower exercise tolerance capacity; nevertheless, this does not reduce the benefits of rehabilitation programs for these patients.

The most appropriate rehabilitation strategies should be established for these patients. RV function parameters can help to characterize lower exercise tolerance and individualize the program to obtain the best short-term and probably long-term results.

Among the limitations of this study is the low frequency of patients with longitudinal, radial, and global RV dysfunction. Another limitation is that the total duration of each rehabilitation session was not considered, although the maximum time for each session was 40 minutes. The patient's direct oxygen consumption was not measured, nor was the session suspended for any reason since only patients with a complete CR program were included; the underrepresentation of women was another bias factor.

Further studies are needed in which the follow-up of these patients is included in addition to the evaluation of oxygen consumption in correlation with exercise tolerance and RV function, as well as assessing long-term outcomes.

 Conclusions

RV dysfunction in patients with ischemic heart disease with previous STEMI and primary percutaneous coronary intervention is associated and correlates with lower exercise tolerance and functional class before CR. After CR, the final pVO2eq was improved.

Sources of funding

There were no external funding sources for this study.

Study association

This article is part of the thesis of Cardiology residency program submitted by Trujillo Garcia Anival, from Universidad de Monterrey.

Ethics approval and consent to participate

This study was approved by the Ethics Committee of the Hospital de Cardiologia UMAE under the protocol number R-2021-1902-014. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013.