OBJECTIVE: To assess the usefulness of Doppler tissue imaging (DTI) for evaluating the systolic function of chagasic patients with and without electrocardiographic abnormalities, in comparision with echocardiographic study. METHODS: We studied 77 patients divided into 3 groups as follows: group 1 - control; group 2 - chagasic patients with normal electrocardiographic findings; and group 3 - chagasic patients with abnormal electrocardiographic findings. The following parameters were assessed: left ventricular dimensions and ejection fraction, left atrial dimensions and diastolic function on echocardiography. Systolic velocity and regional isovolumic contraction time (IVCTr) of the septal, anterior, lateral, posterior and inferior left ventricular walls were assessed on DTI. RESULTS: Left ventricular cavitary dimensions, ejection fraction and DTI systolic wave showed significant differences between groups 1 and 3 and between groups 2 and 3, which were not found between groups 1 and 2. IVCTr allowed a statistically significant discrimination among the 3 groups. CONCLUSION: DTI allowed discrimination among the different groups assessed, being superior to echocardiography in identifying early abnormalities of contractility, and, therefore, potentially useful for detecting incipient myocardial alterations in chagasic patients with normal electrocardiographic findings.
Ecoar, Medicina Diagnóstica, Departamento de Clínica Médica and Curso de Pós-Graduação em Medicina Tropical of the Faculdade de Medicina of the UFMG, Belo Horizonte, MG, Brazil
Chagas' disease is caused by the
Doppler tissue imaging is a diagnostic modality that has recently been incorporated into echocardiography. It allows the regional and quantitative analysis of cardiac muscular contraction and expansion 10. Several studies have been published showing the potential of this technique in identifying the incipient myocardial changes in several diseases 11-13. The objective of this study was to determine the usefulness of Doppler tissue imaging for detecting early contractile abnormalities in Chagas' disease, comparing it with electrocardiography and conventional echo-Doppler cardiography.
We carried out a cross-sectional study with prospective data collection from January 1998 to April 1999. During this period, 77 patients were selected and divided into 3 groups: group 1) control (17 patients); group 2) chagasic patients with normal electrocardiograms (32); and group 3) hagasic patients with abnormal electrocardiograms (28). All patients were selected from the Referral Center for Training on Infectious and Parasitic Diseases of the Federal University of Minas Gerais, after receiving an individual explanation about the objectives of the study and signing the formal written consent. The research protocol was assessed and approved by the committee on research ethics of the institution.
For recruitment, the patients initially underwent anamnesis, standardized physical examination, electrocardiography, chest X-ray, and laboratory tests (hemogram, creatinine, urea, fasting glycemia, potassium, sodium, TSH, and serological tests for
The exclusion criteria were as follows: systemic arterial hypertension, defined as blood pressure level measured during physical examination > 140/90 mmHg; history suggestive of coronary heart disease; a previous episode suggestive of rheumatic disease; diabetes mellitus or glucose intolerance, according to the definition of the National Diabetes Data Group; thyroid dysfunction, manifested as abnormal levels of thyroid-stimulating hormone (TSH) and of free thyroxin (T4); renal failure, defined as an increase in creatinine and urea levels; chronic obstructive pulmonary disease, based on suggestive clinical, radiological, and electrocardiographic data; fluid and electrolytic disorders, based on sodium and potassium measurements; significant anemia, defined as hemoglobin below 10 g/dL; alcoholism, defined as a mean weekly ethanol consumption of 420 g; pregnancy; and impossibility to undergo the tests in the protocol.
All patients underwent echo-Doppler cardiography with color-flow mapping and Doppler tissue imaging with the ATL HDI 5000 device (Bothell, Washington, USA). The following echocardiographic parameters were obtained: left ventricular final diastolic and systolic dimensions; left atrial diameter; and ejection fraction obtained according to the Simpson method with the software included in the device. Pulsed Doppler of the transmitral flow (E and A waves, E/A ratio, and deceleration time - DT) and of the left ventricular outflow tract (isovolumic relaxation time - IVRT) was used to assess diastolic function. Doppler tissue imaging was obtained with the apical window in the apical 4-chamber view, apical 2-chamber view, and long apical view to assess the septal, lateral, inferior, anterior, and posterior walls, placing the sample volume of the Doppler cursor at the level of the basal, middle, and apical portions of the referred walls to determine the velocities of contraction. Peak systolic velocity was obtained, and the time of regional isovolumetric contractility (TRIVC) was estimated measuring the interval between the electrocardiographic Q wave and the beginning of the systolic wave.
The clinical data and those generated during the procedures were analyzed with version 6 of the Epiinfo and version 11 of the Minitab statistical packages for Windows. In all tests performed, alpha lower than 0.05 was considered an indicator of statistical significance. Whenever possible, the mathematical transformations necessary for the treatment of data with the parametric methods were performed. The means obtained were studied by using the analysis of variance (ANOVA) and the LSD Fisher test for comparing the means of the 3 groups. For nonparametric variables, the Kruskal-Wallis test was used with comparison of the medians after the Bonferroni adjustment for multiple tests. The values obtained were described as mean ± standard deviation or median and interquartile range (for nonnormally distributed variables). Because age differed in the groups, the analysis of covariance was performed to determine the significance of this variable in the parameters assessed. A p < 0.05 was considered significant.
The general clinical and echocardiographic data are shown in
table I, where no statistically significant difference between the control group and that of chagasic patients with normal electrocardiograms can be observed in regard to the general parameters of systolic function. Although patients in group 2 were older, the analysis of covariance did not detect a statistically significant correlation with any variable studied in this sample.
The electrocardiographic abnormalities observed in group 2 were as follows: supraventricular or ventricular, or both, extrasystoles (21.4%); complete right bundle-branch block (57.1%); incomplete right bundle-branch block (3.6%); left anterior hemiblock (57.1%); left ventricular hypertrophy (3.57%); nonspecific alterations in repolarization (14.3%); low voltage (3.6%); and electric inactivity (7.1%).
The assessment of TRIC with Doppler tissue imaging allowed discrimination between the 3 groups in almost all segments assessed, especially along the inferior and posterior walls.
Although the analysis of the systolic wave on Doppler tissue imaging enabled the discrimination of patients in groups 1 and 3 and in groups 2 and 3 (chagasic patients with and without electrocardiographic abnormalities), no statistically significant difference was observed between the control group and that of the chagasic patients without electrocardiographic abnormalities (
tab. IV).
The analysis of ventricular function is an essential determining factor in the therapeutical and prognostic assessment of patients with Chagas' heart disease in its different forms. Of the methods available, echocardiography provides a noninvasive and innocuous morphological and functional approach of the heart at relatively low costs. In addition, the analysis of ventricular function has a high diagnostic reliability, therefore being an important investigative tool to approach chagasic patients. The initial echocardiographic studies in Chagas' disease were performed with the M mode 14. However, this method has several limitations for heart assessment. Because it only provides the visualization of the ventricular septal and posterior wall segments, it does not allow the analysis of the contractility of other segments, including the cardiac apex, which is a segment of essential importance in evaluating Chagas' heart disease, due to the peculiarities of the impairment of that region in Chagas' heart disease. In addition, the analysis of the right cavities, the quantitative evaluation of valvular heart diseases, the detection of intracavitary thrombi, and the determination of the diastolic function and pulmonary arterial pressure, which are extremely important data in a general cardiac assessment, cannot be measured with this technique. The introduction of the 2-dimensional and Doppler techniques provided important additional information for the assessment of chagasic patients, allowing a more complete and noninvasive morphological and functional cardiac study 15-17. However, the analysis of ventricular function with 2-dimensional echocardiography to evaluate wall motility or thickness, or both, and to determine the volumes and ejection fraction, which require the delineation of the muscle/cavity interface, renders the method a subjective character related to inter- and intraobserver variations, because the experience required in the subjective quantification of myocardial motility requires long-term experience with the method. The techniques allowing the quantitative analysis of myocardial contractile status have, therefore, great potential in the study of the cardiac function.
The studies of ventricular fiber architecture have revealed a complex disposition of the myocardial fibers, with the predominance of a circumferential orientation for the middle muscle layer and a longitudinal disposition of the muscle fibers at the subendocardial level 18. The importance of the longitudinal contractility has been demonstrated in several echocardiographic studies, both for the analysis of the systolic function, and also for the assessment of ventricular relaxation 19. Of the methods used, Doppler tissue imaging has a great potential for the study of longitudinal contractility. Unlike the study of flow dynamics at the level of the cardiac cavities, which are characterized by elevated velocities and low amplitude, Doppler tissue imaging uses a "filter" to eliminate the signal originating from the blood flow and to study the Doppler pattern at the level of the cardiac muscle, characteristically of high amplitude and low velocities. Therefore, we can analyze quantitatively the characteristics of myocardial wall motility throughout the cardiac cycle, which enables a more accurate analysis of myocardial performance. Several studies have been conducted to validate the method in several pathological cardiac conditions, including Chagas' disease 20-23.
This study showed the usefulness of Doppler tissue imaging for evidencing alterations in the contractility of the longitudinal fibers of the left ventricular myocardium in Chagas' disease. The alterations on Doppler tissue imaging were present in both groups of chagasic patients, those with and without electrocardiographic abnormalities, showing early impairment in systolic function in these patients, even in the absence of electrocardiographic and echocardiographic abnormalities.
In the group studied, the alterations on Doppler tissue imaging related more to the isovolumetric contractility phase. This phase of the cardiac cycle relates to the excitation-contraction coupling and to the capacity of the muscular mass to develop, in a fraction of a second, strength enough to overcome the pressure exerted by the arterial vascular bed. For this to happen efficiently, harmony among the several components of the heart is required, not only the myocardial fibers, but also the components of the support and fibrous skeletal system, the interstitium, the excitation-conducting system, the autonomic nervous system, and vascular integrity. Chagasic myocarditis causes disorders in all these components 24, and even in the case of focal and less intense impairment, it may cause mild alterations in ventricular function, as already shown.
The results obtained allowed determining the presence of segmentary alterations relative to ventricular longitudinal contraction, reflecting heterogeneity in the muscular shortening of the different myocardial walls in Chagas' heart disease. Of the different segments assessed, the posterior and inferior walls showed the most significant alterations in the groups studied, reflecting the segmentary characteristic of the myocardial systolic impairment in chronic Chagas' heart disease.
The limitations of the use of Doppler tissue imaging in this study related to the difficulty in analyzing the velocities at the level of the cardiac apex, which is a region of special interest in assessing cardiac impairment in chagasic patients. This region is usually stationary in regard to the motility of the cardiac muscle layers, and, therefore, the criteria of abnormality on Doppler tissue imaging have little value as compared with those of the normal pattern. In addition, studies with pulsed Doppler require obtainment of several samples along the myocardial walls, which increases the duration of the examination. The values obtained on Doppler tissue imaging also relate to cardiac translation motility; however, the data obtained did not aim at providing absolute values of velocity of myocardial contraction and expansion, but at comparatively assessing the 3 groups.
In conclusion, for studying the systolic function of Chagas' heart disease, Doppler tissue imaging proved to be superior to electrocardiography and conventional echo-Doppler cardiography in detecting incipient contractile abnormalities. This is because it shows regional alterations, allows the differentiation between normal patients and the chagasic ones with and without electrocardiographic alterations, and may be useful in the early detection of myocardial damage in those patients. Prospective studies of the longitudinal cohort type may confirm the efficacy of this method in evaluating the natural history of patients with myocardial alterations, thus far considered subclinical.
Márcio Vinícius Lins Barros Av. do Contorno, 6760 30110-110, Belo Horizonte, MG, Brazil E-mail:
English version by Stela Maris C. e Gandour
OBJETIVO: Avaliar a utilidade do Doppler tissular na avaliação da função sistólica em indivíduos chagásicos com e sem anormalidades ao eletrocardiograma, comparando-a ao estudo ecocardiográfico. MÉTODOS: Foram estudados 77 pacientes (3 grupos: 1-controle; 2-chagásicos com eletrocardiograma normal e 3-chagásicos com eletrocardiograma alterado), obtendo-se as dimensões e fração de ejeção do ventrículo esquerdo, dimensão atrial esquerda e parâmetros de função diastólica ao ecocardiograma. Ao Doppler tissular, foram avaliadas a velocidade sistólica e o tempo de contração isovolumétrica regional (TCIVr) nos segmentos apical, médio e basal das paredes septal, anterior, lateral, posterior e inferior do ventrículo esquerdo. RESULTADOS: As dimensões cavitárias e fração de ejeção do ventrículo esquerdo e a análise da onda sistólica pelo Doppler tissular demonstraram diferenças significativas entre os grupos 1x3 e 2x3, resultados não obtidos entre os grupos 1x2. O TCIVr permitiu a discriminação entre os três grupos, com diferença estatisticamente significativa. CONCLUSÃO: O Doppler tissular permitiu a discriminação entre os diversos grupos avaliados, sendo superior à ecocardiografia na identificação de anormalidades precoces da contratilidade longitudinal e, portanto, potencialmente útil na detecção de alterações miocárdicas incipientes em indivíduos chagásicos com eletrocardiograma normal.
Ecoar, Medicina Diagnóstica, Departamento de Clínica Médica e Curso de Pós-Graduação em Medicina Tropical da Faculdade de Medicina da UFMG
Belo Horizonte, MG
Endereço para correspondência
A doença de Chagas é causada pelo protozoário
O Doppler tissular é uma modalidade diagnóstica, recentemente incorporada à ecocardiografia, e que permite analisar, regional e quantitativamente, a contração e expansão do músculo cardíaco 10. Existem diversos estudos na literatura que demonstram o potencial desta técnica na identificação de alterações miocárdicas incipientes em diversas doenças 11-13. O objetivo deste trabalho foi determinar a utilidade do Doppler tissular na detecção de anormalidades contráteis precoces na doença de Chagas, comparando-a ao eletrocardiograma e ao ecodopplercardiograma convencional.
Estudo transversal, com coleta prospectiva de dados, de janeiro/98 a abril/99. Nesse período, foram selecionados 77 pacientes, distribuídos em três grupos: 1) controle (17 pacientes), 2) chagásico com eletrocardiograma normal (32 pacientes) e 3) chagásico com eletrocardiograma alterado (28 pacientes). Todos os pacientes foram selecionados no Centro de Treinamento e Referência em Doenças Infecciosas e Parasitárias (CTR-DIP) da UFMG, após esclarecimento individual sobre os objetivos da investigação e consentimento escrito, pós informado. O protocolo de pesquisa foi avaliado e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da instituição.
Para a realização do recrutamento, os pacientes foram inicialmente submetidos a anamnese e exame físico padronizados, eletrocardiograma, radiografia de tórax e exames laboratoriais (hemograma, creatinina, uréia, glicemia de jejum, potássio e sódio, TSH e exames sorológicos para infecção pelo
Admitidos como critérios de exclusão: hipertensão arterial sistêmica, definida como pressão arterial medida durante o exame físico >140/90mmHg; história sugestiva de insuficiência coronariana; episódio prévio sugestivo de doença reumática; diabetes mellitus ou intolerância à glicose, conforme definido pelo
Todos os pacientes foram submetidos à ecodopplercardiograma com mapeamento de fluxo em cores e Doppler tissular, utilizando aparelho ATL HDI 5000 (
Os dados clínicos e gerados pelos procedimentos foram analisados utilizando-se os pacotes estatísticos
Os dados clínicos e ecocardiográficos gerais encontram-se na
As anormalidades eletrocardiográficas verificadas no grupo 3 foram: extra-sistolia supraventricular e/ou ventricular (21,4%); bloqueio completo do ramo direito (57,1%): bloqueio incompleto do ramo direito (3,6%); hemibloqueio anterior esquerdo (57,1%); hipertrofia ventricular esquerda (3,6%); alterações inespecíficas de repolarização (14,3%); baixa voltagem (3,6%); inatividade elétrica (7,1%).
A
A avaliação do TCIVr pelo Doppler tissular possibilitou a discriminação entre os três grupos em quase todos os segmentos avaliados, especialmente ao longo das paredes inferior e posterior. A
Embora a análise da onda sistólica ao Doppler tissular tenha demonstrado a capacidade de discriminar pacientes entre os grupos 1 e 3 e entre os chagásicos (grupos 2 e 3), não foi observada significância estatística entre o grupo controle e de chagásicos sem anormalidades ao eletrocardiograma (
A
A análise da função ventricular é fator determinante essencial na avaliação terapêutica e prognóstica dos portadores de cardiopatia chagásica em suas diversas formas. Dentre os métodos disponíveis, a ecocardiografia permite uma abordagem morfofuncional do coração de uma forma não invasiva, com custos relativamente baixos, e inócua, além de apresentar elevado grau de confiabilidade diagnóstica, portanto, elemento propedêutico de elevado valor na abordagem do paciente chagásico. Os estudos iniciais da ecocardiografia na doença de Chagas foram realizados utilizando o modo M 14. Entretanto, esse método apresenta diversas limitações na avaliação do coração. Por determinar apenas a visibilização de segmentos do septo interventricular e parede posterior, a análise da contratilidade dos demais segmentos não é possível, incluindo o estudo do ápex cardíaco, segmento de essencial importância na avaliação da cardiopatia chagásica, pelas peculiaridades do comprometimento particular dessa região nesta doença. Além disso, a análise das cavidades direitas, a avaliação quantitativa das valvopatias, detecção de trombos intracavitários, determinação da função diastólica e pressão arterial pulmonar, dados de elevada importância na avaliação global cardíaca não podem ser mensurados por essa técnica. A introdução das técnicas bidimensional e Doppler vieram a acrescentar informações adicionais importantes na avaliação dos pacientes chagásicos, permitindo uma avaliação morfofuncional não invasiva mais completa do coração 15-17. Entretanto, a análise da função ventricular, utilizando a ecocardiografia bidimensional, seja na avaliação da motilidade e/ou espessamento das paredes, seja na determinação dos volumes e fração de ejeção, requerendo a delineação da interface músculo/cavidade, torna o método de caráter subjetivo e relacionado a variações inter e intraobservador, uma vez que a experiência requerida na quantificação subjetiva da motilidade miocárdica demanda um longo tempo de experiência com o método. A utilização de técnicas que possam permitir a análise quantitativa do estado contrátil do miocárdio apresentam, portanto, grande potencial no estudo da função cardíaca.
Em estudos da fibroarquitetura ventricular tem-se demonstrado uma complexa disposição das fibras miocárdicas, com predominância de uma orientação circunferencial para a camada muscular média e uma disposição longitudinal relacionada às fibras musculares dispostas ao nível do subendocárdio 18. A importância da contratilidade longitudinal tem sido demonstrada em diversos estudos utilizando a ecocardiografia, tanto na análise da função sistólica, como também na avaliação do relaxamento ventricular 19. Dentre os métodos utilizados, o Doppler tissular apresenta um grande potencial para o estudo da contratilidade longitudinal. Ao contrário do estudo da dinâmica de fluxo ao nível das cavidades cardíacas, que se caracterizam por velocidades elevadas e baixa amplitude, o Doppler tissular se utiliza de um "filtro" para eliminar o sinal proveniente do fluxo sanguíneo e estudar o padrão Doppler ao nível do músculo cardíaco, caracteristicamente de alta amplitude e baixas velocidades. Podemos portanto analisar, de forma quantitativa, as características do movimento das paredes do miocárdio ao longo do ciclo cardíaco possibilitando portanto, uma análise mais acurada do desempenho miocárdico. Vários estudos têm sido feito no sentido da validação do método em vários estados patológicos do coração, incluindo a doença de Chagas 20-23.
Este trabalho demonstrou a utilidade do Doppler tissular na evidenciação de alterações na contração das fibras longitudinais do miocárdio ventricular esquerdo na doença de Chagas. As alterações pelo Doppler tissular estiveram presentes em ambos os grupos de pacientes chagásicos, com e sem alteração eletrocardiográfica, comparativamente ao grupo controle, denotando um comprometimento precoce da função sistólica nesses pacientes, mesmo na ausência de anormalidades eletrocardiográficas e ecocardiográficas.
No grupo estudado, as alterações demonstradas com o Doppler tissular estiveram mais relacionadas com a fase de contração isovolumétrica. Esta fase do ciclo cardíaco relaciona-se com o complexo excitação-contração e com a capacidade da massa muscular de desenvolver, em frações de segundo, força suficiente para vencer a pressão exercida pelo leito vascular arterial. Para que isso ocorra de forma eficiente, é necessária harmonia entre os vários componentes do coração, não somente das fibras miocárdicas, mas também dos componentes do sistema de sustentação e do esqueleto fibroso, do interstício, do sistema excito-condutor, do sistema nervoso autônomo e da integridade vascular. A miocardite chagásica determina distúrbios em todos estes componentes 24 e, mesmo em caso de comprometimento focal e de menor intensidade, pode promover alterações discretas no funcionamento ventricular, como foi demonstrado.
Os resultados obtidos permitem determinar a presença de alterações segmentares relativas à contração longitudinal ventricular, refletindo uma heterogeneidade no encurtamento muscular das diversas paredes do miocárdio na cardiopatia chagásica. Dentre os diversos segmentos avaliados, as paredes posterior e inferior foram as que demonstraram alterações mais importantes entre os grupos estudados, refletindo a característica segmentar do comprometimento sistólico do miocárdio na cardiopatia chagásica crônica.
As limitações do uso do Doppler tissular, neste estudo, estiveram relacionadas com dificuldade de análise das velocidades ao nível do ápex do coração, região de especial interesse na avaliação do comprometimento cardíaco do paciente chagásico. Esta região normalmente se apresenta estacionária em relação ao movimento das camadas musculares cardíacas e, portanto, os critérios de anormalidade pelo Doppler tissular apresentam pouco valor comparativamente ao padrão normal. Além disso, estudos utilizando Doppler pulsado requerem obtenção de várias amostras ao longo das paredes do miocárdio, com aumento no tempo de exame. Os valores obtidos pelo Doppler tissular também se relacionam com o movimento de translação cardíaca; entretanto, os dados obtidos não tiveram como objetivo a obtenção de valores absolutos da velocidade da contração e expansão do miocárdio e, sim, na avaliação comparativa entre os três grupos.
Concluindo, o estudo da função sistólica na cardiopatia chagásica pelo Doppler tissular apresentou-se como técnica superior ao eletrocardiograma e à ecodopplercardiografia convencional na detecção de anormalidades contráteis incipientes, demonstrando alterações regionais, permitindo a diferenciação entre pacientes normais e chagásicos com e sem alterações eletrocardiográficas, podendo ser útil na detecção precoce de dano miocárdico nestes pacientes. Estudos prospectivos, tipo coorte longitudinal, poderão comprovar a eficácia deste método na avaliação da história natural de pacientes com alterações miocárdicas, até então consideradas subclínicas.
