OBJETIVO: Avaliar os possíveis mecanismos envolvidos na evolução da disfunção ventricular direita e esquerda em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). MÉTODOS: A ressonância magnética foi aplicada em 27 pacientes com DPOC divididos em grupos, DPOCc e DPOCs, de acordo com a presença ou ausência de disfunção ventricular direita, respectivamente, e 11 controles (grupo C). O exame Doppler ecocardiográfico foi empregado para análise do grau de hipertensão pulmonar. RESULTADOS: O diâmetro do ventrículo direito foi similar nos 3 grupos, DPOCs, DPOCc e C, 29±8 mm vs 31±7 mm vs 30±6 mm; p NS, respectivamente. Foram observados hipertrofia ventricular direita somente nos grupos DPOC (8±2 mm e 9±3 mm vs 5±1 mm; p<0,01), percentual de espessamento sistólico da parede lateral do ventrículo direito similar (%RVLWT) (86±82% vs 41±35% vs 86±89%; p NS) e diferentes frações de ejeção ventricular esquerda entre os 3 grupos (69±9% vs 55±16% vs 76±6%; p<0,01); correlação linear positiva e significante entre o diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo (VE) e o débito sistólico do VE (r=0,72, p < 0,01). Não houve correlação entre os volumes pulmonares e a gasometria arterial com a função ventricular. CONCLUSÃO: Não houve correlação entre a gravidade da função pulmonar e o grau de comprometimento da função ventricular. Fica a ser elucidado se um preservado %RVLWT significa a possibilidade de reversibilidade da função ventricular direita. No entanto, confirmamos a presença do fenômeno da interdependência ventricular.
Nazareth de Novaes Rocha; Rafael Stelmach; Alberto Cukier; José Rodrigues Parga; Luiz Francisco Ávila; Márcia Caldas; Paula Buck; Charles Mady
São Paulo, SP
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da FMUSP
Apesar da terapêutica médica otimizada, pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) tendem à dispnéia progressiva, baixa tolerância ao exercício, e aumento da morbi-mortalidade, quando comparados a coortes de idades similares. Quando o volume expirado forçado no primeiro segundo (FEV1) encontra-se menor que 0,75 L ou 30% do previsto, a mortalidade é de 40% a 50% em 3 anos. A idade > 65 anos também colabora para um aumento da mortalidade1,2 e a hipertensão pulmonar, principal complicação da doença, predispõe ao desenvolvimento do cor pulmonale, que por si só, encontra-se associado a um prognóstico ruim3. O estudo da função ventricular por meio de métodos convencionais, como a ecocardiografia e a própria tomografia computadorizada, é difícil4,5. Sendo assim, a ressonância magnética vem sendo usada como método mais confiável para análise do ventrículo direito (VD). Nos últimos anos, com a dificuldade para a realização de transplante pulmonar ou coração-pulmão, a cirurgia redutora de volume pulmonar (LVRS) tem se tornado uma opção para aqueles em estágio avançado de doença pulmonar obstrutiva crônica6,7. Do ponto de vista cardiovascular, tem sido contra-indicada para aqueles com disfunção ventricular direita e/ou esquerda e nos com grave hipertensão pulmonar8. Recentemente, autores têm demonstrado a possibilidade de reversão da função do ventrículo direito com a LVRS9. Se uma melhor função ventricular pode ser observada em alguns casos após a ressecção pulmonar, por que não expandir a sua indicação? O que pode realmente sugerir que a função ventricular seja irreversível? Outras questões permanecem em relação ao ventrículo esquerdo (VE). Seria a disfunção do ventrículo esquerdo conseqüente à hipóxia, doença coronariana associada ou secundária à própria disfunção do ventrículo direito? 10-13.
No presente estudo, analisamos detalhadamente as funções dos ventrículos direito e esquerdo de um grupo de pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica moderada a severa, objetivando, pelo conhecimento preciso da função biventricular, compreender os mecanismos envolvidos na deterioração das funções de um ou de ambos os ventrículos.
Avaliamos 27 pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica e 11 indivíduos saudáveis (controle). O diagnóstico foi baseado na definição da Sociedade Torácica Americana (ATS)14. Os critérios de inclusão do grupo controle foram a presença de exame físico, radiografia de tórax, eletrocardiograma, teste ergométrico normais, além de ausência de história para tabagismo. Todos os participantes assinaram o consentimento informado, após a aprovação do protocolo pelo comitê de ética local.
Os pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica foram submetidos a testes de função pulmonar e avaliação da função ventricular e do grau de hipertensão pulmonar num período de 10±3 dias. Após 30min de repouso, amostra de sangue arterial foi obtida para análise dos gases. Os volumes pulmonares e a capacidade de difusão pulmonar foram realizados com equipamento de espirometria apropriado (Collins/GS; Millwakee, EUA), de acordo com as recomendações do ATS 15,16.
A quantificação da hipertensão pulmonar foi realizada com ecocardiograma Doppler (ATL - modelo HDI 3000 ou 5000; Bothell, WA, EUA). A pressão média da artéria pulmonar (MPAP) foi quantificada por meio do tempo de aceleração do fluxo pulmonar (TAC) ao Doppler 17-19. O cálculo sistemático da pressão sistólica da artéria pulmonar por meio da aquisição da velocidade da regurgitação tricúspide não foi empregado de rotina, devido à dificuldade de janela ecocardiográfica nesses pacientes que se apresentam com hiperinsuflação pulmonar.
A doença coronariana, como etiologia da disfunção ventricular esquerda, foi excluída pela ausência de história para dor precordial, e de alterações na cintilografia miocárdica e no estresse farmacológico com dobutamina.
Foram registradas história pregressa de hipertensão arterial sistêmica e presença de bloqueio de ramo direito no eletrocardiograma que pudessem influenciar na interpretação da função ventricular.
Visto que um ritmo irregular pode dificultar as mensurações das câmaras cardíacas na ressonância magnética, pacientes com fibrilação atrial ou batimentos ectópicos freqüentes foram excluídos do protocolo de estudo.
O modelo por ressonância magnética empregado foi da marca GE 1.5T
Os seguintes parâmetros foram analisados para cada ventrículo: a fração de ejeção (formula de Simpson), o débito sistólico, o débito cardíaco, o espessamento do septo interventricular, o percentual de espessamento septal durante a sístole, a espessura da parede lateral ventricular, o percentual de espessamento da parede lateral do ventrículo durante a sístole, o diâmetro dos eixos longo e curto dos ventrículos em diástole e sístole e a razão entre o diâmetro dos eixos longo e curto dos ventrículos tanto em diástole quanto em sístole 20,21.
O percentual de espessamento sistólico parietal foi obtido a partir da equação22:
% espessamento parietal =
onde, ST = espessura parietal na sístole, DT = espessura parietal na diástole.
Usamos a razão diâmetro do eixo curto/diâmetro do eixo longo (AS/LA) do ventrículo esquerdo em diástole e em sístole para observação de mudança de geometria ventricular durante o ciclo cardíaco. A diferença entre as razões AS/LA em diátole e sístole foi empregada como método para quantificar, em valores absolutos, o deslocamento sistólico do septo interventricular em direção ao ventrículo esquerdo. Assim, o percentual de deslocamento do septo interventricular em direção ao ventrículo esquerdo durante a sístole (%LSD) foi obtido a partir da equação:
% LSD =
De acordo com a literatura, classificamos os pacientes com fração de ejeção do VD (RVEF) abaixo de 45% na ressonância magnética como portadores de disfunção ventricular direita 23,24. Assim, os paciente foram alocados em 2 grupos: grupo DPOCs = sem disfunção do VD; grupo DPOCc = com disfunção do VD; grupo C = controle (normais).
As características dos grupos estudados foram comparadas usando-se o teste exato de Fisher e o teste t-Student. O ANOVA e o teste de Kruskal-Wallis foram empregados para analisar diferenças entre os parâmetros do VE e do VD obtidos na ressonância magnética. O teste de Pearson verificou a existência de correlações lineares entre as frações de ejeção do VE e do VD, entre o diâmetro do VE em diástole e seu débito sistólico e entre os parâmetros pulmonares e a MPAP. Todos os cálculos foram realizados usando um sistema de análise estatística (SAS). Um valor de p < 0,05 foi considerado significante.
Os grupos C, DPOCs e DPOCc foram compostos, respectivamente, de 11,16 e 11 indivíduos. As características dos 3 grupos encontram-se na
A
A quantificação da pressão da artéria pulmonar foi tecnicamente possível em 20 pacientes com DPOC (74%). A pressão sistólica da artéria pulmonar (PSAP) e a MPAP dos grupos DPOCs e DPOCc foram similares, 57±14 mmHg versus 59±17 mmHg e 40±9 mmHg versus 40±11 mmHg, respectivamente (p NS). Uma MPAP
A
A
Cinco pacientes do grupo DPOCc e 3 do grupo DPOCs demonstraram um defeito de perfusão reversível na área ínfero-septal na cintilografia miocárdica com tálio e estresse farmacológico com dobutamina. A LVEF para aqueles com e sem esses defeitos reversíveis de perfusão foi, respectivamente, 52±15% e 66±11% (p < 0,01). A RVEF para aqueles com ou sem isquemia ínfero-septal foi, respectivamente, 38±14% e 47±11% (p = 0,07). O percentual de espessamento septal durante a sístole (%ST) para aqueles com e sem isquemia ínfero-septal foi, respectivamente, 14±10% e 24±17% (p NS). Durante o estudo, dois pacientes do grupo DPOCc e isquemia ínfero-septal foram submetidos à cinecoronariografia. As coronárias estavam normais.
Correlação linear positiva e significante foi observada entre a LVEF e a RVEF (r=0,58) e entre o diâmetro do eixo curto do ventrículo esquerdo em diástole (LVSA) e o seu débito sistólico (LVSV) (r=0,72),
O percentual de deslocamento septal do ventrículo esquerdo durante a sístole (%LSD) foi similar para os 3 grupos, C, DPOCs e DPOCc, 7±12, 13±13 e 11±13, respectivamente (p NS).
Nossa população foi composta por pacientes com forma avançada de doença pulmonar obstrutiva crônica caracterizada por um %FEV1 de 34±18, um %RV/TLC de 175±31 e um %DLCO de 47±24. Embora uma PaO2 de 65±15 mmHg possa ser considerada alta para tais pacientes, é importante enfatizar que a amostra de sangue arterial foi obtida em vigência de O2 naqueles em uso contínuo de O2. Não foi observada correlação entre o grau de comprometimento pulmonar e a presença ou não de disfunção ventricular direita.
Não foram detectadas diferenças para o %RVLWT entre grupos. Embora um menor %RVLWT tenha sido observado no grupo DPOCc, ele não alcançou significância estatística. Por um lado, o número de pacientes estudados pode ter sido pequeno para se alcançar diferenças entre grupos e o fato da RVLW se espessar durante a sístole sugere que a disfunção ventricular direita ainda possa ser revertida naqueles com RVEF < 45%, após o transplante pulmonar ou cirurgia redutora de volume pulmonar (LVRS), o que pode ser uma vantagem da ressonância magnética sobre outros métodos, como o ecocardiograma e a tomografia computadorizada, que não permitem a análise detalhada da parede lateral do ventrículo direito. Também, a hiperinsuflação pulmonar comumente presente nesses pacientes dificulta a realização do ecocardiograma 28-31. A medida da função regional ventricular é um dado importante para a análise de viabilidade miocárdica. Certamente, uma região do miocárdio que se espessa durante a sístole contém, pelo menos, algum tecido viável. O contrário, no entanto, não é verdadeiro - a ausência de espessamento sistólico parietal não necessariamente implica na ausência de viabilidade miocárdica. Mas, ainda nesses casos, a presença de viabilidade pode ser verificada com teste de reserva contrátil com dobutamina 31. Tanto o grupo DPOCs quanto o grupo DPOCc demonstraram hipertrofia ventricular direita com %RVLWT preservado.
O grupo DPOCs apresentou um RVSV maior que o grupo DPOCc, porém os diâmetros diastólicos finais do ventrículo direito foram similares. Uma explicação seria a restrição ao enchimento ventricular direito devido a hiperinsuflação pulmonar.
Observou-se que os grupos DPOCs e DPOCc tinham pressão de artéria pulmonar (PAP) comparáveis ao eco-Doppler. Considerando que a PAP é o resultado do produto do RVSV pela resistência vascular pulmonar, podemos inferir que a resistência vascular pulmonar é maior no grupo DPOCc. Assim, pacientes com a forma avançada de doença pulmonar obstrutiva crônica podem ou não apresentar disfunção ventricular direita, dependendo do grau da resistência vascular pulmonar. Em 120 pacientes com enfisema que participaram do National Emphysema Treatment Trial, nenhuma correlação foi vista entre os parâmetros ventilatórios e a PAP32. Em nosso estudo, nenhuma correlação foi observada entre o %FEV1 e a MPAP. Houve apenas correlação linear entre a PaO2 e a MPAP. Mas isto não explica por que pacientes com PaO2 comparáveis podem desenvolver diferentes valores de resistência vascular pulmonar. Certamente, outros fatores além da PaO2 e da função pulmonar parecem estar envolvidos, relacionados em parte, à expressão genética individual dos receptores pulmonares para endotelina. Os pulmões são responsáveis não somente pela produção quanto pela extração da endotelina circulante, um peptídeo com potente ação vasoconstritora e proliferativa. Em animais com hipertensão pulmonar, tem-se observado uma redução na expressão dos receptores ETB33,34. A endotelina ao ligar-se aos receptores ETB promove vasodilatação pulmonar, enquanto na presença de somente receptores ETA determina vasoconstrição.
Pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica demonstraram menor LVEF quando comparados aos controles. Fatores considerados de risco para doença arterial coronariana, como hipertensão arterial e tabagismo, estiveram presentes em ambos os grupos DPOC. Desta forma, tínhamos que eliminar a possibilidade de doença arterial coronariana como etiologia para a disfunção ventricular esquerda. Assim, todos foram submetidos à cintilografia miocárdica com dobutamina que mostrou em 8 defeitos reversíveis de captação do radioisótopo na região ínfero-septal. Este achado pode ser um artefato comum obtido nas imagens de perfusão e ocorre em aproximadamente 25% dos pacientes35. São defeitos normalmente causados pela atenuação da atividade radioisotópica da parede inferior devido à elevação da cúpula diafragmática esquerda, como observada em pacientes obesos.
No decorrer de nosso estudo, um paciente foi submetido a LVRS. O paciente tinha grave disfunção ventricular esquerda e direita antes da cirurgia. Como foi um daqueles que apresentou defeito de captação do radioisótopo ínfero-septal na cintilografia miocárdica, foi submetido a estudo hemodinâmico completo. Confirmou-se a ausência de doença arterial coronariana. Após a LVRS, o paciente melhorou de forma significativa a função pulmonar, permanecendo fora do protocolo de inaloterapia contínua de O2. Os principais dados de função pulmonar e ventricular antes e 3 meses após a LVRS foram, respectivamente: %FEV1 (18% vs 42%), %VEF1/FVC (FVC = capacidade vital forçada) (39% vs 43%), RVEF (27% vs 64%), LVEF (42% vs 53%) e MPAP (50 mmHg vs 33 mmHg). Como a LVRS foi realizada em somente um caso de nossa amostra populacional, não podem ser feitas quaisquer inferências sobre o resultado desta cirurgia com os dados do presente trabalho.
Recentemente, Mineo e cols. descreveram o efeito da LVRS sobre a função ventricular9. Todos os pacientes foram submetidos a estudo hemodinâmico antes da cirurgia, sendo que 9 dos 12 pacientes tinham RVEF abaixo de 40% em repouso. Os autores atribuíram a melhora da função ventricular direita observada no pós-operatório ao mecanismo de Frank-Starling, pois o aumento do volume diastólico final do ventrículo direito acompanhou-se de aumento paralelo do RVSV e concluíram que a redução da pressão intratorácica pode acarretar aumento do retorno venoso e, conseqüentemente, do enchimento ventricular. Outros mecanismos incluem a diminuição da resistência vascular pulmonar das zonas pulmonares previamente submetidas à compressão pelo alvéolo hiperinsuflado e à melhora do recuo elástico pulmonar 36-38.
Embora a LVEF fosse diferente nos 3 grupos, o LVSV foi similar para os grupos DPOC. O aumento da pressão intratorácica parece reduzir a pressão transmural do ventrículo esquerdo e aumentar o débito cardíaco em portadores de insuficiência cardíaca, enquanto que naqueles com função ventricular normal, o aumento da pressão intratorácica encontra-se associado à uma diminuição do débito cardíaco 39.
Dúvidas permanecem sobre a contribuição do desvio do septo ventricular para a esquerda no fenômeno da interdependência ventricular. No presente estudo, não observamos diferenças para o %LSD entre os grupos. Contudo, é importante lembrar que o %LSD foi avaliado no final da sístole. Estudos têm demonstrado a presença do deslocamento septal e sua importância na restrição ao enchimento ventricular esquerdo durante o início da diástole 12. A presença de hipertrofia do ventrículo direito e sua menor complacência determinariam um aumento abrupto de sua pressão diastólica com deslocamento do septo interventricular para a esquerda.
A presença de bloqueio de ramo direito pode contribuir para a perda do sincronismo entre os ventrículos esquerdo e direito e uma menor LVEF 40. Em nosso estudo, houve distribuição similar de bloqueio de ramo direito entre os grupos DPOCs e DPOCc, não podendo ser explicadas pela sua presença, as diferenças observadas para LVEF.
Nossos resultados são similares aos publicados por Marcus e cols. que registraram uma restrição ao enchimento ventricular esquerdo em portadores de hipertensão pulmonar primária 41.
Uma limitação do presente estudo refere-se à medida não-invasiva da PAP. Contudo, alguns estudos já demonstraram uma boa correlação entre a MPAP obtida pelo eco-Doppler e a medida direta pela hemodinâmica e, entre a TAC obtida também pelo Doppler com a medida invasiva da resistência vascular pulmonar 42-44. No entanto, futuros avanços na ressonância magnética poderão facilitar a medida não-invasiva da PAP. Recentemente, Saba e cols. registraram um meio de estimar a PAP de forma não-invasiva, a partir do index de massa ventricular e compararam seus resultados com aqueles obtidos pelo eco-Doppler e medidas invasivas. O intervalo de confiança para o index de massa ventricular foi menor que para o ecocardiograma. Também, a sensibilidade e a especificidade para detecção da hipertensão pulmonar pela ressonância magnética foi maior que o ecocardiograma 45.
Outra limitação foi a não abordagem da função diastólica dos ventrículos, que poderia ter oferecido dados adicionais no que tange à complacência ventricular.
Em conclusão, pacientes com forma avançada de doença pulmonar obstrutiva crônica podem apresentar um %RLWT preservado, apesar da presença ou ausência disfunção ventricular direita. A função ventricular esquerda depende, na maioria dos casos, do RVSV. No presente estudo, não se observou correlação entre as funções pulmonares e ventriculares. Se um %RLWT preservado significa uma possível reversão da disfunção ventricular direita, permanece a ser definido, exigindo a realização de novos casos.
Dra. Nazareth de Novaes Rocha Rua Inhangá 7/601 - Copacabana Rio de Janeiro, RJ 22020-060 E-mail:
Recebido para Publicação em 12/8/03
Aceito em 26/1/04
OBJECTIVE: To assess the mechanisms that may be involved in the evolution of right and left ventricular dysfunction in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). METHODS: Magnetic resonance imaging was used in 11 control patients (group C) and 27 patients with COPD, who were divided into 2 groups, COPDc and COPDs, according to the presence or absence of right ventricular dysfunction, respectively. Doppler echocardiography was used for assessing the degree of pulmonary hypertension. RESULTS: The right ventricular diameter was similar in the 3 groups, COPDs, COPDc and C (29±8 mm; 31±7 mm; and 30±6 mm; respectively, P=NS). Right ventricular hypertrophy was observed only in the COPD groups (8±2 mm and 9±3 mm vs 5±1 mm; P<0.01). The percentage of systolic right ventricular lateral wall thickening (%RVLWT) in the 3 groups were as follows: 86±82% vs 41±35% vs 86±89%; P=NS). Different left ventricular ejection fractions were observed in the groups as follows: 69±9% vs 55±16% vs 76±6%; P < 0.01. A positive and significant linear correlation was observed between the left ventricular (LV) diastolic diameter and the LV systolic volume (r = 0.72; P < 0.01). No correlation was observed between the pulmonary volumes, arterial blood gas analysis, and ventricular function. CONCLUSION: No correlation was observed between the severity of pulmonary function and the degree of ventricular function impairment. Whether a preserved %RVLWT means the possibility of reversibility of right ventricular function remains to be elucidated. However, the presence of the phenomenon of ventricular interdependence was confirmed.
Instituto do Coração of the Hospital das Clínicas of the FMUSP
Despite optimized medical therapy, patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) tend towards progressive dyspnea, low tolerance to exercise, and an increase in morbidity and mortality when compared with those in cohorts of similar ages. When the forced expiratory volume in the first second (FEV1) is lower than 0.75 L or 30% of that predicted, the mortality rate is 40% to 50% in 3 years. Age > 65 years also contributes to increased mortality 1,2, and pulmonary hypertension, the major complication of the disease, predisposes to the development of cor pulmonale, which, by itself, is associated with a poor prognosis 3. The study of the ventricular function through conventional methods, such as echocardiography and computed tomography, is difficult 4,5. Therefore, magnetic resonance imaging has been used as a more reliable method for analyzing the right ventricle (RV). In recent years, due to the difficulty in performing lung or heart-lung transplantation, lung volume reduction surgery (LVRS) has become an option to patients in an advanced stage of chronic obstructive pulmonary disease 6,7. From the cardiovascular point of view, LVRS has been contraindicated to those with right and/or left ventricular dysfunction and to those with severe pulmonary hypertension 8. Recently, some authors 9 have reported the possibility of reverting right ventricular function with LVRS. If better ventricular function can be observed in some cases after pulmonary resection, why not expand its indication? What can truly suggest that the ventricular function is irreversible? Other questions regarding the left ventricle (LV) still persist. Is left ventricular dysfunction consequent to hypoxia? Is coronary artery disease associated with or secondary to right ventricle dysfunction itself? 10-13
In the present study, the right and left ventricular functions of a group of patients with moderate to severe chronic obstructive pulmonary disease were carefully analyzed, aiming at, through the precise knowledge of biventricular function, understanding the mechanisms involved in the deterioration of the functions of 1 or both ventricles.
Twenty-seven patients with chronic obstructive pulmonary disease and 11 healthy individuals (control) were studied. The diagnosis was based on the definition of the American Thoracic Society (ATS) 14. The inclusion criteria of the control group were the presence of a normal physical examination, chest radiography, electrocardiography, and exercise testing, in addition to the absence of a history of smoking. All participants signed a written informed consent after approval of the protocol by the local committee on ethics.
The patients with chronic obstructive pulmonary disease underwent pulmonary function tests and assessment of the ventricular function and the degree of pulmonary hypertension in a period of 10±3 days. After a 30-minute rest, an arterial blood sample was obtained for gas analysis. The pulmonary volumes and capacity of pulmonary diffusion were measured with adequate spirometric devices (Collins/GS; Milwaukee, USA) according to the recommendations of the ATS 15,16.
Pulmonary hypertension was quantified by using Doppler echocardiography (ATL - HDI 3000 or 5000 model; Bothell, WA, USA). The mean pulmonary artery pressure (MPAP) was quantified through the time of acceleration of the pulmonary flow (TAC) on Doppler 17-19. The systematic calculation of the pulmonary artery systolic pressure through acquisition of the velocity of tricuspid regurgitation was not routinely used, due to the difficulty of obtaining the echocardiographic window in patients with pulmonary hyperinflation.
Coronary artery disease, as a cause of left ventricular dysfunction, was excluded due to the lack of history of precordial pain and of alterations in myocardial scintigraphy and in the pharmacological dobutamine stress test.
A previous history of systemic arterial hypertension and the presence of right bundle-branch block on the electrocardiogram, which could influence the interpretation of ventricular function, were recorded.
Considering that the irregular rhythm may hinder the measurement of cardiac chambers on magnetic resonance imaging, patients with atrial fibrillation or frequent ectopic beats were excluded from the study protocol.
The 1.5T Horizon (GE) model was used for magnetic resonance imaging. To determine the anatomy and future planning of the images, 3 spin-echo sequences were obtained in the coronal, transverse, and sagittal planes. The gradient-echo technique was used with the following parameters: mean repetition time of 9 ms, echo time of 4 ms, cut thickness of 10 mm, field of view of 320°, tilt angle of 35 mm, and matrix of 128x256. The temporal resolution was 12 to 16 phases per cardiac cycle.
The following parameters were analyzed for each ventricle: ejection fraction (Simpson formula), systolic volume, cardiac output, thickening of the interventricular septum, percentage of septal thickening during systole, thickness of the lateral ventricular wall, percentage of thickening of the lateral ventricular wall during systole, diameter of the long and short ventricular axes during diastole and systole, and the ratio between the diameters of the long and short ventricular axes during both diastole and systole 20,21.
The percentage of systolic parietal thickening was obtained based on the equation 22:
% parietal thickening =
where, ST = systolic parietal thickness, DT = diastolic parietal thickness.
The ratio between the short axis diameter and the long axis diameter (SA/LA) of the left ventricle during diastole and systole is used for observing the change in ventricular geometry during the cardiac cycle. The difference between the SA/LA ratios during diastole and systole was used as a method for quantifying, in absolute values, the systolic motion of the interventricular septum towards the left ventricle. Therefore, the percentage of interventricular septal motion towards the left ventricle during systole (%LSD) was obtained based on the equation:
% LSD =
According to the literature 23,24, the patients with right ventricular ejection fraction (RVEF) below 45% on magnetic resonance imaging were classified as having right ventricular dysfunction. Therefore, the patients with COPD were divided into the following 2 groups: COPDs group = without RV dysfunction; COPDc group = with RV dysfunction; group C = control (healthy).
The characteristics of the groups studied were compared using the Fisher exact test and the Student
The control, COPDs, and COPDc groups comprised 11, 16, and 11 individuals, respectively. The characteristics of the 3 groups are shown in
Quantification of the pulmonary artery pressure was technically possible in 20 patients with COPD (74%). The systolic pulmonary artery pressure (SPAP) and MPAP of the COPDs and COPDc groups were similar, 57±14 mmHg versus 59±17 mmHg, and 40± 9 mmHg versus 40±11 mmHg, respectively (P = NS). An MPAP
A reversible perfusion defect in the inferoseptal area was observed in 5 patients in the COPDc group and in 3 patients in the COPDs group on thallium myocardial scintigraphy and a pharmacological dobutamine stress test. The LVEF values for individuals with and without these reversible perfusion defects were 52±15% and 66±11%, respectively (P < 0.01). The RVEF values for those with and without inferoseptal ischemia were 38±14% and 47±11%, respectively (P=0.07). The percentages of septal thickening during systole (%ST) for those with and without inferoseptal ischemia were 14±10% and 24±17%, respectively (P=NS). During the study, 2 patients in the COPDc group with inferoseptal ischemia underwent cine coronary angiography. The coronary arteries were normal.
A positive and significant linear correlation was observed between LVEF and RVEF (r = 0.58) and between the diameter of the left ventricular short axis during diastole (LVSA) and its systolic volume (LVSV) (r = 0.72),
The percentage of septal motion of the left ventricle during systole (%LSD) was similar in the 3 groups, C, COPDs, and COPDc, 7±12, 13±13, and 11±13, respectively (P = NS).
Our population sample comprised patients with the advanced form of chronic obstructive pulmonary disease characterized by the following parameters: %FEV1, 34±18; %RV/TLC (TLC = total lung capacity), 175±31; and %DLCO (DLCO = diffusing lung capacity for carbon monoxide), 47±24. Although PaO2 of 65± 15 mmHg may be considered high for such patients, it is worth noting that the arterial blood sample was obtained under continuous use of O2 in some patients. No correlation was observed between the degree of pulmonary impairment and the presence or absence of right ventricular dysfunction.
No differences in %RVLWT were observed between the groups. Although a lower %RVLWT was observed in the COPDc group, it did not reach statistical significance. On the other hand, the number of patients studied may have been too small to evidence differences between the groups. In addition, the fact that the RVLW thickens during systole suggests that right ventricular dysfunction may still be reverted in those with RVEF < 45% after lung transplantation or lung volume reduction surgery (LVRS). This may be an advantage of magnetic resonance imaging over the other methods, such as echocardiography and computed tomography, which do not provide a detailed analysis of the right ventricular lateral wall. Moreover, pulmonary hyperinflation, which is usually present in these patients, hinders echocardiographic performance 28-31. Measurement of the regional ventricular function is important information for the analysis of myocardial feasibility. Certainly, a myocardial region that thickens during systole contains, at least, some viable tissue. The contrary, however, is not true - the absence of systolic parietal thickening does not necessarily implicate the absence of myocardial viability. However, still in these cases, the presence of viability may be assessed by using the contractile reserve test with dobutamine 31. Both the COPDs and the COPDc groups showed right ventricular hypertrophy with preserved %RVLWT.
The COPDs group had a greater RVSV than that in the COPDc group; however, the end-diastolic diameters of the right ventricle were similar. One explanation could be the restriction to right ventricular filling due to pulmonary hyperinflation.
Pulmonary artery pressure (PAP) in the COPDs and COPDc groups were similar on Doppler echocardiography. Considering that PAP is the result of the product of RVSV by pulmonary vascular resistance, one may infer that pulmonary vascular resistance is greater in the COPDc group. Therefore, patients with the advanced form of chronic obstructive pulmonary disease may or may not have right ventricular dysfunction, depending on the degree of pulmonary vascular resistance. In 120 patients with emphysema who participated in the National Emphysema Treatment Trial, no correlation was observed between the ventilatory parameters and PAP 32. In our study, no correlation was observed between %FEV1 and MPAP. Only a linear correlation was observed between PaO2 and MPAP. This, however, does not explain why patients with similar PaO2 may develop different values of pulmonary vascular resistance. Certainly, factors other than PaO2 and pulmonary function seem to be involved, and these factors may be partially related to the individual genetic expression of pulmonary receptors for endothelin. The lungs account not only for the production, but also for the extraction of circulating endothelin, a peptide with potent vasoconstricting and proliferative action. In animals with pulmonary hypertension, a reduction in the expression of ETB receptors has been observed 33,34. Endothelin, when bound to ETB receptors, causes pulmonary vasodilation, while in the presence of only ETA receptors, it causes vasoconstriction.
Patients with chronic obstructive pulmonary disease showed lower LVEF as compared with that of controls. Factors considered risky for coronary artery disease, such as arterial hypertension and smoking, were observed in both COPD groups. Therefore, the possibility of coronary artery disease as a cause of left ventricular dysfunction had to be eliminated. Thus, all patients underwent myocardial scintigraphy with dobutamine, which showed reversible defects of radioisotope uptake in the inferoseptal region in 8 patients. This finding may be a common artifact obtained in the perfusion images, occurring in approximately 25% of the patients 35. These defects are usually caused by attenuation of the radioisotopic activity of the inferior wall due to elevation of the left diaphragmatic cupula, as observed in obese patients.
During our study, 1 patient underwent LVRS. That patient had severe left and right ventricular dysfunction prior to surgery. As that patient was 1 of those with defective inferoseptal radioisotopic uptake in myocardial scintigraphy, he underwent a complete hemodynamic study, and the absence of coronary artery disease was confirmed. After LVRS, the patient significantly improved his pulmonary function and remained out of the protocol of continuous O2 inhalation therapy. The major data of pulmonary and ventricular function before and 3 months after LVRS were, respectively: %FEV1, 18% vs 42 %; %VEF1/FVC (FVC = forced vital capacity), 39% vs 43%; RVEF, 27% vs 64%; LVEF, 42% vs 53%; and MPAP, 50 mm Hg vs 33 mm Hg. As LVRS was performed in only 1 patient in our population sample, no inferences about the result of this surgery may be performed with the results of the present study.
Recently, Mineo et al 9 reported the effect of LVRS on ventricular function. All patients underwent hemodynamic study before surgery, and 9 of the 12 patients had RVEF below 40% at rest. Those authors attributed the improvement in right ventricular function observed in the postoperative period to the Frank-Starling mechanism, because the increase in the right ventricular end-diastolic volume was accompanied by a parallel increase in RVSV. Those authors concluded that the reduction in the intrathoracic pressure may cause an increase in venous return, and, consequently, in ventricular filling. Other mechanisms include the decrease in pulmonary vascular resistance in the pulmonary regions that had previously undergone compression by the hyperinflated alveoli and improvement in the pulmonary elastic recoil 36-38.
Although LVEF was different in the 3 groups, LVSV was similar in the COPD groups. The increase in intrathoracic pressure seems to reduce left ventricular transmural pressure and increase cardiac output in patients with heart failure, while in those with normal ventricular function, the increase in intrathoracic pressure is associated with a reduction in cardiac output 39.
The contribution of interventricular septal motion towards the left to the phenomenon of ventricular interdependence remains controversial. The present study, showed no difference in the %LSD in the groups. However, it is worth noting that %LSD was assessed at the end of systole. Some studies 12 have reported the presence of septal motion and its importance in restricting left ventricular filling during the beginning of diastole. The presence of right ventricular hypertrophy and its smaller compliance cause a sudden increase in the right ventricular diastolic pressure with interventricular septal motion towards the left.
The presence of right bundle-branch block may contribute to loss of synchronism between the right and left ventricles and to a lower LVEF 40. In our study, a similar distribution of right bundle-branch block was observed in the COPDs and COPDc groups, which cannot explain the differences observed in LVEF.
Our results are similar to those reported by Marcus et al 41, who found left ventricular filling restricted in patients with primary pulmonary hypertension.
A limitation of the present study is the noninvasive measurement of PAP. However, some studies have already shown a good correlation between MPAP obtained on Doppler echocardiography and the direct measurement through hemodynamics, and between TAC also obtained by use of Doppler and the invasive measurement of pulmonary vascular resistance 42-44. However, future advances in magnetic resonance imaging may facilitate the noninvasive measurement of PAP. Recently, Saba et al 45 reported a noninvasive way of estimating PAP based on the ventricular mass index, and compared their results with those obtained on Doppler echocardiography and invasive measurements. The confidence interval for the ventricular mass index was shorter than that for echocardiography. The sensitivity and specificity for detecting pulmonary hypertension on magnetic resonance imaging were greater than those of echocardiography.
Another limitation was the fact that the diastolic function of the ventricles was not assessed, which could have provided additional data regarding ventricular compliance.
In conclusion, patients with the advanced form of chronic obstructive pulmonary disease may have a preserved %RLWT, regardless of the presence or absence of right ventricular dysfunction. Left ventricular function depends, in most cases, on RVSV. In the present study, no correlation was observed between pulmonary and ventricular functions. Whether a preserved %RLWT means a possible reversion to right ventricular dysfunction is still to be defined and requires further studies.
Nazareth de Novaes Rocha Rua Inhangá 7/601 22020-060 Rio de Janeiro, RJ, Brazil E-mail:
Received for publication: 8/12/03
Accepted for publication: 1/26/04
English version by Stela Maris Costalonga