abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC São Paulo, SP, Brazil sycrpGGKS9LP4fnV4tLBQYt 00008 S0066-782X2004001700008 S0066-782X(04)08300508 10.1590/S0066-782X2004001700008 Artigos Originais Ecocardiografia de contraste miocárdico em pacientes com doença arterial coronariana suspeita ou conhecida: comparação com a cintilografia miocárdica com radioisótopos Carrinho Marcia Moraes Alvaro Morcerf Fernando Medeiros Caio Castier Márcia Romeo Luis José Martins ECOR Ecocardiografia Rio de Janeiro Universidade Federal Fluminense Brazil 11 2004 83 5 414 418 07 04 2004 24 09 2003 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

OBJETIVO: Comparar a ecocardiografia de contraste miocárdico (ECM) usando PESDA e adenosina em bolus (ADN) com a cintilografia miocárdica com radioisótopos (CM) em pacientes (pts) submetidos a investigação e alta probabilidade de doença arterial coronariana. MÉTODOS: Foram estudados 125 pts, 58,4 ± 10,6 anos, 85 homens, com ECM e CM, realizados com intervalo máximo de 4 semanas. ECM foi realizada com PESDA em infusão contínua em repouso e após ADN. As paredes do VE foram divididas em 3 territórios relacionados às artérias coronarianas, totalizando 375 territórios. ECM foi normal quando houve aumento da intensidade do contraste após ADN. Diminuição da intensidade do contraste em repouso ou após ADN foi definida como ECM anormal. CM foi realizada usando protocolos clássicos. Comparados por pacientes, foram considerados concordantes quando ambos exames eram normais ou anormais independente de localização. A comparação por território foi considerada concordante quando havia ou não déficit perfusional num mesmo território. A significância da concordância foi feita pelo teste do qui-quadrado. RESULTADOS: Em 106/125 pts ECM e CM foram concordantes (84,8% - p<0,001). Houve concordância em 342/375 territórios (91,2% - p<0,001). Para o território de DA a concordância foi de 87,2%, para CD 93,6% e para CX 92,8% (p<0,001). CONCLUSÃO: Existe uma ótima concordância entre ECM e CM nos pts em investigação para doença arterial coronariana, podendo a ECM representar uma alternativa à avaliação da perfusão miocárdica.

 ecocardiografia perfusão miocárdica contraste ecocardiográfico doença arterial coronariana adenosina cintilografia miocárdica com radioisótopos 11 11 2004

ARTIGO ORIGINAL

Ecocardiografia de contraste miocárdico em pacientes com doença arterial coronariana suspeita ou conhecida. Comparação com a cintilografia miocárdica com radioisótopos

Marcia Carrinho; Alvaro Moraes; Fernando Morcerf; Caio Medeiros; Márcia Castier; Luis José Martins Romeo

Rio de Janeiro, RJ

ECOR Ecocardiografia e Universidade Federal Fluminense

Endereço para correspondência

RESUMO

OBJETIVO: Comparar a ecocardiografia de contraste miocárdico (ECM) usando PESDA e adenosina em bolus (ADN) com a cintilografia miocárdica com radioisótopos (CM) em pacientes (pts) submetidos a investigação e alta probabilidade de doença arterial coronariana.

MÉTODOS: Foram estudados 125 pts, 58,4 ± 10,6 anos, 85 homens, com ECM e CM, realizados com intervalo máximo de 4 semanas. ECM foi realizada com PESDA em infusão contínua em repouso e após ADN. As paredes do VE foram divididas em 3 territórios relacionados às artérias coronarianas, totalizando 375 territórios. ECM foi normal quando houve aumento da intensidade do contraste após ADN. Diminuição da intensidade do contraste em repouso ou após ADN foi definida como ECM anormal. CM foi realizada usando protocolos clássicos. Comparados por pacientes, foram considerados concordantes quando ambos exames eram normais ou anormais independente de localização. A comparação por território foi considerada concordante quando havia ou não déficit perfusional num mesmo território. A significância da concordância foi feita pelo teste do qui-quadrado.

RESULTADOS: Em 106/125 pts ECM e CM foram concordantes (84,8% - p<0,001). Houve concordância em 342/375 territórios (91,2% - p<0,001). Para o território de DA a concordância foi de 87,2%, para CD 93,6% e para CX 92,8% (p<0,001).

CONCLUSÃO: Existe uma ótima concordância entre ECM e CM nos pts em investigação para doença arterial coronariana, podendo a ECM representar uma alternativa à avaliação da perfusão miocárdica.

Palavras-chave: ecocardiografia, perfusão miocárdica, contraste ecocardiográfico, doença arterial coronariana, adenosina, cintilografia miocárdica com radioisótopos

O objetivo primário dos estudos de perfusão é avaliar isquemia e viabilidade das células miocárdicas e os três métodos mais freqüentemente usados são o ecocardiograma de esforço, o ecocardiograma de estresse farmacológico e a cintilografia miocárdica com radioisótopos, sendo que dos três métodos, somente a cintilografia avalia diretamente a perfusão. A ecocardiografia de contraste miocárdico se apresenta como um método alternativo à cintilografia por oferecer reprodutibilidade, avaliação da imagem em tempo real, além de ser método não invasivo e relativamente barato1. Todos os estudos comparativos entre os dois métodos mostraram uma concordância aceitável, validando o uso do ecocardiograma com contraste como opção a cintilografia miocárdica com radioisótopos2-5.

O objetivo deste trabalho foi comparar a ecocardiografia de contraste miocárdico usando perfluorocarbon exposed sonicated dextrose-albumin (PESDA) e adenosina em bolus com a cintilografia miocárdica com radioisótopos em pacientes com alta probabilidade de doença arterial coronariana, submetidos a rotina de investigação diagnóstica.

Métodos

Estudo longitudinal, prospectivo, com 125 pacientes consecutivos com doença arterial coronariana suspeita ou conhecida, estudados com ecocardiografia de contraste miocárdico por indicação de seu médico assistente, de julho 1997 a outubro 2001. As características clínicas dos pacientes encontram-se na tabela I.

A cintilografia miocárdica com radioisótopos foi realizada em dois grandes centros de Medicina Nuclear do Rio de Janeiro com intervalo máximo de 4 semanas em relação à ecocardiografia de contraste miocárdico, tendo sido excluídos do estudo pacientes que apresentaram qualquer evento coronariano entre a realização dos exames. Ambos os exames foram analisados de maneira independente e qualitativa.

Para a realização da ecocardiografia de contraste miocárdico foi obtido consentimento formal de todos os pacientes, após esclarecimento oral e escrito, de acordo com o protocolo de pesquisa aprovado pelo Comitê Nacional em Ética e Pesquisa do Ministério da Saúde.

O agente de contraste PESDA foi preparado usando o método previamente descrito por Porter e cols.6.

Os equipamentos utilizados encontram-se disponíveis comercialmente (HDI 3000 e HDI 5000, ATL, Bothell, WA, USA). A preparação da imagem e a administração do contraste foram realizadas segundo o protocolo descrito por Morcerf e cols.7 que utiliza infusão contínua de PESDA com imagens em 2ª harmônica no modo intermitente (1 para 1 com o QRS do eletrocardiograma) em repouso e após injeção em bolus de adenosina.

As imagens ecocardiográficas foram obtidas com os cortes apicais 4 e 2 câmaras. A aquisição das imagens começou logo após a otimização dos controles do equipamento e do gotejamento do PESDA e imediatamente antes da injeção da adenosina, continuando até que o seu efeito no miocárdio tivesse desaparecido. A graduação visual do contraste no miocárdio em repouso e a sua intensificação ou redução após a injeção em bolus de adenosina é realizada por dois revisores independentes a partir das imagens em vídeo tape ou disco ótico7.

Cada revisor avalia a distribuição e homogeneidade do contraste nas paredes do ventrículo esquerdo no repouso em todos os cortes ecocardiográficos utilizados. Após a injeção de adenosina, avalia-se a intensificação, diminuição ou manutenção da intensidade do contraste, nestas paredes, com o efeito máximo da droga, permitindo definir os padrões normal e anormal (defeitos fixos ou reversíveis) da perfusão miocárdica7.

A perfusão miocárdica é normal quando há uma acentuada intensificação do contraste em todos os segmentos das paredes do ventrículo esquerdo após a injeção de adenosina (fig. 1). A perfusão miocárdica é anormal quando há diminuição da intensidade do contraste. Se observado somente após a injeção de adenosina é considerado defeito reversível (fig. 2) ou se observado já na avaliação de repouso, não se alterando com a injeção de adenosina, é considerado defeito fixo (fig. 3).

Em cada paciente, as paredes do ventrículo esquerdo foram divididas em 3 territórios ou leitos coronarianos. A parede anterior e a porção anterior do septo interventricular, bem como os 2/3 apicais de sua porção posterior foram consideradas parte do território da artéria descendente anterior (DA). A parede lateral foi considerada pertencente ao território da artéria circunflexa (CX), e as paredes póstero-lateral, posterior e porção posterior basal do septo interventricular, consideradas territórios da artéria coronária direita (CD).

O exame cintilográfico usado em todos os pacientes foi o 99mTc-sestamibi SPECT, associado a estresse com dipiridamol. Os dados foram obtidos em repouso e após a infusão venosa de dipiridamol na dose de 0,56 mg/kg diluída em 20 ml de soro fisiológico em 4 minutos; após 2 minutos foi realizada dose adicional de 0,28 mg/Kg diluída em 10 ml. Para o SPECT, injetou-se o 99mTc-sestamibi 6 minutos após a infusão do dipiridamol, com obtenção das imagens 1 hora após. Foram realizados cortes tomográficos nos três principais eixos do coração (vertical menor, vertical maior e horizontal). Todos os testes foram considerados eficazes.

Os exames, quando comparados por pacientes, foram considerados concordantes quando ambos eram normais ou ambos apresentavam alteração de perfusão independente de localização.

A comparação entre ecocardiografia de contraste miocárdico e cintilografia miocárdica com radioisótopos, por território de perfusão coronariana, foi considerada concordante quando havia ou não déficit perfusional num mesmo território, assinalado por ambos os exames, independente do padrão de perfusão.

A análise da concordância entre os dois métodos foi feita por paciente e por território de perfusão coronariana, quanto à presença ou não de defeito de perfusão. Os territórios de perfusão foram analisados de forma global e separadamente.

O teste do qui-quadrado foi usado para determinar a significância ou não da distribuição da concordância. Para comparação entre os valores de concordância para cada território coronariano foi usado o teste t de Student. Uma variabilidade menor que 0,05 foi considerada significante.

Resultados

A análise global nos 125 pacientes estudados revelou ecocardiografia de contraste miocárdico e cintilografia miocárdica com radioisótopos concordantes em 106 pacientes (84,8%, c2 = 58,579 com p < 0,001), sendo 45 exames normais e 61 anormais (39 defeitos reversíveis e 22 defeitos fixos) e, em 19 pacientes (15,2%) os exames foram discordantes.

Para 125 pacientes foram analisados 375 territórios coronarianos. A concordância global nesses territórios foi de 91,2% (342 em 375 territórios, c2 = 210,905 com p < 0,001); a distribuição dos exames normais e anormais está discriminada na tabela II.

A avaliação da concordância para cada território (DA, CD e CX) separadamente está resumida na tabela III.

Embora a concordância para as alterações no território da artéria descendente anterior tenha sido menor em termos percentuais, a comparação entre os 3 territórios pelo teste t Student não mostrou significância (p > 0,05).

A forma de administração da adenosina não trouxe complicações e/ou riscos adicionais aos exames. A dose média de adenosina utilizada por estudo foi de 3,9 ampolas. Os efeitos colaterais relacionados à administração da adenosina (sensação de calor facial, desconforto torácico, cefaléia e bloqueio átrio-ventricular total transitório) foram relatados em menos de 10% dos exames.

Discussão

Durante duas décadas, a avaliação da perfusão miocárdica pela cintilografia foi considerada como o método gold-standard para o diagnóstico de doença arterial coronariana, do resultado dos procedimentos de reperfusão, para o estudo de viabilidade miocárdica e para estratificação de risco8.

Nos últimos 10 anos, vários estudos demonstraram que a ecocardiografia de contraste produz opacificação miocárdica, quando administrada por via endovenosa9 e, principalmente, pode definir a presença de defeitos de perfusão em repouso e durante estresse farmacológico10.

A comparação entre o estudo da perfusão miocárdica com ecocardiografia e infusão periférica de contraste e a cintilografia foi realizada primeiramente por Kaul e cols.2, que estudou 30 pacientes com doença arterial coronariana suspeita ou conhecida, usando o contraste de 2ª geração FS-069 e dipiridamol como agente estressor. Houve concordância entre os dois métodos de 86% quando a análise foi feita por pacientes, e, quando os dados foram analisados em cada um dos 3 territórios coronarianos, de 90% (88% para territórios com perfusão anormal e 91% para perfusão normal). Esses valores tão promissores contribuíram para o prosseguimento das pesquisas para o desenvolvimento das técnicas de ecocardiografia de contraste.

Porter e cols.11 compararam a ecocardiografia de contraste com PESDA, usando videointensidade para análise (quantitativa), em repouso e após estresse, com o sestamibi SPECT, observando sensibilidade para a ecocardiografia de contraste miocárdico de 92% e especificidade de 84%, com ótima concordância tanto em localização quanto em extensão dos defeitos de perfusão.

Embora as técnicas de ambos exames sejam análogas, há diferenças importantes: 1º) a localização do traçador é diferente em cada uma; o contraste usado na ecocardiografia fica restrito ao espaço vascular. Quando injetadas por via endovenosa as microbolhas de gás se misturam ao sangue e sua concentração numa região do miocárdio reflete o volume sangüíneo nessa região12. A cintilografia miocárdica com radioisótopos envolve a captação intracelular do traçador concentrado na mitocôndria13. O ecocardiograma de contraste estuda a integridade da microvasculatura, enquanto que a técnica nuclear envolve a necessidade de célula muscular íntegra; 2º) diferença se relaciona com a característica da imagem. A resolução espacial da ecocardiografia é de 1mm enquanto a da cintilografia é de 1cm. Com isso, situações em que há diminuição da espessura e movimentação anormal das paredes do ventrículo esquerdo (acinesia, bloqueio completo de ramo esquerdo) podem criar ou acentuar os defeitos de perfusão pela cintilografia miocárdica com radioisótopos. A ecocardiografia de contraste miocárdico por sua vez, é capaz de identificar defeitos de perfusão independente das alterações da contratilidade, como já demonstrado por Moraes e cols.14, mesmo em pacientes com infarto do miocárdio prévio15, ou com bloqueio completo do ramo esquerdo16.

Como uma técnica recente, a ecocardiografia de contraste miocárdico ainda apresenta algumas dificuldades de interpretação, principalmente atenuações e sombras que se relacionam, na maioria das vezes, com os segmentos basais das paredes inferior e lateral, ou com maior destruição do contraste pelo ultra-som na região apical. A reflexão do ultra-som nas microbolhas não é homogênea, resultando em diminuição de intensidade e amplitude do sinal, mais intensa no campo distal. Diferentes tipos de contraste, bem como a administração na forma de injeção em bolus levam a diferentes graus de atenuação.

Independentemente do tipo de contraste ecocardiográfico utilizado e da sua forma de administração, tem sido enfatizada pelos pesquisadores a necessidade de treinamento pessoal para aquisição e análise das imagens ecocardiográficas, de acordo com cada protocolo, buscando a minimização da incidência de artefatos para aumentar a sensibilidade da ecocardiografia de contraste miocárdico, já que a especificidade foi bastante satisfatória4.

A escolha do agente estressor é um fator importante para a maior ou menor acurácia do estudo da perfusão com ecocardiografia.

É sabido que os vasos sangüíneos distais a uma lesão obstrutiva estão maximamente dilatados em repouso, enquanto as áreas proximais se encontram normais. Esse dado indica que a região do miocárdio distal à obstrução tem menor reserva de fluxo coronariano, definida como o aumento máximo possível do fluxo que pode ocorrer numa única artéria coronária quando submetida à estresse. A reserva de fluxo coronariano pode ser estudada com exercício físico, agentes inotrópicos e drogas vasodilatadoras como adenosina e dipiridamol. Os vasodilatadores são os agentes preferenciais para a ecocardiografia de contraste.

Ronderos e cols.17 usaram dipiridamol durante ecocardiografia de contraste miocárdico em 35 pacientes com defeitos de perfusão pela cintilografia miocárdica com radioisótopos, 32 pacientes também tinham defeito de perfusão pelo exame.

Além do presente estudo, Heinle e cols.18 usaram adenosina para a avaliação da reserva de fluxo coronariano. A adenosina é um potente vasodilatador coronariano. Sua injeção periférica aumenta em 3 a 4 vezes o fluxo coronariano devido à queda da resistência coronariana, com aumento do volume sangüíneo19, o que causa variação da intensidade do contraste miocárdico.

Embora a concordância global entre ecocardiografia de contraste miocárdico e cintilografia miocárdica com radioisótopos nesse estudo e no de Heinle e cols. tenha sido semelhante — 84,8% e 81%, respectivamente, há diferenças importantes nos estudos quando da análise de cada território coronariano. A concordância de Heinle e cols. para os territórios das artérias descendente anterior (DA), coronária direita (CD) e circunflexa (CX) foi de 81%, 76% e 72% respectivamente, enquanto nesse trabalho foi de 87,2% (109/125 territórios), 93,6% (117/125 territórios) e 92,8% (116/125 territórios) (tab. III). As diferenças se baseiam fundamentalmente no protocolo de ecocardiografia de contraste miocárdico utilizado.

Heinle e cols. utilizaram como modalidade de imagem o power Doppler. Essa modalidade gera, com maior freqüência, artefatos nos campos distais, causando "defeitos fixos" principalmente na parede lateral, não vistos na cintilografia. Esse dado explicaria a menor concordância desse estudo para o território de CX. Além disso, o "power Doppler" é bastante sensível às movimentações do coração, intensificadas nesse estudo pelo uso de adenosina, que sabidamente causa taquipnéia como mecanismo reflexo.

O presente trabalho utilizou o protocolo desenvolvido por Morcerf e cols.7, utilizando a administração de adenosina em bolus. Este protocolo apresenta sensibilidade de 91,7% e especificidade de 98,6%, com excelente concordância intra e inter-observador (k = 0,94 e k = 0,91 respectivamente). O uso do contraste em infusão contínua propicia maior tempo para o ajuste da imagem inicial, na tentativa de suprimir ao máximo os artefatos inerentes ao estudo ecocardiográfico com contraste. Além disso, o uso de adenosina em bolus causa efeito em curto espaço de tempo, facilitando a manutenção dos mesmos ajustes de aparelhagem, mesma velocidade de infusão do contraste e uma rápida comparação com a imagem basal. A característica que diferencia esse protocolo e poderia justificar a alta concordância nos territórios de CD e CX (93,6% e 92,8% respectivamente), é o fato de haver um padrão de normalidade esperado para a administração da adenosina, que é o grande aumento da intensidade do contraste, passível de ser detectado visualmente, nas áreas sem obstrução ou com obstrução não crítica. Assim, mesmo quando há heterogeneidade de perfusão em repouso, devido à presença de artefatos, havendo aumento da intensidade do contraste após adenosina, a perfusão é considerada normal já que a reserva de fluxo coronariano está preservada.

A partir destas considerações detectamos concordância com a cintilografia miocárdica com radioisótopos em 106 dos (84,8%) 125 pacientes estudados. O estudo estatístico mostrou que essa concordância foi altamente significativa (p < 0,001). A mesma significância se observou quando a análise foi realizada por leito perfusional. De forma global a concordância foi de 91,2% (342/375 territórios).

Embora sem significância estatística, houve uma discreta diminuição de concordância entre os exames quando o leito perfusional de DA foi analisado (tab. III). A provável causa encontrada para justificar esse dado foi a maior incidência, entre as discordâncias nesse território, de pacientes com bloqueio completo do ramo esquerdo, que é um conhecido fator de falso-positivo nos exames de cintilografia. Nos 16 exames discordantes nos territórios de DA, 5 apresentavam bloqueio completo do ramo esquerdo.

Um melhor entendimento das discordâncias é importante. Em princípio se comparam os resultados da ecocardiografia de contraste miocárdico em relação a cintilografia miocárdica com radioisótopos, considerada como gold-standard, porém não é possível saber qual dos dois métodos tem a informação correta, já que a cintilografia também possui resultados falso-positivos.

Neste estudo, houve discordância em 19 exames; em 13 o exame anormal era o MIBI e em 6 a ecocardiografia de contraste miocárdico. Dos 13 pacientes com alteração somente no MIBI, 6 apresentavam bloqueio completo do ramo esquerdo, 2 apresentavam infarto do miocárdio prévio e 1 paciente já havia sido submetido a cirurgia de revascularização miocárdica. Dos 6 pacientes com alteração somente pela ecocardiografia de contraste miocárdico, 2 apresentavam infarto do miocárdio prévio e 3 já haviam sido revascularizados (2 pacientes com angioplastia e 1 paciente com cirurgia). Esses dados apontam a necessidade de correlação com outro método, talvez de avaliação da anatomia coronariana (cinecoronariografia), visando melhorar a compreensão das possibilidades da ecocardiografia de contraste miocárdico na avaliação da perfusão miocárdica.

Consideramos como limitações do nosso estudo, que poderiam favorecer nossos resultados, os seguintes tópicos: 1) a análise das características clínicas dos pacientes (tab. I) e da distribuição dos exames concordantes em normais e anormais (44 exames normais e 61 exames anormais — 48,8%), revela um grupo de pacientes com probabilidade mais alta de doença arterial coronariana, o que sabidamente favoreceria a acurácia diagnóstica do método; 2) em relação ao protocolo de ecocardiografia de contraste miocárdico utilizado, é necessário ressaltar que a sua reprodutibilidade foi devidamente testada em poucos centros de diagnóstico; 3) a análise qualitativa e não quantitativa poderia interferir nos resultados; 4) ao contrário da ecocardiografia de contraste miocárdico, os exames de cintilografia foram realizados em 2 laboratórios diferentes. Nesses exames, embora interpretados por cardiologistas com formação em cardiologia nuclear e seguindo o mesmo protocolo padrão para o MIBI com dipiridamol, poderia ter havido variação nos critérios diagnósticos.

Concluindo, existe uma ótima concordância entre a ECM e a cintilografia miocárdica com radioisótopos na avaliação de pacientes em investigação para doença arterial coronariana, podendo a ECM representar uma boa alternativa à avaliação da perfusão miocárdica.

Endereço para correspondência

Márcia Carrinho

Rua Barata Ribeiro, 432/201

Copacabana - Cep 22040-020 - Rio de Janeiro, RJ

E-mail:

mcarrinho@cardiol.br

Recebido para Publicação: 24/09/2003

Aceito em: 07/04/2004

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Correlation between myocardial perfusion abnormalities detected with intermittent imaging using intravenous perfluorocarbon microbubbles and radioisotope imaging during high-dose dipyridamole stress echo Clin Cardiol 2002;25:103. Correlation between myocardial perfusion abnormalities detected with intermittent imaging using intravenous perfluorocarbon microbubbles and radioisotope imaging during high-dose dipyridamole stress echo Clin Cardiol 2002 103 25 Ronderos RE Boskis M Namsik C et al 18. Heinle SK, Noblin J, Goree-Best P, et al. Assessment of myocardial perfusion by harmonic power Doppler imaging at rest and during adenosine stress. Comparison with 99m Tc-Sestamibi SPECT imaging. Circulation 2000;102:55-60. Assessment of myocardial perfusion by harmonic power Doppler imaging at rest and during adenosine stress: Comparison with 99m Tc-Sestamibi SPECT imaging Circulation 2000 55 60 102 Heinle SK Noblin J Goree-Best P 19. Belardinelli L, Linden J, Berne RM. The cardiac effect of adenosine. Progress in Cardiovac Dis 1989; 17: 73-97. The cardiac effect of adenosine Progress in Cardiovac Dis 1989 73 97 17 Belardinelli L Linden J Berne RM Original Articles Myocardial contrast echocardiography in patients with suspected or known coronary artery disease: comparison with myocardial nuclear scintigraphy

OBJECTIVE: To compare myocardial contrast echocardiography (MCE) using PESDA and adenosine in bolus (ADN) with myocardial nuclear scintigraphy (NS) in patients (pts) undergoing routine investigation with a high probability of having coronary artery disease. METHODS: This study comprised 125 pts (85 men) with 58.4 ± 10.6 years, who underwent MCE and NS within 4 weeks. MCE was performed with PESDA in a continuous infusion at rest and after administration of an adenosine bolus. The LV walls was divided into 3 territories related to the coronary arteries, in a total of 375 territories. MCE was normal when an increase in contrast intensity occurred after ADN. The reduction in contrast intensity at rest or after ADN was defined as an abnormal MCE result. NS was performed according to classical protocols. When compared per patient, both examinations were considered concordant when they were normal or abnormal, independent of its location. The comparison by territory was considered concordant when perfusion defects existed or not in the same territory. The chi-square test was used to determine the significance of concordance. RESULTS: In 106/125 pts, MCE and NS were concordant (84.8% - P < 0.001). Concordance occurred in 342/375 territories (91.2% - P < 0.001). For the LAD territory, concordance was 87.2%; for the RCA, 93.6%; and for the CX, 92.8% (P < 0.001). CONCLUSION: An excellent concordance exists between MCE and NS in assessing pts for coronary artery disease; therefore, MCE may represent a good alternative for assessing myocardial perfusion.

 echocardiography myocardial perfusion echocardiographic contrast medium coronary artery disease adenosine myocardial nuclear scintigraphy

ORIGINAL ARTICLE

Myocardial contrast echocardiography in patients with suspected or known coronary artery disease. Comparison with myocardial nuclear scintigraphy

Marcia Carrinho; Alvaro Moraes; Fernando Morcerf; Caio Medeiros; Márcia Castier; Luis José Martins Romeo

Rio de Janeiro, RJ - Brazil

ECOR Ecocardiografia and Universidade Federal Fluminense

Correspondence

ABSTRACT

OBJECTIVE: To compare myocardial contrast echocardiography (MCE) using PESDA and adenosine in bolus (ADN) with myocardial nuclear scintigraphy (NS) in patients (pts) undergoing routine investigation with a high probability of having coronary artery disease.

METHODS: This study comprised 125 pts (85 men) with 58.4 ± 10.6 years, who underwent MCE and NS within 4 weeks. MCE was performed with PESDA in a continuous infusion at rest and after administration of an adenosine bolus. The LV walls was divided into 3 territories related to the coronary arteries, in a total of 375 territories. MCE was normal when an increase in contrast intensity occurred after ADN. The reduction in contrast intensity at rest or after ADN was defined as an abnormal MCE result. NS was performed according to classical protocols. When compared per patient, both examinations were considered concordant when they were normal or abnormal, independent of its location. The comparison by territory was considered concordant when perfusion defects existed or not in the same territory. The chi-square test was used to determine the significance of concordance.

RESULTS: In 106/125 pts, MCE and NS were concordant (84.8% - P < 0.001). Concordance occurred in 342/375 territories (91.2% - P < 0.001). For the LAD territory, concordance was 87.2%; for the RCA, 93.6%; and for the CX, 92.8% (P < 0.001).

CONCLUSION: An excellent concordance exists between MCE and NS in assessing pts for coronary artery disease; therefore, MCE may represent a good alternative for assessing myocardial perfusion.

Key words: echocardiography, myocardial perfusion, echocardiographic contrast medium, coronary artery disease, adenosine, myocardial nuclear scintigraphy

The primary objective of perfusion studies is to assess ischemia and viability of myocardial cells. The 3 most frequently used methods are stress echocardiography, pharmacological stress echocardiography, and myocardial nuclear scintigraphy. Of these 3 methods, only scintigraphy directly assesses perfusion. Myocardial contrast echocardiography is an alternative method for scintigraphy because it provides reproducibility, real-time image assessment, in addition to being noninvasive and relatively inexpensive 1. All comparative studies between both methods have shown an acceptable concordance, validating the use of contrast echocardiography as an alternative for myocardial nuclear scintigraphy 2-5.

This study aimed at comparing myocardial contrast echocardiography using perfluorocarbon-exposed sonicated dextrose albumin (PESDA) and adenosine in bolus with myocardial nuclear scintigraphy in patients with a high probability of having coronary artery disease and undergoing routine diagnostic investigation.

Methods

This is a longitudinal, prospective study of 125 consecutive patients with suspected or known coronary artery disease, who underwent myocardial contrast echocardiography indicated by their attending physician from July 1997 to October 2001. The clinical characteristics of the patients are shown in table I.

Myocardial nuclear scintigraphy was performed in 2 large nuclear medicine centers in Rio de Janeiro at a maximum interval of 4 weeks from myocardial contrast echocardiography. The patients who had any coronary event between these 2 examinations were excluded from the study. Both examinations were assessed independently and qualitatively.

All patients provided formal consent for undergoing myocardial contrast echocardiography after oral and written clarification, according to the research protocol approved by the National Committee on Ethics and Research of the Health Ministry.

The contrast agent PESDA was prepared according to the method previously reported by Porter et al 6.

The equipment used is commercially available (HDI 3000 and HDI 5000, ATL, Bothell, WA, USA). Image preparation and contrast administration were performed according to the protocol of Morcerf et al 7, who use continuous infusion of PESDA with second harmonic imaging in the intermittent mode (1:1 with electrocardiographic QRS) at rest and after adenosine bolus injection.

The echocardiographic images were obtained with apical 4-chamber and 2-chamber views. Image acquisition began right after optimization of the equipment controls and PESDA dripping, and immediately before adenosine injection, and continued until disappearance of its effect on the myocardium. The visual gradation of the contrast in the myocardium at rest and its intensification or reduction after adenosine bolus injection was performed by 2 independent reviewers based on videotape or optical disk images 7.

Each reviewer assessed the contrast distribution and homogeneity in the left ventricular walls in all echocardiographic views at rest. After adenosine injection, the increase in, reduction in, or maintenance of contrast intensity in the left ventricular walls were assessed with the maximum effect of the drug, allowing the definition of normal and abnormal (fixed or reversible defects) patterns of myocardial perfusion 7.

Myocardial perfusion was normal when a marked intensification of the contrast occurred in all segments of the left ventricular walls after adenosine injection (fig. 1). Myocardial perfusion was abnormal when a reduction in contrast intensity occurred. If this was observed only after adenosine injection, the defect was considered reversible (fig. 2); if observed already in the evaluation at rest, with no alteration with adenosine injection, the defect was considered fixed (fig. 3).

In each patient, the left ventricular walls were divided into 3 coronary territories or beds. The anterior wall and the anterior portion of the interventricular septum, as well as the apical 2/3 of its posterior portion, were considered part of the territory of the anterior descending artery (AD). The lateral wall was considered to belong to the territory of the circumflex artery (CX). The posterolateral and posterior walls, and the basal posterior portion of the interventricular septum were considered territories of the right coronary artery (RC).

The scintigraphic examination used in all patients was 99mTc-sestamibi SPECT associated with dipyridamole stress. The data were obtained at rest and after venous infusion of dipyridamole at the dosage of 0.56 mg/kg diluted in 20 mL of saline solution in 4 minutes. After 2 minutes, an additional dose of 0.28 mg/kg diluted in 10 mL was administered. For SPECT, 99mTc-sestamibi was injected 6 minutes after infusion of dipyridamole, with image acquisition after 1 hour. Tomographic cuts were performed in the 3 major cardiac axes (minor vertical, major vertical, and horizontal). All tests were considered effective.

When compared per patient, the examinations were considered concordant when both were normal or both had perfusion alterations independent of their locations.

The comparison between myocardial contrast echocardiography and myocardial nuclear scintigraphy per territory of coronary perfusion was considered concordant whether a perfusion defect existed or not in the same territory in both examinations, independent of the perfusion pattern.

The analysis of concordance between the 2 methods was performed per patient and per coronary perfusion territory in regard to the presence or absence of perfusion defect. The territories of coronary perfusion were analyzed both as a whole, as well as individually.

The chi-square test was used for determining the significance of the distribution of concordance. The Student t test was used for comparing the values of concordance for each coronary territory. Variability lower than 0.05 was considered significant.

Results

The overall analysis of the 125 patients studied showed concordant myocardial contrast echocardiography and myocardial nuclear scintigraphy in 106 patients (84.8%, c2 = 58.579; P<0.001). Forty-five of these examinations were normal, and 61 were abnormal (39 reversible defects and 22 fixed defects). In 19 patients (15.2%), the examinations were discordant.

In the 125 patients, 375 coronary territories were analyzed. The overall concordance in these territories was 91.2% (342 in 375 territories, c2 = 210.905; P < 0.001). The distribution of the normal and abnormal examinations is shown in table II.

The assessment of concordance for each territory (AD, RC, and CX) separately is briefly shown in table III.

Although the concordance for the alterations in the anterior descending artery territory was smaller in terms of percentage, the comparison of the 3 territories using the Student t test showed no significance (P > 0.05).

The form of adenosine administration posed neither complications nor additional risks to the examinations. The mean dose of adenosine used per examination was 3.9 ampules. The side effects related to the administration of adenosine (facial warmth sensation, chest discomfort, headache, and transient complete atrioventricular block) were reported in less than 10% of the examinations.

Discussion

For 2 decades, assessment of myocardial perfusion through scintigraphy was considered the gold-standard for diagnosing coronary artery disease and the result of the procedures of reperfusion, for studying myocardial viability, and for stratifying the risk 8.

In the past 10 years, several studies reported that contrast echocardiography produces myocardial opacification when the contrast is intravenously administered 9, and, mainly, may identify the presence of perfusion defects at rest and during pharmacological stress 10.

The study of myocardial perfusion performed with echocardiography and peripheral infusion of contrast and the study performed with scintigraphy were first compared by Kaul et al 2, who studied 30 patients with suspected or known coronary artery disease by using the FS-069 second-generation contrast and dipyridamole as the stressor agent. When the analysis was performed per patient, concordance between the 2 methods was 86%, and, when the analysis was performed in each of the 3 coronary territories, concordance was 90% (88% for the territories with abnormal perfusion and 91% with normal perfusion). These promising values contributed to continuation of the research for the development of contrast echocardiographic techniques.

Porter et al 11 compared contrast echocardiography with PESDA at rest and after stress with sestamibi SPECT using videointensity for analysis (quantitative). They found 92% sensitivity and 84% specificity for myocardial contrast echocardiography, with excellent concordance in regard to location and extension of the perfusion defects.

Although the techniques of the 2 examinations are analogous, significant differences exist: 1) the location of the tracer is different in each technique; the contrast medium used for echocardiography is restricted to the vascular space. When injected through the intravenous route, the gas microbubbles mix with blood, and their concentration in a myocardial region reflects the blood volume in this region 12. Myocardial nuclear scintigraphy involves the intracellular uptake of the tracer concentrated in the mitochondria 13. Contrast echocardiography studies the integrity of the microvasculature, while the nuclear technique involves the need for intact muscle cell; 2) the difference relates to the characteristic of the image. The spatial resolution of echocardiography is 1 mm, while that of scintigraphy is 1 cm. Therefore, conditions in which a reduction in the thickness of the left ventricle and abnormal motion of its walls occur (akinesia, complete left bundle-branch block) may create or emphasize the perfusion defects on myocardial nuclear scintigraphy. On the other hand, myocardial contrast echocardiography can identify perfusion defects independent of the alterations in contractility, as already reported by Moraes et al 14, even in patients with previous myocardial infarction 15 or with complete left bundle-branch block 16.

Because it is a recent technique, myocardial contrast echocardiography is still difficult to interpret, mainly because of attenuations and shadows that usually relate to the basal segments of the inferior and lateral walls, or to the greater destruction of the contrast medium by the ultrasound in the apical region. The ultrasound reflection in the microbubbles is not homogeneous, resulting in a decrease in signal intensity and amplitude, more intense in the distal field. Different types of contrast media, as well as the administration in the form of bolus injection may lead to different degrees of attenuation.

Independently of the type of echocardiographic contrast medium used and of its route of administration, researchers have emphasized the need for staff training for acquisition and analysis of the echocardiographic images, according to each protocol, aiming at minimizing the incidence of artifacts to increase the sensitivity of myocardial contrast echocardiography, since specificity is very satisfactory4.

The choice of the stressor agent is an important factor for the greater or lower degree of accuracy of perfusion echocardiography.

The blood vessels distal to an obstructive lesion are maximally dilated at rest, while the proximal areas are normal. This indicates that the myocardial region distal to the obstruction has a smaller coronary flow reserve, defined as the maximum possible increase in flow that can occur in 1 single coronary artery undergoing stress. Coronary flow reserve can be studied with physical exercise, inotropic agents, and vasodilating drugs, such as adenosine and dipyridamole. Vasodilators are the preferred agents for contrast echocardiography.

Ronderos et al 17 used dipyridamole during myocardial contrast echocardiography to study 35 patients diagnosed with perfusion defects on myocardial nuclear scintigraphy. Those authors reported that 32 of those patients also had perfusion defects on echocardiography.

As in the present study, Heinle et al 18 used adenosine for assessing coronary flow reserve. Adenosine is a potent coronary vasodilator. Its peripheral injection increases coronary flow 3 to 4 times due to a decrease in coronary resistance, resulting in an increase in blood volume 19, which causes a variation in the intensity of myocardial contrast.

Although the overall concordance between myocardial contrast echocardiography and myocardial nuclear scintigraphy was similar in our study and that of Heinle et al18 — 84.8% and 81%, respectively — significant differences are observed in the studies in regard to the analysis of each coronary territory.

Heinle et al18 reported the following concordances for the territories of the anterior descending (AD), right coronary (RC), and circumflex (CX) arteries: 81%, 76%, and 72%, respectively. In our study, the concordances were 87.2% (109/125 territories), 93.6% (117/125 territories), and 92.8% (116/125 territories), respectively (tab. III). The differences are mainly based on the protocol used for myocardial contrast echocardiography.

Heinle et al 18 used power Doppler as the image modality. It more frequently generates artifacts in the distal fields, causing "fixed defects" mainly in the lateral wall, which are not seen on scintigraphy. This can explain the lower concordance of this study for the territory of the CX. In addition, power Doppler is very sensitive to cardiac movements, which, in this study, were intensified by the use of adenosine, which is known to cause tachypnea as a reflex mechanism.

This study applied the protocol developed by Morcerf et al 7, which uses the administration of adenosine bolus. This protocol has a sensitivity of 91.7% and specificity of 98.6%, with excellent intra- and interobserver concordance (k = 0.94, and k = 0.91, respectively). The continuous infusion of the contrast medium provides longer time for the adjustment of the initial image, in an attempt to reduce, as much as possible, the artifacts inherent to the echocardiographic study with contrast medium. In addition, the effect of the use of adenosine bolus is felt within a short time, facilitating the maintenance of the same adjustments of the equipment, the same velocity of contrast infusion, and a rapid comparison with the baseline image. The characteristic that differentiates this protocol and that could justify the high concordance in the RC and CX territories (93.6% and 92.8%, respectively) is the existence of an expected normality pattern for the administration of adenosine. This pattern is the great increase in the intensity of the contrast medium, which can be visually detected in the areas without obstruction or with noncritical obstruction. Therefore, even when heterogeneity of perfusion exists at rest, due to the presence of artifacts, with an increase in contrast intensity after adenosine administration, perfusion is considered normal because coronary flow reserve is preserved.

Based on these considerations, concordance with myocardial nuclear scintigraphy was detected in 106 (84.8%) of the 125 patients studied. The statistical study showed that this concordance was highly significant (P < 0.001). The same significance was observed when the analysis was performed by perfusion bed. Overall concordance was 91.2% (342/375 territories).

Although without statistical significance, a slight reduction in concordance among the examinations was observed in regard to the AD perfusion bed (tab. III). This may be due to the greater incidence, among the discordances in this territory, of patients with complete left bundle-branch block, which is a known factor of false-positive results in scintigraphic examinations. Of the 16 discordant examinations in the AD territories, 5 had complete left bundle-branch block.

A better understanding of the discordances is important. Initially, the results of myocardial contrast echocardiography are compared with those of myocardial nuclear scintigraphy, considered the gold standard. However, it is not possible to know which method has the correct information, because scintigraphy also has false-positive results.

In this study, discordance occurred in 19 examinations as follows: MIBI was the abnormal examination in 13 patients, and myocardial contrast echocardiography was abnormal in 6. Of the 13 patients with alteration only in MIBI, 6 had complete left bundle-branch block, 2 had previous myocardial infarction, and 1 patient had already undergone myocardial revascularization surgery. Of the 6 patients with alteration only on myocardial contrast echocardiography, 2 had previous myocardial infarction, and 3 had already undergone revascularization (2 patients with angioplasty and 1 patient with surgery). These data point to the need for correlating with another method, maybe coronary anatomy assessment (cine coronary angiography), aiming at improving the comprehension of the possibilities of myocardial contrast echocardiography in assessing myocardial perfusion.

In regard to the limitations of our study, the following issues could have favored our results: 1) the analysis of the clinical characteristics of the patients (tab. I) and of the distribution of the concordant examinations into normal and abnormal (44 normal and 61 abnormal examinations — 48.8%) identifies a group of patients with a greater probability of coronary artery disease, which is known to favor the diagnostic accuracy of the method; 2) in regard to the protocol of myocardial contrast echocardiography used, it is worth noting that its reproducibility was adequately tested in few diagnostic centers; 3) the qualitative and nonquantitative analysis could interfere with the results; 4) unlike myocardial contrast echocardiography, the scintigraphic examinations were performed in 2 different laboratories. Therefore, although the examinations were interpreted by cardiologists with certification in nuclear cardiology, who followed the same standard protocol for MIBI with dipyridamole, variation in the diagnostic criteria may have occurred.

In conclusion, an excellent concordance exists between myocardial contrast echocardiography and myocardial nuclear scintigraphy for assessing patients with coronary artery disease, and myocardial contrast echocardiography may represent a good alternative for assessing myocardial perfusion.

References

Correspondence to

Márcia Carrinho

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Cep 22040-020 - Rio de Janeiro, RJ, Brazil

E-mail:

mcarrinho@cardiol.br

Received for publication: 9/24/2003

Accepted for publication: 07/04/2004

English version by Stela Maris Costalonga