abcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBCSão Paulo, SP, Brazil3f6RGkQQ7HSZsSqwv9FJ7tp00009S0066-782X2006001500009S0066-782X(06)0870020910.1590/S0066-782X2006001500009Artigos OriginaisAnálise da função diastólica do ventrículo esquerdo em hipertensos sob variação de condições hemodinâmicas provocadas: estudo comparativo entre o doppler transmitral e tissularDanzmannLuiz CláudioFreitasValéria Centeno deAraújoLuiz FelipeTorresMarco Antonio RodriguesPorto AlegreRio Grande do SulUniversidade Federal do Rio Grande do SulHospital de Clínicas de Porto Alegre Brazil0820068721211271703200624082006This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
OBJETIVO: Avaliar o comportamento das velocidades de movimentação diastólica do segmento VE septal posterior basal justa-anular, obtidos pelo Doppler tissular em relação às velocidades do fluxo transmitral de hipertensos, submetidos à sobrecarga de pré-carga por elevação dos membros inferiores por 5 minutos, e durante 1 minuto de handgrip (condições 1 e 2, respectivamente). MÉTODOS: Vinte e cinco pacientes ambulatoriais (15 homens, 52±11 anos), com hipertensão arterial sistêmica >3 anos, com as seguintes variáveis do Doppler transmitral: E, A e E/A, e do Doppler tissular: E’, A’ e E’/A’, obtidas na situação basal e nas condições 1 e 2. A comparação dos resultados (basal vs. condições 1 e 2) foi realizada por teste t pareado. RESULTADOS: E(cm/s) variou de 68,88 ± 11,94 para 75,82 ± 15,71* enquanto E’(cm/s) variou de 8,22 ± 2,30 para 8,31 ± 2,24 na condição 1 (p<0,05). Adicionalmente, a comparação dos percentuais (%) de variação dos índices de Doppler mitral com os % de seus correspondentes medidos por Doppler tissular revelou diferença significativa entre E e E’, com incremento da pré-carga (p=0,01). CONCLUSÃO: Em pacientes com VE adaptado à hipertensão arterial sistêmica, o índice E’ modificou-se menos do que o índice E após manobra de elevação de pré-carga, o que deve orientar no sentido de sua maior utilização na avaliação da função diastólica por ecocardiografia.
Análise da função diastólica do ventrículo esquerdo em hipertensos sob variação de condições hemodinâmicas provocadas: estudo comparativo entre o doppler transmitral e tissular
Luiz Cláudio Danzmann; Valéria Centeno de Freitas; Luiz Felipe Araújo; Marco Antonio Rodrigues Torres
Hospital de Clínicas de Porto Alegre e Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Porto Alegre, RS
Correspondência
RESUMO
OBJETIVO: Avaliar o comportamento das velocidades de movimentação diastólica do segmento VE septal posterior basal justa-anular, obtidos pelo Doppler tissular em relação às velocidades do fluxo transmitral de hipertensos, submetidos à sobrecarga de pré-carga por elevação dos membros inferiores por 5 minutos, e durante 1 minuto de handgrip (condições 1 e 2, respectivamente).
MÉTODOS: Vinte e cinco pacientes ambulatoriais (15 homens, 52±11 anos), com hipertensão arterial sistêmica >3 anos, com as seguintes variáveis do Doppler transmitral: E, A e E/A, e do Doppler tissular: E’, A’ e E’/A’, obtidas na situação basal e nas condições 1 e 2. A comparação dos resultados (basal vs. condições 1 e 2) foi realizada por teste t pareado.
RESULTADOS: E(cm/s) variou de 68,88 ± 11,94 para 75,82 ± 15,71* enquanto E’(cm/s) variou de 8,22 ± 2,30 para 8,31 ± 2,24 na condição 1 (p<0,05). Adicionalmente, a comparação dos percentuais (%) de variação dos índices de Doppler mitral com os % de seus correspondentes medidos por Doppler tissular revelou diferença significativa entre E e E’, com incremento da pré-carga (p=0,01).
CONCLUSÃO: Em pacientes com VE adaptado à hipertensão arterial sistêmica, o índice E’ modificou-se menos do que o índice E após manobra de elevação de pré-carga, o que deve orientar no sentido de sua maior utilização na avaliação da função diastólica por ecocardiografia.
A disfunção diastólica ventricular esquerda (VE) tem sido reconhecida como uma das principais causas primárias de insuficiência cardíaca congestiva (ICC) 1. Diversos estudos indicam que 30 a 50% dos pacientes com a síndrome de ICC mantêm a função sistólica ventricular esquerda normal ou pouco comprometida, gerando, como propõem alguns, a denominação de insuficiência cardíaca "diastólica" para este grupo de pacientes2. Desde então, o perfil dos fluxos através da valva mitral na via de entrada do VE tem sido avaliado rotineiramente, através da análise do Doppler espectral, na busca de padrões que caracterizem tal diagnóstico e informem algo sobre o prognóstico desta doença3.
Embora tal método tenha estabelecido inicialmente o que seria chamado padrão de medida diastólica, logo se verificou que os resultados das avaliações eram variáveis e nem sempre reproduzíveis4. Alguns estudos mostraram, inclusive, ausência de um padrão de normalidade diante de um quadro clínico evidente de disfunção diastólica e insuficiência cardíaca, o que passou a ser denominado "padrão pseudonormal" 5. Tal padrão resulta do incremento da pressão atrial esquerda, que se torna superior aos efeitos do comprometimento do relaxamento do ventrículo esquerdo. Esta dependência da velocidade e do tempo de relaxamento isovolumétrico em relação ao relaxamento do VE, bem como à pressão atrial esquerda, foi evidenciada há muito tempo, e estas variáveis estabeleceram uma moldura que expressa as limitações dos métodos que se baseiam na análise do fluxo transmitral5. Este padrão pode ocorrer, porque as variáveis do fluxo da via de entrada do VE são dados de velocidades determinados pela diferença de pressão entre o átrio esquerdo e o VE na diástole. A avaliação das mudanças de volume tem a vantagem teórica de ser menos dependente da pré-carga do que as variáveis do DTM6.
O Doppler tissular (DT) estuda os sinais de alta amplitude e baixa velocidade derivados do miocárdio7. Este recurso tem se mostrado útil como um índice quantitativo da função segmentar do VE, tanto para a análise da diástole8 quanto da sístole9. Em estudos de disfunção diastólica, observou-se que este apresenta relativa independência da pré-carga6, tendo sido documentado haver pouca probabilidade de ele mostrar o padrão de ‘pseudonormalização’ visto com emprego do DTM.
A avaliação da função diastólica pelo DT pode, inclusive, ser utilizada para a análise diastólica segmentar com um alto nível de acurácia, conforme demonstrado em estudo recente10, no qual a interrogação dos múltiplos locais através desta técnica pôde ser feita usando-se os dados do Doppler tissular em cores, processando-se os sinais de todos os segmentos de VE.
O presente estudo clínico foi projetado com o fim de avaliar o comportamento dos índices diastólicos de VE extraídos de DT em relação às de DTM sob a influência da sobrecarga hemodinâmica – induzida pela modificação da pré-carga (relacionada à elevação dos membros inferiores) – e da pós-carga – pelo exercício isométrico com a manobra de handgrip – durante a análise da função diastólica desta câmara. A população estudada compunha-se de portadores de hipertensão arterial sistêmica (HAS) há pelo menos três anos, cujos ventrículos esquerdos encontravam-se adaptados a esta condição.
MÉTODOS
Seleção dos pacientes - Foram estudados consecutivamente vinte e cinco pacientes ambulatoriais, com HAS há pelo menos três anos. Os critérios de exclusão foram: sinais clínicos, eletrocardiográficos ou ecocardiográficos de isquemia miocárdica; doenças valvares; arritmias cardíacas; cardiomiopatias e doenças pericárdicas. Além disso, pacientes renais crônicos e diabéticos também foram excluídos. Não houve interferência dos pesquisadores com o uso das medicações cardioativas para tratamento da HAS. Todos os indivíduos que fizeram o teste para fins do presente estudo deram consentimento, por escrito, pós-informação, para entrar no protocolo, o qual foi aprovado pelo Comitê de Ética Institucional com o título de "Análise da função diastólica do ventrículo esquerdo por imagem de Doppler pulsátil tissular em pacientes hipertensos" na reunião do dia 19.01.2001 sob o número 99376.
Ecocardiografia - Os ecocardiogramas foram realizados em repouso, na posição de decúbito lateral esquerdo, usando-se um equipamento disponível comercialmente (HDI 5000, Philips-ATL, Seattle, WA). As imagens foram obtidas nos cortes tomográficos estandardizados do VE (parasternal longitudinal e transversais, e apicais 4-, 5-, e 2- câmaras) usando um transdutor de 3,5 MHz no modo harmônico. As imagens foram arquivadas em fitas VHS, e todas as análises do Doppler espectral mitral e tissular, bem como as medidas das cavidades e análises da cinética do VE foram realizadas on-line e off-line. As espessuras parietais de septo interventricular (Psiv) e parede posterior (Pp), bem como os diâmetros diastólico (Dd) e sistólico (Ds) do VE foram obtidos usando-se o modo-M; a hipertrofia VE (HVE) foi definida como um índice de massa >110g/m2 para mulheres e 125g/m2 para homens; e a dimensão AE foi medida durante a sístole tardia. A massa ventricular foi calculada automaticamente pelo equipamento (Fórmula da massa VE = 1,04 x [(Dd + Pp + Psiv)3 – Dd3]) e os volumes sistólico e diastólico do VE, bem como a fração de ejeção, foram obtidos usando-se o método de Teichholz.
Velocidades de fluxo transmitral -As imagens trans-torácicas apicais 4-câmaras do VE foram registradas usando-se o equipamento padronizado com um transdutor de 2.5 MHz. A amostra de volume foi colocada nos bordos livres dos folhetos da válvula mitral, na vista apical 4-câmaras. A velocidade do fluxo foi registrada com o método do Doppler pulsátil, usando-se a média de três batimentos representativos. O pico da velocidade diastólica precoce (E), o pico da velocidade sistólica atrial (A) e a razão E/A foram determinados.
Doppler tissular - As velocidades miocárdicas foram medidas pela ativação da função do Doppler tissular em cores, a fim de se registrarem as baixas velocidades e os sinais de alta intensidade, fazendo-se uso de alto número de frames necessário (120 MHz), com uma resolução temporal de 8 ms. Após tal período, posicionou-se a amostra volume na porção basal septal posterior e registrou-se o padrão do pico da velocidade precoce (E’ cm/s), o pico da velocidade correspondente à sístole atrial, ou enchimento diastólico tardio (A’ cm/s), e a razão E’/A’11.
Modificações induzidas nas condições hemodinâmicas - Os perfis das velocidades foram obtidos em condição basal, após manobra de aumento da pré-carga ao VE (condição 1) – a qual consistiu em elevação uniforme e sustentada de ambos os membros inferiores a um angulo de 45° em relação ao leito, durante um período de cinco minutos contínuos –, e após manobra de aumento de pós-carga ao VE (condição 2) – a qual consistiu em um minuto contínuo a 30% da capacidade máxima de apreensão de dinamômetro manual – handgrip.
Reprodutibilidade - A variabilidade interobservador – calculada como a diferença de duas medidas do mesmo paciente por dois observadores diferentes e igualmente treinados, divididas pelo valor médio desta – variou de 1,5 a 2,6% para os índices do fluxo transmitral e de 0,8 a 1,7% para o Doppler pulsátil tissular.
Análise estatística - Todos os valores foram apresentados como média ± desvio padrão (DP). As variáveis obtidas pelo Doppler mitral e pelo Doppler tissular em repouso (basal) foram comparadas com a condição associada à elevação dos membros inferiores (condição 1) e com a associada à manobra de handgrip (condição 2). As diferenças das médias de DTM E DT entre situação basal e condições 1 e 2 foram comparadas por teste t pareado de Student. Em uma segunda análise, foi calculado o percentual de variação dos índices de DTM nas condições 1 e 2, em relação ao basal, e comparado aos respectivos valores percentuais (%) de variação dos índices de DPT nas condições 1 e 2, também em relação ao basal. Neste momento constatou-se que os valores médios da diferença de percentual de variação (D%) eram menores do que o desvio padrão. Ao se concluir que os dados não tinham distribuição normal, utilizou-se o teste t de Wilcoxon para a comparação destas variáveis. Um valor de P < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.
RESULTADOS
Características da amostra - A amostra foi composta por vinte e cinco pacientes com idades entre 32 e 75 anos (52 ± 10,9), com índices antropométricos limítrofes (Índice de massa corporal=27,9) e não apresentaram variações extremas de pressão arterial media ou freqüência cardíaca durante o exame (PAM=108±20,7mmHg e FC=69,7±13,1bpm). Os índices médios de função sistólica foram normais, com fração de ejeção de 66,9±9,6% e fração de encurtamento sistólico de 37,5±7,1% e massa ventricular esquerda adequada (182,6±65,3g.) (tab. 1).
Valores basais - Os valores, em condições basais, para as velocidades calculadas pelo DTM foram: E = 68,88 ± 1,94cm/s, A = 61,88 ± 12,99cm/s, E/A = 1,16 ± 0,31. Os valores, em condições basais, para as velocidades calculadas pelo DT foram: E’ = 8,31 ± 2,31cm/s, A’ = 9,12 ± 1,93cm/s, E’/A’ = 0,92 ± 028 (Tabela 2).
Dependência das velocidades do fluxo mitral em relação à mudança das condições hemodinâmicas - O perfil de velocidade do índice DTM-E variou de maneira significativa, mediante a elevação da pré-carga (68,88±11,9cm/s vs. 75,82±15,71cm/s, P=0,002) (fig. 1). Não houve variação significativa de nenhum dos itens do DTM com elevação da pós-carga. O índice DT-E’ não apresentou variação significativa após a elevação da pré-carga (8,22 ± 2,30cm/s vs. 8,31 ± 2,24cm/s, P=NS) (fig. 2). Em contraposição, o índice A’ e a razão E’/A’ apresentaram alteração significativa (9,12 ± 1,93cm/s vs.10,05 ± 2,36cm/s, P=0,01) e (0,92±0,28 vs. 0,86±0,25, P=0,03), respectivamente. Com o incremento da pós-carga, E’ e a relação E’/A’ alteraram-se (8,22 ± 2,30cm/s vs. 7,54±1,86cm/s, P=0,04) e (0,92±1,93 x 0,81±1,27, P= 0,01).
Comparação entre variações do Doppler mitral e variações do Doppler tissular - A comparação entre os percentuais de variação das velocidades do fluxo mitral diante da mudança das condições hemodinâmicas com os mesmos percentuais de variação obtidas pela análise do Doppler tissular revelou uma diferença significativa de variação entre os D% para a onda E vs. D% para a onda E’ (6,1% vs. 0%, P=0,01), confirmando o comportamento de invariabilidade de E’ para incremento de pré-carga (Tabela 3).
Comparando-se a magnitude das mudanças observadas nas variáveis estudadas pelos dois métodos, sob as condições hemodinâmicas basais, elevação dos membros inferiores e handgrip, e aplicando-se o teste t de Wilcoxon para se avaliarem as diferenças entre as medianas das aferições, fica evidente haver uma diferença significativa entre as variações das ondas E do Doppler mitral em relação às ondas E’ do Doppler tissular.
DISCUSSÃO
Diástole e interferência da pré-carga e da pós-carga - O método mais tradicional para aferir a diástole é a ecocardiografia com uma análise do fluxo transmitral por Doppler pulsátil. Tal teste, entretanto, apresenta uma variação importante dos índices das ondas E e A e da relação de ambas as ondas (E/A), diante de modificações da pré-carga ao VE.
O Doppler tissular é o método que avalia a velocidade miocárdica segmentar na diástole e também na sístole. Em um estudo utilizando DT do miocárdio septal interventricular em relação ao fluxo transmitral em vinte pacientes com padrão de déficit de relaxamento (relação ondas E/A < 1), submetidos à infusão de 700 ml de soro fisiológico, evidenciou-se significativa modificação da relação das velocidades E/A medida por fluxo transmitral (E/A=0,7 ± 0,1 vs. 0,9 ± 0,1 p < 0,01), o que não foi observado nos parâmetros medidos por DPT (E’/A’=0,5 ± 0,1 vs. 0,5 ± 0,1, p=NS) 6.
Estes resultados apontam para o fato de que o exame da mobilidade de segmentos da parede ventricular por DPT é relativamente independente da pré-carga ventricular, conforme já havia sido previamente sugerido12.
Em relação à pós-carga, tanto o método de estudo do fluxo transmitral quanto o DPT exibem variações. Oki e cols.13, estudaram a fundo o Doppler pulsátil tissular. Em uma publicação13, os referidos autores avaliaram, em vinte voluntários sadios, a função sistólica e diastólica, através do ecocardiograma, antes e depois de elevação aguda da pós-carga secundária à infusão de angiotensina II (até obterem elevação de 30 mmHg na pressão arterial média). Agindo de tal maneira, observaram que todos os parâmetros diastólicos (DTM e DPT) sofreram variações significativas.
Estes achados sugeriram que ambos os métodos não são absolutamente independentes da pós-carga. Este fato, todavia, possibilita sua utilização para detectar e acompanhar o efeito de variações da pós-carga no VE, o que poderia ser útil, por exemplo, para acompanhamento da evolução clínica ou, eventualmente, para a quantificação da resposta às terapias medicamentosas.
Movimentação do anel mitral e dos segmentos adjacentes do miocárdio ventricular - Diante da manutenção de uma posição relativamente fixa do ápice ventricular durante o ciclo cardíaco14 – devendo o VE estar relativamente preservado quanto à sua geometria –, as modificações no eixo longitudinal refletiriam as modificações volumétricas, como apontado por Sohn e cols.6. No presente estudo, foi escolhida propositadamente a análise da movimentação do segmento septal interventricular na sua porção basal, tendo em vista que esta porção miocárdica adjacente ao anel mitral move-se mais paralelamente que os outros (como a face anterior, lateral e inferior), conforme já destacado por Sohn e cols.6.
Conforme se observa pela Figura 3, o Doppler tissular captou, no segmento analisado, dois movimentos distintos em direção à câmara atrial: um denominado (E’), o qual inicia simultaneamente com o começo do fluxo para a via de entrada do VE, onde sua velocidade de pico é sempre mais precoce que o pico da velocidade do fluxo pelo Doppler mitral e termina bem antes do final do influxo de sangue pelo orifício mitral. O pico da velocidade E’ é mais elevado que o pico de uma outra onda (A’), o que se assemelha ao padrão normal do fluxo transmitral. Como salientado por Sohn e cols.6, em seu clássico estudo, Mitral inflow after the end of left ventricular lengthening in the long-axis dimension, whether it is driven by pressure gradient or inertia, would lead to an increase in left ventricular volume in the short-axis dimension, which would mean higher compliance of the ventricular chamber in the short-axis dimension. Therefore, it may be assumed that a relaxation abnormality reflected in the long-axis dimension could potentially be evident earlier than clinical manifestation of global left ventricular relaxation abnormality. Como uma conseqüência deste particular de tal metodologia, assume-se que, ao se analisarem as variáveis pelo Doppler mitral, estar-se-á diante de dados relativos às velocidades, ao passo que, no caso do Doppler tissular, estes dados serão relativos às alterações de volume.
Doppler tissular: independência das modificações da pré-carga - Na análise dos dados do presente estudo encontramos independência dos valores de E’ às manobras de elevação dos membros inferiores (condição 1, correspondendo à variação da pré-carga). Previamente, outros investigadores – como Garcia e cols.12 – já haviam observado que a velocidade E' pouco se correlacionava com a velocidade do pico E, fato que apontava para uma relativa independência do pico da velocidade E' obtida pelo Doppler tissular. Com o presente estudo, demonstra-se originalmente que, mesmo com manobras mais simples e não-invasivas, conduzidas à beira do leito, não se observam modificações significativas no pico precoce da velocidade E' do anel mitral ao Doppler tissular (em contraposição à velocidade E do Doppler mitral), após uma alteração da pré-carga como a elevação dos membros inferiores.
Manobras de elevação dos membros inferiores e de handgrip para estudar as adaptações do coração às novas condições hemodinâmicas - Ambas as manobras utilizadas no presente estudo, para fins de provocar novos patamares hemodinâmicos como uma maneira de testar as respostas adaptativas do coração e da circulação, vêm sendo empregadas há muito tempo. O mecanismo de aumento da pré-carga com a conseqüente elevação da pressão arterial sistêmica foi recentemente relacionado à liberação de potentes vasoconstritores com ação endotelial15. O mecanismo de modificação hemodinâmica com aumento da pré-carga pela elevação dos membros inferiores, utilizando-se o protocolo que aplicamos aos indivíduos do presente estudo, também já está estabelecido16. Os comentários em relação à magnitude que tais manobras podem induzir nestas variáveis hemodinâmicas merecem ser analisados. Conforme se observa nas figuras 1 e 2 (com > pré-carga), as alterações foram de suficiente magnitude para interferir no comportamento da variável E analisada, obtidas pelo Doppler mitral no presente estudo, porém não alteraram a variável E’ medida pelo Doppler tissular. Tak e cols. observou efeito significativo da manobra de handgrip sobre a pré-carga e, conseqüentemente sobre índices diastólicos17. Outras publicações ratificaram o uso da manobra para produção de exercício isométrico e elevação efetiva de pós-carga, utilizando uma força aplicada de 30 a 50% da força máxima num período de 1 a 5 min18,19. Observamos que alguns pacientes tiveram dificuldades na manutenção da mesma força do handgrip pelo tempo que estipulamos (cinco minutos), e alguns indivíduos suportaram apenas uma carga menor e por menos tempo, muito embora este seja um problema comum em estudos previamente publicados com a utilização de similar tipo de exercício isométrico.
Diagnóstico da disfunção diastólica pelo Doppler tissular do segmento basal do septo interventricular - Os achados do presente estudo apontam para uma independência da pré-carga, considerando-se a velocidade da onda E’. Os dados e os resultados estatísticos que foram derivados pela análise de todas as variáveis estão de acordo com os achados presentes na literatura6,12,13,16.
Aplicações na prática clínica dos achados do presente estudo - Nos pacientes com o padrão de ‘pseudonormalização’, cujos parâmetros são obtidos tanto pelo Doppler mitral quanto pelo tissular, a variação dos picos das velocidades E e E’, bem como a razão E/A em relação à razão E’/A’, pode ser empregada para se diferenciar este padrão ‘pseudonormal’ de um padrão de enchimento normal. Considerando-se que a maneira mais difundida na prática ecocardiográfica tem sido tentar diferenciar este padrão ‘pseudonormal’ do padrão da função diastólica normal através da análise do padrão dos fluxos nas veias pulmonares – e nem sempre ele é útil para este fim neste subgrupo de pacientes –, a adição das manobras simples que propomos nesta investigação pode ser proposta para o estudo desses pacientes. Além disso, a variação dos índices de DT após modificações nas condições de pós-carga verificada neste estudo, sugere que estes índices possam ser utilizados para monitorização da função diastólica de pacientes hipertensos em tratamento com medicações que reduzem a pós-carga.
Limitações do estudo - O presente estudo, a exemplo de outros previamente publicados, apresenta várias limitações práticas, dentre as quais se destacam as seguintes: 1) considerando-se que foram excluídos pacientes com dissinergias do ventrículo esquerdo, é possível que os pacientes com alterações da cinética (por exemplo, comprometendo o segmento basal do septo interventricular) venham a exibir uma anormalidade nos perfis das variáveis analisadas, o que não exprime o comportamento global do ventrículo, o qual pode ser normal para o comportamento do parâmetro da sua função diastólica16; 2) embora tenhamos optado por medir a velocidade miocárdica na região mais adjacente ao anel, no septo interventricular, correspondendo mais precisamente ao segmento basal do septo interventricular posterior, por estar submetido em menor grau ao movimento translacional do coração, esta abordagem tem a desvantagem de ser afetada sempre que a função ventricular direita é anormal, por exemplo, secundariamente à hipertensão pulmonar, principalmente se esta câmara exibir sinais de disfunção associada16; 3) como foi critério de exclusão que os pacientes não exibissem o ritmo sinusal, é possível que, nos portadores de fibrilação atrial, por exemplo, os presentes achados não sejam aplicáveis; 4) embora seja menos afetado do que a análise pelo Doppler mitral, o aspecto limitante de uma janela acústica inadequada tem de ser levado em consideração. A avaliação diastólica por Doppler em geral é afetada também por taquicardia, valvulopatias e movimento rotacional cardíaco20.
Conclusões - Em pacientes com o ventrículo esquerdo adaptado à hipertensão arterial, a movimentação diastólica do segmento miocárdico adjacente ao anel mitral medida por Doppler tissular foi menos dependente da pré-carga do que quando estudada pela técnica de Doppler do fluxo transmitral. Este fato sugere a validade do método como índice coadjuvante para avaliação da função diastólica de VE neste grupo de pacientes. Conclui-se também, que os índices de DT sofreram variações significativas mediante a variação da pós-carga e que poderiam ser utilizados para monitorização e seguimento da diástole após tratamento anti-hipertensivos com drogas redutoras da pós-carga.
Potencial Conflito de Interesses
Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.
Marco Antonio Rodrigues Torres
Rua Faria Santos, 394/601
90670-150 – Porto Alegre, RS
E-mail:
cmsrangel@terra.com.br
Recebido em 24/08/06
Aceito em 17/03/06
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OBJECTIVE: To evaluate the behavior of LV diastolic displacement velocities of basal posterior septum near mitral ring segment obtained by tissue Doppler in relation to mitral flow velocities of hypertensive subjects, submitted to preload increase by left inferior limbs elevation for 5 minutes, and during 1 minute of handgrip (conditions 1 and 2, respectively). METHODS: Twenty five outpatients (15 men, 52±11 years), with arterial hypertension > 3 years, by the transmitral flow Doppler variables: E, A and E/A, and of tissue Doppler: E’, A’ and E’/A’, in basal situation and in conditions 1 and 2. For comparison of results in basal situation with conditions 1 and 2 a paired t test was applied. RESULTS: E(cm/s) varied from 68,88 ± 11,94 to 75,82 ± 15,71* and E’(cm/s) varied from 8,22 ± 2,30 to 8,31 ± 2,24 in condition 1 (p<0.05). In addition, a comparison of variation percent (%) of Doppler transmitral indices with corresponding tissue Doppler indices variation % showed a significant difference between E and E’, with preload increase (p=0.01). CONCLUSION: Patients with left ventricular adaptation to systemic arterial hypertension showed less modification of the index E' than E, after preload increase maneuver, an evidence that may suggest its more ample utilization in the context of echocardiographic left ventricular diastolic function evaluation
Left ventricular diastolic functionarterial hypertensiontissue Doppler
ORIGINAL ARTICLE
Assessment of left ventricular diastolic function in hypertensive patients under different hemodynamic conditions: comparative study between transmitral and tissue Doppler echocardiography
Luiz Cláudio Danzmann; Valéria Centeno de Freitas; Luiz Felipe Araújo; Marco Antonio Rodrigues Torres
Hospital de Clínicas de Porto Alegre e Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Porto Alegre, RS - Brazil
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ABSTRACT
OBJECTIVE: To evaluate the behavior of LV diastolic displacement velocities of basal posterior septum near mitral ring segment obtained by tissue Doppler in relation to mitral flow velocities of hypertensive subjects, submitted to preload increase by left inferior limbs elevation for 5 minutes, and during 1 minute of handgrip (conditions 1 and 2, respectively).
METHODS: Twenty five outpatients (15 men, 52±11 years), with arterial hypertension > 3 years, by the transmitral flow Doppler variables: E, A and E/A, and of tissue Doppler: E’, A’ and E’/A’, in basal situation and in conditions 1 and 2. For comparison of results in basal situation with conditions 1 and 2 a paired t test was applied.
RESULTS: E(cm/s) varied from 68,88 ± 11,94 to 75,82 ± 15,71* and E’(cm/s) varied from 8,22 ± 2,30 to 8,31 ± 2,24 in condition 1 (p<0.05). In addition, a comparison of variation percent (%) of Doppler transmitral indices with corresponding tissue Doppler indices variation % showed a significant difference between E and E’, with preload increase (p=0.01).
CONCLUSION: Patients with left ventricular adaptation to systemic arterial hypertension showed less modification of the index E' than E, after preload increase maneuver, an evidence that may suggest its more ample utilization in the context of echocardiographic left ventricular diastolic function evaluation.
Key words: Left ventricular diastolic function; arterial hypertension; tissue Doppler.
Left ventricular (LV) diastolic dysfunction has been recognized as one of the leading causes of congestive heart failure (CHF)1. Several studies have indicated that 30% to 50% of CHF patients have normal or slightly impaired left ventricular systolic function. Some researchers propose that these patients should be designated as a "diastolic" heart failure group2.
Since then, transmitral flow velocity profile at the LV entry pathway has been routinely assessed by spectral Doppler in the search for patterns that may characterize such a diagnosis and reveal something about disease prognosis3. Although this method had initially determined what would become known as diastolic measurement pattern, soon it was realized that evaluation results varied and reproducibility was limited4.
A few studies showed the lack of a pattern of normality even with a clear clinical condition of diastolic dysfunction and heart failure. This lack of a pattern began to be designated as "pseudonormal pattern"5. Such a pattern results from increased left atrial pressure that becomes higher than the effects of LV relaxation. This dependence on velocity and the isovolumetric relaxation time in relation to LV relaxation, as well as to left atrial pressure, was noticed long ago, and these variables set a framework that conveys the limitations of the methods based on transmitral flow assessment5.
This pattern may take place due to the fact that flow variables at the LV entry pathway are data determined by pressure differences between the left atrium and the LV during diastole. Evaluation of volume changes has the theoretical advantage of being less preload-dependent than TMD variables6.
Tissue Doppler (TD) assesses high-amplitude and low-velocity signals from the myocardium7. This resource has been useful as a quantitative index of LV segmental function for analysis of both diastole8 and systole9. Diastolic dysfunction studies have shown that this is relatively independent of preload6 and it has been documented that probability of the same "pseudonormalizaton" seen with TMD appearing is low
TD assessment of the diastolic function may even be used to yield a highly accurate diastolic segmental analysis, as shown in a recent study10, in which interrogation of multiple sites with this technique was possible using color tissue Doppler data and processing signals from all LV segments.
This clinical study was designed to assess the behavior of LV diastolic indices obtained by TDI as compared to those obtained by TMD under hemodynamic overload conditions – induced by changes in preload (leg-lifting) – and postload – by isometric exercise, (handgrip manouvre) – during analysis of the diastolic function of this chamber. The study population consisted of patients with systemic arterial hypertension (SAH) for at least three years, whose left ventricles had adapted to this condition.
METHODS
Patient selection - Twenty-five outpatients with SAH for at least three years were consecutively evaluated. Exclusion criteria were: clinical, electrocardiographic or echocardiographic signs of myocardial ischemia, valvar diseases, cardiac arrhythmias, coronary heart diseases and peripherical diseases. Moreover, chronic renal failure and diabetic patients were also excluded.
Investigators did not interfere with cardiac medications for SAH treatment. All individuals who underwent the test signed the written consent form expressing their agreement with the protocol approved by the institution Ethics Committee under the name "Assessment of the left ventricle diastolic function by pulsed-wave tissue Doppler in hypertensive patients", at the meeting held on January 19, 2001 (number 99376).
Echocardiography - The echocardiograms were performed with the HDI 5000, Philips-ATL, Seattle, WA equipment with patients at rest, lying down in the left lateral decubitus position. The images were acquired in standard tomography slices of the LV (longitudinal and transversal parasternal and, apical 4-, 5-, and 2- chamber views) with a 3.5 MHz transducer in harmonic mode. The images were archived on VHS tapes, and all analysis of spectral mitral and tissue Doppler, as well as the measurements of cavities and analysis of LV kinesis were performed on-line and off-line.
Parietal thicknesses of the interventricular septum (Psiv) and of the posterior wall (Pw), as well as LV diastolic (Dd) and systolic (Sd) diameters were obtained using the M mode; LV hypertrophy (LVH) was defined as a mass index >110g/sq m for women and 125g/sq m for men; AE dimension was also measured during late systole. Ventricular mass was automatically calculated by the equipment (mass formula: LV = 1.04 x [(Dd + Pw + Psiv)3 – Dd3]), and LV systolic and diastolic volumes, as well as ejection fraction, were obtained by the Teichholz method.
Transmitral flow velocities - LV apical four-chamber transthoracic images were recorded with standard 2.5 MHz transducer equipment. The volume sample was placed on the free-edge of mitral valve leaflets, at the apical four-chamber view. Flow velocity was recorded with the pulsed-wave Doppler method using the mean of three representative heart beats. Peak early diastolic velocity (E), peak atrial systolic velocity (A) and E/A ratio were determined.
Tissue Doppler imaging - Myocardial velocities were measured by activation of the color Tissue Doppler function, to record low-velocity and high-intensity signals, using a high number of frames (120 MHz) with a temporary resolution of 8 ms. After this period, the volume sample was placed at the basal portion of the posterior septum, and the peak early standard velocity pattern (E’ cm/s), the peak velocity corresponding to the atrial systole or late diastolic filling (A’ cm/s) and the E’/A’ ratio were recorded11.
Changes induced to hemodynamic conditions - Flow velocity profiles were obtained under baseline conditions, after manoeuvres to increase LV preload (condition 1) –by uniform and supported lifting of both legs to a 45-degree angle in relation to the bed during a continuous five-minute period – and after manoeuvres to increase LV postload (condition 2) – during a continuous one-minute period of sustained handgrip with a manual dynamometer at 30% of its maximum capacity.
Reproducibility - Interobserver variability – calculated as the difference between two measurements taken on the same patient by two different observers who had undergone the same training, divided by the mean value of the difference – varied from 1.5 to 2.6% for transmitral flow indices, and 0.8 to 1.7% for pulsed-wave tissue Doppler.
Statistical analysis - All values were presented as mean ± standard deviation (SD). The variables obtained at rest (baseline), through mitral Doppler and tissue Doppler were compared to the conditions associated with lower limb lifting (condition 1) and to the handgrip manouevre (condition 2). The mean TMD and TD differences between the baseline state and conditions 1 and 2 were compared by paired Student’s t-test.
The percentage of variation of TMD indices under conditions 1 and 2, in relation to the baseline and compared to corresponding percentage values (%) of the variation of TD indices under conditions 1 and 2, also in relation to the baseline, were calculated in a second assessment. It was then verified that the mean values of the difference in percentages of variation (D %) were smaller than the standard deviation. The conclusion that data did not have a normal distribution led to the use of the Wilcoxon t-test to compare these variables. A value of P < 0.05 was considered statistically significant.
RESULTS
Sample characteristics - The sample consisted of twenty-five patients, aged 32 to 75 years (52 ± 10.9), with borderline anthropometric indices (body mass index = 27.9) who did not present extreme variations in mean arterial blood pressure or heart rate during the exam (MAP=108±20.7mmHg and HR=69.7±13.1bpm). Mean indices of systolic functions were normal, with an ejection fraction of 66.9±9.6% and a systolic shortening fraction of 37.5±7.1%, and adequate left ventricular mass (182.6±65.3g.) (table 1).
Baseline values - Under baseline conditions, values for velocities calculated by TMD were: E = 68.88 ± 1.94cm/s. A = 61.88 ± 12.99cm/s. E/A = 1.16 ± 0.31. Under baseline conditions, values for velocities calculated by TD were: E’ = 8.31 ± 2.31cm/s. A’ = 9.12 ± 1.93cm/s. E’/A’ = 0.92 ± 028 (Table 2).
Comparison between variations recorded by mitral Doppler and by tissue Doppler - The comparison between the percentages of variation in mitral flow velocities after changes in hemodynamic conditions and the percentages of variation obtained by tissue Doppler analysis revealed a significant difference between the D% recorded for the E wave D% vs. that of the E’ wave (6.1% vs. 0%, P=0.01), which corroborates the nonvariability of E’ following increase in preload (Table 2).
By comparing the magnitude of changes observed in the variables evaluated by both methods under baseline hemodynamic conditions, lower limb lifting and handgrip, and by applying the Wilcoxon t-test to evaluate differences between the measurement medians, it becomes clear that there is a significant difference between variations in the E waves measured by mitral Doppler and the E’ waves measured by tissue Doppler.
DISCUSSION
Diastole and preload/postload interference - Transmitral flow pulsed-wave Doppler echocardiography is the most conventional method to evaluate diastole. The test, however, shows an important variation in E and A wave indices, and in the ratio between both waves (E/A) in view of changes induced by LV preload.
Tissue Doppler is the method that assesses segmental myocardial velocity at both diastole and systole. In a study comparing the interventricular septum on TD with that of transmitral flow in twenty patients with standard relaxation deficit (E/A wave ratio <1), who received an infusion of 700 ml of physiological saline, a significant change was observed in the E/A velocity ratio measured by transmitral flow (E/A=0.7 ± 0.1 vs. 0.9 ± 0.1 p < 0.01), which was not observed in the TD measurements (E’/A’=0.5 ± 0.1 vs. 0.5 ± 0.1. p=NS) 6.
These results point to the fact that assessment of segmental ventricular wall motion by TD is relatively independent from ventricular preload, as has already been suggested12.
Concerning postload, both transmitral flow study and TD show variations. Oki et al13, conducted a detailed study of pulsed-wave tissue Doppler. The authors13 evaluated systolic and diastolic functions in twenty healthy individuals by echocardiogram before and after acute postload elevation, secondary to the infusion of angiotensin II (until they obtained a 30 mmHg elevation in mean arterial blood pressure). By doing so, the authors observed that all diastolic parameters (TMD and TD) underwent significant variations.
These findings suggested that neither method is entirely independent of postload-variations. This fact, however, enables their utilization to detect and follow-up the effect of LV postload variations, which could be useful, for instance, to keep track of clinical progression or, perhaps, to quantify response to drug therapies.
Motion of mitral annulus and adjacent segments of the ventricular myocardium - In view of the relatively fixed position of the ventricular apex during the cardiac cycle14 – with LV relatively preserved as to its geometry – changes on the longitudinal axis would reflect volumetric changes, as indicated by Sohn et al16. In this study, the analysis of the wall motion in the basal portion of the interventricular was deliberately chosen, since this myocardial portion adjacent to the mitral annulus moves in a more parallel fashion than the others (such as the anterior, lateral and inferior face), as already highlighted by Sohn et al16.
As seen on Figure 3, the tissue Doppler exam captured, on the segment analyzed, two different movements towards the atrial chamber: one known as (E’), which starts simultaneously with the beginning of blood flow towards the LV entry pathway, where its peak velocity always occurs earlier than the peak flow velocity measured by mitral Doppler and is ended well before the blood inflow through the mitral orifice ends. The E’ peak velocity is higher than the peak of another wave (A’), which is similar to the normal pattern of transmitral flow. As emphasized by Sohn et al6, on their classical study: "Mitral inflow after the end of left ventricular lengthening in the long-axis dimension. whether it is driven by pressure gradient or inertia. would lead to an increase in left ventricular volume in the short-axis dimension. which would mean higher compliance of the ventricular chamber in the short-axis dimension. Therefore, it may be assumed that a relaxation abnormality reflected in the long-axis dimension could potentially be evident earlier than clinical manifestation of global left ventricular relaxation abnormality".
This particular aspect in the methodology suggests that mitral Doppler analysis of the variables yields data concerning velocities, whereas with tissue Doppler measurements, data would reflect changes in volume.
Tissue Doppler: independence of preload changes - Data analysis in this study showed independence of E’ values to the leg-lifting manouevre (condition 1, corresponding to change in preload). Other researchers – such as Garcia et al12 – had already observed that E’ velocity had only a slight relationship to E peak velocity, which indicated the relative independence of E’ peak velocity obtained by tissue Doppler.
With this study, it is shown for the first time that, even with simpler and noninvasive bedside manoeuvres, no significant changes were observed in the peak early E’ velocity of the mitral annulus on tissue Doppler (in contrast to E velocity on mitral Doppler), after a change in preload induced by elevation of the lower limbs.
Lower limb elevation and handgrip manoeuvres as a means to study adaptation of the heart to new hemodynamic conditions - Both manoeuvres used in this study, aiming at provoking new hemodynamic levels as a means to evaluate adaptive responses of circulation and the myocardium, have been employed for a long time. The preload increase mechanism with corresponding elevation of systemic arterial blood pressure was recently correlated to the release of powerful endothelial-action vasoconstrictors15.
The mechanism of hemodynamic change induced by increase in preload (lower limb lifting), using the same protocol applied to the subjects in this study, has also already been established16. Comments made concerning magnitude of the impact of the manoeuvres on these hemodynamic variables warrant analysis. As seen in Figures 1 and 2 (with > preload), the magnitude of the changes was enough to interfere with behavior of the E variable, obtained by mitral Doppler in this study, but did not have any impact on the E’ variable measured by tissue Doppler.
Tak et al observed a significant effect of the handgrip manoeuvre on preload and, consequently, on diastolic indices17. Other publications ratified the use of the manoeuvre to produce isometric exercise and an effective postload elevation, by applying 30% to 50% of maximal force over a period of 1 to 5 minutes18,19. We observed that a few patients had difficulties to maintain the same handgrip strength during the set time (five minutes), and a few individuals were only able to sustain a smaller load over a shorter time, even though this has been a commonly reported problem in studies previously published regarding utilization of similar-type isometric exercises.
Diagnosis of diastolic dysfunction of the basal segment of the interventricular septum as measured by tissue Doppler - The findings in this study point to a preload-independence, considering the E’ wave velocity. Statistical data and results obtained from the analysis of all variables are consistent with findings in literature6,12,13,16.
Application of the findings in this study to clinical practice - In patients with the ‘pseudonormalization" pattern, whose parameters may be obtained both by mitral Doppler and tissue Doppler, the variation of peak E and E’ velocities, as well as the E/A ratio in relation to the E’/A’ ratio, may be employed to differentiate this ‘pseudonormal’ pattern from a normal filling pattern.
Considering that the most common practice in echocardiographic procedures has been to try to differentiate this ‘pseudonormal’ pattern from normal diastolic function pattern by analyzing the pulmonary vein flow pattern – which is not always useful for this purpose in this subgroup of patients – the adoption of the simple manoeuvres proposed in this study may be useful for these patients. Moreover, variation in TD indices after the postload changes reported in this study suggest that these indices may be used to monitor the diastolic function of hypertensive patients being treated with medication to reduce postload.
Study limitations - This study, similarly to others previously published, has several practical limitations. Among them: 1) considering that patients with left ventricular asynergy were left out, it is possible that patients with kinesis abnormalities (for instance, those affecting the basal segment of the interventricular septum) may present abnormalities in the profiles of the variables analyzed, which does not express the overall behavior of the ventricle, which may be normal for the behavior of its diastolic function parameter16; 2) we have opted to measure myocardial velocity at the region more adjacent to the annulus on the interventricular septum, which corresponds more exactly to the basal segment of the posterior interventricular septum. However, due to the fact that it is subject in a lower degree to the translational movement of the myocardium, this approach has the disadvantage of being affected whenever the right ventricular function is altered. For instance, secondarily to pulmonary hypertension, especially if this chamber also presents signs of associated dysfunction16; 3) since one of the exclusion criteria was that patients should not be in sinus rhythm, it is possible that these findings may not be applicable to those with atrial fibrillation, for instance; 4) although less affected than mitral Doppler analysis, the constraining aspect of an inadequate acoustic window has to be taken into consideration. The Doppler diastolic evaluation is usually also affected by tachycardia, valvar diseases and cardiac rotational movement20.
Conclusions - In patients with the left ventricle adapted to arterial hypertension, the diastolic motion of the myocardial segment adjacent to the mitral annulus measured by tissue Doppler was less dependent on preload than when assessed by the transmitral flow Doppler. This fact suggests the validity of the method as a coadjuvant index for assessment of LV diastolic function in this group of patients. We may also conclude that TD indices were significantly affected by postload variation, and that they could be used to monitor and follow-up the diastole after antihypertensive treatment with postload-reducing drugs.
Potencial Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.