abcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBCSão Paulo, SP, BrazilkJzWksbLxfWL8mn5KtWMdWF00006S0066-782X2007000300006S0066-782X(07)0880030610.1590/S0066-782X2007000300006Artigos OriginaisDiferenças relacionadas ao sexo nos volumes ventriculares e na fração de ejeção do ventrículo esquerdo estimados por cintilografia de perfusão miocárdica: comparação entre os programas Quantitative Gated SPECT (QGS) e SegamiYamadaAlice TatsukoCampos NetoGuilherme de CarvalhoSoares JúniorJoséGiorgiMaria Clementina P.AraújoFernandoMeneghettiJosé ClaudioMansurAlfredo JoséSão PauloSão PauloUniversidade de São PauloFM Hospital das ClínicasBrazil032007883285290030720060504200601062006This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
OBJETIVO: Analisar as diferenças relacionadas ao sexo nas medidas obtidas pelos programas Segami e Quantitative Gated SPECT (QGS). MÉTODOS: Cento e oitenta e um indivíduos assintomáticos sem evidência de cardiopatia foram submetidos a estudos de perfusão miocárdica. O volume diastólico final (VDF), volume sistólico final (VSF) e a fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) foram quantificados pelos programas QGS and Segami para avaliar a influência do sexo, idade, peso, altura, freqüência cardíaca, pressão arterial sistólica, pressão arterial diastólica, índice de massa corporal e área de superfície corporal. RESULTADOS: As médias obtidas com o método QGS foram VDF (mulheres = 68 ml; homens = 95 ml; p < 0,001) e FEVE (mulheres = 66,24%; homens = 58,7%), e com o Segami, VDF (mulheres = 137 ml; homens = 174 ml) e FEVE (mulheres = 62,67%; homens = 58,52%). Foram observadas diferenças significantes entre homens e mulheres no VDF (p < 0,001) e VSF (p < 0,001), que persistiram após o ajuste em relação à área de superfície corporal. CONCLUSÃO: Os volumes ventriculares foram significantemente menores e a FEVE foi significantemente maior em mulheres, de acordo com os programas QGS e Segami.
tomografia computadorizada por emissão de fóton únicosexovolume sistólico21052007
ARTIGO ORIGINAL
Diferenças relacionadas ao sexo nos volumes ventriculares e na fração de ejeção do ventrículo esquerdo estimados por cintilografia de perfusão miocárdica: comparação entre os programas Quantitative Gated SPECT (QGS) e Segami
Alice Tatsuko Yamada; Guilherme de Carvalho Campos Neto; José Soares Júnior; Maria Clementina P. Giorgi; Fernando Araújo; José Claudio Meneghetti; Alfredo José Mansur
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas – FMUSP - São Paulo, SP
Correspondência
RESUMO
OBJETIVO: Analisar as diferenças relacionadas ao sexo nas medidas obtidas pelos programas Segami e Quantitative Gated SPECT (QGS).
MÉTODOS: Cento e oitenta e um indivíduos assintomáticos sem evidência de cardiopatia foram submetidos a estudos de perfusão miocárdica. O volume diastólico final (VDF), volume sistólico final (VSF) e a fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) foram quantificados pelos programas QGS and Segami para avaliar a influência do sexo, idade, peso, altura, freqüência cardíaca, pressão arterial sistólica, pressão arterial diastólica, índice de massa corporal e área de superfície corporal.
RESULTADOS: As médias obtidas com o método QGS foram VDF (mulheres = 68 ml; homens = 95 ml; p < 0,001) e FEVE (mulheres = 66,24%; homens = 58,7%), e com o Segami, VDF (mulheres = 137 ml; homens = 174 ml) e FEVE (mulheres = 62,67%; homens = 58,52%). Foram observadas diferenças significantes entre homens e mulheres no VDF (p < 0,001) e VSF (p < 0,001), que persistiram após o ajuste em relação à área de superfície corporal.
CONCLUSÃO: Os volumes ventriculares foram significantemente menores e a FEVE foi significantemente maior em mulheres, de acordo com os programas QGS e Segami.
Palavras-chave: tomografia computadorizada por emissão de fóton único, sexo, volume sistólico.
Introdução
Os volumes ventriculares e a fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) podem ser calculados por meio de imagens de perfusão miocárdica com tomografia computadorizada de emissão de fóton único (SPECT) com o auxílio de diferentes programas.
O programa Quantitative Gated SPECT (QGS) do Cedars-Sinai usa um esquema de detecção de bordas para avaliar os volumes ventriculares e a FEVE. Demonstrou-se que esses parâmetros são influenciados pelo sexo, com volumes ventriculares menores e FEVE maior para mulheres1. No entanto, a subestimação não-linear dos volumes miocárdicos com utilização do programa QGS pode ter causado hiper-redução dos volumes ventriculares e aumento da FEVE em mulheres, comparado com os homens, pois a subestimação aumenta com volumes menores2.
O programa Segami, desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Stanford, define a posição da parede ventricular por meio de parâmetros estatísticos de distribuição da taxa de contagem. Em simulações realizadas em computador, métodos que não requerem detecção de bordas para o cálculo da FEVE demonstraram ser mais acurados na obtenção de imagens de pacientes com coração pequeno3. A influência do sexo sobre as medidas do ventrículo esquerdo pelo programa Segami é menos conhecida.
O objetivo deste estudo foi avaliar as diferenças relacionadas ao sexo dos volumes do ventrículo esquerdo e da FEVE quantificados por meio de imagens de perfusão miocárdica com o auxílio dos programas QGS e Segami em indivíduos assintomáticos sem evidência de cardiopatia.
Métodos
Delineamento do estudo – De julho de 1998 a julho de 2001, foi formada uma coorte de indivíduos assintomáticos sem evidência de coronariopatia. Nessa coorte, realizou-se um estudo transversal para avaliar as diferenças nos volumes e na fração de ejeção do ventrículo esquerdo obtidos com perfusão miocárdica por gated SPECT. Essa coorte foi formada em um ambulatório de um grande hospital universitário especializado em cardiologia que também fornece cuidados primários e secundários.
A avaliação dos indivíduos assintomáticos incluiu exame médico, eletrocardiograma e radiografia do tórax. Os que apresentaram resultados normais nesses três exames foram considerados aptos e convidados a participar do estudo.
Depois de assinarem um termo de consentimento livre e esclarecido, os participantes foram submetidos a testes de eletrocardiografia de esforço em esteira, exames laboratoriais e cintilografia de perfusão miocárdica (gated SPECT).
Critérios de inclusão – indivíduos com mais de 18 anos que não tinham sintomas cardíacos e apresentaram exame físico, eletrocardiograma e radiografia torácica normais.
Critérios de exclusão - Indivíduos com história de doença cardiovascular, hipertensão sistêmica, infecção por Trypanosoma cruzi (doença de Chagas), diabetes melito, concentração de hormônio estimulador da tireóide abaixo de 0,05 ou acima de 8 mg/dl, doença pulmonar obstrutiva crônica, asma, insuficiência renal, doenças inflamatórias crônicas, doenças osteoarticulares, anemia crônica ou neoplasia; resultado anormal no eletrocardiograma de 12 derivações em repouso, ecocardiograma ou teste ergométrico em esteira.
Amostra do estudo – cento e oitenta e um indivíduos foram inscritos no estudo, 85 (47%) homens e 96 (53%) mulheres. As idades variaram de 20 a 80 anos (média de 43,8; desvio padrão de 12,2). As características basais da população do estudo são apresentadas na tabela 1.
Teste ergométrico – Os testes ergométricos foram realizados no aparelho Fukuda Denshi Ml-8000 Star de acordo com o protocolo de Ellestad4. Os critérios para interrupção do exercício foram exaustão física ou freqüência cardíaca máxima acima da esperada para a idade A resposta eletrocardiográfica durante o esforço foi medida 0,08 segundo após o ponto J e comparada com os valores iniciais. A presença de isquemia miocárdica foi definida como infradesnivelamento horizontal ou descendente do segmento ST > 1 mm ou infradesnivelamento ascendente > 1,5 mm.
Estudo de perfusão miocárdica (Gated SPECT) – Os indivíduos foram submetidos a um protocolo de cintilografia com Tc-99m sestamibi (296 MBq) em repouso não-sincronizada com eletrocardiograma e cintilografia com Tc-99m sestamibi (1110 MBq) após esforço realizados no mesmo dia. A aquisição de imagens foi iniciada no máximo 30 minutos após o término do exercício com a utilização de gama-câmara de duas cabeças equipada com colimadores de baixa energia e alta resolução (ADAC Vertex Plus). As imagens foram obtidas em 180° (64 projeções) durante aproximadamente 20 minutos. O intervalo R-R foi dividido em oito partes, correspondentes a diferentes momentos do ciclo cardíaco. Com base na duração de um ciclo básico definido no início da aquisição de imagens, estabeleceu-se uma variação máxima de 20% para os ciclos subseqüentes. As imagens foram reconstruídas com algoritmo iterativo utilizando-se filtro de passagem baixa de 5,0 e freqüência de corte de 0,7 ciclos/cm. Os conjuntos de imagens transaxiais resultantes foram reorientados para conjuntos de eixo curto, aos quais foram aplicados algoritmos dos programas QGS e Segami.
A determinação dos volumes ventriculares e da FEVE foi descrita em detalhes e previamente validada com a utilização dos programas QGS5 e Segami6.
Um observador verificava a delimitação automática do ventrículo esquerdo obtida com os algoritmos e, quando necessário, fazia alterações. O método Segami requer alguma intervenção por parte do operador para delimitar e definir o valor de radiação de fundo a ser subtraído das imagens sincronizadas. A delimitação é feita por meio da colocação manual de um elipsóide ao redor do ventrículo esquerdo para excluir a atividade do ventrículo direito e de estruturas extracardíacas. A retirada da radiação de fundo é realizada por meio da subtração da densidade média de contagens medidas em uma pequena área de interesse traçada na base ventricular nos quadros referentes ao final da diástole. Em seguida, o miocárdio é posicionado nas coordenadas tridimensionais ao longo dos raios originados no centro da cavidade ventricular. A posição da parede ventricular é calculada como o primeiro momento da distribuição das contagens ao longo de cada raio. Essa informação é usada para calcular o volume do ventrículo esquerdo.
Variáveis do estudo – Estudamos o volume diastólico final do ventrículo esquerdo, o volume sistólico final do ventrículo esquerdo e a FEVE calculados pelo programa QGS e comparamos com os valores obtidos pelo programa Segami em relação ao sexo, idade, peso corporal, altura, índice de massa corporal, freqüência cardíaca e pressões sistólica e diastólica.
Análise estatística – Os dados são apresentados como média + 1 desvio padrão. O teste t de Student foi utilizado para comparar as características basais e os parâmetros ventriculares de homens e mulheres. A relação entre idade e medidas ventriculares foi analisada com o coeficiente de correlação de Pearson. Os grupos foram comparados pela análise de covariância (ANCOVA), levando-se em consideração os efeitos de outras variáveis. A comparação entre os programas QGS e Segami foi feita por meio do coeficiente de correlação de Pearson, coeficiente de correlação intraclasse (CCI) e teste t de Student pareado. Valores de p < 0,05 foram considerados estatisticamente significantes.
Conselho de ética – O estudo foi aprovado pelo Conselho de Ética e Pesquisas em Seres Humanos da instituição (Protocolo SDC 296/97/90; Cappesq 615/97), e todos os participantes assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido antes de serem incluídos.
Resultados
Imagens de perfusão miocárdica - Nenhum indivíduo apresentou defeito de captação no exame de perfusão miocárdica após esforço.
Comparação entre os sexos - A comparação das características basais entre homens e mulheres demonstrou que a área de superfície corporal era significantemente menor em mulheres. Não houve diferenças estatisticamente significantes em relação à idade, freqüência cardíaca e pressões sistólica e diastólica entre homens e mulheres (tab. 1).
Os volume ventriculares foram significantemente menores e a FEVE foi significantemente maior em mulheres, calculados pelos programas QGS e Segami (tab. 2).
Os volumes diastólico e sistólico do ventrículo esquerdo estavam relacionados com a área de superfície corporal. Na estimativa feita pelo programa QGS, os coeficientes de correlação foram r = 0,584 para o volume diastólico final e r = 0,536 para o volume sistólico final (p < 0,001). Nas medidas obtidas pelo programa Segami, os coeficientes de correlação foram r = 0,502 para o volume diastólico final e r = 0,459 para o volume sistólico final (p < 0,0001).
A FEVE apresentou uma relação inversa com a área de superfície corporal nos dois programas, como foi demonstrado por r = - 0,412 para o programa QGS e r = - 0,193 para o programa Segami (p < 0,009).
Após o ajuste para a área de superfície corporal dos volumes ventriculares e da FEVE, as diferenças entre homens e mulheres persistiram (tab. 2).
Comparação entre os programas QGS e Segami - Na comparação dos programas QGS e Segami, os volumes calculados pelo Segami foram sistematicamente maiores (tab. 2).
Os resultados da correlação de Pearson entre as medidas volumétricas obtidas com os programas Segami e QGS giraram em torno de 0,7. Entretanto, os coeficientes de correlação intraclasse mostraram fraca concordância, e as diferenças foram significantes (tab. 3).
Foi realizada uma análise de Bland-Altman para comparar as medidas de FEVE obtidas com os programas Segami e QGS em homens (Gráfico 1) e mulheres (Gráfico 2). As curvas revelaram uma tendência para valores menores (diferenças negativas) com o programa Segami, comparado com o programa QGS, e para fração de ejeção maior, principalmente em mulheres.
Valores de referência para medidas de fração de ejeção e volume do ventrículo esquerdo - Com base nos percentis 5 e 95, o limite inferior de normalidade para FEVE pelo método QGS foi de 44% para homens e 51% para mulheres, e pelo método Segami foi de 48,3% para homens e 53% para mulheres. Os valores de referência para volumes ventriculares e FEVE são apresentados na tabela 4.
Diferenças relacionadas à idade - Em nosso estudo, não foi constatada correlação entre idade e medidas ventriculares estimadas pelo programa QGS. No programa Segami, houve correlação entre volumes e idade, com coeficientes baixos (abaixo de 0,20). Os valores das correlações são mostrados na tabela 5.
Discussão
Nosso estudo avaliou uma amostra da população brasileira sem cardiopatia, abrangendo uma ampla faixa etária (entre 20 e 80 anos) e descobriu alguns valores de referência para volumes ventriculares e FEVE para homens e mulheres, medidos pelos programas QGS e Segami.
Diferenças relacionadas ao sexo - Rozanski e cols.7 e De Bondt e cols.1, utilizando o programa QGS, observaram que os volumes ventriculares e a FEVE apresentavam diferenças significantes entre homens e mulheres. As mulheres tinham volumes menores e valores maiores de fração de ejeção. A correção dos valores em relação à área de superfície corporal não eliminou essas diferenças. No entanto, a subestimação não-linear dos volumes miocárdicos calculados pelo programa QGS, sobretudo em corações pequenos, pode estar associada a essa diferença. Já foi demonstrado previamente que, no programa QGS, a resolução limitada da gama-câmara pode subestimar em até 15% o volume ventricular esquerdo para um volume de 101 ml, 25% para um volume de 52 ml e 50% para um volume de 37 ml2.
Nosso estudo demonstrou que as mulheres tinham volumes significantemente menores e valores de FEVE significantemente maiores em ambos os programas. A correção dos valores em relação à área de superfície corporal não eliminou essas diferenças. As diferenças entre os sexos observadas com o método Segami indicam que essas mesmas diferenças encontradas no método QGS não são causadas por artefato do programa.
Comparação entre os programas QGS e Segami - Everaert e cols.8 compararam os programas QGS e Segami em 40 pacientes. Esses autores encontraram uma excelente correlação entre os dois métodos para o cálculo da FEVE (r = 0,93) e constataram que os volumes ventriculares calculados pelo programa Segami eram maiores que os calculados pelo programa QGS. Nosso estudo também demonstrou que o programa Segami apresentava sistematicamente volumes ventriculares maiores. Isso pode ser explicado pelas diferenças na modelagem do ventrículo esquerdo entre algoritmos, tamanho de pixel e parâmetros de reconstrução9. Os resultados dos testes de correlação de Pearson para comparações entre as medidas de volumes ventriculares obtidas com os programas Segami e QGS foram altos. Entretanto, os coeficientes de correlação intraclasse apresentaram fraca concordância, e as diferenças foram significantes.
Esses resultados indicam que as medidas dos volumes ventriculares avaliadas por programas distintos (QGS e Segami) podem não ser clinicamente intercambiáveis para o acompanhamento de determinado paciente.
Em nosso estudo, as medidas de FEVE nos dois programas demonstraram fraca correlação (r = 0,554). A comparação das médias revelou uma diferença estatisticamente significante (p = 0,002). Entretanto, a diferença foi tão pequena que não alcançou significância clínica, muito provavelmente porque programas quantitativos que utilizam informações sobre densidade de contagem (Segami) para a determinação da função sistólica são menos influenciados pela magnitude do volume esquerdo e pela resolução da imagem do que os algoritmos baseados em detecção das bordas (QGS).
A análise de Bland-Altman revelou boa correlação entre os programas QGS and Segami, mas não para valores maiores de FEVE, principalmente em mulheres. Valores de FEVE na faixa mais alta foram observados com maior freqüência no programa QGS, principalmente em mulheres. No entanto, o QGS é o programa mais utilizado clinicamente, e o seu valor prognóstico já foi validado anteriormente.
Uma limitação do nosso estudo foi a falta de um padrão de referência, o que impediu uma análise de qual dos dois programas foi o mais acurado.
Valores de referência para volumes ventriculares e FEVE - O número de pacientes deste estudo não permitiu que fossem estabelecidos limites normais para FEVE e volumes ventriculares. Contudo, os valores de referência obtidos com os 181 pacientes para o método QGS (FEVE > 44% para homens e > 51% para mulheres) foram semelhantes aos obtidos por Rozanski e cols.7 (FEVE > 41% para homens e > 49% para mulheres e Ababneh e cols.10 (FEVE > 43% para homens e > 50% para mulheres).
Diferenças relacionadas à idade - Não foi detectada variação significante nos volumes ventriculares e na FEVE em relação à idade pelo método QGS. Entretanto, Slotwiner e cols.11, em uma grande série de 464 adultos clinicamente normais, descobriram um leve porém significante aumento na FEVE e uma redução no tamanho do ventrículo com a idade. De Bondt e cols.1, utilizando a análise de variância, descobriram diferenças relacionadas à idade apenas no grupo de mulheres > 65 anos que tinham VDF e VSF significantemente menores e valores de FEVE significantemente maiores.
Em nosso estudo, empregando o método Segami, observamos correlação entre volumes ventriculares e idade, com baixos coeficientes (abaixo de 0,20). A ausência de diferença significante relacionada à idade pelo método QGS e a fraca correlação pelo método Segami podem ter sido conseqüência do baixo número de indivíduos em algumas faixas etárias.
Concluindo, os dados provenientes desta amostra de indivíduos sem indícios de cardiopatia demonstraram que os volumes ventriculares e a FEVE estimados pelos programas QGS e Segami variam de acordo com o sexo, e que as medidas de volumes obtidas com programas deferentes podem não ser clinicamente intercambiáveis para o acompanhamento de determinado paciente.
Nenhum dos autores tem interesse financeiro em nenhum programa de software cardíaco.
Potencial Conflito de Interesses
Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.
Correspondência:
Alice Tatsuko Yamada
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas (INCOR)
Avenida Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44
05403-000 – São Paulo, SP
E-mail:
alice.yamada@incor.usp.br
Artigo recebido em 05/04/06; revisado recebido em 01/06/06; aceito em 03/07/06.
1. De Bondt P, Van de Wiele C, De Sutter J, De Winter F, De Backer G, Dierckx RA. Age- and gender specific-differences in left ventricular cardiac function and volumes determined by gated SPECT. Eur J Nucl Med. 2001; 28: 620-4.Age- and gender specific-differences in left ventricular cardiac function and volumes determined by gated SPECTEur J Nucl Med2001620428De BondtPVan de WieleCDe SutterJDe WinterFDe BackerGDierckxRA2. Nakajima K, Taki J, Higuchi T, Kawano M, Taniguchi M, Maruhashi K, et al. Gated SPECT quantification of small hearts: mathematical simulation and clinical application. Eur J Nucl Med. 2000; 27: 1372-9.Gated SPECT quantification of small hearts: mathematical simulation and clinical applicationEur J Nucl Med20001372927NakajimaKTakiJHiguchiTKawanoMTaniguchiMMaruhashiK3. Feng B, Sitek A, Gullberg GT. Calculation of the left ventricular ejection fraction without edge detection: application to small hearts. J Nucl Med. 2002; 43: 786-94.Calculation of the left ventricular ejection fraction without edge detection: application to small heartsJ Nucl Med20027869443FengBSitekAGullbergGT4. Ellestad MH, Davis FA. Stress testing: principles and practice. Philadelphia: S.A. Davis; 1995.Stress testing: principles and practice1995EllestadMHDavisFA5. Germano G, Kiat H, Kavanagh PB, Moriel M, Mazzanti M, Su H, et al. Automatic quantification of ejection fraction from gated myocardial perfusion SPECT. J Nucl Med. 1995; 36: 2138-47.Automatic quantification of ejection fraction from gated myocardial perfusion SPECTJ Nucl Med199521384736GermanoGKiatHKavanaghPBMorielMMazzantiMSuH6. Everaert H, Franken PR, Flamen P, Goris ML, Momen A, Bossuyt A. Left ventricular ejection fraction from gated SPECT myocardial perfusion studies: a method based on the radial distribution of count rate density across the myocardial wall. Eur J Nucl Med. 1996; 23: 1628-33.Left ventricular ejection fraction from gated SPECT myocardial perfusion studies: a method based on the radial distribution of count rate density across the myocardial wallEur J Nucl Med199616283323EveraertHFrankenPRFlamenPGorisMLMomenABossuytA7. Rozanski A, Nichols K, Yao SS, Malholtra S, Cohen R, DePuey G. Development and application of normal limits for left ventricular ejection fraction and volume measurements from 99mTc-sestamibi myocardial perfusion gated SPECT. J Nucl Med. 2000; 41: 1445-50.Development and application of normal limits for left ventricular ejection fraction and volume measurements from 99mTc-sestamibi myocardial perfusion gated SPECTJ Nucl Med200014455041RozanskiANicholsKYaoSSMalholtraSCohenRDePueyG8. Everaert H, Bossuyt A, Franken PR. Left ventricular ejection fraction and volumes from gated single photon emission images: comparison between two algorithms working in three-dimensional space. J Nucl Cardiol. 1997; 4: 472-6.Left ventricular ejection fraction and volumes from gated single photon emission images: comparison between two algorithms working in three-dimensional spaceJ Nucl Cardiol199747264EveraertHBossuytAFrankenPR9. Hambye AS, Vervaet A, Dobbeleir A. Variability of left ventricular ejection fraction and volumes with quantitative gated SPECT: influence of algorithm, pixel size and reconstruction parameters in small and normal-sized hearts. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2004; 12: 1606-13. Variability of left ventricular ejection fraction and volumes with quantitative gated SPECT: influence of algorithm, pixel size and reconstruction parameters in small and normal-sized heartsEur J Nucl Med Mol Imaging200416061312HambyeASVervaetADobbeleirA10. Ababneh AA, Sciacca RR, Kim B, Bergmann SR. Normal limits for left ventricular ejection fraction and volumes estimated with gated myocardial perfusion in patients with normal exercise test results: influence of tracer, gender, and acquisition camera. J Nucl Cardiol. 2000; 7: 661-8.Normal limits for left ventricular ejection fraction and volumes estimated with gated myocardial perfusion in patients with normal exercise test results: influence of tracer, gender, and acquisition cameraJ Nucl Cardiol200066187AbabnehAASciaccaRRKimBBergmannSR11. Slotwiner DJ, Devereux RB, Schawrtz JE, Pickering TG, Desimone G, Ganau A, et al. Relation of age to left ventricular function in clinically normal adults. Am J Cardiol. 1988; 82: 621-6.Relation of age to left ventricular function in clinically normal adultsAm J Cardiol1988621682SlotwinerDJDevereuxRBSchawrtzJEPickeringTGDesimoneGGanauAOriginal ArticlesGender differences in ventricular volumes and left ventricle ejection fraction estimated by myocardial perfusion imaging: comparison of Quantitative Gated SPECT (QGS) and Segami software programs
OBJECTIVES: To test for gender differences in the measurements obtained by Segami and Quantitative Gated SPECT (QGS) software programs. METHODS: 181 asymptomatic individuals without heart disease were submitted to myocardial perfusion imaging. End-diastolic volumes (EDV), end-systolic volumes (ESV) and left ventricular ejection fraction (LVEF) were measured by QGS and Segami software programs to evaluate the influence of gender, age, weight, height, heart rate, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, body mass index and body surface area. RESULTS: The means in the QGS method were: EDV (women= 68 ml; men= 95 ml; p<0.001), LVEF (women= 66.24%; men= 58, 7%) and Segami: EDV (women= 137 ml; men= 174 ml), LVEF (women= 62.67%; men= 58, 52%). There were significant differences between men and women in the EDV (p<0.001), ESV (p<0.001) and LVEF (p=0.001) that persisted after adjusting for body surface area. CONCLUSION: Ventricular volumes were significantly lower and LVEF was significantly higher in women, estimated by QGS or Segami software programs.
Gender differences in ventricular volumes and Left ventricle ejection fraction estimated by myocardial perfusion imaging: comparison of Quantitative Gated SPECT (QGS) and Segami software programs
Alice Tatsuko Yamada; Guilherme de Carvalho Campos Neto; José Soares Júnior; Maria Clementina P. Giorgi; Fernando Araújo; José Claudio Meneghetti; Alfredo José Mansur
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas – FMUSP - São Paulo, SP - Brazil
Mailing Address
SUMMARY
OBJECTIVE: To test for gender differences in the measurements obtained by Segami and Quantitative Gated SPECT (QGS) software programs.
METHODS: 181 asymptomatic individuals without heart disease were submitted to myocardial perfusion imaging. End-diastolic volumes (EDV), end-systolic volumes (ESV) and left ventricular ejection fraction (LVEF) were measured by QGS and Segami software programs to evaluate the influence of gender, age, weight, height, heart rate, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, body mass index and body surface area.
RESULTS: The means in the QGS method were: EDV (women= 68 ml; men= 95 ml; p<0.001), LVEF (women= 66.24%; men= 58, 7%) and Segami: EDV (women= 137 ml; men= 174 ml), LVEF (women= 62.67%; men= 58, 52%). There were significant differences between men and women in the EDV (p<0.001), ESV (p<0.001) and LVEF (p=0.001) that persisted after adjusting for body surface area.
CONCLUSION: Ventricular volumes were significantly lower and LVEF was significantly higher in women, estimated by QGS or Segami software programs.
Ventricular volumes and left ventricle ejection fraction (LVEF) may be estimated in the myocardial perfusion single-photon emission computed tomography (SPECT) by different software programs.
The Cedars-Sinai Quantitative Gated SPECT software package (QGS) uses the edge-detection scheme for assessment of ventricular volumes and LVEF. These parameters were demonstrated to be influenced by gender, with lower ventricular volumes and higher LVEF values estimated for women1. However, the non-linear underestimation of myocardial volumes using QGS may have resulted in over-reduction of ventricular volumes and major LVEF calculations in women when compared to men, because the underestimation increases at smaller volumes2.
The Segami software program developed by researchers of Stanford University defines the ventricular wall position by statistical parameters of count rate distribution. In computer simulations, methods that do not require detection of edges for LVEF calculation were demonstrated to be more accurate when imaging patients with small hearts3. Gender influence on the measurements of the left ventricle by Segami software program is less well known.
We performed this study to evaluate gender-related differences of left ventricular volumes and LVEF measured by myocardial perfusion imaging measured by the QGS and Segami software program in asymptomatic individuals without evidence of heart disease.
Methods
Study design - A cohort of asymptomatic individuals with no evidence of heart disease was established from July of 1998 to July of 2001. In this cohort a cross-sectional study was performed to evaluate the gender differences in left ventricular volumes and left ventricular ejection fraction obtained with a myocardial perfusion gated SPECT. This cohort was established in a general outpatient clinic of a large tertiary care university hospital dedicated to cardiology that also provides primary and secondary levels of care. Evaluation of asymptomatic individuals included medical examination, electrocardiogram and chest X-ray. Those with normal clinical examination, as well as normal electrocardiogram and chest X-ray, were considered eligible for the study and were invited to participate.
After written informed consent, participants were submitted to a treadmill electrocardiography exercise stress test, laboratory work-up, and myocardial perfusion gated SPECT.
Inclusion criteria - Individuals without cardiac symptoms, older than 18 years, presenting with normal physical examination, normal electrocardiogram and chest X-ray were included in the study.
Exclusion criteria - Individuals with a history of cardiovascular disease, systemic hypertension, Trypanosoma cruzi infection (Chagas’ disease microorganism), diabetes mellitus, thyroid-stimulating hormone lower than 0.05 or higher than 8 mg/dL, chronic obstructive pulmonary disease, asthma, renal failure, chronic inflammatory diseases, osteoarticular diseases, chronic anemia or neoplasia, abnormal 12-lead resting electrocardiogram, echocardiogram or treadmill electrocardiographic exercise stress test were excluded from the study.
Study sample - One hundred and eighty-one individuals were enrolled in the study, 85 (47%) men and 96 (53%) women. Their ages ranged between 20 and 80 (mean 43.8; standard deviation 12.2) years. Baseline characteristics of the studied population are presented in table 1.
Exercise test - The exercise tests were performed on the Fukuda Denshi Ml-8000 Star model according to the Ellestad exercise protocol4. The criteria for interruption of the exercise were physical exhaustion or exceeded maximum heart rate for the age. The electrocardiogram response during stress was measured 0.08 s after the J point and was compared with baseline values. The response was considered ischemic if horizontal or downsloping ST-segment depression of > or = 1 mm or upsloping depression > or = a 1.5 mm.
Myocardial perfusion gated SPECT – The individuals were submitted to a same-day Tc-99m sestamibi (296 MBq) ungated rest/Tc-99m sestamibi (1110 MBq) stress protocol. Gated SPECT acquisition started within 30 minutes of exercise completion using a dual-headed gamma camera equipped with low-energy high-resolution collimators (ADAC Vertex Plus). Imaging was performed over 180º (64 projections) with a total imaging time of approximately 20 minutes. R-R interval was divided into 8 parts, correspondent to the different moments of the cardiac cycle. From the duration of a defined basic cycle in the beginning of the acquisition, a maximum variation of 20% for the subsequent cycles was established. Images were reconstructed with an iterative algorithm using a low-pass filter with an order of 5.0 and a cut-off frequency of 0.7 cycles/cm. The resulting transaxial image sets were re-oriented into short axis sets to which both QGS and Segami algorithms were applied.
The determination of ventricular volumes and LVEF was described in detail and previously validated using QGS5 and Segami6 software programs.
An observer verified the automatic left ventricle delimitation by the algorithms and carried out alterations when necessary. The Segami method requires some operator intervention to mask and threshold the gated images. Masking is done by manually fitting an ellipsoidal mask around the left ventricle to exclude activity coming from the right ventricle and non-cardiac structures. Thresholding is performed by subtracting from each pixel the average count density measured in a small region of interest drawn at the base of the left ventricular cavity on the end-diastolic bin. The myocardium is then sampled in the three-dimensional coordinates along radii originating in the center of the ventricular cavity. The left ventricular wall position is calculated as the first moment of the count rate distribution along each radius. Information is used to calculate left ventricular volume.
Studied variables - We studied left ventricle end-diastolic volume, left ventricle end-systolic volumes and LVEF measured by QGS in comparison to those obtained by the Segami software program in relation to gender, age, body weight, height, body mass index, heart rate, systolic and diastolic blood pressure.
Statistical analysis - Data are expressed as mean ± 1 standard error. Comparisons between men and women regarding basal characteristics and ventricular parameters were performed using Student’s t-test. Pearson’s correlation coefficient was used for statistical analysis of relationship between age and ventricular measurements. Analysis of Covariance (ANCOVA) was performed to compare the groups; the effects of other variables were taken into account. The comparison between QGS and Segami was analyzed by using Pearson's correlation, intraclass correlation coefficient (ICC) and paired t- test. A value of p<0.05 was considered statistically significant. The above correction was made for clarity.
Ethics committee - The study was approved by the institutional Committee on Ethics and Human Research (File SDC 296/97/90; Cappesq 615/97), and all participants signed an informed consent before inclusion in the study.
Results
Myocardial perfusion imaging - All individuals had stress myocardial perfusion imaging without uptake defects.
Comparison between genders - Baseline characteristics comparison of the men and women showed that body surface area was significantly lower in women. There were no statistically significant differences in relation to age, heart rate, systolic and diastolic blood pressure between men and women (Table 1).
Ventricular volumes were significantly lower and LVEF were significantly higher in women, as estimated by QGS and Segami software programs (Table 2).
Left ventricular diastolic and systolic volumes were related to body surface area. In the QGS software program estimate, the correlation coefficients were r = 0.584 for end-diastolic volume and r=0.536 for end-systolic volume (p<0.001). In the Segami software program measurements, correlation coefficients were r = 0.502 for end-diastolic volume and r=0.459 for end-systolic volume (p<0.0001). LVEF demonstrated an inverse relationship with the body surface area in both software programs, as demonstrated by r = - 0.412 for QGS and by r = - 0.193 for Segami software programs (p < 0.009).
An adjustment for the body surface area was done in the ventricular volumes and LVEF, and the differences between women and men persisted (Table 2).
Comparison of QGS and Segami software programs - Comparison of QGS and Segami software programs revealed that the Segami estimations demonstrated higher volumes systematically (Table2).
Pearson’s correlation results between volumes measurements obtained with Segami and QGS were around 0.7. However, the intraclass correlation coefficients showed poor agreement and the differences were significant (Table 3).
Bland-Altman analysis was performed for comparison of LVEF measurements obtained with Segami and QGS software programs in men (Graphic 1) and women (Graphic 2). The curves revealed a trend to lower values (negative differences) with Segami software compared to QGS and for a higher ejection fraction, especially in women.
Reference values for left ventricular ejection fraction and volume measurements - Based on the percentiles 5% and 95%, the inferior limit of normality for LVEF was in the QGS method: 44% for men and 51% for women and in the Segami method: 48,3% for men and 53% for women. Reference values for ventricular volumes and LVEF are shown in table 4.
Age related differences - Correlation between age and ventricular measurements estimated by the QGS software program were not found in our study. The Segami software program showed correlations between volumes and age with low coefficients (below 0.20). The values of the correlations are shown in table 5.
Discussion
Our study evaluated a sample of Brazilian population without heart disease in a wide range of age (between 20 and 80) and found some reference values for left ventricular volumes and LVEF for men and women, measured by QGS and Segami software programs.
Gender-related differences - Using the QGS software program, Rozanski et al7 and De Bondt et al1, found that the ventricular volumes and LVEF presented significant differences between men and women. Women had lower volumes and higher ejection fraction values. Normalization to body surface area did not eliminate these differences. However, the non-linear underestimation of myocardial volumes, mostly in small hearts, estimated by QGS might be associated with such a difference. It was previously demonstrated for QGS software program that the limited resolution of the gamma camera may result in underestimation of the left ventricular volume by 15% for a volume of 101 ml, 25% for a volume of 52 ml, and 50% for a volume of 37 ml2.
Our study demonstrated that the women had significant lower volumes and higher values of LVEF in both software programs. Normalization to body surface area did not eliminate these differences. Gender-related differences with the Segami method suggests that gender differences found in QGS are not the result of a software program artifact.
Comparison of the QGS and Segami software programs - Everaert et al8 compared QGS and Segami programs in 40 patients. They observed excellent correlation between the two methods for calculating LVEF (r=0.93) and also found that the Segami software program calculated larger volumes than the QGS software program did. In accord, our study demonstrated that Segami software program systematically had higher ventricular volumes. This can be explained by differences in left ventricular modeling between algorithms, pixel size and reconstruction parameters9. Pearson’s correlation test results for comparisons of ventricular volumes measurements obtained with Segami and QGS software programs were high. However, the intraclass correlation coefficients showed poor agreement and the differences were significant.
These results suggest that ventricular volumes measurements assessed by different software programs (QGS and Segami) may not be clinically interchangeable for follow-up of an individual patient.
In our study, the measures of LVEF in both software programs demonstrated a poor correlation (r=0.554). The comparison of means revealed a statistically significant difference (p=0.002). However, the difference was so small that it has no clinical significance, most likely because quantitative programs using count density information (Segami) for determining systolic function are less influenced by left volume size and imaging resolution than those algorithms based on edge detection (QGS).
The Bland-Altman analysis revealed a good correlation between QGS and Segami that worsened for higher values of LVEF, especially in women. LVEF values in the higher range were observed more frequently in the QGS software program, especially in women. However, QGS is the software program most widely used clinically, and its prognostic value was previously validated.
Our study was limited due to lack of a gold standard; this did not allow estimation as to which software program was more accurate.
Reference values for ventricular volumes and LVEF - The number of patients in this study did not allow setting normal limits for LVEF and ventricular volumes. However, the reference values obtained with 181 patients for QGS method (LVEF > 44% for men and > 51% for women) were similar to those obtained by Rozanski et al7 (LVEF > 41% for men and > 49% for women) and Ababneh et al10 (LVEF > 43% for men > 50% for women).
Age-related differences - We did not detect significant variation of ventricular volumes and LVEF in relation to age using the? QGS method. However, Slotwiner et al. in a large series of 464 clinically normal adults found a slight but significant increase in LVEF and a decrease in chamber size with age 11. De Bondt et al1 using analysis of variance found age-related differences only in the group of women age > 65 who showed significant lower EDV and ESV and higher LVEF values.
In our study, using the Segami method we observed correlation between volumes and age with low coefficients (below 0.20). The absence of an age-related significant difference with QGS and a poor correlation in the Segami method may have been the result of the small number of subjects in some age ranges.
In conclusion, our data in this sample of individuals without evidence of heart disease demonstrated that ventricular volumes and LVEF estimated by QGS and Segami software programs vary according to gender, and volume measurements by different software programs may not be clinically interchangeable for a follow-up in an individual patient.
None of the authors has a financial interest in any cardiac software program package.
Potential Conflict of Interest
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
References
Alice Tatsuko Yamada
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas (INCOR)
Avenida Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44
05403-000 – São Paulo, SP - Brazil
E-mail:
alice.yamada@incor.usp.br
Manuscript received April 5, 2006, revised manuscript received June 1, 2006; accepted on July 7, 2006.