abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC São Paulo, SP, Brazil 9qW9TxGMK6wt5z66PV7NVnJ 00016 S0066-782X2007000500016 S0066-782X(07)08800516 10.1590/S0066-782X2007000500016 Artigos Originais Sincronia ventricular em portadores de miocardiopatia dilatada e indivíduos normais: avaliação através da ventriculografia radioisotópica Brandão Simone Cristina S. Giorgi Maria Clementina P. Miche Rodrigo T. de Nishioka Silvana D'Orio Lopes Rafael Willain Izaki Marisa Soares Junior José Martinelli Filho Martino Meneghetti José Cláudio São Paulo SP USP FM Hospital das Clínicas 05 2007 88 5 596 601 24 11 2006 19 09 2006 22 08 2006 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

OBJETIVO: Estabelecer parâmetros de sincronia intra- e interventricular em indivíduos normais e compará-los aos de pacientes com miocardiopatia dilatada com e sem distúrbios de condução ao eletrocardiograma (ECG). MÉTODOS: Três grupos de pacientes foram incluídos no estudo: 18 indivíduos (G1) sem cardiopatia e com ECG normal (52+/-12 anos, 29% masculinos); 50 portadores de miocardiopatia dilatada e disfunção ventricular esquerda grave, sendo 20 pacientes (G2) com QRS < 120 ms (51+/-10 anos, 75% masculinos) e 30 pacientes (G3) com QRS > 120 ms (57+/-12 anos, 60% masculinos). Todos foram submetidos à ventriculografia radioisotópica (VR). Para avaliar dissincronia intraventricular esquerda foi estudada a largura do histograma de fase e para avaliar dissincronia interventricular foi medida a diferença da média do ângulo de fase entre o ventrículo direito e o esquerdo (DifDE). RESULTADOS: As frações de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE)s foram: 62±6% (G1), 27±6% (G2) e 22±7% (G3) e do VD foram: 46 ± 4% (G1), 38±9%(G2) e 37±9% (G3). A avaliação da largura do histograma de fase foi de: 89±18 ms (G1), 203±54 ms (G2) e 312±130 ms (G3), p<0,0001. A medida da difVDVE foi de: 14±11 ms (G1), 39±40 ms (G2) e 87±49 ms (G3); quando se compararam G1 x G2 e G1 x G3, p<0,0001 e G2 x G3, p=0,0007. CONCLUSÃO: Os parâmetros analisados discriminam os três grupos de pacientes de acordo com o grau de sincronia ventricular. Pacientes com miocardiopatia dilatada e sem bloqueio de ramo ao ECG (QRS < 120 ms) podem apresentar dissincronia, porém em menor grau que os pacientes com QRS alargado.

 Ventriculografia radioisotópica imagem de fase sincronia ventricular 26 06 2007

ARTIGO ORIGINAL

Sincronia ventricular em portadores de miocardiopatia dilatada e indivíduos normais: avaliação através da ventriculografia radioisotópica

Simone Cristina S. Brandão; Maria Clementina P. Giorgi; Rodrigo T. de Miche; Silvana D'Orio Nishioka; Rafael Willain Lopes; Marisa Izaki; José Soares Junior; Martino Martinelli Filho; José Cláudio Meneghetti

Instituto do Coração do Hospital das Clínicas – InCor-FMUSP – São Paulo, SP

Correspondência

RESUMO

OBJETIVO: Estabelecer parâmetros de sincronia intra- e interventricular em indivíduos normais e compará-los aos de pacientes com miocardiopatia dilatada com e sem distúrbios de condução ao eletrocardiograma (ECG).

MÉTODOS: Três grupos de pacientes foram incluídos no estudo: 18 indivíduos (G1) sem cardiopatia e com ECG normal (52+/-12 anos, 29% masculinos); 50 portadores de miocardiopatia dilatada e disfunção ventricular esquerda grave, sendo 20 pacientes (G2) com QRS < 120 ms (51+/-10 anos, 75% masculinos) e 30 pacientes (G3) com QRS > 120 ms (57+/-12 anos, 60% masculinos). Todos foram submetidos à ventriculografia radioisotópica (VR). Para avaliar dissincronia intraventricular esquerda foi estudada a largura do histograma de fase e para avaliar dissincronia interventricular foi medida a diferença da média do ângulo de fase entre o ventrículo direito e o esquerdo (DifDE).

RESULTADOS: As frações de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE)s foram: 62±6% (G1), 27±6% (G2) e 22±7% (G3) e do VD foram: 46 ± 4% (G1), 38±9%(G2) e 37±9% (G3). A avaliação da largura do histograma de fase foi de: 89±18 ms (G1), 203±54 ms (G2) e 312±130 ms (G3), p<0,0001. A medida da difVDVE foi de: 14±11 ms (G1), 39±40 ms (G2) e 87±49 ms (G3); quando se compararam G1 x G2 e G1 x G3, p<0,0001 e G2 x G3, p=0,0007.

CONCLUSÃO: Os parâmetros analisados discriminam os três grupos de pacientes de acordo com o grau de sincronia ventricular. Pacientes com miocardiopatia dilatada e sem bloqueio de ramo ao ECG (QRS < 120 ms) podem apresentar dissincronia, porém em menor grau que os pacientes com QRS alargado.

Palavras-chave: Ventriculografia radioisotópica, imagem de fase, sincronia ventricular.

Introdução

Com o surgimento da terapia de ressincronização cardíaca (TRC), no início da década de 1980, o estudo da sincronia de contração ventricular tornou-se de grande importância1. A TRC através da estimulação atriobiventricular melhora a qualidade de vida, a tolerância ao exercício, reduz o número de internações2,3, a mortalidade por progressão da insuficiência cardíaca (IC) e a mortalidade total4,5. De acordo com as diretrizes de tratamento da IC do Colégio Americano de Cardiologia e Sociedade Americana de Cardiologia, essa terapia está indicada em pacientes com IC refratária ao tratamento clínico otimizado, duração do QRS maior que 120 ms ao eletrocardiograma (ECG), principalmente na presença de bloqueio de ramo esquerdo (BRE) e fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) menor que 35%6. Por sua vez, sabe-se que a presença isolada de BRE não traduz especificamente o dissincronismo e que cerca de 27% dos pacientes com IC e QRS menor que 120 ms têm dissincronia ventricular7.

Diante da complexidade técnica, dos custos da TRC e especialmente dos benefícios que ela pode oferecer aos pacientes com IC, é importante identificar indivíduos potencialmente responsivos à terapia na população de portadores de cardiomiopatia dilatada, em que a evidência do dissincronismo ventricular é essencial. A duração do QRS tem sido o principal parâmetro na identificação de dissincronia ventricular1. Entretanto, evidências crescentes têm demonstrado uma pobre correlação entre a resposta clínica e funcional à TRC e a duração do intervalo QRS8,9. Por sua vez, medidas diretas da dissincronia eletro-mecânica baseadas em métodos de imagem simples e não-invasivos podem melhorar os critérios de seleção e predizer melhor a resposta à TRC9,10. Alguns estudos têm utilizado a cintilografia sincronizada das câmaras cardíacas, ou ventriculografia radioisotópica (VR) de equilíbrio, para avaliar, através das imagens paramétricas de fase e amplitude, a sincronia de movimentação dos ventrículos11-20. Assim, parâmetros quantitativos que avaliem objetivamente o grau de sincronia inter- e intraventricular esquerda podem ajudar na melhor seleção e acompanhamento desses pacientes pré e pós TRC, acrescentando informação à medida do QRS ao ECG.

O objetivo deste estudo foi determinar valores de sincronia inter- e intraventricular em indivíduos sem cardiopatia e com ECG normal, através das imagens de fase derivadas da transformação de Fourier da VR, e compará-los aos de pacientes com miocardiopatia dilatada e duração do QRS ao ECG maior e menor que 120 ms.

Métodos

Foi realizado estudo prospectivo, transversal, no qual foram avaliados os dados de 68 ventriculografias radioisotópicas realizadas no serviço de Medicina Nuclear do Instituto do Coração da cidade de São Paulo, Brasil, no período de março de 2005 a maio de 2006. O comitê de ética da instituição aprovou o projeto.

Casuística - A análise das imagens de fase da VR foi feita em exames selecionados de pacientes que foram encaminhados para uma avaliação não-invasiva da função ventricular. Todos os pacientes foram adequadamente informados do objetivo do estudo e assinaram termo de consentimento.

Os pacientes foram separados em três grupos. O primeiro grupo (G1) compreendeu 18 indivíduos sem história de cardiopatia e ECG normal (idade média de 52+/-12 anos, 29% do sexo masculino); o segundo (G2) consistiu de 20 pacientes portadores de miocardiopatia dilatada, FEVE ao ecocardiograma inferior a 35%, classe funcional (CF) de IC pela New York Heart Association (NYHA) I a III e intervalo QRS ao ECG inferior a 120 ms (idade média de 51+/-10 anos, 75% do sexo masculino); e o terceiro grupo (G3) constou de 30 candidatos à TRC, portadores de miocardiopatia dilatada, CF de IC pela NYHA III ou IV com tratamento medicamentoso otimizado, FEVE ao ecocardiograma inferior a 35% e QRS ao ECG superior ou igual a 120 ms (idade média de 57+/-12 anos, 60% do sexo masculino). As características da população estão condensadas na tabela 1.

Ventriculografia radioisotópica sincronizada ao ECG - A marcação de hemácias foi realizada pela técnica in vivo. Para isso, os pacientes receberam cloreto estanoso por via venosa (2 mg), aguardaram-se 20 minutos, e a seguir foi administrado o pertecnetato (99mTcO4-) na dose de 740 MBq. As imagens foram adquiridas em gama câmara (LEM-Siemens) equipada com colimador de alta sensibilidade, para baixa energia e propósitos gerais e processadas em um computador utilizando o software ERNA. O pico da onda R do ECG foi utilizado para definir o início da aquisição das imagens. As imagens foram adquiridas inicialmente na projeção oblíqua anterior esquerda de melhor separação ventricular ("best septal view") e depois na oblíqua anterior esquerda de 30°. Foram realizadas 32 imagens por ciclo cardíaco com cerca de 300000 a 400000 contagens em cada quadro, utilizando-se matriz de 64 x 64. Para fins de análise da função ventricular foi calculada a FEVE e a FE do ventrículo direito (FEVD) com a seguinte fórmula:

Análise das imagens de fase - A seqüência de movimentação das paredes ventriculares foi avaliada quantitativamente através das imagens paramétricas de fase obtidas com a primeira harmônica de Fourier da curva tempo versus atividade de cada pixel das imagens adquiridas20. O ciclo cardíaco é um fenômeno periódico e pode ser representado pela projeção de um movimento circular, de duração igual à duração do R-R. Dessa forma se obtém uma correspondência entre os momentos, ou tempos, do ciclo R-R e os respectivos ângulos da circunferência, chamados ângulos de fase. As contagens de cada pixel variam de acordo com a fase do movimento ventricular. Cada pixel posicionado na imagem de fase foi codificado em uma escala de cores. Os pixels com o mesmo ângulo de fase, ou seja, com redução simultânea de contagens ou mesma fase de movimento demonstram a mesma cor. Os histogramas de fase de ambos os ventrículos e de cada um separadamente foram construídos a partir desses dados. Na abscissa do histograma encontram-se os ângulos de fase de movimentação ventricular, e na ordenada o número de pixels em cada ângulo de fase. A imagem de fase mostra o retardo relativo da movimentação das regiões ventriculares em relação ao pico da onda R do ECG em cada pixel da imagem (retardo eletromecânico). A sincronia interventricular (DVV) foi avaliada pela diferença entre o ângulo de fase média de movimentação do ventrículo direito (VD) e do ventrículo esquerdo (VE). A sincronia intraventricular esquerda (DVE) foi avaliada pela largura do histograma de fase do VE e os ângulos de fase com número de pixels inferior a 10% do valor médio de todos os pixels da região de interesse do VE foram excluídas. Assim foi possível padronizar a medida para todos os pacientes do estudo. Os valores obtidos foram transformados em milissegundos para análise estatística (figs. 1 e 2).

Análise estatística - As variáveis numéricas foram descritas através da média ± desvio-padrão (DP). Foram utilizados testes paramétricos. A comparação dos dados da VR entre os três grupos de pacientes estudados foi feita através do teste ANOVA; em seguida, foi realizado o teste de Bonferroni para localizar as diferenças. Para avaliar a diferença de distribuição de homens e mulheres entre os grupos foi utilizado o teste do Qui-quadrado. Um valor de p inferior a 0,05 foi considerado estatisticamente significante.

Resultados

Grupos de pacientes - A média da duração do QRS em cada grupo é mostrada na tabela 2. Em relação à função ventricular sistólica global analisada através da VR, a média da FEVE no G1 foi de 62±6%, no G2 foi de 27±6% e no G3 de 22±7%, sendo a diferença entre os grupos estatisticamente significante (p<0,0001). A FEVD média foi de 46±4%, 38±9% e 37±9% para G1, G2 e G3, respectivamente. A diferença foi estatisticamente significante entre G1 e G2 (p=0,002) e G1 e G3 (p=0,0006) mas não entre G2 e G3 (p=0,7) (tab. 2).

Avaliação da sincronia interventricular (DVV) - A diferença temporal da motilidade média entre os dois ventrículos (difVDVE) foi 14±11 ms no G1, 39±40 ms no G2 e 87±49 ms no G3, p<0,0001. O atraso foi significantemente maior no G2 quando comparado ao G1 (p<0,0007) e no G3 quando comparado ao G1 e G2, p<0,0001 (gráfico 1).

Avaliação da sincronia intraventricular esquerda (DVE) - A diferença temporal de movimento entre as regiões ventriculares foi estatisticamente diferente entre os três grupos (p<0,0001) sendo muito maior no G3 (312±130 ms) quando comparado ao G2 (203±54 ms) e ao G1 (89±18 ms) (gráfico 2).

Discussão

No coração, o sistema de condução elétrica controla desde a sístole atrial até a coordenação de contração das paredes ventriculares. Na cardiomiopatia dilatada, ocorre aumento dos volumes ventriculares em razão das alterações funcionais e estruturais que interferem com a dinâmica cardíaca, provocando atrasos e prejudicando a contração atrial e a coordenação de contração dos ventrículos (atraso na condução inter- e intraventricular). Esse dissincronismo de contração piora ainda mais o desempenho cardíaco e os sintomas de IC21-24. Por exemplo, na presença BRE, observa-se uma ativação mais precoce da região septal associada a um estresse da região lateral que resulta na contração atrasada dessa parede e um grande estresse do septo já ativado prejudicando a contração miocárdica25. A TRC leva a uma melhora da ativação elétrica com conseqüente melhora na sincronia ventricular, na eficiência da função de bomba e na redução da regurgitação mitral1-6.

Cerca de 30% dos pacientes que recebem marcapasso com a finalidade de ressincronização não apresentam benefícios. Entretanto, uma proporção significante de pacientes com IC, disfunção ventricular esquerda importante e QRS inferior a 120 ms pode se beneficiar dessa terapia. Porém, de acordo com os critérios atuais de seleção, os pacientes com QRS menor que 120 ms não são candidatos à TRC1,8,26. Vários estudos têm sugerido que a medida do grau de dissincronia ventricular pelos métodos diagnósticos, tais como ressonância nuclear magnética, ecocardiograma com Doppler tecidual e ventriculografia radioisotópica poderiam melhor predizer a resposta à TRC8-12,14-17,26.

Por meio do presente estudo, foi possível verificar quais parâmetros quantitativos de sincronismo ventricular obtidos da análise de fase permitem estabelecer diferenças entre os três grupos de pacientes de acordo com o desempenho funcional do miocárdio ventricular e a largura do QRS. Foi observado que em pacientes candidatos a TRC, o retardo eletromecânico de movimentação ventricular é bem maior em relação ao de pacientes sem cardiopatia e ECG normal. Ainda mais, pacientes portadores de miocardiopatia dilatada com disfunção sistólica grave do VE e duração do QRS inferior a 120 ms podem apresentar dissincronia ventricular, porém em valores inferiores aos de pacientes com QRS alargado.

Alguns estudos já têm demonstrado através da ecocardiografia com Doppler tecidual que a avaliação de dissincronia ventricular parece ser mais importante que a duração do QRS na seleção de candidatos a TRC26-28. Fauchier e cols.16 relataram que a presença de dissincronia intraventricular esquerda avaliada através das imagens de fase da VR foi um preditor independente de evento cardíaco na cardiomiopatia dilatada idiopática sem relação com a largura do QRS. Esses autores também sugeriram que valores expressos em milissegundos, em vez de em graus, são mais adequados porque levam em conta a duração do ciclo cardíaco. Nosso estudo também usou os valores em milissegundos para padronizar a unidade com os outros métodos que avaliam dissincronia.

A ventriculografia radioisotópica é uma técnica bem estabelecida e foi pioneira na avaliação da sincronia da motilidade ventricular13. É de fácil utilização, rápida, reprodutível e permite também avaliar a função sistólica global de ambos os ventrículos com pouca interferência do operador. Mediante um recurso matemático (1ª harmônica de Fourier) é possível avaliar o grau de sincronia ventricular29. Esse método avalia a sincronia de movimentação ventricular por pixel da imagem, diferindo nesse ponto do ecocardiograma. Neste estudo foi possível encontrar diferenças temporais na movimentação das paredes inter- e/ou intraventriculares, mesmo em pacientes que apresentavam QRS com duração normal, parecendo ser a análise de fase uma ferramenta extremamente sensível na detecção de dissincronia. Esse dado sugere que o método poderia ser utilizado especialmente nos pacientes em que a TRC se apresenta como opção terapêutica mas nos quais outros métodos não identificaram dissincronia.

Os resultados mostraram valores médios de dissincronia interventricular através da VR cerca de três vezes maiores no G2 e seis vezes maiores no G3, e de dissincronia intraventricular esquerda cerca de duas vezes maiores no G2 e três vezes maiores no G3 em relação ao grupo de normais (G1). Valores acima de 40 ms são usados por muitos serviços na caracterização de dissincronia inter- e intraventricular esquerda através do ecocardiograma com Doppler tecidual30. Nosso estudo avaliou dissincronia ventricular esquerda de modo diferente dos outros estudos que usaram a VR12-16,18. Foi medida a largura do histograma de fase do VE e não o desvio-padrão. Em alguns pacientes, o DP parecia subestimar o grau de dissincronia, por isso optou-se por utilizar a largura do histograma. Assim foi medido o tempo de movimentação de toda a área de interesse do VE sendo encontrados valores maiores de dissincronia intraventricular esquerda quando comparados com os valores da literatura. Entretanto, esses valores foram bem diferentes nos três grupos estudados, mostrando que essa medida discrimina os pacientes de acordo com diferentes graus de sincronia ventricular. Em indivíduos com grandes dispersões dos ângulos de fase, a aferição da largura do histograma torna-se mais difícil. Mais estudos precisam ser feitos para avaliar a reprodutibilidade dos valores encontrados.

A VR também permite calcular a FEVD, sendo um excelente método na avaliação da função ventricular direita31. Neste estudo a FEVD dos grupos G2 e G3 foi discretamente menor que nos voluntários normais. A FEVD deve ser considerada relevante, pois, em pacientes que apresentam FEVE abaixo de 35% ela se apresenta como o fator prognóstico mais importante32. Recentemente, Bleeker e cols.33 relataram através do ecocardiograma que a TRC induz a remodelamento reverso não somente sobre o VE, mas também sobre o VD. Esse efeito foi mais pronunciado em pacientes com dilatação importante do VD e esse benefício só foi alcançado nos pacientes com dissincronia intraventricular esquerda comprovada através do ecocardiograma com Doppler tecidual antes do implante do marcapasso. Logo, a presença de dissincronia intraventricular esquerda parece mandatória para ocorrer benefícios com a TRC e a avaliação da FEVD pode ser usada para acompanhamento e avaliação do prognóstico destes pacientes.

Limitações - Encontramos um desvio-padrão relativamente alto nos valores obtidos em todos os grupos. Esse fato pode ser explicado pelo pequeno número de indivíduos estudados. A proporção maior de voluntários normais do sexo feminino pode ter interferido nos valores dos parâmetros estudados.

A inclusão dos pacientes no estudo foi feita de forma consecutiva à medida que eles foram encaminhados ao serviço de medicina nuclear para realização da VR, o que também pode ter influenciado os resultados obtidos. Houve uma diferença estatisticamente significante na FEVE entre os grupos 2 e 3. Dessa forma, a diferença encontrada no grau de dissincronia ventricular, com maiores valores para o grupo 3, pode ter sido influenciada pela pior função contrátil observada nestes pacientes.

Perspectivas futuras - A VR feita em duas projeções pode caracterizar anormalidades na sincronia ventricular, porém a localização da região que se encontra atrasada não pode ser feita de forma precisa. Estudos com tomografia computadorizada por emissão de fóton único estão sendo desenvolvidos, o que pode melhorar o desempenho dessa técnica na avaliação de dissincronia e ajudar na determinação do local de implante do eletrodo no VE34. Por sua vez, a determinação de valores normais para grupos específicos, como as mulheres, poderá refinar os achados de dissincronia nessa população. Esses achados sugerem que essa técnica pode ser utilizada na seleção de pacientes candidatos a TRC, adicionando informações com o objetivo de diminuir o número de não-responsivos.

Conclusões

A VR pode avaliar de forma quantitativa sincronia inter- e intraventricular esquerda, além de ser um excelente método na avaliação da função global de ambos os ventrículos. Os parâmetros analisados discriminam os três grupos de pacientes de acordo com o grau de sincronia ventricular. Pacientes com miocardiopatia dilatada e sem distúrbios de condução ventricular ao ECG (QRS < 120 ms) podem apresentar dissincronia, porém em menor grau que os pacientes com QRS alargado.

Financiamento: Financiado em parte pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) projeto 04/12160.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.

Maria Clementina P. Giorgi

Avenida Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44

05403-900 – São Paulo, SP

E-mail:

mcp.giorgi@incor.usp.br

Artigo recebido em 22/08/06; revisado recebido em 19/09/06; aceito em 24/11/06.

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OBJECTIVE: To establish the parameters of intra- and interventricular synchrony in normal individuals and to compare them with patients with dilated cardiomyopathy with and without conduction disorders shown in the electrocardiogram (ECG) examination. METHODS: Three groups of patients were included in this study: 18 individuals (G1) with no cardiomyopathy and with a normal ECG (52±12 years, 29% male); 50 patients with dilated cardiomyopathy and severe left ventricular dysfunction, with 20 patients (G2) presenting QRS <120ms (51±10 years, 75% male) and 30 patients (G3) with QRS >120ms (57±12 years, 60% male). All patients underwent RV. Evaluation of left intraventricular dyssynchrony was carried out with the measurement of the phase histogram width and interventricular dyssynchrony was evaluated by the difference of the mean phase angle between the right and left ventricles (RLDif). RESULTS: Left ventricle ejection fractions (LVEF)s were: 62 ± 6% (G1), 27 ± 7% (G2) and 22 ± 8% (G3) and right ventricle ejection fractions were: 46 ± 5% (G1), 41 ± 6%(G2) and 38 ± 8% (G3). Evaluation of the phase histogram width was: 89 ± 18 ms (G1), 203 ± 54 ms (G2) and 312 ± 130 ms (G3), p<0.0001. The measurement of RLDif was: 14 ± 11 ms (G1), 39 ± 40 ms (G2) and 87 ± 49 ms (G3); comparing G1 vs. G2 and G1 vs. G3, p<0.0001 and G2 vs. G3, p=0.0007. CONCLUSION: The parameters analyzed discriminate the three groups of patients according to the ventricular synchrony degree. Patients with dilated cardiomyopathy and withno branch block in ECG (QRS <120 ms) may present dyssynchrony, but at a lower degree than patients with widened QRS.

 Radionuclide ventriculography phase image ventricular synchrony

ORIGINAL ARTICLE

Ventricular synchrony in patients with dilated cardiomyopathy and normal individuals: assessment by radionuclide ventriculography

Simone Cristina S. Brandão; Maria Clementina P. Giorgi; Rodrigo T. de Miche; Silvana D’Orio Nishioka; Rafael Willain Lopes; Marisa Izaki; José Soares Junior; Martino Martinelli Filho; José Cláudio Meneghetti

Instituto do Coração do Hospital das Clínicas – InCor-FMUSP – São Paulo, SP - Brazil

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SUMMARY

OBJECTIVES: To establish the parameters of intra- and interventricular synchrony in normal individuals and to compare them with patients with dilated cardiomyopathy with and without conduction disorders shown in the electrocardiogram (ECG) examination.

METHODS: Three groups of patients were included in this study: 18 individuals (G1) with no cardiomyopathy and with a normal ECG (52±12 years, 29% male); 50 patients with dilated cardiomyopathy and severe left ventricular dysfunction, with 20 patients (G2) presenting QRS <120ms (51±10 years, 75% male) and 30 patients (G3) with QRS >120ms (57±12 years, 60% male). All patients underwent RNV. Evaluation of left intraventricular dyssynchrony was carried out with the measurement of the phase histogram width and interventricular dyssynchrony was evaluated by the difference of the mean phase angle between the right and left ventricles (RLDif).

RESULTS: Left ventricle ejection fractions (LVEF)s were: 62 ± 6% (G1), 27 ± 6% (G2) and 22 ± 7% (G3) and right ventricle ejection fractions(RVEF) were: 46 ± 4% (G1), 38 ± 9%(G2) and 37 ± 9% (G3). Evaluation of the phase histogram width was: 89 ± 18 ms (G1), 203 ± 54 ms (G2) and 312 ± 130 ms (G3), p<0.0001. The measurement of RLDif was: 14 ± 11 ms (G1), 39 ± 40 ms (G2) and 87 ± 49 ms (G3); comparing G1 vs G2 and G1 vs G3, p<0.0001 and G2 vs G3, p=0.0007.

CONCLUSION: The parameters analyzed discriminate the three groups of patients according to the ventricular synchrony degree. Patients with dilated cardiomyopathy and with no branch block in ECG (QRS <120 ms) may present dyssynchrony, but at a lower degree than patients with widened QRS.

Key word: Radionuclide ventriculography, phase image, ventricular synchrony.

Introduction

With emergence of Cardiac Resynchronization Therapy (CRT) in the beginning of the 1980’s, the study of ventricular contraction synchrony became very important1. CRT, by means of atrial-biventricular stimulation, improves quality of life and tolerance to exercise; and reduces the number of hospitalizations2,3, mortality due to progression of heart failure (HF) and total mortality4,5. According to the heart failure treatment guidelines of the American College of Cardiology and American Society of Cardiology, this therapy is indicated for patients with HF refractory to optimized clinical treatment, QRS duration longer than 120 ms in the electrocardiogram (ECG), especially in the presence of left bundle branch block (LBBB) and left ventricle ejection fraction (LVEF) lower than 35%6. Moreover, it is known that the isolated presence of LBBB does not specifically translate dyssynchrony and that about 27% of patients with HF and QRS <120 ms have ventricular dyssynchrony7.

In view of the technical complexity, CRT costs and specially the benefits that it can offer to patients with HF, it is important to identify the individuals who are potentially responsive to the therapy in the population of individuals with dilated cardiomyopathy, in whom the evidence of ventricular dyssynchrony is essential. QRS duration has been the main parameter used in the identification of ventricular dyssynchrony1. However, increasing evidence has shown a poor correlation between the clinical and functional response to CRT and the duration of QRS interval8,9. On the other hand, direct measurements of electromechanical dyssynchrony based on simple and non-invasive imaging methods may improve the selection criteria and better predict the response to CRT9,10. Some studies have used radionuclide ventriculography (RNV) to assess synchrony of ventricular movements, by means of phase and amplitude parametric images11-20. Thus, quantitative parameters that objectively evaluate the degree of interventricular and left intraventricular synchrony can help in the better selection and follow-up of those patients before and after CRT, adding information to the measurement of QRS interval in the ECG.

The purpose of this study was to establish the values of interventricular and intraventricular synchrony in individuals without cardiomyopathy and with a normal ECG, by means of phase images derived from Fourier transformation of RNV and to compare them with patients with dilated cardiomyopathy and QRS duration in the ECG longer and shorter than 120 ms.

Methods

A prospective, cross-section study evaluating the data of 68 radionuclide ventriculographies performed at the Department of Nuclear Medicine of the Instituto do Coração, in São Paulo, Brazil, between March 2005 and May 2006. The Institution Ethics Committee approved the project.

Patients - The analysis of phase images of RNV was performed in selected examinations of patients who were referred to a non-invasive evaluation of the ventricular function. All patients were appropriately informed about the purpose of this study and signed the informed consent form.

Patients were separated into three groups. The first group (G1) included 18 individuals without cardiomyopathy and normal ECG (mean age 52±12 years, 29% male); the second group (G2) included 20 patients with dilated cardiomyopathy, LVEF <35% in the echocardiogram, Functional Class (FC) of Heart Failure by New York Heart Association (NYHA) from I to III and QRS interval in the ECG <120 ms (mean age 51±10 years, 75% male); and the third group (G3) comprised 30 candidates to CRT, with dilated cardiomyopathy, NYHA FC III or IV with optimized drug treatment, LVEF <35% in the echocardiogram and QRS interval in the ECG >120 ms (mean age 57±12 years, 60% male). The population characteristics are summarized in Table 1.

ECG-gated radionuclide ventriculography - Red blood cells labeling was performed by in vivo technique. Patients were administered intravenous stannous hydrochloride (2 mg); after 20 minutes, patients received a dose of 740 MBq pertechnetate (99mTcO4-). Images were obtained in a gamma camera (LEM-Siemens) equipped with a high sensitivity, low energy and general purpose collimator and processed in a computer using ERNA software. ECG peak of R wave was used to define the beginning of image acquisition. The images were initially obtained in the left anterior oblique view with better ventricular separation (best septal view) and then in left anterior oblique at 30°. A total of 32 images were obtained in each cardiac cycle with about 300000 to 400000 counts in per frame, using a 64 x 64 matrix. For the analysis of ventricular function, the LVEF and the EF of the right ventricule (RVEF) were calculated with the following equation:

Analysis of phase images - The sequence of movements of ventricular walls was quantitatively evaluated through parametric phase images obtained with the first Fourier harmonic for the time versus activity curve of each pixel of the images obtained20. The cardiac cycle is a periodical phenomenon and it can be represented by the view of a circular movement with the same duration as R-R. Thus, it is possible to obtain a correspondence between the moments, or times, of R-R cycle and the respective circumference angles, the so-called phase angles. The counts of each pixel vary according to the phase of the ventricular movement. Each pixel positioned in the phase image was codified in a color scale. Pixels with the same phase angle, i.e., with simultaneous reduction of counts or same movement phase will show the same color. Phase histograms of both ventricles and of each ventricle separately were built based on this data. The histogram absciss contains the phase angles of ventricular movement and the histogram ordinate contains the number of pixels in each phase angle. The phase image shows the relative delay of ventricular movements in relation to the R wave peak in the ECG for each image pixel (electromechanical delay). Interventricular synchrony (DVV) was evaluated through the difference between the mean phase angle of right ventricle (RV) and left ventricle (LV) movements. Left intraventricular synchrony (DVE) was evaluated through the width of LV phase histogram, and the regions with a number of pixels lower than 10% of the mean value of all pixels in the interest region of LV were excluded. Therefore, it was possible to standardize the measurements for all patients in the study. The values obtained were transformed into milliseconds for statistical analysis (Figures 1 and 2).

Statistical analysis - The numerical variables were described through the mean ± standard deviation (SD). Parametric tests were used. Comparison of RNV data among the 3 groups of patients was carried out through the ANOVA test followed by Bonferroni test to locate the differences. Chi-square test was used to evaluate the difference in the distribution of men and women among the groups. A p-value lower than 0.05 was considered statistically significant.

Results

Groups of patients - The mean duration of QRS in each group is shown in Table 2. As to the overall systolic ventricular function analyzed with RV, the mean LVEF in G1 was 62 ± 6%, in G2, 27 ± 6%, and, in G3, 22 ± 7%; the difference among groups was statistically different (p<0.0001). The mean RVEF was 46 ± 4%, 38 ± 9% and 37 ± 9% in G1, G2 and G3 groups, respectively. The difference was statistically significant between G1 and G2 (p= 0.002), and between G1 and G3 (p= 0.0006), but not between G2 and G3 (p= 0.7) (Table 2).

Evaluation of interventricular synchrony (DVV) - The time difference of mean motility between the two ventricles (RVLFdif) was 14 ± 11 ms in G1, 39 ± 40 ms in G2 and 87 ± 49 ms in G3, p< 0.0001. The delay was significantly greater in G2 as compared to G1 (p< 0.0001), and in G3, as compared to G1 and G2, p< 0.0001 (Graphic 1).

Evaluation of left intraventricular synchrony (LVDif.) DVE - The time difference of movement of ventricular regions was statistically different in the 3 groups (p< 0.0001) and it was much greater in G3 (312 ± 130 ms) when compared with G2 (203 ± 54 ms) and G1 (89 ± 18 ms) (Graphic 2).

Discussion

In the heart, the electrical conduction system controls from atrial systole to coordination of ventricular wall contraction. Patients with dilated cardiomyopathy present increased ventricular volumes due to functional and structural changes which interfere with the cardiac dynamics, thus causing delays and impairing atrial contraction and the coordination of ventricular contraction (delayed interventricular and intraventricular conduction). This contraction dyssynchronization worses cardiac performance and heart failure symptoms21-24. For example, in cases of LBBB, there is an earlier activation of the septal region associated with an stress of lateral region, resulting in delayed contraction of this wall and a great stress of the already activated septum, impairing myocardial contraction25. CRT leads to improved electrical activation with consequent improvement of ventricular synchrony and pump function efficiency, as well as reduction of mitral regurgitation1-6.

Approximately 30% of patients receiving a pacemaker for resynchronization do not present the expected benefits. On the other hand, a significant proportion of patients with HF, marked left ventricular dysfunction and QRS <120 ms may benefit with this therapy. However, according to the current selection criteria, patients with QRS <120 ms are not candidates to CRT1,8,26. Several studies have suggested that the measurement of ventricular dyssynchrony degree by means of diagnostic methods, such as nuclear magnetic resonance, echocardiogram with tissue Doppler and radionuclide ventriculography could better predict the response to CRT8-12,14-17,26.

In the current study it was possible to verify which quantitative parameters of ventricular synchronism obtained in the phase analysis allow us to establish the differences among the 3 groups of patients according to the functional performance of ventricular myocardium and QRS width. It was noted that in patients who are candidates to CRT, the electromechanical delay of ventricular movement is much greater when compared to the one in patients without cardiomyopathy and normal ECG. Furthermore, patients with dilated cardiomyopathy and with severe LV systolic dysfunction and QRS <120 ms may present ventricular dyssynchrony although at lower levels when compared with patients with widened QRS.

Some studies showed through tissue Doppler echocardiography that the evaluation of ventricular dyssynchrony seems to be more important than QRS duration in the selection of candidates to CRT26-28. Fauchier et al16 reported that the presence of left intraventricular dyssynchrony through phase images of RV was an independent predictor of a cardiac event in idiopathic dilated cardiomyopathy with no relationship with QRS width. These authors also suggested that values expressed in milliseconds, instead of degrees, are more appropriate because they take into account the duration of the cardiac cycle. In our study we also used the values expressed in milliseconds to standardize the unit with other methods that evaluate dyssynchrony.

Radionuclide ventriculography is a well established technique and it was the first one used in the evaluation of ventricular motility synchrony13. It is easy to use, fast, reproducible and it also allows evaluating the overall systolic function of both ventricles with little interference by the operator. Through a mathematics resource (first Fourier harmonic) it is possible to assess the degree of ventricular synchrony29. This method evaluates the synchrony of ventricular movement for each image pixel, which is different from the echocardiogram. In this study it was possible to find time differences in the motility of inter- and/or intraventricular walls, even in patients presenting QRS with normal duration, and the phase analysis seemed to be an extremely sensitive tool to detect dyssynchrony. This suggests that the method could be used especially in patients in whom CRT is a therapeutic option but other methods have not been able to identify dyssynchrony.

The results showed mean values of interventricular dyssynchrony through RV about three times higher in G2 and six times higher in G3; and left intraventricular dyssynchrony about twice higher in G2 and three times higher in G3, as compared with the group of normal values (G1). Values above 40 ms are used by many services in the characterization of inter- and left intraventricular dyssynchrony through echocardiogram with tissue Doppler30. Our study evaluated left ventricular dyssynchrony in a different way than other studies that used RV12-16,18. We measured the width of LV phase histogram and not the standard deviation (SD). In some patients, SD seemed to underestimate the degree of dyssynchrony, therefore we opted to use histogram width. The duration of motility in the area of interest in the LV was measured, and the results revealed higher values of left intraventricular dyssynchrony when compared to values in the literature. However, such values were very different in the three groups studied, showing that this measurement discriminates the patients according to different degrees of ventricular synchrony. The measurement of histogram width is more difficult in individuals with great dispersions of phase angles. Further studies are necessary to evaluate the reproducibility of the values found.

RV also allows calculating RVEF and it is an excellent method to evaluate right ventricular function31. In this study, the RVEF in groups G2 and G3 was slightly lower than in healthy volunteers. RVEF should be considered relevant because in patients with LVEF <35%, it presents as the most important prognostic factor32. Bleeker et al33 have recently reported through echocardiogram that CRT induces the reverse remodeling not only in LV but also in RV. This effect was more pronounced in patients with marked RV dilation and this benefit was only reached in patients with left intraventricular dyssynchrony confirmed through an echocardiogram with tissue Doppler before the implantation of a pacemaker. Therefore, the presence of left intraventricular dyssynchrony seems to be mandatory to obtain benefits with CRT and RVEF evaluation can be used for follow-up and evaluation of the prognosis in these patients.

Limitations - We found a relatively high standard deviation in the values obtained in all groups. This fact can be explained by the low number of individuals studied. The inclusion of a higher number of female volunteers may have interfered in the values of the parameters studied.

The inclusion of patients in this study was carried out consecutively as they were sent to the nuclear medicine service for RV, which may also have influenced the results obtained. There was a statistically significant difference in LVEF between groups 2 and 3. Therefore, the difference found in the degree of ventricular dyssynchrony, with higher values in group 3, may have been influenced by the worse contractile function seen in these patients.

Future directions - RV performed in two views can characterize abnormalities in ventricular synchrony; however, the delayed region can not be precisely located. Studies with computed tomography by single photon emission are being developed, which can improve the performance of this technique in evaluating dyssynchrony and help to determine the implantation site of the electrode in LV34. On the other hand, determination of normal values for specific groups, e.g. women, may refine the findings of dyssynchrony in this population. These findings suggest that this technique can be used in the selection of patients who are candidates to CRT, adding information with the purpose of decreasing the number of non-responders.

Conclusion

RV can quantitatively evaluate inter- and left intraventricular synchrony, in addition to being an excellent method to evaluate the overall function of both ventricles. The parameters analyzed discriminate the three groups of patients according to ventricular synchrony degree. Patients with dilated cardiomyopathy and without ventricular conduction disorders at the ECG (QRS< 120 ms) may present dyssynchrony but in a lower degree than that of patients with widened QRS.

Supported by: Partially supported by Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) project number 04/12160.

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

References

Maria Clementina P. Giorgi

Avenida Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44

05403-900 – São Paulo, SP - Brazil

E-mail:

mcp.giorgi@incor.usp.br

Manuscript received August 22, 2006; revised manuscript received September 19, 2006; accepted November 24, 2006.