abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC São Paulo, SP, Brazil zrj6zTKsk6k9McYVFnfzjhf 00008 S0066-782X2007001400008 S0066-782X(07)08900208 10.1590/S0066-782X2007001400008 Artigos Originais Caracterização tecidual ultra-sônica em síndromes coronarianas agudas Pazin-Filho Antonio Volpe Gustavo Jardim Romano Minna Moreira Dias Tavares Júnior Gerson Antonio Schmidt André Maciel Benedito Carlos Ribeirão Preto São Paulo Universidade de São Paulo Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto Hospital das Clínicas Brazil 08 2007 89 2 119 124 13 03 2007 28 01 2007 03 01 2007 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

FUNDAMENTO: A caracterização tecidual ultra-sônica (CTU), avaliada pelo integrated backscatter, tem o potencial de detectar precocemente alterações estruturais no tecido miocárdico. Nas síndromes coronarianas agudas (SCA) esta técnica tem atraído atenção pelo potencial de detectar viabilidade miocárdica. OBJETIVO: Analisar o potencial da CTU em detectar alterações precoces na sala de urgência. MÉTODOS: Foram estudados 28 indivíduos, divididos em três grupos: grupo I (13; 52,2±15,5 anos) composto por pacientes encaminhados para a sala de urgência com suspeita clínica de SCA, que foi descartada na evolução; grupo II (9; 54,2±10 anos) com infarto agudo de coronária direita e grupo III (6; 62,1±9,1 anos) com infarto agudo de ramo descendente anterior da coronária esquerda. Para cada indivíduo incluído no estudo, foram avaliados quatro segmentos no eixo curto no plano dos músculos papilares (1 - anterior médio; 2 - ântero-lateral médio; 3 - inferior médio e 4 - septal médio), obtendo-se o coeficiente corrigido, a amplitude de variação do IBS, o índice de retardo da variação e o padrão da variação. RESULTADOS: As alterações decorrentes do processo isquêmico em sua fase inicial não foram detectadas pelo coeficiente corrigido ou pela alteração da amplitude de variação do IBS. Os parâmetros de sincronicidade (índice de retardo e padrão de variação), no entanto, por serem mais sensíveis, foram parcialmente capazes em regiões de infartos mais extensos. CONCLUSÃO: Maiores estudos sobre o comportamento destes índices na fase aguda das SIMI são necessários.

 Vasos coronários miocárdio 05 09 2007

ARTIGO ORIGINAL

Caracterização tecidual ultra-sônica em síndromes coronarianas agudas

Antonio Pazin-Filho; Gustavo Jardim Volpe; Minna Moreira Dias Romano; Gerson Antonio Tavares Júnior; André Schmidt; Benedito Carlos Maciel

Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da USP - Ribeirão Preto, SP - Brasil

Correspondência

RESUMO

FUNDAMENTO: A caracterização tecidual ultra-sônica (CTU), avaliada pelo integrated backscatter, tem o potencial de detectar precocemente alterações estruturais no tecido miocárdico. Nas síndromes coronarianas agudas (SCA) esta técnica tem atraído atenção pelo potencial de detectar viabilidade miocárdica.

OBJETIVO: Analisar o potencial da CTU em detectar alterações precoces na sala de urgência.

MÉTODOS: Foram estudados 28 indivíduos, divididos em três grupos: grupo I (13; 52,2±15,5 anos) composto por pacientes encaminhados para a sala de urgência com suspeita clínica de SCA, que foi descartada na evolução; grupo II (9; 54,2±10 anos) com infarto agudo de coronária direita e grupo III (6; 62,1±9,1 anos) com infarto agudo de ramo descendente anterior da coronária esquerda. Para cada indivíduo incluído no estudo, foram avaliados quatro segmentos no eixo curto no plano dos músculos papilares (1 – anterior médio; 2 – ântero-lateral médio; 3 – inferior médio e 4 – septal médio), obtendo-se o coeficiente corrigido, a amplitude de variação do IBS, o índice de retardo da variação e o padrão da variação.

RESULTADOS: As alterações decorrentes do processo isquêmico em sua fase inicial não foram detectadas pelo coeficiente corrigido ou pela alteração da amplitude de variação do IBS. Os parâmetros de sincronicidade (índice de retardo e padrão de variação), no entanto, por serem mais sensíveis, foram parcialmente capazes em regiões de infartos mais extensos.

CONCLUSÃO: Maiores estudos sobre o comportamento destes índices na fase aguda das SIMI são necessários. (Arq Bras Cardiol 2007;89(2):119-124)

Palavras-chave: Vasos coronários/anormalidades e arteriosclerose coronária; miocárdio/ultraestrutura.

Introdução

A caracterização tecidual ultra-sônica (CTU) é uma técnica ultra-sonográfica que permite avaliar a estrutura tecidual de modo não-invasivo1. Existem diversas técnicas disponíveis, incluindo técnicas como a videodensitometria, mais utilizada para estudos vasculares2,3. Para modelos dinâmicos como o miocárdio, no entanto, a técnica mais utilizada é o integrated backscatter (IBS)1.

O IBS tem sido utilizado em diversos estudos na literatura, tendo se mostrado capaz de identificar alterações em diversos modelos de cardiopatia crônica, mesmo com potencial para detecção subclínica de alterações estruturais4,5, como na miocardiopatia induzida pelo diabete melito6,7. O IBS também tem sido estudado no contexto das síndromes coronarianas agudas (SCA), sendo o interesse voltado pelo potencial de identificar viabilidade miocárdica8-10. No entanto, a avaliação da técnica no contexto agudo da sala de urgência é pouco explorada na literatura e se constitui no objetivo do presente estudo.

Métodos

Indivíduos estudados - Foram estudados 28 indivíduos, divididos em três grupos: grupo I (13 indivíduos; 52,2±15,5 anos; 5 (38,4%) gênero masculino) composto por pacientes encaminhados para a sala de urgência com suspeita clínica de SCA, que foi descartada na evolução por avaliação invasiva (cateterismo) e/ou não-invasiva (cintilografia); grupo II (9 indivíduos; 54,2±10,0 anos; 6 (66,6%) gênero masculino) com infarto agudo inferior e grupo III (6 indivíduos; 62,1±9,1 anos; 3 (50,0%) gênero masculino) com infarto agudo anterior. Os pacientes incluídos nos grupos II e III se caracterizaram por não apresentarem antecedente de SCA, não apresentarem evidências ecocardiográficas de acometimento isquêmico prévio ou de nenhuma outra cardiopatia e não apresentarem diabete melito. Também se caracterizaram por acometimento univascular, ou seja, as outras artérias coronárias não-envolvidas no evento isquêmico se encontravam livres de aterosclerose significativa, definida como ausência de lesões ou lesões menores que 50% à angiografia.

Todos os pacientes infartados foram submetidos a trombólise química com retardo não superior a quatro horas do início dos sintomas. Todos os pacientes foram submetidos a estratificação invasiva durante a internação, complementada com avaliação funcional por cintilografia miocárdica e submetidos a revascularização percutânea ou cirúrgica conforme indicação clínica. Cerca de três meses após o evento, todos os pacientes foram submetidos a ecocardiografia doppler para verificação da função ventricular e recuperação da mobilidade na área infartada.

Protocolo experimental - O estudo foi realizado em sistema de ultra-som Hewlett-Packard (Andover, Massachusetts), modelo Sonos 5500, com transdutor multifreqüência S4 (2-4 MHz), logo após a chegada dos pacientes à sala de urgência. Não houve retardo na avaliação ou conduta dos pacientes para a realização do exame, realizado concomitantemente.

Após a realização do estudo ecocardiográfico basal completo, gravado em fita Super-VHS para posterior análise, foi realizada a aquisição das imagens de integrated backscatter (IBS), utilizando-se o software de densitometria acústica incluído no sistema de ultra-som. Esse software permite a exibição de imagens bidimensionais em tempo real nas quais a escala de cinza do aparelho é proporcional à intensidade do IBS. Permite ainda adquirir e armazenar (em discos ópticos de 512 bytes por setor) seqüências contínuas de quadros (até 60 quadros à velocidade fixa de 30 Hz), formando um loop contínuo de aproximadamente dois ciclos cardíacos à freqüência de 60 batimentos por minuto. Os quadros eram captados sincronizados ao eletrocardiograma exibido simultaneamente na tela do aparelho e armazenados em conjunto no loop captado.

Foram captadas e armazenadas em disco óptico imagens das projeções paraesternais em eixo curto no nível dos músculos papilares (fig. 1). Antes da captação, o aparelho era ajustado para que se obtivesse a melhor definição de imagem com o menor ganho possível. Não houve tentativa de uniformização dos ajustes do aparelho entre pacientes. O sujeito do estudo era orientado a interromper a respiração no momento da captação da imagem para limitar o efeito dessa sobre a atenuação. Após a captação da imagem de cada projeção e da gravação em disco óptico, sem que fossem alterados os parâmetros de regulagem do aparelho, era captada imagem de um phantom de borracha (ATS Laboratories, 15 x 15 x 5 cm, 15 decibéis), também armazenada em disco óptico.

Análise dos dados - O estudo da caracterização tecidual foi realizado off-line, seguindo os mesmos princípios aplicados em protocolo previamente realizado em nosso serviço11. Utilizando-se o software de densitometria acústica incluído no sistema de ultra-som, as imagens armazenadas eram recuperadas do disco óptico e expostas na tela do aparelho. Selecionava-se uma região de interesse (RI), adaptando-se a forma e as dimensões para que ocupasse a maior região possível do segmento estudado, porém de modo que ficasse restrita ao miocárdio, não ultrapassando as bordas do endocárdio ou do epicárdio. O início da medida era regulado para o pico do primeiro complexo QRS do loop e o término para o pico do terceiro complexo QRS, de tal modo que dois ciclos cardíacos completos fossem mensurados. Com esses ajustes realizados, iniciava-se a amostragem do integrated backscatter (IBS) ao longo do ciclo cardíaco, obtendo-se um valor de IBS em decibéis para cada um dos 60 quadros que compunham o loop armazenado. Durante todo o ciclo, a RI era mantida manualmente dentro dos limites do miocárdio.

Após o término da obtenção da amostragem, acionava-se o modo de análise do software e analisava-se a curva de integrated backscatter construída, na qual eram dispostos os valores de IBS no eixo das ordenadas e o número do quadro correspondente no eixo das abscissas.

As variáveis mensuradas para análise foram: amplitude da variação cíclica do IBS, intensidade do IBS, intervalo entre o complexo QRS e o nadir/pico da variação cíclica do IBS, intervalo entre os nadires/picos do IBS (fig. 2) e padrão da variação cíclica (fig. 3). A amplitude, a intensidade e os intervalos foram repetidos três vezes para cada segmento, sendo considerada a média para a análise estatística. Além dessas variáveis objetivas, analisava-se o padrão da variação cíclica (sincronicidade da curva gerada com a contração ventricular), classificando-se como: S – as curvas que apresentavam diminuição do valor do IBS com a contração ventricular; N – as curvas que apresentavam aumento do valor do IBS com a contração ventricular e I – as curvas que não apresentavam um padrão identificável ou que se comportavam como uma reta. Para efeito de análise do padrão da variação cíclica, nos seguimentos 1 e 3 (fig. 1) considerava-se como esperado o padrão S, e nos seguimentos 2 e 4 (fig. 1), o padrão N, e os demais padrões foram considerados como não-esperados, ou seja, N e I para 1 e 3 e S e I para 2 e 4 (fig. 2).

Concluída a análise do IBS de cada segmento, sem que se modificasse a posição da região de interesse, era realizada a recuperação da imagem do phantom de borracha correspondente àquela projeção. Isso possibilitou que a amostra da região de interesse fosse posicionada com a mesma localização e profundidade na imagem do phantom. Com esse cuidado eram obtidos os mesmos parâmetros para a imagem do phantom, para cada um dos quatro segmentos. A partir do valor da intensidade do IBS obtido no segmento estudado e do valor da intensidade do IBS obtido na mesma localização e profundidade na imagem do phantom, foi construído o coeficiente corrigido do IBS (CC), dividindo-se Intensidadepaciente pela Intensidadephantom.

Calculou-se o índice de retardo da variação cíclica dividindo-se o intervalo entre o complexo QRS e o nadir/pico da variação cíclica pelo intervalo entre os nadires/picos da variação cíclica (fig. 3).

Análise estatística - Foram consideradas para a análise, além das variáveis demográficas, as seguintes variáveis derivadas do IBS: coeficiente corrigido, amplitude, intervalo de retardo e padrão de curva.

As variáveis contínuas são apresentadas como média e desvio padrão, e as variáveis categóricas, como proporção. A comparação das variáveis contínuas entre os grupos foi realizada com o teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis, enquanto para as variáveis categóricas utilizou-se o teste do qui-quadrado. Aceitou-se 5% como nível de significância estatística.

Considerações éticas - O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo.

Resultados

Embora os pacientes com infarto agudo de ramo descendente anterior da coronária esquerda tendam a ser mais idosos que os demais grupos, não foi observada diferença estatística quando se comparou a idade entre os grupos. O mesmo ocorreu para o gênero e para o tempo decorrente entre o início dos sintomas e o início da trombólise nos pacientes infartados.

Não se observou significância estatística ao se comparar o coeficiente corrigido e a amplitude da variação do IBS entre os grupos para os quatro segmentos estudados (tab. 1).

Ao se estudar o índice de retardo da variação do IBS, observou-se tendência ao retardo apenas no segmento 1 para o grupo de pacientes com infarto em ramo descendente anterior, embora sem significância estatística (tab. 1). A mesma tendência não ocorreu para o segmento 3 nos pacientes com infarto de coronária direita (tab. 1).

O padrão de variabilidade do IBS foi o único parâmetro capaz de diferenciar os grupos com significância estatística, mas apenas para o segmento 1 no grupo de pacientes com infarto de ramo descendente de coronária esquerda (tab. 1). Não se observou a mesma tendência nos outros segmentos.

Discussão

O coeficiente corrigido aplicado no presente estudo é uma das técnicas utilizadas para diminuir a influência de diversos fatores sobre a caracterização tecidual ultra-sônica. Os principais fatores eliminados são os ajustes do aparelho de ultra-som e a profundidade que o ultra-som tem que percorrer para atingir o transdutor após ter sido refletido pelo tecido miocárdico; fatores esses variáveis de indivíduo para indivíduo1. O coeficiente corrigido guarda relação com a composição básica da estrutura do tecido, estando muito provavelmente relacionado à quantidade de colágeno presente, mas também é influenciado pela organização tridimensional desse colágeno1,11. Em modelos nosológicos de cardiopatia crônica, como nas cicatrizes de infartos prévios8,12, nas alterações estruturais decorrentes de hipertensão5 e diabete melito13 e nas cardiopatias dilatada14 e chagásica11 o coeficiente corrigido é capaz de identificar alterações da estrutura. No presente trabalho, no entanto, ele não foi capaz de diferenciar áreas infartadas de áreas saudáveis de tecido miocárdio. Uma possível explicação se encontra no fato de que as regiões infartadas foram avaliadas precocemente na evolução do quadro, não havendo ainda alteração estrutural significativa que pudesse ser identificada pela técnica. A delimitação de cicatriz com deposição de colágeno exige tempo maior do que as quatro horas de retardo entre o início dos sintomas e a avaliação. Como os critérios de inclusão do presente estudo exigiam ausência de eventos isquêmicos prévios ou de outros fatores que pudessem implicar alterações estruturais do miocárdio, como diabete melito, a ausência de diferenciação entre os grupos não é inesperada e está de acordo com outros estudos publicados8-10,15-17.

Muito mais precoces e passíveis de documentação pela caracterização tecidual ultra-sônica são as alterações da amplitude da variação do IBS. Em estudos que avaliaram esse parâmetro no contexto de angioplastia percutânea observou-se abolição dessa variação durante a oclusão coronariana pelo balão da angioplastia, com subseqüente recuperação quando da desinsuflação do balão18. No presente estudo, essas alterações não se reproduziram nos segmentos infartados, não sendo possível diferenciar os grupos pela amplitude da variação do IBS. Uma possível explicação para esse fato poderia ser que a oclusão da artéria acometida não fosse total no momento em que o exame estava sendo realizado. Embora a oclusão fosse suficiente para garantir alterações eletrocardiográficas e interrupção da mobilidade, não seria suficiente para alterar a amplitude do IBS. Como não foi realizada a avaliação angiográfica no momento do estudo e não foram empregadas técnicas de perfusão, como a ecocardiografia com contrastes, não se pode ter certeza do grau de patência da artéria no momento do estudo. Outro ponto a ser considerado é que, embora todas as lesões dos pacientes infartados fossem proximais, quando documentadas à angiografia, não se pode descartar que a embolização distal do material não tenha garantido um comprometimento mais importante em segmentos terminais de irrigação coronariana. Como só foram estudados os seguimentos médios do ventrículo, a comprovação dessa hipótese não pode ser explorada.

É conhecido o fato de que as alterações da amplitude podem não refletir completamente as alterações desencadeadas pelo processo isquêmico. Além da abolição da variabilidade do IBS, alterações como modificação do padrão ou retardo para a sua ocorrência são documentadas e consideradas mais sensíveis, abrindo aliás a possibilidade de seu uso para prever viabilidade do tecido miocárdico acometido9,10,12,15-21. A avaliação desse fenômeno tem sido explorada por técnicas não-disponíveis na aparelhagem empregada no presente estudo. Numa tentativa de corrigir essa falha, procurou-se utilizar o índice de retardo e o estudo do padrão de variabilidade do IBS.

Ao se analisar o índice de retardo, observou-se uma tendência a ser mais prolongado no segmento 1 nos pacientes infartados, embora não significante estatisticamente. Ao se estudar o padrão esperado, observou-se também para esse segmento uma proporção de alteração significativa. Esses dois achados são indicativos de que a técnica tem o potencial para detectar essa alteração. Sua ocorrência em apenas um dos segmentos pode estar relacionada à extensão da área de infarto, por se tratar de território irrigado pelo ramo descendente anterior, não se podendo descartar o limitado número de pacientes incluídos no estudo, decorrente dos rígidos critérios de inclusão utilizados. Essa observação, no entanto, abre a possibilidade de se estudar o índice de retardo mais detalhadamente, pois a facilidade da sua obtenção permitiria a sua utilização nos instrumentos comercialmente disponíveis.

A análise dos parâmetros de sincronicidade (índice de retardo e padrão) tem atraído interesse pela potencialidade de identificar viabilidade miocárdica9,10,12,15-21. Essa análise foi limitada, no presente estudo, à avaliação, em repouso, pela ecocardiografia, da recuperação da mobilidade segmentar do ventrículo. De todos os pacientes avaliados, somente um deles com infarto de coronária direita demonstrou recuperação total de mobilidade parietal. Não se pode descartar, no entanto, que outros pacientes não tivessem tecido viável associado à fibrose, mas em quantidade insuficiente para garantir mobilidade, o que exigiria uma análise mais sofisticada da presença de viabilidade miocárdica, que não foi realizada nesta investigação.

Em resumo, o estudo do IBS em SCA demonstrou que as alterações decorrentes do processo isquêmico em sua fase inicial não foram detectadas pelo coeficiente corrigido ou pela alteração da amplitude de variação do IBS. Os parâmetros de sincronicidade, no entanto, por serem mais sensíveis, foram parcialmente capazes em regiões de infartos mais extensos. Maiores estudos sobre o comportamento desses índices são necessários para definir com maior precisão o valor dessa metodologia não-invasiva no contexto da síndrome isquêmica aguda em ambientes de atendimento emergencial.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflitos de interesses pertinentes.

Fontes de Financiamento

O presente estudo foi financiado pela FAPESP.

Vinculação Acadêmica

Não há vinculação desse estudo a programas de pós-graduação.

Correspondência:

Antonio Pazin-Filho

Rua Prudente de Morais, 642/82

14015-100 - Ribeirão Preto, SP - Brasil

E-mail:

apazin@cardiol.br

Artigo recebido em 3/1/07; revisado recebido em 28/1/07; aceito em 13/3/07.

1. Pazin-Filho A, Schmidt A, Almeida-Filho OC, Marin-Neto JA, Maciel BC. Ultrasound myocardial tissue characterization. Arq Bras Cardiol. 2003; 81 (3): 319-25. Ultrasound myocardial tissue characterization Arq Bras Cardiol 2003 319 25 3 81 Pazin-Filho A Schmidt A Almeida-Filho OC Marin-Neto JA Maciel BC 2. Baroncini LA, Pazin-Filho A, Murta Junior LO, Martins AR, Ramos SG, Cherri J, et al. Caracterização tecidual ultra-sônica da placa carotídea vulnerável pela análise videodensitométrica. Rev Bras Ecocardiogr. 2006; 19 (1): 37-44. Caracterização tecidual ultra-sônica da placa carotídea vulnerável pela análise videodensitométrica Rev Bras Ecocardiogr 2006 37 44 1 19 Baroncini LA Pazin-Filho A Murta Junior LO Martins AR Ramos SG Cherri J 3. Baroncini LA, Pazin-Filho A, Murta Junior LO, Martins AR, Ramos SG, Cherri J, et al. Análise videodensitométrica da placa carotídea vulnerável: correlação histopatológica. Rev Bras Ecocardiogr. 2006; 19 (3): 36-45. Análise videodensitométrica da placa carotídea vulnerável: correlação histopatológica Rev Bras Ecocardiogr 2006 36 45 19 Baroncini LA Pazin-Filho A Murta Junior LO Martins AR Ramos SG Cherri J 4. Katakami N, Yamasaki Y, Kosugi K, Waki H, Matsuhisa M, Kajimoto Y, et al. Tissue characterization identifies subjects with high risk of cardiovascular diseases. Diabetes Res Clin Pract. 2004; 63 (2): 93-102. Tissue characterization identifies subjects with high risk of cardiovascular diseases Diabetes Res Clin Pract 2004 93 102 2 63 Katakami N Yamasaki Y Kosugi K Waki H Matsuhisa M Kajimoto Y 5. Yuda S, Short L, Leano R, Marwick TH. Myocardial abnormalities in hypertensive patients with normal and abnormal left ventricular filling: a study of ultrasound tissue characterization and strain. Clin Sci (Lond). 2002; 103 (3): 283-93. Myocardial abnormalities in hypertensive patients with normal and abnormal left ventricular filling: a study of ultrasound tissue characterization and strain Clin Sci (Lond) 2002 283 93 3 103 Yuda S Short L Leano R Marwick TH 6. Di B, V, Talarico L, Picano E, Di Muro C, Landini L, Paterni M, et al. Increased echodensity of myocardial wall in the diabetic heart: an ultrasound tissue characterization study. J Am Coll Cardiol. 1995; 25 (6): 1408-15. Increased echodensity of myocardial wall in the diabetic heart: an ultrasound tissue characterization study J Am Coll Cardiol 1995 1408 15 6 25 Di B V Talarico L Picano E Di Muro C Landini L Paterni M 7. Fang ZY, Yuda S, Anderson V, Short L, Case C, Marwick TH. Echocardiographic detection of early diabetic myocardial disease. J Am Coll Cardiol. 2003; 41 (4): 611-7. Echocardiographic detection of early diabetic myocardial disease J Am Coll Cardiol 2003 611 7 4 41 Fang ZY Yuda S Anderson V Short L Case C Marwick TH 8. Castaldo M, Funaro S, Veneroso G, Agati L. Detection of residual tissue viability within the infarct zone in patients with acute myocardial infarction: ultrasonic integrated backscatter analysis versus dobutamine stress echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 2000; 13 (5): 358-67. Detection of residual tissue viability within the infarct zone in patients with acute myocardial infarction: ultrasonic integrated backscatter analysis versus dobutamine stress echocardiography J Am Soc Echocardiogr 2000 358 67 5 13 Castaldo M Funaro S Veneroso G Agati L 9. Ito T, Suwa M, Suzuki S, Tanimura M, Suzuki G, Kobashi A, et al. Prediction of functional recovery of the left ventricle after coronary revascularization in patients with prior anterior myocardial infarction: a myocardial integrated backscatter study. Circ J. 2002; 66 (10): 897-901. Prediction of functional recovery of the left ventricle after coronary revascularization in patients with prior anterior myocardial infarction: a myocardial integrated backscatter study Circ J 2002 897 901 10 66 Ito T Suwa M Suzuki S Tanimura M Suzuki G Kobashi A 10. Iwakura K, Ito H, Kawano S, Okamura A, Tanaka K, Nishida Y, et al. Prediction of the no-reflow phenomenon with ultrasonic tissue characterization in patients with anterior wall acute myocardial infarction. Am J Cardiol. 2004; 93 (11): 1357-61, A5. Prediction of the no-reflow phenomenon with ultrasonic tissue characterization in patients with anterior wall acute myocardial infarction Am J Cardiol 2004 1357 61 11 93 Iwakura K Ito H Kawano S Okamura A Tanaka K Nishida Y 11. Pazin-Filho A, Schmidt A, Almeida-Filho OC, Marin-Neto JA, Maciel BC. Ultrasonic tissue characterization for patients with Chagas' disease. J Am Soc Echocardiogr. 2004; 17 (3): 262-8. Ultrasonic tissue characterization for patients with Chagas' disease J Am Soc Echocardiogr 2004 262 8 3 17 Pazin-Filho A Schmidt A Almeida-Filho OC Marin-Neto JA Maciel BC 12. Lin LC, Wu CC, Ho YL, Lin CW, Chen WJ, Chen MF, et al. Ultrasonic tissue characterization for coronary care unit patients with acute myocardial infarction. Ultrasound Med Biol. 1998; 24 (2): 187-96. Ultrasonic tissue characterization for coronary care unit patients with acute myocardial infarction Ultrasound Med Biol 1998 187 96 2 24 Lin LC Wu CC Ho YL Lin CW Chen WJ Chen MF 13. Perez JE, Miller JG. Ultrasonic backscatter tissue characterization in cardiac diagnosis. Clin Cardiol. 1991; 14 (11 Suppl 5): V4-V9. Ultrasonic backscatter tissue characterization in cardiac diagnosis Clin Cardiol 1991 V4 V9 11 14 Perez JE Miller JG 14. Mizuno R, Fujimoto S, Saito Y, Nakamura S. Non-Invasive Quantitation of myocardial fibrosis using combined tissue harmonic imaging and integrated backscatter analysis in dilated cardiomyopathy. Cardiology. 2006; 108 (1): 11-7. Non-Invasive Quantitation of myocardial fibrosis using combined tissue harmonic imaging and integrated backscatter analysis in dilated cardiomyopathy Cardiology 2006 11 7 1 108 Mizuno R Fujimoto S Saito Y Nakamura S 15. Iwakura K, Ito H, Nishikawa N, Sugimoto K, Shintani Y, Yamamoto K, et al. Use of echocardiography for predicting myocardial viability in patients with reperfused anterior wall myocardial infarction. Am J Cardiol. 2000; 85 (6): 744-8. Use of echocardiography for predicting myocardial viability in patients with reperfused anterior wall myocardial infarction Am J Cardiol 2000 744 8 6 85 Iwakura K Ito H Nishikawa N Sugimoto K Shintani Y Yamamoto K 16. Iwakura K, Ito H, Kawano S, Okamura A, Asano K, Kuroda T, et al. Detection of TIMI-3 flow before mechanical reperfusion with ultrasonic tissue characterization in patients with anterior wall acute myocardial infarction. Circulation. 2003; 107 (25): 3159-64. Detection of TIMI-3 flow before mechanical reperfusion with ultrasonic tissue characterization in patients with anterior wall acute myocardial infarction Circulation 2003 3159 64 25 107 Iwakura K Ito H Kawano S Okamura A Asano K Kuroda T 17. Hancock JE, Cooke JC, Chin DT, Monaghan MJ. Determination of successful reperfusion after thrombolysis for acute myocardial infarction: a noninvasive method using ultrasonic tissue characterization that can be applied clinically. Circulation. 2002; 105 (2): 157-61. Determination of successful reperfusion after thrombolysis for acute myocardial infarction: a noninvasive method using ultrasonic tissue characterization that can be applied clinically Circulation 2002 157 61 2 105 Hancock JE Cooke JC Chin DT Monaghan MJ 18. Milunski MR, Mohr GA, Perez JE, Vered Z, Wear KA, Gessler CJ, et al. Ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter: acute myocardial ischemia, reperfusion, and stunned myocardium in patients. Circulation. 1989; 80 (3): 491-503. Ultrasonic tissue characterization with integrated backscatter: acute myocardial ischemia, reperfusion, and stunned myocardium in patients Circulation 1989 491 503 3 80 Milunski MR Mohr GA Perez JE Vered Z Wear KA Gessler CJ 19. Neskovic AN, Mojsilovic A, Jovanovic T, Vasiljevic J, Popovic M, Marinkovic J, et al. Myocardial tissue characterization after acute myocardial infarction with wavelet image decomposition: a novel approach for the detection of myocardial viability in the early postinfarction period. Circulation. 1998; 98 (7): 634-41. Myocardial tissue characterization after acute myocardial infarction with wavelet image decomposition: a novel approach for the detection of myocardial viability in the early postinfarction period Circulation 1998 634 41 7 98 Neskovic AN Mojsilovic A Jovanovic T Vasiljevic J Popovic M Marinkovic J 20. Naito J, Koretsune Y, Sakamoto N, Shutta R, Yoshida J, Yasuoka Y, et al. Transmural heterogeneity of myocardial integrated backscatter in diabetic patients without overt cardiac disease. Diabetes Res Clin Pract. 2001; 52 (1): 11-20. Transmural heterogeneity of myocardial integrated backscatter in diabetic patients without overt cardiac disease Diabetes Res Clin Pract 2001 11 20 1 52 Naito J Koretsune Y Sakamoto N Shutta R Yoshida J Yasuoka Y 21. Lin LC, Wu CC, Ho YL, Chen MF, Liau CS, Lee YT. Ultrasonic tissue characterization in predicting residual ischemia and myocardial viability for patients with acute myocardial infarction. Ultrasound Med Biol. 1998; 24 (8): 1107-20. Ultrasonic tissue characterization in predicting residual ischemia and myocardial viability for patients with acute myocardial infarction Ultrasound Med Biol 1998 1107 20 8 24 Lin LC Wu CC Ho YL Chen MF Liau CS Lee YT Original Articles Ultrasonic tissue characterization in acute coronary syndromes

BACKGROUND: Ultrasonic tissue characterization (UTC), as evaluated through integrated backscatter, has the potential to detect precocious structural damage to myocardial tissue. In acute coronary syndromes (ACS) this technique is attracting attention due to its potential to evaluate myocardial viability. OBJECTIVE: To evaluate the role of UTC in the emergency department. METHODS: We studied 28 individuals, classified in three groups: Group I (13; 52.2±15.5 years) with patients admitted with chest pain who have negative evaluation for acute coronary syndrome; Group II (9; 54.2±10.0 years) with acute myocardial infarction in right coronary artery territory; and Group III (6; 62.1±9.1 years) with acute myocardial infarction in the anterior descendent branch territory. For each individual, we analyzed four segments in the short axis view at the papillary muscle level (1 - anterior; 2 - anterior-lateral; 3 - inferior e 4 - septal), for the following parameters: corrected coefficient, amplitude, delay index and IBS pattern. RESULTS: The acute myocardial isquemic process in its initial phase was not detected by the corrected coefficient or by the IBS amplitude. The sincronicity parameters (delay index and IBS pattern), more sensible, were partially able to identify changes in more extension regions of myocardial infarction. CONCLUSION: More studies should be conducted to evaluate these parameters in the early phase of acute coronary syndromes.

 Coronary vessels coronary arteriosclerosis myocardium "integrated backscatter"

ORIGINAL ARTICLE

Ultrasonic tissue characterization in acute coronary syndromes

Antonio Pazin-Filho; Gustavo Jardim Volpe; Minna Moreira Dias Romano; Gerson Antonio Tavares Júnior; André Schmidt; Benedito Carlos Maciel

Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da USP - Ribeirão Preto, SP - Brazil

Mailing address

SUMMARY

BACKGROUND: Ultrasonic tissue characterization (UTC), as evaluated through integrated backscatter, has the potential to detect precocious structural damage to myocardial tissue. In acute coronary syndromes (ACS) this technique is attracting attention due to its potential to evaluate myocardial viability.

OBJECTIVE: To evaluate the role of UTC in the emergency department.

METHODS: We studied 28 individuals, classified in three groups: Group I (13; 52.2±15.5 years) with patients admitted with chest pain who have negative evaluation for acute coronary syndrome; Group II (9; 54.2±10.0 years) with acute myocardial infarction in right coronary artery territory; and Group III (6; 62.1±9.1 years) with acute myocardial infarction in the anterior descendent branch territory. For each individual, we analyzed four segments in the short axis view at the papillary muscle level (1 – anterior; 2 – anterior-lateral; 3 – inferior e 4 – septal), for the following parameters: corrected coefficient, amplitude, delay index and IBS pattern.

RESULTS: The acute myocardial isquemic process in its initial phase was not detected by the corrected coefficient or by the IBS amplitude. The sincronicity parameters (delay index and IBS pattern), more sensible, were partially able to identify changes in more extension regions of myocardial infarction.

CONCLUSION: More studies should be conducted to evaluate these parameters in the early phase of acute coronary syndromes. (Arq Bras Cardiol 2007;89(2):107-112)

Key words: Coronary vessels/anormality; coronary arteriosclerosis; myocardium/ultrastructure; "integrated backscatter".

Introduction

Ultrasonic tissue characterization (UTC) is a new ultrasound technique for non-invasive1 tissue structure assessment. Different techniques are available, among them videodensitometry – the most frequently used for vascular studies2,3. For dynamic models as the myocardium, however, the technique most frequently used is the integrated backscatter (IBS)1.

IBS has been used in different studies in literature. It has been proven the ability to identify changes in different models of chronic cardiopathy, and even the potential for subclinical detection of structural damage4,5, such as diabetes mellitus-induced myocardiopathy6,7.

IBS has also been studied in the acute coronary syndrome (ACS) scenario, where major interest is its potential to identify myocardial viability8-10. However, its technical evaluation in the emergency room scenario – the objective of the present study – is hardly ever explored.

Methods

Individuals under study - Twenty-eight individuals were studied, divided into three groups: group I (13 individuals – 52.2±15.5 years of age, 5 [38.4%] males) made up of patients referred to the emergency room with clinical suspicion of ACS condition, which was ruled out through invasive (catheterization) and/or non-invasive (scintigram) assessment; group II (9 individuals – 54.2±10.0 years, 6 [66.6%] males) with acute inferior wall infarction and group III (6 individuals – 62.1±9.1 years, 3 [50.0%] males) with anterior myocardial infarction. Patients included in groups II and III had no records of previous ACS, echocardiographic evidence of previous ischemic condition, any other cardiopathy, or diabetes mellitus. Those patients also reported univascular injury, which is to say, the other coronary arteries not involved in the ischemic event were free of significant atherosclerosis, defined as the absence of injuries or smaller than 50% injuries on angiography.

All infarcted patients were submitted to chemical thrombolysis no later than four hours as of symptoms onset. All patients were submitted to invasive stratification while at hospital, complemented with functional assessment through myocardial scintigram. All patients were also submitted to percutaneous or surgical revascularization, following clinical indication. Approximately three months after the event the patients were submitted to doppler echocardiogram to check ventricular function and recovery of motility in the infarcted area.

Experimental protocol - The study was carried out with Hewlett-Packard (Andover, Massachusetts) ultrasound equipment, Sonos 5500 model, with an S4 multifrequency transducer (2-4 MHz), immediately upon patients’ arrival to the emergency room. Patients’ evaluation and procedures were carried out immediately for concurrent exam.

After a full echocardiography baseline study was carried out and recorded in a Super-VHS tape for further analysis, the images were captured by the integrated backscatter (IBS) through acoustic densitometry software included in the ultrasound system. The software allows the visualization of real time, bidimensional images where the gray scale is proportional to IBS intensity. The software also allows the acquisition and the storage (in 512-byte optical disks per sector) of continuous frame sequences (up to 60 frames at fixed 30 Hz speed), thus forming a continuous loop of approximate two heart cycles at 60 beats per minute rate. The frames were captured synchronically to the ECG shown simultaneously on equipment screen and stored with the captured loop.

Short axis parasternal images were captured and stored in optical disk at the papillary muscle level (Fig. 1). The equipment was adjusted for optimal image definition before images were captured. No attempt was made for adjustment uniformization among patients. Study subjects were instructed to stop breathing at the moment of image capturing in order to limit attenuation effects. After each projection image was captured and recorded in optical disk – with no change in equipment parameters – a rubber phantom image was captured (ATS Laboratories, 15 x 15 x 5 cm, 15 decibels), also stored in an optical disk.

Data analysis - Tissue characterization study was carried out offline, following the same principles applied to protocols previously carried out in our service11. Stored images were retrieved from the optical disk and exhibited on the screen using the ultrasound system acoustic densitometry software. The region of interest (ROI) would be selected with shape and size adaptations for the largest region possible of segment under study, although limited to the myocardium, and not exceeding endocardial or epicardial borders. Initial measure was regulated for the first QRS complex peak in the loop; and the final measure for the third QRS complex peak so that two complete heart cycles would be measured. After those adjustments, integrated backscatter (IBS) sampling was initiated along the heart cycle, with IBS decibel values for each of the 60 frames that made up the stored loop. Along the cycle, the ROI was manually kept within myocardial limits.

After the samples were obtained, software analysis mode was used for IBS curve analysis. IBS values were displayed on ordinates axis, with corresponding frame number on abscissa axis.

Variables measured for analysis were: IBS cyclical variation amplitude, IBS intensity, interval between QRS and IBS cyclic variation nadir/peak (Fig. 2) and cyclic variation pattern (Fig. 3). Amplitude, intensity, and intervals were repeated three times for each segment. Means were used for statistical analysis. In addition to those objective variables, cyclic variation pattern was also studied (synchronicity of curve produced and ventricular contraction), classified as follows: S – curves presenting IBS value reduction at ventricular contraction; N – curves presenting IBS value increase at ventricular contraction and I – curves presenting no identifiable pattern or with straight line behavior. For the purpose of cyclic variation pattern analysis in segments (Fig. 1) S pattern was expected; for segments 2 and 3 (Fig. 1), N pattern was expected. All other patterns were considered non-expected, which is to say, N and I for 1 and 3, and S for 2 and 4 (Fig. 2).

After IBS analysis was concluded in each segment, with ROI position unchanged, the rubber phantom image corresponding to that projection was retrieved. That allowed the ROI sample to be positioned at the same site and depth in the phantom image. Just as carefully the same parameters were obtained for the phantom image for each of the four segments. Based on IBS intensity value obtained in the segment under study and on IBS intensity value obtained at the same site and depth on the phantom image, IBS corrected coefficient (CC) was build by dividing Intensitypatient by Intensityphantom.

Cyclic variation delay index was calculated by dividing the interval between QRS complex and cyclic variation nadir/peak by the interval between cyclic variation nadirs/peaks (Fig. 3).

Statistical analysis - In addition to demographic variables, the following IBS derived variables were considered for analysis: corrected coefficient, amplitude, delay interval and curve pattern.

Continuous variables are presented as means and SD; categoric variables are presented as ratio. Non-parametric Kruskal-Wallis test was used to compare continuous variables between groups. Chi-square test was used for categoric variables. Statistic significance was considered at 5%.

Ethical considerations - The study was approved by the Clinics Hospital Research Ethic Committee at the University of São Paulo Medical School at Ribeirão Preto, SP.

Results

Although patients with acute myocardial infarction in anterior descending branch of the left coronary were usually older than those in the other groups, no statistic difference was observed when patients’ age was compared between groups. The same could be observed for gender and for the time elapsed between the onset of symptoms and the onset of thrombolysis in infarcted patients.

No statistic significance was observed when comparing corrected coefficient and IBS variation amplitude between the groups in the four segments under study (Table 1).

When studying IBS delay index, only segment 1 showed tendency to delay in the groups of patients with anterior descending branch, although with no statistic significance (Table 1). The same tendency was not observed for segment 3 of patients with right coronary infarction (Table 1).

IBS pattern variability pattern was the only parameter for statistically significant differences, although only for segment 1 in the groups of patients with left coronary descending branch infarction (Table 1). The same tendency could not be observed in the other segments.

Discussion

The corrected coefficient used in the present study is one of the techniques used to reduce the influence of a number of factors on ultrasonic tissue characterization. Major factors ruled out were ultrasound equipment adjustment, ultrasound coverage area to reach the transducer after myocardial tissue reflection – all of which varying from one individual to another1. Corrected coefficient is associated to the basic composition of tissue structure, and is most likely related to collagen level, although it is also affected by collagen tridimensional organization1,11. In nosologic models of chronic cardiopathy – as in previous infarctions scars8,12 - in structural damage resulting from hypertension5 and diabetes mellitus13, as well as in dilated14 and chagasic11 cardiopathies – corrected coefficient is successful in identifying structural damage. In the present work, however, corrected coefficient was not successful in differentiating infarcted areas from healthy areas in myocardial tissue. A possible explanationis that infarcted areas were investigated early in condition course, when the technique would not be able to identify significant structural damage. Scar delimitation with deposition of collagen requires a time period longer than four weeks of delay between the onset of symptoms and assessment. Since inclusion criteria in the present study required the absence of previous ischemic events or of any other factors that would involve myocardial structural damage – such as diabetes mellitus – non-differentiation between the groups was not unexpected, and is in agreement with studies published elsewhere8-10,15-17.

IBS variation amplitude changes are reported much earlier, and are more easily subject to documentation due to their ultrasonic tissue characterization. Studies that investigated that parameter in the percutaneous angioplasty setting reported the elimination of such variation during coronary occlusion by angioplasty balloon, with subsequent recovery with balloon deflation18. In the present study those changes were not reproduced in infarcted segments. Therefore, groups could not be differentiated through IBS amplitude variation. A possible explanation would be that injured artery occlusion might not have been complete at the moment the exam was carried out. Although occlusion extension was enough for electrocardiographic evidence and motility interruption, it would not change IBS amplitude. Since neither angiographic assessment was performed concurrently with the study, nor perfusion techniques used – such as contrast echocardiography – artery patency level at the point in time the study was carried out cannot be taken confidently. Another aspect to be considered is that although angiographic evidence showed all injuries were proximal in infarcted patients, one cannot rule out that distal embolization of material may not affected terminal segments of coronary irrigation. Since only mid-ventricular segments were studied, such hypothesis could not be probed for confirmation.

It is a known fact that amplitude changes may not fully reflect the changes triggered by the ischemic process. In addition to IBS variability, changes in pattern or delay are documented and considered more sensitive, and stand as a possibility for the purpose of predicting the viability of injured myocardial tissue9,10,12,15-21. Such phenomenon has been investigated through techniques that are not available in the equipment used in the present study. In an attempt to make up for that, the authors tried to use delay index and IBS variability pattern.

When analyzing delay index segment 1 showed a tendency – although not statistically significant – to be more prolonged in infarcted patients. When analyzing expected pattern the same segment showed significant change. Those two findings suggest that the technique does have the potential to detect such change. The fact that it occurred only once may be related to infarction extension: a territory irrigated by anterior descending branch. Due to study rigid inclusion criteria, the limited number of patients enrolled in the study should also be taken into account. On the other hand, that could sponsor a more detailed study of delay index: easily obtained, it could be used in commercially available tools.

The analysis of synchronicity parameters (delay index and pattern) has been attractive from its potential to identify myocardial viability9,10,12,15-21. In the present study such analysis was limited to echocardiographic assessment of ventricular segmental motility recovery at rest. From all patients under study, only one patient with right coronary infarction showed full recovery of parietal motility. However, one must not disconsider the fact that other patients may not have had viable tissue associated to fibrosis, although insufficient for motility, which would require a more sophisticated analysis for the presence of myocardial viability – not performed in the present investigation.

In summary, IBS study in the ACS condition has demonstrated that changes resulting from early ischemic processes have not been detected by corrected coefficient or by IBS amplitude variation change. Synchronicity parameters, however, were partially successful – since more sensitive – in more extensive infarction areas. Further studies on the behavior of those indexes are necessary to more precisely define the usefulness of that non-invasive methodology in the acute syndrome scenario at emergency settings.

Potential Conflict of Interest

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

Sources of Funding

This study was funded by FAPESP.

Study Association

This study is not associated with any graduation program.

References

Mailing address:

Antonio Pazin-Filho

Rua Prudente de Morais, 642/82

14015-100 - Ribeirão Preto, SP - Brazil

E-mail:

apazin@cardiol.br

Manuscript received March 1, 2007; revised manuscript received January 28, 2007; accepted March 13, 2007