abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC São Paulo, SP, Brazil y8XWyWSJMQVvHQSmgpJKRPC 00005 S0066-782X2008000500005 S0066-782X(08)09000505 10.1590/S0066-782X2008000500005 Artigos Originais Fatores biológicos e superestimação da fração de ejeção do ventrículo esquerdo no gated SPECT Oliveira Marco Antônio Condé de Duarte Paulo Schiavom Gonzalez Maria Margarita C. Moises Valdir Ambrósio Alonso Gilberto Lima Eduardo Vilaça Smanio Paola Emanuela Martins Luiz Roberto Fernandes Oliveira Carlos A. R. Mastrocolla Luiz Eduardo São Paulo Fleury Medicina e Saúde Seção de Medicina Nuclear Brazil São Paulo Fleury Medicina e Saúde Seção de Cardiologia Brazil 05 2008 90 5 333 338 19 11 2007 04 09 2007 11 06 2007 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

FUNDAMENTO: Alguns pacientes apresentam fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) superestimada na cintilografia miocárdica com sincronização eletrocardiográfica (gated SPECT). OBJETIVO: Estabelecer a relação entre fatores biológicos e FEVE superestimada. MÉTODOS: Selecionamos 3.838 pacientes que realizaram gated SPECT entre 20/5/2000 e 16/9/2005, com imagens normais de perfusão e FEVE >50%. Analisamos as variáveis: sexo (29,4% feminino e 70,6% masculino), idade (de 20 a 94 anos - média: 56 anos), peso (de 33,5 a 150 kg - média: 79,6 kg), altura (de 138 a 220 cm - média: 171 cm) e IMC (de 13,9 a 54 - média: 27,2). Em um subgrupo de 1.002 pacientes que realizaram ecocardiograma, incluímos as variáveis diâmetros diastólico (de 36 a 68 mm - média 47,5 mm) e sistólico (de 22 a 41 mm - média 29,8 mm). Dividimos os pacientes em dois grupos: FEVE normal (<80%) e superestimada (>80%). A Razão de Chances (RC) para apresentar FEVE superestimada foi calculada para cada variável por regressão logística. RESULTADOS: Encontramos as seguintes Razões de Chances (p < 0,005): sexo feminino RC = 3,585 (IC95%: 2,745 a 4,683), idade em anos RC = 1,020 (IC95%: 1,011 a 1,029) e altura em cm RC = 0,893 (IC95%: 0,829 a 0,962). O peso e o IMC não se associaram a FEVE significativamente (p>0,2). No subgrupo de 1.002 pacientes, encontramos influência estatisticamente significativa na obtenção da FEVE superestimada para as variáveis diâmetro sistólico, sexo e altura. CONCLUSÃO: Apesar de o diâmetro sistólico influenciar na obtenção da FEVE superestimada, as variáveis sexo e altura apresentam influência independente na superestimação da FEVE pelo gated SPECT.

 Gated SPECT tomografia computadorizada de emissão de fóton único volume sistólico superestimação 27 05 2008

ARTIGO ORIGINAL

Fatores biológicos e superestimação da fração de ejeção do ventrículo esquerdo no gated SPECT

Marco Antônio Condé de OliveiraI; Paulo Schiavom DuarteI; Maria Margarita C. GonzalezII; Valdir Ambrósio MoisesII; Gilberto AlonsoI; Eduardo Vilaça LimaII; Paola Emanuela SmanioII; Luiz Roberto Fernandes MartinsI;Carlos A. R. OliveiraII; Luiz Eduardo MastrocollaII

ISeção de Medicina Nuclear, Fleury - Medicina e Saúde, São Paulo, SP - Brasil

IISeção de Cardiologia, Fleury - Medicina e Saúde, São Paulo, SP - Brasil

Correspondência

RESUMO

FUNDAMENTO: Alguns pacientes apresentam fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) superestimada na cintilografia miocárdica com sincronização eletrocardiográfica (gated SPECT).

OBJETIVO: Estabelecer a relação entre fatores biológicos e FEVE superestimada.

MÉTODOS: Selecionamos 3.838 pacientes que realizaram gated SPECT entre 20/5/2000 e 16/9/2005, com imagens normais de perfusão e FEVE >50%. Analisamos as variáveis: sexo (29,4% feminino e 70,6% masculino), idade (de 20 a 94 anos – média: 56 anos), peso (de 33,5 a 150 kg – média: 79,6 kg), altura (de 138 a 220 cm – média: 171 cm) e IMC (de 13,9 a 54 – média: 27,2). Em um subgrupo de 1.002 pacientes que realizaram ecocardiograma, incluímos as variáveis diâmetros diastólico (de 36 a 68 mm – média 47,5 mm) e sistólico (de 22 a 41 mm – média 29,8 mm). Dividimos os pacientes em dois grupos: FEVE normal (<80%) e superestimada (>80%). A Razão de Chances (RC) para apresentar FEVE superestimada foi calculada para cada variável por regressão logística.

RESULTADOS: Encontramos as seguintes Razões de Chances (p < 0,005): sexo feminino RC = 3,585 (IC95%: 2,745 a 4,683), idade em anos RC = 1,020 (IC95%: 1,011 a 1,029) e altura em cm RC = 0,893 (IC95%: 0,829 a 0,962). O peso e o IMC não se associaram a FEVE significativamente (p>0,2). No subgrupo de 1.002 pacientes, encontramos influência estatisticamente significativa na obtenção da FEVE superestimada para as variáveis diâmetro sistólico, sexo e altura.

CONCLUSÃO: Apesar de o diâmetro sistólico influenciar na obtenção da FEVE superestimada, as variáveis sexo e altura apresentam influência independente na superestimação da FEVE pelo gated SPECT.

Palavras-chave:Gated, SPECT, tomografia computadorizada de emissão de fóton único, volume sistólico, superestimação.

Introdução

A cintilografia de perfusão miocárdica permite a análise da perfusão sangüínea regional nas paredes do miocárdio, o que contribui para a realização do diagnóstico, da avaliação e do seguimento terapêuticos e do prognóstico da doença arterial coronariana1. A introdução da sincronização eletrocardiográfica na cintilografia de perfusão miocárdica (gated SPECT) acrescentou à análise da perfusão o cálculo da fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE), a determinação dos volumes sistólico e diastólico e a análise do espessamento e da motilidade das paredes miocárdicas2. Esses parâmetros, além de auxiliarem na análise das imagens perfusionais3-5, podem fornecer importantes informações prognósticas6,7. Uma série de trabalhos na literatura tem validado o cálculo da FEVE pelo gated SPECT, em comparação com outros métodos (cintilografia de primeira passagem8, ecocardiograma9, ressonância magnética10 etc). O valor mínimo considerado normal para a FEVE calculada pelo gated SPECT é maior ou igual a 50%11, embora a literatura relate valores diferentes em alguns trabalhos12,13. Indivíduos normais podem apresentar valores de FEVE que variam de 55% a 75% quando determinados pela angiocardiografia ou pelo ecocardiograma14. Porém, na nossa casuística, temos percebido que alguns pacientes, geralmente mulheres de baixa estatura, apresentam FEVE acima desses valores considerados normais (Fig. 1). Essa associação é constatada também em outros serviços de medicina nuclear e por outros autores na literatura15. Este estudo analisa a influência de diversos fatores biológicos, como sexo, idade, peso, altura e índice de massa corpórea (IMC), no cálculo da FEVE no gated SPECT, determinando quais fatores estão associados com FEVE superestimadas e o grau dessa associação. Analisa, também, qual a relação existente entre o tamanho ventricular (diâmetros diastólico e sistólico) e a presença de FEVE superestimada, em um subgrupo de pacientes que realizaram ecocardiograma (Fig. 2).

Métodos

Selecionamos, retrospectivamente, 3.838 pacientes que realizaram gated SPECT entre 20/05/2000 e 16/09/2005. Os critérios de inclusão foram: imagens normais de perfusão miocárdica pela cintilografia e FEVE calculada pelo gated SPECT maior ou igual a 50%.

Os pacientes realizaram imagens em repouso e após estresse físico ou farmacológico. As imagens de repouso foram adquiridas 30 minutos após administração endovenosa de 370 MBq (10 mCi) de 99mTc-MIBI. As imagens de estresse foram realizadas 4 horas após as imagens de repouso, com sincronização eletrocardiográfica. A administração endovenosa de 1,11 GBq (30 mCi) de 99mTc-MIBI na fase de estresse foi realizada no pico do esforço do teste ergométrico (protocolos de Bruce, Bruce modificado ou Ellestad) ou após a administração de dipiridamol (0,56 mg/kg por 4 minutos). As imagens de estresse foram realizadas 45 a 60 minutos após a injeção do radiofármaco. A aquisição das imagens foi realizada em câmara de cintilação (Forte® Phillips), com colimador de baixa energia e alta resolução. Para cada paciente, foram obtidas 48 projeções de 25 segundos em matriz de 64 x 64 pixels. O ângulo de aquisição foi de 180 graus (início em incidência oblíqua anterior direita de 45 graus e término em oblíqua posterior esquerda de 45 graus). A reconstrução das imagens foi realizada por técnica de retroprojeção filtrada com utilização de filtro Butterworth, e a FEVE foi processada pelo software Autoquant® (Cedars-Sinai's Quantitative Gated SPECT – QGS) a partir das imagens de estresse.

Além da FEVE, foram incluídas as seguintes variáveis: sexo (29,4% feminino e 70,6% masculino), idade (de 20 a 94 anos – média: 56 anos), peso (de 33,5 a 150 kg – média: 79,6 kg), altura (de 138 a 220 cm – média: 171 cm) e IMC (de 13,9 a 54 – média: 27,2) (tab. 1). O IMC foi calculado segundo a fórmula IMC = peso/(altura x altura).

Os pacientes foram divididos em dois grupos arbitrários, segundo os resultados da FEVE: normal (< 80%) e superestimada (> 80%). Utilizando programa estatístico SPSS®, analisamos os dados por meio de regressão logística e correlação de Pearson. A Razão de Chances para apresentar FEVE superestimada foi calculada para cada variável.

Selecionamos, dos 3.838 pacientes estudados, um subgrupo de 1.002 pacientes que haviam realizado ecocardiograma com até 10 dias de diferença da realização do gated SPECT (61,4% dos pacientes realizaram os dois exames no mesmo dia e 95,3% dos pacientes apresentaram até 1 semana de diferença entre a realização dos dois exames – média de 1,57 dias). Nesse subgrupo, foram listados os valores dos diâmetros sistólico (de 22 a 41 mm – média 29,8 mm) e diastólico (de 36 a 68 mm – média 47,5 mm) de cada paciente (tab. 2). Essas duas variáveis, juntamente com as variáveis sexo (feminino) e altura, foram analisadas por meio de regressão logística e correlação de Pearson. A Razão de Chances para apresentar FEVE superestimada foi calculada para os pacientes com diâmetro sistólico < 30 mm, para os pacientes com diâmetro diastólico < 48 mm e para as variáveis sexo (feminino) e altura. Consideramos os valores citados para os diâmetros sistólico e diastólico como ponto de corte para o cálculo da Razão de Chances, porque eram os que mais se aproximavam da média. As variáveis sexo (feminino) e altura foram incluídas na análise de regressão logística no subgrupo de 1.002 pacientes, juntamente com os diâmetros sistólico e diastólico, para avaliarmos se possuíam relação estatística independente com a obtenção FEVE superestimada.

Resultados

Quando consideramos todos os pacientes, as variáveis sexo, altura e idade associaram-se com a superestimação da FEVE com significância estatística (p<0,005), notadamente as duas primeiras variáveis (tab. 3). O peso e o IMC não se associaram significativamente com a obtenção de FEVE superestimada (p>0,2). Entre as variáveis contínuas, a altura apresentou o maior índice de correlação com a FEVE superestimada quando consideramos todos os pacientes (tab. 4).

No subgrupo dos pacientes que realizaram ecocardiograma, o diâmetro sistólico demonstrou relação estatisticamente significativa com a FEVE superestimada (tab. 5). O diâmetro diastólico não influenciou de forma independente a FEVE superestimada. As variáveis sexo (feminino) e altura continuaram influenciando na obtenção de FEVE superestimada, porém menos expressivamente em relação à análise de todos os pacientes. Os índices de correlação de Pearson demonstraram correlação inversa entre FEVE superestimada e altura, diâmetro diastólico e diâmetro sistólico (tab. 4).

Discussão

O software Autoquant® calcula a FEVE a partir da reconstrução tridimensional da cavidade do ventrículo esquerdo, com base nas imagens tomográficas do eixo curto sincronizadas com o ECG. O volume sistólico final (VSF) e o volume diastólico final (VDF) são determinados após a delimitação dos limites epicárdico e endocárdico, e a FEVE é calculada segundo a fórmula: [(VDF - VSF) / VDF] x 100 (%)8.

Na nossa casuística, pacientes do sexo feminino possuem uma chance de apresentar FEVE superestimada cerca de 3,5 vezes maior em comparação com os pacientes do sexo masculino. A altura apresentou uma correlação inversa com a obtenção de FEVE superestimada. Os nossos dados confirmam que a FEVE superestimada ocorre com maior freqüência em mulheres com baixa estatura.

Uma possível explicação para essa constatação é o fato de mulheres pequenas possuírem um coração menor16, o que faz que o volume sistólico calculado seja subestimado, superestimando, conseqüentemente, a FEVE. Em pacientes com volume sistólico muito pequeno, o reconhecimento automático do limite endocárdico pelo software fica prejudicado por causa da baixa resolução e do efeito de volume parcial17 (Fig. 3). Por sua vez, o reconhecimento do limite endocárdico é realizado com facilidade em pacientes com volumes ventriculares maiores (Fig. 4). A análise do subgrupo de 1.002 pacientes que realizaram ecocardiograma corrobora a hipótese da relação entre tamanho ventricular e FEVE superestimada. O alto valor da Razão de Chances apresentado pela variável diâmetro sistólico sugere que, possivelmente, o principal mecanismo responsável pela superestimação da FEVE seja a dificuldade de delimitação do limite endocárdico em pacientes com volumes sistólicos pequenos. No entanto, Yamada e cols.18 demonstraram que mulheres apresentam valores de FEVE significativamente maiores, calculadas tanto pelo programa Segami® quanto pelo Autoquant®. O programa Segami® define a posição da parede ventricular por meio de parâmetros estatísticos de distribuição da taxa de contagem e não pela definição automática do contorno cardíaco, e deveria, pelo menos do ponto de vista teórico, ser menos influenciado por volumes ventriculares pequenos.

Os nossos dados mostram que o sexo feminino e a altura influenciaram de forma independente a obtenção da FEVE superestimada no grupo de pacientes que realizaram ecocardiograma. Apesar de apresentar uma correlação inversa com a superestimação da FEVE (tab. 4), na análise de regressão logística o diâmetro diastólico não demonstrou estar associado de maneira independente à FEVE superestimada (tab. 5).

Outros autores já demonstraram a influência do tamanho reduzido do coração na estimativa da FEVE pelo gated SPECT19,20. Germano e cols.21 demonstraram, em um estudo com 926 pacientes no qual utilizaram o Autoquant®, uma relação exponencial inversa entre o volume diastólico final e a FEVE e entre o volume sistólico final e a FEVE. Alguns autores sugerem técnicas para correção da superestimação da FEVE, como o aumento da matriz de aquisição ou uso de filtros específicos20. Uma alternativa para evitar a superestimação é a aplicação de técnicas que não utilizam reconhecimento automático do limite endocárdico sistólico17.

Além de influenciar o cálculo da FEVE, o tamanho da cavidade ventricular esquerda deve influenciar alguns outros índices calculados a partir da definição automática dos contornos do endocárdio. Duarte e cols.22, em trabalho prévio, relataram a influência do sexo na obtenção dos valores de TID (transient ischemic dilation), índice que mede a diferença das cavidades ventriculares em estresse e repouso. Em um grupo de 16 pacientes com baixa probabilidade pré-teste de isquemia e valores de TID elevados (> 1,25), 14 eram mulheres. Segundo os autores, uma possível razão para a predominância de mulheres nesse subgrupo poderia ser a dificuldade na definição dos contornos do endocárdio em pacientes com cavidade ventricular pequena, principalmente durante a fase de repouso da cintilografia, em que a dose radioativa administrada é aproximadamente 3 vezes menor que aquela administrada na fase de estresse.

Mesmo nos casos de FEVE superestimada, o gated SPECT consegue fornecer informações importantes a respeito da função ventricular esquerda. Nesses casos, consegue-se demonstrar o espessamento normal, que é caracterizado pelo aumento da atividade radioativa por área nas paredes miocárdicas durante a sístole em relação à diástole, e a motilidade conservada, demonstrada pela diminuição significativa da cavidade ventricular na sístole.

Possíveis limitações do estudo que precisam ser referidas são: o próprio tipo de estudo realizado (corte transversal) que permite estimar a associação entre as variáveis independentes e a variável dependente não permite, no entanto, estabelecer uma relação causal entre elas. Além disso, não conseguimos estabelecer um mecanismo biológico que justifique algumas associações, como a associação entre o sexo feminino e a superestimação da FEVE, quando esta variável é controlada pelo diâmetro sistólico. Dessa forma, futuros estudos serão necessários para tentar compreender todos os fatores causais da medida FEVE superestimada medida pela técnica de gated SPECT.

Conclusão

As variáveis sexo (feminino), altura e diâmetro sistólico associaram-se com a obtenção de FEVE superestimada. A variável idade contribuiu menos expressivamente. O peso e o IMC não mostraram relação estatisticamente significativa com a obtenção de FEVE superestimada.

Esta análise confirma o que é visto na prática clínica. Mulheres com baixa estatura apresentam valores superestimados de FEVE pelo gated SPECT. Apesar de o diâmetro ventricular reduzido ser uma possível explicação para esse fenômeno, as variáveis sexo e altura influenciaram independentemente na superestimação da FEVE pelo gated SPECT.

Potencial Conflito de Interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

Fontes de Financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação Acadêmica

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

Correspondência:

Marco Antônio Condé de Oliveira

Rua Visconde de Ouro Preto, 138 - Consolação

01303-060 - São Paulo, SP - Brasil

E-mail:

marco.oliveira@fleury.com.br

Artigo recebido em 11/06/2007; revisado recebido em 04/09/07; aceito em 19/11/07.

1. Clark AN, Beller GA. The present role of nuclear cardiology in clinical practice. Q J Nucl Med Mol Imaging. 2005; 49 (1): 43-58. The present role of nuclear cardiology in clinical practice Q J Nucl Med Mol Imaging 2005 43 58 1 49 Clark AN Beller GA 2. Maddahi J, Kiat H, Van Train KF, Prigent F, Friedman J, Garcia EV, et al. Myocardial perfusion imaging with technetium-99m sestamibi SPECT in the evaluation of coronary artery disease. Am J Cardiol. 1990; 66 (13): 55E-62E. Myocardial perfusion imaging with technetium-99m sestamibi SPECT in the evaluation of coronary artery disease Am J Cardiol 1990 55E 62E 13 66 Maddahi J Kiat H Van Train KF Prigent F Friedman J Garcia EV 3. Sciagra R, Leoncini M. Gated single-photon emission computed tomography: the present-day ''one-stop-shop'' for cardiac imaging. Q J Nucl Med Mol Imaging. 2005; 49 (1): 19-29. Gated single-photon emission computed tomography: the present-day ''one-stop-shop'' for cardiac imaging Q J Nucl Med Mol Imaging 2005 19 29 1 49 Sciagra R Leoncini M 4. Leoncini M, Sciagra R. Role of perfusion myocardial scintigraphy with gated SPECT technique in the diagnostic and prognostic evaluation of patients with chronic coronary disease. Ital Heart J. 2002; 3 (3 Suppl): 309-18. Role of perfusion myocardial scintigraphy with gated SPECT technique in the diagnostic and prognostic evaluation of patients with chronic coronary disease Ital Heart J 2002 309 18 3 Leoncini M Sciagra R 5. Smanio PE, Watson DD, Segalla DL, Vinson EL, Smith WH, Beller GA. Value of gating of technetium-99m sestamibi single-photon emission computed tomographic imaging. J Am Coll Cardiol. 1997; 30: 1687-92. Value of gating of technetium-99m sestamibi single-photon emission computed tomographic imaging J Am Coll Cardiol 1997 1687 92 30 Smanio PE Watson DD Segalla DL Vinson EL Smith WH Beller GA 6. Sharir T, Kang X, Germano G, Bax JJ, Shaw LJ, Gransar H, et al. Prognostic value of poststress left ventricular volume and ejection fraction by gated myocardial perfusion SPECT in women and men: Gender-related differences in normal limits and outcomes. J Nucl Cardiol. 2006;13: 495-506. Prognostic value of poststress left ventricular volume and ejection fraction by gated myocardial perfusion SPECT in women and men: Gender-related differences in normal limits and outcomes J Nucl Cardiol 2006 495 506 13 Sharir T Kang X Germano G Bax JJ Shaw LJ Gransar H 7. Sharir T, Germano G, Kavanagh PB, Lai S, Cohen I, Lewin HC, et al. Incremental prognostic value of post-stress left ventricular ejection fraction and volume by gated myocardial perfusion single photon emission computed tomography. Circulation. 1999; 100 (10): 1035-42. Incremental prognostic value of post-stress left ventricular ejection fraction and volume by gated myocardial perfusion single photon emission computed tomography Circulation 1999 1035 42 10 100 Sharir T Germano G Kavanagh PB Lai S Cohen I Lewin HC 8. Germano G, Kiat H, Kavanagh PB, Moriel M, Mazzanti M, Su HT, et al. Automatic quantification of ejection fraction from gated myocardial perfusion SPECT. J Nucl Med. 1995; 36 (11): 2138-47. Automatic quantification of ejection fraction from gated myocardial perfusion SPECT J Nucl Med 1995 2138 47 11 36 Germano G Kiat H Kavanagh PB Moriel M Mazzanti M Su HT 9. Cwajg E, Cwajg J, Keng F, He ZX, Nagueh S, Verani MS. Comparison of global and regional left ventricular function assessed by gated-SPECT and 2-D echocardiography. Rev Port Cardiol. 2000;19 (Suppl 1): 139-46. Comparison of global and regional left ventricular function assessed by gated-SPECT and 2-D echocardiography Rev Port Cardiol 2000 139 46 19 Cwajg E Cwajg J Keng F He ZX Nagueh S Verani MS 10. Thorley PJ, Plein S, Bloomer TN, Ridgway JP, Sivananthan UM. Comparison of 99mTc tetrofosmin gated SPECT measurements of left ventricular volumes and ejection fraction with MRI over a wide range of values. Nucl Med Commun. 2003; 24 (7): 763-9. Comparison of 99mTc tetrofosmin gated SPECT measurements of left ventricular volumes and ejection fraction with MRI over a wide range of values Nucl Med Commun 2003 763 9 7 24 Thorley PJ Plein S Bloomer TN Ridgway JP Sivananthan UM 11. Sociedade Brasileira de Cardiologia. I Diretriz da Sociedade Brasileira de Cardiologia Sobre Cardiologia Nuclear. Arq Bras Cardiol. 2002; 78 (suppl.3): 1-42. I Diretriz da Sociedade Brasileira de Cardiologia Sobre Cardiologia Nuclear Arq Bras Cardiol 2002 1 42 78 12. Rozanski A, Nichols K, Yao SS, Malholtra S, Cohen R, DePuey EG. Development and application of normal limits for left ventricular ejection fraction and volume measurements from 99mTc-sestamibi myocardial perfusion gates SPECT. J Nucl Med. 2000; 41(9):1445-50. Development and application of normal limits for left ventricular ejection fraction and volume measurements from 99mTc-sestamibi myocardial perfusion gates SPECT J Nucl Med 2000 1445 50 9 41 Rozanski A Nichols K Yao SS Malholtra S Cohen R DePuey EG 13. Henzlova MJ, Croft LB. The electrocardiogram as a predictor of left ventricular systolic function: correlation with gated SPECT imaging. Mt Sinai J Med. 2003; 70 (5): 306-9. The electrocardiogram as a predictor of left ventricular systolic function: correlation with gated SPECT imaging Mt Sinai J Med 2003 306 9 5 70 Henzlova MJ Croft LB 14. ZipesDP, Libby P, Bonow RO, Braunwald E. Braunwald's heart disease: a textbook of cardiovascular medicine. 7th ed. Philadelphia: Saunders; 2005. Braunwald's heart disease: a textbook of cardiovascular medicine 2005 Zipes DP Libby P Bonow RO Braunwald E 15. Ford PV, Chatziioannou SN, Moore WH, Dhekne RD. Overestimation of the LVEF by quantitative gated SPECT in simulated left ventricles. J Nucl Med. 2001; 42 (3): 454-9. Overestimation of the LVEF by quantitative gated SPECT in simulated left ventricles J Nucl Med 2001 454 9 3 42 Ford PV Chatziioannou SN Moore WH Dhekne RD 16. Hansen CL, Crabbe D, Rubin S. Lower diagnostic accuracy of thallium-201 SPECT myocardial perfusion imaging in women: an effect of smaller chamber size. J Am Coll Cardiol. 1996; 28 (5): 1214-9. Lower diagnostic accuracy of thallium-201 SPECT myocardial perfusion imaging in women: an effect of smaller chamber size J Am Coll Cardiol 1996 1214 9 5 28 Hansen CL Crabbe D Rubin S 17. 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 (6): 786-94. Calculation of the left ventricular ejection fraction without edge detection: application to small hearts J Nucl Med 2002 786 94 6 43 Feng B Sitek A Gullberg GT 18. Yamada AT, Campos Neto GC, Soares Júnior J, Giorgi MCP, Araújo F, Meneghetti JC, et al. 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. Arq Bras Cardiol. 2007; 88 (3): 285-90. 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 Arq Bras Cardiol 2007 285 90 3 88 Yamada AT Campos Neto GC Soares Júnior J Giorgi MCP Araújo F Meneghetti JC 19. Khalil MM, Elgazzar A, Khalil W, Omar A, Ziada G. Assessment of left ventricular ejection fraction by four different methods using 99mTc tetrofosmin gated SPECT in patients with small hearts: correlation with gated blood pool. Nuclear Medicine Communications. 2005; 26 (10): 885-93. Assessment of left ventricular ejection fraction by four different methods using 99mTc tetrofosmin gated SPECT in patients with small hearts: correlation with gated blood pool Nuclear Medicine Communications 2005 885 93 10 26 Khalil MM Elgazzar A Khalil W Omar A Ziada G 20. 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; 31 (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 hearts Eur J Nucl Med Mol Imaging 2004 1606 13 12 31 Hambye AS Vervaet A Dobbeleir A 21. Germano G, Kavanagh PB, Kavanagh JT, Wishner SH, Berman DS, Kavanagh GJ. Repeatability of automatic left ventricular cavity volume measurements from myocardial perfusion. J Nucl Cardiol. 1998; 5 (5): 477-83. Repeatability of automatic left ventricular cavity volume measurements from myocardial perfusion J Nucl Cardiol 1998 477 83 5 5 Germano G Kavanagh PB Kavanagh JT Wishner SH Berman DS Kavanagh GJ 22. Duarte PS, Smanio PE, Oliveira CA, Martins LR, Mastrocolla LE, Pereira JC. Clinical significance of transient left ventricular dilation assessed during myocardial Tc-99m sestamibi scintigraphy. Arq Bras Cardiol. 2003; 81 (5): 479-82. Clinical significance of transient left ventricular dilation assessed during myocardial Tc-99m sestamibi scintigraphy Arq Bras Cardiol 2003 479 82 5 81 Duarte PS Smanio PE Oliveira CA Martins LR Mastrocolla LE Pereira JC Original Articles Biological factors and overestimation of left ventricular ejection fraction by gated SPECT

BACKGROUND: Some patients present an overestimated left ventricular ejection fraction (LVEF) on electrocardiogram-gated myocardial scintigraphy (gated SPECT). OBJECTIVE: To establish the relationship between biological factors and overestimated LVEF. METHODS: We selected 3838 patients who underwent gated SPECT between May 20, 2000 and September 16, 2005 with normal perfusion images and LVEF >50%. The following variables were analyzed: gender (29.4% females and 70.6% males), age (from 20 to 94 years - mean: 56 years), weight (from 33.5 to 150 kg - mean: 79.6 kg), height (from 138 to 220 cm - mean: 171 cm) and BMI (from 13.9 to 54 - mean: 27.2). In a subgroup of 1002 patients who underwent echocardiogram, the diastolic diameter (from 36 to 68 mm - mean 47.5 mm) and systolic diameter (from 22 to 41 mm - mean 29.8 mm) variables were included. The patients were divided into two groups: normal LVEF (<80%) and overestimated LVEF (>80%). The odds ratio (OR) for presenting an overestimated LVEF was calculated for each variable using logistic regression. RESULTS: The following odds ratios were found (p < 0.005): female gender OR = 3.585 (95%CI: 2.745 to 4.683), age in years OR = 1.020 (95%CI: 1.011 to 1.029) and height in cm OR = 0.893 (95%CI: 0.829 to 0.962). Weight and BMI were not significantly associated with LVEF (p>0.2). In the subgroup of 1002 patients, a statistically significant influence was found in overestimated LVEF values for the systolic diameter, gender and height variables. CONCLUSION: Although systolic diameter influences the overestimation of LVEF, the gender and height variables have an independent influence on LVEF overestimation by gated SPECT.

 Tomography emission-computed single-photon stroke volume

ORIGINAL ARTICLE

Marco Antônio Condé de OliveiraI; Paulo Schiavom DuarteI, Maria Margarita C. GonzalezII; Valdir Ambrósio MoisesII; Gilberto AlonsoI; Eduardo Vilaça LimaII; Paola Emanuela SmanioII; Luiz Roberto Fernandes MartinsI; Carlos A. R. OliveiraII; Luiz Eduardo MastrocollaII

ISeção de Medicina Nuclear, Fleury - Medicina e Saúde, São Paulo, SP - Brazil

IISeção de Cardiologia, Fleury - Medicina e Saúde, São Paulo, SP - Brazil

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SUMMARY

BACKGROUND: Some patients present an overestimated left ventricular ejection fraction (LVEF) on electrocardiogram-gated myocardial scintigraphy (gated SPECT).

OBJECTIVE: To establish the relationship between biological factors and overestimated LVEF.

METHODS: We selected 3838 patients who underwent gated SPECT between May 20, 2000 and September 16, 2005 with normal perfusion images and LVEF >50%. The following variables were analyzed: gender (29.4% females and 70.6% males), age (from 20 to 94 years – mean: 56 years), weight (from 33.5 to 150 kg – mean: 79.6 kg), height (from 138 to 220 cm – mean: 171 cm) and BMI (from 13.9 to 54 – mean: 27.2). In a subgroup of 1002 patients who underwent echocardiogram, the diastolic diameter (from 36 to 68 mm – mean 47.5 mm) and systolic diameter (from 22 to 41 mm – mean 29.8 mm) variables were included. The patients were divided into two groups: normal LVEF (<80%) and overestimated LVEF (>80%). The odds ratio (OR) for presenting an overestimated LVEF was calculated for each variable using logistic regression.

RESULTS: The following odds ratios were found (p < 0.005): female gender OR = 3.585 (95%CI: 2.745 to 4.683), age in years OR = 1.020 (95%CI: 1.011 to 1.029) and height in cm OR = 0.893 (95%CI: 0.829 to 0.962). Weight and BMI were not significantly associated with LVEF (p>0.2). In the subgroup of 1002 patients, a statistically significant influence was found in overestimated LVEF values for the systolic diameter, gender and height variables.

CONCLUSION: Although systolic diameter influences the overestimation of LVEF, the gender and height variables have an independent influence on LVEF overestimation by gated SPECT.

Key words: Tomography, emission-computed, single-photon; stroke volume.

Introduction

Myocardial perfusion scintigraphy allows the analysis of regional blood perfusion in myocardial walls, which contributes to the diagnosis, evaluation, and therapeutic and prognostic follow-up of coronary artery disease1. The introduction of electrocardiographic gating in myocardial perfusion scintigraphy (gated SPECT) added the calculation of left ventricular ejection fraction (LVEF), the determination of systolic and diastolic volumes, and the analysis of myocardial wall motion and thickening to the analysis of perfusion2. In addition to helping the analysis of perfusion images3-5, these parameters can offer important prognostic information6,7. Several studies in the literature have validated the calculation of LVEF by gated SPECT in comparison with other methods (first-pass scintigraphy8, echocardiogram9, magnetic resonance imaging10, and others). The minimum value considered normal for LVEF as calculated by gated SPECT is greater than or equal to 50%11, although some studies in the literature report different values12,13. Normal individuals may present LVEF values ranging from 55% to 75% as determined by angiocardiography or echocardiogram14. However, in our case series we noticed that some patients – usually short women, have LVEF values above those considered normal (Figure 1). This association is also observed in other nuclear medicine services and by other authors in the literature15. This study analyzes the influence of several biological factors such as gender, age, weight, height and body mass index (BMI) in the calculation of LFEV by gated SPECT, determining which factors are associated with overestimated LFEV and the degree of this association. It also analyzes the relationship between ventricular size (diastolic and systolic diameters) and the presence of overestimated LVEF in a subgroup of patients who underwent echocardiogram (Figure 2).

Methods

We retrospectively selected 3838 patients who underwent gated SPECT between May 20, 2000 and September 16, 2005. Inclusion criteria were: normal myocardial perfusion images on scintigraphy and LVEF greater than or equal to 50% as calculated by gated SPECT.

The images were acquired with the patients at rest and after physical or pharmacologic stress. The rest images were acquired 30 minutes after intravenous administration of 370 MBq (10 mCi) of 99mTc-MIBI. The stress images were acquired four hours after the rest images with electrocardiogram gating. Intravenous administration of 1.11 GBq (30 mCi) of 99mTc-MIBI in the stress phase was made at the peak effort of the exercise test (Bruce protocol, modified Bruce protocol, or Ellestad) or after the administration of dipyridamole (0.56 mg/kg for four minutes). Stress images were acquired 45 to 60 minutes after injection of the radiopharmaceutical. Image acquisition was made in a scintillation camera (Forte™ Phillips), with a low-energy high-resolution collimator. For each patient, 48 25-second projections in a 64 x 64 pixel matrix were obtained. The acquisition angle was 180 degrees (beginning in a right anterior oblique view at 45 degrees and ending in a left posterior oblique view at 45 degrees). Image reconstruction was performed with a filtered back projection technique using a Butterworth filter; LVEF was processed by the Autoquant™ software (Cedars-Sinai's Quantitative Gated SPECT – QGS) from stress images.

In addition to LVEF, the following variables were included: gender, (29.4% female and 70.6% male), age (from 20 to 94 years – mean: 56 years), weight (from 33.5 to 150 kg – mean: 79.6 kg), height (from 138 to 220 cm – mean: 171 cm) and BMI (from 13.9 to 54 – mean: 27.2) (Table 1). BMI was calculated using the formula BMI = weight / (height x height).

The patients were divided into two arbitrary groups according to LVEF results: normal (< 80%) and overestimated (> 80%). Data were analyzed using logistic regression and Pearson's correlation with the SPSS™ statistical package. The odds ratio for presenting an overestimated LVEF was calculated for each variable.

Of the 3838 patients studied, we selected a subgroup of 1002 patients who had undergone echocardiogram within up to ten days of the gated SPECT (61.4% of the patients underwent both tests on the same day and 95.5% of the patients underwent the tests within up to one week between them – with a mean of 1.57 days). In this subgroup, the values of systolic (from 22 to 41 mm – mean of 29.8 mm) and diastolic (from 36 to 68 mm – mean of 47.5 mm) diameters were listed for each patient (Table 2). These two variables along with the gender (female) and height variables were analyzed using logistic regression and Pearson's correlation. The odds ratio for presenting an overestimated LVEF was calculated for patients with a < 30 mm systolic diameter; for patients with a < 48 mm diastolic diameter; and for the gender (female) and height variables. These values mentioned for the systolic and diastolic diameters were considered as the cut-off point for the calculation of the odds ratio because they were the closest values to the mean. The gender (female) and height variables were included in the logistic regression analysis in the subgroup of 1002 patients along with systolic and diastolic diameters, so as to verify whether they had an independent statistical relation to the finding of an overestimated LVEF.

Results

When all patients were considered, the gender, height and age variables showed a statistically significant association with overestimated LVEF (p<0.005), notably the first two (Table 3). Weight and BMI were not significantly associated with the finding of an overestimated LVEF (P>0.2). Among the continuous variables, height had the highest correlation index with overestimated LVEF when all patients were considered (Table 4).

In the subgroup of patients who underwent echocardiogram, the systolic diameter showed a statistically significant relation to overestimated LVEF (Table 5). The diastolic diameter did not independently influence overestimated LVEF. The gender (female) and height variables still influenced the finding of an overestimated LVEF, although less significantly in relation to the analysis of all patients. The Pearson's correlation coefficients demonstrated an inverse correlation between overestimated LVEF and height, diastolic diameter and systolic diameter (Table 4).

Discussion

The Autoquant™ software calculates LVEF from the three-dimensional reconstruction of the left ventricular cavity based on gated short-axis images. The end-systolic volume (ESV) and end-diastolic volume (EDV) are determined after epicardial and endocardial edge detection, and LVEF is calculated according to the formula: [(EDV - ESV) / EDV] x 100 (%)8.

In our case series, female patients had an approximately 3.5 times higher chance of presenting an overestimated LVEF in comparison with male patients. Height had an inverse correlation with the finding of an overestimated LVEF. Our data confirm that overestimated LVEF occurs more frequently among short women.

A possible explanation for this finding is the fact that small women have smaller hearts16, which causes the calculated systolic volume to be underestimated, thus consequently overestimating the LVEF. In patients with very small systolic volumes, the automatic determination of the endocardial edge by the software is impaired due to low resolution and partial volume effects17 (Figure 3). The endocardial edge, in turn, is easily determined in patients with greater ventricular volumes (Figure 4). The analysis of the subgroup of 1002 patients who underwent echocardiogram corroborates the hypothesis of the relationship between ventricular size and overestimated LVEF. The high value of the odds ratio found for the systolic diameter variable suggests that the main mechanism responsible for LVEF overestimation is possibly the difficulty to determine the endocardial edge in patients with small systolic volumes. However, Yamada et al18 demonstrated that women have significantly higher LVEF values as calculated both by Segami™ and Autoquant™ softwares. The Segami™ software defines the ventricular wall position by means of statistical parameters of counting rate distribution and not by the automatic definition of cardiac contours and thus should, at least theoretically, be less influenced by small ventricular volumes.

Our data show that female gender and height independently influenced the finding of an overestimated LVEF in the group of patients who underwent echocardiogram. Despite presenting an inverse correlation with overestimated LVEF (Table 4), the diastolic diameter did not prove to be independently associated with overestimated LVEF in the logistic regression analysis (Table 5).

Other authors have already demonstrated the influence of small hearts in LVEF as estimated by gated SPECT19,20. Germano et al21 demonstrated an inverse exponential relation between end-diastolic volume and LVEF, and between end-systolic volume and LVEF in a study with 926 patients in which they used Autoquant™. Some authors suggest techniques for the correction of overestimated LVEF, such as larger acquisition matrices or use of specific filters20. An alternative to prevent overestimation is the use of techniques that do not use automatic systolic endocardial edge detection17.

In addition to influencing the LVEF calculation, the size of the left ventricular cavity may also influence some other indexes calculated from the automatic detection of the endocardial contours. In a previous study, Duarte et al22 reported the influence of gender in obtaining TID (transient ischemic dilation) values, an index that measures the difference between ventricular cavities with stress and at rest. In a group of 16 patients with a low pretest probability of ischemia and high TID values (>1.25), 14 were women. According to the authors, a possible reason for the predominance of women in this subgroup could be the difficulty to define the endocardial contours in patients with small ventricular cavities, mainly during the resting phase of scintigraphy, in which the radioactive dose administered is approximately three times lower than that administered in the stress phase.

Even in cases of overestimated LVEF, gated SPECT can provide important information on the left ventricular function. In these cases, it is possible to demonstrate the normal thickening, which is characterized by increased radioactivity by area in myocardial walls during systole in relation to diastole, and the preserved motility as demonstrated by a significant reduction of the ventricular cavity during systole.

A possible study limitation that should be mentioned is the type of study conducted (cross-sectional), which allows the association between independent variables and the dependent variable to be estimated, however without allowing a causal relation between them to be established. Additionally, we were not able to establish a biological mechanism that justifies some associations, such as that between the female gender and LVEF overestimation when this variable is controlled by the systolic diameter. Thus, further studies are necessary to explain all the causal factors of overestimated LVEF as measured by gated SPECT.

Conclusion

The gender (female), height and systolic diameter variables were associated with the finding of an overestimated LVEF. The age variable contributed less significantly. Weight and BMI did not show a statistically significant relation with the finding of an overestimated LVEF.

This analysis confirms what is observed in clinical practice: short women present overestimated LVEF by gated SPECT. Although a reduced ventricular diameter may be a possible explanation for this phenomenon, the gender and height variables independently influenced the overestimation of LVEF by gated SPECT.

Potential Conflict of Interest

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

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This study is not associated with any graduation program.

References