abcArquivos Brasileiros de CardiologiaArq. Bras. Cardiol.0066-782X1678-4170Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBCSão Paulo, SP, BrazilC7bc8j5YKjxhyXyTqJVXWZz00014S0066-782X2010000600014S0066-782X(10)0940061410.1590/S0066-782X2010005000050Artigos OriginaisAvaliação da função sistólica longitudinal na insuficiência cardíaca com fração de ejeção normalJorgeAntonio José LagoeiroSilvaEduardo Nani daFernandesLuiz Cláudio MaluhyRibeiroMário LuizMesquitaEvandro TinocoLicioFernanda VolponiNiteróiRio de JaneiroUniversidade Federal FluminenseBrazilRio de JaneiroRio de JaneiroUniversidade Federal do Rio de JaneiroBrazil062010946799805151020090910200912072009This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
FUNDAMENTO: A insuficiência cardíaca com fração de ejeção normal (ICFEN) é hoje o modelo mais prevalente de IC em diferentes estudos epidemiológicos, e anormalidades na função sistólica de grau leve (subclínica) têm sido observadas nesses pacientes quando a contratilidade do ventrículo esquerdo (VE) é avaliada no eixo longitudinal (S') pelo ecocardiograma Doppler tecidual (EDT), mesmo na presença de fração de ejeção do VE normal. OBJETIVO: Avaliar se pacientes com diagnóstico de ICFEN, de acordo com os novos critérios da Sociedade Europeia de Cardiologia, apresentam alterações da função sistólica constatada pela medida de S' quando comparados com os pacientes em que a ICFEN não foi confirmada. MÉTODOS: Cento e dezoito pacientes com sinais ou sintomas de IC foram submetidos a dosagem de BNP e ao EDT com medidas da velocidade do eixo longitudinal na sístole (S') e diástole (E') e medidas do fluxo transmitral durante a diástole (E,A). RESULTADOS: ICFEN foi confirmada em 38 pacientes (32,2%). O pico da velocidade miocárdica durante a sístole (S') e a velocidade miocárdica no inicio da diástole (E') estavam significativamente diminuídas em pacientes com ICFEN em relação aos pacientes em que a ICFEN foi excluída (7,8 ± 2,3 cm/s vs 9,4 ± 2,5 cm/s p=0,002 - 7,7 ± 2,6 cm/s vs 9,4 ± 2,5 cm/s-p=0,001). Valores médios de BNP foram mais elevados em pacientes com ICFEN (140,5 ± 122,4 pg/ml vs 23,1 ± 25,0 pg/ml p< 0,0001). S' se correlacionou de modo significativo com E' (r=0,457 - p< 0,0001) mostrando uma forte ligação entre contração e relaxamento ventricular. CONCLUSÃO: Nossos achados mostram redução da função sistólica, quando avaliada pelo S', na ICFEN, existindo correlação linear entre o grau de disfunção sistólica (S') e diastólica (E/E'e E').
Avaliação da função sistólica longitudinal na insuficiência cardíaca com fração de ejeção normal
Antonio José Lagoeiro JorgeI; Eduardo Nani da SilvaI; Luiz Cláudio Maluhy FernandesI; Mário Luiz RibeiroI; Evandro Tinoco MesquitaI; Fernanda Volponi LicioI, II
IUniversidade Federal Fluminense, Niterói, RJ
IIUniversidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ - Brasil
Correspondência
RESUMO
FUNDAMENTO: A insuficiência cardíaca com fração de ejeção normal (ICFEN) é hoje o modelo mais prevalente de IC em diferentes estudos epidemiológicos, e anormalidades na função sistólica de grau leve (subclínica) têm sido observadas nesses pacientes quando a contratilidade do ventrículo esquerdo (VE) é avaliada no eixo longitudinal (S') pelo ecocardiograma Doppler tecidual (EDT), mesmo na presença de fração de ejeção do VE normal.
OBJETIVO: Avaliar se pacientes com diagnóstico de ICFEN, de acordo com os novos critérios da Sociedade Europeia de Cardiologia, apresentam alterações da função sistólica constatada pela medida de S' quando comparados com os pacientes em que a ICFEN não foi confirmada.
MÉTODOS: Cento e dezoito pacientes com sinais ou sintomas de IC foram submetidos a dosagem de BNP e ao EDT com medidas da velocidade do eixo longitudinal na sístole (S') e diástole (E') e medidas do fluxo transmitral durante a diástole (E,A).
RESULTADOS: ICFEN foi confirmada em 38 pacientes (32,2%). O pico da velocidade miocárdica durante a sístole (S') e a velocidade miocárdica no inicio da diástole (E') estavam significativamente diminuídas em pacientes com ICFEN em relação aos pacientes em que a ICFEN foi excluída (7,8 ± 2,3 cm/s vs 9,4 ± 2,5 cm/s p=0,002 - 7,7 ± 2,6 cm/s vs 9,4 ± 2,5 cm/s-p=0,001). Valores médios de BNP foram mais elevados em pacientes com ICFEN (140,5 ± 122,4 pg/ml vs 23,1 ± 25,0 pg/ml p< 0,0001). S' se correlacionou de modo significativo com E' (r=0,457 - p< 0,0001) mostrando uma forte ligação entre contração e relaxamento ventricular.
CONCLUSÃO: Nossos achados mostram redução da função sistólica, quando avaliada pelo S', na ICFEN, existindo correlação linear entre o grau de disfunção sistólica (S') e diastólica (E/E'e E').
O acelerado envelhecimento da população e a elevada prevalência de hipertensão arterial têm ocasionado um crescimento da insuficiência cardíaca com fração de ejeção normal (ICFEN)1-3. Recentes estudos epidemiológicos envolvendo os dados da atenção primária no Brasil4 confirmam que a ICFEN já é mais prevalente que IC com fração de ejeção reduzida (ICFER)5,6.
O modelo fisiopatológico de ICFEN está centrado na presença de disfunção diastólica decorrente de anormalidades do relaxamento e/ou aumento da rigidez ventricular esquerda. As alterações diastólicas produzem retrogradamente a elevação da pressão média do átrio esquerdo e hipertensão venocapilar pulmonar, e consequentemente o aparecimento de dispneia de esforço nesses pacientes7,8.
Recentemente a Sociedade Europeia de Cardiologia publicou um novo consenso9 de como diagnosticar ou excluir ICFEN em pacientes ambulatoriais com sinais ou sintomas de IC. Esse documento estabeleceu como parâmetros diagnósticos a presença de fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) > 50%, volume diastólico final indexado (VDF-I) <97 ml/m2 e presença de disfunção diastólica que pode ser avaliada, de modo invasivo pelo cateterismo cardíaco, por medidas obtidas pelo EDT ou pela dosagem no sangue de peptídeo natriurético9.
FEVE é o índice mais utilizado para avaliar a função cardíaca tanto em estudos clínicos como experimentais10. Isso ocorre especialmente por causa da não existência de uma medida ideal de contratilidade cardíaca. Como sua medida e seu entendimento são relativamente fáceis, FEVE tem se mantido na posição do índice mais comumente usado. Embora a medida da FEVE tenha algum valor prognóstico em determinadas situações, ela sofre influência de pré-carga, pós-carga, frequência cardíaca, dissincronia e contratilidade miocárdica10.
A distribuição das fibras miocárdicas não é uniforme ao longo da parede do VE, os feixes de músculos subendocárdicos e subepicárdicos estão dispostos longitudinalmente, enquanto as fibras localizadas no meio da parede são alinhadas de modo circunferencial, sendo esse grupo de fibras musculares os principais responsáveis pela contração do eixo radial do VE. Como as fibras do eixo longitudinal na base do coração correspondem ao anel atrioventricular (AV), mudanças no eixo longitudinal podem ser medidas pelo movimento do anel AV pelo EDT (S'), e um valor de corte maior que 7,5 cm/s teve uma sensibilidade de 79% e uma especificidade de 88% em predizer função global normal do VE11.
Estudos8,12-15 têm mostrado que a ICFEN com função sistólica normal é uma situação clínica bastante rara e que o mais comum é a associação de ICFEN com alterações leves (subclínicas) da função sistólica que pode ser observada pela medida da velocidade de encurtamento do eixo longitudinal (S') feita através do EDT. A presença de FEVE normal nos pacientes portadores de ICFEN está diretamente relacionada ao desenvolvimento de hipertrofia do ventrículo esquerdo (HVE), e na presença de HVE a fração de ejeção é mantida dentro dos valores considerados normais apesar de uma significativa redução do volume sistólico8. Na verdade, a aparente preservação da função sistólica é mais um reflexo das limitações da FEVE, e evidências de disfunção sistólica podem ser obtidas pelo EDT16.
Estudamos pacientes com suspeita clínica de ICFEN para avaliar se aqueles em que o diagnóstico foi confirmado, de acordo com os novos critérios da SEC, já apresentariam alterações da função sistólica constatada pela medida do S' quando comparados com os pacientes em que a ICFEN foi excluída.
Metodologia
Estudo prospectivo observacional no qual foram avaliados 118 pacientes (média de idade 68,8 ± 12,0 anos e 72,9% do sexo feminino) com suspeita clinica de IC com FEVE > 50%. Foram excluídos pacientes com doença valvar grave, portadores de marcapasso cardíaco, pacientes submetidos a cirurgia cardíaca nos últimos seis meses e portadores de doença pulmonar grave. Os pacientes foram divididos em dois grupos, sendo um sem ICFEN (n=80; média de idade 66,0 ± 10,8 anos) e outro com ICFEN confirmada (n=38; média de idade 75,0 ± 12,1 anos) pelos critérios da Sociedade Europeia de Cardiologia de como diagnosticar ou excluir ICFEN9. Todos os pacientes assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido, e a pesquisa foi aprovada pela Comissão de Ética em Pesquisas da Faculdade de Medicina da Universidade Federal Fluminense (n.00410.258.000-08).
Os exames de ecocardiograma Doppler foram realizados no VIVID 7 GE e analisados pelo software Echopac por um experiente ecocardiografista, sem prévio conhecimento dos resultados dos demais exames. Todos os exames foram revistos por um segundo ecocardiografista, que emitiu um laudo independentemente do primeiro examinador. As imagens foram obtidas através de uma janela paraesternal e de uma janela apical para duas e quatro câmaras. As dimensões do ventrículo e átrio esquerdo foram medidas no modo M na janela paraesternal. A fração de ejeção foi calculada pelo método de Simpson modificado. Todas as válvulas e seus padrões de fluxo foram inspecionados para a avaliação de doenças valvares. Os parâmetros da função diastólica foram estimados pela média de cinco consecutivos batimentos cardíacos. Foram medidos o fluxo transmitral inicial (E), o tardio (A), a relação entre eles (E/A), e o tempo de desaceleração do fluxo transmitral inicial (TD). A velocidade de relaxamento miocárdico no inicio da diástole (E') foi medida nos segmentos septal, lateral, anterior e posterior do anel mitral, e obtida a média dessas medidas. A função sistólica foi medida de modo global pela fração de ejeção do ventrículo esquerdo e pela medida do estiramento do eixo longitudinal durante a sístole (S'), pelo EDT, e o padrão normal da velocidade miocárdica durante a sístole medido pelo EDT inclui uma deflexão inicial positiva que corresponde à contração isovolumétrica (S1) e a uma segunda onda positiva (S2), usualmente chamada de S', que corresponde à fase de ejeção do VE.
Todos os exames estão gravados e arquivados em mídia digital para futuras análises ou revisões.
Todos os pacientes realizaram dosagem do BNP pelo Triage BNP Test, que é um teste rápido por fluoroimunoanálise para medida quantitativa do peptídeo natriurético tipo-B utilizando sangue total ou plasma anticoagulado com EDTA, com leitura pelo Triage Meter. Os valores do BNP estão expressos em pg/ml.
Os pacientes realizaram eletrocardiograma de repouso com 12 derivações, sendo os exames avaliados por dois cardiologistas. Radiografia de tórax em PA e perfil foi realizada em todos os pacientes.
Foram classificados como portadores de hipertensão arterial os pacientes que apresentavam PA sistólica > 140 mmHg e/ou PA diastólica > 90 mmHg ou estavam em uso de medicação anti-hipertensiva.
O programa SPSS (versão 15.0 SPSS Inc. Chicago) foi utilizado para as análises estatísticas. Todos os dados foram apresentados usando tabelas descritivas resumidas. As variáveis contínuas com distribuição normal foram expressas como médias±desvio padrão. As variáveis categóricas foram expressas em números absolutos ou porcentagens. Variáveis categóricas foram comparadas usando o teste Qui-quadrado. Comparações entre grupos foram realizadas usando o teste T para amostras independentes. O tamanho da amostra foi estimado em 30 pacientes com ICFEN que poderia prover um poder de 99% para o teste T pareado e 89% para o teste T não pareado.
Resultados
Pelo emprego do algoritmo da Sociedade Europeia de Cardiologia foi possível confirmar ICFEN em 38 pacientes (32,2%) e excluir em 80 pacientes (67,8%).
As principais características demográficas dos pacientes com e sem ICFEN são apresentadas na tabela 1. Nos pacientes com ICFEN observa-se uma faixa etária mais elevada (75,0 ± 12,1 anos vs 66,0 ± 10,8 - p < 0,0001). Não havendo diferença significativa em relação ao sexo (78,9% vs 70,0% - p = 0,307) e hipertensão arterial (97,4% vs 86,3% - p = 0,062). Em relação à presença de disfunção renal e fibrilação atrial, houve diferença significativa nos pacientes com ICFEN quando comparados aos pacientes sem ICFEN(52,6% vs 15,0% e 26,3% vs 2,5% com valor de p < 0,0001, respectivamente).
A frequência cardíaca foi significativamente mais elevada nos pacientes com ICFEN (84,9 ± 21,3 bpm vs 73,5±12,1 bpm - p < 0,0001). Não houve diferença significativa entre os grupos para os valores de pressão arterial diastólica (90,6 ± 16,7 mmHg vs 88,3 ± 11,9 mmHg p = 0,397), porém valores da pressão arterial sistólica tiveram diferença significativa entre os grupos (158,9 ± 30,1 mmHg vs 146,4 ± 22,5 mmHg p = 0,013).
O peptídeo natriurético BNP foi significativamente diferente entre pacientes com ICFEN e sem ICFEN (140,5 ± 122,4 pg/ml vs 23,1 ± 25,0 pg/ml p < 0,0001) (fig. 1).
Na tabela 2 estão relacionados os parâmetros do EDT. A FEVE foi semelhante nos dois grupos, enquanto as demais medidas (E, E/A VAE-I, S', E', E/E', e massa VE-I) foram significativamente diferentes entre os grupos.
Não houve diferença entre os pacientes quando a função sistólica foi avaliada no eixo radial pela medida da fração de ejeção do ventrículo esquerdo (71,0 ± 9,5% vs 72,9 ± 7,9% - p = 0,229). Porém, a avaliação da função sistólica do VE no eixo longitudinal (S') pelo EDT mostrou diferença significativa entre os dois grupos (7,8 ± 2,3 cm/s vs 9,4 ± 2,5 cm/s - p = 0,002) (fig. 2).
Parâmetros como o volume do átrio esquerdo indexado (VAE-I) e a relação E/A para avaliação da função diastólica mostraram diferença significativa entre os pacientes com ICFEN e sem ICFEN (42,5 ± 15,3 ml/m2vs 28,4 ± 8,3 ml/m2 p < 0,0001 e 1,04 ± 0,70 vs 0,81 ± 0,29 p = 0,021).
A função diastólica do VE avaliada pelo EDT mostrou diferença significativa para os parâmetros que a valiam o relaxamento do VE (E' - 7,7 ± 2,6 cm/s vs 9,4 ± 2,5 cm/s - p = 0,001) e a pressão de enchimento do VE(E/E' - 14,3 ± 6,5 vs 7,5 ± 2,0 - p < 0,0001).
Houve correlação do S' com outros parâmetros do ecocardiograma Doppler (tab. 3) como a relação E/E', o E' e a relação E/A (r=(-)0,435; r=0,457 p < 0,0001; r = (-) 0,240, p = 0,014) e também com a massa do VE-I(r = (-) 0,229 - p = 0,014), porém valores de BNP e VAE-I não apresentaram correlação (r = (-) 0,125 p = 0,183; r = (-) 0,122 p = 0,194).
Discussão
No presente estudo foi observado que pacientes com ICFEN têm piora da função sistólica quando avaliada pela medida da velocidade do anel mitral no eixo longitudinal (S') (fig. 3). A função sistólica avaliada no eixo radial está preservada nessa população, conforme observado pela fração de ejeção do VE acima de 50%. E nossos resultados são semelhantes aos de Tan e cols.17, que demonstraram que pacientes com ICFEN apresentam tanto anormalidades da função sistólica e diastólica do VE e que ICFEN não é um distúrbio isolado da diástole17.
A fisiopatologia da ICFEN esteve durante muitos anos relacionada às anormalidades diastólicas do relaxamento e/ou rigidez do VE, sendo a discussão sobre função sistólica pouco valorizada em razão de a FEVE estar normal nesses pacientes18. A FEVE como índice de função sistólica tem, porém, importantes limitações em razão da dependência de pré e pós-carga, subótima reprodutibilidade e reduzida sensibilidade em detectar pequenas reduções da função sistólica do VE.
Novas discussões mecanicistas envolvendo a função sistólica e diastólica mediante métodos de imagem que avaliam mecanismos de torção e distorção do VE possibilitam um melhor entendimento da ligação entre sístole e diástole no coração normal e na ICFEN19. Em razão da orientação de suas fibras musculares o VE, ao se contrair, promove um movimento rotatório que acumula energia, e durante a diástole a energia acumulada é liberada promovendo uma sucção diastólica que contribui para o enchimento do VE no próximo ciclo cardíaco. Mesmo pequenas alterações na função sistólica, não detectadas pela medida da FEVE, irão alterar a contração ventricular levando à diminuição do relaxamento e consequente perda da sucção que afeta o enchimento rápido do VE.
Os valores de S' estão correlacionados com a FEVE e de modo invasivo com o pico da dP/dT20. S' tem como vantagem a sua simplicidade de mensuração, que é facilmente detectável na maioria dos pacientes e apresenta elevada reprodutibilidade. A maioria dos estudos aponta para a relativa independência da pré e pós-carga nos valores de S'21. As limitações da S' são de que não podemos discriminar entre a movimentação ativa e passiva em razão da movimentação da parede ou do coração como um todo e também de que essa medida é ângulo dependente. A movimentação, a respiração e a frequência cardíaca do paciente podem também interferir com essa medida21.
S' é um marcador de disfunção sistólica inicial em muitas condições patológicas que são caracterizadas pela preservação dos índices sistólicos convencionais, entre as quais se destacam miocardiopatia hipertrófica, doença coronariana, obesidade e hipertensão arterial22. A hipertensão arterial promove na sua evolução disfunção diastólica de forma progressiva com o avanço do remodelamento concêntrico e da hipertrofia. A presença da disfunção diastólica avançada(E/E' >15) se associa com a presença do comprometimento da função sistólica longitudinal nos pacientes hipertensos, podendo ocorrer de forma sintomática (ICFEN) ou assintomática.
O presente estudo é o primeiro, na literatura, a utilizar de forma prospectiva os novos critérios de diastologia na caracterização de pacientes com ICFEN. Portanto, foi possível observar que os pacientes com critérios para ICFEN apresentavam um aumento importante da pressão capilar pulmonar avaliada de modo indireto pela relação E/E', menores valores de E' e S' indicando diminuição do relaxamento ventricular e da contratilidade ventricular, bem como um valor seis vezes mais elevado do BNP. Nossos dados são bastante semelhantes aos obtidos em outros estudos que demonstraram uma relação significativa entre o pico sistólico (S') e a velocidade anular no inicio da diástole (E')14,17,23, demonstrando uma forte ligação entre contração e relaxamento do VE, onde uma função sistólica alterada do VE tem um impacto significativo no relaxamento ventricular.
Uma limitação em nosso estudo é que a função sistólica não foi medida por outras técnicas que podem ser utilizadas nos dias de hoje para sua avaliação.
Outra limitação é que a função do VE, quando avaliada pelo encurtamento do eixo longitudinal, é sensível a efeitos da hipertensão arterial, isquemia, diabetes e idade, que são situações que podem anteceder a instalação da ICFEN. Porém, em nosso estudo, exceto em relação à idade, as demais variáveis não apresentavam diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos.
Conclusão
Nossos achados apontam uma redução da contratilidade no eixo longitudinal em pacientes com suspeita de ICFEN. Os valores médios de S' foram significativamente menores no grupo com ICFEN, havendo diferença significativa na redução de S' entre pacientes com e sem ICFEN. Existe correlação linear entre a disfunção sistólica (S') e a disfunção diastólica (E/E'e E').
A caracterização da forte relação entre a contratilidade avaliada por S' e o relaxamento avaliado pelo E' corroboram a visão contemporânea da ligação das anormalidades sistólica e diastólica presentes nesses pacientes.
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
Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Antonio José Lagoeiro Jorge pela Universidade Federal Fluminense.
Correspondência:
Antonio José Lagoeiro Jorge
Rua Coronel Bittencourt 66 - Boa Vista
24900-000 - Maricá, RJ - Brasil
E-mail:
lagoeiro@cardiol.br,
lagoeiro@globo.com
Artigo recebido em 12/07/09; revisado recebido em 04/10/09; aceito em 15/10/09.
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BACKGROUND: Heart failure with normal ejection fraction (HFNEF) is now the most prevailing model of HF in different epidemiological studies, and abnormalities in mild systolic function (subclinical) have been observed in those patients when the left ventricular contractility (LV) is evaluated in the longitudinal axis (S') by tissue Doppler echocardiography (TDE), even in normal LV ejection fraction. OBJECTIVE: To evaluate whether patients with HFNEF, according to the new criteria set out by the European Society of Cardiology, present changes in systolic function detected by S' measurement when compared with patients whose HFNEF has not been confirmed. METHODS: One hundred eighteen patients with signs or symptoms of HF underwent BNP measurement and TDE with measurements of longitudinal axis velocity during systole (S') and diastole (E') and measures of transmitral flow during diastole (E, A). RESULTS: HFNEF was confirmed in 38 patients (32.2%). Peak myocardial velocity during systole (S') and myocardial velocity in early diastole (E') were significantly reduced in patients with HFNEF compared to patients whose HFNEF was deleted (7.8 ± 2.3 cm/s vs 9.4 ± 2.5 cm/s p=0.002 - 7.7 ± 2.6 cm/s vs 9.4 ± 2.5 cm/s - p=0.001). Mean BNP values were higher in patients with HFNEF (140.5 ± 122.4 pg/ml vs 23.1 ± 25.0 pg/ml p <0.0001). S' correlated significantly with E' (r=0.457 - p<0.0001) revealing a strong link between ventricular contraction and relaxation. CONCLUSION: Our findings show a reduction of systolic function, as measured by S 'in HFNEF and a linear correlation between the systolic (E / E 'and E') and diastolic dysfunction degree.
Antonio José Lagoeiro JorgeI; Eduardo Nani da SilvaI; Luiz Cláudio Maluhy FernandesI; Mário Luiz RibeiroI; Evandro Tinoco MesquitaI; Fernanda Volponi LicioI, II
IUniversidade Federal Fluminense, Niterói, RJ
IIUniversidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ - Brazil
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ABSTRACT
BACKGROUND: Heart failure with normal ejection fraction (HFNEF) is now the most prevailing model of HF in different epidemiological studies, and abnormalities in mild systolic function (subclinical) have been observed in those patients when the left ventricular contractility (LV) is evaluated in the longitudinal axis (S') by tissue Doppler echocardiography (TDE), even in normal LV ejection fraction.
OBJECTIVE: To evaluate whether patients with HFNEF, according to the new criteria set out by the European Society of Cardiology, present changes in systolic function detected by S' measurement when compared with patients whose HFNEF has not been confirmed.
METHODS: One hundred eighteen patients with signs or symptoms of HF underwent BNP measurement and TDE with measurements of longitudinal axis velocity during systole (S') and diastole (E') and measures of transmitral flow during diastole (E, A).
RESULTS: HFNEF was confirmed in 38 patients (32.2%). Peak myocardial velocity during systole (S') and myocardial velocity in early diastole (E') were significantly reduced in patients with HFNEF compared to patients whose HFNEF was deleted (7.8 ± 2.3 cm/s vs 9.4 ± 2.5 cm/s p=0.002 - 7.7 ± 2.6 cm/s vs 9.4 ± 2.5 cm/s - p=0.001). Mean BNP values were higher in patients with HFNEF (140.5 ± 122.4 pg/ml vs 23.1 ± 25.0 pg/ml p <0.0001). S' correlated significantly with E' (r=0.457 - p<0.0001) revealing a strong link between ventricular contraction and relaxation.
CONCLUSION: Our findings show a reduction of systolic function, as measured by S 'in HFNEF and a linear correlation between the systolic (E / E 'and E') and diastolic dysfunction degree.
The accelerated aging of the population and high prevalence of hypertension have caused an increase in heart failure with normal ejection fraction (HFNEF)1-3. Recent epidemiological studies with data from primary care in Brazil4 confirm that HFNEF is already more prevalent than HF with reduced ejection fraction (HFREF)5,6.
The pathophysiological model of HFNEF focuses on the presence of diastolic dysfunction due to abnormalities of relaxation and/or increased of left ventricular stiffness. Diastolic changes retrogressively produce left atrial average diastolic pressure increase and pulmonary venous hypertension, and consequently the onset of exertional dyspnea in these patients7,8.
The European Society of Cardiology has recently published new guidelines9 for how to diagnose or exclude HFNEF in outpatients with signs or symptoms of HF. This document set diagnostic criteria including left ventricular ejection fraction (LVEF) > 50%, end-diastolic volume index (EDV-I) < 97 mL/m2 and diastolic dysfunction that may be assessed by invasive cardiac catheterization through measurements obtained by TDE or by natriuretic peptide blood test9.
LVEF is the most widely used index to assess cardiac function in both clinical and experimental studies10. This is especially due to the lack of an ideal measure of cardiac contractility. As its measurement and understanding are relatively easy, LVEF has remained as the most commonly used index. Although LVEF measurement has some prognostic value in certain situations, it is influenced by preload, postload, heart rate, myocardial contractility and dyssynchrony10.
The distribution of myocardial fibers is not uniform throughout the LV wall. The bundles of subendocardial and subepicardial muscles are arranged longitudinally, while the fibers located in the middle of the wall are aligned circumferentially. This group of muscle fibers is primarily responsible for LV radial axis contraction. As the fibers of the longitudinal axis at the heart base correspond to the atrioventricular ring (AR), changes in the longitudinal axis can be measured by the movement of the AR ring through TDE (S'), and a cutoff value greater than 7.5 cm/s had a sensitivity of 79% and a specificity of 88% in predicting normal global function of LV11.
Studies8,12-15 have shown that HFNEF with normal systolic function is a very rare clinical situation and the most common one is the association of HFNEF with mild abnormalities (subclinical) of the systolic function, which can be observed by measuring the longitudinal axis shortening velocity (S') through TDE. Normal LVEF in patients with HFNEF is directly related to the development of left ventricular hypertrophy (LVH), and in the presence of LVH, the ejection fraction is maintained within normal range despite a significant reduction in systolic volume8. Indeed, the apparent preservation of systolic function is more a reflection of LVEF constraints, and evidence of systolic dysfunction may be obtained through TDE16.
We studied patients with clinical suspicion of HFNEF to assess whether those whose diagnosis was confirmed, according to new criteria set out by the SEC, would present alterations in systolic function detected by S' measurement when compared with patients whose HFNEF was excluded.
Methodology
A prospective observational study evaluated 118 patients (mean age 68.8 ± 12.0 and 72.9% female) with clinically suspected acute HF with LVEF > 50%. We excluded patients with severe valve disease, cardiac pacemakers, patients undergoing cardiac surgery in the past six months and patients with severe pulmonary disease. Patients were divided into two groups, one without HFNEF (n = 80, mean age 66.0 ± 10.8) and another with HFNEF confirmed (n = 38, mean age 75.0 ± 12.1) according to the criteria of the European Society of Cardiology to diagnose or exclude HFNEF9. All patients signed an informed consent, and the research was approved by the Ethics Committee on Research of the Medical School of Universidade Federal Fluminense (n.00410.258.000-08).
Doppler echocardiogram was performed through VIVID GE 7 and analyzed by the software EchoPAC by an experienced echocardiographer without prior knowledge of other test findings. All examinations were reviewed by a second echocardiographer, who issued a first examiner independent report. The images were obtained through a parasternal window and an apical window for two and four cameras. Ventricle and left atrium sizes were measured at M mode in the parasternal window. Ejection fraction was calculated through the modified Simpson's method. All valves and their flow patterns were inspected for valve diseases. Diastolic function parameters were estimated by averaging five consecutive heartbeats. Early transmitral flow (E), late transmitral flow (A), the ratio between them (E/A), and early transmitral flow deceleration time were measured (DT). Myocardial relaxation rate in early diastole (E') was measured in septal, lateral, anterior and posterior segments of the mitral annulus. The mean of these measures was determined. Systolic function was globally measured through left ventricle ejection fraction and measurements of longitudinal axis stretch during systole (S') through TDE, and the normal pattern of myocardial velocity during systole measured by TDE includes a positive initial deflection that corresponds to isovolumetric contraction (S1) and a second positive wave (S2), usually called S', which corresponds to the LV ejection.
All tests are recorded and filed in digital media for future analyses or reviews.
All patients underwent BNP measurement through Triage BNP Test, which is a rapid test through fluorimmunoanalysis for quantitative measurement of B-type natriuretic peptide using whole blood or plasma anticoagulated with EDTA, with readings by Triage Meter. BNP levels are expressed in pg/ml.
Patients underwent resting electrocardiogram with 12 leads. The exams were evaluated by two cardiologists. Chest radiograph and lateral radiograph was performed in all patients.
Patients who had systolic BP > 140 mmHg and/or diastolic BP > 90 mmHg or were taking antihypertensive drugs were classified as hypertensive.
The program SPSS (Version 15.0 SPSS Inc. Chicago) was used to perform statistical analyses. All data were presented using summarized descriptive tables. Continuous variables with normal distribution were expressed as means ± standard deviation. Categorical variables were expressed in absolute numbers or percentages. Categorical variables were compared using the Qui-square test. Comparisons between groups were performed using T test for independent samples. The sample size was estimated in 30 patients with HFNEF, which could provide a power of 99% for the paired T test and 89% for the unpaired T test.
Results
Using the algorithm of the European Society of Cardiology, HFNEF could be confirmed in 38 patients (32.2%) and excluded in 80 patients (67.8%).
The main demographic characteristics of patients with and without HFNEF are presented in Table 1. In patients with HFNEF we observed an older age group (75.0 ± 12.1 vs 66.0 ± 10.8 - p <0.0001). No significant difference regarding sex (78.9% vs 70.0% - p = 0.307) and hypertension was found (97.4% vs 86.3% - p = 0.062). Concerning renal dysfunction and atrial fibrillation, a significant difference in patients with HFNEF was found as compared to patients without HFNEF (52.6% vs 15.0% and 26.3% vs 2.5% p-value < 0.0001, respectively).
Heart rate was significantly higher in patients with HFNEF (84.9 ± 21.3 bpm vs 73.5 ± 12.1 bpm - p <0.0001). There was no significant difference between groups for diastolic blood pressure (90.6 ± 16.7 mmHg vs 88.3 ± 11.9 mmHg, p = 0.397), although systolic blood pressure was significantly different between groups ( 158.9 ± 30.1 mmHg vs 146.4 ± 22.5 mmHg, p = 0.013).
Natriuretic peptide levels were significantly different among patients with and without HFNEF (140.5 ± 122.4 pg/ml vs 23.1 ± 25.0 pg/ml p <0.0001) (fig. 1).
Table 2 displays the TDE parameters. LVEF was similar in both groups, while the other measures (E, E/A LAV-I, S', E', E/E', and LVMI) were significantly different between groups.
There was no difference between patients when systolic function was assessed in the radial axis by measuring the left ventricle ejection fraction (71.0 ± 9.5% vs 72.9 ± 7.9% - p = 0.229). However, assessment of LV systolic function in the longitudinal axis (S') through TDE was significantly different between the two groups (7.8 ± 2.3 cm/s vs 9.4 ± 2.5 cm/s - p = 0.002) (fig. 2).
Parameters such as left atrial volume index (LAV-I) and E/A ratio for the assessment of diastolic function revealed a significant difference between patients with and without HFNEF (42.5 ± 15.3 ml/m2vs 28.4 ± 8.3 ml/m2 p < 0.0001 and 1.04 ± 0.70 vs 0.81 ± 0.29 p = 0.021).
LV diastolic function evaluated by TDE was significantly different for the parameters that assess LV relaxation (E'- 7.7 ± 2.6 cm/s vs 9.4 ± 2.5 cm/s - p = 0.001 ) and the pressure of LV filling (E/E' - 14.3 ± 6.5 vs 7.5 ± 2.0 - p < 0.0001).
A correlation of S' with other Doppler echocardiography parameters was found (Table 3) as the E/E' ratio, E' and E/A ratio (r = (-) 0.435, r = 0.457 p <0.0001, r = (-) 0.240, p = 0.014) and also with the LVMI (r = (-) 0.229 - p = 0.014), although BNP-I and LAV-I values were not correlated (r = (-) 0.125 p = 0.183, r = (-) 0.122 p = 0.194).
Discussion
This study demonstrated that patients with HFNEF have a worse systolic function when assessed by measuring the mitral annulus velocity in the longitudinal axis (S') (fig. 3). Systolic function assessed in the radial axis is preserved in this population, as noted by the LV ejection fraction above 50%. Our results are similar to those of Tan et al17, which showed that patients with HFNEF have abnormalities of LV systolic and diastolic function and that HFNEF is not an isolated disorder of diastole17.
For many years, the HFNEF pathophysiology has been related to abnormal diastolic relaxation and/or LV stiffness. Discussions of systolic function have been undervalued due to be normal LVEF in these patients18. However, LVEF as a systolic function index has significant limitations because of the dependence on pre-and post-load, suboptimal reproducibility and low sensitivity in detecting small reductions in LV systolic function.
New mechanistic discussions involving the systolic and diastolic function by means of imaging methods that assess mechanisms of LV contraction and relaxation allow a better understanding of the link between systole and diastole in the normal heart and HFNEF19. Due to the orientation of its muscle fibers, when the LV contracts, it promotes a rotational motion that builds energy, and during diastole, the energy stored is released, promoting a diastolic suction that contributes to the LV filling in the next cardiac cycle. Even small changes in systolic function, not detected by LVEF measurement, may change ventricular contraction leading to a decreased relaxation and loss of suction that affects quick LV filling.
S' values are related with LVEF and, invasively, with peak dP/dT20. S' has the advantage of simple measurement, which is easily detectable in most patients and has high reproducibility. Most studies point out to the relative independence of pre-and post-load in S'21 values. Some of S' limitations include the fact that we cannot discriminate between active and passive movements due to wall or heart movement as a whole and that this measure is angle-dependent. Patients' movements, breathing and heart rate may also interfere with this measure21.
S' is a marker of early systolic dysfunction in many pathological conditions that are characterized by conservation of conventional systolic indices, including hypertrophic cardiomyopathy, coronary disease, obesity and hypertension22. High blood pressure promotes a gradual diastolic dysfunction along with the progress of concentric remodeling and hypertrophy. Advanced diastolic dysfunction (E / E '> 15) is associated with the presence of impairment of longitudinal systolic function in hypertensive patients in a symptomatic (HFNEF) or asymptomatic way.
This study is the first in the literature to prospectively use new diastology criteria in characterizing patients with HFNEF. Therefore, it was observed that patients with criteria for HFNEF presented a significant increase in pulmonary venous pressure measured indirectly by E/E' ratio, lower E' and S' values, suggesting reduced ventricular relaxation and contractility, as well as a BNP six times higher. Our data are quite similar to those found in other studies that have shown a significant relationship between systole peak (S') and annular velocity in early diastole (E')14,17,23, demonstrating a strong connection between LV contraction and relaxation where a modified LV systolic function has a significant impact on ventricular relaxation.
A limitation in our study is that systolic function was not measured by other techniques that can be used to assess it.
Another limitation is that the LV function, measured by longitudinal axis shortening, is sensitive to the effects of hypertension, ischemia, diabetes and age, which are situations that may precede HFNEF. However, in our study, except in relation to age, other variables showed no statistically significant difference between the two groups.
Conclusion
Our findings point out to a reduced contractility in the longitudinal axis in patients with suspected HFNEF. Average S' values were significantly lower in the group with HFNEF with a significant difference in the reduction of S' among patients with and without HFNEF. There is linear correlation between the systolic dysfunction (S') and diastolic dysfunction (E/E' and E').
The strong relationship between the contractility assessed by S' and relaxation assessed by E' support the contemporary view of the connection of systolic and diastolic abnormalities in these patients.
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 article is part of the thesis of master submitted by Antonio José Lagoeiro Jorge, from Universidade Federal Fluminense.