Editor responsible for the review: Marcelo Tavares
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
The quantification of myocardial extracellular volume (ECV) has demonstrated both diagnostic and prognostic value in various heart diseases. While ECV is typically assessed using cardiac magnetic resonance imaging (CMR), it can also be measured through cardiac computed tomography (CCT) imaging. This article discusses the application of CCT for myocardial ECV calculation, detailing the technique, its advantages and disadvantages, and its potential clinical applications.
Myocardial tissue characterization through non-invasive imaging methods is essential for evaluating heart diseases, offering additional diagnostic and prognostic benefits beyond morphological and functional assessments.
Myocardial ECV is typically obtained through cardiac magnetic resonance imaging (CMR) using gadolinium-based contrast. However, it can also be calculated using cardiac computed tomography (CCT) with iodinated contrast, providing an alternative when CMR is unavailable or contraindicated.
The technical process for obtaining this data in CCT examinations is outlined below.
To calculate myocardial ECV, images of the heart must be acquired before and after the administration of iodine-based contrast, using identical acquisition and reconstruction parameters. Tomographs suitable for cardiac evaluation (minimum of 64 detector rows) are required.
Given that slices with a thickness of 3 mm or more are suitable for myocardial analysis, we recommend that pre- and post-contrast acquisitions adhere to the institutional calcium scoring protocol. This protocol, which routinely employs a low radiation dose (< 1.5 mSv),
The protocol typically involves a prospective acquisition synchronized with the electrocardiogram, capturing images of the entire heart in diastole for patients with a heart rate of 75 bpm or lower, or in systole for those with a heart rate above 75 bpm. The tube power is set at 120 kVp, with the tube current adjusted based on the patient’s weight, and the reconstructed images are generated with 3 mm thick slices.
Iodinated contrast, usually in a concentration of 350 mg l/ml, should be administered at an average dose of 1 mL/kg of body weight, although this may vary depending on the patient’s clinical condition and the primary indication for the examination. The contrast infusion rate does not affect the calculation of myocardial ECV and can be adjusted based on the purpose of the study (e.g., approximately 6 mL/s for coronary angiography). Post-contrast images should be obtained during the equilibrium phase (5 to 15 minutes after contrast administration),
Premedication, such as sublingual nitrate or beta-blockers, is not required for myocardial ECV calculation. However, these medications may be used at the physician’s discretion if cardiac angiography is also performed during the same examination.
Since iodinated contrastdistributes within the extracellular space, the difference in myocardial signal between the equilibrium-phase contrast images and the non-contrast images (∆HU myocardium) reflects the extracellular space volume in this tissue.
Myocardial ECV can be measured either globally or regionally, depending on the clinical context. The regions of interest (ROI) selected for measurement should be identical or as closely matched as possible between the pre- and post-contrast images. These ROIs can be outlined using proprietary or open-source DICOM image analysis tools on axial, sagittal, coronal, or other oblique planes of interest. To ensure reproducibility and minimize distortions from non-isotropic acquisition and reconstruction, myocardial ECV is typically measured in the axial plane at the mid-left ventricular level. A freehand ROI is drawn in the interventricular septum, covering its entire visible thickness and length while avoiding partial volume effects atthe edges (
The hematocrit value used in the calculation should be obtained as close as possible to the imaging exam date.
Myocardial ECV is a quantitative measure of the myocardial extracellular matrix and may be elevated in the presence of interstitial fibrosis
As a quantitative measure, myocardial ECV has diagnostic and prognostic utility and holds potential for use in longitudinal follow-up.
Although most commonly assessed by CMR, myocardial ECV can also be calculated using contrast-enhanced CCT, as the distribution pattern and kinetics of contrast media are equivalent in both imaging methods.
In a meta-analysis conducted by Han et al., comparing myocardial ECV measurements by CCT and CMR, a high grouped correlation coefficient (0.90) and a small, grouped difference (0.96%) were observed, with a slight overestimation of values obtained by CCT.
Although guidelines do not yet provide clear recommendations for the use of CCT in assessing myocardial ECV, its future utility has already been suggested.
| More widely available equipment |
| Generally lower cost |
| Faster procedure and routinely well tolerated by claustrophobic patients |
| No restrictions for patients with implanted cardiac devices or metallic fragments in the body |
| High-resolution images with complete myocardial coverage |
| Does not require dedicated software for calculation |
| Exposure to ionizing radiation |
| Use of potentially nephrotoxic contrast |
In addition to these scenarios, it may be beneficial to consider obtaining myocardial ECV in contrastenhanced CT scans performed for other purposes, such as pre-transcatheter intervention coronary or aortic valve assessment, with a small modification to the protocol (e.g., adding a late post-contrast acquisition). In patients referred for these exams, it is not uncommon, for example, to encounter the coexistence of heart failure with preserved ejection fraction and/or left ventricular hypertrophy, clinical situations where knowledge of myocardial ECV may indicate an etiological diagnosis still unknown, in addition to providing incremental prognostic data.
Myocardial ECV is a measure of increasing clinical utility and can be obtained through contrast-enhanced
CCT, using a low-dose radiation protocol and rapid execution. This approach eliminates the need for sequences and proprietary software required for calculation by CMR, without compromising accuracy compared to the latter.
There were no external funding sources for this study.
This study is not associated with any thesis or dissertation work.
This article does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.
Editor responsável pela revisão: Marcelo Tavares
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
A quantificação do volume extracelular (VEC) miocárdico tem mostrado utilidade diagnóstica e prognóstica em diversas cardiopatias. Embora habitualmente obtido por meio de exames de ressonância magnética cardíaca (RMC), o VEC também pode ser calculado utilizando imagens de tomografia computadorizada cardíaca (TCC). Neste artigo, foi apresentado o uso da TCC para o cálculo do VEC miocárdico, com uma descrição da técnica, suas vantagens, desvantagens e potenciais aplicações clínicas.
A caracterização tecidual miocárdica realizada por métodos de imagem não invasivos desempenha papel importante na avaliação das cardiopatias, com utilidade diagnóstica e prognóstica incremental em relação à avaliação morfológica e funcional.
Habitualmente obtido em exames de ressonância magnética cardíaca (RMC) com utilização de contraste à base de gadolínio, o VEC miocárdico também pode ser calculado por meio de imagens de tomografia computadorizada cardíaca (TCC), utilizando contraste iodado, e pode ser uma alternativa ao primeiro, em caso de indisponibilidade do método ou contraindicação ao mesmo.
A seguir descreve-se tecnicamente como esse dado pode ser obtido em exames de TCC.
Para o cálculo do VEC miocárdico, é necessário obter imagens do coração antes e após a administração de contraste à base de iodo, com parâmetros de aquisição e reconstrução idênticos, utilizando tomógrafos adequados para avaliação cardíaca (mínimo de 64 fileiras de detectores).
Considerando que cortes com espessura de 3 mm ou mais são adequados para análise miocárdica, recomendamos que as aquisições antes e após o contraste sigam os parâmetros do protocolo de escore de cálcio institucional. Este protocolo utiliza, rotineiramente, baixa dose de radiação (< 1,5 mSv),
De modo geral, o protocolo consiste em uma aquisição prospectiva sincronizada ao eletrocardiograma, com imagens de todo o coração em diástole para pacientes com frequência cardíaca igual ou inferior a 75 bpm, ou em sístole quando acima de 75 bpm, com potência de tubo de 120 kVp e corrente do tubo ajustada conforme o peso do paciente, sendo as imagens reconstruídas com cortes de 3 mm de espessura.
O contraste iodado, em geral na concentração de 350 mg l/ml, deve ser administrado em dose média de 1 ml_/kg de peso corporal, podendo variar conforme a condição clínica do paciente e a indicação primária do exame. A velocidade de infusão do contraste não impacta no cálculo do VEC miocárdico, e pode ser ajustada de acordo com a motivação do estudo (ex.: aproximadamente 6 mL/s para uma angiotomografia coronariana). As imagens pós-contraste devem ser obtidas na fase de equilíbrio (5 a 15 minutos após a administração do meio de contraste),
O uso de pré-medicação, como nitrato sublingual ou betabloqueadores, não é necessário para o cálculo do VEC miocárdico, porém podem e devem ser utilizados a critério médico caso uma angiotomografia cardíaca também seja realizada no mesmo exame.
Considerando que o contraste iodado se distribui no espaço extracelular, a diferença de sinal miocárdico entre as imagens com contraste na fase de equilíbrio e as sem contraste (∆HU miocárdio) indica a quantidade de espaço extracelular presente nesse tecido.
O VEC miocárdico pode ser medido global ou regionalmente, dependendo do cenário clínico. As regiões de interesse (RDI) utilizadas para a medida devem ser idênticas ou o mais semelhantes possível entre as imagens pré- e pós-contraste, e podem ser traçadas utilizando ferramentas de análise de imagens DICOM, proprietárias ou de código aberto, em planos axial, sagital, coronal, ou outro plano oblíquo de interesse. Para garantir reprodutibilidade e evitar distorções causadas pela aquisição e reconstrução não isotrópica, o VEC miocárdico é geralmente medido no plano axial, ao nível médio-ventricular esquerdo, traçando uma RDI à mão livre no septo interventricular, englobando toda sua espessura e comprimento visualizado e evitando áreas de volume parcial nos extremos (
O valor do hematócrito utilizado na fórmula deve ser obtido o mais próximo possível da data do exame de imagem.
O VEC miocárdico é uma medida quantitativa da matriz extracelular miocárdica, e pode estar aumentado na presença de fibrose intersticial
Como medida quantitativa, possui utilidade diagnóstica e prognóstica, além de potencial aplicação no seguimento longitudinal.
Embora mais comumente avaliado por RMC, o VEC miocárdico pode ser calculado por TCC com contraste, uma vez que o padrão de distribuição e a cinética dos meios de contraste em ambos os exames são equivalentes.
Em uma meta-análise feita por Han e colaboradores, comparando o VEC miocárdico por TCC e RMC, observouse coeficiente de correlação agrupado elevado (0,90), e uma pequena diferença agrupada (0,96%) entre as medidas, com leve hiperestimativa nos valores obtidos por TCC.
Ainda não há recomendação clara em diretrizes para o uso da TCC na avaliação do VEC miocárdico, embora sua futura utilidade já tenha sido apontada.
| Maior disponibilidade de equipamento |
| Custo geralmente menor |
| Exame mais rápido e rotineiramente tolerado por pacientes claustrofóbicos |
| Sem restrições para pacientes portadores de dispositivos cardíacos implantáveis ou fragmentos metálicos no corpo |
| Imagens de alta resolução com cobertura miocárdica total |
| Não necessita de |
| Exposição à radiação ionizante |
| Uso de contraste potencialmente nefrotóxico |
Além desses cenários, pode ser útil considerar a obtenção do VEC miocárdico em exames de TCC com contraste realizados com outras finalidades, como para avaliação coronariana ou da válvula aórtica pré-intervenção transcateter, através de uma pequena modificação no protocolo (acréscimo de uma aquisição tardia póscontraste). Nos pacientes encaminhados para esses exames, não é incomum a coexistência de um quadro de insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada e/ ou hipertrofia ventricular esquerda — situações clínicas em que o conhecimento do VEC miocárdico pode contribuir para um diagnóstico etiológico ainda desconhecido e fornecer dados prognósticos adicionais.
O VEC miocárdico é uma medida de crescente utilidade clínica e pode ser obtido por meio da TCC com contraste, utilizando um protocolo de baixa dose de radiação e rápida execução, dispensando o uso de sequências e softwares proprietários necessários para o cálculo pela RMC, sem perda de acurácia em comparação com esta última.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Não há vinculação deste estudo a programas de pósgraduação.
Este artigo não contém estudos com humanos ou animais realizados por nenhum dos autores.