Ecocardiografia Strain Rate
L. BERNARDI
Poche patologie hanno un impatto così sfavorevole sul piano della sopravvivenza, della qualità della vita, della gestione clinica dei pazienti e dei costi per i servizi sanitari paragonabile a quello che ha lo scompenso cardiaco (SC) nei Paesi industrializzati.
Nonostante il miglioramento della prognosi legato all’introduzione di farmaci quali ACE inibitori, beta-bloccanti e spironolattone, la mortalità dello SC rimane tutt’oggi elevata.2
Uno dei più interessanti sviluppi recenti nel trattamento dello scompenso cardiaco è la terapia elettrica di resincronizzazione ventricolare, basatao sul fatto che la maggior parte dei soggetti con ritardo di conduzione intraventricolare ha una contrazione ventricolare sinistra asincrona, che produce una riduzione nella performance ventricolare e uno sfavorevole dispendio energetico miocardico. La stimolazione biventricolare può, mediante la resincronizzazione della contrazione ventricolare sinistra, migliorare la velocità di incremento della pressione intraventricolare sinistra (dP/dT) e la frazione d’eiezione, l’indice cardiaco e i consumi energetici del miocardio. Nei pazienti con scompenso cardiaco avanzato e difetti della conduzione intraventricolare la CRT determina una straordinaria riduzione (dal 35 al 40% ) delle ospedalizzazioni per SC e una moderata riduzione della mortalità. L’aggiunta di un ICD comporta un ulteriore incremento nella riduzione della mortalità a un livello (36%) che raggiunge la significatività statistica e con un impatto clinico considerevole. Così i pazienti con una FE < 35% ed una durata del QRS > 120 msec dovrebbero essere presi in considerazione per una terapia di CRT o CRT-ICD, in aggiunta ad una terapia farmacologica ottimale8.
Sebbene i primi risultati sono stati promettenti, analisi successive hanno evidenziato che esiste una quota di pazienti pari al 20-30% di quelli che hanno ricevuto il device, non responder, nonostante un QRS prima dell’impianto >150 msec. Di conseguenza l’attenzione si è spostata sulla selezione di eventuali responders alla CRT prima dell’impianto 3.
CHI E’ UN “RESPONDER”- SELEZIONE ECOCARDIOGRAFICA-
Esistono parametri “clinici” ed “ecocardiografici” per definire un responder. I parametri clinici sono soggettivi, e basati sulla riduzione dei sintomi e sul miglioramento della capacità allo sforzo del paziente. I parametri ecocardiografici, invece, sono più oggettivi e si fondano su:
1)Miglioramento della FE (%) (anche se un valore assoluto di riferimento varia tra i vari studi). 4, 5,6
2)Rimodellamento inverso. 7, 4, 5,6
3)Miglioramento della dissincronia inter- ed intraventricolare.8
Si è soliti parlare di miglioramento ecocardiografico per riduzioni del volume telesistolico ventricolare sinistro ≥ 15%.
Il Tissue Doppler Imaging (TDI) è stata la tecnica ecocardiografica più ampiamente usata in molti studi per selezionare i potenziali responder; esso misura la velocità del movimento cardiaco longitudinale e consente di mettere in relazione il momento in cui avviene lo spostamento con l’attività elettrica (QRS). Con il TDI si possono derivare diversi parametri e i più frequentemente usati includono la velocità di picco sistolico, il tempo di inizio della curva di velocità sistolica e il tempo al picco della velocità sistolica.9 Le misurazioni TDI si possono ottenere direttamente con un’onda pulsata TDI e usando il TDI color-coded, che necessita di una processazione. Con il TDI ad onda pulsata si può analizzare una regione per volta, rendendo la procedura lunga e soprattutto precludendo un confronto simultaneo dei vari segmenti. In aggiunta, il tempo al picco di velocità sistolica è spesso difficile da identificare, fornendo così informazioni imprecise sulla dissincronia ventricolare. La maggior parte degli studi ha usato il tempo al picco di velocità sistolica per valutare la dissincronia ventricolare sinistra. Inizialmente venivano prese in considerazione le velocità del setto e della parete laterale basali e misurato il ritardo setto-parete laterale, successivamente fu applicato un modello a quattro segmenti, che includeva le quattro porzioni basali (setto, parete laterale, parete inferiore e parete anteriore).10 Si dimostrò che un ritardo ≥ 65 msec permetteva di predire una risposta positiva alla CRT. Studi successivi di Yu et al. hanno introdotto un modello a dodici segmenti in cui l’indice di dissincronia intraventricolare derivava dalla deviazione standard di tutti i 12 intervalli di tempo, dimostrando che un indice di dissincronia ≥ 31 msec aveva una sensibilità ed una specificità del 96% e 78% rispettivamente di predire un rimodellamento inverso del ventricolo sinistro.11
Altri studi hanno usato lo strain e lo strain rate. Lo strain e lo strain rate si eseguono con un’analisi off-line delle immagini tissue Doppler color-coded. L’analisi dello strain permette una valutazione diretta dell’estensione e del momento in cui avviene la deformazione miocardica durante la sistole e si esprime come la percentuale di accorciamento o allungamento segmentale in rapporto alla sua lunghezza iniziale.8 Il principale vantaggio rispetto al TDI è che l’analisi dello strain permette di distinguere tra una contrazione sistolica attiva ed un movimento passivo. Questo è importante nei pazienti ischemici con tessuto cicatriziale. Nonostante i vantaggi della tecnica, l’analisi dello strain non è ancora diventata routine nella valutazione dei pazienti da resincronizzare. Le limitazioni più importanti sono il tempo che l’analisi impiega, l’elevata dipendenza dall’operatore e la moderata riproducibilità. 8
Solo alcuni dei vari parametri proposti hanno dimostrato un’elevata accuratezza in molti piccoli studi a singolo centro nel distinguere i responder dai non responder alla terapia di resincronizzazione (CRT). Nel 2004 più centri diedero inizio ad uno studio multicentrico, prospettico, non randomizzato (Predictors of Response to CRT -PROSPECT) per individuare quei parametri ecocardiografici utili a predire una risposta positiva alla CRT: vennero quindi selezionati 12 parametri individuati dalla letteratura pubblicata e non pubblicata come possibili predittori di una risposta positiva alla CRT.12,13,14-19 I parametri in dettaglio sono descritti nella Tabella 1. Sebbene alcuni di essi hanno predetto un miglioramento statisticamente significativo sia in termini clinici che di rimodellamento inverso, la loro sensibilità e specificità sono state comunque modeste. I risultati del PROSPECT evidenziano che nessuna delle misure ecocardiografiche di dissincronia ventricolare esaminate nel trial possiede un valore predittivo sufficiente per essere raccomandato come criterio di selezione per la CRT, in quanto non in grado di distinguere i responder dai non responder. Per cui al momento i criteri clinici ed elettrocardiografici rimangono i soli punti fermi per orientarsi nella decisione di impiantare un dispositivo biventricolare. Dato il background di numerosi piccoli studi che dimostravano una stretta correlazione tra misure ecocardiografiche di dissincronia ventricolare e risposta clinica alla CRT, i dati del PROSPECT appaiono quantomeno sconcertanti e discrepanti rispetto a tutti gli altri. In realtà gli investigatori sottolineano quanto le misure del TDI siano ampiamente variabili: in particolare, la percentuale di parametri ritenuta interpretabile dai laboratori variava dal 61 al 95% per i metodi non-TDI e tra il 37 e l’82% per le misure TDI. L’uso di varie macchine e di equipe diverse può aver esacerbato la variabilità nelle misurazioni, ma è una fedele rappresentazione della realtà quotidiana. Metodi potenzialmente interessanti per un ulteriore studio sono le nuove tecniche ecocardiografiche, comprensive dello strain bidimensionale (approccio speckle tracking) e dell’ecocardiografia tridimensionale, dell’imaging anatomico M-mode e la risonanza magnetica. L’imaging offerto dalla risonanza magnetica potrebbe inoltre essere un metodo molto utile nella cardiopatia ischemica per valutare l’eventuale presenza, sede ed estensione di una cicatrice e guidare il clinico nella selezione dei pazienti da inviare a terapia di re sincronizzazione.20
—Speckle tracking —
Gli speckle sono markers acustici uniformemente distribuiti nel miocardio, che possono essere individuati e tracciati su immagini bidimensionali con una scala di grigi standard. Lo strain miocardico si può misurare calcolando il cambiamento di posizione degli speckle in un segmento miocardico durante un ciclo cardiaco.21
Lo speckle tracking bidimensionale permette un’analisi multidirezionale dello strain ventricolare sinistro (radiale e circonferenziale dalla proiezione short axis medio-ventricolare e longitudinale dalla proiezione apicale 4 camere) e di conseguenza della dissincronia ventricolare sinistra.
Speckle tracking imaging bidimensionale per la valutazione dello strain radiale e circonferenziale
La valutazione dello strain globale radiale e circonferenziale si effettua applicando lo speckle bidimensionale da una proiezione parasternale short axis del ventricolo sinistro. Lo strain radiale misura l’ispessimento e l’assottigliamento del miocardio, mentre quello circonferenziale calcola l’accorciamento e l’allungamento lungo la curvatura del ventricolo sinistro.
La porzione medio ventricolare sinistra in short axis viene divisa in sei segmenti e i valori di strain radiale e circonferenziale vengono mutuati dalla media dei valori di picco sistolico di strain dei sei segmenti. Per convenzione, l’ispessimento viene identificato con valori positivi, mentre l’accorciamento con valori negativi. Una differenza ≥130 msec tra il picco sistolico del setto e quello della parete posteriore sembra essere indicativo di una risposta acuta alla CRT.22
Quantificazione dello strain globale longitudinale del ventricolo sinistro mediante l’Automated Functional Imaging (AFI)
Per la valutazione dello strain longitudinale sono necessarie le proiezioni apicali 4 camere e 2 camere usando un frame rate medio intorno ai 70 /s (range 40-100 frame/s). E’ sufficiente un singolo ciclo per ciascuna proiezione.
Dopo aver posizionato in telesistole tre punti, rispettivamente sull’anello mitralico e all’apice, un algoritmo automatico traccia tre linee concentriche sull’endocardio, nel miocardio e sull’epicardio così da includere l’intera parete; il ventricolo sinistro è diviso in sei segmenti per ciascuna proiezione apicale e dall’operatore viene valutata la traccia per ciascun segmento, con la possibilità di modificare il contorno. Viene quindi analizzato il movimento miocardico e l’algoritmo automatico, usando un modello a 17 segmenti, fornisce il valore di picco sistolico di strain per ciascun segmento, che può essere rappresentato anche su una mappa polare, ed il valore medio di picco sistolico di strain longitudinale per ciascuna proiezione e del ventricolo per intero (Fig. 1). Di solito i valori di strain longitudinale sono rappresentati come negativi, e, valori molto negativi indicano un più ampio valore di strain.
L’analisi funzionale contrattile può essere integrata con lo studio della torsione ventricolare effettuato in short axis (Fig 5).
L’analisi in speckle garantisce una valutazione automatica della FE che non risente delle scelte arbitrarie del fotogramma su cui calcolare l’EDV e l’ESV né tantomeno del tracciamento manuale dell’operatore (Figg. 2-3). La valutazione della frazione d’eiezione con speckle tracking è inoltre accompagnata da un indice di funzione diastolica importante: il Pick Rapid Filling Rate (PRFR), diretta espressione della compliance ventricolare (tanto maggiore è il suo valore più è conservata la capacità di riempimento del ciclo cardiaco).
Tutte le forze in gioco durante un ciclo cardiaco (radiali, circonferenziali e longitudinali) possono essere rappresentate con il Vector Velocity (Fig.4), una soluzione tecnologica che, mediante una serie di vettori, esprime molto bene visivamente l’orientamento delle forze: in un cuore sincrono durante la sistole tutti i vettori convergono, per divergere durante la distole; in presenza di dissincronia tutto questo è sovvertito e si può assistere, in sistole, a situazioni in cui i vettori di una parete iniziano a convergere quando quelli di un’altra sono ancora divergenti (e quindi in piena fase diastolica). Due sono le limitazioni più importanti dell’acquisizione con lo speckle tracking: la necessità di una finestra pressoché ottimale, spesso difficile da ottenere date le comorbidità dei pazienti e la difficoltà di includere il ventricolo sinistro nel settore: per l’analisi è necessario che siano compresi sia il bordo endocardico che quello epicardio, ma spesso i volumi cardiaci sono molto aumentati e per tale motivo non rientrano nell’area di interesse utile all’analisi. Tale limitazione probabilmente potrà essere superata in un immediato futuro da un miglioramento del software.
Ad oggi nessun singolo parametro ecocardiografico di dissincronia può essere raccomandato per migliorare la selezione dei pazienti per la CRT e la valutazione della dissincronia meccanica non è necessaria per porre indicazione alla CRT; l’unico parametro tutt’oggi valido è l’ampiezza del QRS23, 24.
Tabella 1. Predittori Ecocardiografici di Risposta alla CRT
Da Chung ES, Leon AR, Tavazzi L, Sun JP, Nihoyannopoulos P et al. Results of the Predictors Of Response to CRT (PROSPECT) Trial. Circulation 2008;117:2-9
Fig. 1 Cambiamenti dello strain longitudinale globale del ventricolo sinistro dopo CRT in un responder. Esempio di un “bull-eye” a 17 segmenti. Il rosso indica valori normali di strain, il rosa e il blu valori più bassi prima, subito dopo CRT e nel follow-up. Un incremento dello strain si nota nel follow-up, con l’aumento dei segmenti rossi. J Am Soc Echocardiogr. 2009 Jun;22(6):688-94.
Fig. 2 Calcolo semiautomatico della frazione d’eiezione mediante speckle.
Fig. 3 Sopra: indici di funzione sistolica e diastolica; sotto: rappresentazione grafica del ciclo cardiaco: si noti come la sistole è prolungata a scapito di una diastole più breve e di conseguenza inadeguata.
Fig. 4. Analisi speckle tracking con vector velocity: è possibile apprezzare
va colpo d’occhio la dissincronia intraventricolare: in piena fase diastolica,
mentre il setto si sta rilasciando, la parete posteriore ancora sta terminando
la propria sistole.
Fig.5 Analisi della torsione parietale in un paziente con CMD non ischemica prima della re sincronizzazione: le curve endo-epicardiche dei vari segmenti presentano un andamento consensuale e convergente, senza curve divergenti; la torsione miocardica è cioè mantenuta.
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Per la corrispondenza: Prof. Giovanni Minardi (e-mail: giovanni.minardi@libero.it)