Minna Kylmälä Syrjäyttääkö strain ejektiofraktion? Muovautumisen kuvantaminen (deformation imaging, strain imaging) on kliiniseen käyttöön soveltuva kaikukuvausmenetelmä, jolla arvioidaan sydänlihaksen toimintaa. Muovautumisen kuvantamiseen on kaksi eri tekniikkaa: kudosdoppler ja kaksiulotteinen strain (speckle tracking). Muovautumisen kuvantamisella voidaan mitata sydänlihaksen paikallista muovautumista kolmessa suunnassa. Näistä pitkittäinen muovautuminen (strain) mittaa sydänlihaksen pitkittäisten säikeiden supistumista. Se kuvastaa subendo kardiaalisen sydänlihaksen toimintaa, joka yleensä heikkenee ensimmäisenä sydänsairauksissa. Vähentynyt pitkittäinen strain voi paljastaa sydänsairauden normaalista ejektiofraktiosta ja näennäisesti normaalista supistumisesta huolimatta. Muovautumisen kuvantamista voidaan hyödyntää muun muassa iskemian diagnostiikassa, patologisen ja fysiologisen hypertrofian erottamisessa ja esimerkiksi verenpainepotilaiden ja diabeetikkojen sydänsairauden varhaisessa toteamisessa. Globaali pitkittäinen strain (GLS, global longitudinal strain) on koko vasemman kammion systolisen toiminnan mitta, joka korreloi ennusteeseen ejektiofraktiota paremmin. M uovautumisen kuvantamisella tarkoitetaan tässä katsauksessa kaikukuvaustekniikoita, joilla voidaan mitata sydänlihaksen muovautumista. Kirjoitus keskittyy vasemman kammion systolisen toiminnan arviointiin, joka on oleellista sydänsairauksien diagnostiikassa, ennusteen arvioinnissa ja hoidon suunnittelussa. Muovautumisen kuvantaminen ja tavanomaiset kaikukuvausmenetelmät Kaikukuvaus on tärkein menetelmä sydämen toiminnan arviointiin, koska tutkimus on helposti saatavilla ja toteutettavissa tarvittaessa potilasvuoteen äärellä. Sydämen kaikukuvaus tuli kliiniseen käyttöön 1970-luvulla, ja siitä lähtien on etsitty tekniikkaa, jolla parhaiten voitaisiin mitata sydämen vasemman kammion toimintaa. Ensimmäinen tekniikka vasemman kammion supistumisen arviointiin oli yksiulotteinen M-moodi (1). Sydämen supistumista on 1980-luvulta lähtien voitu tarkastella M-moodin lisäksi kaksiulotteisista kuvista. Nykyään vasemman kammion tilavuuksia ja ejektiofraktiota on mahdollista mitata kolmiulotteisesti, vaikka tekniikka ei vielä ole laajamittaisessa käytössä. Muovautumisen (strain) kuvantaminen sai alkunsa, kun 1990-luvulla opittiin mittaamaan sydänlihaksen paikallisia liikenopeuksia (2,3,4). Muovautumisen kuvantaminen on kehitetty sydänlihaksen paikallisen toiminnan arviointiin, ja se tuottaa supistumisesta kvantitatiivisen mitta-arvon. Tämä on merkittävä etu verrattuna tavanomaiseen silmämääräiseen liikkeiden ja paksuuntumisen arviointiin. Muovautumisen kuvantamisella voidaan mitata pitkittäistä, säteittäistä (radial) ja kehänsuuntaista (circumferential) muovautumista, kun taas M-moodilla ja kaksiulotteisista kuvista voidaan paikallisesti arvioida ainoastaan säteittäistä muovautumista. Kun sydänlihaksen systolinen pitkittäinen Duodecim 2017;133:456 64 456 Artikkeli sisältää videoaineistoa
strain arvioidaan kaikista vasemman kammion segmenteistä, saadaan lasketuksi globaali pitkittäinen strain (GLS, global longitudinal strain). GLS pienenee tavanomaiseen ejektiofraktioon verrattuna sydänsairauden varhaisemmassa vaiheessa ja saattaa osoittaa vasemman kammion supistumishäiriön normaalista ejektiofraktiosta huolimatta (3,4,5). Mitä on muovautuminen eli strain? Sydänlihas muovautuu supistuessaan, ja strain on tämän muovautumisen määrä prosentteina. Pitkittäinen systolinen strain mittaa, kuinka paljon sydänlihassegmentti lyhenee suhteessa lepopituuteensa. Se kuvaa subendokardiaalisten, pitkittäisten sydänlihassäikeiden lyhenemistä. Normaali systolinen pitkittäinen on noin 20 % (6,7). Miinusmerkki viittaa siis lyhenemiseen. Kehänsuuntainen strain mittaa vastaavasti väliseinän keskikerroksen kehänsuuntaisten säikeiden lyhenemistä ja on normaalisti noin 20 %(7). Säteittäinen strain mittaa sydänlihaksen paksunemista, joka on pitkittäisten ja kehänsuuntaisten sydänlihassäikeiden supistumisen tulos (3,5). Säteittäinen strain on normaalisti 40 60 % (6,7) (KUVA 1). Lisäksi voidaan laskea muovautumisen nopeus (strain rate) yksikkönä 1/s (3,5). Sydänlihasvaurion, kuten infarktiarven, yhteydessä sydänlihas saattaa olla dyskineettinen, jolloin se paradoksaalisesti venyy ja ohenee systolessa. Tällöin pitkittäinen systolinen strain onkin positiivinen ja säteittäinen systolinen strain negatiivinen. Jos segmentti on akineettinen eli ei supistu eikä veny, strain on nolla. Pitkittäisen strainin käytöstä on eniten tutkittua tietoa, ja sen mittaus on luotettavin. Siksi tässä katsauksessa käsitellään vain pitkittäistä strainia. Pitkittäinen strain on sydänlihaksen supistumisen herkkä mittari Pitkittäinen muovautuminen vähenee ensimmäisenä monien sydänsairauksien yhteydessä, koska väliseinän sisimmät, pitkittäisesti kulkevat sydänlihassäikeet ovat alttiimpia vaurioitumaan. Siksi pitkittäinen strain voi paljastaa A Systolinen säteittäinen strain on positiivinen L 1 = loppudiastole L 2 = loppusystole Strain (e) = (L 2 L 1 )/L 1 = DL/L 1 Normaaliarvo 40 60 % (vasen kammio) B Systolinen pitkittäinen strain on negatiivinen L 1 L 2 Strain (e) = (L 2 L 1 )/L 1 = DL/L 1 Normaaliarvo 15 25 % (vasen kammio) C Systolinen kehänsuuntainen strain on negatiivinen L 1 L 2 Strain (e) = (L 2 L 1 )/L 1 = DL/L 1 Normaaliarvo 20 25 % (vasen kammio) KUVA 1. Sydämen vasemman kammion systolinen muovautuminen (strain). Muovautuminen on sydänlihassegmentin pituuden muutos (ΔL) suhteessa segmentin lepopituuteen (L1). A) Säteittäisessä suunnassa sydänlihassegmentin paksuus systolen lopussa (L2) on suurempi kuin lepotilassa (L1). Sydänlihas siis paksunee supistuessaan, jolloin muovautuminen saa positiivisen arvon. B) ja C) Pitkittäis- ja kehäsuunnassa sydänlihassegmentin pituus systolen lopussa (L2) on pienempi kuin lepotilassa (L1). Sydänlihas siis lyhenee supistuessaan, jolloin muovautuminen saa negatiivisen arvon. L1 = sydänlihassegmentin pituus tai paksuus loppudiastolessa, L2 = sydänlihassegmentin pituus tai paksuus loppusystolessa, ΔL = L2 L1 eli sydänlihassegmentin systolen aikainen pituuden tai paksuuden muutos. Podcast-tiedosto ladattavissa 457
subendokardiaalisen toimintahäiriön, vaikka seinämä olisi normaalin paksuinen (5,8). Muovautumisen ja sen nopeuden arvoihin vaikuttavat myös vasemman kammion kuormitusolosuhteet. Jos jälkikuorma on suuri, kuten esimerkiksi kohonneen verenpaineen yhteydessä, voi strain olla normaalia pienempi, vaikka sydänlihaksen supistuvuus olisi normaali. Kuormitus vaikuttaa samantapaisesti strain-arvoihin kuin ejektiofraktioonkin, mutta vähemmän muovautumisen nopeusarvoihin. Strain rate onkin osoittautunut kokeellisissa olosuhteissa paremmaksi supistuvuuden mittariksi kuin strain (9). Käytännössä nopeuden mittaus on kuitenkin hankalaa. Kaksiulotteisessa strain-tekniikassa vasen kammio jaetaan 16 18 segmenttiin. Vasemman kammion GLS on segmenttikohtaisten pitkittäisten systolisten strain-arvojen keskiarvo (10). Terveen sydämen GLS on negatiivisempi kuin 15 %, tyypillisesti noin 20 % (11). Muovautumisen kuvantamistekniikat Muovautumisen kuvantamiseen on kaksi tekniikkaa: kudosdoppler ja kaksiulotteinen strain. Molemmilla tekniikoilla voidaan mitata sydänlihaksen paikallinen liikenopeus (cm/s), liikeamplitudi (cm), strain (%) ja strain rate (1/s). Kaksiulotteisella strain-tekniikalla voidaan lisäksi mitata kehänsuuntaista rotaatiota. Vasemman kammion muovautumista arvioidaan basaali- ja keskikammiotasolla kuudesta segmentistä ja apikaalitasolla neljästä tai kuudesta segmentistä (10). Strain- ja strain rate arvot ovat normaalitilanteessa suunnilleen samansuuruiset vasemman kammion kaikissa segmenteissä. Strain-arvot ovat tekniikasta riippumatta suunnilleen samat. Strain rate arvojen luotettava mittaaminen vaatii suuria kuvanopeuksia (yli sata kuvaa sekunnissa) ja onnistuu siksi luotettavasti vain kudosdopplertekniikalla. Kudosdoppler. Kudosdoppler perustuu nimensä mukaisesti dopplertekniikkaan ja mittaa sydänlihaksen paikallisia liikenopeuksia. Liikenopeuksista johdetaan strain- ja strain rate arvot. Strain-arvoja voidaan arvioida semikvantitatiivisesti väridopplerkuvista, joissa sydänlihas on värikoodattu strain-arvojensa mukaan. Strain-värikarttoja silmäilemällä voidaan helposti havaita supistumishäiriö. Kvantitatiiviset arvot luetaan käyristä (KUVA 2) (3,5). Kudosdopplertekniikalla on samat rajoitteet kuin dopplertekniikoilla yleensä, tärkeimpänä kulmariippuvuus: mittauksia voidaan tehdä vain ultraääniaallon suuntaisesta sydänlihaksen liikkeestä. Tämän vuoksi kudosdopplerilla voidaan mitata vasemman kammion toimintaa kattavasti vain pitkittäissuunnassa (apikaalisista kuvista). Paras kuvanopeus saadaan kuvantamalla seinämä kerrallaan (3,5). Kudosdoppler on tekniikkana sydämen kaikukuvaajille tuttu anulusten liikenopeuksien mittaamisesta, erityisesti vasemman kammion diastolisen toiminnan ja täyttöpaineen arvioinnista. Kudosdopplertekniikasta on julkaistu kattava suomalainen katsausartikkeli (12). Kaksiulotteinen strain. Kaksiulotteisen strain-tekniikan toinen nimitys on speckle tracking, jossa speckle viittaa sydänlihaksen täplikkääseen kaikurakenteeseen. Näiden akustisten merkkien siirtymien perusteella menetelmä pystyy laskemaan strain-arvot. Kaksiulotteinen strain-tekniikka ei ole juurikaan kulmariippuvainen. Sillä voidaan kattavasti mitata vasemman kammion muovautumista. Apikaalisista pitkän akselin kuvista analysoidaan yleensä vain vasemman kammion pitkittäiset strain-arvot (KUVA 3). Parasternaalisista lyhyen akselin kuvista mitataan säteittäisiä ja kehänsuuntaisia strain-arvoja. Jos pitkittäiset strainarvot mitataan kaikista kolmesta apikaalisesta näkymästä, voidaan tulos esittää värikoodattuna häränsilmäkuvana, josta on helppo havaita alueellisia supistumishäiriöitä. Keskiarvoistamalla yksittäisten segmenttien strain-arvot saadaan GLS-arvo (KUVA 4) (3,5). Turvallisuus, tarkkuus ja toistettavuus. Muovautumisen kuvantaminen on muiden kaikukuvausmenetelmien lailla täysin turvallista potilaalle, koska siihen ei liity haitallista säteilyä. Strain-tekniikoita on validoitu magneettikuvantamisella sekä kokeellisesti mittaamalla eläimen sydänlihaksen muovautumista siihen kiinnitettyjen kaikukuvauksessa näkyvien kristalliparien avulla. Validointitutkimuksissa kaikukuvaustekniikoilla mitatut strain- ja strain M. Kylmälä 458
rate arvot ovat vastanneet vertailutekniikoiden mitta-arvoja sekä terveessä että iskeemisessä tai infarktoituneessa sydämessä (13,14). Pitkittäisten strain-arvojen toistettavuus on hyvä. Kaksiulotteisella strain-tekniikalla mitattu GLS on toistettavampi kuin yksittäisten segmenttien strain-arvot, ja GLS-mittaus on jopa toistettavampi kuin ejektiofraktio (Simpsonin biplane-menetelmällä mitattuna) (6,7,11,15,16). GLS-arvon keskimääräinen (suhteellinen) vaihtelu oli 3 ± 3 %, kun mittauk sen teki sama henkilö kahdella eri kerralla ja 6 ± 5 %, kun mittauksen tekivät eri henkilöt. Ejektiofraktioarvon vastaava vaihtelu oli 5 ± 5 % vs 10 ± 9 % (15). Strain-kuvantamisen onnistumista rajoittaa näkyvyys, kuten sydämen kaikukuvauksessa yleensäkin. Mikäli näkyvyys on vähintään kohtalainen, pitkittäiset strain-arvot saadaan mitatuksi yli 90 %:ssa segmenteistä (6,15,16). Eri valmistajien laitteilla mitatut arvot saattavat erota toisistaan jonkin verran, minkä vuoksi seurantamittauksissa suositellaan käytettävän saman valmistajan laitetta (16). Strain-kartta loppusystolessa Väliseinä Apikaalinen segmentti Keskisegmentti Basaalinen segmentti A B Loppusystoliset strain-arvot Väliseinä Kliinisiä käyttösovelluksia Viime vuosina ilmestyneissä Euroopan kardiologiyhdistyksen (ESC) ja sen alaisten yhdistysten suosituksissa sydänlihaksen muovautumisen kuvantaminen on nostettu esiin lupaavana menetelmänä sydäntautien diagnostiikassa, seurannassa ja ennusteen arvioinnissa (17 24). GLS soveltuu hyvin toistettavana mittauksena kliinikon käyttöön. Alueellisten strain-arvojen analyysiä voidaan hyödyntää sydäntautien diagnostiikassa, mutta se vaatii harjaantumista. Sepelvaltimotaudin diagnostiikka Akuutti iskemia. Iskemia johtaa systolisten strain-arvojen pienenemiseen ahtautuneen suonen suonitusalueella. Täydellisen suonitukoksen yhteydessä iskeeminen sydänlihas on täysin passiivinen ja venyy systolen aikana. Akuutissa iskemiassa nähdään tyypillinen postsystolinen muovautumisilmiö aorttaläpän sulkeutumisen jälkeen. Se johtuu iskeemisten ja ei-iskeemisten segmenttien vuorovaikutuk- C KUVA 2. Supistumishäiriön diagnosointi vanhassa sydäninfarktissa kudosdopplertekniikalla. A) Strainkartta, jossa väliseinä on värikoodattu loppusystolisen pitkittäisen strain-arvon mukaan. Värien perusteella voidaan nopeasti havaita huonosti supistuva sydänlihasalue: sininen väri tarkoittaa systolen aikaista venymistä (dyskinesiaa), harmaa väri tarkoittaa huonoa supistumista ja punainen väri tarkoittaa, että alue supistuu hyvin. B) Kvantitatiiviset strain-käyrät väliseinästä mittausalueilta. Strain-arvo määritetään loppusystolessa (punainen pystyviiva). Normaalisti strain huipentuu loppusystolessa, kuten basaalisegmentin punainen käyrä havainnollistaa. Väliseinän keskiosan sininen käyrä osoittaa pienentyneen loppusystolisen strain-arvon ja iskemialle tyypillisen postsystolisen strainin. Sydämen kärjen keltainen käyrä osoittaa systolen aikaista sydänlihaksen venymistä (dyskinesiaa). Väliseinän keskiosan ja sydämen kärjen huonot (huonommat kuin 7 %) strain-arvot viittaavat transmuraaliseen infarktiarpeen (AVC = aorttaläpän sulkeutumishetki, osoittaa loppu systolen). C) Magneettikuvassa valkoinen jälkitehostuma (nuoli) osoittaa supistumishäiriön syyn, laajan transmuraalisen infarktiarven väliseinässä. Vain basaalinen väliseinä on terve. 459
A B KUVA 3. Kaksiulotteinen strain-tekniikka. Pitkittäiset loppusystoliset strain-arvot kuudessa vasemman kammion segmentissä, apikaalinen kolmilokerokuva. A) (ylempi kuvapari). Normaali löydös. Vasemmalla segmentit on värikoodattu strain-arvon mukaan, kirkas punainen väri kaikissa segmenteissä tarkoittaa normaaleja strainarvoja eli hyvää supistumista. Oikealla nähdään yksittäisten segmenttien strain-käyrät. Terveessä sydämessä strain-käyrät ovat symmetriset ja huipentuvat loppusystolessa, jonka osoittaa AVC-pystyviiva. B) (alempi kuvapari). Poikkeava löydös infarktin jälkeen. Vasemmalla anteroseptaalisten segmenttien strain-arvot ovat pienentyneet supistumishäiriön vuoksi, ja siksi segmenttien väri on haaleanpunainen. Oikealla strain-käyrissä nähdään hajontaa: Anteroseptaalisten segmenttien strain-arvot ovat loppusystolessa normaalia pienemmät, ja käyrissä nähdään lisäksi postsystolista supistumista, kun taas inferolateraalisten segmenttien käyrät ovat normaalit. AVC = aorttaläpän sulkeutumishetki, osoittaa loppusystolen sesta (8,25). Tämä postsystolinen strain havaitaan strain-käyrissä, mutta silmämääräisesti sitä on vaikeaa havaita (KUVAT 2 ja 3). Subendokardiaalinen sydänlihas on iskemialle alttein, ja siksi pitkittäinen supistuminen vähenee ensin. Rintakipupotilaan pitkittäisen strain-arvon mittaus voi paljastaa iskemiaan sopivan alueellisen supistumishäiriön, vaikka sydänlihaksen liike ja paksuneminen silmämäärin olisivat normaalit. Jos rintakipupotilaan pitkittäiset strain-arvot ovat kaikissa vasemman kammion segmenteissä kivun aikana normaalit eikä postsystolista strainia havaita, rintakipu ei todennäköisesti johdu iskemiasta (19,22). Rasitusiskemia. Rasituksessa oireileva sepelvaltimotauti ei välttämättä aiheuta supistumishäiriöitä lepotilanteessa. Sepelvaltimotaudin selvittelyssä voidaan rasituskokeessa provosoida sydänlihasiskemia ja osoittaa siihen liittyvä supistumishäiriö. Pitkittäisten strainarvojen mittaus helpottaa supistumishäiriöiden havaitsemista silmämääräiseen arviointiin verrattuna ja saattaa parantaa sepelvaltimotaudin diagnostiikkaa. Rasitusiskemiaan viittaavat rasituksen myötä pienenevä strain-arvo ja postsystolisen strainin ilmaantuminen (20,26). Infarktivaurion määritys. Infarktiarven alueella sydänlihas supistuu normaalia heikommin tai ei lainkaan. Systolinen strain-arvo pienenee suhteessa infarktiarven kokoon (27,28,29). M. Kylmälä 460
A KUVA 4. Kaksiulotteinen strain-tekniikka. Koko vasen kammio on esitetty kuvissa häränsilmäkarttana, jossa basaaliset segmentit ovat ympyrän uloimmassa osassa ja apikaaliset sisimmässä. Keskitason segmentit sijaitsevat näiden välissä. Kone tuottaa häränsilmäkartan, kun ennen sitä on tehty strain-analyysi kaikista kolmesta apikaaliprojektiosta. Häränsilmäkartassa nähdään yksittäisten segmenttien pitkittäiset loppusystoliset strainarvot, ja niiden keskiarvo-gls. A) Terve sydän. Kaikissa segmenteissä nähdään tasainen, kirkas punainen väri, ja GLS-arvo on normaali. B) Infarktoitunut sydän. Strain-arvot ovat laajalti pienentyneet anteroseptaalisesti ja anterolateraalisesti. Väliseinän etuosan laaja supistumishäiriö on helppo havaita strain-arvojen värikoodauksen avulla: mitä huonompi strain-arvo, sitä vaaleampi väri. GLS-arvo on normaalia pienempi eli kammion pitkittäissupistuminen on heikentynyt. GLS = globaali pitkittäinen strain B Omassa tutkimuksessamme osoitimme, että jos infarktisegmentin systolinen pitkittäinen strain on kroonisessa vaiheessa enintään 6 %, segmentissä on todennäköisesti transmuraalinen infarkti (KUVA 2) (29). Akuutissa infarktissa postsystolinen strain viittaa siihen, että näennäisesti supistumaton sydänlihas on vielä elinkykyinen (30). Akuutin ST-nousuttoman infarktin yhteydessä strain-mittaus voi auttaa erottamaan ne potilaat, joilla on täydellinen suonitukos ja siten erityisen kiireellisen sepelvaltimoiden varjoainekuvauksen tarve (31). GLS korreloi infarktiarven kokoon jopa paremmin kuin ejektiofraktio: mitä isompi infarktiarpi, sitä pienempi arvo (KUVA 4) (27,28). Huonompi kuin 15 %:n GLS-arvo viittaa kliinisesti merkittävään infarktivaurioon ja huonoon ennusteeseen, ejektiofraktiosta riippumatta (32,33,34). Strainmittauksia voidaan hyödyntää infarktin diagnosoinnissa ja ennusteen arvioinnissa, mutta niitä ei tulisi käyttää infarktipotilaiden hoidon ohjaukseen, sillä riittävää tutkimusnäyttöä ei ole. Sydänsairauden diagnostiikka, kun ejektiofraktio on normaali Strain-kuvantamisesta on hyötyä oireettoman sydänsairauden toteamisessa. Pienentynyt pitkittäinen strain-arvo (vähemmän negatiivinen) on usein ensimmäinen viite sydänsairaudesta, ja pienentynyt alueellinen tai globaali pitkittäinen strain voi paljastaa sydänsairauden potilailla, joiden ejektiofraktio on normaali (17,18,21,23,24). Diastolinen vajaatoiminta. Merkittävällä osalla sydämen vajaatoimintaa sairastavista potilaista on normaali ejektiofraktio, jolloin potilaalla on diastolinen vajaatoiminta. Muovautumisen kuvantamisen avulla on osoitettu, että diastolisenkin vajaatoiminnan yhteydessä vasemman kammion pitkittäinen systolinen toiminta on heikentynyt. GLS-arvo on pienentynyt valtaosalla näistä potilaista, mikä osoittaa diastolisen ja systolisen toiminnan läheisen yhteyden. Ejektiofraktio ei vain ole riittävän herkkä toteamaan vasemman kammion lievää supistumishäiriötä. Hengenahdistuspotilaan pienentynyt GLS-arvo viittaa sydänsairauteen mahdollisena hengenahdistuksen syynä, myös niillä potilailla, joiden ejektiofraktio on normaali (18,21,35). Yleissairauksien ilmeneminen sydämessä. Kohonnut verenpaine, diabetes ja lihavuus ovat yleisiä diastolisen toimintahäiriön taustatekijöitä. Pienentynyt pitkittäinen strain-arvo voi jo ennen oireiden kehittymistä paljastaa 461
Ydinasiat 88 Sydänlihaksen muovautumista (strain) mitataan kaikukuvauksella kolmessa suunnassa. 88 Muovautumisen kuvantaminen on herkkä ja objektiivinen menetelmä sydänlihaksen supistumishäiriön toteamiseen. 88 Globaali pitkittäinen strain (GLS) on vasemman kammion supistumisen mitta, joka toimii ejektiofraktiota paremmin sydänsairauksien varhaisessa toteamisessa ja ennusteen arvioinnissa. 88 Strain-kuvantamista voidaan hyödyntää iskemian diagnosoinnissa sekä fysiologisen ja patologisen hypertrofian erotusdiagnostiikassa. potilaat, joilla on näiden sairauksien tai tilojen riski. Potilaiden, joilla on kohonnut verenpaine, pitkittäinen strain pienenee ensimmäisenä basaalisessa väliseinässä, ja kun kuormitusmuutokset etenevät, myös GLS voi pienentyä. Myös lihavien potilaiden basaalisen väliseinän strain pienenee ennen GLS-arvon pienenemistä (4,36,37). Tuoreiden vajaatoiminnan hoitosuositusten mukaan GLS-arvon mittausta tulisi harkita aina, kun kaikukuvaus tehdään potilaille, joilla on vajaatoiminnan riski (18). Hypertrofian erotusdiagnostiikka. Strainmittauksista voi olla hyötyä kammioväliseinän hypertrofian syyn selvittämisessä (23,24,37). Patologisen hypertrofian yhteydessä pitkittäiset strain-arvot pienenevät alueellisesti tai globaalisti, kun taas runsaan liikunnan aiheuttamassa fysiologisessa hypertrofiassa arvot ovat normaalit. Hypertrofisessa kardiomyopatiassa pitkittäinen strain pienenee lähes olemattomaksi pahimman hypertrofian alueella ja on selkeästi pienempi kuin kohonneeseen verenpaineeseen liittyvässä hypertrofiassa. Normaalista ejektiofraktiosta huolimatta sydänamyloidoosipotilaiden GLS-arvo on erittäin pieni, pienempi kuin hypertrofisen kardiomyopatian tai aortta-ahtauman aiheuttaman hypertrofian yhteydessä. Amyloidoosille tyypillistä on myös apikaalisten segmenttien parempi pitkittäinen strain suhteessa basaali- ja keskitason segmenttien arvoihin (37,38). Solunsalpaajahoitoon liittyvä kardiomyopatia. Kardiotoksista solunsalpaajahoitoa saaneiden syöpäpotilaiden GLS-arvo pienenee ennen ejektiofraktiota ja voi siten paljastaa solunsalpaajahoitoon liittyvän kardiomyopatian sen varhaisessa vaiheessa. GLS-arvon mittausta suositellaankin riskipotilaiden seurantaan. Jos GLS laskee suhteellisesti enemmän kuin 15 % lähtöarvosta, löydös viittaa piilevään kardiomyopatiaan, vaikka ejektiofraktio olisi normaali. Näillä potilailla on vaara saada kliininen kardiomyopatia, ja heitä tulisi seurata tiiviimmin (39). Oireeton vaikea läppävika. Vaikean aorttaahtauman, aorttavuodon ja hiippaläpän vuodon yhteydessä läppä leikataan viimeistään, kun potilaalle tulee oireita, mutta aikaisemminkin, mikäli vasemman kammion systolinen toiminta heikkenee. Siinä vaiheessa, kun ejektiofraktio on pienentynyt, sydänlihas saattaa kuitenkin jo olla pysyvästi vaurioitunut. Tutkimuksissa on osoitettu, että GLS-arvo pienenee ennen ejektiofraktiota, joten sen mittaaminen saattaisi auttaa läppäleikkauksen ajoituksen arvioinnissa. Näyttö on kuitenkin vielä riittämätöntä, jotta suosituksia voitaisiin antaa (4). Jos GLS-arvo on huonompi kuin 16 %, ja ejektiofraktio on normaalin alarajoilla, on vasemman kammion systolinen toiminta todennäköisesti heikentynyt. Ennusteen arviointi Pienentynyt vasemman kammion ejektiofraktio on tärkeä ennusteen määrittäjä: mitä pienempi se on, sitä huonompi on ennuste. Useissa etenevissä seurantatutkimuksissa on osoitettu, että GLS-arvon mittaamisesta saadaan lisähyötyä potilaan ennusteen arvionnissa, erityisesti jos ejektiofraktio on normaali tai vain lievästi pienentynyt. Vasemman kammion GLS pienenee yleensä ennen ejektiofraktiota, ja se on jopa parempi eri sydänsairauksien ennusteen mittari (17,40,41). Vajaatoimintapotilaista, joiden ejektiofraktio on normaali, pienentynyt globaali pitkittäinen M. Kylmälä 462
strain erottaa ne, joilla on suurin sydäntautien ja sydänkuolleisuuden riski (35). GLS on osoittautunut voimakkaaksi itsenäiseksi ennusteen mittariksi akuutin sydäninfarktin jälkeen, iskeemisen ja ei-iskeemisen vajaatoiminnan yhteydessä, aortta-ahtaumapotilailla ja valikoimattomassa kliinisessä potilasjoukossa (35,40). Lopuksi Muovautumisen kuvantaminen on hyvin validoitu, objektiivinen menetelmä sydänlihaksen paikallisen supistumisen arviointiin. Pitkittäinen strain mittaa sydänlihaksen pitkittäistä muovautumista, ja siitä on hyötyä erityisesti sydänsairauksien varhaisessa diagnosoinnissa, kun ejektiofraktio on vielä normaali. Kaksiulotteisella strain-tekniikalla mitattu globaali pitkittäinen strain GLS on luotettava vasemman kammion supistumisen mitta-arvo, jota voi- Doppler strain rate echocardiography in humans: validation against threedimensional tagged magnetic resonance imaging. Circulation 2002;106:50 6. 15. Barbier P, Mirea O, Cefalù C, ym. Reliability and feasibility of longitudinal AFI global and segmental strain compared with 2D left ventricular volumes and ejection fraction: intra- and inter-operator, testretest, and inter-cycle reproducibility. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2015;16:642 52. 16. Nagata Y, Takeuchi M, Mizukoshi K, ym. Intervendor variability of two-dimensional strain using vendor-specific and vendor-independent software. J Am Soc Echocardiogr 2015;28:630 41. 17. Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, ym. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2015;16:233 70. 18. Ponikowski P, Voors AA, Anker SD, ym. 2016 ESC guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: The Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure of the European Society of Cardiology (ESC). Developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. Eur J Heart Fail 2016;18:891 975. 19. Roffi M, Patrono C, Collet JP, ym. 2015 ESC guidelines for the management of acute coronary syndromes in patients presenting without persistent ST-segdaan hyödyntää potilaiden seurannassa. GLS on herkempi toteamaan vasemman kammion toimintahäiriön kuin ejektiofraktio. Jos potilaiden sydänsairaudet diagnosoitaisiin varhain, voitaisiin potilaiden ennustetta ehkä parantaa hoitoa ja seurantaa optimoimalla, mutta tästä ei toistaiseksi ole tutkimusnäyttöä. Ejektiofraktion mittaaminen ja sydänlihaksen paikallisen supistumisen silmämääräinen arviointi ovat edelleen tärkeitä kliinisessä työssä, mutta sydänlihaksen pitkittäisen muovautumisen mittaus on suhteellisen yksinkertainen tekniikka, jolla voidaan parantaa sydänsairauksien diagnostiikkaa ja ennusteen arviointia. MINNA KYLMÄLÄ, LKT, kardiologian ja sisätautien erikoislääkäri Hyks, sydän- ja keuhkokeskus, Jorvin sairaala SIDONNAISUUDET Ei sidonnaisuuksia KIRJALLISUUTTA 1. Heikkilä J, Nieminen M. Echoventriculographic detection, localization, and quantification of left ventricular asynergy in acute myocardial infarction. A correlative echo- and electrocardiographic study. Br Heart J 1975;37:46 59. 2. Sutherland GR, Stewart MJ, Groundstroem KW, ym. Color Doppler myocardial imaging: a new technique for the assessment of myocardial function. J Am Soc Echocardiogr 1994;7:441 58. 3. Teske AJ, De Boeck BWL, Melman PG, ym. Echocardiographic quantification of myocardial function using tissue deformation imaging, a guide to image acquisition and analysis using tissue Doppler and speckle tracking. Cardiovasc Ultrasound 2007;5:27. 4. Smiseth OA, Torp H, Opdahl A, ym. Myocardial strain imaging: how useful is it in clinical decision making? Eur Heart J 2016;37:1196 207. 5. Mor-Avi V, Lang RM, Badano LP, ym. Current and evolving echocardiographic techniques for the quantitative evaluation of cardiac mechanics: ASE/EAE consensus statement on methodology and indications endorsed by the Japanese Society of Echocardiography. Eur J Echocardiogr 2011;12:167 205. 6. Kowalski M, Kukulski T, Jamal F, ym. Can natural strain and strain rate quantify regional myocardial deformation? A study in healthy subjects. Ultrasound Med Biol 2001;27:1087 97. 7. Sun JP, Popovi ZB, Greenberg NL, ym. Noninvasive quantification of regional myocardial function using Dopplerderived velocity, displacement, strain rate, and strain in healthy volunteers: effects of aging. J Am Soc Echocardiogr 2004;17:132 8. 8. Jamal F, Kukulski T, Sutherland GR, ym. Can changes in systolic longitudinal deformation quantify regional myocardial function after an acute infarction? An ultrasonic strain rate and strain study. J Am Soc Echocardiogr 2002;15:723 30. 9. Weidemann F, Jamal F, Sutherland GR, ym. Myocardial function defined by strain rate and strain during alterations in inotropic states and heart rate. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2002;283:H792 9. 10. Voigt JU, Pedrizzetti G, Lysyansky P, ym. Definitions for a common standard for 2D speckle tracking echocardiography: consensus document of the EACVI/ASE/ Industry Task Force to standardize deformation imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2015;16:1 11. 11. Yingchoncharoen T, Agarwal S, Popović ZB, Marwick TH. Normal ranges of left ventricular strain: a meta-analysis. J Am Soc Echocardiogr 2013;26:185 91. 12. Loimaala A, Järvinen V, Groundstroem K. Sydämen kudosdopplerkuvaus. Suom Lääkäril 2007;62:1011 8. 13. Amundsen BH, Helle-Valle T, Edvardsen T, ym. Noninvasive myocardial strain measurement by speckle tracking echo cardiography: validation against sonomicrometry and tagged magnetic resonance imaging. J Am Coll Cardiol 2006;47:789 93. 14. Edvardsen T, Gerber BL, Garot J, ym. Quantitative assessment of intrinsic regional myocardial deformation by 463
ment elevation: Task Force for the Management of Acute Coronary Syndromes in Patients Presenting without Persistent ST-Segment Elevation of the European Society of Cardiology (ESC). Eur Heart J 2016;37:267 315. 20. Task Force Members, Montalescot G, Sechtem U, ym. 2013 ESC guidelines on the management of stable coronary artery disease: the Task Force on the management of stable coronary artery disease of the European Society of Cardiology. Eur Heart J 2013;34:2949 3003. 21. Nagueh SF, Smiseth OA, Appleton CP, ym. Recommendations for the evaluation of left ventricular diastolic function by echocardiography: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr 2016;29:277 314. 22. Lancellotti P, Price S, Edvardsen T, ym. The use of echocardiography in acute cardiovascular care: recommendations of the European Association of Cardiovascular Imaging and the Acute Cardiovascular Care Association. Eur Heart J Acute Cardiovasc Care 2015;4:3 5. 23. Marwick TH, Gillebert TC, Aurigemma G, ym. Recommendations on the use of echocardiography in adult hypertension: a report from the European Association of Cardiovascular Imaging (EACVI) and the American Society of Echocardiography (ASE). J Am Soc Echocardiogr 2015;28:727 54. 24. Authors/Task Force members, Elliott PM, Anastasakis A, ym. 2014 ESC guidelines on diagnosis and management of hypertrophic cardiomyopathy: the Task Force for the Diagnosis and Management of Hypertrophic Cardiomyopathy of the European Society of Cardiology (ESC). Eur Heart J 2014;35:2733 79. 25. Kukulski T, Jamal F, Herbots L, ym. Identification of acutely ischemic myocardium using ultrasonic strain measurements. A clinical study in patients undergoing coronary angioplasty. J Am Coll Cardiol 2003;41:810 9. 26. Uusitalo V, Luotolahti M, Pietilä M, ym. Two-dimensional speckle-tracking during dobutamine stress echocardiography in the detection of myocardial ischemia in patients with suspected coronary artery disease. J Am Soc Echocardiogr 2016;29:470 9. 27. Gjesdal O, Helle-Valle T, Hopp E, ym. Noninvasive separation of large, medium, and small myocardial infarcts in survivors of reperfused ST-elevation myocardial infarction: a comprehensive tissue Doppler and speckle-tracking echocardiography study. Circ Cardiovasc Imaging 2008;1:189 96. 28. Vartdal T, Brunvand H, Pettersen E, ym. Early prediction of infarct size by strain Doppler echocardiography after coronary reperfusion. J Am Coll Cardiol 2007;49:1715 21. 29. Kylmälä MM, Antila MK, Kivistö SM, ym. Tissue Doppler strain-mapping in the assessment of the extent of chronic myocardial infarction: validation using magnetic resonance imaging. Eur J Echocardiogr 2008;9:678 84. 30. Kylmälä MM, Antila M, Kivistö SM, ym. Can strain rate imaging predict recovery of contraction after acute myocardial infarction? Eur J Echocardiogr 2011;12:364 71. 31. Grenne B, Eek C, Sjøli B, ym. Changes of myocardial function in patients with non- ST-elevation acute coronary syndrome awaiting coronary angiography. Am J Cardiol 2010;105:1212 8. 32. Antoni ML, Mollema SA, Delgado V, ym. Prognostic importance of strain and strain rate after acute myocardial infarction. Eur Heart J 2010;31:1640 7. 33. Ersbøll M, Valeur N, Mogensen UM, ym. Prediction of all-cause mortality and heart failure admissions from global left ventricular longitudinal strain in patients with acute myocardial infarction and preserved left ventricular ejection fraction. J Am Coll Cardiol 2013;61:2365 73. 34. Bertini M, Ng ACT, Antoni ML, ym. Global longitudinal strain predicts long-term survival in patients with chronic ischemic cardiomyopathy. Circ Cardiovasc Imaging 2012;5:383 91. 35. Shah AM, Claggett B, Sweitzer NK, ym. Prognostic importance of impaired systolic function in heart failure with preserved ejection fraction and the impact of spironolactone. Circulation 2015;132:402 14. 36. Dalen H, Thorstensen A, Romundstad PR, ym. Cardiovascular risk factors and systolic and diastolic cardiac function: a tissue Doppler and speckle tracking echocardiographic study. J Am Soc Echocardiogr 2011;24:322 32. 37. Cikes M, Sutherland GR, Anderson LJ, Bijnens BH. The role of echocardiographic deformation imaging in hypertrophic myopathies. Nat Rev Cardiol 2010;7:384 96. 38. Phelan D, Collier P, Thavendiranathan P, ym. Relative apical sparing of longitudinal strain using two-dimensional speckle-tracking echocardiography is both sensitive and specific for the diagnosis of cardiac amyloidosis. Heart 2012;98:1442 8. 39. Plana JC, Galderisi M, Barac A, ym. Expert consensus for multimodality imaging evaluation of adult patients during and after cancer therapy: a report from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2014;15:1063 93. 40. Kalam K, Otahal P, Marwick TH. Prognostic implications of global LV dysfunction: a systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction. Heart 2014;100:1673 80. 41. Stanton T, Leano R, Marwick TH. Prediction of all-cause mortality from global longitudinal speckle strain: comparison with ejection fraction and wall motion scoring. Circ Cardiovasc Imaging 2009;2:356 64. SUMMARY Cardiac deformation imaging Deformation imaging (strain imaging) is an echocardiographic method for evaluating myocardial function that is also suitable for clinical use. There are two deformation imaging techniques: Tissue Doppler and 2D strain (speckle tracking). Deformation imaging allows the measurement of regional myocardial deformation in three dimensions. Longitudinal deformation (strain) measures longitudinal myocardial fiber contraction, and reflects subendocardial myocardial function, which is usually the first to deteriorate in patients with heart disease. Reduced longitudinal strain can reveal heart disease even when ejection fraction and cardiac contractility appear normal. Deformation imaging can be used for diagnosing ischemia, distinguishing between pathological and physiological hypertrophy, and early detection of heart disease in hypertension or diabetes. Global longitudinal strain (GLS) is an indicator of overall left ventricular systolic function, and correlates with the prognosis better than ejection fraction. M. Kylmälä 464