Does Patent Foramen Ovale occlusion affect heart?: A Tissue Doppler Imaging Study

Abstract

Background: The patent foramen ovale (PFO) is the most common congenital heart disease in adults. It permits interatrial right-to-left shunt which has been demonstrated to be related to paradoxical embolism. Paradoxical embolism through a patent foramen ovale has been recognized as a potential cause of transient ischemic attack (TIA) and cryptogenic stroke. Percutaneous transcatheter closure of PFO is now used as an alternative to surgery or long- term anticoagulation for the treatment of patients with paradoxical embolism and PFO. It has a high success rate, low incidence of hospital complications, low frequency of recurrent systemic embolic events and avoids some of the disadvantages of open-heart surgery. Although many studies demonstrate that transcatheter closure of PFO is a safe and effective therapy for patients with paradoxical embolism with PFO, the influence of the transcatheter closure on heart function has not been completely clarified. In order to assess whether occluder devices affect heart function and whether there is any difference between three different occluders (Amplatzer, Cardioseal and Helex), we used pulsed wave TDI (tissue Doppler imaging) and strain rate techniques to determine the cardiac function in patients with PFO before and after interventional treatment. Methods: The study group consisted of 50 PFO patients with paradoxical embolism. There were 28 men and 22 women, with an age range of 16 to 78 years. Median age was 41.4 years. The PFO was closed with the Amplatzer occluder in 20 patients (group A), with the Cardioseal occluder in 14 patients (group B) and with the Helex occluder in 16 patients (group C). Each patient underwent echocardiographic evaluation (two- dimensional echocardiography and Doppler echocardiography) in our laboratory for assessment of cardiac structure and function. All patients were in sinus rhythm. Echocardiography was performed using the Vingmed System Five Ultrasound system (GE, Horten, Norway) equipped with TDI capabilities. The patients were examined in the left lateral decubitus position with a 2.5MHz sector probe one day before and after intervention. For each patient, an ECG was simultaneously recorded. Diastolic velocity and systolic velocity from the mitral annulus, tricuspid annulus, septal site and strain rate from the septal annulus, roof of atrial septum, left atrium and right atrium were obtained in the apical four-chamber view. All Doppler echocardiograms and tissue Doppler images were obtained during normal respiration. Results: All patients had devices implanted successfully. There were no acute complications. The E wave, A wave and E/A ratio of the transmitral flow and transtricuspid flow showed no significant difference between pre- and post-intervention values in all three groups. In TDI measurements, the E wave, A wave, S wave and E/A ratio of the mitral annulus motion velocity, tricuspid annulus motion velocity showed no differences between pre- and post-intervention in all three groups. The Em of septal motion velocities and strain rate were lower after closure than before trancatheter closure procedure in all groups and including Amplatzer group. Am and Sm of septal motion velocities and strain rate showed no significant changes between pre-intervention and post-intervention. In the Cardioseal and Helex groups, these parameters showed no significant changes between pre- and post-intervention. Conclusion: (1) Transcatheter closure of PFO procedure does not affect the left ventricular function or right ventricular function. (2) Transcatheter closure of PFO may affect septal early diastolic motion and deformation. (3) Whether there is a difference between the results with the Amplatzer, Helex and Cardioseal occluders could not be proved by this study (because of different group sizes).

Das offene Foramen ovale (PFO) ist der häufigste angeborene Herzfehler bei Erwachsenen. Er erlaubt einen rechts-nach-links Shunt, der in Zusammenhang mit der paradoxen Embolie steht. Paradoxe Embolien wurden als eine potentielle Gefahr von transienten ischämischen Attacken (TIA) und kryptogenem Schlaganfall anerkannt. Der Verschluss des PFO mittels Herzkatheter ist eine Alternative zur Chirurgie und Langzeit-Antikoagulation für Patienten mit offenem Foramen ovale. Er hat eine hohe Erfolgsrate, ein geringes Auftreten von Krankenhauskomplikationen, eine geringere Rekurrenz von systemischen Embolien und verhindert die Nachteile der offenen Herzchirurgie. Obwohl viele Studien gezeigt haben, dass der Herzkatheterverschluss des PFO sicher und effektiv ist, ist seine Auswirkung auf die Funktion des Herzens bisher noch nicht ganz klar. Um festzustellen, ob Verschlusssysteme einen Effekt auf die Herzfunktion haben und ob es einen Unterschied zwischen den Systemen (Amplatzer, Cardioseal und Helex) gibt, haben wir einen Gefässdoppler benutzt (TDI, Tissue Doppler Imaging), um die Herzfunktion bei Patienten mit PFO vor und nach der interventionellen Behandlung zu untersuchen. Methoden:Die zu untersuchende Gruppe bestand aus 50 PFO Patienten mit paradoxer Embolie, davon waren 28 Männern und 22 Frauen, in einem Alter zwischen 16 bis 78 Jahren. Das Durchschnittsalter betrug 41,4 Jahre. Bei Gruppe A wurde das Foramen ovale bei 20 Patienten mit einem Amplatzer Verschlusssystem versiegelt, bei Gruppe B wurde bei 14 Patienten Cardioseal verwendet and bei Gruppe C, das Helix System an 16 Patienten. Jeder Patient bekam eine Echokardiographie (Zweidimensionales Echo und Doppler Echo), um die Herzstruktur und Funktion beurteilen zu können. Alle Patienten waren im Sinusrythmus. Die Echokardiographie wurde ausgeführt mit dem Vingmed Five Ultrasound System mit TDI Fähigkeiten (GE, Horten, Norwegen). Die Patienten wurden in der linken lateralen Dekubitus Position mit einem 2,5 MGHz Schallkopf einen Tag vor und nach Eingriff geschallt. Gleichzeitig wurde für jeden Patienten ein EKG angefertigt. Die diastolisch- und systolische Geschwindigkeit wurde am Mitral-und Trikuspidalem Annulus gemessen, ebenso wie am Septum, dem Dach des Septums, linkem und rechtem Vorhof. Zur Beobachtung diente der Vierkammerblick. Alle Doppler-und Gefässdoppleruntersuchungen wurden unter normaler Respiration durchgeführt. Ergebnisse:Alle Patienten hatten erfolgreiche Verschlüsse des Foramen ovale. Es kam zu keinen akuten Komplikationen. Die E-und A-Welle, die E/A Ratio des transmitralen-und trikuspidalen Flusses zeigten keinen signifikanten Unterschied zwischen den prä-und post Werten der Intervention. Ebenso verhielt es sich bei den Gefässdopplermessungen. Die Em der septalen Bewegungsgeschwindigkeit waren geringer nach dem Verschluss in allen Gruppe, einschließlich der Amplatzer Gruppe. Am und Sm der septalen Bewegung zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Untersuchungen. In der Cardioseal und Helix Gruppe zeigten sich ebenfalls keine Unterschiede in den Parametern. Schlussfolgerung: (1) Der interventionelle Verschluss des offenen Formamen ovale hat keinen Effekt auf die links-oder rechtsventrikuläre Funktion. (2) Der Eingriff könnte eine frühe septale diastolische Bewegung und Deformierung bewirken (3) Ob es einen Unterschied gibt zwischen den Ergebnissen mit Amplatzer, Helix und Cardioseal Verschlusssystemen konnte nicht in dieser Studie bewiesen werden (wegen der verschiedenen Gruppengrößen). Inhaltsverzeichnis: Contents Abbreviations and acronyms 5 1 Introduction 6 1.1 The path-physiology of atrial shunt via a patent foramen ovale 6 1.2 The relation between PFO and paradoxical embolism 7 1.3 Treatment of PFO 7 1.3.1 Surgical closure of PFO 8 1.3.2 Transcatheter closure of PFO 8 1.4 Non-invasive of the ventricular function after PFO closure 9 1.4.1 Echocardiography 9 1.4.2 Tissue Doppler Imaging 10 1.4.3 Strain Rate Imaging 11 2 Aim of the study 13 3 Patients and methods 13 3.1 Patient groups 13 3.2 Standard echocardiography 13 3.3 Tissue Doppler imaging 14 3.4 Strain Rate Imaging 15 3.5 Devices employed in PFO closure 16 3.5.1 Amplatzer PFO occluder 16 3.5.2 Helex occluder 18 3.5.3 Cardioseal occluder 20 3.6 Device implantation 22 3.7 Statistical analysis 22 4 Results 23 5 Discussion 31 6 Conclusions 35 7 Summary 35 8 References 38 9 Acknowledgments 47 10 Curriculum vitae 48