Diagnose der linksventrikulären Hypertrophie und Abgrenzung von der hypertrophen Kardiomyopathie im Body-Surface-Potential-Mapping nach Krenzke

Abstract

Die Diagnose und Quantifizierung einer linksventrikulären Hypertrophie ist von prognostischer Bedeutung, da eine frühzeitige Therapie die kardiovaskuläre Mortalität senken kann. Das relative Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse steigt mit dem Ausmaß der Hypertrophie. Die existierenden EKG-Indizes zur Vorhersage einer linksventrikulären Hypertrophie anhand des 12- Kanal-EKGs sind als Screening Methode nur von begrenztem diagnostischen Nutzen. Dies liegt unter anderem an der methodischen Limitation des EKG; es werden durch die individuelle Thoraxkonfiguration verzerrte elektrische Signale an der Körperoberfläche an wenigen Punkten abgeleitet. Wünschenswert wäre eine kosteneffektive, mit begrenztem Aufwand durchzuführende und breit verfügbare Screening Methode zur Identifizierung einer linksventrikulären Hypertrophie. Patienten mit positivem Screening Test könnten dann gezielt einer weiterführenden Diagnostik unterzogen werden. Grundlegendes Ziel dieser Studie ist herauszufinden, ob das Body-Surface- Potential-Mapping (BSPM) nach Krenzke ein sinnvolles diagnostisches Verfahren zur Feststellung der linksventrikulären Hypertrophie (LVH) darstellt, diese quantifizieren und von einer hypertrophen Kardiomyopathie (HCM) abgrenzen kann. Das BSPM nach Krenzke stellt insofern eine Neuerung dar, weil es die individuelle Thoraxkonfiguration ohne zusätzliche bildgebende Verfahren berücksichtigt und in die Berechnung der EKG-Amplituden mit einbezieht. Es werden nicht nur simultan 75 Oberflächen-EKGs aufgezeichnet, sondern auch die Lokalisierung der individuellen Ableitpunkte im dreidimensionalen Raum bestimmt. Anhand des Abstandes der jeweiligen Messelektrode zum elektrischen Herzmittelpunkt wird das Oberflächensignal korrigiert. In dieser diagnostischen Querschnittsstudie wurden 49 Patienten untersucht: Das Kontrollkollektiv (n=18), Patienten mit konzentrischer LVH bei arterieller Hypertonie (n=17) und Patienten mit HCM (n=14). Es wurde ein Standard-12 -Kanal-EKG, ein BSPM nach Krenzke und eine transthorakale Echokardiographie durchgeführt. Letzteres war der Goldstandard zur Diagnose und Quantifizierung der LVH. Es wurde untersucht, ob die Distanzkorrektur des BSPM nach Krenzke die diagnostische Güte des Sokolow-Lyon-Index zur Diagnose einer LVH verbessert. Durch logistische Regressionsanalyse wurden die diagnostisch wichtigsten Ableitungen des 75-Kanal-BSPM zur Diagnose einer LVH und zur Abgrenzung einer LVH von der HCM identifiziert und in einem EKG-Index vereinfacht. Dabei wurden folgende EKG- Parameter analysiert: R- und S-Amplituden, QRS-Fläche und QRST-Fläche. Die Darstellung der diagnostischen Güte erfolgte als Reciever Operating Characteristic (ROC) - Kurve mit Angabe der AUC, sowie der Sensitivität und Spezifität. Die Korrelation des EKG- Index mit dem linksventrikulären Massenindex (LVMI) wurde als Streudiagramm dargestellt und der Korrelationskoeffizient r angegeben. Der Sokolow-Lyon- Index auf Grundlage des BSPM nach Krenzke zeigte bei der Diagnose einer LVH eine Sensitivität von 41 % und eine Spezifität von 88 % (AUC = 0,69), während der Sokolow-Lyon-Index auf Grundlage des herkömmlichen 12-Kanal-EKG eine Sensitivität von 23 % und eine Spezifität von 94 % zeigt (AUC = 0,56). Der Index auf Grundlage der S-Amplitude der Ableitung 32 ergab eine Sensitivität von 76% und eine Spezifität von 72% (AUC = 0,81). Der Index auf Grundlage der QRS-Fläche der Ableitung 71 ergab eine Sensitivität von 76% und eine Spezifität von 72% (AUC = 0,79). Der Index auf Grundlage der QRST- Flächen der Ableitung 25 und 65 ergab eine Sensitivität von 64% und eine Spezifität von 72% (AUC = 0,80). Dieser Index korrelierte am besten mit dem echokardiographisch ermittelten LVMI (r = 0,65; p<0.001). Die geringste Korrelation mit dem LVMI ergab der Index auf Grundlage der S-Amplitude der Ableitung 71 (r = 0,39; p = 0,019). Ein Index auf Grundlage der QRST-Flächen der wertvollsten Ableitungen erlaubte eine Diskriminierung der LVH von der HCM mit einer Sensitivität von 79% und einer Spezifität von 70% (AUC = 0,81). Unter Hinzuziehung der verfügbaren Literatur konnte die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte Studie zeigen, dass die Distanzkorrektur im BSPM nach Krenzke die diagnostische Aussagekraft des Sokolow-Lyon-Index bei Patienten mit konzentrischer LVH leicht verbessert. Die diagnostische Aussagekraft ist allerdings zu Screening Zwecken zu ungenau. Das Ausmaß der echokardiographisch bestimmten LVH kann anhand der QRST- Fläche von zwei Ableitungen mit einer mittelgradigen Korrelation vorhergesagt werden. Ebenso kann eine LVH von einer HCM anhand der QRST-Flächen von zwei Ableitungen abgegrenzt werden, jedoch nur mit einer begrenzten Genauigkeit. In dieser Arbeit konnte somit herausgearbeitet werden, dass das BSPM nach Krenzke einen deutlich besseren Vorhersagewert bei der Diagnostik der LVH und Abgrenzung derselben von der HCM als das 12-Kanal-Standard-EKG aufweist. Insgesamt ist jedoch die singuläre EKG- Diagnostik bei dieser Fragestellung von einem begrenztem diagnostischen Wert und muss weiterhin durch eine kardiologische Begutachtung inklusive transthorakaler Echokardiographie komplettiert werden.

The diagnosis and quantification of left ventricular hypertrophy (LVH) is of particular prognostic importance since early therapy is associated with a decrease in cardiovascular mortality. The relative risk of cardiovascular events increases with the degree of hypertrophy. Existing 12-lead-ECG indices for predicting left ventricular hypertrophy are of limited diagnostic value as screening tools. This is partly due to the general limitations of electrocardiography where electrical signals of the heart are being recorded at only a few points on the body surface. Moreover, electrical signals can be affected by individual body habitus or anatomy. A cost-effective and broadly available screening test for left ventricular hypertrophy would be desirable and allow positively screened patients to undergo further evaluation. The basic objective of this study is to determine whether Krenzke’s Body Surface Potential Mapping (BSPM) is a useful diagnostic tool for both detection and quantification of left ventricular hypertrophy and differentiation from hypertrophic cardiomyopathy (HCM). Krenzke’s BSPM represents an innovative method because it accounts for individual thorax configuration without requiring additional imaging and results in individually adjusted calculations of ECG amplitudes. In addition to recording 75 surface ECGs simultaneously, BSPM is capable of determining the location of all ECG electrodes in 3-dimensional space. Recorded ECG signals will be adjusted according to the distance of electrode from the electrical center of the heart. 49 subjects were enrolled into this cross-sectional diagnostic study and classified as either control group (n=18), patients with concentric LVH due to arterial hypertension (n=17) or patients with HCM (n=14). Standard 12-lead-ECG, a transthoracic echocardiography (TTE) and a BSPM were recorded for each subject. TTE currently represents the gold standard for diagnosis and quantification of LVH. It was investigated whether the distance correction of the BSPM improves the diagnostic use of the Sokolow-Lyon index (SLI) for diagnosing LVH. The most important diagnostic leads of the 75-channel ECG were identified by logistic regression analysis for diagnosing LVH and distinguishing LVH from HCM; a simple ECG-Index was calculated. The following ECG parameters were analyzed: R and S amplitudes, QRS and QRST area. Results are shown as a Reciever Operating Characteristic (ROC) curve with corresponding areas under the curve (AUC), sensitivities and specificities. A scatterplot with corresponding correlation coefficient r shows the correlation between ECG-Index and left ventricular mass index (LVMI). SLI based on the BSPM diagnosed LVH with a sensitivity of 41% and a specificity of 88% (AUC 0.69), whereas SLI based on the conventional 12 - lead ECG showed a sensitivity of 23% and a specificity of 94% (AUC = 0.56). An index based on the S amplitude of lead 32 showed a sensitivity of 76% and a specificity of 72% (AUC = 0.81) in diagnosing LVH. An index based on the QRS area of lead 71 showed a sensitivity of 76% and a specificity of 72% (AUC = .79). An Index based on the QRST area of lead 25 and 65 showed a sensitivity of 64% and a specificity of 72% (AUC = 0.80) in diagnosing LVH. This index showed the best correlation with LVMI determined by echocardiography (r = 0.65, p <0.001). The weakest correlation with LVMI was observed for an index calculated from the S amplitude of lead 71 (r = 0.39, p = 0.019). An index based on QRST from the most informative lead allowed a differentiation of LVH from HCM with a sensitivity of 79% and a specificity of 70% (AUC = 0.81).