Noninvasive evaluation of right atrial function in patients with secundum type atrial septal defect and in patients with corrected tetralogy of Fallot using 2-D echocardiography and tissue Doppler imaging

Abstract

Aims To evaluate right atrial (RA) function in patients before and after atrial septum defect (ASD) closure and in patients following corrective surgery of tetralogy of Fallot (TOF) using echocardiography and tissue Doppler imaging (TDI). Patients and methods Thirty patients [aged 22 (2-70) years] with secundum type ASD before and 1 week after surgical (n=11) or Amplatzer Septal Occluder (ASO) closure (n=19) and 50 asymptomatic TOF patients following corrective surgery [aged 13 years (6-56 years), follow-up period 7.5 years (1-28 years)] were included in the study. Two-dimensional echocardiographic and TDI examination were performed in all subjects. The RA areas were determined in three different phases from apical four chamber view (Amax: maximal area; Aa: area at the onset of electrocardiographic P wave; Amin: minimal area). The RA active empting area fraction [AEAF = (Aa �Amin) / Aa * 100%] was taken as an index representing global atrial pump function. TDI derived systolic, early diastolic and late diastolic strain rate peaks (ASR) were measured from RA and right ventricle (RV). Of the 50 TOF patients, 20 underwent MRT examination in order to quantify the right ventricular (RV) systolic function. Results In ASD patients the RA Amin (p=0.003), Aa (p=0.000) and Amax (p=0.001) were significantly higher than in the normal subjects. There was no significant difference in AEAF or RA strain rates between the two groups before ASD closure. The AEAF and ASR were significantly reduced after surgical ASD closure but showed no significant difference after interventional occlusion. In TOF patients the RA Amin (p=0.000), Aa (p=0.000) and Amax (p=0.013) were significantly higher than in normal subjects. The AEAF and the RA strain rates were significantly lower in TOF patients compared to normal subjects (p=0.005). TOF patients with RV ejection fraction (EF) less than 50% showed a significantly higher ASR when compared to those with RV EF over 50% (p=0.021). Conclusion Right heart volume overloading in ASD patients has little influence on the RA pump function. RA pump function is reduced after surgical ASD closure but preserved through the interventional procedure. RA pump function is generally reduced in patients after corrective surgery of TOF, however, their RA pump function may be relatively enhanced to compensate RV dysfunction. TDI is a promising method to quantify regional right atrial performance and supplies additional and early information about cardiac function.

Ziele Ziel dieser Doktorarbeit war die Evaluierung der Vorhoffunktion vor und nach Verschluss eines Vorhofseptumdefektes vom Sekundumtyp (ASD) mittels chirurgischem oder interventionellem Eingriff anhand von 2-D Echokardiographie und Gewebe-Doppler-Echokardiographie (TDI). Das zweite Ziel dieser Arbeit war die Durchführung einer quantitativen Analyse der Funktion des rechten Vorhofs (RA) bei Patienten mit operativ korrigierter Fallot�scher Tetralogie (TOF) anhand von 2-D Echokardiographie und TDI. Zusätzlich sollte der Einfluß der Pumpfunktion des rechten Vorhofs auf die im Magnetresonanztomogrphic (MRT) gemessene globale rechtsventrikuläre (RV) systolische Funktion untersucht werden. Patienten und Methoden 30 Patienten mit einem durchschnittlichen Alter von 22 (2-70) Jahren mit ASD wurden einen Tag vor und eine Woche nach Defektverschluss untersucht . 19 Patienten hatten einen Katheterverschluss und zehn erhielten einen chirurgischen Eingriff. Fünfzig Patienten im durchschnittlichen Alter von 13 (6-56) Jahren nach TOF-Korrektur wurden zusätzlich in diese Studie eingeschlossen. 2-D Echokardiographie und TDI wurde bei allen Patienten und deren Kontrollgruppen durchgeführt. Von einem apikalen Vierkammerblick wurde die RA-Fläche in drei verschiedenen Phasen gemessen (Amax: maximale Vorhoffläche; Aa: Vorhoffläche zu Beginn der electrocardiographic P Welle; Amin: minimale Vorhoffläche). Der RA aktive empting Flächen-Bruchteil [AEAF, = (Aa-Amin) / Aa * 100 %] wurde als ein Index genommen, der die globale Vorhofpumpfunktion darstellt. Die vom TDI abgeleiteten RA und RV Strain Rate-Kurven wurden im apikalen Vierkammerblick an korrespondierenden Stellen der lateralen Wand erhoben. Die systolischen (SSR), früh- (ESR) und spätdiastolischen (ASR) Peaks wurden gemessen. Von den 50 TOF Patienten erhielten 20 eine MRT-Untersuchung, um die RV systolische Funktion zu messen. Ergebnisse Patienten mit ASD hatten eine signifikant vergrößerte RA-Fläche, RA Amax (p=0.003), RA Aa (p=0.000) und RA Amin (p=0.001), im Vergleich zu der Kontrollgruppe. Es zeigt sich kein signifikanter Unterschied der AEAF und der Parameter im Vergleich zu beiden Gruppen vor dem ASD-Verschluss. AEAF und ASR waren nach dem chirurgischen ASD- Verschluss signifikant reduziert, zeigten aber keinen signifikanten Unterschied nach dem interventionellen Verschluss. Bei den Patienten mit TOF waren die RA Amax (p=0.000), Aa (p=0.000) und Amin (p=0.013) signifikant höher im Vergleich zu der Kontrollgruppe. AEAF und die per TDI abgleitenden Parameter waren im Vergleich zur Kontrollgruppe bei TOF- Patienten reduziert (p=0.005). TOF-Patienten mit einer RV Auswurffraktion (EF) von weniger als 50 % zeigten eine signifikant höhere ASR (p=0.021) im Vergleich zu Patienten mit einer RV EF von mehr als 50 %. Schlussfolgerung Eine RA-Volumenbelastung hat wenig Einfluss auf die RA-Pumpfunktion. Die RA-Pumpfunktion wird bei chirurgischem ASD-Verschluss reduziert, während sie durch das interventionelle Verfahren unverändert bleibt. Die RA-Pumpfunktion wird nach TOF- Korrekturoperation reduziert. Bei operativ korrigierten TOF-Patienten mit postoperativ verminderter RV systolischer Funktion lässt sich eine kompensatorische Verbesserung der RA-Pumpfunktion feststellen. Die von der TDI abgeleitete Strain Rate ermöglicht eine quantitative Analyse der RA- Dysfunktion.