Stellenwert der Ultraschallelastographie in der Diagnostik der myokardialen Steifigkeit der Amyloidose

Abstract

Hintergrund Herzinsuffizienz belastet zunehmend die Gesundheitssysteme der Industrienationen. 50% aller an Herzinsuffizienz erkrankten Patienten leiden an einer Herzinsuffizienz mit erhaltener Pumpfunktion (HFpEF). Die diastolische Dysfunktion (DD) ist eine entscheidende Komponente der HFpEF. Die DD setzt sich zusammen aus den beiden Hauptkomponenten der gestörten myokardialen Relaxation und der myokardialen Steifigkeit. Die invasive Messung von Druck-Volumen-Kurven während der Linksherzkatheteruntersuchung stellt den Goldstandard der Diagnostik der myokardialen Steifigkeit dar. Die Ultraschallelastographie ist eine nicht-invasive Methode zur Beurteilung der Steifigkeit eines Gewebes. Der Einsatz dieser Methode am Herzen ist noch nicht klinisch etabliert. Deshalb untersuchten wir gesunde Probanden und Patienten, die an einer Wildtyp- Amyloid- Transthyretin (ATTRwt) Amyloidose leiden, um das Verfahren der neuentwickelten kardialen zeitharmonischen Ultraschallelastographie als ergänzende nicht-invasive Methode in der Diagnostik der myokardialen Steifigkeit und damit der DD zu evaluieren. Methode Für die Untersuchung wurde die zeitharmonische Elastographie (THE) an der Charité - Universitätsmedizin Berlin entwickelt. Für die THE wurden externe Scherwellen mittels einer Vibrationsliege angeregt und mit einem Standard-Ultraschallgerät aufgezeichnet. Insgesamt wurden 130 Personen untersucht. 45 Patienten litten an einer ATTRwt Amyloidose (davon 4 Frauen, Alter der Patienten 53-93 Jahre, Body-Mass-Index [BMI] 20-37). 54 Personen waren gesunde Probanden ohne Pathologien in IX der echokardiographischen Diagnostik (davon 26 Frauen, Alter der Probanden 24-79 Jahre, BMI 15-32). Ergebnisse In den analysierten Regionen des Myokards zeigte sich eine höhere Scherwellengeschwindigkeit (SWS in m/s) in der ATTRwt Gruppe als in der Gruppe der gesunden Probanden. Die exzellente diagnostische Genauigkeit der Messmethode wurde in einer Analyse der area-under-the-curve (AUC) belegt: SWS Septum =1.8±0.3 versus 2.9±0.6m/s, AUC=0.998; SWS posteriore Wand =1.9±0.3 versus 2.7±0.5 m/s, AUC=0.953; SWS globale, automatische Regionsabgrenzung =2.0±0.3 versus 2.6±0.4 m/s, AUC=0.919). Die SWS war niedriger bei Patienten mit einer ATTRwt mit Tafamidistherapie als bei nicht- therapierten ATTRwt Patienten (SWS Septum: 2.6±0.4 m/s; SWS posteriore Wand=2.4±0.3 m/s; SWS globale, automatische Regionsabgrenzung = 2.3±0.3 m/s, alle p < 0.005). Schlußfolgerung Die neue Methode der kardialen THE hat eine exzellente diagnostische Genauigkeit. Sie ermöglichte in unserer Studie, die erhöhte myokardiale Steifigkeit von Patienten mit ATTRwt Amyloidose nicht- invasiv zu quantifizieren. THE basiert auf einer kosten- effektiven Ultraschallmethode, die unkompliziert in den klinischen Alltag integriert werden und damit die standardisierte, echokardiographische Untersuchung in der Diagnostik der DD ergänzen kann.

Background Heart failure is an epidemically growing problem in Western societies. 50% of all heart failure patients suffer from heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF). Diastolic dysfunction (DD) is an integral part of HFpEF which is characterized by two main pathological components: impaired myocardial relaxation and myocardial stiffness. Measuring pressure volume curves with a heart catheter is still the gold standard for detecting myocardial stiffness. Ultrasound elastography provides maps of tissue stiffness. The application in the heart is currently still limited. Therefore, we examined healthy controls and patients suffering from wild-type amyloid-transthyretin (ATTRwt)amyloidosis to show the feasibility of a newly developed, time-harmonic cardiac ultrasound elastography device for detecting myocardial stiffness and thereby DD noninvasively. Methods Time-harmonic elastography (THE) was developed at the Charité – Universitätsmedizin Berlin. For the THE examination shear waves were induced using an external vibration bed and acquired using a standard ultrasound device. THE was applied to a total of 130 subjects of whom 45 had ATTRwt amyloidosis (4 women, age range 53-93 years, body-mass index [BMI] 20-37) and 54 presented without echocardiographic abnormalities (26 women, age range 24-79 years, BMI 15-32). 12 of the participants with ATTRwt-amyloidosis were treated with Tafamidis for 2 to 36 months. Diastolic shear wave speed (SWS in m/s) was determined as surrogate marker of myocardial stiffness within three regions in parasternal long axis view: septum, posterior wall and automatically XI identified ventricular wall tissue within the entire field-of- view. Results In all regions analyzed, SWS was higher in the ATTRwt group than in controls. The excellent diagnostic accuracy of the THE method was proved in an area- under-the-curve (AUC) analysis: SWS septum = 1.8±0.3 versus 2.9±0.6m/s, AUC=0.998; SWS posterior wall = 1.9±0.3 versus 2.7±0.5 m/s, AUC=0.953; SWS global left ventricular wall = 2.0±0.3 versus 2.6±0.4 m/s, AUC=0.919). SWS was lower in patient with ATTRwt with a Tafamidis therapy than in untreated ATTRwt (SWS septum = 2.6±0.4 m/s; SWS posterior wall = 2.4±0.3 m/s; SWS global left ventricular wall = 2.3±0.3 m/s, all p < 0.005). Conclusions Novel cardiac THE has excellent diagnostic accuracy for non-invasivly detecting abnormal myocardial stiffness in patients with ATTRwt amyloidosis. Based on cost-effective ultrasound components, THE can be implemented easily in daily clinical practice and represents a complement to standard echocardiography in the diagnosis and therapy of DD.