Evaluierung altersabhängiger Veränderungen der Myokardgeschwindigkeit und Myokardverformung mittels Gewebedopplerechokardiographie und Speckle Tracking beim Pferd

Abstract

Aus Studien in der Humanmedizin ist bereits bekannt, dass es im Altersverlauf zu strukturellen und funktionellen Veränderungen der Herz-Kreislaufsystems kommt und diese Veränderungen Auswirkungen auf die Myokardverformung sowie die myokardiale Kontraktionsgeschwindigkeit haben. In der Pferdemedizin ist der Einflussfaktor „Alter“ auf das Pferdeherz wenig erforscht. Es gibt bisher keine Studien die sich mit der Gewebedopplerechokardiographie und dem 2D- Speckle Tracking und den Auswirkungen des physiologischen Alterungsprozess auseinandergesetzt haben. In diesem Zusammenhang wurden in der vorliegenden Studie 60 freizeitreiterlich genutzte Warmblutpferde im Alter von 3 bis 30 Jahren untersucht. Vergleichend kamen sowohl der gepulste Spektralgewebedoppler sowie der Farbgewebedoppler zum Einsatz, um die radialen Myokardgeschwindigkeiten der linksventrikulären Wand, des Interventrikularseptums und der rechtsventrikulären Wand zu messen. Das 2DSpeckle Tracking wurde zu Bestimmung der radialen Strain und Strain rate in der linksventrikulären Wand und dem Interventrikularseptum genutzt. Die Studie zeigte, dass es einen signifikanten Alterseinfluss auf die radiale Myokardgeschwindigkeit des Pferdes gibt. Dieser Einfluss ließ sich sowohl mit dem gepulsten Spektral – als auch mit dem Farbgewebedoppler messen. Der Spektralgewebedoppler erwies sich aufgrund geringerer intraindividueller Variationskoeffizienten als besser reproduzierbar als der Farbgewebedoppler. In der linksventrikulären Wand stimmen die altersabhängigen Veränderungen mit Ergebnissen aus Studien der Humanmedizin überein. Es kam zu einer Abnahme der systolischen Kontraktionsgeschwindigkeit (0,001 < p ≤ 0,01) sowie der frühdiastolischen Relaxationsgeschwindigkeiten (p ≤ 0,001) und zu einer kompensatorischen Zunahme der spätdiastolischen Kontraktionsgeschwindigkeit (0,001 < p ≤ 0,01) um die Ventrikelfüllung aufrecht zu erhalten. Im Interventrikularseptum wurde eine signifikante Zunahme (p ≤ 0,001) der früh- und spätdiastolischen Myokardgeschwindigkeiten gemessen. In der rechtsventrikulären Wand zeigte sich eine Zunahme der systolischen und der spätdiastolischen Kontraktionsgeschwindigkeit (p ≤ 0,001) mit steigendem Alter. Als zusätzliche Einflussfaktoren zeigten die Herzfrequenz und das Geschlecht messbare Effekte auf die myokardiale Kontraktilität. Mit zunehmender Herzfrequenz wurde eine Zunahme der systolischen- (p < 0,05) und der spätdiastolischen Kontraktion (0,001 < p ≤ 0,01) in der linksventrikulären Wand sowie dem Interventrikularseptum gemessen. Weibliche Tiere wiesen bei der frühdiastolischen Relaxationsgeschwindigkeit im Inter ventrikularseptum und der rechtsventrikulären Wand langsamere Werte auf als männliche Tiere (0,001 < p ≤ 0,01). In der rechtsventrikulären Wand zeigte sich diese Tendenz auch für die systolische und spätdiastolische Kontraktion (0,01 < p ≤ 0,05). Beim 2D- Speckle Tracking konnte für die Strain rate der linksventrikulären Wand bei der systolischen Kontraktions-(0,01 < p ≤ 0,05) und der frühdiastolischen Relaxationsgeschwindigkeit (0,001< p ≤ 0,01) ein Alterseinfluss gemessen werden. Im Interventrikularseptum zeigte die systolische Kontraktion (0,001 < p ≤ 0,01) und die spätdiastolische Kontraktion (0,01 < p ≤ 0,05) eine altersabhängige Veränderung. Hier kam es in den genannten Punkten zu einer Zunahme der Werte mit steigendem Alter. Die Strain erwies sich als altersunabhängig. Herzfrequenz, Geschlecht, Gewicht und Größe zeigten keinen signifikanten Einfluss auf die Verformungsparameter. Die Variationskoeffizienten waren bei diesen Messungen deutlich höher als bei der Gewebedopplerechokardiographie. Dies entspricht den Erfahrungen, die bereits in anderen Studien beim Pferd gemacht wurden. Das 2D-Speckle Tracking hat sich in der vorliegenden Arbeit als weniger sensitiv für den Nachweis altersbedingter Veränderungen erwiesen als der Gewebedoppler. Trotz der Einschränkung auf die Messung der radialen Parameter konnten in dieser Studie wichtige Informationen über die myokardiale Funktionalität gewonnen werden. Insbesondere in der linksventrikulären Wand zeichnete sich ein deutlicher Alterseffekt mit gut reproduzierbaren Messwerten ab. Dies ist im Zusammenhang mit der funktionellen Bedeutung des linken Ventrikels zu sehen und geht der Abnahme des Leistungsvermögens eines älteren Pferdes einher. Eine Bewertung der radialen Myokardgeschwindigkeiten des Pferdeherzens mit der Gewebedopplerechokardiographie sollte immer unter Berücksichtigung des Alters stattfinden um eine entsprechende Einschätzung der myokardialen Funktionalität zu erhalten und den physiologischen Trend der altersabhängig veränderten Kontraktilität bei den Messungen zu erfassen. In weiteren Studien wäre die Auswirkung von standardisierter Belastung auf die myokardiale Kontraktilität im Vergleich von jungen und alten Pferden ein weiterer interessanter Aspekt zur Evaluierung der Leistungsphysiologie des Pferdes.

Clinical trials in human medicine show that the cardiovascular system undergoes structural and functional changes with increasing age. These changes influence myocardial deformation and myocardial contraction velocities. When it comes to horses the effect of „age“ on these parameters has not been investigated up to date. There is no study in tissue Doppler imaging and 2D- Speckle Tracking concerning the impact of aging in horses. In this context 60 crossbred horses, aged from 3 to 30 years, were tested. Comparative pulsed wave tissue Doppler and colour tissue Doppler imaging were used to measure radial myocardial velocities of the left- and right ventricular wall and the interventricular septum. 2D-Speckle Tracking was used to determine the radial strain and strain rate in the left ventricular wall and the interventricular septum. The present study shows that age has an influence on the radial myocardial velocity of horses. This influence was detected by pulsed wave tissue Doppler as well as by colour tissue Doppler, though the pulsed wave tissue Doppler´s reproducibility was higher due to lower intraindividual variation coefficients. At the left ventricular wall, age-dependent changes were seen that resemble those seen in humans. Systolic contraction velocity (p ≤ 0.01) and early diastolic relaxation velocity (p ≤ 0.001) decreased while late diastolic contraction velocity increase (0.001 < p ≤ 0.01) to maintain ventricular filling. At the interventricular septum early- and late diastolic contraction velocities increased with ageing (p ≤ 0.001). At the right ventricular wall, systolic and late diastolic contraction velocities increased with aging (p ≤ 0.001). Further the study shows that heart rate and gender also have a measurable effects on myocardial velocity. An increasing heart rate leads to a growth of systolic (0.01 < p ≤ 0.05) and late diastolic (0.001 < p ≤ 0.01) contraction in the left ventricular wall as well as in the interventricular septum. In comparison to male horses, female horses have slower early diastolic relaxation velocities at the interventricular septum and right ventricular wall (0.001 < p ≤ 0.01) and lower velocities in the systolic and late diastolic waves of the right ventricular wall (0.01 < p ≤ 0.05). The strain rate in 2D-Speckle Tracking is influenced by age in systolic contraction (0.01 < p ≤ 0.05) and early diastolic relaxation (0.001< p ≤ 0.01) at the left ventricular wall. Additionally, systolic contraction (0.001 < p ≤ 0.01) and late diastolic contraction (0.01 < p ≤ 0.05) of the interventricular septum is affected by age dependent changes: the velocities increases with age. The Strain is not influenced by age. Heart rate, gender, weight and height have no significant impact on deformation parameters. The coefficients of variation are obviously higher in 2D-Speckle Tracking than in tissue Doppler imaging. This corresponds to the results of other studies with horses. In the present study 2D-Speckle Tracking was less sensitive for age dependent changes than tissue Doppler imaging. Despite the limitation of measuring only the radial parameters, important information on myocardial function was obtained. Especially at the left ventricular wall the measurements show a high reproducibility and a distinct effect of age on the radial myocardial velocities of horses. This effect is explained by aged-induced structural changes in the myocardium and corresponds to a reduced ventricular function with older horses. An assessment of radial myocardial velocities of a horse`s heart with tissue Doppler imaging should always take physiological age-related changes in contractility into account. Based on the present study, further research into the physiological function of a horses´s heart could include the comparison of the effect of standardized exercise tests on myocardial contractility with young and old horses.