Nichtinvasive Darstellung myokardialer Bewegungsstörungen bei linksventrikulärer Hypertrophie mittels Kardiovaskulärer Magnetresonanztomographie basiertem Tissue Phase Mapping

Abstract

Vorstellung: Patienten mit Aortenklappenstenose (AS) oder hypertensiver Herzkrankheit (HYP) leiden häufig an Herzinsuffizienz trotz normaler linksventrikulärer (LV) Auswurffraktion (EF). Ursächlich kann eine gestörte Myokardbewegung sein. Ziel dieser Studie ist die Analyse der dreidimensionalen Myokardgeschwindigkeiten in Ruhe und unter Stress mittels MRT-Tissue Phase Mapping (TPM). Hypothese: Chronische Druckbelastung des LV führt zu einer Veränderung der dreidimensionalen Bewegung des Myokards in Ruhe und unter Stress. Methoden: 74 Teilnehmer mit LVEF >50% (63.9±5.3%) erhielten eine kardiale MRT (3T, Siemens Verio): 41 gesunde Probanden, 9 Patienten mit HYP (interventrikuläre Septumdicke >13mm) und 24 Patienten mit AS. Zur Analyse der Myokardbewegung des LV wurden eine basal, mittventrikuläre und apikale Schicht mittels dreidirektionaler, geschwindigkeitskodierter Phasenkontrast-MRT akquiriert (räumliche Auflösung 2.3x2.3.8mm³, zeitliche Auflösung 23.6/47.2ms). Zielparameter waren die maximale longitudinale (Vz) und radiale (Vr) Geschwindigkeit in Systole und Diastole (Peaksys, Peakdias in cm/s). Die Analyse erfolgte für jede Schicht und jedes Myokardsegment [Föll et al. Circulation CVI 2010]. Bei einer Subgruppe (n=24 gesunde, n=7 HYP, n=12 AS) wiederholten wir die Messung der mittventrikulären Schicht unter isometrischer Handgrip-Belastung [von Knobelsdorff-Brenkenhoff et al. J Magn Reson Imaging 2013]. Ergebnisse: Die globale Vz-Peaksys und Vr-Peaksys sind bei AS signifikant niedriger als bei Gesunden (Vz; p=0.21, Vr; p<0.001). Auf Segmentebene (Abb. 1) unterscheidet sich die Vz-Peaksys inferolateral basal und apikal, die Vr-Peaksys außer in der Lateralwand in allen übrigen Segmenten. Bei der Vr-Peaksys (p=0.048 anteroseptal) gleichen sich Gesunde und HYP. In der Diastole weisen sowohl AS (Vz; p<0.001, Vr; p<0.01) als auch HYP (Vz; p=0.12, Vr; p<0.001) global signifikant niedrigere Vz-Peakdias und Vr- Peakdias auf. Bei AS betrifft dies fast alle Segmente. Bei HYP bzgl. Vz- Peakdias die basale Schicht sowie mittventrikulär inferolateral, bzgl. Vr- Peakdias die mittventrikuläre und apikale Schicht. Auf Belastung reagieren gesunde systolisch mit einer signifikanten Abnahme der Vz/Vr-Peaksys in der Seitenwand. AS und HYP weisen keine Änderungen auf. Die Vr-Peakdias nimmt nur bei den gesunden signifikant lateral ab. Schlussfolgerung: Patienten mit HYP zeigen ein anderes myokardiales Bewegungsmuster als Gesunde in der Diastole. Bei Patienten mit AS betrifft dies Diastole und Systole. Während Gesunde auf isometrische Belastung mit einer Veränderung der Myokardgeschwindigkeiten reagieren, zeigen die beiden Patientengruppen kaum Anpassungsreaktionen. Mittels MRT-TPM können funktionelle Veränderungen bei normaler LVEF detektiert werden.

Aim: Patients with aortic stenosis (AS) or hypertensive heart disease (HYP) often suffer from heart insufficiency eventhough the leftventericular ejection fraction (EF) might be preserved. The reason can be a disturbed myocardial motility. Aim of this study is to analyse the threedimensional mocardial velocity in rest and stress with MRI-Tissue Phase Mapping (TPM). Hypothesis: Chronic pressure overload of the LV leeds to changes in the threedimensional motility under rest and stress. Method: 74 participants with LVEF >50% (63.9±5.3%) received cardial MRI (3T, Siemens Verio): 41 healthy probands, 9 patients with HYP (interventricular septal- wall thickness >13mm) and 24 patients with AS. To assess LV motion, a basal, midventricular and apical slice were acquired using three-directional velocity-encoded phase-contrast magnetic resonance (spatial resolution 2.3x2.3.8mm³, temoporal resolution 23.6/47.2ms). Target parameters were peak longitudinal (Vz) and radial (Vr) velocity in systole and diastole (Peaksys, Peakdias in cm/s). The analysis was performed for every slice and every myocardial segment [Föll et al. Circulation CVI 2010]. In a subgroup (n=7 HYP, n=12 AS, n=24 controls), measurement were repeated during handgrip exercise [von Knobelsdorff- Brenkenhoff et al. J Magn Reson Imaging 2013]. Results: The global Vz-Peakdias and Vr-Peakdias were significantly lower in AS than in controls (Vz; p=0.21, Vr; p<0.001). In the segmental analysis the differences refer to the Vz- Peaksys inferolateral basal and apical, as well as the Vr-Peaksys except in the later wall in all others segments. The Vr-Peaksys (p=0.048 anteroseptal) is similar in healthy and HYP. In the diastole both AS (Vz; p<0.001, Vr; p<0.01) as well as HYP (Vz; p=0.12, Vr; p<0.001) show globally significantly lower Vz-Peakdias and Vr-Peakdias. Within the group of AS it applies to almost all segments. With HYP in terms of Vz-Peakdias it applies to the basal as well as the midventricular inferolateral, in terms of Vr-Peakdias to the midventricular and apical slice. During exercise, Vz-Peaksys, Vr- Peaksys and Vz-Peakdias remained unchanged in AS and HYP, but decreased in the lateral wall in controls. Conclusion: Patients with HYP showed a different myocardial motility compared to healthy in the diastole. In the group of patients with AS this applies both to systole and diastole. While the healthy group reacted with changes in myocardial velocities during handgrip-exercise, there were no significant adaption processes seen in the two patient groups. Therefore with MRI-TPM functional changes are detectable despite preserved ejection fraction (EF).