Background: Left ventricular (LV) strain imaging is a validated imaging technique able to quantify myocardial function. While the assessment of LV strain is an established clinical routine in echocardiography, cardiovascular magnetic resonance (CMR) LV strain analysis is, instead, a newly emerging method. In specific, CMR feature tracking (CMR-FT) is a promising tracking technique for tissue developed for evaluating myocardial movement and deformation. However, to what extent CMR-FT LV systolic strain reflects the LV mechanical function of the heart still needs to be fully understood. For this reason, the aim of our study was to compare the non-invasive CMR-FT LV strain against invasive hemodynamic parameters representative of the mechanical function of the heart. This includes the cardiac index (CI), cardiac power output (CPO) and end-systolic elastance (Ees), and the data was compared by analyzing them at different inotropic states (hypercontractility and hypocontractility). Methods: Ten healthy Landrace pigs were instrumented, intubated, mechanically ventilated, and transported to the 3-Tesla MRI facility. After baseline measurements (BL), two steps were performed: I) dobutamine-induced hyper-contractility (Dob) and II) verapamil-induced hypocontractility (Ver). At each step, MRI images were acquired at short axis (SAX), 2Ch, 3Ch and 4Ch views. The software MEDIS was utilized to assess the LV mechanical parameters such as global longitudinal strain (GLS), global circumferential strain (GCS) and global radial strain (GRS). Additionally, we calculated the sample size required for the detection of a relative change in baseline strain. Results: Dob demonstrated a noteworthy increased heart rate, CI, CPO and Ees, while Ver decreased them. GLS, GCS and GRS accordingly increased (in absolute value) during Dob infusion, while GLS and GCS decreased (in absolute value) during Ver. Linear regression analysis demonstrated a moderate correlation between GLS, GCS and LV hemodynamic parameters, while GRS correlated poorly. The correlations were significantly improved by indexing global strain parameters for indirect afterload measures such as mean aortic pressure or wall stress. Conclusions: Global longitudinal and circumferential strain moderately correlate with LV invasive parameters such as cardiac power output, cardiac index and end-systolic elastance under various inotropic states. Indexing strain parameters for indirect afterload measures greatly improves this correlation. CMR FT LV strain imaging may be a useful tool in the clinical routine to characterize the LV hemodynamics in patients experiencing different degrees of LV dysfunction.
Hintergrund: Die Bildgebung bei linksventrikulärer (LV) Strain ist eine validierte Bildgebungstechnik, die in der Lage ist, die myokardiale Funktion zu quantifizieren. Während die echokardiographische Beurteilung des LV-Strain eine etablierte klinische Routine ist, ist die Analyse des LV-Strain mittels kardiovaskulärer Magnetresonanz (CMR) stattdessen eine neu aufkommende Methode. Im Besonderen ist die CMR-Feature Tracking (CMR-FT) eine vielversprechende Gewebeverfolgungstechnik, die für die Beurteilung der myokardialen Bewegung und Deformation entwickelt wurde. Inwieweit der systolische LV-Strain der CMR FT die mechanische Funktion des Herzens widerspiegelt, muss jedoch noch vollständig verstanden werden. Aus diesem Grund war es das Ziel unserer Studie, die nicht-invasive CMR-FT LV-Strain mit invasiven hämodynamischen Parametern zu vergleichen, die für die mechanische Funktion des Herzens repräsentativ sind, wie z.B. Herzindex (CI), Herzleistung (CPO) und end-systolische Elastanz (Ees), indem sie bei verschiedenen inotropen Zuständen analysiert wurden. Methoden: Zehn gesunde Landrace-Schweine wurden intubiert, mechanisch beatmet und in die 3-Tesla-MRT-Einrichtung transportiert. Nach den Basislinienmessungen (BL) wurden zwei Schritte durchgeführt: I) dobutamininduzierte Hyperkontraktilität (Dob) und II) verapamilinduzierte Hypokontraktilität (Ver). In jedem Schritt wurden MRT-Bilder in Kurzachsen- (SAX), 2Ch, 3Ch und 4Ch-Ansicht aufgenommen. Die Software MEDIS wurde zur Beurteilung der globalen Längs- (GLS), Zirkumferentiell- (GCS) und Radial Strain (GRS) verwendet. Die zum Nachweis einer relativen Änderung der BL-Strain erforderliche Probengröße wurde berechnet. Ergebnisse: Dob erhöhte signifikant die Herzfrequenz, CI, CPO und Ees, während Ver sie verringerte. GLS, GCS und GRS stiegen dementsprechend (im absoluten Wert) während der Dob-Infusion an, während GLS und GCS (im absoluten Wert) während der Ver abnahmen. Die lineare Regressionsanalyse zeigte eine mäßige Korrelation zwischen GLS, GCS und den hämodynamischen LV-Parametern, während GRS schlecht korrelierte. Die Indizierung globaler Strain Parameter für indirekte Messungen der Nachlast, wie z.B. mittlerer Aortendruck oder Wandspannung, verbesserte diese Korrelationen signifikant. Schlussfolgerungen: Die globale Längs- und Zirkumferentiell Strain korreliert mäßig mit LV invasiven Parametern wie der kardialen Leistung, dem kardialen Index und der end systolischen Elastanz unter verschiedenen inotropen Zuständen. Die Indexierung von Strain Parametern für indirekte Messungen der Nachlast verbessert diese Korrelation erheblich. Die CMR-FT-LV-Strain kann in der klinischen Routine ein nützliches Instrument zur Charakterisierung der LV-Hämodynamik bei Patienten mit unterschiedlichem Grad der LV Dysfunktion sein.
