Assessment of myocardial infarction injury by strain rate imaging and body surface potential mapping

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0016-0
Title: Assessment of myocardial infarction injury by strain rate imaging and body surface potential mapping
Author: Kylmälä, Minna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Institute of Clinical Medicine, Sisätautien osasto, kardiologian klinikka
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2014-09-26
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0016-0
http://hdl.handle.net/10138/135807
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Myocardial infarct size is clinically relevant, affecting heart function and patient prognosis. After myocardial infarction (MI), it is important to establish whether myocardial dysfunction is due to permanent infarct damage, or if the myocardium is viable, in which case contraction may be improved by revascularization. Established methods for assessing infarct size and viability, such as cardiac magnetic resonance imaging with delayed contrast enhancement (DE-CMR) and myocardial perfusion imaging are neither readily available nor suitable in acute MI. In contrast, electrocardiography (ECG) and echocardiography are widely available diagnostic methods at the patient’s bedside at any hour. Echocardiographic strain rate imaging, based on measurement of myocardial velocities by tissue Doppler, is a sensitive and objective method for quantification of myocardial contraction. If myocardium contracts, it is viable. Body surface potential mapping (BSPM) records ECG with multiple leads covering the entire thorax, with a variety of ECG variables automatically calculated from its recordings. The aim of the studies for this thesis was to evaluate whether infarct size and myocardial viability can be assessed by strain rate imaging and BSPM. The studies included up to 57 patients with acute coronary syndrome, most with an infarction. BSPM with 123 leads and echocardiography were performed within 48 hours after onset of chest pain, and repeated during recovery of the infarction, at 1 to 4 weeks, and after healing, at 6 to 12 months. Global infarct size and segmental extent of infarct were determined by DE-CMR after healing. Strain rate imaging allowed assessment of viability and global infarct size in both acute and chronic MI. Strain mapping was validated, for the first time, as a semi-quantitative method for the assessment of systolic strain, and showed excellent correlation with quantitative strain values. In chronic MI, segments with systolic strain values less than -6% were most probably viable, having no infarct or a non-transmural infarct. Strain mapping proved as good as quantitative strain in distinguishing transmural from non-transmural infarcts. In acute MI, strain- and strain-rate variables could distinguish viable from non-viable segments, post-systolic strain having the best accuracy at predicting recovery of severe contraction abnormality (AUC 0.78). BSPM could estimate infarct size at all stages of the infarction, with Q- and R-wave variables, as well as the QRS integral having the strongest correlations with infarct size at all time-points. The repolarization variables were clearly inferior; only in chronic MI did the T-wave variables have nearly as strong correlations with infarct size as did QRS variables. In contrast, the repolarization variables proved good at predicting recovery of left ventricular (LV) function in acute MI, irrespective of MI location. The 1st QRS integral was the only depolarization variable good at predicting recovery of LV dysfunction, and the only variable able to estimate infarct size in addition to viability. In conclusion, strain rate imaging as well as computed ECG variables can predict recovery of myocardial function in acute MI and can assess infarct size in both acute and chronic MI. Strain values can be quickly and accurately estimated by the strain-mapping method, validated now for the first time in the assessment of infarct transmurality. These methods, easily performed at bedside, may help the clinician assess patient prognosis and the need for revascularization after MI.Väitöskirjani aihe on sydäninfarktin aiheuttaman vaurion arviointi. Sydäninfarktissa verenkierto sydämeen häiriintyy ja johtaa vaurioon sekä toimintahäiriöön. Mitä suurempi vaurio on, sitä suurempi on sydämen vajaatoiminnan ja ennenaikaisen kuoleman riski. Mikäli infarktivaurio on pieni, sydämen toiminta voi parantua. Olennaista on arvioida infarktivaurion laajuus ja se, onko huonosti pumppaava sydänlihas pysyvästi vaurioitunut, vai onko toimintahäiriö tilapäinen. Infarktivaurion laajuutta ja toimintahäiriön luonnetta voidaan arvioida magneetti- tai isotooppikuvantamisella, mutta menetelmät ovat hankalia eivätkä ne ole aina saatavilla. Otimme tutkimuksen kohteeksi sydänsähkökäyrän ja ultraäänitekniikan, koska ne ovat käytännöllisempiä, ja ne voidaan toteuttaa potilaan vuoteen äärellä, vuorokauden ajasta riippumatta. Testasimme näiden menetelmien soveltuvuutta infarktivaurion määrittämiseen. Teimme infarktipotilaille sydänsähkökäyrän kehokartoituksen, eli rekisteröimme sydänsähkökäyrää koko rintakehän alueelta parhaiden rekisteröintialueiden paikantamiseksi. Tähän tarkoitukseen käytimme 120 elektrodia. Rekisteröinneistä tietokone laski tulokset automaattisesti. Kehokartoitusmenetelmällä löysimme sydänsähkökäyrän muuttujia, joiden avulla oli mahdollista arvioida infarktivaurion laajuutta ja toimintahäiriön paranemismahdollisuuksia. Parhaimmat rekisteröintialueet osuivat vasemman kyljen sekä oikean lapaluun alueelle. Toinen tutkimusmenetelmämme oli ultraäänitekniikkaan perustuva kudoskuvantaminen, jolla mittasimme sydänlihaksen toimintaa. Kudoskuvantamisella mitattu sydänlihaksen supistusvoima paljasti infarktivaurion laajuuden. Mitä huonommat arvot, sitä todennäköisemmin sydänlihaksen toimintahäiriö oli pysyvä. Lisäksi teimme potilaille magneettikuvauksen, joka on kultainen standardi infarktivaurion laajuuden mittaamisessa. Vertasimme mittaustuloksiamme tähän kultaiseen standardiin, ja totesimme että ne ovat luotettavia. Tämä tekemämme vertailu on ensimmäinen laatuaan maailmassa. Infarktivaurion laajuudella on ratkaiseva merkitys. Huonosti toimiva sydänlihas voi parantua jos infarktivaurio on pieni. Paranemisen mahdollistamiseksi sydämen verenkierto voidaan tarvittaessa palauttaa pallolaajennuksella tai ohitusleikkauksella. Jos infarktivaurio on suuri, potilaan ennustetta voidaan parantaa muilla keinoin. Tuloksiemme perusteella sydänsähkökäyrä ja kudoskuvantaminen soveltuvat sydäninfarktivaurion laajuuden ja toimintahäiriön pysyvyyden määrittämiseen. Nämä menetelmät ovat todennäköisesti hyödyllisiä potilaan ennusteen arvioinnissa ja hoidon valinnassa.Bedömning av hjärtmuskelskadan hos infarktpatienter medelst nya EKG- och ultraljudsmetoder Avhandlingen handlar om att bestämma skadan vid en hjärtinfarkt. Vid en hjärtinfarkt försämras hjärtats blodcirkulation vilket leder till skada och funktionsstörning. Ju större skadan är, desto större är risken för hjärtsvikt och förtidig död. Ifall infarktskadan är liten, kan hjärtats funktion repa sig. Det väsentliga är att bestämma infarktskadans storlek och ifall hjärtats pumpfunktion är permanent eller tillfälligt försämrad. Infarktskadans storlek och natur kan man bestämma med magnet- eller isotopavbildning, men dessa metoder är besvärliga och inte alltid tillgängliga. Målet för vår forskning var att utreda ifall elektrokardiografi (EKG) och ultraljudsteknik lämpar sig för att undersöka infarktskadan, emedan dessa metoder är praktiska och kan utföras invid patientbädden oberoende av tidpunkten på dygnet. Vi registrerade EKG hos infarktpatienter över hela bröstkorgen medelst 120 elektroder (body surface potential mapping, BSPM) för att lokalisera de bästa registeringsområdena. Datorn räknade resultaten automatiskt från dessa registeringar. Med hjälp av BSPM identifierade vi EKG variabler som kan bestämma infarktskadans storlek och funktionsstörningens natur. De bästa registreringsområdena fanns på bröstkorgens vänstra sida och högra skuldran. Vår andra forskningsmetod var vävnadsdoppler, en ultraljudsteknik varmed vi mätte hjärtmuskelfunktionen. Graden av hjärtmuskelns funktionsstörning avslöjade infarktskadans storlek. Ju sämre värden, desto större var sannolikheten att funktionsstörningen var permanent. Vi gjorde även en magnetavbildning, som är gyllene standard för att mäta infarktskadans storlek. Vi jämförde våra mätresultat med denna gyllene standard, och kunde konstatera att de är tillförlitliga. En sådan jämförelse har aldrig tidigare gjorts. Infarktskadans storlek har en avgörande betydelse. En dåligt pumpande hjärtmuskel kan tillfriskna ifall infarktskadan är liten. Vid behov kan man återställa hjärtats blodcirkulation med ballongutvidgning eller by-pass operation. Ifall infarktskadan är stor, kan man förbättra patientens prognos med andra metoder. Våra resultat visar att EKG och vävnadsdoppler lämpar sig för att bestämma infarktskadans storlek och funktionsstörningens natur. Det är sannolikt att dessa metoder är nyttiga för att bestämma patientens prognos och val av behandling.
Subject: lääketiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
assessme.pdf 4.269Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record