Bookshelf

Technique

LVEF can be calculated using various modalities, either subjectively by using visual estimation or objectively by quantitative methods. The preference is to employ quantitative measures to assess LVEF to minimize variability and favor more precision and accuracy in the measurement.

Non-invasive assessment modalities include:

• Echocardiography
• Magnetic resonance imaging (MRI)
• Computed tomography (CT)
• Gated equilibrium radionuclide angiography (multiple-gated acquisition scan)
• Gated myocardial perfusion imaging with either single-photon emission computed tomography (SPECT) or positron emission tomography (PET)

Invasive assessment modalities include:

• Left ventricular contrast ventriculography during invasive catheterization

Echocardiography: Momenteel kunnen verschillende methoden worden gebruikt om de LVEF te meten met behulp van echocardiografie. De gebruikte methoden verschillen van elkaar op basis van het type echocardiografisch beeld dat wordt gebruikt (M-mode, tweedimensionaal of driedimensionaal) en de vergelijkingen die worden gebruikt om het volume van de linkerventrikel (LV) te bepalen. De verkregen metingen kunnen lineaire (eendimensionale), oppervlakte- (tweedimensionale) of volumemetingen (driedimensionale) zijn. Het ontbreken van ioniserende straling werkt in het voordeel van echocardiografie. De biplane methode van schijven (gemodificeerde Simpson’s regel) is de momenteel aanbevolen tweedimensionale methode om de LVEF te beoordelen. Andere hieronder vermelde methoden die sterk afhankelijk zijn van geometrische aannamen (d.w.z. gemodificeerde quinonen, ellipsoïdemodel, hemisfeer-cilindermodel) worden in de klinische praktijk niet langer aanbevolen voor de schatting van de LVEF.

M-mode en tweedimensionale echocardiografie:

• De gemodificeerde Simpson-methode (biplane methode van schijven) is een modaliteit waarvoor oppervlaktetraceringen van de LV-holte nodig zijn. De American Society of Echocardiography beveelt deze methode aan voor het meten van de LVEF. Bij deze methode wordt de LVEF gemeten door de endocardiale grens te traceren in zowel het apicale vierkamer- als het tweekameraanzicht aan het eind van de systole en het eind van de diastole. Deze tracings verdelen uiteindelijk de LV-holte in een vooraf bepaald aantal schijven (gewoonlijk 20). De schijfvolumes zijn gebaseerd op de tracings die bij het onderzoek zijn verkregen. In vergelijking met de gewijzigde Quinones-methode zijn minder geometrische aannames van de LV-vorm nodig. Deze modaliteit meet rechtstreeks de bijdrage van longitudinale contractie. Aangezien de volledige tracering van de grens van de LV-holte niet wordt uitgevoerd, moeten enkele geometrische veronderstellingen worden gemaakt.
• De gewijzigde Quinones-methode maakt gebruik van lineaire metingen. Deze methode maakt gebruik van afzonderlijke metingen van de LV-holte in het middenventrikel, zowel aan het eind van de diastole als aan het eind van de systole, en kan worden toegepast met M-mode of tweedimensionale beeldvorming. Volumeberekeningen op basis van lineaire metingen kunnen onnauwkeurig zijn omdat zij berusten op de aanname van een vaste geometrische LV-vorm zoals een prolate ellipsoïde, die niet van toepassing is bij een verscheidenheid van cardiale pathologieën. Quinones methode voor de berekening van LV-volumes op basis van lineaire LV-afmetingen wordt niet langer aanbevolen voor klinisch gebruik.

Algoritmen op basis waarvan de totale LVEF, EDV en ESV kunnen worden berekend, zijn:

1. Gemodificeerde Simpson’s regel: De linkerhartkamer wordt beschouwd als de som van een cilinder (van de hartbasis tot de mitralisklep), een afgeknotte kegel (van het niveau van de mitralisklep tot het niveau van de papillairspieren), en een andere kegel die wordt toegeschreven aan de hartpunt. Deze drie secties werden verondersteld van gelijke hoogte te zijn.
2. Een ellipsoïdemodel dat gebruik maakt van biplane gegevens: Twee loodrecht op elkaar staande echovlakken (de mitralisklep en het apicale vlak) werden vervangen door twee angiografische projecties. De korte (septale-posterolaterale) as van het apicale vlak wordt afgeleid uit het beeldgebied en zijn langste lengte. Voor dit model wordt aangenomen dat het mitralisvlak zich halverwege de basis en de apex bevindt. De korte as van het mitrale vlak wordt afgeleid uit het oppervlak en de septaal-posterolaterale dimensie van het beeld van het mitrale vertrek.
3. Een ellipsoïdemodel dat gebruikmaakt van gegevens uit één vlak: Oppervlakte en lengte van het apicale echocardiografische beeld werden gesubstitueerd in de standaardvergelijking voor oppervlakte-lengte in één vlak.
4. Een hemisfeer-cilindermodel met behulp van biplane gegevens: De dwarsdoorsnede ter hoogte van de mitralisklep en de lange as van het apicale beeld werden gebruikt om het volume op te lossen van een cilinder die aan één uiteinde werd afgedekt door een halve bol met een basisoppervlak en hoogte gelijk aan die van de cilinder.
5. Een gemodificeerd ellipsoïdemodel met behulp van unidimensionale gegevens: De afmeting van de septum-achterwand werd gesubstitueerd in een formule die door Teichholz is beschreven op basis van een ellipsoïdemodel waarbij de hoofdas een variabele functie is die is afgeleid van de gemeten korte as, D. 2(7,0/2,4+D)D. Deze formule is bedoeld om de afwijking van het ellipsoïdemodel, die zowel bij ongewoon grote als bij ongewoon kleine ventrikels voorkomt, te compenseren. De Teichholz-methode voor de berekening van LV-volumes uit lineaire LV-afmetingen wordt niet langer aanbevolen voor klinisch gebruik.

Driedimensionale Echocardiografie: Omdat bij driedimensionale echocardiografie geen geometrische aannames nodig zijn, wordt deze methode beschouwd als de beste manier om de LVEF te meten met behulp van echocardiografie. Voor een LVEF die met deze modaliteit wordt afgeleid, moeten de gegevens meestal over verschillende hartslagen worden verkregen met speciale driedimensionale beeldvormingssondes. In tegenstelling tot andere M-mode en tweedimensionale echocardiografische technieken, geven driedimensionale methoden een minimale verklaring over de vorm van de LV-holte. In vergelijking met andere echocardiografische methoden is de driedimensionale modaliteit nauwkeuriger en veel minder variabel omdat de volledige LV-holte wordt gedetecteerd.

MRI: De LVEF kan met MRI worden verkregen met behulp van handmatige, halfautomatische of geautomatiseerde methoden. De schijfsommatiemethode van Simpson maakt gebruik van de korte-as cine steady-state vrije precessiebeelden van de LV om de LVEF te verkrijgen. Tijdens de eind-systole en eind-diastole fase worden korte-asbeelden verkregen. LV endocardiale grenzen zijn handmatig getraceerd op elke korte-as beeld op de ventriculaire holte gebied voor elke slice te verkrijgen. Vermenigvuldiging van de oppervlakte van de tracering voor elk beeld slice met de slice interval (beeld kloof + slice dikte) geeft het volume van de slice. Het LV-volume wordt vervolgens afgeleid door optelling van de volumes van de beeldschijven. De vorm van de LV moet bij deze techniek worden bepaald, aangezien de volledige LV-holte wordt getraceerd. Een goed gedefinieerde endocardiale grens kan worden verkregen met gebruikmaking van hoog contrast. Voor de berekening van de LVEF met MRI is het gebruik van ioniserende straling of contrastmateriaal niet noodzakelijk.

CT: Een gebrek aan contrast leidt tot een slechte differentiatie op niet-contrasterende CT-beelden. Daarom wordt jodiumhoudend contrast gebruikt, dat helpt bij het onderscheiden van bloed- en endocardiale grenzen. Er worden geautomatiseerde methoden gebruikt die afhankelijk zijn van metingen van de Hounsfield-eenheid. Deze metingen en het contrast spelen een belangrijke rol bij het onderscheiden van de LV-holte van het endocardium. De LVEF kan worden berekend met de Simpson-methode. Hierbij worden gereconstrueerde cinebeelden van de korte as van het hart gegenereerd en getraceerd. De bepaling van de vorm van de LV is essentieel, aangezien bij deze techniek de volledige LV-holte met behulp van de Simpson-methode wordt opgespoord. De definitie van de endocardiale grens houdt rechtstreeks verband met de timing van de contrastbolus. In tegenstelling tot de MRI worden CT-beelden verkregen met een enkele ademhalingscyclus. Er moet echter rekening worden gehouden met de slechte nierfunctie van de patiënt en met contrastallergieën tijdens het gebruik van het contrastmateriaal, die het gebruik van deze modaliteit kunnen beperken.

Nucleaire cardiale beeldvorming: Er zijn verschillende technieken beschikbaar om de LVEF te berekenen. De twee meest gebruikte modaliteiten voor nucleaire cardiale beeldvorming om de LVEF te berekenen zijn gated equilibrium radionuclide angiografie (multiple-gated acquisitie scan) en gated myocardperfusie beeldvorming met hetzij single photon emissie computertomografie (SPECT) of positron emissie tomografie (PET) radionuclide angiografie.

Radionuclide Angiografie: Dit is een techniek waarbij de rode bloedcellen van de patiënt worden gelabeld met technetium 99m pertechnetaat. Planaire beelden van de linker hartkamer worden verkregen. Er kunnen echter ook SPECT-beelden worden verkregen. Planaire beeldvorming voor de berekening van de LVEF vereist differentiatie van de linker- en de rechterhartkamer met linker anterior oblique projectie. Het LV-interessegebied wordt bepaald, waarna de radioactiviteit binnen dat gebied wordt geanalyseerd. Het analyseren van de radioactiviteit in dat gebied is belangrijk omdat deze techniek de veranderingen in radioactiviteit in het linkerventrikel tussen de eind-systolische fase en de eind-diastolische fase bestudeert in plaats van het volume van het linkerventrikel echt te meten. ECG-geleiding wordt gebruikt om de beeldacquisitie over meerdere hartcycli te sturen. Elke hartcyclus wordt later onderverdeeld in een vooraf bepaald aantal intervallen (16 of 32), gerelateerd aan het aantal frames (beelden) per hartcyclus. Frame met de hoogste telling vertegenwoordigt het einde van de diastole en frame met de laagste telling vertegenwoordigt het einde van de systole.

LVEF kan worden berekend met de volgende vergelijking: Nettotellingen in het end-diastolische frame – nettotellingen in het end-systolische frame/nettotellingen in end-diastole. Nettotellingen worden bepaald door tellingen uit een interessant achtergrondgebied (naast de linker hartkamer) af te trekken van de gemeten LV-tellingen. Deze techniek kan vooral worden toegepast bij patiënten wier lichaamsbouw het gebruik van andere modaliteiten beperkt. Zij kan worden gebruikt tijdens cardiotoxische chemotherapie en/of na bestraling van de voorste of linker borstkas wanneer echocardiografie niet heeft geholpen. Radionuclide-angiografie wordt ook aanbevolen wanneer echocardiografie ontoereikend is gebleken (bv. COPD, zwaarlijvigheid) of in aanwezigheid van significante wandbewegingsafwijkingen in rust of vervormde geometrie. Er zijn geen contra-indicaties voor deze modaliteit.

Gated myocardial perfusion single-photon emission computed tomography and positron emission tomography technique: Radioactief gelabeld myocardperfusiemiddel zoals technetium 99m-radiologisch gelabeld sestamibi of tetrofosmine wordt aanvankelijk in een patiënt geïnjecteerd. Ammoniak, rubidium of fluorodeoxyglucose kunnen als beeldvormingsagentia worden gebruikt. De LVEF kan samen met een myocardperfusieonderzoek worden berekend. Dit helpt bij het analyseren van de functie en de perfusie met één test. De beeldvormingsagentia dringen het myocard binnen zodra ze bij de patiënt zijn geïnjecteerd. ECG-gestuurde beelden worden verkregen. De ECG gating helpt bij het verdelen van de hartcyclus in een vooraf berekend aantal frames (beelden) per cyclus (kan 8 of 16 zijn). Geautomatiseerde randdetectiesoftware speelt een belangrijke rol bij de analyse van een gereconstrueerd driedimensionaal beeld om de LVEF te bepalen. Voor deze techniek is een driedimensionale dataset nodig, waardoor aannames van de LV-holte moeten worden bepaald. De grens tussen het hoge LV myocard en de telarme LV holte kan worden onderscheiden door de software die bij de techniek wordt gebruikt. EDV en ESV zijn de twee belangrijke variabelen die kunnen worden verkregen door het volume van de LV-holte tijdens elke hartcyclus te berekenen.

Left Ventricular Contrast Ventriculography tijdens invasieve katheterisatie: Deze techniek vereist een varkensstaartkatheter om een contrastmiddel in de ventriculaire holte te injecteren. Deze positie maakt de holte ondoorzichtig vanaf het basale deel tot aan de apex, hindert het mitrale subvalvulaire apparaat niet, en veroorzaakt weinig ventriculaire ectopische activiteit. Rechts schuin onder een hoek van 30 graden en links schuin voor onder een hoek van 60 graden zijn de meest gebruikte gezichtspunten. Het rechtervooraanzicht is goedkoper en verbruikt minder straling, en wordt dus meer gebruikt. Er zijn verschillende geometrische methoden ontwikkeld die helpen bij het bepalen van de LVEF. Deze methoden zijn gebaseerd op de bepaling van ventriculaire volumes met behulp van wiskundige modellen die ervan uitgaan dat de ventriculaire holte symmetrisch is. Aanvankelijk worden ESV en EDV berekend, wat later helpt bij het bepalen van de LVEF. De schijfmethode (Simpson’s regel) en de oppervlakte-lengte methode van Dodge-Sandler zijn de meest gebruikte wiskundige methoden. De Dodge-Sandler-oppervlakte-lengte-methode is de meest gebruikte methode omdat de LV in het 30 graden rechter anterieur schuine aanzicht en het 60 graden linker anterieur schuine aanzicht op een ellips lijkt. Hierdoor valt de lengte-as van de ventriculaire holte samen met de lengte-as van deze vorm. Het ventriculaire volume wordt verkregen door het volume van de ellipsoïde te berekenen.