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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: Attualmente possono essere utilizzati diversi metodi per misurare la LVEF utilizzando l’ecocardiografia. I metodi utilizzati differiscono tra loro in base al tipo di immagine ecocardiografica utilizzata (M-mode, bidimensionale o tridimensionale) e alle equazioni utilizzate per determinare i volumi del ventricolo sinistro (LV). Le misurazioni ottenute possono essere lineari (monodimensionali), di area (bidimensionali) o di volume (tridimensionali). La mancanza di radiazioni ionizzanti gioca a favore dell’ecocardiografia. Il metodo biplanare dei dischi (regola di Simpson modificata) è il metodo bidimensionale attualmente raccomandato per valutare la LVEF. Altri metodi elencati di seguito che si basano pesantemente su presupposti geometrici (cioè, chinoni modificati, modello ellissoidale, modello emisfero-cilindro) non sono più raccomandati nella pratica clinica per la stima della LVEF.

Mode ed ecocardiografia bidimensionale:

  • Il metodo Simpson modificato (metodo biplano dei dischi) è una modalità che richiede tracciati ad area della cavità del LV. L’American Society of Echocardiography raccomanda questo metodo per misurare la LVEF. Questo metodo richiede la misurazione della LVEF tracciando il bordo endocardico in entrambe le viste apicale a quattro camere e due camere in fine sistole e fine diastole. Questi tracciati alla fine dividono la cavità LV in un numero predeterminato di dischi (di solito 20). I volumi dei dischi si basano sui tracciati ottenuti dallo studio. Rispetto al metodo Quinones modificato, sono necessari meno presupposti geometrici della forma del LV. Questa modalità misura direttamente il contributo della contrazione longitudinale. Poiché non viene eseguito l’intero tracciato del bordo della cavità del LV, è necessario fare alcune ipotesi geometriche.
  • Il metodo Quinones modificato utilizza misurazioni lineari. Questo metodo impiega misurazioni singole della cavità del ventricolo medio in fine diastole e fine sistole e può essere utilizzato sia in M-mode che in immagini bidimensionali. Calcoli di volume derivati da misurazioni lineari possono essere imprecise perché si basano sul presupposto di una forma geometrica fissa LV come un ellissoide prolato, che non si applica in una varietà di patologie cardiache. Il metodo di Quinones per il calcolo dei volumi del LV dalle dimensioni lineari del LV non è più raccomandato per l’uso clinico.

Algoritmi da cui possono essere calcolati LVEF totale, EDV ed ESV sono:

  1. Regola di Simpson modificata: Il ventricolo sinistro è considerato la somma di un cilindro (dalla base del cuore alla valvola mitrale), un tronco di cono (dal livello della valvola mitrale al livello dei muscoli papillari), e un altro cono attribuito all’apice cardiaco. Queste tre sezioni sono state assunte di uguale altezza.
  2. Un modello ellissoidale utilizzando dati biplano: Due piani eco perpendicolari (la valvola mitrale e la vista apicale) sono stati sostituiti da due proiezioni angiografiche. L’asse minore del piano apicale (settale-posterolaterale) è derivato dall’area dell’immagine e dalla sua lunghezza più lunga. Per questo modello, il piano mitrale è assunto a metà strada tra la base e l’apice. L’asse minore del piano mitrale è derivato dall’area e dalla dimensione setto-posterolaterale dell’immagine del congedo mitrale.
  3. Un modello ellissoidale utilizzando i dati del singolo piano: L’area e la lunghezza dell’immagine ecocardiografica apicale sono state sostituite nell’equazione standard area-lunghezza del singolo piano.
  4. Un modello emisfero-cilindro usando dati biplani: L’area della sezione trasversale a livello della valvola mitrale e l’asse lungo dalla vista apicale sono stati utilizzati per risolvere il volume di un cilindro coperto da un’estremità da un emisfero con un’area di base e un’altezza pari a quella del cilindro.
  5. Un modello ellissoidale modificato utilizzando dati unidimensionali: La dimensione della parete setto-posteriore è stata sostituita in una formula descritta da Teichholz basata su un modello ellissoidale dove l’asse maggiore è una funzione variabile derivata dall’asse minore misurato, D. 2(7.0/2.4+D)D. Questa formula ha lo scopo di compensare la deviazione dal modello ellissoidale visto in entrambi i ventricoli insolitamente grandi e piccoli. Il metodo di Teichholz per calcolare i volumi del LV dalle dimensioni lineari del LV non è più raccomandato per uso clinico.

Ecocardiografia tridimensionale: Poiché l’eco tridimensionale non richiede presupposti geometrici, si ritiene che sia il modo ottimale per misurare la LVEF utilizzando l’ecocardiografia. La LVEF derivata da questa modalità richiederebbe per lo più che i dati fossero ottenuti su diversi battiti cardiaci utilizzando speciali sonde di imaging tridimensionale. A differenza di altre tecniche ecocardiografiche M-mode e bidimensionali, i metodi tridimensionali danno una spiegazione minima sulla forma della cavità del LV. Rispetto ad altri metodi ecocardiografici, la modalità tridimensionale è nota per essere più accurata e molto meno variabile perché viene rilevata l’intera cavità LV.

MRI: La LVEF può essere ottenuta con la risonanza magnetica utilizzando metodi manuali, semi-automatici o automatici. Il metodo di somma del disco di Simpson utilizza le immagini di precessione libera in stato stazionario del LV in cine a corto asse per ottenere la LVEF. Durante la fase di fine-sistole e fine-diastole, si ottengono immagini ad asse corto. LV bordi endocardici sono tracciati manualmente su ogni immagine ad asse corto per ottenere l’area della cavità ventricolare per ogni fetta. Moltiplicando l’area del tracciato per ogni fetta di immagine per l’intervallo di fetta (gap di immagine + spessore della fetta) dà il volume della fetta. Il volume del LV è quindi derivato dalla somma dei volumi delle fette. Forma LV deve essere determinato in questa tecnica come l’intera cavità LV è tracciato. Un bordo endocardico ben definito può essere ottenuto con l’uso di alto contrasto. Il calcolo della LVEF con la RM non richiede necessariamente l’uso di radiazioni ionizzanti o di materiale di contrasto.

CT: La mancanza di contrasto si traduce in una scarsa differenziazione sulle immagini CT non contrastate. Di conseguenza, viene utilizzato il contrasto iodato che aiuta a differenziare il sangue e i bordi endocardici. Vengono utilizzati metodi automatizzati che dipendono dalle misurazioni dell’unità Hounsfield. Queste misurazioni e il contrasto giocano un ruolo importante nella differenziazione della cavità LV dall’endocardio. La LVEF può essere calcolata utilizzando il metodo Simpson. Ciò comporta la generazione e il tracciamento di immagini cine ricostruite ad asse corto del cuore. Determinazione della forma LV è essenziale come questa tecnica comporta il tracciamento di tutta la cavità LV utilizzando il metodo Simpson. La definizione del confine endocardico è direttamente correlata al tempo del bolo di contrasto. A differenza della risonanza magnetica, le immagini della TAC sono ottenute con una sola inspirazione. Tuttavia, bisogna prendere in considerazione la scarsa funzione renale del paziente e le allergie al contrasto durante l’uso del materiale di contrasto che possono limitare l’uso di questa modalità.

Immagini nucleari cardiache: Ci sono diverse tecniche disponibili per calcolare la LVEF. Le due modalità di imaging cardiaco nucleare più comunemente impiegate per calcolare la LVEF sono l’angiografia con radionuclidi ad equilibrio gated (scansione ad acquisizione multipla) e l’imaging di perfusione miocardica gated con tomografia computerizzata ad emissione di fotoni singoli (SPECT) o con tomografia ad emissione di positroni (PET).

Angiografia con radionuclidi: Questa è una tecnica in cui i globuli rossi del paziente sono marcati con tecnezio 99m pertecnetato. Si ottengono immagini planari del ventricolo sinistro. Tuttavia, si possono ottenere anche immagini SPECT. L’imaging planare per il calcolo della LVEF richiede la differenziazione del ventricolo sinistro e destro con proiezione anteriore obliqua sinistra. Regione LV di interesse è determinato dopo di che i conteggi di radioattività all’interno di quella regione sono analizzati. Analizzare i conteggi di radioattività all’interno di quella regione identificata è importante in quanto questa tecnica studia i cambiamenti di radioattività nel ventricolo sinistro tra la fase fine-sistolica e fine-diastolica fase invece di misurare realmente i volumi del ventricolo sinistro. La guida ECG viene utilizzata per l’acquisizione di immagini su più cicli cardiaci. Ogni ciclo cardiaco viene poi separato in un numero predeterminato di intervalli (16 o 32), relativi al numero di fotogrammi (immagini) per ciclo cardiaco. Il frame con il conteggio più alto rappresenta la fine della diastole e il frame con il conteggio più basso rappresenta la fine della sistole.

LVEF può essere calcolato dalla seguente equazione: Conteggi netti nel frame end-diastolico – conteggi netti nel frame end-sistolico / conteggi netti in end-diastole. I conteggi netti sono determinati sottraendo i conteggi da una regione di sfondo di interesse (accanto al ventricolo sinistro) dai conteggi misurati LV. Questa tecnica può essere eseguita soprattutto in pazienti il cui habitus corporeo limita l’uso di altre modalità. Può essere usata nel corso della chemioterapia cardiotossica e/o in seguito a radiazioni al torace anteriore o sinistro quando l’ecocardiografia non è stata utile. L’angiografia con radionuclidi è raccomandata anche quando l’ecocardiografia si è dimostrata inadeguata (per esempio, BPCO, obesità) o in presenza di significative anomalie di movimento della parete a riposo o di geometria distorta. Non ci sono controindicazioni a questa modalità.

Tomografia computerizzata a emissione di fotoni e tomografia a emissione di positroni gated myocardial perfusion: L’agente di perfusione miocardica radiomarcato come il tecnezio 99m-radiomarcato sestamibi o tetrofosmina viene inizialmente iniettato in un paziente. Ammoniaca, rubidio o fluorodeossiglucosio possono essere usati come agenti di imaging. La LVEF può essere calcolata insieme a uno studio di perfusione miocardica. Questo aiuta ad analizzare la funzione e la perfusione con un solo test. Gli agenti di imaging entrano nel miocardio una volta iniettati nel paziente. Si ottengono immagini ECG-gated. Il gating ECG aiuta a dividere il ciclo cardiaco in un numero pre-calcolato di fotogrammi (immagini) per ogni ciclo (potrebbe essere 8 o 16). Il software di rilevamento automatico dei bordi svolge un ruolo importante nell’analisi dei dati tridimensionali ricostruiti per determinare la LVEF. Questa tecnica richiede un set di dati tridimensionali per determinare le ipotesi della cavità LV. Il confine tra il miocardio LV alto e la cavità LV povera di conteggi può essere differenziato dal software utilizzato nella tecnica. EDV e ESV sono le due variabili importanti che possono essere ottenute calcolando il volume della cavità LV durante ogni fotogramma del ciclo cardiaco.

Ventriculografia ventricolare sinistra di contrasto durante il cateterismo invasivo: Questa tecnica richiede un catetere pigtail per iniettare un mezzo di contrasto nella cavità ventricolare. Questa posizione opacizza la cavità dalla parte basale fino all’apice, non ostacola l’apparato mitralico subvalvolare e causa poca attività ectopica ventricolare. Trenta gradi obliquo destro e 60 gradi obliquo anteriore sinistro sono le viste più comunemente usate. La vista anteriore obliqua destra è più economica e utilizza meno radiazioni, e quindi, è più comunemente usata. Sono stati sviluppati vari metodi geometrici che aiutano a determinare la LVEF. Questi metodi si basano sulla determinazione dei volumi ventricolari utilizzando modelli matematici che presuppongono che la cavità ventricolare sia simmetrica. Inizialmente, vengono calcolati ESV e EDV che poi aiutano a determinare la LVEF. Il metodo del disco (regola di Simpson) e il metodo Dodge-Sandler area-lunghezza sono i metodi matematici più comunemente usati. Il metodo Dodge-Sandler dell’area-lunghezza è il metodo più comunemente usato perché il LV nella vista anteriore obliqua destra a 30 gradi e nella vista anteriore obliqua sinistra a 60 gradi assomiglia a un’ellisse. Questo fa sì che l’asse longitudinale della cavità ventricolare coincida con l’asse longitudinale di questa forma. Il volume ventricolare si ottiene calcolando il volume dell’ellissoide.