L’ecocardiografia speckle-tracking (STE) è una metodica ecocardiografica sviluppata recentemente che permette lo studio della deformazione miocardica in modo indipendente dall’angolazione del fascio ultrasonoro e senza l’utilizzo di Doppler, impiegando immagini B-mode standard.
Attualmente in letteratura esistono alcuni studi, su serie poco numerose di pazienti, che correlano lo strain atriale studiato con 2D-STE all’incidenza di fibrillazione atriale parossistica post-operatoria.
In particolare Tayyareci e altri autori nel 2010 [199], studiando un gruppo di 96 pazienti candidati a by-pass aorto-coronarico, hanno riscontrato pre- operatoriamente valori di strain e strain rate longitudinale atriale di picco inferiore nei pazienti che hanno sviluppato POAF (il 25% del totale) rispetto ai pazienti senza aritmia nel post-operatorio. Una correlazione significativa è stata dimostrata anche per lo strain atriale tele diastolico.
Lo studio della funzione dell’atrio sinistro attraverso la quantificazione della deformazione miocardica atriale potrebbe quindi avere un ruolo significativo nell’individuare la suscettibilità a POAF.
Abbiamo voluto testare questi nuovi indici a fine di predire l’eventuale insorgenza della fibrillazione atriale nel perioperatorio nei pazienti affetti da SA.
4.5.1 Strain atriale con ecocardiografia speckle-tracking bidimensionale (2D-STE) Descrizione della metodica
Gli speckles sono creati dall’interferenza delle onde di ultrasuoni nel tessuto e determinano per ogni frammento di miocardio visualizzato un caratteristico pattern (Fig.16A). Sono il risultato dell’interferenza costruttiva o distruttiva sul segnale creata dalla rifrazione delle onde ultrasonore da parte strutture miocardiche della dimensione inferiore alla lunghezza d’onda delle onde stesse. La dislocazione di ogni frammento miocardico individuato da un pattern di speckles caratteristico, denominato ‘kernel’, viene seguito di frame in frame, mediante software dedicati di elaborazione delle sequenze ecocardiografiche post acquisizione (Fig. 16B).
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A Figura 16
A) Esempio di speckles visualizzabili in un frammento di miocardio con ecografia Bmode 14
B) Esempio di ‘tracking’ del movimento di un Kernel di frame in frame15
B
Questo permette di quantificare la ‘deformazione’ del tessuto miocardico (strain) in una determinata direzione, ovvero l’allungamento o accorciamento, in percentuale, di un determinato segmento di tessuto compreso tra due punti di interesse: Strain (%) = [(L1 – L0)/ L0] x 100 (L0: lunghezza iniziale; L1: lunghezza
finale del segmento).
Dal momento che è noto il frame rate delle acquisizioni, è possibile quantificare la velocità dei punti di interesse (es: V1, V2 nella formula sottostante) e determinare quindi la velocità di deformazione dei vari segmenti miocardici (strain rate), espresso nell’unità di misura secondi-1: strain rate (secondi-1) = (V2-V1)/D (D: distanza iniziale tra i due punti di interesse)
In un recente documento sullo studio della meccanica cardiaca, pubblicato congiuntamente dalle società europea e americana di ecocardiografia (EAE e ASE) nel 2011, si descrive la metodica speckle tracking come strumento per lo studio della funzione ventricolare e atriale. Brevemente, per lo studio del ventricolo sinistro si considerano i parametri di strain e strain rate Longitudinale,
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Circonferenziale, Radiale; dallo strain circonferenziale si ottengono inoltre i valori di Twist e Torsion ventricolare durante il ciclo cardiaco (rispettivamente dati dalla differenza di rotazione tra apice e base, e dallo stesso valore normalizzato per la distanza).
Il parametro più affidabile, e che mostra ad oggi maggior evidenza ed impiego in letteratura, risulta essere la deformazione miocardica longitudinale del ventricolo sinistro, quantificata sulla base di un modello con 6 segmenti visualizzati in ognuna delle proiezioni apicali del ventricolo (4 camere, 2 camere, 3 camere). Per
ciascuno dei 18 segmenti ventricolari risultanti, si possono ottenere delle curve con valore di strain longitudinale durante il ciclo cardiaco, e il valore di
deformazione sistolica di picco; dalla media degli stessi, un valore globale di strain longitudinale sistolico (Global Longitudinal Strain - GLS).
Generalmente, valori di GLS attorno a -18% sono considerati normali, valori al di sopra del -12% denotano una marcata disfunzione ventricolare sinistra.
Nello stesso documento si tratta inoltre di ecocardiografia speckle tracking come metodica innovativa per lo studio della funzione atriale, differente dai metodi tradizionali basati su quantificazioni di area o volume della camera cardiaca, tuttavia ancora in fase di studio e non ancora pronta per un utilizzo routinario nella pratica clinica. L’atrio sinistro esegue 4 funzioni base in fasi diverse del ciclo cardiaco: 1, reservoir (riceve sangue dalle vene polmonari durante la sistole ventricolare); 2, condotto (permette il passaggio di sangue al ventricolo durante la prima parte della diastole); 3) pompa contrattile ( responsabile del 15-30% del riempimento ventricolare nella fase di diastole tardiva); 4. Suzione ( il rilasciamento atriale richiama di per sé sangue ad inizio sistole). La metodica 2D -
STE, applicata all’atrio sinistro per lo studio della contrattilità longitudinale (longitudinal strain) permette di ottenere, similmente al ventricolo, curve di deformazione durante il ciclo cardiaco; vengono elaborate curve sia per i diversi segmenti atriali e che relative a una deformazione atriale media, e da queste è possibile ricavare vari indici. Due metodi principali sono stati proposti16: con il primo, l’atrio viene suddiviso in 12 segmenti equidistanti, 6 visualizzati dalla apicale 4 camere e 6 dalla 2 camere; prendendo in considerazione come inizio del ciclo l’inizio del QRS si misura lo strain longitudinale positivo di picco
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(corrispondente alla fase di reservoir, Peak Atrial Longitudinal Strain -PALS) (Fig 17a); è possibile misurare anche il valore di strain longitudinale positivo
individuabile alla fine della fase di condotto appena prima della contrazione atriale (Peak Atrial Contraction Strain – PACS). Con il secondo metodo, ad oggi meno utilizzato dagli studi in letteratura, l’atrio viene suddiviso in 15 segmenti (6 visualizzati dalla 4 camere, 6 dalla 2 camere, e 3 dalla parete atriale posteriore in 3 camere); l’onda p viene presa come riferimento per inizio del ciclo cardiaco, permettendo la misurazione di un primo picco di strain negativo corrispondente alla contrazione atriale, e un secondo picco positivo, corrispondente alla fase di condotto (figura 17b).
Figura 17: deformazione atriale regionale e globale quantificata con diversi metodi. A):
inizio del QRS come reference point; misura dello strain positivo di picco - PALS (fase di
reservoir) e prima della contrazione atriale (PACS). B): onda p come reference point;
misura di un primo picco di strain negativo (sistole atriale) e di un secondo positivo (condotto).
Usando un modello a 12 segmenti, sono stati identificati valori di PALS in soggetti sani normali di 42.2 ± 6.1%17. L’indice PALS si è dimostrato fortemente correlato (con relazione inversa) alla pressione tele diastolica ventricolare sinistra invasiva,
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agli indici Doppler di flusso trans mitralico, e di flusso delle vene polmonari, ai parametri di Doppler tissutale di funzione diastolica e al volume atriale. Risulterebbe inoltre secondo gli studi pubblicati facilmente eseguibile (fino al 94% dei casi) e con buona riproducibilità inter e intraoperatore16,17.
Le principali limitazioni della metodica sono legate alla necessità di ottenere immagini dell’atrio di qualità adeguata per consentire il post-processing. Inoltre il frame rate deve essere di almeno 40 Hz, idealmente compreso tra i 60 e gli 80 Hz17. Frame rate troppo bassi non permettono di tracciare in modo affidabile la deformazione del tessuto; frame rate superiori risultano pure sub-ottimali, in quanto comportano una ridotta densità del fascio ultrasonoro e quindi la formazione di meno ‘speckles’ con perdita di definizione e maggiore inaffidabilità nel tracciare la deformazione, soprattutto in direzione laterale. Questo rende spesso necessaria da parte dell’ecocardiografista una modifica delle impostazioni della macchina per l’acquisizione di immagini ‘ad hoc’ per lo speckle-tracking, e quindi un allungamento del tempo d’esame.
Ad oggi esistono diversi software per l’elaborazione delle immagini dopo l’acquisizione, specifici ed esclusivi per ogni ditta produttrice di macchine ecocardiografiche. Dai dati presenti il letteratura su 2D-STE ventricolare, risulta che l’impiego di un software rispetto ad un altro può comportare lievi differenze nei valori di strain. Nella maggior parte degli studi sul 2D-STE atriale presenti in letteratura ad oggi sono impiegati ecografi Vivid-GE e il software dedicato EchoPac – GE; è ipotizzabile si possano riscontrare per gli stessi end-point dei cut-off di strain atriale differenti rispetto a quelli descritti impiegando altri sistemi.