M.E.(cvs)-wetenschap

augustus 30, 2011

Verstoorde hart-funktie bij CVS (MR ‘tagging’)

Filed under: Fysiologie — mewetenschap @ 5:56 am
Tags: , , ,

Hurwitz & Klimas leverden al bewijs voor een gedaalde hart-funktie… De auteurs van onderstaand artikel vonden eerder (zie ‘Verstoorde cardiovasculaire respons op staan bij CVS’) ook al dat het cardiaal bio-energetisch metabolisme geassocieerd is met een verhoging van hart-samentrekbaarheid bij staan. Bij ‘Fysiologie’ vindt men meer info over bloed-circulatie/-volume, cardiovasculaire respons en hartfunktie…

Cine-MRI is een beeldvorming-techniek die vooral wordt gebruikt in de cardiologie. Door MRI-sequenties te synchroniseren met voorafgaandelijke echografische controle-beelden, worden met gelijke tussenpauzes talrijke beeldjes van de hart-cyclus geproduceerd. Deze worden aan elkaar geregen tot een filmpje zodat de beweging van de wanden van de ventrikels, kleppen en bloedstromen in het hart en de grote vaten kunnen worden gevisualiseerd. Deze techniek levert beelden met een hoge resolutie en contrast op, zonder inspuiting van contrast. Een zgn. ‘cine-loop’ van het hart kan worden bekomen in minder dan 10 sec. Met gepaste software kunnen routine hart-parameters (ejectie-fractie, eind-systolisch volume, eind-diastolisch volume, hartspier-massa, cardiale output) worden gemeten/berekend * voor uitleg en terminologie hieromtrent zie het artikel van Hurwitz & Klimas: ‘Bloedvolume & verminderde hartfunktie bij CVS’).

‘Magnetic Resonance Imaging’ (MRI) ‘tagging’ (merken) laat toe op een niet-invasieve manier magnetische merk-tekens te plaatsen in het myocardium (hartspier). Deze ‘tags’ (labels) verschijnen als zwarte lijnen en blijven zichtbaar tijdens de hart-cyclus. De ‘tags’ worden afgebakend en een analyse-programma berekent uit de variatie van de coördinaten meerdere funktionele parameters van het linker ventrikel (LV): bv. kromte-straal, torsie en spanningen.

Een optimale pomp-funktie van het hart hangt af van de contractie en relaxatie van de spiervezels in het myocard (de myocard-funktie). Bij een normaal hart ondergaat het myocardium tijdens de ejectie-fase een verkorting qua omtrek en in de lengte-richting, een verdikking, en de basis en de top van het LV roteren in tegengestelde richtingen (torsie). In de vul-fase (diastole) gebeurt het omgekeerde (‘release’). De myocardiale werking kan wordt gekwantificeerd door het meten van de vervorming van de hartspier tijdens systole en diastole. De vervorming van de mycoard-wand van het linker ventrikel wordt over het algemeen vergeleken met de toestand op het einde van de diastole, en wordt gekwantificeerd door de verkorting van LV-omtrek en de torsie (‘wringing, draaiing’; de rotatie van de top t.o.v. de basis). Myocardiale ‘strain’ (spanning) refereert naar het percentage verandering qua afmeting, van rust naar een toestand waar een kracht/stress wordt uitgeoefend. ‘Strain’ is de relatieve vervorming van een weefsel door een uitgeoefende kracht. Een negatieve ‘strain’ wijst op compressie/verkorting; een positieve ‘strain’ impliceert verlenging/expansie. Deze ‘strain’ kan myocardiale contractie beschrijven.

De conclusie die Newton et al. uit de resultaten van een dergelijk onderzoek trekken, is dat er bij CVS sprake is van significante hart-afwijkingen.

*************************

J Intern Med. (2012) 271: 264-70 [ahead of print]

Impaired Cardiac Function in Chronic Fatigue Syndrome measured using Magnetic Resonance Cardiac Tagging

Kieren G Hollingsworth PhD1, Tim Hodgson DCR(R)1, Guy A MacGowan MD FACC FRCPI3, Andrew M Blamire PhD1, Julia L Newton MD PhD2

1. Newcastle Magnetic Resonance Centre, Institute of Cellular Medicine, Newcastle University, Campus for Ageing and Vitality, NE4 5PL, UK

2. Institute for Ageing and Health, Newcastle University, Campus for Ageing and Vitality, NE4 5PL, UK

3. Department of Cardiology, Freeman Hospital, Newcastle upon Tyne, NE7 7DN and Institute of Human Genetics, Newcastle University, NE2 4HH, UK

Samenvatting

Doelstellingen: Verstoorde hart-funktie werd bevestigd bij patiënten met het Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS). Magnetisch resonantie cardiale ‘tagging’ is een nieuwe techniek die de funktie van de myocardiale wand in vivo beoordeelt. We hypothiseerden dat er bij CVS-patiënten een verstoorde opbouw en release van myocardiale torsie en spanning kan zijn.

Methodes: Morfologie en funktie van het hart werden beoordeeld gerbuikmakend van magnetische resonantie beeldvorming [MRI] en cardiale ‘tagging’ bij 12 CVS-patiënten (Fukuda) en 10 gematchte controles.

Resultaten: Vergeleken met controles, had de CVS-groep een substantieel verminderde LV-massa (reductie van 23%), eind-diastolisch volume (30%), slag-volume (29%) en cardiale output (25%). De resterende torsie bij 150% van de eind-systolische tijd bleek significant hoger bij de CVS-patiënten (5,3 ± 1,6°) in vergelijking met de controle-groep (1,7 ± 0,7°). De eind-diastolische volume-index [eind-diastolisch volume/lichaam-oppervlakte] correleerde negatief met de verhouding torsie/endocardiale spanning (‘torsion to endocardial strain ratio’; TSR [zie verder bij methodes]) én de overblijvende torsie bij 150% eind-systolische tijd, dus een gedaalde eind-diastolisch volume is geassocieerd met verhoogde TSR en torsie die langer aanhoudt in de diastole. Verminderde eind-diastolische volume-index correleerde ook significant met verhoogde verdikking en verstoorde diastolische funktie vertegenwoordigd door de verhouding vroege/late ventriculaire vulling snelheid (E/A-ratio [diagnostische parameter afgeleid van de instroom door de mitralis-klep]) en vroege vulling percentage.

Besluit: CVS-patiënten hebben een uitgesproken gereduceerde cardiale massa en verminderde bloed-volumes, meer bepaald eind-diastolisch volume: dit resulteert in significante verstoringen van slag-volume en cardiale output vergeleken met controles. De CVS-groep leek een vertraging te vertonen van de torsie-‘release’.

1. Inleiding

Studies die gebruik maakten van een aantal bepaling-methodes hebben aangetoond dat Chronische Vermoeidheid Syndroom (CVS) geassocieerd is met abnormaliteiten qua hart-funktie [Miwa K, Fujita M. Small heart syndrome in patients with Chronic Fatigue Syndrome. Clinical Cardiolog (2008) 31: 328-33 /// Hollingsworth KG, Jones DEJ, Taylor R, Blamire AM, Newton JL. Impaired cardiovascular response to standing in Chronic Fatigue Syndrome. European Journal of Clinical Investigation (2010) 40 :608-15 /// Hurwitz BE, Coryell VT, Parker M et al. Chronic Fatigue Syndrome: illness-severity, sedentary lifestyle, blood-volume and evidence of diminished cardiac function. Clinical Science (2010) 118: 125-35]. Echocardiografische en impedantie-studies hebben verstoorde hart-samentrekbaarheid, verminderde linker-ventriculaire funktie, eind-diastolische afmetingen en cardiale output bevestigd; en magnetische resonantie spectroscopie detekteerde verstoorde cardiale bio-energetische funktie. De ernst van deze hart-abnormaliteiten lijkt ook verband te houden met symptoom-ernst [zie hierboven en Miwa K, Fujita M. Cardiac function fluctuates during exacerbation and remission in young adults with Chronic Fatigue Syndrome and ‘small heart’. Journal of Cardiology (2009) 54: 29-35]. Dit heeft geleid tot de suggestie dat mensen met CVS een primaire cardiale abnormaliteit hebben die verantwoordelijk is voor minstens sommige van hun symptomen.

Hoewel standaard cine magnetische resonantie beeldvorming (MRI) de ‘gouden standaard’ is voor het meten van hart-morfologie en -funktie, kan het geen gedetailleerde informatie bieden betreffende spanning over de myocardiale wand (percentage verkorting) en torsie (een maatstaf voor ‘draaiing’), die aangetast zijn bij energetische tekorten vooraleer als een klinische stoornis duidelijke te worden. De torsie ontwikkeld tijdens systole ontstaat door de relatieve effekten van vezel-contractie over de hard-wand, van epicardium [vlies dat het hart-spierweefsel omgeeft] tot endocardium [binnenbekleding van de hart-boezems (atria) en –kamers (ventrikels) die direct contact maakt met het bloed], en de ‘release’ van torsie (‘un-twisting’) is een index van diastolische funktie die onafhankelijk is van volume-verandering. Gezien de observaties van abnormaliteiten qua cardiale funktie bij CVS, hypothiseerden we dat we in staat zouden zijn stoornissen te detekteren in de ontwikkeling en ‘release’ van cardiale spanning en torsie bij CVS-patiënten, vergeleken met een voor leeftijd gematchte controle-groep. Dergelijke metingen kunnen worden uitgevoerd d.m.v. cardiale magnetische resonantie beeldvorming ‘tagging’ (MRI tagging). Deze methode is gebaseerd op het uitvlakken van het signaal van het myocardium in diastole in een rechthoekig rooster-patroon en het opvolgen van de vervorming van deze ‘tags’ doorheen de rest van de cardiale cyclus. Door het ‘tagging’ van twee parallele vlakken is het mogelijk de myocardiale torsie te berekenen; en analyse per vlak laat toe spanningen op de omtrek van de myocardiale wand te berekenen. De techniek werd gebruikt om hart-funktie te onderzoeken bij gezond ouder-worden – waarbij graduele sub-klinische verschillen qua systolische en diastolische funktie verwacht worden, alsook bij aandoeningen met duidelijk omschreven cardiale betrokkenheid.

Gebruikmakend van deze benadering bestudeerden we een goed gekarakteriseerde groep CVS-patiënten, in vergelijking met gematchte controles, om kwantificeerbare abnormaliteiten of cardiale spanning of torsie te bepalen.

2. Individuen & Methodes

2.1 Individuen

12 vrouwelijke individuen met CVS werden geïdentificeerd via de Britse patiënten-steungroep ‘ME North East’. Ze hadden de diagnose CVS gekregen in een gespecialiseerde CVS-afdeling […] en voldeden allen aan de Fukuda criteria. Tien voor leeftijd, gewicht en lengte gematchte sedentaire vrouwen werden als controles gerecruteerd: alle controle-indviduen oefenden minder dan 30 min inspanning 3 maal per week uit. Een minimum aantal van 10 bleek (gebaseerd op eerdere controle-gegevens) voldoende om een verandering van 5% qua LV-massa tussen controles en patiënten te zien. Patiënten én controles werden uitgesloten als ze medicijnen namen die de haemodynamische bepalingen kunnen beïnvloeden (bv. beta-blokkers, calcium-antagonisten, antidepressiva) […]. De individuen werden uitgesloten als ze geen sinus-ritme vertoonden, niet konden rechtop staan, niet in staat waren de bepalingen te ondergaan of een hart-ziekte hadden. Control-individuen warden gescreend (en uitgesloten bij) hypertensie (systolische bloeddruk > 150mm Hg) of een abnormale ECG. […]

2.2 Magnetische resonantie cine beeldvorming van het hart

[…] individuen in ruglig […].[…] om hart-morfologie, systolische en diastolische funktie te beoordelen. [technische specificaties]. De epicardiale en endocardiale raden werden handmatig aangegeven […] bij het einde van de systole en het einde van de diastole. Na selektie van de contouren werden de linker ventrikel massa, systolische en diastolische parameters (inclusief de verhouding vroege/late ventriculaire vulling-snelheid (E/A ratio) en vroege vulling percentage) berekend. De verhouding van de LV-massa tot het eind-diastolisch volume wordt ook gemeld omdat dit dikwijls als een index voor concentrische hypertrofie [de wanden verdikken maar de buitenkant blijft dezelfde waardoor het volume vermindert] bij studies over het ouder-worden wordt gebruikt.

2.3 Cardiale’ tagging’

Er werden gemerkte beelden van het myocardium verkregen tijdens dezelfde sessie als de morfologische beeldvorming. [technische specificaties]. De spanning op de omtrek en de rotatie werden berekend tijdens de ganse hart-cyclus. De torsie werd berekend […] rekening houdend met de straal van het ventrikel. […]. Om de relatie tussen torsie en spanning te kwantificeren, berekenden we de torsie/spanning-verhouding (‘torsion to endocardial strain ratio’, TSR): de verhouding van de hoogste torsie […] en de hoogste omtrek-spanning in het endocardiaal derde deel van het myocardium. Van deze verhouding werd getoond dat ze bijna constant is bij gezonde individuen en bij ouder-worden en ziekte. De snelheid waarmee torsie verdwijnt na systole is ook een belangrijke maatstaf en dit werd bepaald door de resterende torsie bij 150% van de eind-systolische tijd te berekenen (de eind-systole werd gedefinieerd via de ‘cine’ beeldvorming). […] Verkorting […] bepalen van de loodrechte afstand de mitralis-klep en de top in systole en diastole, en uitdrukken van het verschil als een percentage van de diastolische waarde. Verdikking van de myocard-wand bij systole en diastole […] gemiddelde afstand meten tussen de omtrekken van het epicard en endocard rond het LV, en het percentage toename in van diastole naar systole berekenen.

2.4 Beeld- en statistische analyse

Beeld-analyse werd uitgevoerd zonder de status van patiënten en controles te kennen. […] Statistische significantie werd op p < 0.05 vastgesteld.

3. Resultaten

3.1 Cardiale morfologie en funktie d.m.v. cine-MRI

[…] De CVS-patiënten hadden een substantieel verminderde LV-massa (met 23% vergeleken met controles), eind-diastolisch volume (30%), slag-volume (29%) en cardiale output (25%) t.o.v. de controles. Na normalisatie voor lichaam-oppervlakte (om het effekt van individuele lichaam-grootte te elimineren), waren de slag-index (26%), cardiale index (21%) en eind-diastolisch volume index (25%) alllen significantge gedaald.

Er waren geen significante verschillen qua hartslag in rust of LV ejectie-fractie tussen CVS-patiënten en gematchte controles. De verhouding LV-massa op eind-diastolisch volume verschilde niet significant tussen CVS-patiënten en controles, alhoewel sommige CVS-individuen een hoge verhouding hadden, voornamelijk beïnvloed door een laag eind-diastolisch volume.

3.2 Cardiale ‘tagging’ metingen

TSR noch piek torsie was significant gestegen in de CVS-groep als geheel, hoewel sommige individuen een piek torsie en TSR hadden die groter was dan bij de controle-groep. De residuele torsie op 150% van de eind-systolische periode bleek echter significant hoger bij de CVS-patiënten (5,3 ± 1,6°) vergeleken met de controle-groep (1,7 ± 0,7°). Een residuele torsie op 150% van de eind-systolische periode correleerde significant met gereduceerde diastolische funktie (weergegeven door de E/A ratio (p = 0.002). Verkorting [kleinere lengte] en verdikking [grotere straal] bleken niet te verschillen tussen patiënten en controles, alhoewel sommige CVS-individuen sterke radiale verdikking vertoonden.

3.3 Relatie tussen cardiale ‘tagging’ parameters en veranderingen qua eind-diastolische volume bij CVS

In de CVS-groep correleerde de eind-diastolisch volume index negatief met TSR (p = 0.02) en de residuele torsie bij 150% van de eind-systolische periode (p = 0.004), dus was gedaald eind-diastolisch volume geassocieerd met gestegen TSR en torsie die langer aanhield in de diastole. Een gedaalde eind-diastolische volume index correleerde ook significant met sterkere radiale verdikking (p = 0.03), gestoorde diastolische funktie (E/A ratio) (p = 0.009) en vroege vulling percentage (p = 0.008).

4. Bespreking

Deze studie onderzocht voor de eerste keer hart-morfologie en -funktie bij CVS-patiënten d.m.v. geavanceerde MRI van het hart en ‘tagging’-technieken. CVS-patiënten bleken een uitgesproken gereduceerde cardiale massa en bloed-volumes, in het bijzonder eind-diastolisch volume, te hebben: dit resulteert in significante stoornissen qua slag-volume en cardiale output vergeleken met controles. Niettegenstaande piek cardiale spanning en torsie niet van de controles bleken te verschillen voor de ganse groep, was de residuele torsie bij 150% van de eind-systolische tijd veel groter dan bij controles, wat wijst op een vertraging in de ‘release’ van torsie. Niettegenstaande het ontbreken van verschillen tussen de groepen als geheel, vertoonden enkele individuen een hogere TSR en verdikking: dergelijke wijzigingen bleken geassocieerd met verlaagd eind-diastolisch volume.

Vermindering van eind-diastolisch volume (‘pre-load’ [uitrekking van de myocard-spier vóór de contractie]) is zeer suggestief voor een uitgesproken reductie qua totaal bloed-volume bij CVS-patiënten, wat in overéénstemming met andere studies [Streeten DH, Bell DS. Circulating blood-volume in Chronic Fatigue Syndrome. J Chronic Fatigue Syndrome (1998) 4:3-11]. Eerdere metingen (ultrasound) [o.a. Miwa K, Fujita M. Cardiovascular Dysfunction with Low Cardiac Output Due to a Small Heart in Patients with Chronic Fatigue Syndrome. Internal Medicine (2009) 48: 1849-54] identificeerden een verminderde cardiale output bij patiënten met ernstige CVS […] maar de grootte-orde van de in die groep gevonden verminderingen was veel minder dan wat hier werd gevonden. Voor Hurwitz BE, Coryell VT, Parker M et al. [zie inleiding] was het mogelijk aan te tonen dat de verschillen qua cardiale output en eind-diastolisch volume volledig konden worden verklaard door de reductie van het totaal bloed-volume. Dergelijke dalingen bij CVS werden ‘klein hart syndroom’ genoemd. Deze studie mat echter niet de uitgesproken veranderingen qua LV-massa tussen CVS-patiënten en controles die we hier vonden, en het is niet duidelijk dat er een dergelijke eenvoudige verklaring voor dit verschil is. Onze studie kon niet vaststellen of verminderde LV-massa het resultaat is van een langdurig verminderd bloed-volume en laag eind-diastolisch volume; dit noopt tot verdere longitudinale studie.

Analyse van vervoming van het hart d.m.v. ‘tagging’ toonde aan dat de vermindering qua eind-diastolische volume index geassocieerd was met toegenomen TSR en verdikking van de myocard-wand tussen diastole en systole bij sommige individuen. Deze veranderingen kunnen zich voordoen als geometrisch gevolg van samentrekking een het hart met een kleinere straal, veroorzaakt door laag bloed-volume: het groter verschil in omtrek-spanning tussen de endo- en epicardiale wanden bij kleinere stralen zal in evenwicht worden gebracht door een grotere torsie, en verhoogde contractie van de endocardiale wand zal leiden tot meer verdikking. Anderzijds zouden de grootte-orde van het verminderd eind-diastolisch volume en toegenomen TSR gecorreleerd kunnen zijn omdat ze allebei gevolgen zijn van het CVS ziekte-proces, waarbij verhoogde TSR duidt op een slechtere sub-endocardiale funktie bij sommige individuen.

Dit patroon van toegenomen cardiale TSR geassocieerd met een vehoogd bloed-volume staat in contrast met ons eerder werk bij gezonde individuen van jonge (31 ± 6), middelbare (50 ± 9) en oudere (62 ± 2) leeftijd, waar we vonden dat de TSR constant blijft in de eerste 2 groepen (gemiddeld 0,45 en 0,46 respectievelijk), terwijl die met 41% gestegen is bij de oudere groep (gemiddeld 0,62). Andere auteurs hebben toenames qua in torsie en TSR opgemerkt, waarbij een toename van 38% voor TSR en 33% voor torsie bij 2 groepen gezonde vrijwilligers (gemiddeld 23 en 68 jaar oud). Bij deze groepen waren er geen substantiële wijzigingen qua eind-diastolisch volume die verband houden met veranderingen qua TSR.

De tijdige ‘release’ van torsie en spanning tijdens diastole is cruciaal voor een goede diastolische funktie en we hebben dit geëvalueerd […] via het meten van de residuele torsie bij 150% van de eind-systolische periode. De CVS-groep had 200% meer residuele torsie dan controles. Contrasterend daarmee is dat ons werk bij gezonde controles  wijst op een toename van 38% qua residuele torsie tussen groepen met een gemiddelde leeftijd van 50 en 62 jaar. Zo vond ook een studie met een groter leeftijd-bereik, een toename van 56% qua residuele torsie tussen de leeftijden van 22 en 69 jaar oud. Deze stoornis qua torsie tengevolge het ouder-worden kan te wijten zijn aan het onvermogen om Ca2+-ionen voldoende snel af te zonderen naar het sarcoplasmatisch reticulum [SR; netwerk (reticulum) van tegen elkaar liggende membranen waartussen holten en kanalen worden gevormd, dat gelegen is in het cytoplasma van een cel – sarcoplasmatisch: een gespecialiseerde vorm die aanwezig is in spiercellen, met als funktie het opnemen van calcium-ionen om tot samntrekking te komen] na systole, om hart-relaxatie toe te laten: hoewel er geen gevestigde theorie is betreffende waarom dit zou voorkomen bij CVS, zijn de gevolgen van hypovolemie op de herverdeling van Ca2+ nog onduidelijk. Inderdaad: de toegenomen residuele torsie bij 150% van de eind-systolische periode bij CVS correleert met verminderde vroege vulling in diastole, wat de geanticipeerde diastolische gevolgen van vertraagde release van torsie aantoont.

De beperkingen van deze studie zijn het klein aantal individuen dat werd bestudeerd en het feit dat we niet in staat zijn het tijd-verloop waarbij de cardiale stoornissen voorkomen in kaart te brengen. Correlatie-testen werden niet georrigeerd voor multipele vergelijkingen, maar testen voor verschillen per groep wel. Aangezien dit een deel was van een grotere MR-studie, werden slechts cardiale ‘tagging’ gegevens van 2 doorsneden van het midden-ventrikel verzameld. Door een controle-populatie gematcht voor geslacht, leeftijd, bloeddruk en gewicht te gebruiken, hebben we echter veranderingen kunnen aantonen qua hart-parameters, wat gevoeliger is dan een vergelijking met globale referentie-waarden voor de gehele bevolking. De CVS-patiënten in deze studie werden gerecruteerd via een patiënten-steungroep, wat mogelijk recrutering-bias t.o.v. de algemene CVS-populatie introduceerde; hoewel ze allemaal recent een CVS-diagnose hadden gekregen volgens vastgelegde criteria.

Deze bevindingen suggereren mogelijks dat therapieën die het laag bloedvolume in het hart kunnen corrigeren nuttig kunnen zijn: graduele oefen therapieën zouden het cardiaal bloed-volume kunnen verbeteren [Nijs J, van Eupen I, Vandecauter J, Augustinus E, Bleyen G, Moorkens G, Meeus M. Can pacing self-management alter physical behaviour and symptom-severity in Chronic Fatigue Syndrome? A case series. Journal of Rehabilitation Research and Development (2009) 46: 985-96 * voor opmerkingen zie ‘Oefenprogrammas ???]. Patiënten beschrijven anekdotisch verbetering van de symptomen na toediening van intraveneus vocht. Onze bevindingen kunnen naar een mogelijke verklaring voor deze subjectieve verbetering wijzen en toekomstig werk zal interventies moeten omvatten die het vocht-volume bij CVS-patiënten herstellen en de potentiële verbetering van de cardiale funktionele stoornissen die hier werden gezien, inclusief de progressieve normalisatie van LV-massa, onderzoeken. Een dergelijke studie zou het belang van verminderd bloed-volume kunnen vaststellen en bepalen of er primaire myocardiale gebreken zijn die niet geassocieerd zijn met een laag bloed-volume.

Geef een reactie »

Nog geen reacties

RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Maak een gratis website of blog op WordPress.com.

%d bloggers op de volgende wijze: