Fraksjonell forkortning og Teichholz ejeksjonsfraksjon

Klinisk bakgrunn

Ved ekkokardiografisk vurdering av venstre ventrikkels systoliske funksjon er ejeksjonsfraksjon (EF) det dominerende målet, men en fullstendig volumbasert beregning krever apikale to- og firekammerprojeksjoner med nøyaktig avgrensning av endokard i både systole og diastole. I akuttsituasjoner, på en intensivavdeling eller ved point-of-care-ekkokardiografi er bildekvaliteten ofte utilstrekkelig til dette. M-mode-linjemål fra parasternal langakse kan da innhentes raskt og med god reproduserbarhet, og fra to diametermål kan både fraksjonell forkortning (FS) og en volumbasert EF beregnes. Instrumentet fyller altså en funksjon når den anbefalte metoden ikke er praktisk gjennomførbar, men det bygger på geometriske antakelser som må være kjent for at resultatet skal tolkes riktig.

Beregning av fraksjonell forkortning og Teichholz ejeksjonsfraksjon

Fraksjonell forkortning beregnes som den relative reduksjonen av venstre ventrikkels innerdiameter fra diastole til systole:

$$\text{FS} = \frac{\text{LVIDd} - \text{LVIDs}}{\text{LVIDd}} \times 100$$

der LVIDd er venstre ventrikkels innerdiameter i diastole og LVIDs er venstre ventrikkels innerdiameter i systole, begge målt i millimeter, men håndtert i centimeter i volumberegningen.

Teichholz-metoden omregner disse diametermålene til volumer via en empirisk utledet formel:

$$V = \frac{7D^3}{2{,}4 + D}$$

der $D$ er innerdiameteren i centimeter og $V$ er ventrikkelvolumet i milliliter. Endediastolisk volum (EDV) beregnes med $D = \text{LVIDd}$ og endesystolisk volum (ESV) med $D = \text{LVIDs}$. Ejeksjonsfraksjonen blir:

$$\text{EF} = \frac{\text{EDV} - \text{ESV}}{\text{EDV}} \times 100$$

Utledningen ble gjort av Teichholz m.fl. ut fra 100 venstre ventrikkelangiografier i høyre fremre skrå projeksjon [1]. Forholdet mellom ventrikkelens korte og lange akse ble bestemt over et bredt volumområde og brukt til å formulere en teoretisk korrekt likning for volumberegning fra ekkokardiografiske diametermål. Hos 12 pasienter uten asynergi (regional veggbevegelsesforstyrrelse) ble endediastoliske og endesystoliske volumer beregnet med godt samsvar med angiografi, uavhengig av om ventrikkelen var liten eller stor. Hos 12 pasienter med asynergi i venstre ventrikkel var korrelasjonen mellom ekkokardiografisk og angiografisk bestemte volumer dårlig [1].

Tolkning i praksis

Fraksjonell forkortning er et lineært mål og måler bare den radiære forkortningen av den basale delen av ventrikkelen. Normalverdi hos voksne angis til omkring 25 til 45 prosent, med nedre grense omkring 25 prosent [3]. En grov inndeling som brukes i klinisk praksis:

Teichholz-EF gir et volumbasert estimat og kan gi verdier som er mer direkte sammenlignbare med den konvensjonelle EF-en klinikere er vant til. Normal EF hos voksne ligger typisk over 50 prosent. Ved Teichholz-metoden gjelder likevel samme advarsel som ved FS: verdien gjenspeiler bare den basale delen av ventrikkelen og forutsetter symmetrisk kontraksjon.

En lav verdi (FS under 20 prosent eller Teichholz-EF under 40 prosent) bør føre til videre utredning med fullstendig ekkokardiografi inkludert biplan skivemetode, særlig dersom pasienten har kliniske tegn på hjertesvikt. En normal verdi utelukker ikke regional dysfunksjon, i særdeleshet ikke etter hjerteinfarkt med apikal eller septal asynergi, ettersom basale segmenter kan ha bevart kontraksjon.

Validering og ytelse

Teichholz-metodens opprinnelige validering viste god korrelasjon med angiografi hos pasienter med symmetrisk kontraksjon, men metodens svakhet ved regional asynergi ble påvist allerede i utledningsstudien [1]. En senere sammenlignende studie av de Simone m.fl. testet Teichholz' formel mot 2D-ekkokardiografi i en kohort på 65 voksne med varierende ventrikkelstørrelser [2]. Teichholz' endediastoliske volum korrelerte med 2D-volumer med r = 0,88, men skjæringspunktet avvek med minus 23 ml fra identitetslinjen, noe som indikerer systematisk underestimering av volumet. I en andre testserie på 1 721 deltakere i Strong Heart Study, alle uten segmental veggbevegelsesforstyrrelse eller mitralinsuffisiens, korrelerte Teichholz' slagvolum mot Doppler-derivert slagvolum med r = 0,64, med et gjennomsnittsvolum som lå nær Doppler-verdien (72 mot 70 ml) [2]. En alternativ Z-basert metode presterte likeverdig i korrelasjon, men med bedre kalibrering, det vil si en regresjonslinje nærmere identitetslinjen.

Oppsummert: Teichholz-metoden gir et akseptabelt grovt estimat av ventrikkelvolum og EF hos pasienter med symmetrisk kontraksjon og normal ventrikkelgeometri, men kalibreringen er dårligere enn hos mer moderne metoder, og metoden er ikke validert for pasienter med regional veggbevegelsesforstyrrelse.

Begrensninger

De viktigste begrensningene henger sammen med at begge målene bare sampler den basale delen av ventrikkelen i én enkelt dimensjon:

Regional veggbevegelsesforstyrrelse. Ved hjerteinfarkt med asynergi i apikale, septale eller laterale segmenter kan basale segmenter ha normal kontraksjon. FS og Teichholz-EF kan da vise normale verdier til tross for betydelig systolisk dysfunksjon. Dette var hovedfunnet allerede i Teichholz' opprinnelige arbeid [1] og er den enkeltvis viktigste begrensningen.

Dilatert ventrikkel. Det geometriske forholdet mellom kort og lang akse som formelen bygger på, gjelder for en normalt formet ventrikkel. Ved uttalt dilatasjon, for eksempel ved dilatert kardiomyopati eller kronisk volumoverbelastning, brytes denne antakelsen, og volumberegningen blir usikker.

Endret ventrikkelgeometri. Ved hypertrofisk kardiomyopati, konstriktiv perikarditt eller uttalt venstre ventrikkelhypertrofi av annen årsak kan ventrikkelens form avvike fra det antatte prolate ellipsoidmønsteret, noe som påvirker både FS og Teichholz-EF [3].

Belastningsavhengighet. Begge målene er load-dependent, det vil si følsomme for endringer i preload og afterload. Ved hypovolemi, sepsis med vasodilatasjon eller mekanisk ventilasjon kan FS og EF overdrive den kontraktile funksjonen [3].

Høyre ventrikkel. Målemetoden gjelder bare venstre ventrikkel. Høyre ventrikkels funksjon kan ikke vurderes med FS eller Teichholz-EF.

Biplan skivemetode (modifisert Simpson) er metoden ASE og EACVI anbefaler for ekkokardiografisk bestemmelse av EF [4]. Teichholz og FS bør forbeholdes situasjoner der bildekvalitet eller tidsnød umuliggjør en fullstendig volumanalyse, og resultatet skal alltid betraktes som et foreløpig estimat som bekreftes eller erstattes av en fullstendig undersøkelse når forholdene tillater det.

Kilder

1. Teichholz LE, Kreulen T, Herman MV, Gorlin R. Problems in echocardiographic volume determinations: echocardiographic-angiographic correlations in the presence or absence of asynergy. Am J Cardiol. 1976;37(1):7–11. PMID: 1244736
2. de Simone G, Devereux RB, Ganau A, Hahn RT, Saba PS, Mureddu GF, Roman MJ, Howard BV. Estimation of left ventricular chamber and stroke volume by limited M-mode echocardiography and validation by two-dimensional and Doppler echocardiography. Am J Cardiol. 1996;78(7):801–7. PMID: 8857486
3. Tissot C, Singh Y, Sekarski N. Echocardiographic Evaluation of Ventricular Function, For the Neonatologist and Pediatric Intensivist. Front Pediatr. 2018;6:79. PMID: 29670871
4. Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, m.fl. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr. 2015;28(1):1–39. PMID: 25559473