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Aplicações clínicas do ecocardiograma com Speckle Tracking bidimensional

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Novas tecnologias vêm sendo desenvolvidas na área da ecocardiografia objetivando aumentar a sensibilidade do exame. Assim, a nova tecnologia do Speckle Tracking vêm cumprindo este papel ainda em ambiente de pesquisa científica. Neste artigo, procuramos mostrar as bases conceituais do método e, principalmente, suas aplicações clínicas. Estas começam a surgir resultantes dos inúmeros estudos que estão sendo desenvolvidos com entusiasmo pelos pesquisadores científicos.

Novas tecnologias ecocardiográficas vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de aumentar a sensibilidade diagnóstica do ecocardiograma convencional para a disfunção miocárdica, principalmente a disfunção sistólica do ventrículo esquerdo (VE). A tecnologia do Speckle Tracking usada para a análise de deformação miocárdica (strain) e da taxa de deformação miocárdica (strain rate) é objeto de vários estudos científicos que descrevem a mecânica miocárdica. Esta técnica consiste na captura e rastreamento de pontos ao ecocardiograma bidimensional ao longo do ciclo cardíaco, gerando vetores de movimento e curvas de deformação. O speckle tracking foi amplamente validado na literatura e a maioria dos estudos comparou os achados ao ecocardiograma com aqueles da sonomicrometria e das diferentes modalidades de ressonância magnética1. As melhores correlações foram com strain longitudinal e menos com strain circunferencial e radial.

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Para melhor compreensão da análise de deformação miocárdica a partir das curvas geradas pelo ecocardiograma bidimensional com speckle tracking (2DSTE), vamos descrever sucintamente a conformação da banda miocárdica. A banda miocárdica forma duas curvaturas – uma basal e outra apical. A curvatura apical é orientada tranversalmente e a apical oblíqua. As fibras oblíquas que se curvam no ápice têm um segmento descendente ( a partir dos anéis aórtico e pulmonar) com fibras que se curvam no sentido horário e um segmento ascendente que se curva no sentido anti-horário. As fibras transversais que formam a curvatura basal envolvem os segmentos ascendente e descendente englobando os dois terços superiores, mas poupando o terço inferior ou apical2,3.

Os equipamentos de ecocardiografia que incorporam a técnica do speckle tracking utilizam, basicamente, duas metodologias4: “Block matching” ou análise de um conjunto de marcas acústicas (conjunto de pixels contendo padrões de rastreamento denominados “kernels”). O rastreamento dos kernels é realizado por similaridade. Os vetores que indicam a velocidade e direção da movimentação dos kernels resultam da média dos vetores que formam cada conjunto. Devido a processar sinais de radio-frequência, este método deve trabalhar com repetição dos quadros elevada. “Optical flow”, no qual se assume que o padrão cinza de cada marca acústica não muda ao longo do tempo.

A mudança do padrão cinza de um pixel é atribuída à movimentação da marca acústica para outra posição. Os vetores que indicam direção e velocidade são obtidos em cada pixel. Este método é apropriado para o seguimento quadro a quadro das marcas acústicas e trabalha com frequência de repetição dos quadros mais baixa.

De acordo com os planos ortogonais, temos três modalidades de strain obtidos com o 2DSTE: Strain Radial se refere ao espessamento da parede miocárdica durante o movimento para o interior do ventrículo. Como a espessura miocárdica aumenta durante o movimento para o interior do ventrículo na sístole, o valor é tradicionalmente positivo. Strain longitudinal se refere à deformação ao longo do comprimento do miocárdio durante a sístole enquanto a base se move predominantemente em direção ao ápice.

Devido à diminuição do comprimento durante a sístole, seu valor é negativo. Strain circunferential mede a mudança de comprimento ao longo do perímetro circular ou circunferencial. Como o perímetro do VE diminui durante a sístole em estado normal, seu valor é negativo.Todos os parâmetros de strain podem ser individualizados para cada segmento miocárdico ou podem ser expressados como strain global quando se obtém a média de todos os valores dos segmentos.

Movimentos de rotação do miocárdio também são estudados. A rotação no sentido horário acontece na base e a rotação no sentido anti-horário ocorre na região apical. A diferença algébrica entre a rotação basal e apical é denominada twist e expressa em graus. A torção apical é a razão do twist e o comprimento da base até o ápice e é expressa em graus/cm.

Foi reallizada uma metanáliseque, ao avaliar 2597 sujeitos que participavam de grupos controle em avaliações de 2DSTE ou eram sabidamente hígidos, determinou valores normais para o strain global longitudinal, circunferencial e radial. Os valores normais para strain global longitudinal variaram entre -15,9 e -22,1%; para strain global circunferencial, variaram entre -20,9 e -27,8%; e para o strain global radial entre 35,1 e 59%. Após análise das causas de variabilidade entre os estudos, verificou-se que a causa fundamental era a variação da pressão arterial sistólica. Portanto, nos futuros estudos envolvendo 2DSTE deveremos observar obrigatoriamente os valores da pressão arterial no momento dos exames.

Aplicações clínicas do 2DSTE

Em primeiro lugar, consideraremos alguns princípios gerais que servirão para o entendimento de diferentes desfechos. As fibras longitudinais subendocárdicas são consideradas as mais frágeis em várias modalidades de doença. Então, o strain longitudinal é mais precocemente alterado em relação aos strains circunferencial e radial. Reduções dos strains radial e circunferencial são mais sensíveis do que as alterações segmentares avaliadas no ecocardiograma convencional na avaliação de cardiopatia isquêmica, pois não dependem do observador e estão menos sujeitas à variabilidade interobservador.

As doenças do pericárdio causam alteração do strain circunferencial em primeiro lugar. A rotação exagerada na sístole é um mecanismo compensatório no caso de doença em estágio inicial e causa disfunção diastólica. Untwisting durante o relaxamento isovolumétrico é prejudicado na disfunção diastólica.

Todos os parâmetros se alteram com o progredir das doenças. Um fenômeno interessante é a deformação pós-sistólica que é uma contração continuada do miocárdio mesmo depois do fechamento da valva aórtica. É mais detectada pelo strain radial, mas pode ocorrer também com o strain longitudinal. Isto foi notado na miocardiopatia isquêmica, miocárdio atordoado, miocárdio não-viável e também nas miocardiopatias hipertrófica e Takotsubo e na estenose aórtica onde pode ser devida à isquemia miocárdica de base 6-9. Esta deformação pós-sistólica é diretamente proporcional à gravidade da isquemia e persiste em condições experimentais por cerca de 2 horas após o estímulo isquêmico ter cessado10.

Abordaremos algumas especificidades de cada processo patológico

Na miocardiopatia isquêmica, a redução do strain no 2DSTE é mais objetiva e acurada do que o método tradicional visual11. Na doença arterial coronariana (DAC), os strains longitudinal, radial e circunferencial estão reduzidos nas áreas isquêmicas12,13. A deformação pós-sistólica detectada pelo strain radial se correlaciona com a gravidade da doença10. O strain é afetado pelo tamanho e extensão transmural da área do miocárdio sob risco. O índice está sujeito a mudanças durante o primeiro mês após o evento isquêmico agudo, à medida que diminui o edema e a cicatriz necrótica é substituída por tecido colagenoso14.

No estudo do infarto do miocárdio (IM) o 2DSTE foi bem sucedido em diferenciar infarto transmural do subendocárdico mostrando o strain circunferencial mais baixo no primeiro15. Foi notada redução do twist subendocárdico do VE em pacientes com IM com supradesnívelamento do segmento ST16. A diminuição da torção apical do VE é preditora de dilatação do VE pós-IM10,12,13,17-19. O 2D- STE demonstrou ser útil para identificar pacientes na fase aguda do infarto sem supra de ST que podem se beneficiar da revascularização urgente20.

Recentemente foi demonstrado que, em infartos antigos, o strain global é melhor preditor de eventos cardiovasculares adversos do que a FEVE e o índice de movimentação da parede do VE (IMVE)20,21.
Estudos de viabilidade miocárdica mostraram que as medidas de strain pelo 2DSTE são mais objetivas e acuradas que a análise segmentar visual durante a ecocardiografia de estresse com baixa dose de dobutamina. O 2DSTE diferencia a contração ativa da movimentação passiva por tethering20.

No caso da insuficiência cardíaca com fração de ejeção normal (ICFEN), o 2DSTE mostra untwisting reduzido e atrasado do VE em repouso e no esforço22. Na clínica, o strain longitudinal global mostrou ser um melhor preditor de eventos cardíacos em pacientes com ICC, em comparação com a FEVE e com dados do Doppler tecidual (23). Além disso, o strain global do VE é um poderoso preditor de eventos cardíacos, sendo superior à fração de ejeção em pacientes com insuficiência cardíaca aguda24.

O emprego do strain ou strain rate (SR) pelo 2D-STE pode identificar alterações da contratilidade segmentar do VE na forma indeterminada da doença de Chagas, em um momento em que estas alterações ainda não são detectadas pela ecocardiografia convencional25.

No estudo de terapia de ressincronização cardíaca (TRC), foi notado que combinar a velocidade do strain longitudinal obtido com Doppler tecidual (DT) com o strain radial do 2DSTE pode ajudar a predizer a resposta à TRC26. O índice de atraso do strain longitudinal ( calculado pela diferença entre o strain de pico e o strain sistólico final ) maior que 25% prediz resposta à TRC27. A diferença no tempo para se atingir o pico do strain radial entre o septo e a parede posterior do VE ≥ 130ms demonstrou ser preditor de melhora da FEVE28.

Foi evidenciado no estudo Speckle Tracking and Resynchronization Study  (STAR) que o strain radial foi melhor preditor de resposta da fração de ejeção do VE (FEVE) e sobrevida de longo prazo após TRC do que os strains longitudinal e circunferencial29. A falta de dissincronia pelo 2DSTE anterior à TRC foi associada à morte ou hospitalização por insuficiência cardíaca (IC)30.

Na miocardiopatia por estresse, foi notado strain longitudinal deprimido principalmente nos segmentos apicais e médios do VE 9,32. Na miocardiopatia restritiva foram notados deformação longitudinal e mecânica do twist prejudicados33,34. Na pericardite constrictiva ocorre prejuízo da deformação circunferencial do VE e da torção34.

No caso de detecção de rejeição e estenose coronariana em pacientes com transplante cardíaco, uma redução súbita maior que 15% no strain radial global é associada com rejeição aguda. Diminuição do strain e strain rate em repouso e no ecocardiograma de estresse com dobutamina são úteis para detectar estenose coronariana significativ11. Na detecção precoce de cardiotoxicidade induzida pela quimioterapia, a redução do strain radial pode ocorrer antes da redução da FEVE e é associada com alterações histológicas 35. Recentemente, Sawaya et al.36 demonstraram que uma diminuição no strain longitudinal, do estado basal aos três meses do tratamento quimioterápico, foi um preditor independente para o desenvolvimento de cardiotoxicidade após seis meses do início da terapia. A FEVE e os parâmetros de função diastólica não foram preditores de cardiotoxicidade no grupo estudado36.

A redução do strain pode ocorrer antes de alterações na FEVE na hipertensão arterial sistêmica (HAS), diabetes melito (DM), esclerose sistêmica, amiloidose, distrofia muscular de Duchenne e síndrome de Kawasaki 37-40.
No estudo das valvopatias podemos encontrar strains radial, circunferencial e longitudinal diminuídos em pacientes com estenose aórtica grave e FEVE normal. O seguimento de longo prazo destes pacientes após troca valvar mostrou melhora significativa dos strains e nenhuma mudança na FEVE 41. A redução pré-operatória do strain longitudinal pelo 2DSTE no septo interventricular (no corte apical de 4 câmaras ) prediz uma redução maior do que 10% da FEVE em pacientes com regurgitação mitral grave crônica42.

No estudo de cardiopatias congênitas, foi notada redução da rotação basal no sentido horário em pacientes com comunicação interatrial (CIA)43,44. Na Tetralogia de Fallot, o strain e strain rate longitudinais globais do ventrículo direito (VD) estão significativamente reduzidos45.

O 2DSTE também se mostrou útil na diferenciação da miocardiopatia hipertrófica (MCH) e do coração do atleta 11,46-51. O coração do atleta apresenta strain longitudinal e os outros tipos de strain normais; o volume diastólico final do VE é aumentado; há aumento do twist de VE; há aumento da strain rate precoce do átrio esquerdo e não há deformação pós-sistólica. Na MCH, há redução do strain longitudinal; há redução do diâmetro diastólico final do VE; há atraso do untwist do VE; há redução do strain e strain rate do átrio esquerdo e a deformação pós-sistólica está presente. A avaliação do strain pelo 2D-STE pode identificar alterações precoces em pacientes com miocardiopatia hipertrófica (MCH), os quais, aparentemente, apresentam uma função sistólica ventricular esquerda normal52.

O strain circunferencial e o strain longitudinal estão reduzidos em indivíduos com MCH não obstrutiva, comparados aos controles 53. Em pacientes com MCH assimétrica, o strain longitudinal do septo é significativamente menor em comparação aos demais segmentos do ventrículo esquerdo54. Nos casos com MCH e função sistólica do VE normal, o strain do AE é preditor de morte e/ou hospitalização por causas cardiovasculares em 12 meses (54).
Recentemente, vários parâmetros que reflletem a função miocárdica longitudinal ( strain, strain rate e tissue velocity imaging ) foram indicados como marcadores de disfunção miocárdica mesmo antes de manifestações clínicas de insuficiência cardíaca em pacientes com amiloidose por imunoglobulina de cadeias leves (AL)54.

Investigações seriadas revelaram que a strain rate sistólica e strain na base e ventrículo médio foram significantemente diminuídas em pacientes assintomáticos com espessamento parietal55. Além disso, a strain rate sistólica longitudinal foi diminuída em todos 16 segmentos do VE em pacientes com amiloidose cardíaca, os quais não apresentaram nenhuma anormalidade no ecocardiograma convencional.56

Queda da função sistólica longitudinal tem um papel fundamental na amiloidose cardíaca e pode estar presente mesmo em indivíduos com resultados normais no ecocardiograma padrão. Além disso, uma análise multivariada identificou preditores independentes do prognóstico de pacientes com amiloidose e o pico sistólico do strain longitudinal septal abaixo ou igual a – 7,5% foi associado a prognóstico adverso57. Usando speckle tracking bidimensional, foi demonstrado não acometimento apical pela amiloidose tanto ATTR (amiloidose por mutação da transtirretina ) quanto AL diferenciando do padrão da miocardiopatia hipertrófica e da estenose aórtica que não poupam o ápice. Apenas o strain regional apical foi diferente entre os dois tipos, sendo significantemente mais baixo em pacientes com ATTR. Entretanto, nenhuma diferença foi vista entre os dois tipos na strain longitudinal global ou na média do strain longitudinal basal e médio571.

Perspectivas futuras

Um número cada vez maior de resultados obtidos com a pesquisa científica torna o método mais próximo da prática diária com repercussões sobre a decisão clínica.

Novos aperfeiçoamentos dos softwares (3D) e associações a outras técnicas como a ecocardiografia de perfusão podem trazer além de novas aplicações clínicas, uma melhor compreensão da fisiologia e mecânica cardíaca.

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