Fraktionel forkortning og Teichholz-ejektionsfraktion

Klinisk baggrund

Ved ekkokardiografisk vurdering af venstre ventrikels systoliske funktion er ejektionsfraktionen (EF) det dominerende mål, men en fuldstændig volumenbaseret beregning kræver apikale to- og firekammerprojektioner med omhyggelig afgrænsning af endokardiet i både systole og diastole. I akutte situationer, på en intensivafdeling eller ved point of care-ekkokardiografi er billedkvaliteten ofte utilstrækkelig til dette. M-mode-linjemål fra parasternal langakse kan da opnås hurtigt og med god reproducerbarhed, og ud fra to diametermål kan både fraktionel forkortning (FS) og en volumenbaseret EF beregnes. Instrumentet har altså en funktion, når den anbefalede metode ikke er praktisk gennemførlig, men det bygger på geometriske antagelser, som skal være kendte, for at resultatet fortolkes rigtigt.

Beregning af fraktionel forkortning og Teichholz' ejektionsfraktion

Fraktionel forkortning beregnes som den relative reduktion af venstre ventrikels indre diameter fra diastole til systole:

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

hvor LVIDd er venstre ventrikels indre diameter i diastole og LVIDs er venstre ventrikels indre diameter i systole, begge målt i millimeter, men håndteret i centimeter i volumenberegningen.

Teichholz' metode omregner disse diametermål til volumener via en empirisk udledt formel:

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

hvor $D$ er den indre diameter i centimeter, og $V$ er ventrikelvolumen i milliliter. Slutdiastolisk volumen (EDV) beregnes med $D = \text{LVIDd}$ og slutsystolisk volumen (ESV) med $D = \text{LVIDs}$. Ejektionsfraktionen bliver:

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

Udledningen blev foretaget af Teichholz m.fl. på grundlag af 100 venstresidige ventrikulografier i højre forreste skrå projektion [1]. Forholdet mellem ventriklens korte og lange akse blev bestemt over et bredt volumenspænd og anvendt til at formulere en teoretisk korrekt ligning til volumenberegning ud fra ekkokardiografiske diametermål. Hos 12 patienter uden asynergi (regional vægbevægelsesforstyrrelse) blev slutdiastoliske og slutsystoliske volumener beregnet med god overensstemmelse med angiografi, uanset om ventriklen var lille eller stor. Hos 12 patienter med venstreventrikulær asynergi var korrelationen mellem ekkokardiografisk og angiografisk bestemte volumener dårlig [1].

Fortolkning i praksis

Fraktionel forkortning er et lineært mål og måler kun den basale del af ventriklens radiære forkortning. Normalværdien hos voksne angives til cirka 25 til 45 procent med en nedre grænse omkring 25 procent [3]. En grov inddeling, som anvendes i klinisk praksis:

Teichholz-EF giver et volumenbaseret estimat og kan give værdier, der er mere direkte sammenlignelige med den konventionelle EF, som klinikere er vant til. Normal EF hos voksne ligger typisk over 50 procent. Ved Teichholz' metode gælder dog samme forbehold som ved FS: værdien afspejler kun den basale del af ventriklen og forudsætter symmetrisk kontraktion.

En lav værdi (FS under 20 procent eller Teichholz-EF under 40 procent) bør føre til videre udredning med fuldstændig ekkokardiografi inklusive biplan skivemetode, særligt hvis patienten har kliniske tegn på hjertesvigt. En normal værdi udelukker ikke regional dysfunktion, i særdeleshed ikke efter myokardieinfarkt med apikal eller septal asynergi, da de basale segmenter kan have bevaret kontraktion.

Validering og performance

Teichholz-metodens oprindelige validering viste god korrelation med angiografi hos patienter med symmetrisk kontraktion, men metodens svaghed ved regional asynergi blev påvist allerede i udledningsstudiet [1]. Et senere sammenlignende studie af de Simone m.fl. testede Teichholz' formel mod 2D-ekkokardiografi i en kohorte af 65 voksne med varierende ventrikelstørrelser [2]. Teichholz' slutdiastoliske volumen korrelerede med 2D-volumener med r = 0,88, men skæringspunktet afveg med minus 23 ml fra identitetslinjen, hvilket indikerer en systematisk undervurdering af volumen. I en anden testserie med 1.721 deltagere i Strong Heart Study, alle uden segmental vægbevægelsesforstyrrelse eller mitralinsufficiens, korrelerede Teichholz' slagvolumen med Doppler-afledt slagvolumen med r = 0,64 og med et gennemsnitsvolumen tæt på Doppler-værdien (72 mod 70 ml) [2]. En alternativ Z-baseret metode præsterede tilsvarende i korrelation, men med bedre kalibrering, det vil sige en regressionslinje tættere på identitetslinjen.

Sammenfattende: Teichholz' metode giver et acceptabelt groft estimat af ventrikelvolumen og EF hos patienter med symmetrisk kontraktion og normal ventrikelgeometri, men kalibreringen er dårligere end ved nyere metoder, og metoden er ikke valideret til patienter med regional vægbevægelsesforstyrrelse.

Begrænsninger

De vigtigste begrænsninger hænger sammen med, at begge mål kun sampler den basale del af ventriklen i én enkelt dimension:

Regional vægbevægelsesforstyrrelse. Ved myokardieinfarkt med asynergi i apikale, septale eller laterale segmenter kan de basale segmenter have normal kontraktion. FS og Teichholz-EF kan da vise normale værdier trods udtalt systolisk dysfunktion. Dette var hovedfundet allerede i Teichholz' oprindelige arbejde [1] og er den enkeltstående vigtigste begrænsning.

Dilateret ventrikel. Den geometriske relation mellem kort og lang akse, som formlen bygger på, gælder for en normalt formet ventrikel. Ved udtalt dilatation, for eksempel ved dilateret kardiomyopati eller kronisk volumenoverbelastning, brydes denne antagelse, og volumenberegningen bliver usikker.

Ændret ventrikelgeometri. Ved hypertrofisk kardiomyopati, konstriktiv perikarditis eller udtalt venstreventrikulær hypertrofi af anden årsag kan ventriklens form afvige fra det antagne prolate ellipsoide mønster, hvilket påvirker både FS og Teichholz-EF [3].

Belastningsafhængighed. Begge mål er load-dependent, det vil sige følsomme over for ændringer i preload og afterload. Ved hypovolæmi, sepsis med vasodilatation eller mekanisk ventilation kan FS og EF overdrive den kontraktile funktion [3].

Højre ventrikel. Målemetoden gælder kun venstre ventrikel. Højreventrikulær funktion kan ikke vurderes med FS eller Teichholz-EF.

Biplan skivemetode (modificeret Simpson) er den af ASE og EACVI anbefalede metode til ekkokardiografisk bestemmelse af EF [4]. Teichholz og FS bør forbeholdes situationer, hvor billedkvalitet eller tidsnød umuliggør en fuldstændig volumenanalyse, og resultatet skal altid betragtes som et foreløbigt estimat, der bekræftes eller erstattes af en fuldstændig undersøgelse, når forholdene tillader 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