Slagvolumen og minutvolumen (LVOT VTI)

Klinisk baggrund

Doppler-baseret beregning af slagvolumen og minutvolumen via venstre ventrikels udløbstrakt (LVOT) er den standardiserede non-invasive metode til flowmåling ved ekkokardiografi. Metoden understøtter to hovedbeslutninger: at vurdere minutvolumen ved hæmodynamisk udredning og at levere det slagvolumenindeks, som ligger til grund for gradering af aortastenose med lavt flow. Uden en pålidelig slagvolumenberegning kan kontinuitetsligningen ikke anvendes til klapareal, og lavflowfænotyper af aortastenose kan hverken identificeres eller adskilles fra moderat stenose.

Beregning af slagvolumen og minutvolumen

Metoden bygger på antagelsen om, at LVOT er cirkulær, og at flowprofilen er flad (plugformet). Tværsnitsarealet beregnes ud fra LVOT-diameteren, og slagvolumen fås ved at multiplicere arealet med tidshastighedsintegralet (VTI) over en hjertecyklus:

$$A_{\text{LVOT}} = \pi \times \left(\frac{d_{\text{LVOT}}}{2}\right)^{2}$$

$$SV = A_{\text{LVOT}} \times \text{VTI}_{\text{LVOT}}$$

$$CO = SV \times HR$$

$$CI = \frac{CO}{BSA}$$

hvor $d_{\text{LVOT}}$ er LVOT-diameteren i cm, $\text{VTI}_{\text{LVOT}}$ er velocity time integral i LVOT i cm, $HR$ er hjertefrekvensen i slag/min og $BSA$ er legemsoverfladen i m².

LVOT-diameteren måles i parasternal langakseprojektion i midsystole, 5 til 10 mm proksimalt for aortaklappen, og skal repræsentere den mindste diameter i udløbstrakten [1]. LVOT VTI måles med pulsed wave-Doppler i apikal femkammerprojektion med prøvevolumenet placeret i samme niveau, som diameteren blev målt. Tre konsekutive hjerteslag bør midles, særligt ved atrieflimren.

Metoden blev standardiseret i sin nuværende form gennem ASE's og EACVI's fælles retningslinjer for ekkokardiografisk undersøgelse, senest revideret i 2019 [1]. Retningslinjerne definerer måleteknik, valg af projektion og krav til billedkvalitet, men udleder ikke scoren fra en bestemt kohorte, da metoden er en fysisk beregning og ikke en risikomodel.

Fortolkning i praksis

Et slagvolumenindeks under 35 mL/m² er den etablerede tærskel for lavflow-aortastenose og afgør, om en patient med lav gradient og bevaret ejektionsfraktion skal klassificeres som paradoks lavflowstenose eller som ikke-svær stenose. Ved gradering af aortastenose er det denne værdi, der afgør, om kontinuitetsligningens klapareal skal fortolkes som ægte svær stenose eller som en artefakt af lavt flow.

Til ren hæmodynamisk monitorering, for eksempel på en intensivafdeling, er metoden mest værdifuld til at følge udviklingen over tid frem for til absolut måling. Da LVOT-diameteren er anatomisk fast hos voksne, behøver den ikke at måles ved hver undersøgelse, og ændringer i LVOT VTI afspejler da direkte ændringer i slagvolumen.

Validering og performance

Metodens overensstemmelse med termodilution er undersøgt i flere sammenhænge. I et prospektivt studie af 167 patienter, som gennemgik koronar bypass-kirurgi, blev minutvolumen målt med LVOT VTI via transøsofageal ekkokardiografi og med termodilution via lungearteriekateter under stabile hæmodynamiske forhold [2]. Median-CO var 3,64 L/min (IQR 1,59) med VTI LVOT og 3,90 L/min (IQR 1,6) med termodilution, hvilket tyder på en systematisk undervurdering på cirka 0,25 L/min med Doppler-metoden. Korrelationen mellem de to metoder var dog kun moderat (r = 0,28), hvilket afspejler brede limits of agreement på individniveau.

Et studie af intensivpatienter, hvor LVOT-diameteren ikke kunne måles hos cirka 27 % af patienterne, illustrerer den praktiske begrænsning [3]. Når legemsoverfladen blev anvendt som surrogat for LVOT-diameteren, blev fejlen meget stor: den procentuelle fejl var 58 % med en modificeret BSA-metode og 91 % med ubearbejdet BSA som surrogat. Selv en maskinlæringsmodel baseret på patientkarakteristika gav en procentuel fejl på 33 % sammenlignet med ekspertmåling. Konklusionen var, at legemsoverfladen ikke bør bruges som erstatning for en målt LVOT-diameter.

VTI-målingens reproducerbarhed er undersøgt i et studie med 25 operatører og 20 patienter med aortastenose [4]. Variationskoefficienten for VTI i LVOT med pulsed wave-Doppler var 18,0 % (intraoperatør 11,9 %, interoperatør 12,9 %) mod 10,1 % for måling af peak velocity på samme kurve. Hovedårsagen til VTI'ens dårligere reproducerbarhed var de stejle hældninger i begyndelsen og slutningen af Doppler-envelopen, som er svære at optegne konsekvent. Det betyder, at en ændring i LVOT VTI på mindre end cirka 28 % hos en enkelt patient ikke kan skelnes fra målefejl med 95 % konfidens.

Begrænsninger

LVOT-diameteren kvadreres og er dermed den dominerende fejlkilde. En målefejl på 2 mm ved en diameter på 20 mm giver en fejl i tværsnitsarealet på cirka 20 %. Målingen skal foretages i parasternal langakseprojektion i midsystole med inderkant-til-inderkant-teknik ved basis af aortaklappens flige. Forkert placering af prøvevolumenet til VTI-målingen, for langt proksimalt eller distalt for diameteren, introducerer yderligere fejl.

Metoden forudsætter cirkulær LVOT-geometri. Hos patienter med udtalt koncentrisk hypertrofi eller sigmoidt septum kan tværsnittet være ovalt, hvilket fører til en systematisk fejl i arealestimatet. Det er særligt relevant ved aortastenose med udtalt ventrikelhypertrofi.

Legemsoverfladen må ikke bruges som surrogat for LVOT-diameteren [3]. Den individuelle variation i LVOT-diameter er for stor til, at BSA-baserede estimater er klinisk acceptable.

Metoden gælder ikke ved mekanisk aortaklapprotese, udtalt aortastenose med kalk i LVOT eller hypertrofisk kardiomyopati med dynamisk udløbsobstruktion, fordi flowprofilen da ikke er plugformet, og Doppler-kurverne bliver vanskelige at fortolke. Ved uregelmæssig rytme, særligt atrieflimren, kræves midling over flere slag, og ved stor slag-til-slag-variation bliver beregningen usikker.

VTI-målingens høje variabilitet betyder, at metoden er mere anvendelig på gruppeniveau og til at følge udviklingen end til absolut bestemmelse hos den enkelte patient [4]. Ved kliniske beslutninger, som hviler på en enkeltmåling, for eksempel gradering af lavflow-aortastenose, bør målingen derfor gentages og midles over flere slag af en erfaren undersøger.

Kilder

1. Mitchell C m.fl. Guidelines for Performing a Comprehensive Transthoracic Echocardiographic Examination in Adults: Recommendations from the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr 2019. PMID: 30282592
2. Komanek T m.fl. Quantification of left ventricular ejection fraction and cardiac output using a novel semi-automated echocardiographic method: a prospective observational study in coronary artery bypass patients. BMC Anesthesiol 2023. PMID: 36855077
3. Aligholizadeh E m.fl. A novel method of calculating stroke volume using point-of-care echocardiography. Cardiovasc Ultrasound 2020. PMID: 32819371
4. Sacchi S m.fl. Doppler assessment of aortic stenosis: a 25-operator study demonstrating why reading the peak velocity is superior to velocity time integral. Eur Heart J Cardiovasc Imaging 2018. PMID: 29346531