Prognostische Relevanz der Magnetresonanztomographie-Feature-Tracking-basierten quantifizierten Vorhoffunktion nach akutem Myokardinfarkt

Prognostic relevance of magnetic resonance imaging feature tracking-based quantified atrial function after acute myocardial infarction

by Jenny-Lou Navarra
Doctoral thesis
Date of Examination:2020-01-08
Date of issue:2019-12-06
Advisor:Prof. Dr. Andreas Schuster
Referee:Prof. Dr. Andreas Schuster
Referee:PD Dr. Johannes T. Kowallick
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7754

 

 

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Abstract

English

Aim of this study was to evaluate the role of atrial performance after acute myocardial infarction (AMI). Cardiovascular disease is the leading cause of mortality worldwide, whereas the role of atrial function following acute myocardial infarction remains controversial. Based on the two prospective multi-centre studies AIDA (Abciximab Intracoronary versus intravenously Drug Application in STEMI) und TATORT; Thrombus Aspiration in Thrombus Containing Culprit Lesions in Non–ST-Elevation) in the survey period between 2008 and 2013, this project aimed to assess atrial function of the study participiants in a secondary analysis. The study includes 1235 study participants with ST-Segment-elevation AMI (n=795) and 440 Non-ST-Segment-Elevation AMI-study participants, which initially underwent primary percutaneous coronary intervention. Different therapeutic strategies had been evaluated, intracoronary vs intravenously application of Abciximab respectively thrombus aspiration in comparison to standard PCI. Regarding MRI, different parameters, e.g. left ventricular ejection fraction (LVEF), Infarct size (IS), microvascular obstruction (MO) and Myocardial Salvage Index had been analyzed. A compound of all-cause death, reinfarction and new congestive heart failure following AMI (MACE, major adverse cardiac events) was the primary clinical endpoint. The following physiological aspects of the atrial function were quantified as part of this dissertation: The reservoir function, which includes the atrial blood filling by pulmonary venous return during the ventricular systole; the conduit function, the blood flow during early diastole to the ventricle; and the booster-pump function, the enlargement of the ventricular filling during late diastole. Cardiac magnetic resonance imaging (MRI)-derived feature tracking (FT) is a novel technique which allows quantifying myocardial atrial function. FT makes it possible to examine the "strain", the myocardial tissue deformation. In addition, the atrial ejection fraction (EF), end-diastolic and -systolic volumes were determined for the volumetric analysis. The patients enrolled in the above studies were followed up one year after the initial AMI, and the FT-calculated values were correlated with the primary clinical data of the above-mentioned substudies. Left atrial (LA) impaired strain parameters were closely correlated with an increased probability of occurrence of MACE and could differentiate between groups of different risk for serious cardiac events. The LA reservoir function was found to be the most appropriate variable for risk stratification to differentiate between patients with different MACE risk globally and subgroups with preserved and reduced LVEF, low and high MO or IS, as well as preserved and limited global longitudinal ventricular strain. In addition to established MR parameters, LA strain values can specify MACE prediction and are equally applicable to both the STEMI and NSTEMI collectives. In addition, there was an increased risk for MACE with a significant impairment in function of the right atrium (RA). Furthermore, a reduced RA booster pump component was found to be useful as an independent prognostic predictor and to identify patients with systolic heart failure. Moreover, the potential of the RA reservoir and conduit component for risk stratification in patients with largely preserved EF was shown. It was also confirmed for LA and RA that atrial strain parameters can be easily determined by cardiac MRI using SSFP cine sequences from routine diagnostics. This provides the opportunity to integrate the assessment of atrial function for prognostic risk assessment for post-infarction patients into clinical practice. Further studies are needed to evaluate the relevance of cardiac MRI for risk stratification and atrial function as a possible compensatory factor in different cardiac diseases in order to characterize its relevance and optimize therapeutic strategies.
Keywords: Strain; Myocardial infarction; Prognosis; Feature Tracking; MRI; Radiology; Cardiology; Atrial; Left atrium; Right atrium; Heart failure; Conduit; Reservoir; Atrial Kick; late gadolinium enhancement; cardiovascular

German

Ziel der hier vorliegenden Dissertationsarbeit war die Einschätzung der prognostischen Relevanz der quantifizierten Vorhoffunktion bei Patienten mit akutem Myokardinfarkt (AMI). Herzkreislauferkrankungen stellen die weltweit häufigste Todesursache dar, wobei die atriale pathophysiologische Relevanz nach AMI noch umstritten ist. Basierend auf den beiden prospektiven multizentrischen Studien AIDA (Abciximab Intracoronary versus intravenously Drug Application in STEMI) und TATORT; Thrombus Aspiration in Thrombus Containing Culprit Lesions in Non–ST-Elevation) aus dem Erhebungszeitraum 2008 bis 2013 hat sich diese Arbeit zum Ziel gesetzt, anhand des FT die Vorhoffunktion der in den Studien eingeschlossenen Patienten in einer Sekundäranalyse zu untersuchen. Die Studie umfasst 1235 Patienten mit STEMI (n=795) und NSTEMI (n=440), die im Rahmen oben genannter Studien nach myokardischämischer Erstsymptomatik einer perkutanen Koronarintervention (PCI) unterzogen wurden. Dabei wurden unterschiedliche Therapieverfahren, intrakoronare vs. intravenöse Abciximab-Applikation bzw. Aspirationsthrombektomie im Vergleich zur Standard-PCI evaluiert. MR-tomographisch beinhalteten die Studien u.a. die Analyse der linksventrikulären Ejektionsfraktion (LVEF), Infarktgröße (IS), mikrovaskulären Obstruktion (MO) und des Myocardial Salvage Index. Als primäre kombinierte Endpunkte wurden Tod, Re-Infarkt und neu aufgetretene Herzinsuffizienz definiert (MACE, major adverse cardiac events). Folgende physiologische Aspekte der Vorhoffunktion wurden im Rahmen dieser Dissertationsarbeit quantifiziert: Die Reservoir-Funktion, welche die atriale Blutfüllung durch pulmonalvenösen Rückstrom während der ventrikulären Systole umfasst; die Conduit-Funktion, der Blutfluss während der frühen Diastole zum Ventrikel; und die Booster-Pump-Funktion, die Vergrößerung der ventrikulären Füllung während der späten Diastole. Das MRT-basierte Feature Tracking (FT) ist eine neuartige Technik zur Quantifizierung der atrialen Funktion. Das FT ermöglicht es den „Strain“, die myokardiale Gewebsdeformierung, zu untersuchen. Für die volumetrische Analyse wurden darüber hinaus die atrialen Ejektionsfraktionen (EF), enddiastolische und -systolische Volumina bestimmt. Die in den oben genannten Studien eingeschlossenen Patienten wurden ein Jahr nach dem initialen AMI nachbeobachtet und die mittels FT-berechneten Werte mit den primär klinischen Daten oben genannter Substudien korreliert. Linksatrial (LA) beeinträchtigte Strain-Parameter wiesen eine enge Korrelation zu einer erhöhten Auftretenswahrscheinlichkeit von MACE auf und konnten zwischen Gruppen unterschiedlichen Risikos für schwerwiegende kardiale Ereignisse unterscheiden. Die LA Reservoir-Funktion zeigte sich hierbei als die am besten geeignete Variable zur Risikostratifizierung, um zwischen Patienten unterschiedlichen MACE-Risikos global und in Subgruppen mit erhaltener und reduzierter LVEF, gering und stark ausgeprägter MO bzw. IS sowie erhaltenem und eingeschränktem globalen longitudinalen Ventrikelstrain differenzieren zu können. Zusätzlich zu etablierten MR-Parametern können Strain-Werte des LA die MACE-Prädiktion präzisieren und sind gleichwertig sowohl im STEMI- als auch im NSTEMI-Kollektiv anwendbar. Zudem zeigte sich ein erhöhtes Risiko für MACE bei einer erheblichen Funktionsbeeinträchtigung des rechten Vorhofes (RA). Darüber hinaus erwies sich eine verringerte RA Booster Pump-Komponente als dazu geeignet, als unabhängiger Vorhersageparameter zur Prognoseeinschätzung zu nützen sowie Patienten mit systolischer Herzinsuffizienz zu identifizieren. Auch zeigte sich das Potenzial der RA Reservoir- und Conduit-Komponente zur Risikostratifizierung bei Patienten mit weitgehend erhaltener EF. Auch konnte für LA und RA bestätigt werden, dass atriale Strain-Parameter einfach anhand kardialer MRT mittels SSFP-Cine-Sequenzen aus der Routine-Diagnostik ermittelt werden können. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die hiermit erfasste Vorhoffunktion für prognostische Risikoeinschätzung bei postinfarktiellen Patienten in die klinische Praxis zu integrieren. Weitere Studien sind notwendig, um die Bedeutung der kardialen MRT zur Risikostratifikation und die Funktion der Vorhöfe als kompensatorische Komponente bei unterschiedlichen kardialen Erkrankungen zu charakterisieren und ihre Bedeutung für Management und optimierte Therapiesteuerung kardial erkrankter Patienten zu definieren.
 
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