Slagvolym och hjärtminutvolym (LVOT VTI)

Klinisk bakgrund

Dopplerbaserad beräkning av slagvolym och hjärtminutvolym via vänster kammares utflödesobstruktionsområde (LVOT) är den standardiserade icke-invasiva metoden för flödesmätning vid ekokardiografi. Metoden tjänar två huvudsakliga beslut: att bedöma hjärtminutvolym vid hemodynamisk utredning, och att leverera det slagvolymindex som ligger till grund för gradering av aortastenos med lågt flöde. Utan en tillförlitlig slagvolymberäkning kan kontinuitetsekvationen inte användas för klaffarea, och lågflödesfenotyper av aortastenos kan varken identifieras eller särskiljas från måttlig stenos.

Beräkning av slagvolym och hjärtminutvolym

Metoden bygger på antagandet att LVOT är cirkulär och att flödet är plättformat. Tvärsnittsarean beräknas från LVOT-diametern, och slagvolymen erhålls genom att multiplicera arean med den tidsintegrerade blodbanshastigheten (VTI) över en hjärtcykel:

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

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

$$CO = SV \times HR$$

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

där $d_{\text{LVOT}}$ är LVOT-diametern i cm, $\text{VTI}_{\text{LVOT}}$ är velocity time integral i LVOT i cm, $HR$ är hjärtfrekvensen i slag/min och $BSA$ är kroppsyta i m².

LVOT-diametern mäts i parasternal långaxelvy i mittsystole, 5 till 10 mm proximalt om aortaklaffen, och ska representera den minsta diametern i utflödesobstruktionsområdet [1]. LVOT VTI mäts med pulsed-wave Doppler i apikal femkammarsvy med provvolymen placerad på samma nivå som diametern mätts. Tre konsekutiva hjärtslag bör snittas, särskilt vid förmaksflimmer.

Metoden standardiserades i sina nuvarande former genom ASE:s och EACVI:s gemensamma riktlinjer för ekokardiografisk undersökning, senast reviderade 2019 [1]. Riktlinjerna definierar mätteknik, vyval och krav på bildkvalitet men härleder inte poängen från en specifik kohort, eftersom metoden är en fysikalisk beräkning, inte en riskmodell.

Tolkning i praktiken

Slagvolymindex under 35 mL/m² är den etablerade tröskeln för lågflödes-aortastenos och avgör om en patient med låg gradient och bevarad ejektionsfraktion ska klassificeras som paradoxal lågflödes-stenos eller som icke-sever stenos. Vid gradering av aortastenos är det detta värde som avgör huruvida kontinuitetsekvationens klaffarea ska tolkas som sant sever eller som en artefakt av lågt flöde.

För ren hemodynamisk övervakning, exempelvis på intensivvårdsavdelning, är metoden mest värdefull för trendning över tid snarare än för absolutmätning. Eftersom LVOT-diametern är anatomiskt fix hos vuxna behöver den inte mätas vid varje tillfälle, och förändringar i LVOT VTI återspeglar då direkt förändringar i slagvolym.

Validering och prestanda

Metodens överensstämmelse med termodilution har studerats i flera sammanhang. I en prospektiv studie av 167 patienter som genomgick koronar bypass-kirurgi mättes hjärtminutvolven med LVOT VTI via transesofageal ekokardiografi och med termodilution via pulmonary artery catheter under stabila hemodynamiska förhållanden [2]. Median CO var 3,64 L/min (IQR 1,59) med VTI LVOT och 3,90 L/min (IQR 1,6) med termodilution, vilket tyder på en systematisk underskattning på cirka 0,25 L/min med Doppler-metoden. Korrelationen mellan de två metoderna var dock endast måttlig (r = 0,28), vilket återspeglar breda limits of agreement vid individnivå.

En studie av intensivvårdspatienter där LVOT-diametern inte kunde mätas hos cirka 27 % av patienterna illustrerar den praktiska begränsningen [3]. När kroppsyta användes som surrogat för LVOT-diametern blev felet mycket stort: procentfel uppgick till 58 % med modifierad BSA-metod och 91 % med obehandlad BSA som surrogat. Även en maskininlärningsmodell baserad på patientkarakteristika gav ett procentfel på 33 % jämfört med expertmätning. Slutsatsen var att kroppsyta inte bör användas som ersättning för uppmätt LVOT-diameter.

VTI-mätningens reproducerbarhet har granskats i en studie med 25 operatörer och 20 patienter med aortastenos [4]. Variationskoefficienten för VTI i LVOT med pulsed-wave Doppler var 18,0 % (intra-operator 11,9 %, inter-operator 12,9 %), jämfört med 10,1 % för peak-velocity-mätning på samma spår. Huvudorsaken till VTI:ns sämre reproducerbarhet var de branta sluttningarna i början och slutet av Doppler-envelopen, vilka är svåra att spåra konsekvent. Detta innebär att en förändring i LVOT VTI på mindre än cirka 28 % hos en enskild patient inte kan skiljas från mätfel med 95 % konfidens.

Begränsningar

LVOT-diametern kvadreras och är därmed den dominerande felkällan. Ett mätfel på 2 mm vid en diameter på 20 mm ger ett fel i tvärsnittsarean på cirka 20 %. Mätningen ska göras i parasternal långaxelvy i mittsystole med inre kant-till-inre kant-teknik vid basen av aortaklaffens segel. Felaktig placering av provvolymen för VTI-mätningen, för långt proximalt eller distalt om diametern, introducerar ytterligare fel.

Metoden förutsätter cirkulär LVOT-geometri. Hos patienter med uttalad koncentrisk hypertrofi eller sigmoid septum kan tvärsnittet vara ovalt, vilket leder till systematiskt fel i areauppskattningen. Detta är särskilt relevant vid aortastenos med uttalad kammarhypertrofi.

Kroppsyta får inte användas som surrogat för LVOT-diametern [3]. Den individuella variationen i LVOT-diameter är för stor för att BSA-baserade skattningar ska vara kliniskt acceptabla.

Metoden gäller inte vid mekanisk aortaklaffprotes, uttalad aortastenos med kalk i LVOT, eller hypertrof kardiomyopati med dynamisk utflödesobstruktion, eftersom flödesprofilen då inte är plättformig och Doppler-spåren blir svåra att tolka. Vid oregelbunden rytm, särskilt förmaksflimmer, krävs snitt över flera slag, och vid stort slag-till-slag-variation blir beräkningen osäker.

VTI-mätningens höga variabilitet innebär att metoden är mer användbar för gruppnivå och trendning än för absolut bestämning hos den enskilda patienten [4]. Vid kliniska beslut som vilar på en engångsmätning, exempelvid gradering av lågflödes-aortastenos, bör därför mätningen upprepas och snittas över flera slag av en erfaren utredare.

Källor

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