Valvüler aort stenozlu çocuklarda stenoz şiddetinin değerlendirilmesinde sol ventrikül ve aort arası ortalama sistolik basınç gradiyentinin yeri

Abstract

ÖZET VALVÜLER AORT STENOZLU ÇOCUKLARDA STENOZ ŞİDDETİNİN DEĞERLENDİRİLMESİNDE SOL VENTRİKÜL VE AORT ARASI ORTALAMA SİSTOLİK BASINÇ GRADİYENTİNİN YERİ AMAÇ: Valvüler aort stenozunun derecelendirilmesinde klasik olarak sol ventrikül ile aort arasındaki pik (tepe) sistolik basınç gradiyenti gözönünde tutulmaktadır, ancak pik sistolik basınç gradiyenti, stenoz derecesi hakkında tek başına yeterli bilgi vermeyebilir. Sol ventrikül ile aort arasındaki ortalama sistolik basınç gradiyentinin ise stenoz derecesini göstermekte daha değerli olabileceği söylenmiş, ancak aort stenozlu hastalar için ortalama gradiyent ölçümünü esas alan bir sınıflama yapılmamıştır. Amacımız, valvüler aort stenozu tanısı almış ve daha önce aort valv replasmanı yapılmamış çocuklarda semptomlar, fizik muayene bulguları, telekardiyografi, elektrokardiyografi, ekokardiyografi, egzersiz testi ve bir egzersiz simulatörü olarak uygulanan isoproterenol infüzyonu bulguları ile ekokardiyografide ölçülen sol ventrikül-aort arası ortalama sistolik basınç gradiyenti değerlerini karşılaştırmak suretiyle hafif, orta ve ağır valvüler aort stenozu grupları için sınır değerleri elde etmektir. Çalışmanın diğer amacı da valvüler aort stenozlu hastaların isoproterenol testine yanıtlarını değerlendirmektir. HASTALAR VE METOD: Valvüler aort stenozu tanısı alan, başka konjenital veya edinsel kalp hastalığı olmayan, yaşları 49 gün - 14.5 yıl (ortalama 7.9 ± 4.8 yıl, ortanca 6.5 yıl) arasında 14'ü erkek, 1'i kız 15 hasta çalışmaya alınmıştır. Hastalara semptom, fizik muayene, elektrokardiyografi, telekardiyografi, egzersiz testi bulguları ve ekokardiyografide ölçülen sol ventrikül diyastolik çapı, interventriküler septum ve sol ventrikül arka duvar kalınlıkları, sol ventrikül kitlesi, ejeksiyon fraksiyonu, fraksiyonel kısalma parametrelerini birlikte değerlendiren bir puanlama sistemi uygulanarak stenoz skoru belirlenmiştir. Ayrıca hastaların sol ventrikül-aort arası ortalama ve pik sistolik basınç gradiyentleri, kardiyak indeksleri, atım hacimleri, sol ventrikül diyastolik volümleri ekokardiyografide ölçülmüştür. Dört yaşından büyük 1 1 hastaya treadmill egzersiz testi uygulanmış, test sırasında egzersiz süresi, semptom,nabız ve kan basıncı cevapları ve ST-T değişiklikleri değerlendirilmiştir. 13 hastaya isoproterenol infüzyon testi doz 2 veya 3 basamakta arttırılarak uygulanmış, her bir basamak sonunda transvalvüler basınç gradiyentleri ve sol ventrikül sistolik fonksiyonları değerlendirilmiştir. BULGULAR: Hastaların sol ventrikül-aort arası ortalama ve pik sistolik gradiyent değerleri ile stenoz skorları arasında pozitif korelasyon izlenmiştir (sırasıyla r=70, p<0.01 ve r=0.60, p=0.01). Hastaların stenoz skorları, pik gradiyent değerleri, girişim gerektirip gerektirmediklerine göre ortalama gradiyent değerleri ve %95 güven aralıkları incelendiğinde ortalama sistolik gradiyent değerleri <2A mmHg olanlar hafif, 25-39 mmHg arasındakiler orta ve £40 mmHg olanlar da ağır derecede stenozlu hastalar olarak değerlendirilmiş, gruplar arasında örtüşme olmadığı izlenmiştir. Semptomatik hastaların 3'ünün de ortalama sistolik gradiyenti £40 mmHg izlenmiş, £40mmHg ortalama gradiyent değerinin semptom için sensitivitesi %100, spesifısitesi %66 bulunmuştur. Tril hastaların tümünde izlenmiş, ortalama sistolik gradiyenti £24 mmHg olan 3 hastanın 2'sinde 2/6 dereceden, £25 mmHg olan hastaların ise tümünde 3/6 dereceden üfürüm saptanmıştır. Elektrokardiyografide sol ventrikül hipertrofisi ve ST-T değişikliği ortalama gradiyenti £40 mmHg olanlarda daha sık görülmüştür (sırasıyla p=0.002 ve p=0.012). £40mmHg ortalama gradiyent değerinin elektrokardiyografide sol ventrikül hipertrofisi için sensitivitesi %87, spesifisitesi %100; ST-T değişikliği için sensitivitesi %100, spesifısitesi %80 bulunmuştur. Kardiyotorasik orandaki artış ile hastalığın şiddeti arasında anlamlı bir korelasyon izlenmemiştir (r=0.02, p=0.99). înterventriküler septum ve sol ventrikül arka duvar kalınlıkları, sol ventrikül kitlesi göreceli olarak orta ve ağır stenoz gruplarında artmış, bu artış istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Ortalama gradiyent değeri £24 mmHg olan hafif stenozlu hastalarda ventriküllerde hafif diyastolik fonksiyon bozukluğu izlenirken, gradiyenti artan hastalarda diyastolik disfonksiyon derecesi artmış, ancak gruplar arası fark istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. Ortalama gradiyent değerinin £40 mmHg bulunmasının, girişim endikasyonu olan hastaları belirlemede sensitivitesi ve spesifisitesi %100 bulunmuştur.Treadmill egzersiz testi 11 hastaya uygulanmış, hastaların tümü yaş ve cinsiyete göre yeterli egzersiz süresini tamamlamıştır. Egzersizde semptom, ST-T değişikliği, yetersiz nabız ve kan basıncı cevabı ortalama gradiyent değeri £24 mmHg olan hafif stenozlu hastalarda izlenmemişken, ortadan ağır stenoza doğru bu bulguların görülme oranları artmıştır. Egzersiz testinde ST-T değişikliğinin eşlik ettiği göğüs ağrısı olan tek hastanın ortalama sistolik gradiyenti >40 mmHg izlenmiş, 2:40 mmHg ortalama gradiyentin, egzersiz sırasında ST-T değişikliğiyle beraber semptom izlenmesinde sensitivitesi %100, spesifisitesi %63 bulunmuştur. isoproterenol infüzyon testi 12 hastaya uygulanmış, uygulama sırasında bir komplikasyon izlenmemiştir. İnfüzyon sırasında nabız (p=0.005) ve sistolik kan basıncında (p=0.042) istatistiksel olarak anlamlı artış ve diyastolik kan basıncında anlamlı düşme (p=0.007) izlenmiştir. Nabız artışı ile stenoz derecesi arasında anlamlı bir ilişki izlenmezken, sistolik kan basıncı artışı ile bazal ortalama gradiyent ve pik gradiyent değerleri arasında negatif korelasyon bulunmuştur (sırasıyla r= -0.59, p=0.04 ve r= -0.71, p=0.009). Diyastolik kan başmandaki azalma ortalama gradiyenti <40 mmHg olanlarda anlamlıyken (p=0.049), ortalama gradiyenti £ 40 mmHg üzerinde olanlarda anlamlı bulunmamış (p=0.11), ancak iki grup karşılaştırıldığında aradaki fark anlamlı izlenmemiştir. isoproterenol infüzyonu sırasında transvalvüler ortalama ve pik gradiyentlerde anlamlı artış izlenmiş (sırasıyla p=0.003 ve p=0.006), ancak stenoz şiddeti arttıkça (bazal ortalama gradiyent £40 mmHg) hastaların ortalama sistolik gradiyentlerini %50'den fazla arttı ramadı klan gözlenmiştir (p<0.01). isoproterenol testinde ortalama gradiyenti %50'den fazla arttıramamanın, ağır stenoz (£40 mmHg ortalama gradiyent) için sensitivitesi %80, spesifisitesi %100 bulunmuştur. isoproterenol infüzyonu sırasında sol ventrikül diyastolik volüm indeksinde istatistiksel olarak anlamlı bir azalma (p<0.01) izlenirken, hastaların atım hacmi indeksi değişmemiş, kardiyak indeks, ejeksiyon fraksiyonu ve fraksiyonel kısalmada artış izlenmiş, ancak istatistiksel olarak anlamlı bulunmamıştır. YORUM: Sol ventrikül-aort arası ortalama sistolik gradiyent, valvüler aort stenozunun şiddetinin belirlenmesinde değerlidir. Ekokardiyografik olarak ölçülen ortalama gradiyent değeri £24 mmHg bulunan hastalar hafif, 25-39 mmHg bulunan hastalar orta, £40 mmHg bulunan hastalar ağır stenoz olarak sınıflandırılmışlardır. Hastalaröykü, fizik muayene, elektrokardiyografi, ekokardiyografi ve egzersiz testi yanıtları ile değerlendirildiğinde, ortalama gradiyentin £40 mmHg bulunmasının, girişim endikasyonu olan, istirahatte veya egzersiz testinde semptom, ST-T değişikliği, elektrokardiyografide sol ventrikül hipertrofisi gösteren hastaları belirlemede sensitivitesi ve spesifisitesi yüksek bulunmuştur. Ortalama gradiyent değeri £40 mmHg olan hastalarda elektrokardiyografide sol ventrikül hipertrofisi ve ST-T değişikliği daha sık görülmüş (p=0.002 ve p=0.012); ekokardiyografide interventriküler septum ve sol ventrikül arka duvar kalınlığında ve sol ventrikül kitlesinde artış, egzersiz testinde yetersiz kan basıncı cevabı görülme sıklığı stenoz hafiften ağıra doğru ilerledikçe artmış, ancak gruplar arası fark istatistiksel anlamlılığa ulaşmamıştır. Bu çalışmada ayrıca valvüler aort stenozlu hastaların isoproterenol infüzyonuna cevapları değerlendirilmiş, isoproterenol testinin egzersiz testi yerine güvenilirlikle kullanılabileceği görülmüştür. Kalp artmış iş yükü ile karşılaştığında stenotik kapak düzeyindeki basınç gradiyentleri, kalp debisi, atım hacmi, sol ventrikül volümü, ejeksiyon fraksiyonu ve fraksiyonel kısalma gibi hemodinamik parametrelerde oluşan ve egzersiz testi ile değerlendirilemeyen değişiklikler isoproterenol infüzyonu sırasında ekokardiyografi ile incelenebilmiştir, isoproterenol testinde ortalama gradiyent değerinin %50'den fazla arttırılamamasının, stenozun ağır olduğunu (ortalama gradiyent £40 mmHg) gösterdiği izlenmiştir (sensitivitesi %80, spesifisitesi %100). ANAHTAR KELİMELER: Valvüler aort stenozu - Sol ventrikül-aort arası sistolik ortalama basınç gradiyenti - Ekokardiyografi - Egzersiz testi - isoproterenol.

SUMMARY ROLE OF THE DOPPLER MEAN SYSTOLIC PRESSURE GRADIENT IN THE ASSESSMENT OF THE SEVERITY OF VALVULAR AORTIC STENOSIS IN CHILDREN BACKGROUND: The peak-to-peak systolic pressure gradient between the left ventricle and aorta measured at cardiac catheterization is currently accepted as the gold standard in grading the severity of valvular aortic stenosis. However, the peak-instantaneous pressure gradient measured by Doppler echocardiography does not always correlate well with the catheterization gradients. The Doppler mean systolic pressure gradient between the left ventricle and aorta has been reported to be a more reliable noninvasive estimate of the severity of stenosis in children with valvular aortic stenosis. OBJECTIVES: The purpose of this study was to determine prospectively the Doppler mean systolic pressure gradients that correspond to mild, moderate or severe aortic stenosis classified according to symptoms, physical findings, chest x-ray, ECG, echocardiography and exercise test results. Another aim of the study was to evaluate the responses to isoproterenol infusion applied as an exercise test simulator in children with aortic stenosis. PATIENTS AND METHODS: 15 patients (14 boys and 1 girl) with valvular aortic stenosis, aged 49 days-14.5 years (mean 7.9±4.8 years, median 6.5 years) were enrolled in the study. Patients with congenital or acquired additional lesions, associated defects were excluded. Symptoms, physical findings, ECG, chest x-ray, exercise test results, echocardiographic measurements of left ventricular end-diastolic diameter, ventricular septal and left ventricular posterior wall thickness, left ventricular mass, ejection fraction, fractional shortening were evaluated and graded so that a `stenosis score` reflecting the clinical severity of aortic stenosis was obtained for each patient. Peak-instantaneous and mean systolic pressure gradients between the left ventricle and aorta, left ventricular end-diastolic volume, stroke volume and cardiac index were measured by echocardiography. Treadmill 5stroke volume and cardiac index were measured by echocardiography. Treadmill exercise testing was performed in 1 1 patients over 4 years of age, and duration of exercise, symptoms, heart rate and blood pressure responses, ST-T changes were evaluated. Isoproterenol infusion test was performed in 1 3 patients with incremental doses in 2-3 stages, transvalvular pressure gradients and left ventricular systolic functions were evaluated at the end of each stage. RESULTS: The Doppler mean and peak-instantaneous systolic pressure gradients between the left ventricle and aorta were found to correlate significantly with the stenosis scores (r=0.70, p<0.01 and r= 0.60, p=0.01 respectively).The patients were classified into mild, moderate and severe aortic stenosis groups according to stenosis scores, Doppler peak gradients and need for intervention; Doppler mean gradient values at 95% confidence level were £24 mmHg, 25-39 mmHg and £40 mmHg in mild, moderate and severe aortic stenosis groups respectively. All patients with symptoms had Doppler mean systolic gradients £ 40 mmHg, the sensitivity and specificity of a Doppler mean gradient £40 mmHg for predicting the presence of symptoms were 100% and 66% respectively. A systolic thrill was palpable in all of the 15 patients studied; two of the three patients with a Doppler mean gradient £24 mmHg had grade 2/6 systolic murmurs while all patients with a mean gradient £25 mmHg had grade 3/6 systolic murmurs. Left ventricular hypertrophy and ST-T changes on ECG were significantly more common in patients with a Doppler mean gradient £40 mmHg (p=0.002 and p=0.012 respectively). The sensitivity and specificity of a Doppler mean systolic gradient £40 mmHg for predicting left ventricular hypertrophy on the ECG were 87% and 100% respectively. The correlation between the cardiothoracic ratio and severity of stenosis was not significant. Left ventricular mass, ventricular septal and left ventricular posterior wall thickness were increased, although insignificantly, in moderate and severe aortic stenosis groups. Mild diastolic dysfunction was observed in the mild aortic stenosis group with Doppler mean gradients £24 mmHg. Although a gradual increase in the degree of diastolic impairment was observed parallel to the increase in the Doppler mean gradients, the difference between mild, moderate and severe aortic stenosis groups was not significant. 6A Doppler mean gradient £ 40 mmHg predicted the need for intervention with 100% sensitivity and 100% specificity. 1 1 patients underwent treadmill exercise testing; exercise duration was within the expected range for age and sex in all patients. None of the patients with a Doppler mean gradient £24 mmHg had symptoms, ST-T changes, abnormal heart rate or blood pressure responses to exercise, but in patients with a mean gradient £25 mmHg abnormal exercise test results were observed with increasing frequency as the degree of stenosis increased. The only patient who developed chest pain accompanied by ST-T changes on exercise had a mean gradient >40 mmHg; a Doppler mean gradient 2:40 mmHg predicted symptomatic ST-T changes on exercise with 100% sensitivity and 63% specificity. Isoproterenol infusion was administered to 12 patients and no complications were observed during the test. Significant increases in heart rate (p=0.005), systolic blood pressure (p=0.042) and a significant decrease in diastolic blood pressure (p=0.007) were observed during the infusion. While a significant relation between the increase in heart rate and the degree of stenosis could not be detected, negative correlations between the increase in systolic blood pressure and baseline mean and peak gradient values were documented (r= -0.59, p=0.04 and r= -0.71, p=0.009, respectively). In patients with a Doppler mean gradient < 40 mmHg, the decrease in diastolic blood pressure was significant (p=0.049), while in those with a mean gradient £40 mmHg it was not significant (p=0.11). However, the difference in the diastolic blood pressure response to isoproterenol infusion between the two groups was not statistically significant. During isoproterenol infusion, the mean and peak transvalvular gradients increased significantly (p<0.01), but in patients with severe stenosis (baseline mean gradient £40 mmHg ) the increase in mean systolic gradients were limited to <50 % the baseline value. Failure to increase the mean gradient by > 50% the baseline value during isoproterenol infusion had 80% sensitivity and 100% specificity for predicting severe aortic stenosis (mean gradient £40 mmHg). A significant decrease in the left ventricular diastolic volume index was observed (p<0.01) in response to isoproterenol, while the stroke volume index failedto increase and the cardiac index, ejection fraction, fractional shortening increased, albeit insignificantly. CONCLUSION: The mean systolic pressure gradient between the left ventricle and aorta is a reliable estimate of the severity of valvular aortic stenosis. In this study, patients with Doppler mean gradients £24 mmHg were classified as mild, 25-39 mmHg as moderate and £40 mm Hg as severe aortic stenosis, based on clinical findings, ECG, exercise testing and echocardiography. A Doppler mean gradient 2: 40 mmHg was highly sensitive and specific for predicting the need for intervention, presence of symptoms or ST-T changes at rest or on exercise and left ventricular hypertrophy on ECG. Isoproterenol infusion appears to be a safe and reliable alternative to exercise testing. In this study, the hemodynamic response to increased cardiac workload in patients with valvular aortic stenosis was assessed by the administration of isoproterenol, a P-adrenergic agonist. Alterations in hemodynamic parameters such as transvalvular pressure gradients, cardiac output, stroke volume, left ventricular volume, ejection fraction and fractional shortening, which are technically difficult to assess during dynamic exercise testing were evaluated by echocardiography during isoproterenol testing. Failure to increase the mean gradient by >50%the baseline value in response to isoproterenol was found to be highly sensitive and specific for predicting severe aortic stenosis. KEYWORDS: Valvular aortic stenosis - Mean systolic pressure gradient - Echocardiography - Exercise testing - Isoproterenol