Η συμβολή της ηλεκτροκαρδιογραφικά συγχρονισμένης τομογραφικής απεικόνισης - Gated SPECT - στη διερεύνηση της στεφανιαίας νόσου

Abstract

Aim Summed stress score (SSS), perfusion defect score (PDS), left ventricular ejection fraction (LVEF), end diastolic volume (EDV) and end systolic volume (ESV) are perfusion and functional semi-quantitative parameters obtained using gated myocardial perfusion scintigraphy (Gated-SPECT). For the automatic calculation of the aforementioned variables, Emory Cardiac Toolbox (ECTb), Myovation and Quantitative gated single-photon emission tomography (QGS), are three of the most commonly used computer processing software packages. In the present study, we sought to evaluate and compare these three programs in measuring left ventricular quantitative variables.Materials and Methods634 consecutive patients (419 men and 215 women, mean age 64.0years ±10.6 years) comprised our study cohort. All patients were properly referred for myocardial perfusion imaging, for the evaluation of known or suspected coronary artery disease and patient risk stratification. Patients with valvular or congenital heart disease, cardiomyopathies, with low quality SPECT studies and those with inability to obtain gated SPECT data (atrial fibrillation or other severe arrhythmias) were excluded. Myocardial perfusion scintigrams were performed according to Tc99m-Tetrofosmin, one day stress/rest gated-SPECT protocol. SSS, PDS(stress), PDS(rest) and stress/rest LVEF, EDV and ESV were automatically calculated using ECTb, Myovation and QGS, on ʻXeleris 3ʼ central workstation (GE Healthcare). Participants were further subdivided into groups according to: heart size (ESV cut-off value: 25ml), perfusion (SSS >/≤3) and other patient/protocol related factors (gender, diabetes mellitus, Bruce protocol, vasodilator stress test). LVEF was categorized as normal (≥50%), mildly-moderately impaired (35-49%) and severely abnormal (<35%). The agreement between the three processing programs was assessed with the calculation of intraclass correlation coefficients (ICC) for random effects models.ResultsThe concordance between the three software programs was good to excellent for both perfusion and functional parameters in overall population, ESV≤25ml, ESV>25ml, SSS>3 subgroups (Interclass Correlation Coefficients, ICCs values, ranging from 0.73 to 0.93). The concordance between the softwares was good to excellent for both perfusion and functional indices in the overall population, ESV ≤ 25ml, ESV>25ml and SSS> 3 subgroups (Interclass Correlation Coefficients, ICCs : 0.73-0.93). In SSS≤3 subgroup, the correlation was excellent for LV functional parameters, but suboptimal for perfusion variables (ICCs: 0.30-0.83). Mean differences between the three softwares were significant according to sex, concerning stress ESV, stress EDV, stress LVEF , rest ESV, rest LVEF, SSS, PDSs and PDSr. Also, mean differences between the three softwares were significant according to exercise test (Bruce protocol), concerning stress ESV, stress EDV, stress LVEF, rest ESV, rest EDV, rest LVEF, SSS and PDSr. Furthermore, mean differences between the three softwares for stress LVEF (p=0.010) and rest LVEF (p=0.044) were significant according to the presence of diabetes mellitus. Finally, for all stress and rest LV functional parameters (p<0.05) along with SSS (p<0.001) and PDSs (p<0.001), mean differences between the three software were significant according to vasodilator stress testing. LVEF categorization revealed similar variability between the algorithms (discordance 18.1% and 11.1% for stress and rest LVEF values, respectively). Pair comparisons demonstrated considerable differences concerning all measurements for patient subgroups. Conclusion Automated gated-SPECT analysis can significantly reduce inter- and intra-observervariability in the scintigraphic assessment of LV myocardial perfusion and function, enabling the comparison of the related parameters in the same patient over time or between patient groups. In the present study, SSS, PDSs, PDSr, stress/rest LVEF, stress/rest EDV and stress/rest ESV were measured in 634 patients using three software packages, and our data, consistent with previous reports, indicated favorable concordance among these algorithms in the evaluation of the aforementioned variables. However, in pair comparisons, differences were demonstrated in the mean values of the parameters. Furthermore, the statistical significance of our findings, with regard to ESV and SSS classifications, was evaluated. Conclusively, the observed discrepancies should be taken into account, particularly when a new algorithm is introduced, or if more than one software packages are used in the same nuclear medicine department.

Η ΗΚΓφικά συγχρονισμένη, gated-SPECT απεικόνιση αιματώσεως του μυοκαρδίου είναι μια ευρέως διαδεδομένη εξέταση με τεκμηριωμένη διαγνωστική και προγνωστική αξία στην ισχαιμική καρδιοπάθεια. Είναι μία τεχνική, η οποία επιτρέπει την ταυτόχρονη εκτίμηση της αιμάτωσης, της περιοχικής κίνησης και του βαθμού πάχυνσης του μυοκαρδιακού τοιχώματος της αριστερής κοιλίας κατά τη συστολή. Αν και η ποιοτική εκτίμηση των εικόνων αποτελεί την καθιερωμένη μέθοδο αξιολόγησης των μελετών, ο υπολογισμός διαφόρων ποσοτικών παραμέτρων έχει αυξήσει σημαντικά την αντικειμενικότητα και την επαναληψιμότητα της μεθόδου. Το άθροισμα των stress score (Summed stress score-SSS), η έκταση του ελλείμματος αιμάτωσης εκφρασμένη σε ποσοστό του μυοκαρδίου της αριστερής κοιλίας (%) – perfusion defect score, το κλάσμα εξώθησης (LVEF), ο τελοσυστολικός (ESV) και τελοδιαστολικός (EDV) όγκος της αριστερής κοιλίας αποτελούν τις κυριότερες ποσοτικές παραμέτρους των gated-SPECT μελετών. Για τον αυτόματο υπολογισμό των προαναφερόμενων μεταβλητών, έχουν χρησιμοποιηθεί τα εξής λογισμικά: Emory Cardiac Toolbox (ECTb), Myovation and Quantitative gated single-photon emission tomography (QGS). Στην παρούσα εργασία, μελετήσαμε αρχικά τη συμφωνία μεταξύ των εν λόγω λογισμικών στον υπολογισμό των ποσοτικών παραμέτρων αιμάτωσης και λειτουργικότητας της αριστερής κοιλίας σε ένα μεγάλο πληθυσμό ασθενών. Ακολούθως, εξετάσθηκε η επίδραση του φύλου, του μεγέθους της καρδιάς, της αιμάτωσης / συστολικής απόδοσης, της παρουσίας σακχαρώδους διαβήτη καθώς και του είδους της δοκιμασίας κοπώσεως στον υπολογισμό των ανωτέρω ποσοτικών παραμέτρων μεταξύ των τριών προγραμμάτων. Συνολικά μελετήθηκαν 634 ασθενείς, με μέσο όρο ηλικίας τα 64 έτη, εκ των οποίων οι 415 ήταν άνδρες. Οι συμμετέχοντες παραπέμφθηκαν σωστά για σπινθηρογράφημα αιματώσεως μυοκαρδίου για την εκτίμηση γνωστής ή ύποπτης στεφανιαίας νόσου και τη διαστρωμάτωση κινδύνου. Από τη μελέτη αποκλείστηκαν ασθενείς με βαλβιδοπάθειες, συγγενείς ανωμαλίες και άλλης, μη ισχαιμικής αιτιολογίας μυοκαρδιοπάθειες όπως και όσοι είχαν σοβαρή αρρυθμία-κολπική μαρμαρυγή στο ΗΚΓ ηρεμίας. Το πρωτόκολλο απεικόνισης που εφαρμόστηκε ήταν πρωτόκολλο μίας ημέρας με Tc99m – Tetrofosmin stress/ rest gated-SPECT. Οι ποσοτικές μεταβλητές: SSS, PDS(stress), PDS(rest) and stress/rest LVEF, EDV and ESV υπολογίστηκαν αυτόματα με τη χρήση των τριών λογισμικών ECTb, Myovation and QGS, μετά από κατάλληλη ανάλυση των εικόνων σε κεντρικό σταθμό εργασίας - central workstation ʻXeleris 3ʼ (GE Healthcare). Ο συνολικός πληθυσμός της μελέτης κατηγοριοποιήθηκε περαιτέρω σε ομάδες ανάλογα με : το μέγεθος της καρδιάς (ESV cut-off value: 25ml), την αιμάτωση (SSS >/≤3) καθώς και άλλους παράγοντες σχετιζόμενους με τον ασθενή και το πρωτόκολλο (φύλο, σακχαρώδης διαβήτης, δοκιμασία φόρτισης : Bruce protocol ή αγγειοδιασταλτικό stress test). Επιπλέον, το κλάσμα εξώθησης της αριστερής κοιλίας LVEF ταξινομήθηκε σε τρείς κατηγορίες : φυσιολογικό (≥50%), ηπίως έως μετρίως επηρεασμένο (35-49%) καθώς και σοβαρά επηρεασμένο (<35%). Η συμφωνία μεταξύ των τριών προγραμμάτων εκτιμήθηκε με τη χρήση των συντελεστών intraclass correlation coefficients (ICCs). Ήταν καλή έως άριστη τόσο για τις μεταβλητές της αιμάτωσης όσο και για τις μεταβλητές λειτουργικότητας της αριστερής κοιλίας στο συνολικό πληθυσμό, και στις εξής υποκατηγορίες ασθενών ESV≤25ml, ESV>25ml, SSS>3 (οι συντελεστές συμφωνίας, ICCs κυμαίνονταν από 0.73 έως 0.93). Στην υποομάδα με SSS≤3 η συσχέτιση ήταν άριστη για το κλάσμα εξώθησης και τους όγκους της αριστερής κοιλίας, αλλά χαμηλή για τις παραμέτρους αιμάτωσης (ICCs: 0.30-0.83). Οι διαφορές στις τιμές των Stress ESV, Stress EDV, Stress LVEF, Rest ESV, Rest LVEF, SSS, PDSS (%) και PDSR (%) μεταξύ των 3 λογισμικών βρέθηκαν να διαφοροποιούνται σημαντικά ανάλογα με το φύλο των ασθενών. Επίσης, οι διαφορές στις τιμές των Stress ESV, Stress EDV, Stress LVEF, Rest ESV, Rest EDV, Rest LVEF, SSS και PDSR (%) μεταξύ των 3 λογισμικών βρέθηκαν να διαφοροποιούνται σημαντικά ανάλογα με το αποτέλεσμα των ασθενών στο Bruce test. Ως προς την κατηγοριοποίηση των ασθενών ανάλογα με την ύπαρξη σακχαρώδους διαβήτη, σημαντικές διαφορές βρέθηκαν στον υπολογισμό των Stress LVEF και Rest LVEF. Επίσης, οι διαφορές σε όλους τους δείκτες μεταξύ των 3 λογισμικών βρέθηκαν να μεταβάλλονται σημαντικά ανάλογα με το αποτέλεσμα των ασθενών στο Vasodilator Stress Test. Τέλος, κατά τη σύγκριση μεταξύ των τριών αλγορίθμων, στην κατηγοριοποίηση σύμφωνα με το κλάσμα εξώθησης της αριστερής κοιλίας βρέθηκε ανάλογη ποικιλότητα (ποσοστά διαφωνίας συνολικά 18.1% and 11.1% για stress and rest LVEF, αντίστοιχα). Στην παρούσα μελέτη, όπως και σε προηγούμενες μελέτες η συμφωνία μεταξύ των λογισμικών ήταν αρκετά ικανοποιητική για την εκτίμηση των διαφόρων δεικτών αιμάτωσης και λειτουργικότητας της αριστερής κοιλίας. Ωστόσο, συγκρίσεις κατά ζεύγη των προγραμμάτων ως προς τις απόλυτες τιμές των μεταβλητών έδειξαν διαφορές. Συμπερασματικά θα λέγαμε ότι η αυτοματοποιημένη ποσοτική ανάλυση των gated-SPECT μελετών πλεονεκτεί στο ότι ελαττώνει σε σημαντικό βαθμό την υποκειμενικότητα του παρατηρητή, επιτρέποντας τη σύγκριση των διαφόρων μεταβλητών είτε σε διαδοχικές εξετάσεις του ιδίου ασθενούς είτε μεταξύ διαφορών υποπληθυσμών. Αν και στην αξιολόγηση των σπινθηρογραφικών ευρημάτων θα πρέπει να συνεκτιμώνται οι δείκτες αιμάτωσης και συστολικής απόδοσης της αριστερής κοιλίας, θα πρέπει πάντα να λαμβάνονται υπόψη οι αναφερόμενες αποκλίσεις, και ιδιαίτερα όταν σε ένα εργαστήριο πυρηνικής ιατρικής εισάγεται ένας νέος αλγόριθμος ή χρησιμοποιούνται περισσότερα του ενός λογισμικά.