Lek. med. Wioletta Wydra. Zakład Niewydolności Serca i Rehabilitacji Kardiologicznej

Transkrypt

1 Lek. med. Wioletta Wydra Zakład Niewydolności Serca i Rehabilitacji Kardiologicznej Katedry i Kliniki Kardiologii, Nadciśnienia Tętniczego i Chorób Wewnętrznych II Wydziału Lekarskiego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego p.o. Kierownika Zakładu: Dr n. med. Maciej Janiszewski Ocena zmienności załamka P w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego jako nowego wykładnika niedokrwienia mięśnia sercowego The assessment of the P-wave alternans during the electrocardiographic stress test as a new marker of myocardial ischemia Praca na stopień doktora nauk medycznych wykonana w Katedrze i Klinice Kardiologii, Nadciśnienia Tętniczego i Chorób Wewnętrznych II Wydziału Lekarskiego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Kierownik: Prof. dr hab. med. Marek Kuch Promotor: Prof. dr hab. med. Marek Kuch Promotor pomocniczy: Dr n. med. Agnieszka Barbara Wsół Warszawa 2018

2 STRESZCZENIE Wstęp Choroba niedokrwienna serca jest jedną z głównych przyczyn umieralności w krajach rozwiniętych. Z powodu starzenia się społeczeństwa oraz częstszego występowania czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych obserwuje się stały wzrost częstości występowania choroby wieńcowej na świecie, także u coraz młodszych pacjentów. Uznaną metodą wykrywania niedokrwienia mięśnia sercowego jest analiza odcinka ST w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego ze szacowaną średnią czułością 45-50% i swoistością 85-90%. Inne badania użyteczne w diagnostyce choroby niedokrwiennej serca, mimo większej wartości diagnostycznej, są rzadziej stosowane z uwagi na mniejszą dostępność oraz wyższy koszt badania. Szczególnym ograniczeniem elektrokardiograficznego testu wysiłkowego jest stosunkowo niska czułość, szczególnie u kobiet. W związku z tym poszukuje się nowych parametrów niedokrwienia mięśnia sercowego w elektrokardiograficznym teście wysiłkowym. Podstawy patofizjologiczne kaskady niedokrwienia mięśnia sercowego, wpływ niedokrwienia na wymiar lewego przedsionka, a przez to na długość załamka P oraz wyniki dotychczasowych badań wskazują na użyteczność oceny zmienności załamka P w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego jako nowego wykładnika niedokrwienia mięśnia sercowego. Cele Głównym celem badania była ocena zmienności załamka P (P-wave alternans) w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego jako wartości predykcyjnej istotnego zwężenia nasierdziowej tętnicy wieńcowej. Zmienność załamka P była oceniana jako samodzielny czynnik prognostyczny oraz jako zsumowany ze standardowymi wykładnikami niedokrwienia w teście wysiłkowym: istotnymi obniżeniami odcinka ST, bólem w klatce piersiowej, hypotensją, arytmią komorową, wystąpieniem LBBB.

3 Celami dodatkowymi niniejszej pracy były: - ocena zmienności załamka P (P-wave alternans) w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego jako wartości predykcyjnej istotnego zwężenia nasierdziowej tętnicy wieńcowej w populacji pacjentów z ujemnym elektrokardiograficznie testem wysiłkowym oraz w zależności od lokalizacji i stopnia zaawansowania choroby wieńcowej; - wpływ nadciśnienia tętniczego, nadwagi/otyłości, przerostu mięśnia lewej komory na zmiany morfologii załamka P w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego oraz wpływ ww. stanów na wartość predykcyjną zmian załamka P jako wykładnika istotnego zwężenia nasierdziowej tętnicy wieńcowej. Pacjenci i metody Do badania włączono prospektywnie 265 pacjentów, którzy celem diagnostyki choroby wieńcowej mieli wykonany elektrokardiograficzny test wysiłkowy, a następnie w okresie do 6 miesięcy koronarografię. Wszystkich pacjentów oceniano pod kątem występowania nadciśnienia tętniczego, otyłości lub nadwagi oraz przerostu lewej komory w badaniu echokardiograficznym. W elektrokardiograficznym teście wysiłkowym oprócz uznanych kryteriów niedokrwienia mięśnia sercowego (istotne obniżenie odcinka ST, ból w klatce piersiowej, hypotensja, arytmia komorowa, wystąpienie LBBB) oceniano także czas trwania (długość) załamka P w pierwszej minucie po zaprzestaniu wysiłku (PWDrecovery) oraz różnicę długości załamka P w pierwszej minucie po zaprzestaniu wysiłku oraz w spoczynku (ΔPWD) w odprowadzeniu II oraz V5. Do realizacji celów badania przeprowadzono analizę statystyczną. Wykorzystano w niej zbiór adekwatnych technik i metod analitycznych. Obejmowały one: testy normalności K-S i Lillieforsa, test W Shapiro-Wilka, test χ 2, jednoczynnikową analizę wariancji (ANOVA), test a priori Tukey a, korelację liniową Pearson a. Wyliczono czułość, swoistość elektrokardiograficznego testu wysiłkowego dla istotnego obniżenia odcinka ST, innych kryteriów niedokrwienia mięśnia sercowego, PWDrecovery 120 ms oraz wzrostu ΔPWD. Oceniono również wartość predykcyjną PWDrecovery 120 ms oraz wzrostu ΔPWD w diagnostyce choroby wieńcowej w populacji pacjentów z ujemnym elektrokardiograficznie testem wysiłkowym oraz w zależności od lokalizacji i stopnia zaawansowania choroby wieńcowej. Zbadano także wpływ nadwagi lub otyłości (BMI 25

4 kg/m 2 ), nadciśnienia tętniczego oraz przerostu mięśnia lewej komory na wartość predykcyjną zmian załamka P jako wykładnika istotnego zwężenia nasierdziowej tętnicy wieńcowej. Wyniki badania 1. Długość załamka P w okresie recovery (PWDrecovery) oraz różnica w długości załamka P w okresie recovery oraz w spoczynku (ΔPWD) były istotnie większe w grupie pacjentów z istotnymi zwężeniami w tętnicach wieńcowych w porównaniu z pacjentami bez istotnych zwężeń. 2. Czułość elektrokardiograficznego testu wysiłkowego dla istotnego obniżenia odcinka ST była niska i wynosiła jedynie 31% (25% u kobiet, 42% u mężczyzn), przy swoistości 76%. Dodanie innych parametrów niedokrwienia (indukowane wysiłkiem: ból w klatce piersiowej, arytmia komorowa, hypotensja, blok lewej odnogi pęczka Hisa) zwiększyło czułość do 41% (swoistość 69%). 3. Czułość elektrokardiograficznego testu wysiłkowego dla wydłużenia załamka P 120 ms w pierwszej minucie po zaprzestaniu wysiłku (PWDrecovery) wynosiła 55% (52% u kobiet, 48% u mężczyzn), przy zachowanej swoistości 68%. Oceniając oba parametry (zmienność załamka P oraz istotne obniżenie odcinka ST) czułość elektrokardiograficznego testu wysiłkowego zwiększyła się i wynosiła dla PWDrecovery 120 ms 65%, a wraz z innymi parametrami niedokrwienia - 83%, chociaż odbyło się to kosztem swoistości (odpowiednio 51% i 20%) 4. Czułość elektrokardiograficznego testu wysiłkowego dla wzrostu ΔPWD wynosiła 44% (42% u kobiet, 45% u mężczyzn), przy zachowanej swoistości 62%. Oceniając oba parametry (zmienność załamka P oraz istotne obniżenie odcinka ST) czułość elektrokardiograficznego testu wysiłkowego zwiększyła się i wynosiła dla wzrostu ΔPWD 61%, a oceniając wraz z innymi parametrami niedokrwienia wzrosła do 69%, przy swoistości odpowiednio 44% i 42%. 5. Czułość elektrokardiograficznego testu wysiłkowego była szczególnie wysoka u kobiet i wynosiła 71% przy ocenie trzech parametrów niedokrwienia (wzrost ΔPWD, istotne obniżenie odcinka ST oraz inne kryteria niedokrwienia - indukowane wysiłkiem: ból w klatce piersiowej, arytmia komorowa, hypotensja, blok lewej odnogi pęczka Hisa). Jakkolwiek u mężczyzn wynosiła 67%.

5 6. U 40% pacjentów z ujemnym elektrokardiograficznym testem wysiłkowym stwierdzono istotne zwężenia w tętnicach wieńcowych. 7. U pacjentów z ujemnym elektrokardiograficznym testem wysiłkowym i istotnym zwężeniem tętnic wieńcowych PWDrecovery 120 ms występował w 41% (63% u kobiet, 31% u mężczyzn), natomiast przyrost ΔPWD aż w 81% (92% u kobiet, 76% u mężczyzn). Zwraca uwagę szczególnie wysoka zmienność załamka P w grupie kobiet. 8. Dla lewej tętnicy wieńcowej uwzględniając jako wartość predykcyjną przyrost ΔPWD czułość była większa (69%), niż dla prawej tętnicy wieńcowej (35%), przy swoistościach odpowiednio 47 % oraz 56%. 9. Czułość dla przyrostu długości załamka P (ΔPWD) zwiększała się wraz z liczbą tętnic wieńcowych zmienionych miażdżycowo: dla choroby jednonaczyniowej wynosiła 31%, dla choroby dwunaczyniowej - 47%, zaś dla choroby trójnaczyniowej - 70%. 10. Występowanie nadciśnienia tętniczego, nadwagi/otyłości, przerostu mięśnia lewej komory nie wpływało istotnie na zmianę morfologii załamka P w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego. 11. Nadciśnienie tętnicze oraz nadwaga/otyłość wykazywały ujemny wpływ na wartość predykcyjną zmian załamka P (zarówno dla PWDrecovery 120 ms, jak i dla przyrostu ΔPWD) jako wykładnika istotnego zwężenia nasierdziowej tętnicy wieńcowej. Wnioski 1. Ocena zmienności załamka P (P-wave alternans) w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego może być wykorzystywana jako nowy wykładnik niedokrwienia mięśnia sercowego. 2. Dodanie oceny zmienności załamka P w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego do oceny dotychczasowych parametrów niedokrwienia mięśnia sercowego (istotne obniżenie odcinka ST, ból w klatce piersiowej, arytmia komorowa, hypotensja, pojawienie się bloku lewej odnogi pęczka Hisa) istotnie zwiększa czułość badania. 3. Zwiększenie wartości diagnostycznej elektrokardiograficznego testu wysiłkowego przy wykorzystaniu oceny zmienności załamka P stwierdza się zwłaszcza u kobiet. 4. Ocena zmienności załamka P jest przydatna u osób z ujemnym elektrokardiograficznym testem wysiłkowym, co pozwala na wykrycie istotnego zwężenia w tętnicach wieńcowych w tej grupie pacjentów, szczególnie u kobiet.

6 5. Zmienność załamka P w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego jest czynnikiem prognostycznym ciężkości choroby wieńcowej (jedno-, dwu- i trójnaczyniowa), ma większą wartość diagnostyczną dla istotnego zwężenia lewej tętnicy wieńcowej w porównaniu z prawą tętnicą wieńcową. 6. Występowanie nadciśnienia tętniczego, nadwagi/otyłości, przerostu mięśnia lewej komory nie wpływa istotnie na zmianę morfologii załamka P w czasie elektrokardiograficznego testu wysiłkowego. Nadciśnienie tętnicze oraz nadwaga/otyłość mają natomiast ujemny wpływ na wartość predykcyjną zmian załamka P jako wykładnika istotnego zwężenia nasierdziowej tętnicy wieńcowej.

7 ABSTRACT Introduction Coronary heart disease is one of the main causes of the mortality in developed countries. Due to the ageing of the population and the higher prevalence of cardiovascular risk factors, a steady increase in the incidence of the coronary heart disease in the world is observed, pointing to an increasing population of younger patients. An approved method of detecting myocardial ischemia is the ST analysis during electrocardiographic exercise test with a mean sensitivity of 45-50% and specificity of 85-90%. The other tests useful in the diagnosis of ischemic heart disease, despite the higher diagnostic value, are less frequently used due to the lower availability and higher cost of the test. Particular limitation of the electrocardiographic exercise test is relatively low sensitivity, especially among women. Therefore, new parameters of myocardial ischemia are sought in the electrocardiographic exercise test. Pathophysiological basis of the cascade of the myocardial ischemia, the effect of ischemia on the size of the left atrium and thus the length of the P-wave and the results of previous studies point to the usefulness of P-wave alternans assessment during electrocardiographic exercise test as a potentially new marker of the myocardial ischemia. Objectives The main objective of the study was an assessment of P-wave alternans during electrocardiographic exercise test as a predictive value of significant coronary artery stenosis. The P-wave alternans was assessed as an independent prognostic factor and as summed up with the other exercise-induced abnormalities of myocardial ischemia: significant STdepression, chest pain, hypotension, ventricular arrhythmia and LBBB occurrence. An additional objectives of this study were: - assessment of P-wave alternans during electrocardiographic exercise test as a predictive value of significant coronary artery stenosis in the population of patients with the "negative" electrocardiographic exercise test and depending on the location and stage of coronary artery disease;

8 - influence of hypertension, overweight/obesity, left ventricular hypertrophy on changes in P-wave morphology during electrocardiographic exercise test and influence of the abovenamed states on the predictive value of P-wave alternans as a marker of significant stenosis of the coronary artery. Patients and methods Prospectively 265 patients, who underwent an electrocardiographic exercise test for diagnosis of the coronary heart disease and subsequently coronary angiography for up to 6 months, were included in the study. All patients were evaluated for the presence of hypertension, obesity or overweight and left ventricular hypertrophy in the echocardiography. In the electrocardiographic exercise test, apart from the other exercise-induced abnormalities of the myocardial ischemia (significant ST-depression, chest pain, hypotension, ventricular arrhythmia, LBBB occurrence), the duration (length) of the P-wave in the first minute of the recovery period (PWDrecovery) and the difference in the length of the P-wave in recovery and at rest (ΔPWD) in lead II and V5 were also evaluated. Statistical analysis was carried out for the purposes of the study. A set of an adequate analytical techniques and methods was used for it. These included: K-S and Lilliefors normality tests, Shapiro-Wilk test, χ2 test, one-way analysis of variance (ANOVA), Tukey's a priori test, Pearson's linear correlation. Sensitivity, specificity of electrocardiographic exercise test for significant ST depression, other criteria of myocardial ischemia, PWDrecovery 120 ms and increase in ΔPWD were calculated. The PWDrecovery prediction value 120 ms and the ΔPWD increase in the diagnosis of coronary heart disease in the population of patients with the "negative" electrocardiographic exercise test and depending on the location and stage of coronary artery disease were also assessed. The effect of overweight or obesity (BMI 25 kg / m2), hypertension and left ventricular hypertrophy on the predictive value of P-wave alternans as an marker of a significant coronary artery stenosis was also determinated.

9 Results 1. The length of the P-wave in the recovery period (PWDrecovery) and the difference in the length of the P-wave in recovery and at rest (ΔPWD) were significantly higher in the group of patients with significant coronary artery stenosis compared to patients without significant stenosis. 2. The sensitivity of the electrocardiographic exercise test for significant ST-segment depression was low and was only 31% (25% among women, 42% among men), with specificity of 76%. The addition of other ischemia parameters (induced by effort: chest pain, ventricular arrhythmia, hypotension, left bundle branch block) increased the sensitivity to 41% (specificity 69%). 3. The sensitivity of the electrocardiographic exercise test for the P-wave elongation 120 ms in the first minute of the recovery period (PWDrecovery) was 55% (52% among women, 48% among men), with specificity - 68%. Assessing both parameters (the P-wave alternans and significant ST-depression) the sensitivity of the electrocardiographic exercise test increased and was higher for PWDrecovery 120 ms - 65%, and with other ischemic parameters - 83%, although this was at the expense of specificity (51% and 20% respectively). 4. The sensitivity of the electrocardiographic exercise test for ΔPWD increase was 44% (42% among women, 45% among men), with specificity maintained - 62%. Assessing both parameters (P-wave alternans and significant ST-depression) the sensitivity of the electrocardiographic exercise test increased and was 61% for ΔPWD increase, and with other ischemic parameters - 69% with the specificity of 44% and 42%, respectively. 5. The sensitivity of the electrocardiographic exercise test was particularly high among women and was 71% in the assessment of three ischemia parameters (ΔPWD increase, significant ST-depression and other ischemic criteria - effort induced: chest pain, ventricular arrhythmia, hypotension, left bundle branch block Hisa). However, among men it was 67%. 6. Among 40% of patients with the "negative" electrocardiographic exercise test, significant stenosis in the coronary arteries were found. 7. Among patients with the "negative" electrocardiographic exercise test and significant coronary artery stenosis PWDrecovery 120 ms occurred in 41% (63% among women, 31% among men), while the increase in ΔPWD up to 81% (92% among women, 76 % among men). Particularly the high score of the P-wave alternans in the group of women is noteworthy.

10 8. For the left coronary artery, the sensitivity was higher as a predictive value (ΔPWD) (69%) than for the right coronary artery (35%), with specificities of 47% and 56%, respectively. 9. The sensitivity for the increase in the length of the P-wave (ΔPWD) increased with the number of atherosclerotic coronary arteries: 31% for a single-vessel disease, 47% for a twovessel disease and 70% for a three-vessel disease. 10. The occurrence of hypertension, overweight/obesity, left ventricular hypertrophy did not significantly change the morphology of the P wave during the electrocardiographic exercise test. 11. Hypertension and overweight/obesity had a negative effect on the predictive value of P-wave changes (both for PWDrecovery 120 ms and for ΔPWD increase) as a marker of significant coronary artery stenosis. Conclusions 1. The assessment of the P-wave alternans during the electrocardiographic exercise test can be used as a new marker of myocardial ischemia. 2. Adding the assessment of the P-wave alternans during the electrocardiographic exercise test to assess the other exercise-induced abnormalities of myocardial ischemia (significant STdepression, chest pain, ventricular arrhythmia, hypotension, left bundle branch block) significantly increases the sensitivity of the study. 3. Increasing the diagnostic value of electrocardiographic exercise test using the assessment of the P-wave alternans is observed especially among women. 4. The evaluation of the P-wave alternans is useful among people with the "negative" electrocardiographic exercise test, what allows the detection of significant stenosis in the coronary arteries in this group of patients, especially among women. 5. The P-wave alternans during the electrocardiographic exercise test is a prognostic factor for the severity of coronary disease (one-, two- and three-vessel), has a greater diagnostic value for significant narrowing of the left coronary artery as compared to the right coronary artery. 6. The occurrence of hypertension, overweight/obesity, left ventricular hypertrophy does not significantly change the morphology of the P wave during the electrocardiographic exercise test. However, hypertension and overweight/obesity have a negative impact on the predictive value of P-wave changes as a marker of significant coronary artery stenosis.