Porównanie trzech różnych kryteriów interpretacji EKG w aspekcie różnicowania zmian adaptacyjnych od patologicznych u polskich sportowców wyczynowych

Transkrypt

1 Katedra Kardiologii, Nadciśnienia Tętniczego i Chorób Wewnętrznych II Wydziału Lekarskiego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego Zakład Kardiologii Sportowej i Nieinwazyjnej Diagnostyki Kardiologicznej Rozprawa na Stopień Doktora Nauk Medycznych Porównanie trzech różnych kryteriów interpretacji EKG w aspekcie różnicowania zmian adaptacyjnych od patologicznych u polskich sportowców wyczynowych lek. Agnieszka Jakubiak Promotor Pracy: Prof. dr hab. n. med. Wojciech Braksator Promotor Pomocniczy Pracy: Dr Dariusz Sitkowski Warszawa, 2019 r

2 I. STRESZCZENIE W JĘZYKU POLSKIM Wstęp: Przedłużony intensywny wysiłek fizyczny oddziałuje na układ krążenia sportowca, prowadząc do przebudowy mięśnia sercowego nazywanej sercem sportowca. Stopień adaptacyjnej przebudowy stanowi wypadkową rodzaju obciążenia wynikającego z uprawianej dyscypliny, czasu trwania treningu w latach oraz predyspozycji zawodnika. W sportach wytrzymałościowych klasy III C wg klasyfikacji Mitchell a obciążenie, jakiemu poddawane jest serce podczas treningów, skutkuje ponadprzeciętnymi zmianami, które można zaobserwować w zapisach EKG i badaniach obrazowych. Do właściwej interpretacji tych zmian wykorzystuje się m.in. kryteria oceny EKG, na podstawie których można podzielić nieprawidłowości elektrokardiograficzne na adaptacyjne, związane z treningiem i patologiczne, które z różną częstością stwierdza się u osób z rozpoznaną chorobą strukturalną (kardiomiopatie, wady zastawkowe) lub elektryczną serca (kanałopatie, zespoły preekscytacji). Odsetek zawodników kierowanych na dalsze badania ściśle zależy od wyboru kryteriów, które zostaną zastosowane do oceny krzywej EKG. Jak wynika z historii sportowych badań przesiewowych, kryteria interpretacji EKG wielokrotnie ewoluowały. W licznych pracach podejmowano tematykę skuteczności poszczególnych kryteriów interpretacji EKG u sportowców różnorodnych pod względem uprawianej dyscypliny, wieku, etniczności. W prezentowanej pracy przeprowadzono analizę zapisów EKG, stosując kryteria Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego z 2010 roku, kryteria z Seattle z 2012 roku oraz kryteria Refined z 2014 roku w wyselekcjonowanej grupie polskich sportowców wyczynowych, obciążonych wysiłkiem (klasy III C). Wyniki zweryfikowano względem parametrów ocenianych w badaniu echokardiograficznym. Cele Wobec powyższego sformułowano następujące cele pracy: 1. Analiza częstości występowania zmian elektrokardiograficznych u sportowców wyczynowych kategorii III C w zależności od zastosowanych kryteriów oceny (kryteria Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego - ESC, kryteria Seattle, kryteria Refined).

3 2. Ocena czułości i swoistości porównywanych kryteriów EKG w identyfikowaniu zmian obserwowanych w badaniu echokardiograficznym. 3. Ocena występowania zmian adaptacyjnych związanych z wysiłkiem fizycznym w badaniu echokardiograficznym i określenie czynników predykcyjnych ich występowania w tej grupie sportowców. 4. Ocena morfologicznej przebudowy serca w grupie sportowców wytrzymałościowych kategorii IIIC w odniesieniu do zakresu wartości referencyjnych dedykowanych dla sportowców. Materiał i metody W badaniu o charakterze retrospektywnym wykorzystano dane z badania lekarskiego, wyniki antropometryczne, elektrokardiogramy i badania echokardiograficzne wioślarzy, kajakarzy i kolarzy, członków Polskiej Kadry Narodowej, współzawodniczących w zawodach sportowych o zasięgu krajowym oraz międzynarodowym. Badania pochodziły z okresowych kontroli prowadzonych w Instytucie Sportu Państwowym Instytucie Badawczym w Warszawie przeprowadzonych w 2014 i 2015 roku. Sportowcy zostali podzieleni na dwie grupy wiekowe ( 18 r. ż oraz > 18 r. ż). Wyniki Przeanalizowano wyniki 262 sportowców. Mediana wieku badanych w grupie młodych wynosiła 17(2) lat, w grupie dojrzałych 23(4) lat. Zmiany adaptacyjne w EKG: Zmiany związane z treningiem zaprezentowało łącznie 164 (63%) sportowców, z czego 56% stanowili młodzi, a 77% dojrzali zawodnicy. Czynnikiem, który istotnie wpłynął na wystąpienie zmian adaptacyjnych w EKG była przynależność do grupy dojrzałych zawodników [OR=2,56]; płeć męska [OR=5,1]; lata treningu (rok) [OR=1,14]. Zmiany patologiczne w EKG: Kryteria Refined zmniejszyły (p<0,001) liczbę rozpoznanych zmian patologicznych w EKG do 8,0% w porównaniu z 12,6% (kryteria Seattle) i 30,5% (kryteria ESC). Zmiany patologiczne w EKG wg Refined wykazały najsilniejszy związek z płcią męską [OR=2,44], nie zależały natomiast od stażu treningowego, p=ns. W sumie 21 osób prezentowało zmiany patologiczne w EKG według Refined. Zmiany echokardiograficzne: Z całej badanej grupy tylko 4 sportowców miało całkowicie prawidłowy wynik badania echokardiograficznego, pozostali (98,2%) przekroczyli normy dla

4 populacji ogólnej. Wśród dojrzałych sportowców w większości występowała przebudowa mięśnia sercowego o typie przerostu koncentrycznego (48,1% vs 22,9%, p<0,001), natomiast młodzi sportowców częściej prezentowali prawidłową geometrię serca (35,7% vs 15,2%, p=0,001). Co 4 zawodnik (26%) przekroczył normy echokardiograficzne określone dla sportowców. Łącznie 53 z 57 sportowców prezentowało wymiar przegrody międzykomorowej powyżej 12 mm, w tym dwóch sportowców powyżej 15 mm. Powiększoną prawą komorę obserwowano u 7 z 57 sportowców. Jeden zawodnik nie przekroczył echokardiograficznych norm, natomiast miał dwupłatkową zastawkę aorty (BAV). Spośród 21 osób ze zmianami patologicznymi w EKG wg kryteriów Refined u 38% zawodników stwierdzono nieprawidłową morfologię serca. Czynnikami związanymi z przekroczeniem echokardiograficznych norm dla sportowców była przynależność do grupy dojrzałych zawodników [OR=4,7], płeć męska [OR=6,6]; lata treningu (rok) [OR= 1,2], a także obecność zmian patologicznych w EKG wg kryteriów Refined [OR=3,14] (dla kryteriów ESC p=0,12, a dla Seattle p=0,74). Zmiany adaptacyjne w EKG, w mniejszym stopniu niż patologiczne wiązały się z przekroczeniem norm echokardiograficznych dla sportowców [OR= 2,12]. Prawidłowy wynik EKG zmniejszał o połowę prawdopodobieństwo przekroczenia norm w badania echokardiograficznym [OR=0,47]. Niezależnym czynnikiem predykcyjnym zarówno wystąpienia zmian adaptacyjnych w EKG jak i przekroczenia echokardiograficznych norm dla sportowców była płeć męska [OR=4,6; OR = 8,0] oraz lata treningu [OR=1,12; OR= 1,3]. Czułość i swoistość: Kryteria EKG Refined wykazały 14% czułość i 95,1% swoistość wykrywania nieprawidłowości, czyli przekroczonych norm przewidzianych dla sportowców w badaniu echo (p=0,023). Nieprawidłowy wynik badania przesiewowego: Potencjalne choroby elektryczne serca stwierdzono u 4 osób (u 2 z nieprawidłowym wynikiem badania echo), które spełniały kryteria wydłużonego odstępu QT. Jedna z tych 4 osób miała stwierdzony dodatkowo zespół WPW. W sumie nieprawidłowy wynik na podstawie Kryteriów Refined oraz przekroczonych norm dla sportowców w badaniu echokardiograficznym stwierdzono u 71 sportowców: 13 (badanie ekg) i 57 (badanie echo, w tym 8 z ekg) i 1 (badanie echo- BAV). Zawodnicy najczęściej prezentowali zwiększenie wymiaru ścian LK oraz wydłużenie czasu trwania zespołu QRS > 110 ms. Ewidentne odchylenia sugerujące chorobę elektryczną serca, wadę zastawkową lub kardiomiopatię wystąpiły u 6 zawodników: 1) wydłużony odstęp QT + zespół WPW, 2)

5 wydłużony odstęp QT, 3) wydłużony odstęp QT, 4) wydłużony odstęp QT + IVS > 15 mm, 5) IVS > 15 mm, 6) BAV. Wnioski 1. Zmiany elektrokardiograficzne u sportowców wyczynowych kategorii III C występują stosunkowo często. W zależności od zastosowanych kryteriów oceny EKG, obserwuje się duże różnice w częstości występowania zmian wymagających dalszej diagnostyki - najwięcej wg kryteriów ESC, najmniej wg kryteriów Refined. 2. Zmiany w EKG wg kryteriów Refined, jako jedyne z trzech poddanych analizie, są związane z występowaniem w istotnym odsetku nieprawidłowości stwierdzanych w badaniu echokardiograficznym. Ocena taka charakteryzuje się niską czułością i wysoką swoistością. 3. Płeć oraz lata treningu to najsilniejsze niezależne czynniki predykcyjne związane z fizjologiczną adaptacją serca do wysiłku fizycznego u sportowców wyczynowych kategorii III C. 4. Sportowcy uprawiający dyscypliny kategorii III C wymagają indywidualizacji oceny, ponieważ co czwarty zawodnik przekracza normy określone dla sportowców.

6 I.STRESZCZENIE W JĘZYKU ANGIELSKIM Comparison of three different criteria for ECG interpretation in the aspect of the differentiation of the adaptive and pathological findings in top level Polish athletes Introduction Intense physical exercise affects the circulatory system of an athlete leading to myocardium remodeling called "athlete s heart". The degree of adaptive reconstruction depends on the exercise load in relation to the type of sports discipline, the duration of training over the years and the predisposition of the competitor. In a class III C of the endurance sports according to Mitchell's classification, the load subjecting athlete's heart influences on above-average changes observed in ECG and cardiac imaging. The proper ECG interpretation can be achieved by using criteria specific for athletes. These criteria divide ECG changes into adaptive which are related to the training and pathological which are unrelated to the training. These pathological findings can also be found with varying frequency in people with structural heart disease (cardiomyopathy, valvular disease) or electrical heart disease (channelopathies, pre-excitation syndromes). The percentage of athletes requiring further examination closely correlates to the selected type of ECG interpretation criteria. The history of sports screening examinations illustrates that criteria evolved many times. Numerous works have studied the effectiveness and the utility of different criteria for ECG interpretation in athletes. The groups studied were usually heterogenic in terms of discipline, age and ethnicity. In this work, ECG analysis was based on the three different criteria, namely the European Cardiac Society criteria from 2010, the Seattle criteria from 2012 and the Refined criteria from The study involved a selected group of top level Polish endurance athletes subjected to the highest load of exercises (class III C). The ECG results were verified in an echocardiographic examination. Objectives Taking into account the above, the following objectives of this study were decided:

7 1. An analysis of the frequency of electrocardiographic findings in the top-level athletes of category IIIC depending on the used criteria of ECG interpretation (criteria of the European Cardiac Society - ESC, Seattle criteria, Refined criteria). 2. An evaluation of the sensitivity and specificity of the compared ECG criteria in identifying echocardiographic changes. 3. An evaluation of the occurrence of adaptive changes relating to the training in echocardiography and determination of predictors of their occurrence in this group of athletes. 4. An evaluation of the morphological cardiac remodeling in the top-level athletes of category IIIC in relation to the reference values for athletes. Material and methods The retrospective study was based on data from a medical examination, anthropometric results, electrocardiograms and echocardiographic examinations of rowers, canoeists and cyclists who were members of the Polish National Team. They were competing in national and international sports competitions. The results arose from periodic checkups carried out in the Institute of Sport - National Research Institute in Warsaw, in 2014 and Athletes were divided into two age groups of above 18 years (elite) and under 18 years (young). Results The results of 262 athletes were analyzed. The median age of the athletes in the young group was 17(2) years and in the elite group was 23 (4) years. Adaptive findings in the ECG: Overall, 164 (63%) athletes presented ECG findings related to the training, of whom 56% were young, and 77% were elite. The factors that significantly influenced the occurrence of adaptive findings in the ECG was male gender [OR = 5.1], being the elite athlete [OR = 2.56] and each year of the training [OR = 1.14]. Pathological findings in the ECG: The refined criteria reduced (p <0.001) the percentage of pathological findings in the ECG to 8.0% compared to 12.6% identified by the Seattle criteria and 30.5% by the ESC criteria. The pathological findings in the ECG according to the Refined criteria were strongly related to the male gender [OR = 2.44], but did not depend on the years

8 of training, p = NS. In total, 21 people demonstrated pathological findings in the ECG according to the Refined criteria. Echocardiographic changes: Only 4 athletes from the entire study group had a completely normal echocardiographic result, while the others exceeded the norms for the general population (98.2%). Among the elite group of athletes, there were mainly remodeling of the myocardium of the type of concentric hypertrophy (elite 48.1% vs young 22.9%, p <0.001), whereas young athletes more often revealed proper heart geometry (35.7% vs 15.2%, p = 0.001). Every fourth competitor (26%) exceeded the echocardiographic standards for athletes. In total, 53 out of 57 athletes exhibited the size of a ventricular septum above 12 mm, including two athletes who had over 15 mm. The enlarged right ventricle was observed in 7 out of 57 athletes. One athlete did not exceed echocardiographic norms, although he had a bicuspid aortic valve (BAV). Of the 21 athletes with pathological ECG findings according to the Refined criteria, abnormal cardiac morphology in the ECHO was discovered in 38% of them. Factors associated with exceeding the echocardiographic norms for athletes were: male gender [OR = 6,6]; being the elite athlete [OR = 4,7], training duration (year) [OR = 1,2], as well as the presence of pathological findings in the ECG according to the Refined criteria [OR = 3.14] (for ESC p = 0.12 and for Seattle p = 0.74). ECG adaptive findings, to a lesser extent than pathological, were associated with exceeding the echocardiographic standards for athletes [OR = 2.12]. The normal ECG result halved the probability of exceeding the standards in echocardiography [OR = 0.47]. An independent predictor of occurrence of both the adaptive findings in the ECG and the exceeded echocardiographic norms was male gender [OR = 4,6; OR = 8,0] and years of the training [OR = 1,12; OR = 1,3]. Sensitivity and specificity: The Refined criteria showed a 14% sensitivity and 95.1% specificity of detecting abnormalities relating to exceeded norms for athletes in the ECHO (p = 0.023). Abnormal screening result: Potential cardiac electrical diseases were found in 4 subjects (2 of them had also abnormal ECHO results) that met the criteria for prolonged QT interval. One of these four athletes had additionally WPW syndrome.

9 In total an incorrect result based on the Refined Criteria and exceeded norms for athletes in the ECHO was found in 71 athletes: 13 (pathological ECG findings) and 57 (ECHO, including 8 with pathological ECG) and 1 (BAV in ECHO). The athletes most often showed an increase in the size of the left ventricle walls and an increase in the duration of the QRS complex over 110 ms. Evident deviations indicating on the cardiac electrical disease, cardiac valvular disease or cardiomyopathy occurred in 6 competitors the first had a prolonged QT interval + WPW syndrome, the second a prolonged QT interval, the third had a prolonged QT interval, the fourth a prolonged QT + IVS interval> 15 mm, the fifth IVS> 15 mm and the sixth had BAV. Conclusions 1.An electrocardiographic findings in the top-level athletes of category IIIC are relatively frequent. Depending on the ECG criteria used, there are large differences in the frequency of findings requiring further diagnostics. These findings are most common while using ESC criteria and least common while using Refined criteria. 2.The ECG findings according to Refined criteria, as the only one of the three analyzed, are associated with the occurrence of abnormalities in echocardiography in a significant percentage. Such an assessment is characterized by low sensitivity and high specificity. 3.Gender and years of training are the strongest independent predictors associated with physiological adaptation of the heart to physical exercise in category IIIC athletes.. 4.The athletes training the group III C sport disciplines require individual assessment, because every fourth competitor exceeds even the norms specific for athletes.