Tloušťka stěny levé komory a přítomnost asymetrické hypertrofie u zdravých mladých armádních rekrutů

Úvod

Rozlišení mezi fyziologickou hypertrofií levé komory (LK) sekundární v důsledku fyzické zátěže a hypertrofickou kardiomyopatií (HCM) je složité a stále častější klinické dilema.1 Nadměrná diagnóza HCM může vést k předčasnému ukončení profesionální sportovní kariéry, zatímco nedostatečná diagnóza může jedince vystavit riziku náhlé srdeční smrti při náročné fyzické zátěži. V současné době se fyziologické a patologické formy hypertrofie rozlišují pomocí různých diagnostických algoritmů a echokardiografie.2,3 Nejistota však často přetrvává a lékaři se při řešení takových případů často obracejí na kardiovaskulární magnetickou rezonanci (CMR). Tato technika nabízí lepší prostorové rozlišení, lepší vizualizaci boční stěny a apexu a je neomezená echokardiografickými okny; chybí však normální rozmezí pro měření tloušťky stěny a často se používá echokardiografická mezní hodnota 13 mm.4

Klinický pohled na str. 267

Při stanovení diagnózy HCM je důležitý jak vzor, tak stupeň ztluštění stěny. Ačkoli koncentrické vzory zesílení stěn jsou častěji spojovány se zvýšeným afterloadem a atletickým srdcem, HCM je tradičně spojována s regionálními a asymetrickými zesíleními, nejčastěji v komorovém septu. Podle nedávných doporučení American College of Cardiology Foundation/American Heart Association se HCM obvykle pozná podle regionálního nárůstu tloušťky stěny LK ≥ 15,0 mm, přičemž za hraniční se považují hodnoty 13 a 14 mm.5 Takové asymetrické zesílení stěny však bylo popsáno také u aortální stenózy i hypertenze,6-8 a my jsme předpokládali, že by se mohlo vyvinout také v reakci na náročný fyzický trénink.

Cílem této studie proto bylo vyšetřit měření tloušťky stěny CMR u skupiny mladých zdravých mužů a posoudit, zda se asymetrické zesílení stěny může vyvinout jako součást fyziologické odpovědi na cvičení.

Metody

Studie Rekrutanti

Rekrutanti byli zařazeni do studie LARGE Heart, jak bylo popsáno dříve.7,9 Stručně řečeno, 541 po sobě jdoucích zdravých mladých mužů bílé pleti, armádních rekrutů, bylo prospektivně studováno při nástupu do výcvikového pluku britské armády v Lichfieldu ve Velké Británii v období od července 2002 do dubna 2004. Vyloučeni byli rekruti se stanovenou diagnózou hypertenze, diabetes mellitus, kardiomyopatie a ti, kteří pravidelně užívali léky. Armádní rekruti jsou rutinně vyšetřováni na klinické příznaky nebo rodinnou anamnézu kardiomyopatie či náhlé smrti v raném stadiu a při podezření na ně byli odesláni ke kardiologickému specialistovi. Etický souhlas udělil Výbor pro klinický výzkum obranných zdravotnických služeb a od všech účastníků byl získán písemný informovaný souhlas. Tato studie byla provedena v souladu s Helsinskou deklarací.

Základní údaje

Byly shromážděny údaje týkající se anamnézy, stavu kouření, užívání léků a konzumace alkoholu. Byla zaznamenána výška a hmotnost rekruta a odhadnuta plocha povrchu těla pomocí Mostellerova vzorce, plocha povrchu těla=(/3600)½.

Předpisy britské armády vyžadují, aby všichni noví armádní rekruti při nástupu prokázali předem stanovenou úroveň fyzické zdatnosti. Ta zahrnuje statický zdvih pytle se závažím (mezi 15 a 40 kg), přenášení dvou 20kg nosičů vody na vzdálenost delší než 150 m během 2 minut a běh na 1,5 míle za <12 minut 45 s. Pro účely této studie každý účastník také podstoupil nezávislé hodnocení fyzické aktivity, jak bylo popsáno dříve.9,10 V něm byly uvedeny sporty provozované v současnosti a v blízké minulosti; doba účasti (v letech); počet hodin hraných týdně a úroveň účasti (ve volném čase nebo pro školu či okres). Pro zjednodušení bylo vytvořeno skóre fyzické aktivity na základě 3 faktorů: počtu sportů, kterých se rekrut účastnil, zda v daném sportu pokračoval, a úrovně, na které sport provozoval; toto skóre bylo použito jako primární měřítko fyzické aktivity.

Fyzický tréninkový režim

Všichni rekruti absolvovali identické 12týdenní období intenzivního silového a vytrvalostního tréninku. Ten zahrnoval více než 40 hodin fyzického cvičení týdně s průměrným energetickým výdejem >5000 kalorií denně. Prováděla se směs aerobních a anaerobních cvičení, včetně běhu, plavání, kliků, přítahů, sedů-lehů a pochodů se zátěžovými batohy (do 35 kg).

CMR hodnocení tloušťky stěny LK

CMR byla provedena jak na začátku, tak po ukončení fyzického tréninkového režimu pomocí mobilního 1,5 Tesla CMR skeneru Siemens Sonata a s použitím protokolů popsaných dříve.11,12 Všechny snímky byly pořízeny pomocí sekvence bez ustálené precese.

Analýzu snímků prováděl manuálně jeden vyšetřovatel (P.L.) zaslepený vůči ostatním údajům studie, včetně toho, zda se jednalo o snímky před nebo po cvičení, pomocí nástroje CMRtools (Cardiovascular Imaging Solutions, Londýn, Velká Británie). Maximální tloušťka stěny LK byla vypočtena na konci diastoly v každém ze 17 segmentů myokardu s výjimkou trabekul pravé komory. Byla provedena tři měření a byl použit průměr těchto hodnot (obr. 1). Bazální měření byla provedena na snímcích v krátké ose těsně pod výtokovým traktem LK, zatímco měření ve střední dutině byla provedena pomocí snímků v krátké ose na úrovni papilárních svalů. Nakonec byla provedena apikální měření a měření skutečného vrcholu na dvou- a čtyřkomorových zobrazeních (Obrázek 1)

Měření hmotnosti a objemu LK bylo provedeno a indexováno k ploše povrchu těla, jak bylo popsáno a uvedeno dříve.9,10 Následně byly použity k odvození poměru hmotnosti/objemu LK (M/V) jako CMR ekvivalentu relativní tloušťky stěny8 a poměru tloušťky stěny/objemu (maximální enddiastolická tloušťka stěny dělená indexovaným enddiastolickým objemem LK) jako míry tloušťky stěny ve vztahu k velikosti dutiny.13 Ukázalo se, že posledně jmenovaný ukazatel je užitečným rozlišovacím znakem mezi ztluštěním stěny způsobeným cvičením a patologickým ztluštěním souvisejícím s kardiomyopatií nebo stavy spojenými se zvýšeným afterloadem.13

Studie reprodukovatelnosti

Z kohorty bylo náhodně vybráno dvacet rekrutů. Po stanovení metodiky měření tloušťky stěny LK byly všechny skeny těchto rekrutů analyzovány nezávisle dvěma vyškolenými pozorovateli (P.L. a S.P.), aby bylo možné stanovit míru reprodukovatelnosti mezi pozorovateli. Pro posouzení variability uvnitř pozorovatele P.L. zopakoval analýzy nejméně o 2 měsíce později, aby se minimalizovalo zkreslení při vzpomínání.

Asymetrické zesílení stěny

Prevalence asymetrického zesílení stěny byla definována jako tloušťka stěny komory ≥13,0 mm, která byla >1,5× větší než tloušťka protilehlého segmentu myokardu. Její přítomnost byla hodnocena u každého armádního rekruta před i po období fyzického tréninku.

Statistika

Měření tloušťky stěny bylo prezentováno jako průměr±SD. Horní 95% hranice normy pro každý segment byla vypočtena jako průměr±2 SD. Rozdíly mezi tloušťkami stěn v různých oblastech komory byly hodnoceny pomocí Studentova párového t-testu a ANOVA, která zohlednila rekrut jako náhodný faktor. Rozdíly v charakteristikách rekrutů s asymetrickým ztluštěním stěny a bez něj byly hledány pomocí nepárového t testu. Pro porovnání údajů před a po tréninku byly použity párové t testy. 95% normální rozmezí pro rozdíly mezi opakovanými měřeními tloušťky stěny LK (meze shody) bylo odhadnuto vynásobením SD průměru rozdílů koeficientem 1,96. Pro rozdíly uvnitř a mezi pozorovateli byly vypočteny intraklasické korelační koeficienty s 95% intervaly spolehlivosti. Data byla analyzována pomocí softwaru SPSS verze 17.0 (SPSS Inc, Chicago, IL). Za statisticky významné bylo považováno dvoustranné P<0,05.

Výsledky

Studie Rekruti

Studie CMR byly získány u 541 mužů, rekrutů armády (věk, 20±2 roky), před programem fyzické přípravy a opakovaně po něm u 309 rekrutů (věk, 20±2 roky). Základní charakteristiky těchto dvou skupin byly podobné (tabulka 1). Žádný z rekrutů neměl v anamnéze hypertenzi nebo kardiovaskulární onemocnění a u žádného z nich nebylo klinické podezření na základní kardiomyopatii. Sto šedesát pět rekrutů (40 %) bylo současnými kuřáky, 47 (11 %) bylo bývalými kuřáky a žádný z nich neužíval léky

Reprodukovatelnost

Za 20 vybraných rekrutů provedl P. L. 340 párových měření tloušťky stěny LK, vykazující vynikající míru reprodukovatelnosti uvnitř pozorovatele, bez fixních nebo proporcionálních zkreslení a s úzkými mezemi shody ±0,99 mm. To platilo na všech úrovních komory (báze, střední dutina a hrot; tabulka 2). Celkově byla hodnota intraklasického korelačního koeficientu pro tato měření 0,98. Shoda mezi pozorovateli byla podobně dobrá s průměrným rozdílem 0,07 mm, mezemi shody ±1,03 mm a hodnotou intraklasického korelačního koeficientu 0,99 (tabulka 2).

Základní údaje

Tloušťka stěny LV

V 17 segmentech myokardu byly zjištěny významné rozdíly v tloušťce stěny (obrázek 2; tabulka 3). Tloušťka stěny LK se postupně snižovala při postupu od báze k apexu (báze 10,3 ± 1,0 mm; střední dutina 10,2 ± 0,9 mm; apex 7,3 ± 1,0 mm; apex 2,3 ± 0,6 mm; P<0,001). Na úrovni bazální a střední dutiny byla průměrná tloušťka stěny větší v septu než v laterální stěně (11,0±1,4 mm oproti 10,1±1,3 mm; P<0,001). U sto dvaceti pěti rekrutů (23 %) byla zjištěna tloušťka stěny ≥ 13,0 mm, která byla nejčastěji pozorována v septu (87 %). Čtyřicet šest (9 %) mělo maximální tloušťku stěny ≥14,0 mm a u 14 rekrutů (3 %) byla ≥15,0 mm. Celkově u 4 ze 17 segmentů LK přesáhla 95% horní hranice normální tloušťky stěny 13,0 mm. Pro střední inferoseptum byla 95% horní hranice normy 14,1 mm (tab. 3). Dvě procenta souboru (12 z 541 rekrutů) splňovala kritéria pro asymetrické ztluštění stěny ještě před zahájením fyzického tréninkového režimu (obr. 3).

Odezva na fyzický trénink

Po tréninku se prevalence asymetrického zesílení stěny zvýšila, takže bylo přítomno u 10 % souboru (31 z 309 rekrutů), přičemž nejčastěji postihovalo inferoseptum střední dutiny (74 %) (obr. 3). U těchto rekrutů se maximální tloušťka stěny zvýšila z 12,7±1,1 mm před tréninkem na 14,1±0,9 mm po tréninku (P<0,001), ale na rozdíl od zbytku souboru se indexovaná hmotnost LK a enddiastolický objem nezměnily (P=0,71, resp. P=0,61; tab. 4 a 5). M/V se v této podskupině ani v celé kohortě při cvičení rovněž nezměnil. Ačkoli u rekrutů, u nichž došlo k asymetrickému zesílení stěny, došlo k malému zvýšení poměru tloušťka stěny/objem, tento poměr zůstal ve všech případech normální (<0,15 mm-m2-mL-1), což svědčí o remodelační reakci vyvolané cvičením (tabulky 4 a 5).13 Elektrokardiogramy byly k dispozici pouze u 3 z 31 rekrutů, ale opět nesvědčily pro HCM.

Ve výchozích charakteristikách rekrutů, u nichž došlo a nedošlo k asymetrickému zesílení stěny, nebyl žádný rozdíl, s výjimkou indexu tělesné hmotnosti, který byl u prvně jmenovaných nepatrně vyšší (24±3 versus 23±3 kg/m; P=0,02; tabulky 4 a 5). Pouze 3 z rekrutů s asymetrickým ztluštěním stěny po cvičení jej měli na počátku a u každého z nich se stupeň regionálního ztluštění stěny po cvičení dále zvýšil.

Diskuse

V souboru mladých armádních rekrutů jsme prokázali významné regionální rozdíly v tloušťce stěny LK a to, že více než pětina našich rekrutů měla při měření pomocí CMR tloušťku stěny rovnou nebo větší než 13,0 mm. Kromě toho se prevalence asymetrického zesílení stěny zvýšila v reakci na program fyzického tréninku, což naznačuje, že přibližně u desetiny jedinců vzniká jako součást fyziologické odpovědi na cvičení. Tato pozorování mají důležité důsledky pro diagnostiku HCM u mladých, fyzicky zdatných mužů.

Měření tloušťky stěny

Prokázali jsme vynikající reprodukovatelnost mezi pozorovateli i uvnitř pozorovatele při našem měření tloušťky stěny pro všechny oblasti myokardu s mezemi shody 1 mm.

V souladu s předchozími studiemi14 byly při těchto měřeních pozorovány významné regionální rozdíly s postupným ztenčováním stěny LK při pohybu od báze k hrotu a při srovnání boční stěny se septem. Nicméně 95% horní hranice normální tloušťky stěny byla >13,0 mm ve 4 ze 17 segmentů LK. To je v příkrém rozporu s předchozími echokardiografickými studiemi. Dokonce i mezi elitními sportovci a sportovkyněmi byla totiž tloušťka stěny ≥ 13 mm popsána pouze v 1 % až 2 %.2,15,16 To pravděpodobně odráží větší citlivost CMR na regionální nárůst tloušťky stěny než echokardiografie, což bylo prokázáno v několika předchozích studiích zkoumajících různé srdeční stavy.8,17 Svůj podíl však mohl mít i charakter našeho souboru. Vzhledem k požadavkům na vstup do britské armády je pravděpodobné, že náš soubor měl vysokou výchozí úroveň fyzické zdatnosti, takže mnozí z rekrutů měli pravděpodobně atletické srdce ještě před výcvikem, a tedy i zvýšenou naměřenou tloušťku stěn. Vzhledem k této obavě by naše normální rozmezí nemělo být považováno za reprezentativní pro celou populaci a je zapotřebí dalších studií, které by takové rozmezí definovaly u více sedavých jedinců. Nicméně naše výsledky naznačují, že vzhledem k regionální variabilitě není pravděpodobné, že by univerzální mezní hodnota byla vhodná pro všechny segmenty myokardu, a že měření tloušťky stěny CMR 13 až 15 mm je pozorováno zcela běžně u mladých sportujících mužů, kteří jsou nezřídka vyšetřováni na HCM.

Asymetrické zesílení stěny

Před tréninkem bylo asymetrické zesílení stěny přítomno ve 2 %, ale po období intenzivního fyzického cvičení se dramaticky zvýšilo na 10 %. U těchto rekrutů se maximální tloušťka stěny zvýšila z 12,7 na 14,1 mm a nebyla pozorována mimo septum. Na rozdíl od zbytku souboru a předchozích popisů remodelace vyvolané cvičením však nedošlo ke změně indexované hmotnosti nebo objemů LK, což podtrhuje, že tato reakce představuje neobvyklou formu adaptace.

Vysvětlení, proč u některých rekrutů došlo k asymetrickému zesílení stěny, zůstává nejasné. U těchto rekrutů nebyly zjištěny žádné další klinické markery, které by naznačovaly diagnózu HCM. Žádný rekrut neměl příznaky, rodinnou anamnézu ani fyzické příznaky svědčící pro kardiomyopatii a u několika rekrutů, u nichž byly k dispozici elektrokardiogramy, byly tyto rovněž v mezích normy. Navíc poměr tloušťky stěny a diastolického objemu, který je považován za užitečný rozlišovací znak mezi ztluštěním stěny způsobeným cvičením a ztluštěním souvisejícím se zvýšeným afterloadem nebo kardiomyopatií13 , byl u všech našich rekrutů normální. Zdá se proto nepravděpodobné, že by cvičení u těchto rekrutů pouze demaskovalo základní kardiomyopatii, zejména vzhledem k četnosti, s jakou byla pozorována asymetrie. Pravděpodobnější se zdá, že u některých jedinců dochází k asymetrickému ztluštění stěny jako součásti normální fyziologické reakce na cvičení, i když s klíčovými rozdíly oproti dříve uváděným vzorcům adaptace. Na základě těchto výsledků bychom proto nabádali k opatrnosti při diagnostice HCM na základě hraničního zvýšení regionální tloušťky stěny (13-15 mm), zejména u mladých a fyzicky zdatných mužů.

Poměr hmotnosti LK/diastolického objemu

Jak jsme již dříve uvedli, potvrdili jsme na velké kohortě vojenských rekrutů, že hmotnost LK se při cvičení zvyšuje; naše analýza poměru hmotnosti LK/objemu (M/V) v této studii však přináší další poznatky. Důležité je, že jsme prokázali, že M/V se po cvičení nezměnil, což naznačuje, že nárůst hmotnosti je vyvážen změnami objemu komor. Navíc poměr tloušťka stěny/objem zůstal u všech subjektů normální, což podporuje roli těchto 2 parametrů jako užitečných rozlišovacích znaků mezi hypertrofií vyvolanou cvičením a jinými formami hypertrofie.

Omezení studie

Výhodou soustředění se na mladou kohortu dospělých je, že můžeme zajistit, že stavy jako hypertenze, ischemická choroba srdeční nebo diabetes mellitus neovlivní naše výsledky. Jak však bylo uvedeno, naše kohorta má pravděpodobně vyšší úroveň fyzické kondice na počátku studie než běžná populace, takže je nepravděpodobné, že by naše referenční rozmezí bylo šířeji použitelné. Je proto zapotřebí další práce ke stanovení skutečného normálního rozmezí tloušťky stěny u obou pohlaví a ideálně v celé škále věkových kategorií a etnik.

Dawson et al18 nedávno publikovali měření tloušťky stěny u 20 případů ve věku 20 až 30 let (10 mužů), které se zdá být o něco nižší než naše (např. bazální anterolaterální, 9,0±2,5 oproti 10,0±1,3 mm). Opět to může odrážet vysokou výchozí úroveň fyzické zdatnosti našich armádních rekrutů nebo prostě nízký počet v jejich souboru.

Elektrokardiogramy nebyly v našem souboru rutinně prováděny, což je omezení při snaze odlišit hypertrofii způsobenou cvičením a hypertrofii související s HCM. Přesto se domníváme, že vzhledem k výsledkům poměru tloušťka stěny/objem a screeningu, který armádní rekruti podstupují před přijetím do armády, můžeme být spokojeni s tím, že asymetrické ztluštění stěny bylo pozorováno jako součást fyziologické remodelační odpovědi na cvičení a nikoli jako projev kardiomyopatie.

Závěr

V populaci mladých mužů armádních rekrutů jsme prokázali významné regionální rozdíly v tloušťce stěny LK a že je běžné, že tato tloušťka přesahuje tradiční normální hranici 13,0 mm. Kromě toho jsme poskytli důkaz, že asymetrické ztluštění stěny se vyskytuje jako běžná reakce na cvičení. Tato pozorování naznačují, že u mladých sportovců vyšetřovaných pro HCM by diagnóza neměla být stanovena pouze na základě hraničního zvýšení regionální tloušťky stěny CMR.

Poděkování

Děkujeme dobrovolníkům z řad armádních rekrutů v Lichfieldu, pohostinnosti a spolupráci personálu armádního výcvikového pluku v Lichfieldu, zejména personálu lékařské přijímací stanice, personálu důstojnické jídelny a velícímu důstojníkovi. Děkujeme také společnosti Alliance Medical Limited, která poskytla mobilní skener CMR, a oceňujeme zejména náročnou práci techniků provádějících skenování.

Poznámky

.