Linksventrikuläre Wanddicke und das Vorhandensein einer asymmetrischen Hypertrophie bei gesunden jungen Rekruten

Einführung

Die Unterscheidung zwischen physiologischer linksventrikulärer (LV) Hypertrophie als Folge von körperlicher Anstrengung und hypertropher Kardiomyopathie (HCM) ist ein komplexes und zunehmend häufiges klinisches Dilemma.1 Eine Überdiagnose der HCM kann zur vorzeitigen Beendigung einer professionellen Sportkarriere führen, während eine Unterdiagnose das Risiko eines plötzlichen Herztodes bei großer körperlicher Anstrengung birgt. Gegenwärtig werden physiologische und pathologische Formen der Hypertrophie mit Hilfe verschiedener diagnostischer Algorithmen und der Echokardiographie unterschieden.2,3 Häufig bestehen jedoch weiterhin Unsicherheiten, so dass die Ärzte in solchen Fällen häufig auf die kardiovaskuläre Magnetresonanz (CMR) zurückgreifen. Diese Technik bietet eine bessere räumliche Auflösung, eine bessere Visualisierung der Seitenwand und des Apex und ist durch echokardiografische Fenster unbegrenzt; allerdings fehlt ein Normalbereich für die Messung der Wanddicke, und häufig wird der Echo-Cutoff von 13 mm verwendet.4

Klinische Perspektive auf S. 267

Bei der Diagnose einer HCM sind sowohl das Muster als auch der Grad der Wandverdickung wichtig. Obwohl konzentrische Muster der Wandverdickung eher mit einer erhöhten Nachlast und einem athletischen Herzen in Verbindung gebracht werden, wird HCM traditionell mit regionalen und asymmetrischen Verdickungen in Verbindung gebracht, am häufigsten im Ventrikelseptum. Nach den jüngsten Richtlinien der American College of Cardiology Foundation/American Heart Association wird HCM in der Regel an einer regionalen Zunahme der LV-Wanddicke ≥15,0 mm erkannt, wobei Messungen von 13 und 14 mm als grenzwertig gelten.5 Eine solche asymmetrische Wandverdickung wurde jedoch auch bei Aortenstenose und Bluthochdruck beschrieben,6-8 und wir postulierten, dass sie sich auch als Reaktion auf anstrengendes körperliches Training entwickeln könnte.

Die Ziele dieser Studie waren daher die Untersuchung von CMR-Wanddickenmessungen bei einer Gruppe junger gesunder Männer und die Beurteilung, ob sich eine asymmetrische Wandverdickung als Teil der physiologischen Reaktion auf körperliche Anstrengung entwickeln könnte.

Methoden

Studie Rekruten

Die Rekruten wurden, wie zuvor beschrieben, in die LARGE Heart Studie aufgenommen.7,9 Kurz gesagt wurden zwischen Juli 2002 und April 2004 541 aufeinanderfolgende gesunde junge weiße Armeerekruten bei ihrer Aufnahme in das British Army Training Regiment in Lichfield, Vereinigtes Königreich, prospektiv untersucht. Rekruten, bei denen Bluthochdruck, Diabetes mellitus oder Kardiomyopathie diagnostiziert worden waren oder die regelmäßig Medikamente einnahmen, wurden ausgeschlossen. Die Rekruten werden routinemäßig auf klinische Anzeichen oder eine familiäre Vorgeschichte von Kardiomyopathie oder plötzlichem Herztod in einem frühen Stadium untersucht und bei Verdacht an einen Herzspezialisten überwiesen. Die ethische Genehmigung wurde vom Defense Medical Services Clinical Research Committee erteilt, und von allen Teilnehmern wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki durchgeführt.

Basisdaten

Daten zur Krankengeschichte, zum Raucherstatus, zur Medikamenteneinnahme und zum Alkoholkonsum wurden erhoben. Größe und Gewicht der Rekruten wurden erfasst und die Körperoberfläche mit Hilfe der Mosteller-Formel (Körperoberfläche=(/3600)½) geschätzt.

Nach den Vorschriften der britischen Armee müssen alle neuen Rekruten bei der Aufnahme in die Armee ein bestimmtes Maß an körperlicher Fitness vorweisen. Dazu gehören das statische Heben eines beschwerten Sacks (zwischen 15 und 40 kg), das Tragen von zwei 20 kg schweren Wasserträgern über 150 m innerhalb von 2 Minuten und ein 1,5-Meilen-Lauf in <12 Minuten 45 s. Für die Zwecke dieser Studie unterzog sich jeder Teilnehmer auch einer unabhängigen Bewertung der körperlichen Aktivität, wie sie bereits beschrieben wurde.9,10 Darin wurden die derzeit und in der näheren Vergangenheit ausgeübten Sportarten, der Zeitraum der Teilnahme (in Jahren), die wöchentlich gespielten Stunden und das Ausmaß der Teilnahme (in der Freizeit oder für die Schule oder den Bezirk) aufgeführt. Der Einfachheit halber wurde eine Bewertung der körperlichen Aktivität auf der Grundlage von drei Faktoren erstellt: die Anzahl der ausgeübten Sportarten, die Angabe, ob der Rekrut diese Sportart weiterhin ausübte, und das Niveau, auf dem die Sportart ausgeübt wurde; diese Bewertung wurde als primäres Maß für die körperliche Aktivität verwendet.

Körperliches Trainingsprogramm

Alle Rekruten unterzogen sich einem identischen 12-wöchigen intensiven Kraft- und Ausdauertraining. Dies beinhaltete mehr als 40 Stunden körperliche Betätigung pro Woche mit einem durchschnittlichen Energieverbrauch von >5000 Kalorien pro Tag. Es wurde eine Mischung aus aeroben und anaeroben Übungen durchgeführt, darunter Laufen, Schwimmen, Liegestütze, Klimmzüge, Sit-ups und Marschieren mit beschwerten Rucksäcken (bis zu 35 Pfund).

CMR Bewertung der LV-Wanddicke

CMR wurde sowohl zu Beginn als auch nach dem körperlichen Training mit einem mobilen 1,5-Tesla-Sonata-CMR-Scanner von Siemens und unter Anwendung von zuvor beschriebenen Protokollen durchgeführt.11,12 Alle Bilder wurden mit einer Steady-State-Free-Precession-Sequenz aufgenommen.

Die Bildanalyse wurde manuell von einem Untersucher (P.L.) durchgeführt, der gegenüber anderen Studiendaten verblindet war, einschließlich der Frage, ob die Scans vor oder nach dem Training durchgeführt wurden, und zwar mit CMRtools (Cardiovascular Imaging Solutions, London, UK). Die maximale LV-Wanddicke wurde in der Enddiastole in jedem der 17 Segmente des Myokards berechnet, wobei die rechtsventrikulären Trabekel ausgeschlossen wurden. Es wurden drei Messungen durchgeführt und der Durchschnitt dieser Werte verwendet (Abbildung 1). Die basalen Messungen wurden in kurzachsigen Ansichten direkt unterhalb des LV-Ausflusskanals vorgenommen, während die Messungen in der Mitte der Kavität anhand kurzachsiger Bilder in Höhe der Papillarmuskeln durchgeführt wurden. Schließlich wurden apikale Messungen und die des wahren Apex auf 2- und 4-Kammer-Ansichten vorgenommen (Abbildung 1).

Messungen der LV-Masse und des LV-Volumens wurden durchgeführt und auf die Körperoberfläche indexiert, wie zuvor beschrieben und berichtet.9,10 Anschließend wurden diese zur Ableitung des LV-Masse/Volumen-Verhältnisses (M/V) als CMR-Äquivalent der relativen Wanddicke8 und des Wanddicken/Volumen-Verhältnisses (maximale enddiastolische Wanddicke geteilt durch das indexierte enddiastolische LV-Volumen) als Maß für die Wanddicke im Verhältnis zur Kavitätengröße verwendet.13 Letzteres hat sich als nützliches Unterscheidungsmerkmal zwischen einer Wandverdickung aufgrund von Belastung und einer pathologischen Verdickung im Zusammenhang mit Kardiomyopathie oder Bedingungen, die mit einer erhöhten Nachlast einhergehen, erwiesen.13

Reproduzierbarkeitsstudien

Zwanzig Rekruten wurden nach dem Zufallsprinzip aus der Kohorte ausgewählt. Nachdem die Methodik zur Messung der LV-Wanddicke festgelegt worden war, wurden alle Scans dieser Rekruten unabhängig voneinander von zwei geschulten Beobachtern (P.L. und S.P.) analysiert, um die Reproduzierbarkeit zwischen den Beobachtern zu messen. Zur Bewertung der Intrabeobachter-Variation wiederholte P.L. die Analysen mindestens 2 Monate später, um eine Verzerrung des Erinnerungsvermögens zu minimieren.

Asymmetrische Wandverdickung

Die Prävalenz der asymmetrischen Wandverdickung wurde als eine ventrikuläre Wanddicke ≥13,0 mm definiert, die >1,5× die Dicke des gegenüberliegenden Myokardsegments betrug. Das Vorhandensein einer solchen Wandverdickung wurde bei jedem Rekruten sowohl vor als auch nach dem körperlichen Training untersucht.

Statistik

Die Wanddickenmessungen wurden als Mittelwert±SD angegeben. Die 95%ige Obergrenze des Normalwerts für jedes Segment wurde als Mittelwert±2 SD berechnet. Die Unterschiede zwischen den Wanddicken in den verschiedenen Regionen des Ventrikels wurden mit Hilfe des Student t-Tests und einer ANOVA, die den Rekruten als Zufallsfaktor berücksichtigte, ermittelt. Unterschiede in den Eigenschaften der Rekruten mit und ohne asymmetrische Wandverdickung wurden mit dem t-Test für ungepaarte Stichproben ermittelt. Gepaarte t-Tests wurden für den Vergleich zwischen Daten vor und nach dem Training verwendet. Der 95%-Normalbereich für Unterschiede zwischen wiederholten Messungen der LV-Wanddicke (die Grenzen der Übereinstimmung) wurde durch Multiplikation der SD des Mittelwerts der Unterschiede mit 1,96 geschätzt. Die Intraclass-Korrelationskoeffizienten mit 95 % Konfidenzintervallen wurden für die Intra- und Interobserver-Variation berechnet. Die Daten wurden mit der SPSS-Software Version 17.0 (SPSS Inc, Chicago, IL) ausgewertet. Ein zweiseitiger P<0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

Ergebnisse

Studie Rekruten

CMR-Untersuchungen wurden bei 541 männlichen Armee-Rekruten (Alter, 20±2 Jahre) vor dem körperlichen Trainingsprogramm durchgeführt und danach bei 309 Rekruten (Alter, 20±2 Jahre) wiederholt. Die Ausgangscharakteristika dieser beiden Gruppen waren ähnlich (Tabelle 1). Keiner der Rekruten hatte eine Vorgeschichte mit Bluthochdruck oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen, und bei keinem bestand der klinische Verdacht auf eine zugrunde liegende Kardiomyopathie. Einhundertfünfundsechzig Rekruten (40 %) waren derzeitige Raucher, 47 (11 %) waren Ex-Raucher, und keiner nahm Medikamente ein.

Reproduzierbarkeit

Unter den 20 ausgewählten Rekruten wurden 340 gepaarte Messungen der LV-Wanddicke von P.L. durchgeführt, Sie wiesen eine ausgezeichnete Intrabeobachter-Reproduzierbarkeit auf, ohne feste oder proportionale Verzerrungen und mit engen Grenzen der Übereinstimmung ±0,99 mm. Dies galt für alle Ebenen des Ventrikels (Basis, mittlere Kavität und Apex; Tabelle 2). Insgesamt lag der Wert des Intraklassen-Korrelationskoeffizienten für diese Messungen bei 0,98. Die Übereinstimmung zwischen den Beobachtern war ähnlich gut mit einer mittleren Differenz von 0,07 mm, Übereinstimmungsgrenzen von ±1,03 mm und einem Intraklassenkorrelationskoeffizienten von 0,99 (Tabelle 2).

Baseline-Daten

LV-Wanddicke

Die Wanddicke in den 17 Segmenten des Myokards variierte signifikant (Abbildung 2; Tabelle 3). Die LV-Wanddicke nahm allmählich von der Basis zum Apex hin ab (Basis, 10,3±1,0 mm; Mittelkavität, 10,2±0,9 mm; apikal, 7,3±1,0 mm; Apex 2,3±0,6 mm; P<0,001). Im basalen und mittleren Bereich der Kavität war die mittlere Wanddicke im Septum größer als in der lateralen Wand (11,0±1,4 mm gegenüber 10,1±1,3 mm; P<0,001). Bei einhundertfünfundzwanzig Rekruten (23 %) wurde eine Wanddicke ≥13,0 mm festgestellt, die am häufigsten im Septum beobachtet wurde (87 %). Sechsundvierzig (9 %) hatten eine maximale Wanddicke von ≥14,0 mm und bei 14 Rekruten (3 %) betrug sie ≥15,0 mm. Insgesamt lag in 4 der 17 LV-Segmente die 95 %-Obergrenze der normalen Wanddicke über 13,0 mm. Die 95 %-Obergrenze des Normalwerts für das mittlere Inferoseptum lag bei 14,1 mm (Tabelle 3). Zwei Prozent der Kohorte (12 der 541 Rekruten) erfüllten bereits vor dem körperlichen Training die Kriterien für eine asymmetrische Wandverdickung (Abbildung 3).

Reaktion auf körperliches Training

Nach dem körperlichen Training nahm die Prävalenz der asymmetrischen Wandverdickung zu, so dass sie bei 10 % der Kohorte (31 von 309 Rekruten) auftrat, wobei am häufigsten das mittlere Inferoseptum betroffen war (74 %) (Abbildung 3). Bei diesen Rekruten nahm die maximale Wanddicke von 12,7±1,1 mm vor dem Training auf 14,1±0,9 mm nach dem Training zu (P<0,001), aber im Gegensatz zum Rest der Kohorte veränderten sich die indizierte LV-Masse und das enddiastolische Volumen nicht (P=0,71 bzw. P=0,61; Tabellen 4 und 5). Auch das M/V änderte sich weder in dieser Untergruppe noch in der Gesamtkohorte unter Belastung. Obwohl bei den Rekruten, die eine asymmetrische Wandverdickung entwickelten, ein geringer Anstieg des Wanddicken/Volumen-Verhältnisses zu verzeichnen war, blieb dieses Verhältnis in allen Fällen normal (<0,15 mm-m2-mL-1), was auf eine belastungsinduzierte Remodeling-Reaktion hindeutet (Tabellen 4 und 5).13 Elektrokardiogramme waren nur bei 3 der 31 Rekruten verfügbar, aber auch hier gab es keine Hinweise auf eine HCM.

Es gab keinen Unterschied zwischen den Ausgangscharakteristika der Rekruten mit und ohne asymmetrische Wandverdickung, mit Ausnahme des Body-Mass-Index, der bei Ersteren geringfügig höher war (24±3 gegenüber 23±3 kg/m; P=0,02; Tabellen 4 und 5). Nur 3 der Rekruten mit asymmetrischer Wandverdickung nach dem Training hatten diese bereits zu Beginn der Studie, und bei allen nahm der Grad der regionalen Wandverdickung nach dem Training weiter zu.

Diskussion

In einer Kohorte junger Armee-Rekruten haben wir eine signifikante regionale Variation der LV-Wanddicke nachgewiesen, und mehr als ein Fünftel unserer Rekruten hatte eine Wanddicke von 13,0 mm oder mehr, gemessen mit CMR. Darüber hinaus nahm die Prävalenz der asymmetrischen Wandverdickung als Reaktion auf das körperliche Trainingsprogramm zu, was darauf hindeutet, dass sich diese bei etwa einem Zehntel der Personen als Teil der physiologischen Reaktion auf das Training entwickelt. Diese Beobachtungen haben wichtige Implikationen für die Diagnose von HCM bei jungen, fitten Männern.

Wanddickenmessungen

Wir haben eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit zwischen und innerhalb der Beobachter bei unseren Wanddickenmessungen für alle Regionen des Myokards mit Übereinstimmungsgrenzen von 1 mm nachgewiesen.

In Übereinstimmung mit früheren Studien14 wurde bei diesen Messungen eine signifikante regionale Variation mit fortschreitender Verdünnung der LV-Wand beim Übergang von der Basis zum Apex und beim Vergleich der Seitenwand mit dem Septum beobachtet. Die 95 %-Obergrenze der normalen Wanddicke lag jedoch in 4 der 17 LV-Segmente bei >13,0 mm. Dies steht in krassem Gegensatz zu früheren echokardiographischen Studien. Selbst bei Spitzensportlern wurden Wanddicken ≥13 mm nur in 1 % bis 2 % beschrieben.2,15,16 Dies spiegelt wahrscheinlich die höhere Empfindlichkeit der CMR für regionale Wanddickenveränderungen im Vergleich zur Echokardiographie wider, die in mehreren früheren Studien zu verschiedenen Herzerkrankungen nachgewiesen wurde.8,17 Möglicherweise hat aber auch die Art unserer Kohorte dazu beigetragen. In Anbetracht der Einstellungsvoraussetzungen für die britische Armee ist es wahrscheinlich, dass unsere Population ein hohes Maß an körperlicher Grundfitness aufwies, so dass viele der Rekruten wahrscheinlich schon vor der Ausbildung ein athletisches Herz und daher erhöhte Wanddickenmessungen hatten. Aus diesem Grund sollte unser Normalbereich nicht als repräsentativ für die Gesamtbevölkerung angesehen werden, und es sind weitere Studien erforderlich, um einen solchen Bereich bei Personen zu definieren, die mehr sesshaft sind. Dennoch weisen unsere Ergebnisse darauf hin, dass angesichts der regionalen Unterschiede ein universeller Grenzwert für alle Segmente des Myokards wahrscheinlich nicht angemessen ist und dass CMR-Wanddickenmessungen von 13 bis 15 mm bei jungen, sportlichen Männern, die nicht selten auf HCM untersucht werden, recht häufig beobachtet werden.

Asymmetrische Wandverdickung

Vor dem Training lag die asymmetrische Wandverdickung bei 2 %, stieg aber nach der Zeit intensiver körperlicher Betätigung dramatisch auf 10 % an. Bei diesen Rekruten nahm die maximale Wanddicke von 12,7 auf 14,1 mm zu und wurde außerhalb der Scheidewand nicht beobachtet. Im Gegensatz zum Rest der Kohorte und zu früheren Beschreibungen von trainingsinduziertem Remodeling gab es jedoch keine Veränderung der indizierten LV-Masse oder -Volumina, was unterstreicht, dass diese Reaktion eine ungewöhnliche Form der Adaption darstellt.

Die Erklärung, warum einige Rekruten eine asymmetrische Wandverdickung entwickelten, bleibt unklar. Bei diesen Rekruten gab es keine anderen klinischen Marker, die auf eine HCM-Diagnose hindeuten. Keiner der Rekruten hatte Symptome, eine Familienanamnese oder körperliche Anzeichen, die auf eine Kardiomyopathie hindeuten, und bei den wenigen Rekruten, bei denen Elektrokardiogramme vorlagen, lagen diese ebenfalls im Normbereich. Darüber hinaus war das Verhältnis zwischen Wanddicke und diastolischem Volumen, das als nützliches Unterscheidungsmerkmal zwischen einer belastungsbedingten Wandverdickung und einer Wandverdickung im Zusammenhang mit einer erhöhten Nachlast oder einer Kardiomyopathie gilt13 , bei allen unseren Rekruten normal. Es scheint daher unwahrscheinlich, dass die Belastung bei diesen Rekruten einfach eine zugrunde liegende Kardiomyopathie entlarvte, insbesondere angesichts der Häufigkeit, mit der Asymmetrie beobachtet wurde. Wahrscheinlicher ist, dass bei bestimmten Personen eine asymmetrische Wandverdickung als Teil der normalen physiologischen Reaktion auf eine Belastung auftritt, wenn auch mit wesentlichen Unterschieden zu den zuvor berichteten Anpassungsmustern. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse raten wir daher zur Vorsicht bei der Diagnose einer HCM auf der Grundlage einer grenzwertigen Zunahme der regionalen Wanddicke (13-15 mm), insbesondere bei jungen und körperlich fitten Männern.

LV-Masse/Diastolisches Volumen-Verhältnis

Wie bereits berichtet, haben wir in einer großen Kohorte von Armeerekruten bestätigt, dass die LV-Masse bei körperlicher Betätigung zunimmt; unsere Analyse des LV-Masse/Volumen-Verhältnisses (M/V) in dieser Studie liefert jedoch weitere Erkenntnisse. Wichtig ist, dass wir nachgewiesen haben, dass sich das M/V-Verhältnis nach dem Training nicht veränderte, was darauf hindeutet, dass die Massenzunahme durch Veränderungen des Ventrikelvolumens ausgeglichen wird. Darüber hinaus blieb das Verhältnis zwischen Wanddicke und Volumen bei allen Probanden normal, was die Rolle dieser beiden Parameter als nützliche Unterscheidungsmerkmale zwischen trainingsbedingter und anderer Hypertrophie untermauert.

Grenzwerte der Studie

Der Vorteil der Konzentration auf eine junge Kohorte Erwachsener besteht darin, dass wir sicherstellen können, dass Erkrankungen wie Bluthochdruck, koronare Herzkrankheit oder Diabetes mellitus unsere Ergebnisse nicht beeinflusst haben. Wie bereits erwähnt, ist jedoch davon auszugehen, dass unsere Kohorte bei Studienbeginn ein höheres Maß an körperlicher Fitness aufweist als die Allgemeinbevölkerung, so dass es unwahrscheinlich ist, dass unser Referenzbereich allgemeiner anwendbar ist. Daher sind weitere Arbeiten erforderlich, um einen echten Normalbereich für die Wanddicke bei beiden Geschlechtern und idealerweise über eine Reihe von Altersgruppen und Ethnien hinweg festzulegen.

Dawson et al18 haben kürzlich Wanddickenmessungen bei 20 20- bis 30-Jährigen (10 Männer) veröffentlicht, die etwas niedriger zu sein scheinen als unsere (z. B. basal anterolateral, 9,0±2,5 gegenüber 10,0±1,3 mm). Auch dies könnte auf die hohe körperliche Grundfitness unserer Rekruten oder einfach auf die geringe Anzahl in ihrer Kohorte zurückzuführen sein.

Elektrokardiogramme wurden in unserer Kohorte nicht routinemäßig durchgeführt, was eine Einschränkung darstellt, wenn man versucht, Hypertrophie aufgrund von körperlicher Anstrengung und HCM zu unterscheiden. Dennoch sind wir der Meinung, dass wir angesichts der Ergebnisse des Wanddicken/Volumen-Verhältnisses und des Screenings, dem sich die Rekruten vor ihrer Rekrutierung unterziehen, davon ausgehen können, dass die asymmetrische Wandverdickung als Teil einer physiologischen Remodellierungsreaktion auf die Belastung und nicht als Manifestation einer Kardiomyopathie beobachtet wurde.

Schlussfolgerung

In einer Population junger männlicher Armeerekruten haben wir eine signifikante regionale Variation der LV-Wanddicke nachgewiesen, und dass diese häufig den traditionellen normalen Grenzwert von 13,0 mm überschreitet. Darüber hinaus konnten wir nachweisen, dass eine asymmetrische Wandverdickung eine häufige Reaktion auf sportliche Betätigung ist. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass bei jungen, sportlichen Personen, die auf HCM untersucht werden, die Diagnose nicht einfach auf der Grundlage einer grenzwertigen CMR-Erhöhung der regionalen Wanddicke gestellt werden sollte.

Danksagung

Wir danken den freiwilligen Rekruten der Armee in Lichfield, der Gastfreundschaft und der Zusammenarbeit mit dem Personal des Armee-Ausbildungsregiments Lichfield, insbesondere dem Personal der medizinischen Aufnahmestation, dem Personal der Offiziersmesse und dem kommandierenden Offizier. Wir danken auch Alliance Medical Limited, die den mobilen CMR-Scanner zur Verfügung gestellt hat, und würdigen insbesondere die harte Arbeit der Scan-Techniker.

Fußnoten