2D- und 3D-Strain-Echokardiogra e in der Evaluation der anthrazyklininduzierten Kardiomyopathie im Kindesalter

Abstract

Hintergrund: Die immer gröÿer werdende Population an Langzeitüberlebenden maligner Erkrankungen im Kindesalter erfordert Maÿnahmen zur Eindämmung von kardialen Nebenwirkungen der Therapie, um ein möglichst langes, beschwerdefreies Überleben zu gewährleisten. Die Kardiotoxizität ist eine der gefürchtetsten Nebenwirkungen der Anthrazykline. Die Früherkennung der Beeinträchtigung des Myokards muss optimiert werden, damit schon früher subklinische Veränderungen entdeckt werden können und somit kardioprotektive Vorgehensweisen, wie beispielsweise Therapiestrategieänderungen, eingeleitet werden können. Fragestellung: Um schon subklinische Veränderungen des Myokards bei chemotherapierten Kindern zu detektieren, scheinen standardechokardiogra sche Parameter wie zum Beispiel Ejektionsfraktion, fractional shortening und Wanddickemessung nicht ausreichend sensitiv. Die neueren Methoden 2D- und 3D-Strain- Echokardiogra e müssen auf ihre zuverlässige klinische Anwendbarkeit getestet werden. Auÿerdem ist der genaue Mechanismus der anthrazyklininduzierten Kardiomyopathie noch nicht verstanden. Welche spezi schen Auswirkungen die Chemotherapie auf das Herz hat, ist zusätzlich Gegenstand dieser Arbeit. Methoden: Es wurden 46 onkologische Patienten und dazu 55 altersgleiche gesunde Probanden als Kontrollgruppe analysiert. Der Altersdurchschnitt betrug 13 (5) Jahre. Die asymptomatischen, onkologischen Patienten kamen im Rahmen der kardiologischen Nachsorge in die kinderkardiologische Ambulanz und erhielten eine ausführliche echokardiogra sche Untersuchung. Neben Messung der konventionellen echokardiogra schen Parameter kamen die 2D-Strain- und die neuere 3D-Strainmethode zum Einsatz, des Weiteren die 3D-Volumetrie mit zwei unterschiedlichen Programmen. Es wurden verschiedene Ein ussfaktoren wie beispielsweise die kumulative Doxorubicingesamtdosis bezogen auf die Körperober äche oder eine zusätzliche Bestrahlung untersucht. Zudem wurden Subgruppenanalysen durchgeführt. Ergebnisse: In der 2D-Analyse fand sich ein signi kant geringerer globaler zirkumferentieller Strain (GCS) in der Patientengruppe (-14,22 (3,29) versus -17,81 (2,62), p < 0,001). In der 3D-Analyse zeigte sich diese Au älligkeit ebenfalls (-14,50 (3,25) versus -17,00 (4), p = 0,001). Zudem war der globale radiale Strain (GRS) in 3D in der Patientengruppe vermindert (45,5 (8) versus 49 (9), p = 0,02). Die konventionellen echokardiogra schen Parameter lagen im Normbereich, die Patienten hatten jedoch signi kant niedrigere Werte. Die Ejektionsfraktionen der unterschiedlichen 3D-Programme (Tomtec, GE) entsprachen sich sehr gut. Bei den Patienten zeigten sich signi kant niedrigere Werte im segmentalen zikumferentiellen 2D-Strain in den Segmenten sieben und acht (anterior und anteroseptal). Zusätzlich war im 3D-Strain das Segment neun (inferoseptal) von geringeren Werten betro en und zwar im radialen und zirkumferentiellen Strain sowie beim Flächenstrain. Der GCS in 2D und der globale Flächenstrain (GFS) in 3D korrelierten positiv und der GRS in 3D korrelierte negativ mit der kumulativen Dosis von Doxorubicin. Patienten mit akuter lymphatischer Leukämie hatten höhere Werte beim GRS und GFS als Patienten mit anderen malignen Erkrankungen. Schlussfolgerung: 2D-Strain- und 3D-Strainanalysen, besonders in zirkumferentieller Richtung, scheinen in der Diagnostik der myokardialen Deformationsänderungen bei Kindern nach Anthrazyklintherapie vergleichbar zu sein. In der Literatur divergieren die unterschiedliche Messwerte für die 2D-Strainanalysen stark, sodass keine klaren Grenzwerte für pathologische Deformationen bestimmbar sind. Vielmehr scheint es sinnvoll, einen Patienten im Verlauf mit dem selben Gerät klinisch zu beobachten. Auch 3D-Cuto Werte, besonders für Kinder, müssen durch weitere Studien etabliert werden. Es ist empfehlenswert, ein besonderes Augenmerk auf septale Deformationsänderungen in zirkumferentieller und radialer Richtung legen, die Art der malignen Erkrankung zu beachten und die Höhe der kumulativen Doxorubicindosis als Risikofaktor für geringe Strainwerte zu bedenken.

Background: The increasing number of childhood cancer survivors requires measures for reducing cardiac side-e ects, to ensure the longest asymptomatic period possible. Cardiotoxicity is one of the most feared anthracycline side e ects. Early detection of myocardial dysfunctions has to be improved to detect subclinical changes earlier so that cardioprotective approaches like changes in the therapy strategy may be initiated. Question: In order to identify subclinical myocardial changes in children who received chemotherapy, standard parameters like ejection fraction, fractional shortening and measurements of wall thickness do not seem to be sensitive enough. As more recently developed methods, 2D and 3D strain analyses have to be scrutinized in terms of clinic applicability and reliability. Furthermore, the exact mechanism of anthracyclineinduced cardiomyopathy is still not well known. Speci c e ects of chemotherapeutics on the paediatric heart are additional subjects of this study. Methods: We conducted a study with 46 oncologic patients in the patient group and 55 age-matched healthy subjects in the control group. The mean age was 13 (5) years. Within the scope of after-care, the asymptomatic oncologic patients came to the children's cardiology area of the outpatients' clinic and received detailed echocardiographic examination. In addition to the conventional echocardiographic parameters, we used the 2D strain method and the newer 3D strain method as well as 3D volumetric measurement with two di erent programs. Di erent in uence factors like the cumulative dose of doxorubicin in relation to the body surface or an additional radiotherapy were examined and subgroup analyse were carried out. Results: The global circumferential strain (GCS) was signi cantly lower in the patient group with the 2D method (-14.22 (3.29) versus -17.81 (2.62), p < 0.001) and the 3D method (-14.50 (3.25) versus -17.00 (4), p = 0.001). Furthermore, the 3D global radial strain (GRS) in the patient group was signi cantly reduced (45.5 (8) versus 49 (9) p = 0.02). Conventional echocardiographic parameters were within normal ranges but the patient group had signi cantly lower values in comparison with the control group. The obtained values of ejectionfraction in the two di erent applied softwares (TomTec, GE) were similar. The segmental circumferential 2D strain of the segments 7 and 8 (anterior and anteroseptal) was signi cantly lower among the patient group. Furthermore, the segment 9 (inferoseptal)in the segmental 3D strain was a ected in particular in the radial and circumferential direction and in area strain. 2D GCS and 3D global area strain (GAS (=GFS)) correlated positively and 3D GRS correlated negatively with the cumulative dose of doxorubicin. Patients with acute lymphoblastic leukaemia had better GRS and GFS values than the patients with other malignant diseases. Conclusion: Especially in circumferential direction, 2D and 3D analyses appear to be comparable in the diagnosis of myocardial deformation changes in children after treatment with anthracyclines. The values indicated in literature for 2D strain vary considerably. This makes it di cult to determine a clear threshold for pathological deformations. Thus, it would be useful to examine the same patients with the same diagnostic device. 3D cuto values, especially for children, must be established in further studies. On the basis of this study, speci c attention can be paid to septal circumferential and radial strain alterations, the type of the malignant disease and the size of the cumulative dose of doxorubicin as a risk factor for low strain values.