Fraktionell förkortning och Teichholz ejektionsfraktion

Klinisk bakgrund

Vid ekokardiografisk bedömning av vänsterkammarens systoliska funktion är ejektionsfraktion (EF) det dominerande måttet, men en fullständig volymbaserad beräkning kräver apikala två- och fyrakammarvyer med noggrann endokardieavgränsning i både systole och diastole. I akutsituationer, på en intensivvårdsavdelning eller vid point-of-care-ekokardiografi, är bildkvaliteten ofta otillräcklig för detta. M-mode-linjemått från parasternal långaxel kan då erhållas snabbt och med god reproducerbarhet, och från två diametermått kan både fraktionell förkortning (FS) och en volymbaserad EF beräknas. Instrumentet fyller alltså en funktion när den rekommenderade metoden inte är praktiskt genomförbar, men det bygger på geometriska antaganden som måste vara kända för att resultatet ska tolkas rätt.

Beräkning av fraktionell förkortning och Teichholz ejektionsfraktion

Fraktionell förkortning beräknas som den relativa minskningen av vänsterkammarens innerdiameter från diastole till systole:

$$\text{FS} = \frac{\text{LVIDd} - \text{LVIDs}}{\text{LVIDd}} \times 100$$

där LVIDd är vänsterkammarens innerdiameter i diastole och LVIDs är vänsterkammarens innerdiameter i systole, båda uppmätta i millimeter men hanterade i centimeter i volymberäkningen.

Teichholz-metoden omvandlar dessa diametermått till volymer via en empiriskt härledd formel:

$$V = \frac{7D^3}{2{,}4 + D}$$

där $D$ är innerdiametern i centimeter och $V$ är kammarvolymen i milliliter. Slutkastyngdvolym (EDV) beräknas med $D = \text{LVIDd}$ och slutsystolisk volym (ESV) med $D = \text{LVIDs}$. Ejektionsfraktionen blir:

$$\text{EF} = \frac{\text{EDV} - \text{ESV}}{\text{EDV}} \times 100$$

Härledningen gjordes av Teichholz m.fl. utifrån 100 vänsterkammarangiografier i höger främre oblik projektion [1]. Relationen mellan kammarens korta och långa axel bestämdes över ett brett volymspano och användes för att formulera en teoretiskt korrekt ekvation för volymsberäkning från ekokardiografiska diametermått. I 12 patienter utan asynergi (regional väggrörelsestörning) beräknades slutdiastoliska och slutsystoliska volymer med god överensstämmelse med angiografi, oavsett om kammaren var liten eller stor. I 12 patienter med vänsterkammarasynergi var korrelationen mellan ekokardiografiskt och angiografiskt bestämda volymer dålig [1].

Tolkning i praktiken

Fraktionell förkortning är ett linjärt mått och mäter endast basala kammarens radiella förkortning. Normalt värde hos vuxna anges till cirka 25 till 45 procent, med lägre gräns omkring 25 procent [3]. En grov indelning som används i klinisk praxis:

Teichholz-EF ger en volymbaserad skattning och kan ge värden som är mer direkt jämförbara med den konventionella EF som kliniker är vana vid. Normal EF hos vuxna ligger typiskt över 50 procent. Vid Teichholz-metoden gäller dock samma varning som vid FS: värdet återspeglar endast basala kammaren och förutsätter symmetrisk kontraktion.

Ett lågt värde (FS under 20 procent eller Teichholz-EF under 40 procent) bör leda till vidare utredning med fullständig ekokardiografi inklusive biplan diskmetod, särskilt om patienten har kliniska tecken på hjärtsvikt. Ett normalt värde utesluter inte regional dysfunktion, i synnerhet inte efter hjärtinfarkt med apikal eller septal asynergi, eftersom basala segment kan ha bevarad kontraktion.

Validering och prestanda

Teichholz-metodens ursprungliga validering visade god korrelation med angiografi hos patienter med symmetrisk kontraktion, men metodens svaghet vid regional asynergi påvisades redan i härledningsstudien [1]. En senare jämförande studie av de Simone m.fl. testade Teichholz formel mot 2D-ekokardiografi i en kohort av 65 vuxna med varierande kammarstorlekar [2]. Teichholz slutdiastoliska volym korrelerade med 2D-volymer med r = 0,88, men intercept avvek med minus 23 ml från identitetslinjen, vilket indikerar systematisk underskattning av volymen. I en andra testserie om 1 721 deltagare i Strong Heart Study, alla utan segmental väggrörelsestörning eller mitralisinsufficiens, var Teichholz slagvolym korrelerad mot Doppler-derivérad slagvolym med r = 0,64, med en medelvolym som låg nära Doppler-värdet (72 mot 70 ml) [2]. En alternativ Z-baserad metod presterade likvärdigt i korrelation men med bättre kalibrering, det vill säga en regressionslinje närmare identitetslinjen.

Sammanfattningsvis: Teichholz-metoden ger en acceptabel grov skattning av kammarvolym och EF hos patienter med symmetrisk kontraktion och normal kammargeometri, men kalibreringen är sämre än hos modernare metoder och metoden är inte validerad för patienter med regional väggrörelsestörning.

Begränsningar

De viktigaste begränsningarna hänger samman med att båda måtten samplar endast den basala kammaren i en enda dimension:

Regional väggrörelsestörning. Vid hjärtinfarkt med asynergi i apikala, septala eller laterala segment kan basala segment ha normal kontraktion. FS och Teichholz-EF kan då visa normala värden trots påtaglig systolisk dysfunktion. Detta var huvudfyndet redan i Teichholz ursprungliga arbete [1] och är den enskilt viktigaste begränsningen.

Dilaterad kammare. Den geometriska relationen mellan kort och lång axel som formeln bygger på gäller för en normalt formad kammare. Vid uttalad dilatation, till exempel vid dilaterad kardiomyopati eller kronisk volymöverbelastning, bryts detta antagande och volymsberäkningen blir osäker.

Förändrad kammargeometri. Vid hypertrof kardiomyopati, konstriktiv perikardit eller uttalad vänsterkammarhypertrofi av annan orsak kan kammarens form avvika från det antagna prolata ellipsoidmönstret, vilket påverkar både FS och Teichholz-EF [3].

Belastningsberoende. Båda måtten är load-dependent, det vill säga känsliga för förändringar i preload och afterload. Vid hypovolemi, sepsis med vasodilatation eller mekanisk ventilation kan FS och EF överdriva den kontraktila funktionen [3].

Rätt ventrikel. Mätmetoden gäller endast vänster kammare. Högerkammarfunktion kan inte bedömas med FS eller Teichholz-EF.

Biplan diskmetod (modifierad Simpson) är den av ASE och EACVI rekommenderade metoden för ekokardiografisk bestämning av EF [4]. Teichholz och FS bör reserveras för situationer där bildkvalitet eller tidsbrist omöjliggör en fullständig volymsanalys, och resultatet ska alltid betraktas som en preliminär skattning som bekräftas eller ersätts av en fullständig studie när förhållandena medger det.

Källor

1. Teichholz LE, Kreulen T, Herman MV, Gorlin R. Problems in echocardiographic volume determinations: echocardiographic-angiographic correlations in the presence or absence of asynergy. Am J Cardiol. 1976;37(1):7–11. PMID: 1244736
2. de Simone G, Devereux RB, Ganau A, Hahn RT, Saba PS, Mureddu GF, Roman MJ, Howard BV. Estimation of left ventricular chamber and stroke volume by limited M-mode echocardiography and validation by two-dimensional and Doppler echocardiography. Am J Cardiol. 1996;78(7):801–7. PMID: 8857486
3. Tissot C, Singh Y, Sekarski N. Echocardiographic Evaluation of Ventricular Function, For the Neonatologist and Pediatric Intensivist. Front Pediatr. 2018;6:79. PMID: 29670871
4. Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, m.fl. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. J Am Soc Echocardiogr. 2015;28(1):1–39. PMID: 25559473