Myocardial Perfusion and Function: Comparative assessment by ECG, SPECT and MRI

Abstract

Evaluation of myocardial perfusion and function is important in management of patients with suspected or known coronary artery disease. This thesis focuses on the use of common diagnostic methods, myocardial perfusion single-photon emission computed tomography (MPS) and electrocardiography (ECG), to enhance and validate the diagnostic information. Cardiac magnetic resonance imaging (MRI) was used as the gold standard in 2 of the 4 studies.



In the first 2 studies, MPS was performed during percutaneous transluminal coronary angioplasty (PTCA). The perfusion territories of each artery extended outside the typical borders (Paper I). This is important knowledge for correct interpretation of single- or multivessel disease. Summed ST-segment deviations during artery occlusion correlated with perfusion defects quantified by MPS (Paper II). The largest ST-segment deviation during occlusion of the left circumflex coronary artery was depression in lead V2. It is therefore essential to also consider ST-segment depression when diagnosing myocardial infarction.



ECG-gated SPECT measures left ventricular volumes in addition to myocardial perfusion. Study III showed good agreement between gated SPECT and MRI for ventricular volumes and ejection fractions, indicating that the method is robust enough to guide clinical management.



MPS is sometimes complicated by attenuation artifacts that mimic infarction. Its specificity was increased by performing prone imaging in addition to the traditional supine imaging (Paper IV), given that none of the patients whose defect disappeared in prone positioning had myocardial infarction by MRI.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Populärvetenskaplig sammanfattning på svenska



Sjukdom i hjärtat är mycket vanligt i västvärlden. I Sverige lider 12% av befolkningen av hjärt-kärlsjukdomar. Akut hjärtinfarkt är den vanligaste enskilda dödsorsaken. Sjukdomar i hjärtats kranskärl och deras komplikationer förorsakar totalt cirka 25% av alla dödsfall i Sverige. Hjärtsjukdom beror främst på förträngningar i de blodkärl (kranskärl) som förser hjärtmuskeln med blod. I blodet finns syre som hjärtmuskeln behöver för att kunna arbeta. Vid förträngningar i kranskärlen minskar blodflödet och därmed syretillförseln, vilket kan ge bröstsmärta, så kallad angina pectoris (kärlkramp). Om det blir totalt stopp i ett kranskärl uppstår svår syrebrist och delar av hjärtmuskeln kan dö, s.k. hjärtinfarkt.



Det är viktigt att undersöka blodförsörjningen till hjärtat och även hjärtats funktion hos patienter med kärlkrampsbesvär. För detta finns det många olika metoder. Elektrokardiografi (EKG) är den vanligaste, enklaste och billigaste metoden. EKG visar den elektriska aktiviteten i hjärtat och är bra för att diagnostisera rytmrubbningar och syrebrist i hjärtmuskeln. Det är vanligt att man registrerar EKG i samband med arbetsprov, där man provocerar fram kärlkrampsbesvär. Vid ultraljudsundersökning kan man bland annat se hur hjärtat pumpar och hur hjärtklaffarna fungerar. För att studera kranskärlens anatomi och bedöma hur tät en förträngning är, kan man göra en kranskärlsröntgen. Med datortomografiundersökning kan man också se kärlanatomin och även göra riskbedömningar, genom att beräkna hur mycket åderförkalkning det finns i kranskärlen. Det är dock viktigt att



studera själva genomblödningen i hjärtmuskeln, vilket man kan göra med en hjärtisotopundersökning (hjärtscintigrafi). Med denna undersökning kan man numera även bedöma hjärtats funktion och hjärtrummens storlek. Den mest noggranna bedömningen av hjärtat får man med magnetkameraundersökning, MR, med vilken man bland annat, med stor noggrannhet, kan studera hjärtmuskulaturens genomblödning, dess funktion och ärr efter hjärtinfarkt.



Denna avhandling fokuserar på hjärtisotopundersökningar och EKG, dvs två mycket vanliga metoder för bedömning av hjärtats blodförsörjning och funktion. Fyra studier är gjorda för att förbättra och validera den kliniskt användbara informationen som man kan få ut från dessa undersökningsmetoder. I två av studierna används MR-undersökning som facitmetod.



I studie I och II ingick patienter som genomgick behandling med ballongvidgning av kranskärlsförträngningar. När ballongen blåstes upp i kranskärlet stoppades blodflödet under några minuter, på samma sätt som vid en hjärtinfarkt. Med hjälp av hjärtisotopundersökning kunde vi då bedöma hur stort område av hjärtmuskeln som varje kranskärl försörjer (studie I). Det visade sig att det stora (främre nedåtstigande) kranskärlet på hjärtats framvägg hade dubbelt så stort försörjningsområde som något av de två andra större kranskärlen. Vi påvisade även stor variation mellan olika patienter och att kranskärlens försörjningsområden många gånger sträckte sig utanför de gängse förmodade gränserna. Detta är viktig kunskap när man bedömer hjärtisotopundersökningar och vill avgöra vilket eller vilka av kranskärlen som är drabbade.



På samma patienter studerades även de EKG-förändringar (studie II) som uppstod i samband med att ballongen var uppblåst, dvs när kranskärlet var tilltäppt. Störst EKG-förändringar sågs hos de patienter som hade mest omfattande område med otillräcklig blodförsörjning. Man kan således utifrån EKG någorlunda väl bedöma hur mycket hjärtmuskel som riskerar att bli skadat vid en hjärtinfarkt. I studien fastlades dessutom i vilken EKG-avledning man såg störst förändringar, beroende på vilket av de tre kranskärlen som var tilltäppt.



Om man gör EKG-styrd bildinsamling vid hjärtisotopundersökningen kan man automatiskt få information om hjärtats pumpförmåga och hjärtrummens storlek. Detta är viktig information vid beslut om behandling. Vi jämförde värden från 42 patienter som genomgick både hjärtisotop- och magnetkamera-undersökning (studie III). Magnetkameraundersökning är en bra facitmetod, eftersom både tids- och rumsupplösningen är utmärkt. Det visade sig att de funktionsmått som fås automatiskt vid hjärtisotop-undersökningen var tillräckligt exakta för att kunna användas i det dagliga kliniska arbetet. Denna värdefulla tilläggsinformation erhålles utan att man behöver ändra undersökningsproceduren för patienten.



Vid hjärtisotopundersökningar uppstår det ibland tekniskt betingade förändringar, vilka kan misstolkas som hjärtmuskelskada efter hjärtinfarkt. Förändringarna kan bero på dämpning av isotopens strålning när den går genom kroppsvävnaderna. Normalt sett undersöks patienter enbart i ryggläge, men genom att lägga patienten på mage ändras denna dämpning. En studie med 52 patienter (studie IV) visade att en förändring som fanns i ryggläge, men som försvann i bukläge, inte berodde på hjärtmuskelskada. Det är viktigt för att säkert kunna friskförklara patienter med kärlkrampsliknande symptom, framförallt de som tidigare inte haft någon bekräftad kranskärlssjukdom. Man uppnår således en ännu större säkerhet vid sin bedömning om patienten ligger på både rygg och mage vid hjärtisotop-undersökningen.

• author: Persson, Eva
• supervisor: Olle Pahlm
• opponent: Dr Thomas, James D., Cleveland
• organization: Clinical Physiology (Lund)
• publishing date: 2006
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Respiratory Medicine and Allergy; Cardiac and Cardiovascular Systems
• keywords: tomografi, medicinsk instrumentering, Physiology, radiologi, radiology, tomography, medical instrumentation, Klinisk fysiologi, Clinical physics, 'ST-segment deviation', 'myocardial ischemia', 'myocardial perfusion', MRI, CMR, MPS, ECG, SPECT, Fysiologi, Cardiovascular system, 'myocardial function', Kardiovaskulära systemet
• defense location: Föreläsningssal 3, Centralblocket, Universitetssjukhuset i Lund.
• defense date: 2006-05-22 09:00:00
• ISBN: 91-85559-01-6
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: E Persson, J Palmer, J Pettersson, SG Warren, S Borges-Neto, GS Wagner and O Pahlm. 2002. Quantification of myocardial hypoperfusion with 99mTc-sestamibi in patients undergoing prolonged coronary artery balloon occlusion. Nucl Med Commun, vol 23 pp 219-228.; E Persson, J Pettersson, M Ringborn, L Sörnmo, SG Warren, GS Wagner, C Maynard and O Pahlm. 2006. Comparison of ST-segment deviation to scintigraphically quantified myocardial ischemia during acute coronary occlusion induced by percutaneous transluminal coronary angioplasty. Am J Cardiol, vol 97 pp 295-300.; E Persson, M Carlsson, J Palmer, O Pahlm and H Arheden. 2005. Evaluation of left ventricular volumes and ejection fraction by automated gated myocardial SPECT versus cardiovascular magnetic resonance. Clin Physiol Funct imaging, vol 25 pp 135-141.; E Persson, B Hedén, M Carlsson, O Pahlm and H Arheden. . Disappearance of myocardial perfusion defects on prone SPECT imaging: comparison with cardiac magnetic resonance imaging in patients without established coronary artery disease. (manuscript)
• id: b3bb9de9-85e7-42fa-b970-a3c1e9f54832 (old id 546711)
• date added to LUP: 2016-04-01 15:22:28
• date last changed: 2018-11-21 20:34:08