Original Article
Normal Values of Echocardiographic Measurements. A Population-Based Study
Paulo Roberto Schvartzman, Flávio Danni Fuchs, Alex Gules Mello, Maikel Coli, Mario Schvartzman, Leila Beltrami Moreira
Porto Alegre, RS – Brazilië
Doelstelling: Het beschrijven van echocardiografische metingen en linkerventrikelmassa in een bevolkingssteekproef van gezonde volwassenen inwoners van de stedelijke regio van Porto Alegre.
METHODEN: Er werd een analytische, observationele, populatie-gebaseerde, cross-sectionele studie uitgevoerd. Door middel van een meerfasige kanssteekproef werden 114 individuen geselecteerd voor een M-mode en tweedimensionaal echocardiogram met kleuren-Doppler. De analyses werden beperkt tot gezonde deelnemers. Echocardiografische metingen werden beschreven door middel van gemiddelde, standaarddeviatie, 95-percentiel en 95%-betrouwbaarheidsgrenzen.
RESULTATEN: Een totaal van 100 gezonde deelnemers, met verschillende kenmerken vergelijkbaar met die van de oorspronkelijke populatie, hadden een volledig en betrouwbaar echocardiografisch onderzoek. De metingen van aorta, linkerboezem, interventriculair septum, linker ventrikel in systole en diastole, linker achterwand en linker ventrikel massa, al dan niet gecorrigeerd voor lichaamsoppervlak of lengte, waren significant hoger bij mannen. De grootte van de rechter ventrikel was vergelijkbaar tussen de geslachten. Verscheidene echocardiografische metingen vielen binnen de standaard normale grenzen. Interventriculair septum, linker achterwand en linker ventrikel massa, al dan niet gecorrigeerd voor antropometrische metingen, en aorta afmetingen hadden een lager gemiddelde en bereik dan de referentiegrenzen.
CONCLUSIE: De in dit onderzoek gevonden gemiddelden en schatting van de spreiding voor de metingen van interventriculair septum, linker achterwand en linker ventrikelmassa waren lager dan aangegeven in de internationale literatuur en geaccepteerd als normaalgrenzen.
Trefwoorden: echocardiogram, normaalwaarden
De normaalwaarden voor echocardiografische metingen die in leerboeken 1 worden gepresenteerd zijn heterogeen en soms inconsistent. Zij zijn gebaseerd op oorspronkelijke studies van personen die werden geëvalueerd voor een vermoedelijke hartziekte, die nadien niet werd bevestigd 2,3. Deze personen zijn wellicht vrij van aantoonbare cardiovasculaire aandoeningen die door middel van echocardiografie zijn vastgesteld; zij vertegenwoordigen echter niet de normale populatie. Andere studies geven de herkomst van de steekproef niet aan of gebruiken familieleden van de patiënten of werknemers van het ziekenhuis om de normale waarden te bepalen 4.
De normale echocardiografische parameters van een bevolking moeten afkomstig zijn van een aselecte steekproef van de bevolking, niet gehospitaliseerd en asymptomatisch. Een dergelijke studie is in Brazilië niet verricht met gebruikmaking van representatieve steekproeven van volwassenen die vrij zijn van hart- en vaatziekten. In de internationale literatuur bestaan wel studies van normale waarden van de afmetingen, functie en linker ventrikelmassa. De in andere landen verkregen waarden mogen echter niet in Brazilië worden toegepast 1,5. Daarom is het van wetenschappelijk belang om normale echocardiografische waarden vast te stellen bij Braziliaanse burgers die vrij zijn van hart- en vaatziekten en die de etnische en sociale samenstelling van de gemeenschappen vertegenwoordigen.
In deze studie presenteren wij echocardiografische gegevens verkregen in een representatieve steekproef van de volwassenen die in de stad Porto Alegre wonen.
Methodes
Een analytische, observationele, populatie-gebaseerde, cross-sectionele studie werd uitgevoerd. Het proces van proportionele randomisatie werd uitgevoerd in meerdere fasen en in conglomeraten volgens de gegevens van het BIM, met betrekking tot de volkstelling van 1991. De inclusiecriteria waren dat de deelnemers ten minste 18 jaar oud moesten zijn en in de geselecteerde woonplaats moesten wonen. Onder 1.219 geselecteerde personen die in de woonplaats werden geïnterviewd, werd willekeurig een deelsteekproef geselecteerd om M-mode en tweedimensionale echocardiografie met kleurendoppler te ondergaan.
In eerste instantie werd 10% van de studiepopulatie gekozen, en nog eens 10% werd gekozen ter vervanging van degenen die niet kwamen opdagen, wat een totaal van 132 personen opleverde. Hiervan werden 75 personen geëvalueerd, wat overeenkomt met 57% van de in aanmerking komende studiepopulatie. Om de geplande steekproefomvang te vervolledigen en de no shows te vervangen, werden 57 deelnemers uit dezelfde sectoren als de afwezigen willekeurig gekozen, van wie er 39 kwamen opdagen (68%). De uiteindelijke steekproefomvang was 114 personen. Zowel bij de eerste als bij de tweede contactpoging gingen we achtereenvolgens over tot een uitnodiging per brief, een telefoontje en een huisbezoek, waarbij steeds de onkosten werden vergoed. De analyses werden beperkt tot de gezonde deelnemers, in het bijzonder wat betreft pathologieën van het cardiovasculaire systeem, uitgesloten door anamnese en lichamelijk onderzoek. Bovendien werden valvulaire aandoeningen uitgesloten met het echocardiografisch onderzoek. Geen enkele patiënt had een voorgeschiedenis van hypertensie of het gebruik van cardiovasculaire geneesmiddelen.
De steekproefgrootte werd berekend op basis van schattingen van de nauwkeurigheid van de metingen; daarom verwachtten we een adequaat aantal volwassenen te bestuderen met betrouwbare betrouwbaarheidsintervallen die beperkt bleven tot de parameters van de onderzoekspopulatie. Wegens het ontbreken van een degelijke achtergrond (studies van representatieve steekproeven van gemeenschappen), hebben wij gebruik gemaakt van de beschrijving van gemiddelden en spreiding van metingen, gepresenteerd door studies die systematische steekproeven gebruikten. Veel van deze studies beschrijven de parameters en associaties bij steekproeven van ongeveer 100 individuen, een aantal dat operationeel haalbaar was om in dit onderzoek te halen.
M-mode en tweedimensionale echocardiografie met kleurendoppler werd uitgevoerd bij de individuen in linker laterale decubitus positie, met behulp van na Aloka model 870 met transducer van 3,5 MHz en met gelijktijdige registratie van een elektrocardiografische lead. Voor elke echocardiografische parameter werden drie opeenvolgende metingen verricht aan het einde van de uitademing; het gemiddelde van deze drie metingen werd gebruikt als de uiteindelijke parameter. Bij alle patiënten werd gebruik gemaakt van het lange-as beeld van het hart. Alle echocardiografische metingen werden verricht volgens de normen die zijn vastgesteld door de American Society of Echocardiography 6 en volgens de aanbevelingen van Devereux et al 7.
Aorta, linker atrium, interventriculair septum, en achterwand dikte, linker ventrikel in systole en diastole, en de rechter ventrikel werden geëvalueerd. Het begin van het QRS-complex (eerste deflectie) werd gebruikt als gebied voor het verkrijgen van de metingen aan het einde van de diastole en de maximale incursie van de septale beweging voor de metingen van de systolische dimensie van de linker ventrikel 6. De holte- en wanddiktes werden gemeten ter hoogte van de mitralis akkoorden 6.
Linker ventrikel massa werd berekend met behulp van de formule van Devereux et al 7:
Linker ventrikel massa (g)= 0.80x+0.6 waarbij SED is ventrikel septum dikte in eind diastole, LVED is eind diastolische diameter van de linker ventrikel, en PWED is achterste wanddikte in diastole. Wij verkregen het gewicht (kilogrammen), lengte (centimeters), body mass index (kilogram voor vierkante meter), en lichaamsoppervlak (berekend met de formule: gewicht 0,425 x lengte 0,725 x 72,84/10.000). Aanvullende gegevens, waaronder alcoholgebruik en sociaaleconomisch niveau, werden verzameld door middel van een gestandaardiseerde vragenlijst.
De parameters in onze studie werden beschreven als gemiddelden en schattingen van de spreiding (standaarddeviatie en betrouwbaarheidsinterval van 95%). De analyses werden uitgevoerd op de gehele steekproef en gestratificeerd naar geslacht. Wij presenteren de P-waarden, uitgaande van statistische significantie van P minder dan 5%.
Resultaten
De oorspronkelijke steekproef had de verdeling van geslacht en leeftijd en andere representatieve demografische kenmerken vergelijkbaar met de bevolking van Porto Alegre.
Er werden in totaal 100 van de 114 echocardiografieën gemaakt bij deelnemers die vrij waren van hart- en vaatziekten of andere klinisch evidente aandoeningen. Tweeënvijftig (52%) waren vrouw en 17 (17%) verklaarden van Afrikaanse afkomst te zijn. Negenendertig (39%) deelnemers waren rokers, met een dagelijkse consumptie van 14,6±13,9 sigaretten per dag, 11 (11%) waren ex-rokers, en 50 (50%) hadden nooit gerookt.
De kenmerken van de onderzochte personen, gestratificeerd naar geslacht, zijn weergegeven in tabel I. Leeftijd, body mass index, en systolische en diastolische bloeddruk waren vergelijkbaar bij mannen en vrouwen. Lengte, lichaamsoppervlak, gewicht, hartslag, alcoholgebruik en jaren schoolbezoek waren significant hoger bij mannen. De hartslag was significant hoger bij vrouwen.
Om de interobservervariabiliteit te evalueren, evalueerde een andere echocardiograaf de metingen bij 11 patiënten. De gemiddelden van de metingen door beide waarnemers hadden een variabiliteit van minder dan 5% in alle geanalyseerde variabelen.
De echocardiografische metingen worden per geslacht weergegeven in tabel II, inclusief de waarden voor de linker ventrikelmassa gecorrigeerd naar lichaamsoppervlak en lengte. De afmetingen van de aorta, linkerboezem, interventriculair septum, linker ventrikel in systole en diastole, achterwand, en linker ventrikelmassa, al dan niet gecorrigeerd, waren significant hoger bij mannen. De afmetingen van de rechterhartkamer waren bij beide geslachten vergelijkbaar.
Het 5e en 95e percentiel van de echocardiografische parameters zijn weergegeven in tabel III.
De linker ventrikelmassa van de blanke deelnemers was 121,5±34,4g en die van de zwarte deelnemers was 124,2±33,6g (P=0,77). De ventriculaire massa gecorrigeerd naar lengte of lichaamsoppervlak was niet statistisch verschillend tussen blanken en zwarten.
Er werd geen statistisch significant verschil in linkerventrikelmassa gevonden, absoluut of gecorrigeerd voor lengte of lichaamsoppervlak, tussen huidige rokers, voormalige rokers, en deelnemers die nooit hadden gerookt.
Discussie
Studies die tot doel hebben normale parameters vast te stellen, moeten de herkomst van de populatie en de criteria voor monsterneming beschrijven. De absolute meerderheid van de referentiestudies van normale waarden voor echocardiografische metingen geeft deze informatie niet. Referentiewaarden voor het echocardiogram moeten afkomstig zijn van een representatieve steekproef van de bevolking die vrij is van hart- en vaatziekten of andere ziekten die klinisch relevant zijn voor de parameter van belang. In veel studies wordt de herkomst van de bestudeerde populatie niet gespecificeerd of wordt gebruik gemaakt van familieleden van patiënten, werknemers of personen wier echocardiogram als normaal werd geïnterpreteerd 2-4,8,9. De bemonsteringscriteria van de huidige studie onderscheiden haar van de meeste in de literatuur gerapporteerde studies, omdat deze enquête een even grote kans biedt om de volwassen inwoners van Porto Alegre te selecteren.
De invloed van de vervanging door plaatsvervangers van sommige genomineerden die niet kwamen opdagen, kon niet rechtstreeks worden bepaald. Aangezien het aantal afwezigen bij de eerste uitnodiging relatief klein was en de plaatsvervangers uit dezelfde geografische regio en van hetzelfde sociaal-economische niveau werden gerekruteerd, kan worden aangenomen dat er geen sprake was van een selectievooroordeel. De steekproefgrootte maakte een kleine spreiding van de echocardiografische parameters mogelijk, zoals blijkt uit de berekende 95%-betrouwbaarheidsintervallen.
Problemen met het verkrijgen van acceptabele echocardiografische beelden deden zich voor bij 5% van de deelnemers, en zij werden geëxcludeerd. Savage et al 10 onderzochten de beeldkwaliteit bij 6.148 mannen en vrouwen van de Framingham studie in de leeftijdsgroep tussen 17-90 jaar. De auteurs konden in 80% van de gevallen interpreteerbare beelden verkrijgen, en bereikten 97% bij jongere patiënten. Zwaarlijvigheid, verminderde longcapaciteit en cardiovasculaire ziekten werden geassocieerd met onaanvaardbare echocardiogrammen, onafhankelijk van de leeftijd van de patiënt.
De analyse van de interobserver variabiliteit tussen de twee lezers in de huidige studie toonde aan dat de metingen niet significant verschilden voor linker ventriculaire afmetingen en functie. De spreiding van de resultaten ligt binnen de normale grenzen die in de literatuur zijn vastgesteld 11.
De verschillen tussen de echocardiografische parameters die in deze studie zijn waargenomen en die welke in de literatuur worden gepresenteerd zijn groot, bijvoorbeeld voor de septum- en achterwanddikte en de aorta-dimensies. Door de metingen van het septum en de achterwand was ook de linker ventrikelmassa kleiner dan de referentiewaarden, al dan niet gecorrigeerd naar lichaamsoppervlak of hoogte. De normale grenzen zijn 1,0cm voor interventriculair-septum en achterwand gedefinieerd door het 95ste percentiel, tegenover 1,1cm beschreven in een leerboek 1. De in deze studie gevonden gemiddelden voor deze parameters verschilden ook van die in de literatuur 2,3,5,8,9,12. De verschillen zijn groter als het 95% betrouwbaarheidsinterval wordt gebruikt om normaliteit te definiëren. De andere echocardiografische metingen liggen binnen de normale waarden die in de internationale literatuur worden gepresenteerd 2-5,8,9,12. Tenminste één Braziliaans onderzoek, met een steekproef van 32 werknemers van een ziekenhuis, presenteerde cijfers die vergelijkbaar zijn met die in onze studie. Sommige van de verschillen kunnen te wijten zijn aan verschillende formules die voor de schatting van de linker ventrikelmassa werden toegepast. In die studie werd de Penn-methode gebruikt, waarbij het endocardoppervlak van de pariëtale dikte werd uitgesloten en deze dikte in de afmetingen van de holte werd meegerekend. De American Society of Echocardiography beveelt aan bij de metingen gebruik te maken van de meest uitwendige echo (leading to leading edge) 6. Dit leidt echter tot een systematische superestimatie van de linker ventrikelmassa in vergelijking met die bij autopsie. Daarom moet het resultaat worden gecorrigeerd met een factor die is afgeleid van anatomische postmortemstudies 7.
Dezelfde gevolgtrekking kan een deel van de discrepanties verklaren tussen de waarden van de linker ventrikelmassa die door verschillende formules in verschillende echo-apparatuur worden gegeven en die welke in onze studie worden gevonden. In de apparatuur die in het huidige onderzoek werd gebruikt, werd bijvoorbeeld de Penn-methode voor de berekening van de linker ventrikelmassa gebruikt.
Ondanks het gebruik van verschillende formules blijven er onverklaarbare verschillen bestaan. De enige consistente zijn criteria voor randomisatie of uit de onderzoekspopulatie, ervan uitgaande dat de onderzoeken werden uitgevoerd met technische expertise en volgens internationale aanbevelingen 6. De eerste verklaring is redelijker omdat de etnische samenstelling van de inwoners van Porto Alegre vergelijkbaar is met die van Europese en Noord-Amerikaanse landen. Antropometrische verschillen zouden alleen de absolute verschillen tussen de genoemde afmetingen kunnen verklaren.
De kleinere aortadimensie was ook opmerkelijk in verhouding tot de waarden die in de literatuur werden gerapporteerd. Ook hier zijn de verschillende steekproefcriteria de best beschikbare verklaring voor de discrepantie tussen de in onze studie verkregen waarden en die welke in de internationale leerboeken worden vermeld.
In het licht van de bevindingen van deze studie kan worden geconcludeerd dat, bij volwassenen van de stedelijke regio Porto Alegre, de gemiddelden en de normale verdeling die conventioneel worden aanvaard als de grenzen van normaliteit voor de afmetingen van interventriculair septum, achterwand, en linker ventrikel massa lager zijn dan die welke worden gepresenteerd in de literatuur van referentie; linker ventrikel massa is groter bij mannen, al dan niet gecorrigeerd voor antropometrische variabelen. De gevolgen van deze bevindingen voor de klinische praktijk liggen voor de hand, zoals bijvoorbeeld bij de risicostratificatie van patiënten met hypertensie.
1. Feigenbaum H. Echocardiography. 5e editie ed. Philadelphia: Lea & Febiger; 1993.
2. Trivedi S, Gupta O, Jain A, et al. Left ventricular M-mode echocardiographic measurements of Indian population. J Assoc Physicians India 1993; 41: 14-16.
3. Knutsen K, Stugaard M, Michelsen S, et al. M-mode echocardiografische bevindingen bij ogenschijnlijk gezonde, niet-atletische Noren in de leeftijd van 20-70 jaar. Invloed van leeftijd, geslacht en lichaamsoppervlak. J Intern Med 1989; 225: 111-15.
4. Morcerf F, Thevenard R, Fuks J, et al. Ecocardiografia. Método e valores normais. Arq Bras Cardiol 1976;29:459-465. Arq Bras Cardiol 1976; 29: 459-65.
5. Shub C, Klein A, Zachariah P, et al. Determination of left ventricular mass by echocardiography in a normal population: effect of age and sex in addition to body size. Mayo Clin Proc 1994; 69: 205-11.
6. Sahn D, DeMaria A, Kisslo J, et al. The Committee on M-mode Standardization of the American Society of Echocardiography: recomendations regarding quantitation in M-mode echocardiography: results of a survey of echocardiographic methods. Circulation 1978; 58: 1072-83.
7. Devereux R, Alonso D, Lutas E, et al. Echocardiographic assesment of left ventricular hypertrophy: comparison with necropsy findings. Am J Cardiol 1986; 57: 450-8.
8. Devereux R, Lutas E, et al. Standardization of M-mode echocardiographic left ventricular anatomic measurements. J Am Coll Cardiol 1984; 4: 1222-30.
9. Lauer M, Larson M, Levy D. Gender-specific reference M-mode values in adults: population-derived values with consideration of the impact of height. J Am Coll Cardiol 1995; 26: 1039-46.
10. Savage D, Garrison R, Kannel W, et al. Considerations in the use of echocardiography in epidemiology. De Framingham Studie. Hypertension 1987; 9: II40-II4.
11. Gardin J, Wong N, Bommer W, et al. Echocardiographic design of a multicenter investigation of free-living elderly subjects: the Cardiovascular Health Study. J Am Soc Echocardiogr 1992; 5: 63-72.
12. Marcus R, Krause L, Weder A, et al. Sekse-specifieke determinanten van verhoogde linker ventrikelmassa in de Tecumseh Blood Pressure Study. Circulation 1994; 90: 928-936.