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 – Brazylia
CEL: Opisanie pomiarów echokardiograficznych i masy lewej komory w próbie populacyjnej zdrowych dorosłych mieszkańców regionu miejskiego Porto Alegre.
METODY: Przeprowadzono analityczne, obserwacyjne, populacyjne, przekrojowe badanie. Poprzez wieloetapową próbę probabilistyczną wybrano 114 osób, które poddano badaniu echokardiograficznemu w trybie M i dwuwymiarowym z kolorowym Dopplerem. Analizę ograniczono do osób zdrowych. Pomiary echokardiograficzne opisano za pomocą średniej, odchylenia standardowego, 95 percentyla i 95% granic ufności.
WYNIKI: W sumie 100 zdrowych uczestników, z kilkoma cechami podobnymi do tych z oryginalnej populacji, miało kompletne i wiarygodne badanie echokardiograficzne. Pomiary aorty, lewego przedsionka, przegrody międzykomorowej, lewej komory w skurczu i rozkurczu, lewej tylnej ściany i masy lewej komory, dostosowane lub nie do powierzchni ciała lub wzrostu, były znacząco wyższe u mężczyzn. Wielkość prawej komory była podobna u obu płci. Kilka pomiarów echokardiograficznych mieściło się w granicach normy. Przegroda międzykomorowa, lewa tylna ściana i masa lewej komory, skorygowane lub nie w odniesieniu do pomiarów antropometrycznych, oraz wymiary aorty miały niższą średnią i zakres niż granice referencyjne.
WNIOSKI: Stwierdzone w niniejszym badaniu średnie i szacunkowe wartości rozkładu dla pomiarów przegrody międzykomorowej, ściany tylnej lewej komory i masy lewej komory były niższe od podawanych w piśmiennictwie międzynarodowym i przyjętych jako granice normy.
Słowa kluczowe: echokardiogram, wartości prawidłowe
Wartości prawidłowe dla pomiarów echokardiograficznych przedstawiane w podręcznikach 1 są niejednorodne i niekiedy niespójne. Opierają się one na oryginalnych badaniach osób, które były oceniane w związku z podejrzeniem choroby serca, która jednak nie została potwierdzona 2,3. Osoby te mogą być wolne od wykrywalnej choroby układu sercowo-naczyniowego stwierdzanej w badaniu echokardiograficznym, jednak nie reprezentują one prawidłowej populacji. Inne badania nie wskazują na pochodzenie próbki lub wykorzystują członków rodzin pacjentów lub pracowników szpitala do określenia wartości prawidłowych 4.
Normalne parametry echokardiograficzne w danej populacji powinny pochodzić z losowej próbki populacji, nie hospitalizowanej i bezobjawowej. W Brazylii nie przeprowadzono takiego badania z wykorzystaniem reprezentatywnych prób osób dorosłych wolnych od chorób układu sercowo-naczyniowego. W literaturze międzynarodowej istnieją opracowania dotyczące prawidłowych wartości wymiarów, funkcji i masy lewej komory. Jednak wartości uzyskane w innych krajach nie mogą być stosowane w Brazylii 1,5. Dlatego też istotne z naukowego punktu widzenia jest ustalenie prawidłowych wartości echokardiograficznych u obywateli Brazylii wolnych od chorób układu sercowo-naczyniowego i reprezentujących skład etniczny i społeczny społeczności.
W niniejszym opracowaniu przedstawiono dane echokardiograficzne uzyskane w reprezentatywnej próbie osób dorosłych mieszkających w mieście Porto Alegre.
Metody
Wykonano analityczne, obserwacyjne, populacyjne, przekrojowe badanie. Proces proporcjonalnej randomizacji został przeprowadzony w wielu etapach i w konglomeratach zgodnie z danymi z IBGE, dotyczącymi spisu ludności z 1991 roku. Kryteria włączenia do badania były następujące: uczestnicy musieli mieć ukończone 18 lat i mieszkać w wybranym miejscu zamieszkania. Spośród 1 219 osób wybranych i przebadanych w miejscu zamieszkania, losowo wybrano podpróbę, która została poddana badaniu echokardiograficznemu w trybie M i dwuwymiarowym z kolorowym Dopplerem.
Wstępnie wybrano 10% badanej populacji, a dodatkowe 10% wybrano w celu zastąpienia osób, które się nie zgłosiły, co dało łącznie 132 osoby. Spośród nich ocenie poddano 75 osób, co odpowiada 57% populacji kwalifikującej się do badania. Aby uzupełnić planowaną wielkość próby i zastąpić nieobecnych, wybrano losowo 57 uczestników z tych samych sektorów, co nieobecni, z których 39 się pojawiło (68%). Ostateczna wielkość próby wyniosła 114 osób. W pierwszej i drugiej próbie kontaktu postępowaliśmy kolejno od zaproszenia listownego, poprzez rozmowę telefoniczną, do wizyty domowej, zawsze pokrywając koszty. Analizy ograniczono do uczestników zdrowych, szczególnie w zakresie patologii układu sercowo-naczyniowego, wykluczonych na podstawie wywiadu i badania przedmiotowego. Dodatkowo wykluczono chorobę zastawkową w badaniu echokardiograficznym. U żadnego z pacjentów nie stwierdzono w wywiadzie nadciśnienia tętniczego ani stosowania leków kardiologicznych.
Wielkość próby obliczono na podstawie szacunków dokładności pomiarów, dlatego spodziewaliśmy się przebadać odpowiednią liczbę osób dorosłych z wiarygodnymi przedziałami ufności ograniczonymi do parametrów badanej populacji. Ze względu na brak solidnego zaplecza (badania reprezentatywnych prób zbiorowości), wykorzystaliśmy opisy średnich i dyspersji pomiarów przedstawione w badaniach, w których zastosowano próby systematyczne. Wiele z tych badań opisuje parametry i asocjacje w próbach liczących około 100 osobników, co jest liczbą operacyjnie możliwą do spełnienia w tym badaniu.
Modowe i dwuwymiarowe badanie echokardiograficzne z kolorowym Dopplerem wykonywano u osób w pozycji leżącej na lewym boku, przy użyciu aparatu Aloka model 870 z przetwornikiem o częstotliwości 3,5 MHz i z jednoczesną rejestracją elektrokardiograficzną. Dla każdego parametru echokardiograficznego dokonywano trzech kolejnych pomiarów pod koniec wydechu, a jako parametr końcowy przyjęto średnią z tych trzech pomiarów. U wszystkich pacjentów zastosowano widok serca w osi długiej. Wszystkie pomiary echokardiograficzne wykonywano zgodnie ze standardami ustalonymi przez Amerykańskie Towarzystwo Echokardiograficzne (American Society of Echocardiography) 6 oraz zaleceniami Devereux i wsp.7.
Oceniano aortę, lewy przedsionek, przegrodę międzykomorową, grubość ściany tylnej, lewą komorę w skurczu i rozkurczu oraz prawą komorę. Początek zespołu QRS (pierwsze odchylenie) stanowił obszar do uzyskania pomiarów pod koniec rozkurczu, a maksymalne wcięcie przegrody międzykomorowej do pomiarów wymiaru skurczowego lewej komory 6. Grubość jamy i ściany mierzono na poziomie strun mitralnych 6.
Masę lewej komory obliczano według wzoru Devereux i wsp. 7:
Masa lewej komory (g)= 0,80x+0,6 gdzie SED to grubość przegrody międzykomorowej w końcowym rozkurczu, LVED to średnica końcoworozkurczowa lewej komory, a PWED to grubość ściany tylnej w rozkurczu. Uzyskano wagę (kilogramy), wzrost (centymetry), wskaźnik masy ciała (kilogram na metr kwadratowy) oraz pole powierzchni ciała (obliczone według wzoru: waga 0,425 x wzrost 0,725 x 72,84/10,000). Dodatkowe dane, w tym dotyczące spożycia alkoholu i poziomu socjoekonomicznego, zostały zebrane za pomocą standaryzowanego kwestionariusza.
Parametry w naszym badaniu zostały opisane jako średnie i oszacowania rozkładu (odchylenie standardowe i przedział ufności 95%). Analizy przeprowadzono w całej próbie oraz w stratyfikacji według płci. Przedstawiamy wartości P, zakładając istotność statystyczną P mniejszą niż 5%.
Wyniki
Oryginalna próba miała rozkład płci i wieku oraz inne reprezentatywne cechy demograficzne podobne do populacji Porto Alegre.
W sumie 100 ze 114 badań echokardiograficznych wykonano u uczestników wolnych od chorób układu sercowo-naczyniowego lub innych zaburzeń klinicznie widocznych. Pięćdziesiąt dwa (52%) były kobiety i 17 (17%) zadeklarował się być pochodzenia afrykańskiego. Trzydziestu dziewięciu (39%) uczestników było palaczami, z dziennym spożyciem 14,6±13,9 papierosów dziennie, 11 (11%) było byłymi palaczami, a 50 (50%) nigdy nie paliło.
Charakterystykę badanych osób, w stratyfikacji według płci, przedstawiono w tabeli I. Wiek, wskaźnik masy ciała oraz skurczowe i rozkurczowe ciśnienie tętnicze były podobne u mężczyzn i kobiet. Wysokość, powierzchnia ciała, masa ciała, częstość akcji serca, spożycie alkoholu i lata nauki były istotnie wyższe u mężczyzn. Częstość akcji serca była istotnie wyższa u kobiet.
Aby ocenić zmienność międzyobserwacyjną, inny echokardiografista ocenił pomiary wykonane u 11 pacjentów. Średnie pomiarów dokonanych przez obu obserwatorów miały zmienność mniejszą niż 5% we wszystkich analizowanych zmiennych.
W tabeli II przedstawiono pomiary echokardiograficzne w zależności od płci, w tym wartości masy lewej komory skorygowane o powierzchnię ciała i wzrost. Wymiary aorty, lewego przedsionka, przegrody międzykomorowej, lewej komory w skurczu i rozkurczu, ściany tylnej oraz masa lewej komory, skorygowana lub nie, były istotnie większe u mężczyzn. Wymiary prawej komory były podobne u obu płci.
Piąty i 95-ty percentyl parametrów echokardiograficznych przedstawiono w tabeli III.
Masa lewej komory u białych uczestników wynosiła 121,5±34,4g, a u czarnych 124,2±33,6g (P=0,77). Masa komory skorygowana o wzrost lub powierzchnię ciała nie różniła się statystycznie między białymi i czarnymi.
Nie stwierdzono statystycznie istotnej różnicy w masie lewej komory, bezwzględnej lub skorygowanej o wzrost lub powierzchnię ciała, między aktualnymi palaczami, byłymi palaczami i uczestnikami, którzy nigdy nie palili.
Dyskusja
Badania, których celem jest określenie normalnych parametrów, muszą opisywać pochodzenie populacji i kryteria doboru próby. Absolutna większość opracowań referencyjnych wartości prawidłowych dla pomiarów echokardiograficznych nie przedstawia tych informacji. Wartości referencyjne dla echokardiogramu muszą pochodzić z reprezentatywnej próby populacyjnej mieszkańców wolnych od chorób układu sercowo-naczyniowego lub innych chorób istotnych klinicznie dla interesującego nas parametru. Wiele badań nie precyzuje pochodzenia badanej populacji lub wykorzystuje krewnych pacjentów, pracowników lub osoby, u których echokardiogram został zinterpretowany jako prawidłowy 2-4,8,9. Kryteria doboru próby w niniejszym badaniu odróżniają je od większości badań opisanych w piśmiennictwie, ponieważ badanie to oferuje równoważne prawdopodobieństwo wyboru dorosłych mieszkańców Porto Alegre.
Wpływ zastąpienia przez substytuty niektórych nominowanych, którzy się nie pojawili, nie mógł być bezpośrednio określony. Biorąc pod uwagę, że liczba nieobecnych w pierwszym zaproszeniu była stosunkowo niewielka, a zastępcy rekrutowali się z tego samego regionu geograficznego i poziomu społeczno-ekonomicznego, można założyć, że nie wystąpiła stronniczość w wyborze. Wielkość próby pozwalała na niewielką dyspersję parametrów echokardiograficznych, o czym świadczą wyliczone 95% przedziały ufności.
Trudności w uzyskaniu akceptowalnych obrazów echokardiograficznych wystąpiły u 5% uczestników i zostali oni wykluczeni. Savage i wsp.10 badali jakość obrazu u 6 148 mężczyzn i kobiet z badania Framingham w grupie wiekowej 17-90 lat. Autorzy byli w stanie uzyskać interpretowalne obrazy w 80% przypadków, osiągając 97% u młodszych pacjentów. Otyłość, zmniejszona pojemność płuc oraz choroby układu sercowo-naczyniowego wiązały się z nieakceptowalnymi obrazami echokardiograficznymi, niezależnie od wieku pacjenta.
Analiza zmienności międzyobserwacyjnej pomiędzy dwoma czytnikami w obecnym badaniu wykazała, że pomiary nie różniły się istotnie dla wymiarów i funkcji lewej komory. Dyspersja wyników mieści się w granicach normy ustalonej w piśmiennictwie 11.
Różnice między parametrami echokardiograficznymi obserwowanymi w tym badaniu a przedstawianymi w piśmiennictwie są duże, na przykład dla grubości przegrody i ściany tylnej oraz wymiarów aorty. Z powodu pomiarów przegrody międzykomorowej i ściany tylnej masa lewej komory była również mniejsza od wartości referencyjnych, skorygowanych lub nie o powierzchnię ciała lub wzrost. Normalne granice wynoszą 1,0 cm dla przegrody międzykomorowej i ściany tylnej określone przez 95. percentyl, w porównaniu z 1,1 cm opisanym w podręczniku 1. Średnie dla tych parametrów stwierdzone w niniejszej pracy również różniły się od podawanych w piśmiennictwie 2,3,5,8,9,12. Różnice te mają większą skalę, jeśli do określenia normalności przyjmie się 95% przedział ufności. Pozostałe pomiary echokardiograficzne mieszczą się w granicach wartości prawidłowych przedstawionych w piśmiennictwie międzynarodowym 2-5,8,9,12. Co najmniej jedno badanie brazylijskie, przeprowadzone na próbie 32 pracowników szpitala, wykazało liczby podobne do tych z naszego badania. Niektóre z różnic mogą wynikać z różnych wzorów stosowanych do szacowania masy lewej komory. W badaniu tym zastosowano metodę Penna, która wykluczała grubość powierzchni wsierdzia i wliczała tę grubość do wymiarów jamy. Amerykańskie Towarzystwo Echokardiograficzne zaleca, aby w pomiarach wykorzystywać najbardziej zewnętrzną echokardiografię (od wiodącej do wiodącej krawędzi) 6. Powoduje to jednak systematyczne przeszacowanie masy lewej komory w porównaniu z masą uzyskaną w badaniu autopsyjnym. Konieczne jest więc skorygowanie wyniku o współczynnik pochodzący z anatomicznych badań pośmiertnych 7.
Ten sam wniosek może wyjaśnić część rozbieżności między wartościami masy lewej komory podawanymi przez różne formuły w różnych urządzeniach echokardiograficznych a wartością stwierdzoną w naszym badaniu. Na przykład, w sprzęcie używanym w obecnym badaniu zastosowano metodę Penna do obliczania masy lewej komory.
Mimo stosowania różnych wzorów nadal istnieją niewytłumaczalne różnice. Jedynymi spójnymi są kryteria randomizacji lub z populacji badanej, przy założeniu, że badania zostały wykonane z fachową wiedzą techniczną i zgodnie z międzynarodowymi zaleceniami 6. Pierwsze wyjaśnienie jest bardziej racjonalne, ponieważ struktura etniczna mieszkańców Porto Alegre jest podobna do tej w krajach europejskich i północnoamerykańskich. Różnice antropometryczne mogłyby wyjaśnić jedynie bezwzględne różnice między wymienionymi wymiarami.
Mniejszy wymiar aorty był również godny uwagi w odniesieniu do wartości podawanych w literaturze. Ponownie, różne kryteria doboru próby są najlepszym dostępnym wyjaśnieniem rozbieżności między wartościami uzyskanymi w naszym badaniu a tymi przedstawionymi w międzynarodowych podręcznikach.
W podsumowaniu, wyniki tego badania pozwalają stwierdzić, że u dorosłych z regionu miejskiego Porto Alegre średnie i rozkład normalny przyjęte umownie jako granice normalności dla wymiarów przegrody międzykomorowej, ściany tylnej i masy lewej komory są niższe niż te prezentowane w piśmiennictwie referencyjnym; masa lewej komory jest większa u mężczyzn, skorygowana lub nie w odniesieniu do zmiennych antropometrycznych. Konsekwencje tych wyników dla praktyki klinicznej są oczywiste, jak na przykład w stratyfikacji ryzyka u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym.
1. Feigenbaum H. Echocardiography. 5th Edition 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 echocardiographic findings in apparently healthy, non-athletic Norwegians aged 20-70 years. Influence of age, sex, and body surface area. 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. The Framingham Study. 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. Sex-specific determinants of increased left ventricular mass in the Tecumseh Blood Pressure Study. Circulation 1994; 90: 928-936.