Left-ventricular remodeling after first acute myocardial infarction: the predictive role of echocardiographic strain indexes

Introduction and Objectives: The adverse remodeling of the left ventricle (LV) after ST-elevation acute myocardial infarction (STEMI) is a complex phenomenon characterized by different phases. Firstly, the infarct expands during the healing process through thinning and enlargement of necrotic area; secondarily, there is a global LV volume increase and systolic dysfunction that involves the remote myocardium through hypertrophy, apoptosis and interstitial collagen deposition. Several studies found a close correlation between infarct size and LV remodeling; others associated the adverse remodeling with the following development of congestive heart failure, ventricular arrhythmias and cardiovascular death. The ability of novel echocardiographic parameters of myocardial strain to predict the extent and transmurality of myocardial necrosis after STEMI suggests their possible role in predicting the subsequent LV remodeling. In this thesis, we report the results of a prospective study aimed to determine the predictive value of the various two- (2D) and threedimensional (3D) strain components for LV remodeling and clinical outcome in patients with first recanalized STEMI. Methods: We enrolled a consecutive cohort of 64 patients treated with a primary percutaneous coronary intervention after first STEMI, at a single centre. All patients underwent a comprehensive 2D and 3D echocardiogram at pre-discharge and after 13±2 months to assess LV volumes and function. 2D and 3D strain components were measured by speckle tracking analysis. LV adverse remodeling was defined as relative increase of end-systolic volume >15% respect to basal measurement. Results: Seventeen (27%) patients showed unfavourable remodeling at the follow-up visit. Among clinical data, peak Troponin I value and Killip class at admission were significantly related to adverse remodeling. Pre-discharge less negative 2D- and 3D peak global longitudinal (GL) and 3D end-systolic global area (GA) strain resulted independent determinants of unfavourable LV remodeling. Using ROC curves, a 2D GL strain less negative than a cut-off value of -14.2% showed a sensibility of 73% and a specificity of 61% to predict unfavourable LV remodeling (AUC 0.74, 95% CI 0.61-0.87; p=0.005). Predischarge 2D GL strain was also predictive, at limits of significance, of the composite clinical end point (death, overt heart failure and unstable angina) (p=0.057). Conclusions: Despite optimal medical therapy, LV negative remodeling remains a relatively frequent process after a STEMI, at a mid-term follow-up. Predischarge 2D- 3D GL and GA strain are significant predictors of unfavourable LV remodeling and adverse clinical outcome in patients with first recanalized STEMI. The measurement of these non-invasive, reproducible and unexpensive parameters of LV myocardial function helps to select a sub-population of survivors STEMI patients who may need a closer follow-up and a more aggressive management.

Introduzione e obiettivi: Il rimodellamento avverso del ventricolo sinistro (VS) dopo un infarto miocardico acuto con sopraslivellamento del tratto ST (STEMI) è un fenomeno complesso caratterizzato da diverse fasi. Dapprima l’espansione infartuale avviene durante il periodo di cicatrizzazione attraverso l’assottigliamento e dilatazione della regione necrotica; successivamente vi è un rimodellamento globale del VS che coinvolge il cosiddetto miocardio remoto tramite ipertrofia eccentrica, apoptosi e deposizione di fibre collagene interstiziali. Diversi studi hanno trovato una stretta correlazione fra entità e transmuralità della necrosi miocardica con il rimodellamento del VS; altri hanno associato il rimodellamento avverso con lo sviluppo di insufficienza cardiaca congestizia, aritmie ventricolari e morte cardiovascolare. La capacità dei nuovi indici di deformazione miocardica (strain) di stimare l’estensione e transmuralità di necrosi dopo uno STEMI suggerisce il loro possibile ruolo predittivo di rimodellamento avverso del VS. In questa tesi, vengono riportati i risultati di uno studio prospettico volto a determinare la capacità dei diversi indici di strain bi- (2D) e tridimensionali (3D) nel predire il rimodellamento avverso del VS e la prognosi clinica in pazienti affetti da infarto miocardico acuto e sottoposti a ricanalizzazione percutanea. Metodi: Abbiamo arruolato 64 pazienti trattati con angioplastica primaria per primo STEMI, in un singolo centro. Tutti i pazienti sono stati sottoposti ad ecocardiogramma 2D e 3D predimissione e dopo un periodo medio di 13 ± 2 mesi, per la stima dei volumi e frazione di eiezione del VS. Sono stati inoltre determinati gli strain globali 2D e 3D del ventricolo sinistro misurati con la tecnica speckle tracking. Il rimodellamento avverso del VS è stato definito come incremento relativo del volume telesistolico >15% rispetto alla misura predimissione. Risultati: In diciassette (27%) pazienti è stato documentato un rimodellamento avverso del VS all’ecocardiogramma di follow-up. Fra i dati clinici analizzati, il picco di troponina I e la classe Killip all’ingresso sono stati significativamente correlati a rimodellamento avverso del VS. Un valore ridotto (meno negativo) degli strain longitudinale 2D e 3D e dell’area strain 3D sono risultati predittori indipendenti di rimodellamento avverso del VS. Dall’analisi delle curve ROC, un valore di strain longitudinale 2D meno negativo di -14.2% ha mostrato una sensibilità ed una specificità del 73% e 61% rispettivamente nel prevedere il rimodellamento avverso del VS (AUC 0.74, 95% CI 0.61-0.87; p=0.005). L’entità dello strain longitudinale 2D predimissione è stata inoltre correlata ad un end-point composito di morte cardiovascolare, scompenso cardiaco ed angina instabile (p=0.057). Conclusioni: Nonostante terapia medica ottimale, il rimodellamento avverso del VS dopo STEMI risulta un evento relativamente frequente ad un follow-up di medio termine. Gli strain longitudinali 2D e 3D ed area strain 3D del VS, valutati predimissione, sono risultati indicatori di rimodellamento avverso del ventricolo sinistro e prognosi clinica sfavorevole in una coorte di pazienti affetti da primo infarto miocardico acuto, sottoposto a ricanalizzazione mediante angioplastica primaria. La misura non invasiva, riproducibile e a basso costo di questi parametri di funzione sistolica del ventricolo sinistro può aiutare nell’individuare una sottopopolazione di soggetti sopravvissuti ad uno STEMI che necessitano di uno stretto monitoraggio clinico ed un trattamento più aggressivo.