Tierärztliche Hochschule Hannover
Linksventrikuläre Volumenerfassung mittels monoplaner und biplaner Scheibchensummationsmethode nach
Simpson bei gesunden Hunden und Hunden mit degenerativer Mitralklappenendokardiose
INAUGRAL-DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Anna Charlotte Pilgram
aus Karlsruhe
Hannover 2018
Wissenschaftliche Betreuung:
Dr. med. vet. Stephan Hungerbühler Klinik für Kleintiere
1. Gutachter:
Univ.-Prof. Dr. med. vet. Michael Fehr
2. Gutachter:
Univ.-Prof. Dr. med. vet. Ralph Brehm
Tag der mündlichen Prüfung: 17.05.2018
Meinen Eltern und meiner Tante Lioba gewidmet.
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung ...1
2. Literaturübersicht ...3
2.1. Messparameter der linksventrikulären Volumenbestimmung ... 3
2.2 Echokardiographie ... 4
2.2.1. Eindimensionale Echokardiographie und volumetrische Messung... 5
2.2.2. Zweidimensionale Echokardiographie und volumetrische Messung ... 6
2.3. Indexierung der linksventrikulären Volumina ... 9
2.4. Degenerative Mitralklappenendokardiose ... 11
2.4.1. Allgemeines und Verlauf ... 11
2.4.2. Klinik ... 12
2.4.3. Einteilung des Stadiums ... 13
3. Material und Methoden ...14
3.1. Geräte und Materialien ... 14
3.2. Verbrauchsmaterial und Bezugsquellen ... 14
3.3. Patienten ... 14
3.3.1. Allgemein ... 14
3.3.2. Einschlusskriterien ... 15
3.3.3. Patientengruppen ... 15
3.3.4. Patientengut ... 16
3.3.5. Untersuchungen ... 18
3.3.6. Ultraschallgerät und Auswertungsprogramm ... 19
3.3.7. Vorbereitungen und Lagerung der Hunde ... 20
3.4. Echokardiographische Analyse und Volumenanalyse ... 20
3.4.1. Allgemein ... 20
3.4.2. Geräteeinstellungen ... 21
3.4.3. Eindimensionale Echokardiographie ... 21
3.3.4. Zweidimensionale Echokardiographie ... 22
Inhaltsverzeichnis
3.5. Statistische Analyse ... 25
4. Publikationen ...27
4.1. Quantification of left ventricular volumes using monoplane and biplane Simpson’s Method of Discs in healthy dogs ... 27
Abstract ... 28
Background ... 31
Methods ... 32
Results ... 34
Discussion ... 36
Conclusion ... 40
Limitations ... 40
Figures ... 42
Tables ... 46
References ... 51
4.2. Quantification of left ventricular volumes and function using monoplane and biplane Simpson’s Method of Discs in dogs with degenerative mitral valve disease. ... 58
Abstract ... 59
Background ... 61
Methods ... 62
Results ... 67
Discussion ... 76
Conclusion ... 82
Limitations ... 82
References ... 84
5. Übergreifende Diskussion ...91
5.1. Indexierung ... 92
5.2. Vergleich biplaner und monoplaner SMOD unter Verwendung der linksapikalen Kammerblicke ... 94
5.2.1. Enddiastolisches Volumen ... 94
5.2.2. Endsystolisches Volumen ... 97
Inhaltsverzeichnis
5.3. Vergleich linksapikaler biplaner und monoplaner SMOD unter
Verwendung des rechtsparasternalen Vierkammerblickes ... 97
5.4. Ejektionsfraktion ... 99
5.5. Schlussfolgerung ... 100
5.6. Limitationen der Studien ... 101
6. Zusammenfassung ...102
7. Summary ...106
8. Literaturverzeichnis ...110
9. Tabellen- und Abbildungsverzeichnis ...121
10. Anhang ...124
Danksagung ...127
Abkürzungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1D eindimensional
2D zweidimensional
3D dreidimensional
ACVIM American College of Veterinary Internal Medicine
AoD Aortendurchmesser
BSA Körperoberfläche, body surface area
CHIEF Canine Heart failure International Expert Forum DMKE degenerative Mitralklappenendokardiose
ED enddiastolisch
EDD enddiastolischer Diameter EDV enddiastolisches Volumen EDVI enddiastolischer Volumenindex
EF Ejektionsfraktion
ES endsystolisch
ESD endsystolischer Diameter ESV endsystolisches Volumen ESVI endsystolischer Volumenindex
KGW Körpergewicht
kMRT kardiale Magnetresonanztomographie
LA/Ao Verhältnis von linkem Atrium und Aortendurchmesser LV linker Ventrikel, linksventrikuär
LVV linksventrikuläres Volumen
SMOD Scheibchensummationsmethode nach Simpson
Einleitung
1. Einleitung
Die degenerative Mitralklappenendokardiose (DMKE) stellt die häufigste erworbene Herzerkrankung dar und tritt insbesondere bei kleinwüchsigen bis mittelgroßen Hunden höheren Alters auf (HØIER OLSEN et al. 2010; BORGARELLI et al. 2012).
Es erkranken jedoch auch großwüchsige Hunde (BORGARELLI et al. 2004) und jüngere prädisponierte Tiere bestimmter Rassen (PEDERSEN et al. 1999; SERFASS et al. 2006). Die Echokardiographie ist bei der Diagnosestellung, der Verlaufsuntersuchung und der Schweregradeinteilung die Methode der Wahl, auch wenn die Diagnose eines vorhandenen Herzversagens mit Lungenödem unter Zuhilfenahme der Radiographie gestellt wird. Die linksventrikuläre (LV) Volumenbelastung, bestimmt anhand des enddiastolischen Volumens (EDV), und die linksventrikuläre systolische Funktion, bestimmt anhand des endsystolischen Volumens (ESV), sind wichtige Faktoren bei Hunden mit DMKE (BORGRELLI et al.
2008). Mittels verschiedener ein- (1D) und zweidimensionaler (2D) echokardiographischer Messmethoden konnte eine Zunahme der linksventrikulären Volumina (LVV) mit dem Grad der DMKE beschrieben werden (SERRES et al. 2008;
LORD et al. 2010). Bislang wird die Beurteilung der Ventrikelgröße in der Veterinärmedizin in der Regel durch 1D-Diametermessungen des linken Ventrikels beurteilt. Die Herzform vergrößert sich aber im Verlauf der DMKE in alle Dimensionen (LJUNGVALL et al. 2011), daher sollten mehrdimensionale Messmethoden der reinen Diametermessung überlegen sein. In der Humanmedizin wird die biplane Scheibchensummationsmethode nach Simpson (Simpson’s method of discs; SMOD) zur Bestimmung des LVV empfohlen (LANG et al. 2005). Auch diese Messmethode beruht auf der Annahme, dass eine biplane Volumenmessung, basierend auf dem linksapikalen Vierkammer- und dem linksapikalen Zweikammerblick, eine größere Genauigkeit als die monoplane Messung aufzeigt, da diese nur auf einen der Kammerblicke zurückzuführen ist. Folglich soll die zweite zusätzliche Ebene einer genaueren Volumenbestimmung und somit einer möglicherweise schnelleren Detektion einer Volumenüberladung im Falle einer LV Herzerkrankung wie beispielsweise der DMKE dienen. In der Veterinärmedizin wird
Einleitung
die SMOD zumeist entweder durch eine monoplane (SERRES et al. 2008; MEYER et al. 2013, SMETS et al. 2014) oder eine modifizierte biplane Messung genutzt (WESS et al. 2010). Bei letzterer werden die LVV-Parameter zweier Kammerblicke gemittelt, welche sich sehr ähnlich sind: der linksapikale und der rechtsparasternale Vierkammerblick. In vorliegender Studie sollten LVV-Parameter, gemessen durch monoplane sowie biplane SMOD, basierend auf den in der Humanmedizin gebräuchlichen Vier- und Zweikammerblicken, verglichen werden. In einer Studie konnte bereits ein signifikanter Unterschied zwischen den Methoden bei herzgesunden Dachshunden und Beagles gezeigt werden (PENZL 2009). Um diese auch im Falle einer Volumenbelastung zu vergleichen, wurden neben gesunden Hunden auch Hunde in verschiedenen Stadien der DMKE hinzugezogen. Des Weiteren wurden Hunde verschiedenster Rassen konsultiert, um die Aussage zu standardisieren. Aufgrund der Tatsache, dass das Herzvolumen von Hunden verschiedener Rassen und teilweise auch Geschlechtern sehr variabel sein kann, wurde bisher eine Indexierung des LVV durch die Körperoberfläche (body surface area; BSA) postuliert. Dies wurde jedoch in der Veterinärmedizin noch nicht ausreichend geprüft.
Ziel der vorliegenden Studie „Quantification of left ventricular volumes using monoplane and biplane Simpson’s Method of Discs in healthy dogs” war es, einen geeigneten Index für das LVV, gemessen durch die monoplane sowie biplane SMOD zu finden, welcher bei gesunden Hunden verschiedener Rassen eingesetzt werden kann. Des Weiteren wurde dann die Vergleichbarkeit zwischen den Messmethoden unter Verwendung der indexierten Werte bei gesunden Hunden ermittelt sowie Normwerte des EDVI und des ESVI der jeweiligen Methode detektiert.
In der zweiten Arbeit „Quantification of left ventricular volumes and function using monoplane and biplane Simpson’s Method of Discs in dogs with degenerative mitral valve disease.“ sollte der Vergleich der monoplanen und biplanen Volumenmessmethode im Falle verschiedener Stadien einer DMKE untersucht werden, um eine mögliche Suffizienz der monoplanaren Messmethode zu klären.
Literaturübersicht
2. Literaturübersicht
2.1. Messparameter der linksventrikulären Volumenbestimmung
Die linksventrikulären Volumina (LVV) einschließlich des enddiastolischen Volumens (EDV) und des endsystolischen Volumens (ESV) sind wichtige Messparameter bei der Evaluierung des Herzens. Dabei stellt das EDV das maximale Füllungsvolumen und das ESV das minimale Füllungsvolumen nach der Herzkontraktion während eines Herzzyklus des Ventrikels dar. Das LVV kann dabei essentielle Hinweise auf eine LV Beeinträchtigung geben. Das EDV nimmt im Zuge einer linksventrikulären Kompensation an Größe zu und gibt so Auskunft über eine Volumenüberladung (SERRES et al. 2008; WESS et al. 2010). Im Laufe der DMKE respektive chronischen Mitralklappenregurgitation kommt es zunächst zu einer Steigerung insbesondere des EDV, in späteren Stadien steigt auch das ESV an (CARABELLO 2003; SERRES et al. 2008). Eine Zunahme des ESV kann auf eine systolische Dysfunktion hindeuten (BORGARELLI et al. 2007).
Bei der Messung der LVV kommen verschiedene nicht-invasive eindimensionale (1D), zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) Methoden zum Einsatz. Der Goldstandard ist jedoch die kardiale Magnetresonanztomographie (kMRT). In Abhängigkeit von den Messmethoden können die Werte für EDV und ESV unter- oder überschätzt werden (MEYER et al. 2013).
Die Ejektionsfraktion (EF) ist ein hämodynamischer Parameter, welcher aus dem EDV und dem ESV mittels Formel errechnet wird. Sie ist festgelegt als der prozentuale Anteil des Schlagvolumens in Bezug auf das Gesamtblutvolumen der Herzkammer binnen einer Herzaktion.
𝐸𝐹 = 𝐸𝐷𝑉 − 𝐸𝑆𝑉
𝐸𝐷𝑉 × 100
Die EF gibt Auskunft über die Effizienz der Kontraktion während der Systole und kann folglich bei erniedrigten Werten eine systolische Dysfunktion (< 40 %) offenbaren (DUKES-MCEWAN et al. 2003). Bei einer chronischen DMKE fließt ein
Literaturübersicht
großer Anteil des während der Systole ausgestoßenen Blutes wieder retrograd in das linke Atrium. Die Ejektionsfraktion ist stark erhöht, stimmt jedoch nicht mit der tatsächlich in den Körper ausgestoßenen Menge an Blut überein. Mehrere Studien ergaben bei einer Zunahme des Körpergewichtes der Hunde eine niedrigere Ejektionsfraktion (BORGARELLI et al. 2004; GERLACH 2009). Die Messungen der Ejektionsfraktion mittels verschiedener Techniken sind zumeist nicht austauschbar, weshalb Schlussfolgerungen und Empfehlungen bei Herzversagen immer im Kontext der angewandten Methode gesehen werden müssen (BELLENGER et al. 2000).
2.2 Echokardiographie
Die Echokardiographie ist im klinischen Alltag der veterinärmedizinischen Praxis ein wertvolles Diagnostikum (ALLEN 1982). Dabei sind neben Doppler-Untersuchungen vor allem die eindimensionalen (M-Mode) und zweidimensionalen Methoden von Bedeutung. Dabei spielt insbesondere die monoplane Scheibchensummationsmethode eine Rolle. In der Humanmedizin wird jedoch die biplane Messmethode empfohlen, da diese das Herz in einer zusätzlichen Dimension darstellen kann und weniger auf geometrischen Formeln basiert, was insbesondere bei deutlichen Wandbewegungsstörungen relevant ist (LANG et al. 2005). In der klinischen Routinediagnostik der Tiermedizin hat sich diese noch nicht vollends etabliert, da ein deutlicher Vorteil der biplanen gegenüber der monoplane Methode zunächst noch geklärt werden muss und die biplane Methode mit mehr Aufwand verbunden ist.
Die echokardiographischen Methoden zeichnen sich durch die Möglichkeit aus, die Funktion und Morphologie des Herzens nichtinvasiv zu untersuchen und zu beurteilen (POMBO et al. 1971; HANTON u. LODOLA 1998). Die schnelle Verfügbarkeit und unkomplizierte Untersuchung ohne Narkose ist gerade für herzkranke Tiere wichtig und wiederholte Untersuchungen sind vertretbar (BONAGURA u. SCHOBER 2009). Die Beurteilung des linksventrikulären Volumens hat wertvollen diagnostischen, prognostischen und therapeutischen Nutzen, unter anderem bei Hunden mit einer fortschreitenden DMKE (SERRES et al. 2008;
Literaturübersicht
2.2.1. Eindimensionale Echokardiographie und volumetrische Messung
Der Time-Motion-Mode, auch M-Mode genannt, stellt die kardialen Strukturen anhand dynamischer eindimensionaler Ultraschallinformationen gegen eine horizontale Zeitachse dar. Die Darstellung des Herzens geschieht anhand der rechts- parasternalen Längs- oder Kurzachse. Unter Anwendung des M-Modes in der longitudinalen Achse sind die kardialen Landmarks präziser zu erkennen (HANTON u. LODOLA 1998). Bei herzkranken Hunden sind die M-Mode Befunde beider Achsen nicht austauschbar (SCHOBER u. BAADE 2000). Eine vom Untersucher festgelegte Cursorlinie wird entlang des Ultraschallsignals durch die kardialen Strukturen platziert. Durch die besonders hohe zeitliche Auflösung (Pulsrepititionsfrequenz von 1000-3000 Hz) können schnellste Bewegungen mit guter Strukturerkennbarkeit dargestellt werden.
Dank einer allometrischen Gleichung konnten bei einer großen Anzahl von Hunden LV M-Mode-Diameter-Messwerte und die logarithmische Transformierung des Körpergewichtes in Beziehung gesetzt werden (Index der Körperlänge, 𝐵𝑊 .) Mit diesen Daten wurden geeignete Mittelwerte und Konfidenzintervalle (95%) für gesunde Hunde unterschiedlicher Größen und Rassen erstellt (CORNELL et al.
2004). TEICHHOLZ (1976) et al. wiederum erstellten 1976 Formeln zur Volumenbestimmung des linken Ventrikels durch Messung von enddiastolischem Diameter (EDD) und endsystolischem Diameter (ESD), wiesen jedoch auf deren mögliche Ungenauigkeit bei Patienten mit asymmetrischen Kammern hin. Dennoch werden die LV Diametermessungen in der Humanmedizin noch heute vielfach und in der Veterinärmedizin überwiegend eingesetzt.
Mehrere Studien belegen, dass es bei der 1D Bestimmung der LV Dimensionen zu Ungenauigkeiten kommen kann, da sich die Berechnung des Volumens aus nur einer Schnittebene durch das Herz ergibt (BELLENGER et al. 2000; SERRES et al.
2008; TIDHOLM et al. 2010; MEYER et al. 2013). Die 1D Messungen basieren auf der Annahme, der linke Ventrikel sei symmetrisch und kontrahiert an allen Stellen gleichermaßen, wodurch Asymmetrien und unterschiedliche Formen des Ventrikels nicht berücksichtigt werden (TEICHHOLZ et al. 1976; BELLENGER et al. 2000). Eine
Literaturübersicht
weitere Ursache für die zumeist Überschätzungen von EDD und ESD stellt eine nicht winkelgenau senkrechte Positionierung der Cursorlinie zum Septum und zur Ventrikelhinterwand dar (SAHN et al. 1978; LANG et al. 2005).
In verschieden veterinärmedizinischen Studien konnten Referenzwerte bei gesunden Hunden erhoben werden und verschiedene Korrelationen zwischen Messwerten und Körpergewicht berechnet werden (BOON et al. 1983; CRIPPA et al. 1992; HANTON u. LODOLA 1998; CORNELL et al. 2004; KAYAR et al. 2006). Mehrere Studien belegen eine Unterlegenheit der 1D- gegenüber den 2D-Volumenmessmethoden (SERRES et al. 2008; TIDHOLM et al. 2010; WESS et al. 2010; MEYER et al. 2013).
2.2.2. Zweidimensionale Echokardiographie und volumetrische Messung
Die zweidimensionale Echokardiographie stellt das Herz in verschiedenen 2D- Schnittebenen dar. Zu den Standardebenen gehören der rechts-parasternale Vierkammerblick und die links-apikalen Vier-, Drei– und Zweikammerblicke (THOMAS et al. 1993) (Abbildung 1), auch wenn insbesondere der links-apikale Zweikammerblick einen geübten Untersucher erfordert. Durch festgelegte Untersuchungsgänge und Darstellung der Ebenen (THOMAS et al. 1993) kann die Morphologie der Herzstrukturen, deren Dimensionen sowie die kardiale Funktion beurteilt werden (SCHILLER et al. 1998; LANG et al. 2005).
Die Volumenbestimmung des linken Ventrikels kann unter anderem durch die Scheibchensummationsmethode nach Simpson („Simpson‘s method of discs“, SMOD) erfolgen. Hierbei setzt sich die Volumenerfassung aus der Summation multipler (meist 15-20) Scheibchen zusammen, welche sich durch die Umrandung entlang der Endokardgrenze sowie der gemessenen maximalen Längsachse ergeben. Bei der monoplanen SMOD wird folglich nur ein Kammerblick in ED und ES umrandet, wohingegen bei der biplanen Methode zwei Kammerblicke berücksichtigt werden. Die monoplane Volumenberechnung erfolgt an Stelle einer ellipsoiden unter Annahme einer zirkulären Scheibchenfläche und führt umso mehr zu geometrischen Ungenauigkeiten (ERBEL et al. 1982; LANG et al. 2005). Bei der biplanen Volumenberechnung mittels SMOD wird von zwei orthogonalen Schnittebenen
Literaturübersicht
ausgegangen, was allerdings nicht immer zutreffend ist (KING et al. 1992). Es zeigte sich, dass weder der Zwei- noch der Dreikammerblick orthogonal zu dem Vierkammerblick sind, wenngleich der räumliche Winkel des Dreikammerblickes eine höhere Orthogonalität aufweist (NOSIR et al. 1997). Eine weitere mögliche Fehlerquelle der zweidimensionalen Volumenquantifizierung ist eine verkürzte Ansicht der Längsachse durch fehlerhafte Darstellung der Ventrikelschnittebenen und eine unzureichende Visualisierung des Apex (LANG et al. 2005). Die Tatsache, dass die volumetrische Berechnung des Gesamtvolumens auf nur einer oder zwei Schnittebenen basiert, welche durch unterschiedliche Fehlerquellen verfälscht sein können, führte in mehreren Studien zu Unterschätzungen des Volumens im Vergleich zu mehrdimensionalen Methoden (CHUANG et al. 2000; JENKINS et al.
2007; GUTIÉRREZ-CHICO et al. 2005; MEYER et al. 2013; AURICH et al. 2014).
Dies ist der Grund dafür, dass die biplane der monoplanen SMOD vorgezogen wird und in der Humanmedizin für zweidimensionale Messmethoden von der American Society of Echocardiography empfohlen wird. Im Fall dass eine adäquate Darstellung des Zweikammerblickes nicht möglich ist, kann jedoch auf diesen verzichtet werden (LANG et al. 2005). Insbesondere beim Hund ist dessen Darstellung schwierig (THOMAS et al. 1993). Dies ist unter anderem ein Grund dafür, dass bei Hunden bislang eher die monoplane oder modifizierte biplane Methode Anwendung finden (SERRES et al. 2008; WESS et al 2010; MEYER et al. 2013). Veterinärmedizinische Studien offenbarten außerdem eine gute Vergleichbarkeit bei volumetrischen Messungen mit der monoplanen SMOD, welche den links-apikalen Vierkammerblick und den rechts-parasternalen Vierkammerblick gegenüberstellten (WESS et al. 2010;
MEYER et al. 2013; SMETS et al. 2014). PENZL (2009) verglich die monoplane mit der biplanen SMOD bei herzgesunden Dachshunden und Beagles und konnte eine sehr gute Korrelation (0,9), jedoch einen signifikanten Unterschied zwischen den Methoden feststellen. Dabei zeigte die biplane Methode größere Werte für EDV und ESV.
Eine weitere Möglichkeit der biplanen Echokardiographie ist die Einbeziehung des Drei-, an Stelle des Zweikammerblickes (JENNI et al. 1981; NOSIR et al. 1997;
OTTERSTAD et al. 1997; ST JOHN SUTTON et al. 1998; MALM et al. 2005). In einer
Literaturübersicht
humanmedizinischen Studie (NOSIR et al. 1997), die den Drei- mit dem Zweikammerblick in Kombination mit dem Vierkammerblick bei volumetrischen Berechnungen durch biplane SMOD mit kMRT als Referenzmethode verglich, zeigte sich eine bessere Reproduzierbarkeit und eine akkuratere Volumenerfassung unter Verwendung des Dreikammerblickes. In einer Studie konnte gezeigt werden, dass kleine Volumenänderungen, die postinfarktiell nach Tagen, Wochen und Monaten auftraten sowie die Ejektionsfraktion genauso verlässlich mit monoplanen, wie mit biplanen Volumenquantifizierungsmethoden dargestellt werden können. Dennoch waren die Werte beider Methoden nicht miteinander austauschbar. In der Studie wurden der Vier- und Dreikammerblick gemessen (ST JOHN SUTTON et al. 1998).
BROGAN (1992) konnte ebenfalls keine Vorteile von biplanen im Vergleich mit monoplanen Methoden ausmachen, wohingegen in einer anderen Studie bei dem Vergleich von biplaner und monoplaner transoesophagealer Volumetrie mittels SMOD mit dreidimensionaler Echtzeit-Echokardiographie als Referenzmethode während einer Herzoperation die biplane SMOD eine größere Korrelation zur Referenzmethode aufwies als die monoplane SMOD (GROSSGASTEIGER et al.
2013).
Literaturübersicht
Abbildung 1 Darstellung der Standardschnittebenen in Enddiastole (A: rechts- parastenaler Vierkammerblick; B: links-apikaler Vierkammerblick; C: links-apikaler Dreikammerblick; D: links-apikaler Zweikammerblick)
2.3. Indexierung der linksventrikulären Volumina
Entgegen der anfänglichen Annahme M-Mode LV-interne Parameter würden bestenfalls durch die Körperoberfläche (BSA) (BOON et al 1983), wie es bei Hunden bei der Dosis-Berechnung der Chemotherapie der Fall war (MADEWELL et al. 1978) oder durch das Körpergewicht in Kilogramm (KGW) (MASHIRO et al. 1976) normalisiert werden, werden EDD und ESD häufig mittels Körperlänge indexiert.
Dazu erstellten CORNELL und Mitarbeiter (2004) mittels allometrischer Gleichung und linearer Regression eine Formel, mit welcher sowohl EDD als auch ESD von Hunden unterschiedlichster Rassen respektive Größen normalisiert werden konnten.
Ziel dieser Studie war es, eine Vorhersage über die LV-Dimensionen bei gesunden Hunden unterschiedlicher Größe zu machen und zum anderen einen geeigneten
Literaturübersicht
Exponenten für das Körpergewicht zu errechnen, welcher die höchste Linearität zu den gemessenen Diametern aufwies. Dies wiederum ergab ein Referenzintervall der Indices bei gleichzeitigem Einsetzen der LV Diameter in die Formel. Unter
Zuhilfenahme der logarithmierten allometrischen Formel 𝑙𝑜𝑔𝑌 = 𝑙𝑜𝑔𝑎 + 𝑏 × 𝑙𝑜𝑔𝑥 konnte bestätigt werden, dass M-Mode Diameter Messungen
in ED und ES (EDD, ESD) die höchste Linearität zu der Körperlänge anstelle der BSA aufwiesen. Die Exponenten von 0,294 für EDD und 0,315 für ESD liegen sehr nahe an dem für die Körperlänge genutzten Exponenten von 1
3. Dies bestätigte die Hypothese, dass lineare 1D Messungen sich zur Körperlänge proportional verhalten und festigte die Annahme, dass Volumen-Messwerte sich eher proportional zu dem KGW als 3D Parameter als zu der BSA als 2D Kenngröße verhalten.
Abgeleitet von den humanmedizinischen Empfehlungen (LANG et al. 2005) wurden die in der Veterinärmedizin 2D gemessenen LVV bisher durch die Körperoberfläche (BSA) normalisiert (WESS et al. 2010; SMETS et al. 2014; SECKERDIECK et al.
2015). In einer veterinärmedizinischen Studie von GERLACH (2009) konnte nachgewiesen werden, dass bei der Normalisierung der LV EDV und ESV (gemessen mit der SMOD) mittels BSA bei einer in sieben Gewichtsgruppen aufgeteilten Studienpopulation von 301 gesunden, gemischtrassigen Hunden kein einheitlicher Referenzbereich erstellt werden konnte. Jedoch war es möglich drei Gruppen, ergo drei Referenzbereiche, abhängig vom Körpergewicht zusammenzufassen. Dies gelang jedoch nicht für die Normalisierung durch die Körperlänge und den Aortendurchmesser, bei welchen alle sieben Gewichtsgruppen weiterhin signifikante Unterschiede aufwiesen. In derselben Studie zeigte die Untersuchung auf Korrelation von BSA sowie KGW zu den SMOD LVV die höchsten (sehr ähnliche) Korrelationskoeffizienten (r für EDV/BSA: 0,899; EDV/KGW: 0,886;
ESV/BSA: 0,832; ESV/KGW: 0,832). Eine weitere Studie konnte einen Referenzwertunterschied, welcher bei der Indexierung der SMOD Volumina durch BSA bei gesunden männlichen und weiblichen Boxerhunden noch vorhanden war, durch eine alternative Indexierung mittels Körpergewicht ausgleichen. Eine erklärende Vermutung liegt in der Tatsache, dass männliche Boxer schwerer als die
Literaturübersicht
weiterhin bestehende Abhängigkeit zum Körpergewicht offenbarten (SMETS et al.
2014).
2.4. Degenerative Mitralklappenendokardiose 2.4.1. Allgemeines und Verlauf
Die chronische degenerative Mitralklappenendokardiose (DMKE) repräsentiert die häufigste kardiale Erkrankung des Hundes (BORGARELLI u. HÄGGSTRÖM 2010;
HØIER OLSEN et al. 2010). Die Häufigkeit der Erkrankung steigt mit zunehmendem Alter der Tiere und tritt mit besonders hoher Prävalenz bei kleinwüchsigen Hunderassen wie Dackel und Cavalier King Charles Spaniel auf (SERFASS et al.
2006; PEDERSEN et al. 1999). Darüber hinaus sind männliche Tiere zu einem früheren Zeitpunkt betroffen und zeigen häufig eine schnellere Progression als die weiblichen Betroffenen (HØIER OLSEN et al. 2010). Da bestimmte Hunderassen häufiger erkranken wird ätiologisch eine polygenetische Vererbung in Betracht gezogen (FOX 2012). Der auslösende Faktor für die DMKE ist bislang unbekannt, wenngleich in erster Linie Abnormalitäten im Kollagenmetabolismus vermutet werden (HÄGGSTRÖM et al 2004; FOX 2012). Die DMKE geht mit einer progressiv degenerativen knotigen Veränderung der linken Atrioventrikularklappen einher (FOX 2012), welche von einer vom Schweregrad abhängigen Undichtigkeit der Klappe gefolgt wird (Abbildung 2). Durch die Klappeninsuffizienz kann während der Systole nicht mehr genügend Blut in den Körperkreislauf gepumpt werden, da ein Großteil des Blutes wieder zurück in den linken Vorhof fließt. In sehr frühen Erkrankungsstadien wird das retrograd fließende Blut durch den linken Vorhof aufgefangen. Bei einer weiteren Progression der Regurgitation werden körpereigene Kompensationsmechanismen wie Erhöhung des Sympathikotonus mit folgender Vasokonstriktion und Steigerung der Herzfrequenz sowie das Renin-Angiotensin- Aldosteron-System (RAAS) aktiviert, um einen guten Auswurf zu garantieren. Die dadurch entstehende erhöhte Vorlast führt zum einen durch den Frank-Starling- Mechanismus zu einer erhöhten Pumpkraft, zum anderen jedoch langfristig auch zu einer exzentrischen Hypertrophie des Ventrikels und zu einer Vergrößerung des linken Atriums (CARABELLO 2003). Die Patienten können eine Klappeninsuffizienz
oft jahrelang tolerieren (BORGALELLI et al. 2012; BOSWOOD et al. 2016) kann es durch das Remodeling
langfristig zu einer myokardialen Dysfunktion kommen Eine systolische Dysfunktion im Falle der
großen Hunderassen auf (BORGAEL
dann auf, wenn sich der Druck im linken Atrium so stark erhöht, dass es zu einem Blutrückstau in die Lunge kommt und sich ein Lungenödem bildet.
Abbildung 2 Links-apikaler Vierkammerblick m
systolischen Regurgitation vom linken Ventrikel (LV) in das linke Atrium (LA) 2.4.2. Klinik
Üblicherweise hat die DMKE eine
klinischen Allgemeinuntersuchung lediglich ein auffällt (SERFASS et al. 2006)
Herzinsuffizienz (BORGARELLI et al 2008)
Dekompensation kommt, zeigen sich klinische Symptome wie Atemnot d
kardial bedingte Lungenödem und auch durch den Druck des linken Atriums auf den linken Stammbronchus können Husten und Leistungsschwäche entstehen. Auch Synkopen können in fortgeschrittenen Stadien zu der klinischen Symptomatik
Literaturübersicht
(BORGALELLI et al. 2012; BOSWOOD et al. 2016)
kann es durch das Remodeling infolge der Hypertrophie und Volumenüberladung zu einer myokardialen Dysfunktion kommen (BORGAELLI
Eine systolische Dysfunktion im Falle der DMKE tritt in stärkerer Ausprägung bei (BORGAELLI et al 2007). Das dekompensierte Stadium tritt dann auf, wenn sich der Druck im linken Atrium so stark erhöht, dass es zu einem
stau in die Lunge kommt und sich ein Lungenödem bildet.
apikaler Vierkammerblick mit einer im Farbdoppler dargestellten systolischen Regurgitation vom linken Ventrikel (LV) in das linke Atrium (LA)
Üblicherweise hat die DMKE eine lange präklinische Phase, in welcher bei der emeinuntersuchung lediglich ein Herzgeräusch variierenden Grades (SERFASS et al. 2006). Viele der betroffenen Hunde entwickeln nie eine
(BORGARELLI et al 2008). Sobald es jedoch zu einer Dekompensation kommt, zeigen sich klinische Symptome wie Atemnot d
bedingte Lungenödem und auch durch den Druck des linken Atriums auf den linken Stammbronchus können Husten und Leistungsschwäche entstehen. Auch Synkopen können in fortgeschrittenen Stadien zu der klinischen Symptomatik (BORGALELLI et al. 2012; BOSWOOD et al. 2016), jedoch infolge der Hypertrophie und Volumenüberladung (BORGAELLI et al 2007).
MKE tritt in stärkerer Ausprägung bei dekompensierte Stadium tritt dann auf, wenn sich der Druck im linken Atrium so stark erhöht, dass es zu einem
er im Farbdoppler dargestellten systolischen Regurgitation vom linken Ventrikel (LV) in das linke Atrium (LA)
in welcher bei der variierenden Grades . Viele der betroffenen Hunde entwickeln nie eine . Sobald es jedoch zu einer Dekompensation kommt, zeigen sich klinische Symptome wie Atemnot durch das bedingte Lungenödem und auch durch den Druck des linken Atriums auf den linken Stammbronchus können Husten und Leistungsschwäche entstehen. Auch Synkopen können in fortgeschrittenen Stadien zu der klinischen Symptomatik
Literaturübersicht
gehören. Ohne diuretische Therapie ist dieses Stadium der DMKE akut lebensbedrohend (ATKINS et al. 2009).
2.4.3. Einteilung des Stadiums
Die Schweregrade der Mitralklappenendokardiose können anhand eines Klassifikationssystems für Herzerkrankungen und Herzversagen eingeteilt werden.
Es gibt unterschiedliche Schemata zur Gradierung der Schwere einer Herzerkrankung bei Hunden (ATKINS et al. 2009). Das Aktuellste darunter ist das ACVIM Klassifikationssystem des Canine Heart failure International Expert Forums (CHIEF), welches von der Humanmedizin an den Hund angepasst wurde (HUNT et al 2001).
CHIEF A: Patienten, die ein gewisses Risiko für eine bestimmte Herzerkrankung haben, jedoch noch keine strukturellen Veränderungen des Herzens aufweisen CHIEF B: Patienten mit einer strukturellen Veränderung des Herzens durch die Erkrankung, die jedoch noch keine klinischen Symptome einer solchen zeigen:
CHIEF B1: ohne radiographische oder echokardiographische Hinweise auf kardiales Remodeling
CHIEF B2: mit hämodynamisch relevanter Klappenregurgitation, die radiographisch oder echokardiographisch durch eine linksseitige Herzvergrößerung belegt werden kann
CHIEF C: Patienten mit aktueller oder vorausgegangener klinischen Symptomatik durch die Herzerkrankung
CHIEF D: Patienten im „End-stage“ der Erkrankung und mit therapieresistenten klinischen Symptomen
Material und Methoden
3. Material und Methoden
3.1. Geräte und Materialien
Vivid E9, Ultraschallgerät
GE Healthcare, Horten/Norwegen
EchoPac PC, 108.1.4 Version 110.x.x, Analysesoftware GE Healthcare, Horten/Norwegen
GraphPad Prism® Version 6
Fa. GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA
SAS® Enterprise Guide® 9.3.
SAS Institute GmbH, Heidelberg, Deutschland
3.2. Verbrauchsmaterial und Bezugsquellen
Alkohol (Ethanol 74,1% und 2-Propanol 10,0%), Softasept®N B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland
Ultraschallgel
Dahlhausen&Co GmbH, Köln, Deutschland 3.3. Patienten
3.3.1. Allgemein
Die Studienpopulation bestand aus Patienten der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover in Privatbesitz. Die Studienteilnehmerzahl von 126 Hunden ergab sich aus den für eine routinemäßige echokardiographische Untersuchung vorgestellten Hunden.
Material und Methoden
Die Sammlung der für die Studie evaluierten Patienten erfolgte über den Zeitraum von 2014 - 2016. Dabei wurden die im Laufe dieser Zeit echokardiographisch untersuchten Patienten neben der routinemäßigen Abspeicherung klinikinterner Software zusätzlich auf einer externen Workstation (EchoPac PC, 108.1.4 Version 110.x.x, Analysesoftware; GE Healthcare, Horten/Norwegen) gespeichert und für die weitere Analyse bereitgestellt.
3.3.2. Einschlusskriterien
Die Patientenpopulation dieser Arbeit bestand erstens aus herzgesunden Patienten und zweitens den Patienten mit Mitralklappenendokardiose. Daher bestanden unterschiedliche Einschlusskriterien für diese beiden Patientengruppen. Die als herzgesund eingestuften Tiere durften keine Regurgitationen und pathologisch- anatomischen Veränderungen wie Stenosen oder Verdickungen der Mitralklappen aufzeigen. Alle vier Herzkammern mussten physiologische Dimensionen aufweisen.
Die zweite Gruppe wurde durch die Erfassung von jedem Grad der DMKE durch 2D Echokardiographie und/oder die Identifizierung über jeden Grad der Mitralklappenregurgitation einbezogen. Bei beiden Gruppen durften keine anderen Insuffizienzen oder Stenosen vorliegen. Eine leichte, sich nicht auf die Hämodynamik des Herzens auswirkende, Insuffizienz anderer Klappen war jedoch kein Ausschlusskriterium. Ausschlusskriterien waren kongenitale und erworbene Herzerkrankungen, welche die Mitralklappe primär (z.B. Endokarditis) oder sekundär (z.B. Dilatative Kardiomyopathie) beeinflussen sowie offensichtlich erhebliche systemische Erkrankungen, welche die Hämodynamik beeinflussen könnten.
3.3.3. Patientengruppen
Bei der Einteilung der Patienten ergaben sich zwei Gruppen, bestehend aus der herzgesunden Population (Gruppe 1) und den Hunden mit einer echokardiographisch nachgewiesenen DMKE (Gruppe 2). Die zweite Gruppe wurde in die verschiedenen Stadien (CHIEF B-C) klassifiziert. Dabei waren zuvor publizierte Messgrößen wie der Index nach Cornell (CORNELL et al. 2004) (Abbildung 5) sowie das Verhältnis von linkem Atrium und Aorta (LA/Ao) (HANSSON et al. 2002) maßgebend (Abbildung 4).
Material und Methoden
CHIEF B1 keine klinischen Symptome, keine Kompensationsanzeichen (LA/Ao <
1,6 und Index nach Cornell EDD < 1,85 (95% Wahrscheinlichkeitsintervall))
CHIEF B2 keine klinischen Symptome aber Kompensationsanzeichen (LA/Ao ≥ 1,6 und/oder Index nach Cornell EDD ≥ 1,85)
CHIEF C klinische Symptomatik und radiologisch nachgewiesenem Lungenödem 3.3.4. Patientengut
Insgesamt wurden bei der Allgemeinuntersuchung und der echokardiographischen Untersuchung 38 herzgesunde Hunde und 88 Hunde mit einer degenerativen Mitralklappenendokardiose CHIEF B-C diagnostiziert. Die als herzgesund klassifizierten Hunde waren zwischen ein und 14 Jahre alt mit einem Mittelwert von 5,5 Jahren und einem Median von 4,9 Jahren. Das Gewicht dieser Gruppe lag zwischen 3,5 und 27 Kilogramm mit einem Mittelwert von 15,6 Kilogramm und einem Median von 16 Kilogramm. 47% der herzgesunden Hunde waren männlich und 53%
waren weiblich. Bei den Hunden, die als mit einer DMKE klassifiziert wurden, waren 50 Hunde CHIEF B1 (50 % männlich und 50 % weiblich), 22 Hunde CHIEF B2 (68 % männlich und 32 % weiblich) sowie 16 Hunde CHIEF C (75 % männlich und 25 % weiblich). Die Verteilung von Alter und Gewicht sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 zusammengefasst.
Material und Methoden
Tabelle 1 Alter der gesunden und erkrankten Hunde (DMKE im Stadium CHIEF B1, B2 und C)
Min = minimales Alter; Max = maximales Alter; s = Standardabweichung
Tabelle 2 Gewicht der gesunden und erkrankten Hunde (DMKE im Stadium CHIEF B1, B2 und C)
Min = minimales Alter; Max = maximales Alter; s = Standardabweichung
Min Max Mittelwert s Median
gesund 1,11 14,05 5,51 3,27 4,90
krank 3,73 18,11 11,06 2,66 11,21
B1 3,73 15,33 10,54 2,67 10,72
B2 5,82 18,11 11,77 2,89 11,22
C 8,90 16,34 11,68 1,98 11,44
Alter in Jahre
Min Max Mittelwert s Median
gesund 3,50 27,00 15,62 6,61 16,00
krank 2,60 29,10 12,68 6,86 10,30
B1 2,60 29,10 14,17 7,37 12,10
B2 4,20 29,00 10,10 5,68 8,65
C 5,30 23,50 11,58 5,59 10,55
Gewicht in kg
Material und Methoden
Die Population bestand aus 103 Rassehunden und 23 Mischlingen. Die Verteilung der Hunderassen der Gesamtpopulation sind in Abbildung 3 aufgeführt.
Abbildung 3 Verteilung der Hunderassen der Gesamtpopulation (n = 126).
Hunderassen welche mit n = 1 auftraten wurden unter „Sonstige“ aufgeführt. Dies betraf die Rassen: Husky, Deutscher Jagdterrier, American Steffordshire, Riesenschnauzer, Dalmatiner, Tibet Terrier, Flat-Coated Retriever, Deutscher Schäferhund, Malteser, Berger de Pyrenees, Zwergschnauzer, Rehpinscher, Dobermann, American Cocker Spaniel, Bearded Collie, Welsh Springer Spaniel, Kleiner Münsterländer, Kurzhaarige Istrianer Bracke, Fox Terrier, Podenco Andaluz, Deutsch Langhaar, Magyar Vizsla, Kleinpudel
3.3.5. Untersuchungen
Die Anamnese und die Allgemeinuntersuchung einschließlich der kardiovaskulären Parameter wie die Herzauskultation erfolgten immer am Tag der echokardiographischen Untersuchung. Außerdem wurde nach Bedarf eine latero- laterale Röntgenaufnahme des Thorax angefertigt.
0 5 10 15 20 25
Verteilung der Hunderassen
Mitralklappen-Verdickungen Kurzachsenansicht, rechtem
Vierkammerblick ermittelt. Das Vorhandensein einer Mitralklappenregurgitation wurde durch den Color-Do
apikalen Vierkammerblick evaluiert.
Aortendurchmesser (AoD)
zweidimensionalen rechts-parasternalen ermittelt (HANSSON et al. 2002)
5) wurde gemäß der Gleichung berechnet (CORNELL et al. 2004)
(EDD, ESD) sowie das Körpergewicht in kg (KG
Abbildung 4 Rechts-
linkem Atrium zu Aortendurchmesser edge-Methode“ mittig der rechts
nicht-koronare und die links-koronare Klappe treffen gemessen. Um linken Atriums zu messen wird, ebenfalls mittels „inner
vorhandene Linie verlängert bis hin zur gegenüberliegenden parietalen Wand des linken Atriums. Die Messung erfolgte frühdiastolisch kurz nach Schluss der Aortenklappen.
3.3.6. Ultraschallgerät und Auswertungsprogramm
Die echokardiographische Untersuchung wurde mit dem Ultraschallgerät Vivid E9 der Firma GE Healthcare durchgeführt. Zu diesem Gerät gehörten eine M5S
Material und Methoden
Verdickungen wurden von der rechts , rechtem-parasternalen Vierkammerblick und links
Vierkammerblick ermittelt. Das Vorhandensein einer Mitralklappenregurgitation Doppler in rechts-parasternaler Längsachse und links apikalen Vierkammerblick evaluiert. Das Verhältnis von linkem Atrium zu Aortendurchmesser (AoD), der LA/Ao Ratio, wurde durch Messungen der
parasternalen Kurzachsenansicht auf Höhe (HANSSON et al. 2002) (Abbildung 4). Der Index nach Cornell
Gleichung 𝐸𝐷𝐷𝐼 = 𝐸𝐷𝐷 𝐾𝐺𝑊⁄ , und 𝐸𝑆𝐷𝐼
(CORNELL et al. 2004), in welche der gemessene ED und ES Diameter (EDD, ESD) sowie das Körpergewicht in kg (KGW) eingesetzt wurden.
-parasternale Kurzachse mit Messung des Verhältnisses von Aortendurchmesser. Dabei wird der Aortendurchmesser
mittig der rechts-koronaren Aortenklappe bis zu dem Punkt an dem sich die koronare Klappe treffen gemessen. Um den Durchmesser de linken Atriums zu messen wird, ebenfalls mittels „inner-edge-Methode“, die
verlängert bis hin zur gegenüberliegenden parietalen Wand des linken ng erfolgte frühdiastolisch kurz nach Schluss der Aortenklappen.
Ultraschallgerät und Auswertungsprogramm
Die echokardiographische Untersuchung wurde mit dem Ultraschallgerät Vivid E9 der Firma GE Healthcare durchgeführt. Zu diesem Gerät gehörten eine M5S
wurden von der rechts-parasternalen parasternalen Vierkammerblick und links-apikalem Vierkammerblick ermittelt. Das Vorhandensein einer Mitralklappenregurgitation parasternaler Längsachse und links-
von linkem Atrium zu wurde durch Messungen der Kurzachsenansicht auf Höhe der Herzbasis . Der Index nach Cornell (Abbildung
= 𝐸𝑆𝐷 𝐾𝐺𝑊⁄ , , in welche der gemessene ED und ES Diameter
) eingesetzt wurden.
parasternale Kurzachse mit Messung des Verhältnisses von anhand der „inner- koronaren Aortenklappe bis zu dem Punkt an dem sich die
den Durchmesser des die bereits
verlängert bis hin zur gegenüberliegenden parietalen Wand des linken ng erfolgte frühdiastolisch kurz nach Schluss der Aortenklappen.
Die echokardiographische Untersuchung wurde mit dem Ultraschallgerät Vivid E9 der Firma GE Healthcare durchgeführt. Zu diesem Gerät gehörten eine M5S-
Material und Methoden
Phased-Array-Sonde mit einem Frequenzbereich von 2,0-4,5 MHz sowie eine 6S- Phased-Array-Sonde mit einem Frequenzbereich von 4,0-8,0 MHz. In Abhängigkeit von Größe und Gewicht des zu untersuchenden Hundes wurde eine der Phased- Array-Sonden verwendet. Für eine akkurate zeitliche Ermittlung von Diastole und Systole wurde durch die in dem Ultraschallgerät integrierte EKG-Funktion simultan ein EKG aufgezeichnet.
Die echokardiographischen Daten wurden nachträglich an der externen Workstation EchoPac® (EchoPac PC, 108.1.4 Version 110.x.x, GE Healthcare) analysiert.
3.3.7. Vorbereitungen und Lagerung der Hunde
Die echokardiographische Untersuchung fand in wachem Zustand sowie ohne Sedation statt. Der zu untersuchende Hund wurde auf einem geeigneten, für die Echokardiographie angefertigten Tisch, jeweils in die rechte und linke Seitenlage verbracht und von zwei Hilfspersonen behutsam fixiert. Es wurde keine Rasur vorgenommen, sondern das Fell in der Region des Schallfensters gescheitelt, mit Ethanol (Softasept®N, B.Braun AG) befeuchtet und unmittelbar das Ultraschallgel (Dahlhausen&Co GmbH) aufgetragen, um eine bestmögliche Ankopplung zwischen Schallkopf und Haut zu erlangen. Um die zweite EKG-Ableitung des zu untersuchenden Hundes auf dem Ultraschallmonitor sichtbar zu machen, wurde jeweils eine mit dem Ultraschallgerät verbundene Krokodilklemme sowohl am rechten Vorderbein, wenig distal des Olekranons, als auch am linken Hinterbein, wenig distal der Kniescheibe, angebracht. Eine Befeuchtung der Klemmen mit dem Ethanol sicherte die Ankopplung. Nach der echokardiographischen Untersuchung in rechter Seitenlage durfte sich der Patient aufstellen und wurde umgedreht.
Anschließend erfolgten die Vorbereitungen analog dazu von links.
3.4. Echokardiographische Analyse und Volumenanalyse 3.4.1. Allgemein
Die Durchführung der echokardiographischen Untersuchung wurde ausnahmslos von einem erfahrenen Kardiologen (Dr. Stephan Hungerbühler) der Klinik für Kleintiere,
Material und Methoden
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover durchgeführt. Die echokardiographischen Untersuchungen erfolgten entsprechend der aktuellen Richtlinien der American Association of Echocardiography (LANG et al. 2005). Die nachfolgenden Messungen aller echokardiographischen Daten wurden von einer Person (Anna Pilgram) durchgeführt.
3.4.2. Geräteeinstellungen
Für jedes Tier wurden zu Anfang und während der Untersuchung die individuellen Grundeinstellungen dem zweidimensionalen Bild angepasst. Die Bildoptimierung erfolgte durch geeignete Einstellung von Schallfrequenz, Eindringtiefe, Bildkontrast, Bildgröße und tiefenabhängiger Verstärkung. Um den Kontrast zwischen den einzelnen Herzkonturen zusätzlich zu verstärken und Bilder besserer Qualität zu erzeugen, wurde im Harmonic Mode untersucht.
3.4.3. Eindimensionale Echokardiographie
Die durch den 2D-gesteuerten M-Mode aufgenommenen Standbilder wurden in der rechts-parasternalen Ebene (Vierkammerblick) aufgenommen. Es wurden drei aufeinander folgende Herzzyklen im Sinusrhythmus aufgenommen und gespeichert.
Es wurde darauf geachtet, dass sich die Herzfrequenz zwischen den Herzzyklen nicht um mehr als zehn Schläge pro Minute unterschied, was jedoch nicht immer möglich war.
Der M-Mode-Cursor wurde möglichst senkrecht zu dem interventrikulären Septum und der Hinterwand, auf Höhe der Chordae tendinae, positioniert. Die Enddiastole (ED) wurde als Beginn des QRS-Komplexes und die Endsystole (ES) als Zeitpunkt der maximalen Kontraktion des linken Ventrikels definiert (Abbildung 5). Der enddiastolische und endsystolische Diameter wurden nach der leading-edge-to- leading-edge-Methode gemessen (SAHN et al. 1998). Anhand der gemessenen Werte für EDD und ESD konnte der Index nach Cornell errechnet werden.
Material und Methoden
Abbildung 5 Repräsentative Darstellung des linken Ventrikels im M-Mode mit enddiastolischer (ED) und endsystolischer (ES) Diametermessung im rechts-parasternalen Vierkammerblick.
3.3.4. Zweidimensionale Echokardiographie
Bei der zweidimensionalen Echokardiographie wurden drei aufeinander folgende Herzzyklen im Sinusrhythmus aufgenommen und gespeichert. Es wurde darauf geachtet, dass sich die Herzfrequenz zwischen den Herzzyklen nicht um mehr als zehn Schläge pro Minute unterschied, was jedoch nicht immer möglich war.
3.3.4.1. Monoplane Messungen der Scheibchensummationsmethode nach Simpson Im zweidimensionalen Bild wurde der linke Ventrikel sowohl im links-apikalen Vier- und Zweikammerblick als auch im rechts-parasternalen Längsachsenschnitt dargestellt. Es wurde besonderes Augenmerk darauf gerichtet, den Ventrikel in seiner maximalen Länge und nach Möglichkeit ohne Papillarmuskel darzustellen. Es wurde stets darauf geachtet, dass die Ventrikelspitze erkennbar war.
Die Enddiastole wurde als Beginn des QRS-Komplexes zum Zeitpunkt des Mitralklappenschlusses und die Endsystole als Zeitpunkt der stärksten Einwärtsbewegung der linksventrikulären Wände bei noch geschlossenen Mitralklappensegeln und somit der kleinsten linksventrikulären Silhouette definiert
Material und Methoden
(LANG et al. 2005). Dies entsprach genau dem Zeitpunkt vor erneuter Öffnung der Mitralklappe. Es erfolgte eine manuelle Umrandung des Ventrikelendokards entlang der Grenze zum Ventrikellumen in Enddiastole und in Endsystole. Kleine Kontinuitätsverluste in der Darstellung des linksventrikulären Endokardiums wurden durch Nachprüfen der vorherigen und darauffolgenden Bilder interpoliert. Es wurde darauf geachtet, die Papillarmuskeln zur linksventrikulären Herzhöhle dazu zu zählen. Die Ventrikelfläche ergab sich aus einer automatischen Verbindungslinie von einer Seite des Mitralklappenanulus zur anderen. Die maximale Längsachse des Ventrikels wurde durch eine von dem Programm gesetzte Linie von der Mitte des Mitralklappenanulus bis hin zu Ventrikelspitze gemessen. Anschließend wurde die umrandete Ventrikelfläche von der Software in circa 15 gleich breite Scheibchen aufgeteilt (Abbildung 6).
Abbildung 6 Repräsentative Darstellung einer linken Kammer im rechts- parasternalen Vierkammerblick mit der Volumenmessung mittels Scheibchensummationsmethode nach Simpson in Enddiastole (links) und Endsystole (rechts)
Material und Methoden
EDV und ESV wurden durch die monoplane Scheibchensummationsmethode nach Simpson berechnet (SCHILLER et al. 1989):
𝑉(𝑚𝑙) =𝜋
4ℎ 𝐷𝑖
V enddiastolisches und endsystolisches Volumen h Höhe der einzelnen Scheibchen
n Anzahl der Scheibchen
Di Durchmesser des Scheibchens im links-apikalen Vier- oder Zweikammerblick oder im rechts-parasternalen Vierkammerblick EF wurde auf Grundlage dieser beiden Werte berechnet:
𝐸𝐹 = ((𝐸𝐷𝑉 − 𝐸𝑆𝑉) 𝐸𝐷𝑉)⁄ × 100
3.3.4.2. Biplane Messungen der Scheibchensummationsmethode nach Simpson
Bei der biplanen Scheibchensummationsmethode wurde das links-ventrikuläre Volumen unter Verwendung des links-apikalen Vierkammer- und Zweikammerblickes ermittelt. Die längere der beiden gemessenen LV-Längsachsen wurde in der Formel berücksichtigt (SCHILLER et al. 1989; LANG et al. 2005):
𝑉(𝑚𝑙) =𝜋
4ℎ 𝐷𝑖 × 𝐷𝑖
V enddiastolisches und endsystolisches Volumen h Höhe der einzelnen Scheibchen
n Anzahl der Scheibchen
𝐷𝑖 Durchmesser des Scheibchens im links-apikalen Vierkammerblick 𝐷𝑖 Durchmesser des Scheibchens im links-apikalen Zweikammerblick Die weitere Vorgehensweise erfolgte wie bei der monoplanen Messmethode.
Material und Methoden
3.5. Statistische Analyse
Statistische Analysen wurden unter Zuhilfenahme der Statistik Programms SAS® Enterprise Guide® 7.1. (SAS Institute GmbH, Heidelberg, Deutschland) und GraphPad Prism® (Version 6.00; GraphPad Software) durchgeführt. Hilfestellungen bei der Datenverarbeitung und Interpretation erfolgte durch Mitarbeit des Instituts für Biometrie, Epidemiologie und Informationsverarbeitung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover. Zunächst wurde eine deskriptive Analyse für Alter, Körpergewicht, Geschlecht und Rassezugehörigkeit durchgeführt. Die LVV (EDV, ESV) wurden mittels Messung dreier aufeinanderfolgender Herzzyklen durchgeführt, deren Mittelwert für die weitere statistische Auswertung eingesetzt wurde.
Für die gesunde Studienpopulation wurde eine lineare Regression mit dem Bestimmtheitsmaß (r²) verwendet, um eine weiterhin bestehende Abhängigkeit des LVV zu dem Körpergewicht nach Indexierung der Werte mit KGW, Aortendurchmesser (AoD) und BSA zu detektieren. Weiterhin wurde dann mittels linearer Regression und logarithmierter allometrischer Gleichung (𝑙𝑜𝑔(𝑌) = 𝑙𝑜𝑔(𝑎) + 𝑏 × 𝑙𝑜𝑔(𝑀)) der jeweilige geeignete Exponent für das KGW errechnet, mit welchem die LVV der verschiedenen Kammerblicke bestenfalls indexiert werden konnte und der eine möglichst niedrige Abhängigkeit zu dem Körpergewicht des Hundes aufwies. Y stellt dabei das gemessene LVV, also EDV oder ESV, M das Körpergewicht des Hundes, a die Steigung der Gleichung und b der jeweilige Exponent dar. Nachfolgend wurden die SMOD LVV mit dem KGW (EDVI1, ESVI1) oder dem KGW und geeignetem Exponenten (kgᵇ) (EDVI2, ESVI2) indexiert.
Alle LVV indexiert durch kgᵇ (gesunde Population) und KGW (gesunde und erkrankte Population), resultierend in EDVI und ESVI, sowie EF und Ventrikellänge (gesunde Population) wurden als Mittelwert mit Standardabweichung dargestellt. Der Shapiro- Wilk-Test wurde zur Überprüfung der Normalverteilung eingesetzt. Für Gruppenvergleiche wurde die einfache Varianzanalyse, für multiple paarweise Vergleiche wurde der LSD(least significant difference)-Test angewandt. Für alle Tests wurde ein Signifikanzniveau unterhalb einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 % festgelegt.
Material und Methoden
Um einen diagnostischen Unterschied der biplanen und monoplanen Methoden zu detektieren, wurde in den Stadien B1, B2 und C der DMKE ein McNemar-Test durchgeführt. Dazu wurden die Patienten neben der ACVIM-Klassifikation zusätzlich anhand der SMOD EDVI1 (95% CI der Gesunden) als vergrößert oder normal klassifiziert. Im Falle dass der gemessene M-Mode EDDI sowie der LA/Ao des Patienten ebenfalls über den Cut-Offs waren (EDDI ≥ 1.85 (M-Mode); LA/Ao ≥ 1.6), wurde der Patient als „korrekt abnormal“ klassifiziert. Gesetzt den Fall, der SMOD EDVI1 war über und sowohl der EDDI als auch der LA/Ao in der Norm, so wurde die Nachuntersuchung dieser Patienten mit einbezogen. Wenn bei dieser maximal ein Jahr nach der Untersuchung ein EDDI und LA/Ao über der Norm auffiel, wurden diese Patienten ebenfalls als „korrekt abnormal“ klassifiziert.
Die Intra- und Interobservervariabilität wurden mittels Variationskoeffizienten für EDV und ESV der gesunden Population bestimmt. Zur Berechnung der Interobservervariabilität wurden hierfür die LVV von fünf Hunden und für die Intraobservervariabilität von zehn Hunden gemessen. Alle LVV wurden dabei dreimal
„geblindet“ gemessen und anschließend der Mittelwert errechnet. Für die Intraobservervariabilität erfolgten die Ausmessungen der LVV im Abstand von mind.
zwei Wochen. Der Variationskoeffizient wurde errechnet durch die Division der Standardabweichung der Mittelwertdifferenz der Messungen durch den Gesamtmittelwert, welche anschließend mit 100 multipliziert wurde.
Die Darstellung der Ergebnisse erfolgte mittels Grafiken unter Zuhilfenahme der Analysesoftware GraphPad Prism® (Version 6.00; GraphPad Software). Eine Übereinstimmung zweier Methoden wurde durch Bland-Altman-Diagramme veranschaulicht (BLAND u. ALTMANN 1986). Hierzu wurden die Differenzen gegen den Mittelwert der beiden Methoden aufgetragen. Außerdem wurden sowohl der Mittelwert der Differenz als auch dessen Standardabweichung im Graphen markiert.
Die Resultate sind in den beiden folgenden Publikationen, die zur Einreichung vorbereitet sind, zusammengefasst.
Publikationen
4. Publikationen
4.1. Quantification of left ventricular volumes using monoplane and biplane Simpson’s Method of Discs in healthy dogs
Anna Pilgram1, Martin Beyerbach2, Michael Fehr1, Stephan O. Hungerbühler1
1Small Animal Clinic
University of Veterinary Medicine Hannover, Foundation Bünteweg 9
D-30559 Hannover, Germany
2Department of Biometry, Epidemiology and Information Processing University of Veterinary Medicine Hannover, Foundation
Bünteweg 2
D-30559 Hannover, Germany
Corresponding author: Anna Pilgram, University of Veterinary Medicine Hannover, Foundation, Bünteweg 9, D-30559 Hannover, Germany, E-mail: anna.pilgram@tiho- hannover.de
Publikationen Abstract
Background:
In veterinary medicine there are no clear recommendations concerning the measurement of left ventricular volumes (LVV) assessed by monoplane and biplane Simpson’s method of discs (SMOD). Hitherto LVV measured by SMOD were indexed to body surface area (BSA). The aim of the present study was to find a suitable indexation method which was first investigated by normalizing LVV to body weight (BW), aortic root diameter (AoD) and BSA and second using an allometric equation to determine the adjusted power of BW. Moreover, to compare monoplane and biplane LVV variables of healthy dogs of varying breed.
Methods:
Thirty-eight healthy dogs were included in the study. End diastolic volume (EDV) and end systolic volume (ESV) were measured by monoplane SMOD, using the right- parasternal 4-chamber view (SMOD-R4) and left-apical 2- (SMOD-L2) and 4- chamber view (SMOD-L4) as well as biplane SMOD (SMOD-BP). Coefficient of determination (r2) and linear regression analysis were applied to evaluate a residual dependence of LVV and BW after indexation using BW, AoD and BSA. LVV were normalized to BW (LVVI1) as well as to a calculated power of BW (LVVI2), using allometric scaling. Subsequently, the indexed LV parameters were compared within the examination planes applying least significant difference tests (LSD) and Bland- Altman analyses.
Results:
Using BW as index, the volumetric data showed a weak (r² < 0.08) remaining influence on BW in contrast to indexed data normalized to BSA and AoD (AoD: r² >
0.62, BSA: r² > 0.39). The scaling exponent (b) of LVVI2 (LVV/kgᵇ) showed to be very close to 1 (0.96 – 1.01). LSD tests revealed significant differences between SMOD- BP and SMOD-L4 (EDVI1, p = 0.01; ESVI1, p = 0.03). The comparison of SMOD-BP and SMOD-R4 as well as SMOD-L4 and SMOD-L2 showed no significant differences. The comparison of SMOD-L4 and SMOD-R4 revealed significances only for ESVI1 (p = 0.02).
Publikationen Conclusion:
We recommend indexation with BW for evaluating LVV in dogs because this indexation method showed the best alignment. Biplane and monoplane volumetric SMOD measurements are not equivalent; therefore SMOD-BP should be used in order to reflect the LV shape and volume.
Abbreviations:
1D: one-dimensional 2D: two-dimensional
2DE: two-dimensional echocardiography 3D: three-dimensional
AoD: Aortic root diameter
ASE: American Society of Echocardiography BSA: body surface area
BW: body weight
DCM: dilated cardiomyopathy
DMVD: degenerative mitral valve disease ED: enddiastole
EDV: enddiastolic volume EF: Ejection fraction ES: endsystole
ESV: endsystolic volume
LA/Ao: left atrial-to-aortic root ratio la2Ch: left-apical two-chamber la4Ch: left-apical four-chamber
Publikationen LV: left ventricular/ left ventricle
LVV: left ventricular volume MD: mean difference
rp4Ch: right-parasternal four-chamber SD: standard deviation
SMOD: Simpson’s method of discs
SMOD-R4, SMOD-BP, SMOD-L4, SMOD-L2: Simpson’s method of discs derived from the right-parasternal 4 chamber, the biplane, the monoplane, the left-apical 4- chamber and left-apical 2-chamber view
Publikationen Background
Two-dimensional echocardiography (2DE) plays a major role in veterinary clinical practice in order to evaluate ventricular internal dimensions of the heart. Common heart diseases in dogs like the degenerative mitral valve disease (DMVD) as well as dilated cardiomyopathy (DCM) were routinely classified by the assessment of left ventricular diameters or volumes based on two-dimensional (2D) images. These parameters are essential to evaluate the severity of disease hence to facilitate correct therapy. Left ventricular (LV) enddiastolic volume (EDV) gives good information about volume overload, whereas LV endsystolic volume (ESV) determines systolic function of the LV. Up to now the evaluation of the LV was mostly based on one-dimensional (1D) M-Mode measurements. However in former studies 1D methods revealed weaknesses in the estimate of LV abnormalities in comparison to multidimensional methods (TIDHOLM et al. 2010; WESS et al. 2010). Commonly used parameters like M-Mode based linear measurements of the LV internal diameter are prone to errors because of geometric assumptions. A frequently used 2D echocardiographic technique to measure left ventricular volumes (LVV) in humans is the biplane Simpson’s Method of Discs (SMOD), which is recommended by the American Society of Echocardiography (ASE) (LANG et al. 2005). For biplane SMOD (SMOD-BP), images of the LV are obtained from two orthogonal left apical views, the 4-chamber (la4Ch) and the 2-chamber (la2Ch) view. In case of a failure to display the la2Ch view, monoplane SMOD by the exclusive use of the la4Ch view is indicated and volume is calculated presuming a circular instead of an ellipsoid disk (LANG et al. 2005). Although biplane SMOD is considered to be superior to monoplane SMOD, in veterinary medicine the biplane method is not routinely used (SERRES et al. 2008; WESS et al. 2010; MEYER et al. 2013) since the la2Ch view is not part of the common echocardiographic examination. Furthermore, due to the fact that the right parasternal depiction of the 4-chamber view (rp4Ch) is often easier than the left-sided view, it is interesting whether the volumetric measurements using monoplane SMOD are comparable (WESS et al. 2010; MEYER et al 2013; SMETS et al. 2014). In one previous study with 34 healthy dogs and 39 dogs with DMVD and 12 dogs with DCM, biplane SMOD derived from a 3D data-set was comparable with 3D volumetric measurements in the assessment of EDV but monoplane
Publikationen
echocardiographic changes in Doberman pinchers with occult DCM (WESS et al.
2010). To the authors’ knowledge there are no studies comparing LV variables assessed by monoplane and biplane SMOD in dogs in a population of varying breeds. To measure LVV applying only the monoplane SMOD would make calculation and assessment easier and may confirm the routine usage of this method in clinical veterinary practice. Comparing cardiac volumes is complicated by different body weights. Therefore, hitherto volumetric data of SMOD were indexed to body surface area (BSA) (LANG et al. 2005; WESS et al. 2010; SUZUKI et al. 2013), which can be calculated with the aid of a simplified exponent : 𝑏𝑜𝑑𝑦 𝑤𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡(𝑘𝑔) / . Cornell et al. in their study on allometric scaling of M-mode parameters pointed out that volumetric data should be associated with body weight (BW), as a 3D parameter (CORNELL et al. 2004). This presumption agrees with another study which indexed SMOD derived parameters to BW (SMETS et al. 2014). Therefore, it is necessary first to establish a reliable indexation system before comparing the different methods of volumetric measurement.
The aims of the present study were to (1) determine a correct indexation method for LVV and (2) compare LV variables of healthy dogs in a large population of breeds measured by monoplane and biplane SMOD in order to compare if there are differences between the biplane and the conventional used monoplane methods.
Methods
The Animal Model
Thirty-eight healthy dogs which were privately owned and presented at the Small Animal Clinic, University of Veterinary Medicine Hannover, Germany were included in the study. Previously two presented dogs were excluded because of the inability to measure the la2Ch view. To consider the potential effect of weight on echocardiographic dimensions a body weight of 3.5 – 27 kg were included (BORGARELLI et al. 2004). All dogs underwent a general physical, electrocardiographic as well as complete echocardiographic examination and Doppler-derived echocardiographic measurements. Dogs were considered healthy based on normal findings of all performed examinations. Any congenital or acquired heart diseases as well as haemodynamically relevant extracardiac diseases were
Publikationen Echocardiography
The echocardiographic (M-Mode, 2D) examination was performed with an ultrasound unit (a) equipped with M5S- (2.0-4.5 MHz, large breeds) and 6S- (4.0-8.0 MHz, small breeds) phased-array transducers, both of them in harmonic mode, and simultaneous electrocardiographic monitoring. During the examination dogs were non-sedated and consecutively restrained in right and left lateral recumbent positions. Examinations were performed by one experienced person (S.O.H.). Image optimization was adapted consistently. It was focused on illustrating the ventricular maximum length and avoiding the illustration of papillary muscles. All images and loops were stored and transmitted to a workstation, equipped with commercially available software (b). The echocardiographic data were evaluated off-line by one person (A.P). For this purpose, LV internal dimensions of 3 digitally stored consecutive cardiac cycles were measured in enddiastole (ED) as well as endsystole (ES). Ejection fraction (EF) was calculated as follows: [(𝐸𝐷𝑉 − 𝐸𝑆𝑉) ÷ 𝐸𝐷𝑉] × 100.
Mean values were determined for further statistical analysis.
2DE Image acquisition and SMOD measurement
The recommendations for chamber quantification of the ASE (LANG et al 2005) were adopted. 2D echocardiography images were obtained from the la4Ch and la2Ch view as well as from rp4Ch view. ED was defined as the beginning of the QRS-complex at the point of mitral valve closure and ES as the frame with the smallest internal silhouette directly in front of the mitral valve opening. SMOD measurement was performed by manually tracing the endocardial border of selected frames in ED and ES. Papillary muscles and trabeculae were included in the internal volume as recommended previously (LANG et al. 2005). LV maximum lengths in ED and ES were measured by an automated but manual adjustable line starting from the middle of the mitral valve annulus to the LV apex. Calculation of LVV by SMOD was computed automatically by specific software and was based on the summation of multiple (usually 15) discs of the same height, whose diameters and cross sections were the result of the endocardial tracing (Figure 1). Consequently monoplane cross sections are circular whereas the biplane cross sections are ellipsoid due to one or two measured diameters. Monoplane SMOD was performed by LV imaging in right- parasternal 4-chamber view (SMOD-R4) as well as left-apical 4-chamber (SMOD-L4)
