Analysis of Three-Dimensional Scar Architecture and Conducting Channels by High-Resolution Contrast-Enhanced Cardiac Magnetic Resonance Imaging in Chagas Heart Disease

ABSTRACT Background: We aimed to describe the morphology of the border zone of viable myocardium surrounded by scarring in patients with Chagas heart disease and study their association with clinical events. Methods: Adult patients with Chagas heart disease (n=22; 55% females; 65.5 years, SD 10.1) were included. Patients underwent high-resolution contrast-enhanced cardiac magnetic resonance using myocardial delayed enhancement with postprocessing analysis to identify the core scar area and border zone channels number, mass, and length. The association between border zone channel parameters and the combined end-point (cardiovascular mortality or internal cardiac defibrillator implantation) was tested by multivariable Cox proportional hazard regression analyses. The significance level was set at 0.05. Data are presented as the mean (standard deviation [SD]) or median (interquartile range). Results: A total of 44 border zone channels (1[1-3] per patient) were identified. The border zone channel mass per patient was 1.25 (0.48-4.39) g, and the extension in layers of the border zone channels per patient was 2.4 (1.0-4.25). Most border zone channels were identified in the midwall location. Six patients presented the studied end-point during a mean follow-up of 4.9 years (SD 1.6). Border zone channel extension in layers was associated with the studied end-point independent from left ventricular ejection fraction or fibrosis mass (HR=2.03; 95% CI 1.15-3.60). Conclusions: High-resolution contrast-enhanced cardiac magnetic resonance can identify border zone channels in patients with Chagas heart disease. Moreover, border zone channel extension was independently associated with clinical events.

Fibrose Cardíaca e Mudanças Evolutivas na Função Ventricular Esquerda em Pacientes com Cardiopatia Chagásica Crônica / Cardiac Fibrosis and Changes in Left Ventricle Function in Patients with Chronic Chagas Heart Disease

Resumo Fundamento A cardiopatia chagásica (CC) é uma condição de progressão lenta, cujo principal achado histopatológico é fibrose. Objetivos Avaliar se a fibrose cardíaca aumenta ao longo do tempo e se correlaciona com aumento no tamanho do ventrículo esquerdo (CE) e redução na fração de ejeção (FE) na CC crônica. Métodos Estudo retrospectivo que incluiu 20 indivíduos (50% homens; 60±10 anos) com CC crônica que se submeteram a dois exames de ressonância magnética cardíaca (RMC) com realce tardio com gadolínio em um intervalo mínimo de quatro anos entre os exames. Volume, FE e massa de fibrose do ventrículo esquerdo (VE) foram determinados por RMC. Associações da massa de fibrose na primeira RMC com alterações no volume do VE e FE ventricular esquerda na segunda RMC foram testadas por análise de regressão logística. Valores p<0,05 foram considerados significativos. Resultados Os pacientes foram classificados em: A (n=13; alterações típicas de CC no eletrocardiograma e função sistólica global e segmentar do VE normal) e B1 (n=7; alteração na motilidade da parede do VE e FE ≥45%). O tempo médio entre os dois estudos de RMC foi de 5,4±0,5 anos. Fibrose do VE (em % massa do VE) aumentou de 12,6±7.9% para 18,0±14,1% entre os exames de RMC (p=0,02). A massa de fibrose cardíaca no basal associou-se com uma diminuição > cinco unidades absolutas na FE ventricular esquerda da primeira para a segunda RMC (OR 1,48; IC95% 1,03-2,13; p=0,03). A massa de fibrose do VE foi maior e aumentou entre os dois estudos de RMC no grupo de pacientes que apresentaram diminuição na FE entre os testes. Conclusões Mesmo pacientes em estágios iniciais da CC apresentam um aumento na fibrose do miocárdio ao longo do tempo, e a presença de fibrose do VE no basal está associada a uma diminuição da função sistólica do VE.

Abstract Background Chagas heart disease (CHD) is a slow progressing condition with fibrosis as the main histopathological finding. Objectives To study if cardiac fibrosis increases over time and correlates with increase in left ventricular (LV) size and reduction of ejection fraction (EF) in chronic CHD. Methods Retrospective study that included 20 individuals (50% men; 60±10 years) with chronic CHD who underwent two cardiac magnetic resonance imaging (MRI) with late gadolinium enhancement with a minimum interval of four years between tests. LV volume, EF, and fibrosis mass were determined by cardiac MRI. Associations of fibrosis mass at the first cardiac MRI and changes in LV volume and EF at the second cardiac MRI were tested using logistic regression analysis. P values <0.05 were considered significant. Results Patients were classified as follows: A (n=13; changes typical of CHD in the electrocardiogram and normal global and segmental LV systolic function) and B1 (n=7; LV wall motion abnormality and EF≥45%). Mean time between cardiac MRI studies was 5.4±0.5 years. LV fibrosis (in %LV mass) increased from 12.6±7.9% to 18.0±14.1% between MRI studies (p=0.02). Cardiac fibrosis mass at baseline was associated with decrease in >5 absolute units in LV EF from the first to the second MRI (OR 1.48, 95% CI 1.03-2.13, p=0.03). LV fibrosis mass was larger and increased between MRI studies in the group that presented decrease in LV EF between the tests. Conclusions Even patients at an initial stage of CHD show an increase in myocardial fibrosis over time, and the presence of LV fibrosis at baseline is associated with a decrease in LV systolic function.

Prevalence and Prediction of Obstructive Coronary Artery Disease in Patients Undergoing Primary Heart Valve Surgery / Prevalência e Predição de Doença Arterial Coronariana Obstrutiva em Pacientes Submetidos a Cirurgia Valvar Primária

Abstract Background: The prevalence of coronary artery disease (CAD) in valvular patients is similar to that of the general population, with the usual association with traditional risk factors. Nevertheless, the search for obstructive CAD is more aggressive in the preoperative period of patients with valvular heart disease, resulting in the indication of invasive coronary angiography (ICA) to almost all adult patients, because it is believed that coronary artery bypass surgery should be associated with valve replacement. Objectives: To evaluate the prevalence of obstructive CAD and factors associated with it in adult candidates for primary heart valve surgery between 2001 and 2014 at the National Institute of Cardiology (INC) and, thus, derive and validate a predictive obstructive CAD score. Methods: Cross-sectional study evaluating 2898 patients with indication for heart surgery of any etiology. Of those, 712 patients, who had valvular heart disease and underwent ICA in the 12 months prior to surgery, were included. The P value < 0.05 was adopted as statistical significance. Results: The prevalence of obstructive CAD was 20%. A predictive model of obstructive CAD was created from multivariate logistic regression, using the variables age, chest pain, family history of CAD, systemic arterial hypertension, diabetes mellitus, dyslipidemia, smoking, and male gender. The model showed excellent correlation and calibration (R² = 0.98), as well as excellent accuracy (ROC of 0.848; 95%CI: 0.817-0.879) and validation (ROC of 0.877; 95%CI: 0.830 - 0.923) in different valve populations. Conclusions: Obstructive CAD can be estimated from clinical data of adult candidates for valve repair surgery, using a simple, accurate and validated score, easy to apply in clinical practice, which may contribute to changes in the preoperative strategy of acquired heart valve surgery in patients with a lower probability of obstructive disease.

Resumo Fundamento: A prevalência de doença arterial coronariana (DAC) nos pacientes valvares é semelhante à da população geral, com associação usual aos fatores de risco tradicionais. Ainda assim, a busca por DAC obstrutiva é mais agressiva nos valvulopatas em pré-operatório, determinando a angiografia coronariana invasiva (ACI) a praticamente todos os pacientes adultos, uma vez que se acredita que a cirurgia de revascularização miocárdica deva ser associada à troca valvar. Objetivos: Avaliar a prevalência de DAC obstrutiva e identificar fatores a ela associados em adultos candidatos à cirurgia cardíaca primariamente valvar entre os anos de 2001 a 2014 no Instituto Nacional de Cardiologia (INC) e elaborar um modelo preditivo de DAC obstrutiva através de escore derivado de análise multivariada. A partir da estimativa da probabilidade pré-teste de DAC obstrutiva, espera-se melhor estratégia pré-operatória para cada paciente. Métodos: Estudo transversal avaliando 2.898 pacientes com indicação de cirurgia cardíaca por qualquer etiologia. Desses, foram estudados 712 pacientes valvopatas submetidos à ACI nos 12 meses anteriores à cirurgia. Diferenças com valor de p < 0,05 foram consideradas estatisticamente significativas. Resultados: A prevalência de DAC obstrutiva foi de 20%. Um modelo preditivo de DAC obstrutiva foi criado a partir de regressão logística multivariada, utilizando as variáveis idade, dor torácica, história familiar de DAC, hipertensão arterial sistêmica, diabetes mellitus, dislipidemia, tabagismo e sexo masculino. O modelo demonstrou excelente correlação e calibração (R2 = 0,98), além de ótima acurácia (ROC de 0,848; IC95% 0,817 - 0,879) e validação em diferente população valvar (ROC de 0,877; IC 95%: 0,830 - 0,923). Conclusões: É possível estimar DAC obstrutiva a partir de dados clínicos com elevada acurácia, o que pode vir a permitir estabelecer estratégias pré-operatórias de acordo com a probabilidade pré-teste individual, evitando a indicação indiscriminada de procedimentos desnecessários e invasivos, principalmente nos grupos de menor probabilidade de DAC obstrutiva. (Arq Bras Cardiol. 2017; [online].ahead print, PP.0-0)

Influence of the tilt angle of Percutaneous Aortic Prosthesis on Velocity and Shear Stress Fields / Influência do Ângulo de Inclinação da Prótese Percutânea Aórtica no Campo de Velocidade e Estresse de Cisalhamento

Abstract Background: Due to the nature of the percutaneous prosthesis deployment process, a variation in its final position is expected. Prosthetic valve placement will define the spatial location of its effective orifice in relation to the aortic annulus. The blood flow pattern in the ascending aorta is related to the aortic remodeling process, and depends on the spatial location of the effective orifice. The hemodynamic effect of small variations in the angle of inclination of the effective orifice has not been studied in detail. Objective: To implement an in vitro simulation to characterize the hydrodynamic blood flow pattern associated with small variations in the effective orifice inclination. Methods: A three-dimensional aortic phantom was constructed, reproducing the anatomy of one patient submitted to percutaneous aortic valve implantation. Flow analysis was performed by use of the Particle Image Velocimetry technique. The flow pattern in the ascending aorta was characterized for six flow rate levels. In addition, six angles of inclination of the effective orifice were assessed. Results: The effective orifice at the -4° and -2° angles directed the main flow towards the anterior wall of the aortic model, inducing asymmetric and high shear stress in that region. However, the effective orifice at the +3° and +5° angles mimics the physiological pattern, centralizing the main flow and promoting a symmetric distribution of shear stress. Conclusion: The measurements performed suggest that small changes in the angle of inclination of the percutaneous prosthesis aid in the generation of a physiological hemodynamic pattern, and can contribute to reduce aortic remodeling.

Resumo Fundamento: Devido à natureza do processo de liberação da prótese percutânea, é esperada uma variabilidade do posicionamento final da válvula. A localização da prótese irá definir a posição espacial do seu orifício efetivo em relação ao ânulo aórtico. O padrão do fluxo sanguíneo em aorta ascendente está relacionado ao processo de remodelamento aórtico, além de ser dependente da disposição espacial do orifício efetivo. O efeito hemodinâmico de pequenas variações na angulação do orifício efetivo ainda não foi estudado em detalhes. Objetivo: O objetivo do presente trabalho foi implementar uma simulação in vitro do fluxo sanguíneo para caracterização do padrão hidrodinâmico, associado a pequenas variações na inclinação do orifício efetivo. Métodos: Para esse fim, foi construído um fantoma aórtico tridimensional, que reproduziu a anatomia de um paciente submetido ao implante valvar percutâneo. A análise de fluxo foi realizada através da técnica de Velocimetria por Imagens de Partícula. O padrão de escoamento em aorta ascendente foi caracterizado para seis níveis de vazão de fluxo. Além disso, foram estudados seis inclinações do orifício efetivo. Resultados: O estudo demonstrou que o orifício efetivo nos ângulos -4° e -2° direcionaram o fluxo principal para a parede anterior do modelo aórtico, induzindo um cisalhamento assimétrico e elevado nessa região. Por outro lado, os ângulos +3° e +5° mimetizam o padrão fisiológico, centralizando o fluxo principal e promovendo uma distribuição simétrica do cisalhamento. Conclusão: As medições realizadas sugerem que pequenas alterações angulares na prótese percutânea auxiliam na geração de um padrão hemodinâmico fisiológico, podendo contribuir para menor remodelamento aórtico.

Factors Associated With Coronary Artery Disease Progression Assessed By Serial Coronary Computed Tomography Angiography / Fatores Associados com Progressão da Doença Arterial Coronariana Avaliada por Angiografia Coronariana por Tomografia Computadorizada Seriada

Abstract Background: Coronary computed tomography angiography (CCTA) allows for noninvasive coronary artery disease (CAD) phenotyping. Factors related to CAD progression are epidemiologically valuable. Objective: To identify factors associated with CAD progression in patients undergoing sequential CCTA testing. Methods: We retrospectively analyzed 384 consecutive patients who had at least two CCTA studies between December 2005 and March 2013. Due to limitations in the quantification of CAD progression, we excluded patients who had undergone surgical revascularization previously or percutaneous coronary intervention (PCI) between studies. CAD progression was defined as any increase in the adapted segment stenosis score (calculated using the number of diseased segments and stenosis severity) in all coronary segments without stent (in-stent restenosis was excluded from the analysis). Stepwise logistic regression was used to assess variables associated with CAD progression. Results: From a final population of 234 patients, a total of 117 (50%) had CAD progression. In a model accounting for major CAD risk factors and other baseline characteristics, only age (odds ratio [OR] 1.04, 95% confidence interval [95%CI] 1.01-1.07), interstudy interval (OR 1.03, 95%CI 1.01-1.04), and past PCI (OR 3.66, 95%CI 1.77-7.55) showed an independent relationship with CAD progression. Conclusions: A history of PCI with stent placement was independently associated with a 3.7-fold increase in the odds of CAD progression, excluding in-stent restenosis. Age and interstudy interval were also independent predictors of progression.

Resumo Fundamento: Angiografia coronariana por tomografia computadorizada (ACTC) permite fenotipagem não invasiva da doença arterial coronariana (DAC). Fatores relacionados à progressão da DAC têm valor epidemiológico. Objetivo: Identificar os fatores associados com a progressão da DAC em pacientes submetidos à avaliação sequencial por ACTC. Métodos: Nós analisamos retrospectivamente 384 pacientes consecutivos que apresentavam pelo menos duas avaliações por ACTC entre dezembro de 2005 e março de 2013. Devido às limitações na quantificação da progressão da DAC, os pacientes que haviam sido submetidos previamente à revascularização cirúrgica ou intervenção coronariana percutânea (ICP) entre as avaliações foram excluídos. A progressão da DAC foi definida como qualquer aumento no escore adaptado de estenose segmentar (calculado com utilização do número de segmentos afetados e gravidade da estenose) em todos os segmentos coronarianos sem stent (restenose intra-stent foi excluída da análise). Regressão logística stepwise foi utilizada para avaliar as variáveis associadas com a progressão da DAC. Resultados: De uma população final de 234 pacientes, um total de 117 (50%) pacientes apresentaram progressão da DAC. Em um modelo considerando os principais fatores de risco para DAC e outras características basais, apenas a idade (odds ratio [OR] 1,04, intervalo de confiança de 95% [IC95%] 1,01-1,07), intervalo entre avaliações (OR 1,03, IC95% 1,01-1,04) e ICP prévia (OR 3,66, IC95% 1,77-7,55) mostraram uma relação independente com a progressão da DAC. Conclusões: Uma história de ICP com implante de stent esteve independentemente associada a um aumento de 3,7 vezes na chance de progressão da DAC, excluindo a restenose intra-stent. Idade e intervalo entre avaliações também foram preditores independentes de progressão.