Electromechanical mapping of the myocardium does not match the information gained by 18F-FDG PET

Abstract
Aim: an initial evaluation of the clinical relevance of catheter-aided electromechanical mapping (EMM) in coronary heart disease (CHD) for diagnosis of normal, hibernating and anormal (non-viable) myocardium using ²⁰¹Tl-SPECT and ¹⁸F-FDG-PET as a gold standard. Methods: fourteen patients (13 male, 1 female; mean age 59 yrs.) with a history of CHD and limited left ventricular function (EF at rest < 50%) underwent myocardial scintigraphy with ²⁰¹Tl-SPECT and Cardio-PET with ¹⁸F-FDG using an insulin/glucose clamp and Acipimox. Within 5 days all patients also underwent EMM of the left ventricle using the EMM-system. Comparison of the results was made using polar-plots and a segmental analysis with the left ventricle being divided into 5 segments. Normal myocardium in PET was considered under conditions of normal glucose consumption and normal SPECT results. Using EMM, the definition of normal myocardium was a basic potential (> 11 mV) and normal myocardial contractility. Hibernating myocardium was detected where there was a PET/SPECT mismatch and/or an EMM showing reduced contractility and a potential of 6 - 11 mV. Non-viable myocardium was considered if a match of defects was found in PET and SPECT and/or if there was a basic potential of less than 6 mV in EMM. Results: correlating results for hibernating and abnormal tissue were found in 13 segments. In 16 segments PET proved viability while the EMM-system detected scar tissue. Another 14 myocardial segments which were considered as hibernating or scar by EMM could also be shown to be normal using PET. In 10 segments PET detected hibernating myocardium while EMM suggested that these segments were normal and EMM also classified 13 segments to be normal while PET and SPECT showed a corresponding defect indicating these segments represented scar tissue. The sensitivity of the EMM-system to detect normal (viable) / hibernating and infarcted myocardium was 86 / 64 / 9%. The specificity was 55 / 71 and 82% for normal / hibernating and infarcted myocardium. Conclusion: the majority of myocardial segments was correctly classified as Normal by all methods being applied. There remains, however, a subset of segments with discrepancies between the results of the EMM and functional imaging, especially for the detection of hibernating myocardium. Methodological difficulties of the rather novel technique for EMM may account for some of these results.

Key words
FDG-PET, electromechanical mapping

Artículo completo
Introducción
Las imágenes funcionales con técnicas de medicina nuclear son herramientas clínicas bien establecidas para investigar la perfusión y la viabilidad del miocardio.^1-3 Por razones de disponibilidad y de relación costo/eficacia, el SPECT de miocardio con talio 201 en condiciones de reposo es el método de elección para diferenciar el tejido normal del anormal. Para la detección de miocardio hibernante, el PET con ¹⁸F-FDG ha demostrado aun mayor sensibilidad, por lo que se lo considera la técnica de referencia.⁴ Aunque en la década pasada fue probada la utilidad de estas técnicas, se hacen considerables esfuerzos para desarrollar un método que suministre información de viabilidad de miocardio por medio de sistemas basados en catéteres. El EMM es un método relativamente nuevo, basado en catéter, con registro no fluoroscópico de electrocardiograma intracardíaco y una representación tridimensional de la superficie endocárdica en tiempo real. Para la navegación intracardíaca y la recolección de datos, este sistema usa tres campos magnéticos externos ultra bajos, con caída en función de la distancia de la fuente, lo que permite conducir al catéter en el ámbito tridimensional como función de estos tres diferentes campos de fuerza. El EMM demostró su utilidad en primer lugar en estudios en animales⁵ y luego también en estudios clínicos iniciales.^6,7 Dado que el sistema permite obtener imágenes tridimensionales y la actividad eléctrica miocárdica focal y regional codificada por color, tendría aplicación clínica potencial⁸ en investigaciones electrofisiológicas, para la caracterización y ablación de focos de arritmia y para el seguimiento posterior a la terapéutica. Los estudios iniciales indican además un papel potencial para este sistema en la investigación de la viabilidad miocárdica, comparado con SPECT.⁹ Sin embargo, el SPECT muestra ciertas limitaciones y no tiene la sensibilidad del PET, por lo que los resultados iniciales obtenidos por el EMM especialmente se comparan con el estudio ¹⁸F-FDG PET. Material y métodos
•   Pacientes
Fueron incluidos en el estudio catorce pacientes (relación masculino femenino 13:1, edad media 59 años, rango 40-76 años). Todos ellos tenían reducción de la función ventricular como consecuencia de EC. Los criterios de inclusión fueron la EC de múltiples vasos ya diagnosticada, fracción de eyección ventricular izquierda de menos del 50% y la exclusión de arritmias cardíacas. •   Mapeo electromecánico
El EMM (EMM-system, NOGA, Biosense Inc., Tirat HaCarmel, Israel) consiste en un emisor de campo magnético externo ultrabajo (5 x 10^-6 a 5 x 10^-5 teslas) que genera tres campos magnéticos y un campo magnético pasivo sensor que se ubica en el extremo del catéter. La posición endocárdica de la punta del catéter se calcula por la medición de las fuerzas relativas de los tres campos magnéticos, lo que permite obtener con precisión las tres coordenadas x, y, z. En forma simultánea, el extremo del catéter registra un electrocardiograma. Al mover el catéter de manera aleatoria dentro del corazón, se registran múltiples coordenadas endoteliales. Se obtienen unas 60 a 100 coordenadas por cada fin de diástole y fin de sístole. Por medio de un algoritmo de triangulación se calcula la superficie tridimensional del endocardio en fin de diástole y fin de sístole, lo que permite las mediciones de algunos parámetros de función miocárdica (volumen de fin de diástole o de fin de sístole, fracción de eyección, etc.)La punta del catéter también registra electrocardiogramas unipolares o bipolares; es posible entonces comprobar la estabilidad de su posición en la pared miocárdica así como la confiabilidad del movimiento parietal regional. La información acerca de la viabilidad miocárdica en regiones particulares se obtiene por medio de la proyección de códigos de colores del potencial de membrana endotelial sobre la superficie tridimensional. Los potenciales de más de 11 mV fueron considerados como representativos de miocardio normal y aquellos con menos de 6 mV como anormales o infartados. Todos los resultados de 6 a 11 mV se consideraron indicativos de miocardio hibernante. •   ²⁰¹Tl SPECT
Aproximadamente 20 minutos después de la inyección intravenosa de 110 MBq de ²⁰¹talio cloruro se realizó escintigrafía de miocardio en reposo, manteniendo toda la medicación individual. Fue usada una cámara gamma de dos cabezas con posicionamiento rectangular (DS 7, Sopha medical systems, Frankfurt, Alemania) y se llevó a cabo un modo de paso y disparo con rotación de 90°. Se calcularon imágenes en los ejes mayor, menor y oblicuo, luego de realizado el filtrado de retroproyección. La captación del trazador por el miocardio se evaluó en forma cualitativa y la ausencia de captación se consideró indicadora de defecto/infarto. •   ¹⁸F-FDG PET
Con un mínimo de 6 horas después de la última comida se realizó el estudio PET cardíaco, siguiendo un protocolo de rutina.¹⁰ A continuación de la medición de glucosa en sangre se efectuó clampeo euglucémico-hiperinsulinémico, por medio de una vía venosa con doble sistema de infusión, uno de glucosa al 20% administrada en forma variable de acuerdo con los resultados de las pruebas de azúcar en sangre y otro con insulina humana. El control constante de los valores de glucosa en sangre permitió la detección del valor máximo y la declinación de las concentraciones de glucosa en sangre (CGS) bajo condiciones de clampeo. Luego de comprobarse la declinación significativa de la CGS comparada con los valores iniciales previos al clampeo, se administró FDG (aproximadamente 370 MBq). La administración de 250 mg de Acipimox por vía oral se efectuó en promedio 120 minutos antes del FDG. Treinta minutos después de la inyección trazadora, con un escáner PET (Siemens/CTI, ECAT Exact 47, Knoxville, TN, EE.UU.) se realizó un escaneo de transmisión (10 minutos), seguido por un escaneo de emisión (30 minutos) con disparo por electrocardiograma. •   Evaluación de los datos
Los datos fueron evaluados en forma cualitativa por dos médicos nucleares experimentados. Para los estudios SPECT y ¹⁸F-FDG PET, los segmentos miocárdicos se dividieron en cinco áreas distintas: regiones septal, anterior, lateral, posterior y apical. Los resultados de EMM fueron integrados en esta sistemática para permitir la comparación de los resultados. Resultados
La evaluación de los 14 pacientes permitió obtener un total de 70 segmentos para cada uno de los estudios ²⁰¹Tl SPECT, ¹⁸F-FDG PET y EMM. De acuerdo con el PET hubo un total de 44 sobre los 70 segmentos que eran viables y no hibernantes (63%). Se hallaron resultados patológicos en uno o más segmentos en todos los pacientes. En 15/70 segmentos (21%) el ¹⁸F-FDG PET detectó miocardio hibernante y adicionalmente en 11 segmentos (16%) se comprobó tejido cicatrizal. Los detalles de todos los resultados patológicos se dan en la tabla 1.

Se observó buena correspondencia entre los resultados del ²⁰¹Tl SPECT y los del ¹⁸F-FDG PET. Sólo un segmento que fue clasificado como patológico por ²⁰¹Tl SPECT no pudo ser confirmado por ¹⁸F-FDG PET. El ¹⁸F-FDG PET detectó miocardio hibernante en 15/26 segmentos patológicos de acuerdo con el ²⁰¹Tl SPECT. El mayor número de resultados patológicos fue obtenido por los estudios EMM. Se hallaron 23 segmentos de miocardio hibernante y 11 segmentos adicionales fueron clasificados como tejido cicatrizal. Si se compara con la técnica de referencia ¹⁸F-FDG PET, el EMM tiene una sensibilidad de 86% y especificidad del 55% para detectar miocardio normal. Los valores respectivos para la detección de miocardio hibernado fueron 64% y 82%. Los resultados para la detección de tejido cicatrizal mostraron sensibilidad de 9% y especificidad de 82%. Globalmente, la técnica EMM tuvo mayor cantidad de resultados falsos positivos y negativos. Especialmente en el subgrupo de segmentos que EMM clasificó como hibernantes, de acuerdo con PET fueron frecuentemente de tejido cicatrizal- anormal. Discusión
Una ventaja evidente del sistema EMM es la posibiledad de obtener información durante una investigación con catéter, hecho que potencialmente tiene consecuencias terapéuticas. Esto es cierto especialmente para las investigaciones electrofisiológicas del corazón. Sin embargo, aún debe demostrarse que la viabilidad del miocardio puede investigarse por este método. Inicialmente, la comparación de los estudios del sistema EMM en humanos y del ²⁰¹Tl SPECT o ^99mTc-sestamibi SPECT, durante y después de la prueba de estrés con adenosina, demostraron que los segmentos isquémicos de acuerdo con los estudios SPECT tenían una reducción leve del voltaje endocárdico, mientras que los segmentos con defectos persistentes en los estudios SPECT demostraban importante reducción del voltaje (7.5 mV +/- 3.4 mV)⁹ y hubo informes de casos en los cuales las intervenciones guiadas por EMM permitieron una mejoría de la función cardíaca.¹¹ Se obtuvieron valores normales de voltaje (14 +/- 2 mV).⁹ Es obvio que que no existe mayor diferencia entre tejido normal y anormal. Si la diferencia adicionalmente se divide en los subgrupos de miocardio isquémico e hibernante, la posibilidad de discriminar entre estas patologías se hace más difícil. En este estudio se consideró la presencia de tejido cicatrizal cuando el voltaje endocárdico no alcanzaba los 6 mV, y fueron considerados valores normales los que superaban los 11 mV; se admitió que los resultados entre estos dos límites corresponden a miocardio hibernante. Estos límites están aproximadamente de acuerdo con lo informado por otros autores en la literatura médica. Comparado con la técnica de referencia combinada con la información brindada por SPECT, los resultados del sistema EMM en nuestra muestra de pacientes con una prevalencia de 100% de EC determinan que en el momento actual este método deba sea considerado insuficiente como para permitir su uso en un ámbito puramente clínico con propósitos de investigación de viabilidad de miocardio. Nuestro estudio está limitado por cierto número de factores y las conclusiones deberían ser consideradas preliminares. Dado el aún escaso número de investigaciones realizadas, la interpretación cualitativa de los tomogramas asociada con la clasificación subjetiva de los resultados patológicos de ciertas áreas puede haber conducido a interpretaciones erróneas. Intentamos disminuir la importancia de este factor dividiendo el ventrículo izquierdo en cinco grandes segmentos, que permiten una apropiada y definida asignación de patología y localización entre los tres diferentes métodos (PET, SPECT y EMM). Si bien no parece tener mayor importancia el análisis cuantitativo,¹² la comparación de estudios PET con transmisión corregida y de estudios SPECT no corregidos puede llevar a resultados falsos positivos, especialmente en los segmentos miocárdicos inferiores. Las discordancias consideradas como miocardio hibernante, sin embargo, representaron defectos de captación del trazador en el estudio de ²⁰¹Tl en reposo, con preservación del consumo de glucosa. Los defectos en el estudio SPECT no deberían ser el resultado de ausencia de correcciones de transmisión.Aunque está ampliamente aceptada,¹³ podría plantearse una alternativa al uso de PET como técnica de referencia. De hecho, la mejoría en la función miocárdica después de la intervención puede considerarse un parámetro óptimo, el cual no está disponible en este estudio. En la comparación de PET vs. EMM, el uso de PET como técnica de referencia todavía se justifica, especialmente al considerar el número de segmentos que son clasificados como hibernantes por el EMM y que son anormales por PET. Aquí, la ausencia transmural de metabolismo podría ser útil como parámetro apropiado para evaluar un método que mide voltaje endotelial. En resumen, el sistema EMM no parece suministrar suficiente información como para permitir su uso clínico en la caracterización de la viabilidad del miocardio. Se podrían obtener mejores resultados con una definición más precisa de los umbrales de voltaje. Asimismo, se podrían obtener mejores resultados si se consideraran parámetros adicionales, tales como movilidad parietal regional, fracción de acortamiento y/o angiografía coronaria y ecografía. Al momento actual, la clasificación errónea de los segmentos se encontró como falsamente normal y falsamente anormal con el uso del sistema EMM. Además, algunos segmentos considerados patológicos con el sistema EMM no mostraron anomalías en los estudios PET o SPECT. Una explicación puede ser la insuficiente estabilidad del contacto entre la punta del catéter y el endocardio durante la recolección de datos. Estos datos se encuentran en oposición con los recientemente publicados por otros grupos,¹⁴ que con un protocolo muy similar hallaron una correlación clara entre los resultados del EMM y el estudio de ²⁰¹Tl en reposo. Conclusión
Las mediciones del EMM y las de perfusión y metabolismo representan aspectos diferentes de la fisiología de los cardiomiocitos. Podría argumentarse, por lo tanto, que por la naturaleza de las pruebas deberían considerarse las diferencias en los resultados. A pesar de algunas limitaciones en los datos disponibles, existe una amplia distancia entre la buena evaluación, robustez clínica y utilidad para Investigar la viabilidad miocárdica de los estudios PET y SPECT, y la calidad de los resultados obtenidos con el EMM. Por lo tanto, no podemos compartir el optimismo de otros investigadores, quienes comparan el EMM y las imágenes funcionales nucleares. El valor real del EMM para la investigación de la viabilidad miocárdica deberá ser comprobado en estudios de seguimiento posintervención.

Bibliografía del artículo

1. Di Carli MF, Davidson M, Little R, et al. Value of metabolic imaging with positron emission tomography for evaluating prognosis in patients with coronary artery disease and left ventricular dysfunction. Am J Cardiol 1994; 73: 527 - 533
2. Schelbert HR. Positron emission tomography detects metabolic activity in myocardium with persistent 24-H single photon emission computed tomography thallium-201 defects. Circulation 1992; 86: 1357 - 1369
3. Kaliff V, Schwaiger M, Nguyen N, McCalahan TB, Gallagher KP. The relationship between myocardial blood flow and glucose uptake in ischemic canine myocardium determined with fluorine-18-deoxyglucose. J Nucl Med 1992; 33: 1346 - 1353
4. Lucignani G, Landoni C, Paolini G, et al. Positron emission tomography for the assessment of myocardial viability: a synopsis of methods and indications. Rays 1999; 24: 81 - 95
5. Kornowski R, Hong MK, Gepstein L, et al. Preliminary animal and clinical experiences using an electro-mechanical endocardial mapping procedure to distinguish infarcted from healthy myocardium. Circulation 1998; 98: 1116 - 1124
6. Ben-Haim SA, Osadchy D, Schuster I, et al. Nonfluoroscopic, in vivo navigation and mapping technology. Nat Med 1996; 2: 1393 - 1395
7. Kronowski R, Fuchs S, Leon MB. Detection of myocardial viability in the catheterization laboratory using the Biosense guided electromechanical mapping system. Int J Cardiovasc Interventions 1999; 2: 125 - 128
8. Kottkamp H, Hindricks G, Breithardt G, et al. Three dimensional electromagnetic catheter technology: electromechanical mapping of the right atrium and ablation of ectopic atrial tachycardia. J cardiovasc Electrophysiol 1997; 8: 1332 - 1337
9. Kornowski R, Hong MK, Leon MB. Comparison between left ventricular electromechanical mapping and radionuclide perfusion imaging for detection of myocardial viability. Circulation 1998; 98: 1837 - 1841
10. Schröder O, Hör G, Hertel A, et al. Combined hyperinsulinaemic glucose clamp and oral acipimox for optimizing metabolic conditions during 18F-fluorodeoxyglucose gated PET cardiac imaging: comparative results. Nucl Med Comm 1998; 19: 867 - 874
11. Van Langenhove G, Hamburger JN, Smits PC, et al. Improved regional wall motion 6 month after direct myocardial revascularisation (DMR) with the NOGA DMR system. Circulation 2000; 102: e44
12. Acampa W, Petretta M, Florimonte L, et al.: Sestamibi SPECT in the detection oy myocardial viability in patients with chronic ischemic left ventricular dysfunction: comparison between visual and quantitative analysis. J Nucl Cardiol 2000; 7 (5): 406 - 413
13. Pirich C, Schwaiger M. The role of positron emission tomography in management of the cardiac patient. Rev Prot Cardiol 2000; 19 (Suppl. 1): I 89 - 100
14. Gyöngyösi M, Sochor H, Khorsand A, et al. Online myocardial viability assessment in the catheterization laboratory via NOGA electroanatomic mapping. Quantitative comparison with thallium-201 uptake. Circulation 2001; 104: 1005-1011