Imaging in elettrofisiologia

articolo del Prof. Gaetano Mottola
Primario della Cardiologia della Clinica Montevergine - Mercogliano

Nel gennaio del 1812,200 anni fa, veniva pubblicato,a Boston, il primo numero del New England Journal of Medicine ed il primo articolo fu di
John Warren dal titolo “Osservazioni sull’angina pectoris”.
Solo 200 anni dopo ci occuperemo in questa presentazione di Imaging in elettrofisiologia, considerando che l’elettrofisiologia stessa ha iniziato il suo cammino solo nel 1970.

Oggi sappiamo che l’imaging e’ cruciale nell’esecuzione delle procedure di elettrofisiologia come le ablazioni o gli impianti di Pace Maker. Varie sono le modalità di imaging che possono assistere il cardiologo nel selezionare i pazienti prima delle procedure,descrivere il substrato anatomico dell’aritmia durante la procedura o accertare gli effetti stessi della procedura elettrofisiologica. Questa presentazione ha lo scopo di illustrare le varie tecniche di imaging ,avvalendosi anche degli studi di validazione delle tecniche stesse correlati al trattamento invasivo della Fibrillazione Atriale,della Tachicardia Ventricolare e della Resincronizzazione Cardiaca.

FIBRILLAZIONE ATRIALE
Attualmente l’ablazione con catetere della FA è considerata un’ opzione ragionevole quando i farmaci antiaritmici non hanno risposto. Il punto chiave per la maggior parte delle procedure di ablazione della FA e’ l’isolamento elettrico delle vene polmonari. Il ruolo dell’imaging nell’ablazione della FA è principalmente correlato:alla visualizzazione intraprocedurale delle vene polmonari,alla guida del catetere ablatore e al follow up dei pazienti dopo l’ablazione.
Esamineremo ora tecniche di Imaging note e altre più recenti per la visualizzazione dell’atrio sinistro e delle vene polmonari durante l’ablazione.

NAVIGAZIONE ROBOTICA
Questo metodo consiste di una workstation pilotata dal medico e di un catetere manipolatore remoto che a sua volta controlla un catetere robotizzato. Questo catetere consiste di una guaina-guida e contiene un catetere che è in grado di mappare e ablare. Con questa metodica un follow up a 12 mesi ha dimostrato che 85% dei pazienti non aveva FA non usando farmaci antiaritmici. Uno studio multicentrico condotto in 3 diversi centri europei mostra che la navigazione robotica è una tecnica promettente per l’ablazione della FA. I vantaggi potenziali della tecnica includono una piu’ facile navigazione,un più preciso posizionamento dei cateteri,e una ridotta esposizione alle radiazioni per l’operatore. Questo metodo ha ancora bisogno ,tuttavia di nuovi studi per verificarne la validità nel lungo periodo.

INTEGRAZIONEDI IMAGING:IMAGING RADIOLOGICA BIPLANA E TAC MULTISTRATO
Per l’ablazione della FA e’ stata anche usata una tecnica di integrazione dell’immagine TAC 64 strati con l’ immagine radiologica biplana. In pratica con la TAC si ottiene un’immagine tridimensionale di superficie e con l’angiografia biplanare si ottiene la ricostruzione angio dell’atrio sinistro e delle vene polmonari. La metodica dimostra una grande capacità di accurato allineamento del catetere ablatore nelle diverse proiezioni in real time dovuto all’alta qualità delle immagini anatomiche delle vene polmonari.

INTEGRAZIONE DI IMAGING:MAPPAGGIO E ECO INTRACARDIACO(ICE)
Il sistema CartoSound contiene un catetere ICE che è equipaggiato con un sensore di localizzazione elettroanatomica. Tracciando i contorni della superficie endocardica su immagini ultrasoniche riportate si possono creare ricostruzioni 3D dell’atrio sinistro e delle vene polmonari. La integrazione di dati elettroanatomici con immagini ultrasonore è un concetto promettente. Creare una ricostruzione 3D dell’atrio sinistro e delle vene polmonari usando ICE senza penetrare nell’atrio sinistro può ridurre i tempi e accrescere la sicurezza delle procedure di ablazione. Una evoluzione del mappaggio elettroanatomico (CARTO3) permette di tracciare linee di ablazione routinariamente anche senza usare il Carto Sound. Il sistema di navigazione utilizzato è un mappaggio elettromagnetico che grossolanamente si basa sulla tecnologia GPS.
L’assenza di radiazioni è un punto di forza di questa tecnica.

ANGIOGRAFIA ROTANTE
Questo nuovo sistema di angiografo con braccio a C può superare la necessità dell’integrazione di imaging in quanto si possono ottenere immagini 3D in tempo reale durante la procedura di ablazione. In 42 pazienti sottoposti alla procedura di ablazione di FA la tecnica di angio rotazionale fu paragonata a TAC multistrato e NMR con risultati soddisfacenti,tuttavia la definizione del protocollo di imaging e ulteriori miglioramenti tecnici possono accrescere l’utilità e l’attendibiltà di questa nuova tecnica. Per questa tecnica gioca lo svantaggio dell’impiego di radiazioni ionizzanti

IMAGING POST ABLAZIONE
Le procedure di ablazione offrono,come abbiamo detto, una buona opzione terapeutica in pazienti con FA sintomatica refrattaria a terapia medica,tuttavia non è ancora del tutto compreso l’esatto effetto dell’ablazione stessa sulla funzione dell’atrio sinistro. Negli anni scorsi un certo numero di studi ha utilizzato nuove tecniche che possono dare nuovi suggerimenti sugli effetti delle procedure di ablazione calcolando più accuratamente il volume atriale sinistro,le proprietà di deformazione dell’atrio e l’estensione della cicatrice creata nell’atrio stesso.

VOLUME E FUNZIONE DELL’ATRIO SINISTRO
Sebbene il volume e la funzione atriale sinistra sono studiati correntemente con l’ECO 2D,questa tecnica e’ limitata da problematiche che riguardano la geometria dell’atrio e dalla ridotta riproducibilità della tecnica di calcolo.
L’ECO 3D offre la possibilità di quantizzare più accuratamente e in modo più riproducibile il volume e la funzione atriale sinistra. La contrazione attiva dell’atrio sinistro e la sua riserva di funzione sono derivati dai volumi atriali massimo e minimo e il volume dell’atrio sinistro è calcolato prima dell’onda P. In un follow up a 3 mesi ,nei pazienti che mantengono il ritmo sinusale dopo ablazione,si è notata una riduzione significativa del volume atriale sinistro,mentre nei pazienti in FA il trend va verso un aumento di volume. Migliorata e’ anche la contrazione attiva e la riserva di funzione dell’atrio sinistro rispetto ai pazienti in FA. Diversi autori suggeriscono che poichè non si nota nessuna variazione che riguardi la funzione sistolica e diastolica del ventricolo sinistro,la variazione nella funzione dell’atrio sinistro è dovuta all’effetto benefico del ritmo sinusale tenuto a lungo dopo ablazione.
La tecnica eco detta tissue Doppler è usata per studiare la funzione atriale sinistra dopo ablazione. Questa tecnica permette la quantizzazione intrinseca della funzione atriale sinistra valutando le proprietà di deformazione del miocardio atriale. Nei vari segmenti dell’atrio sinistro valori di strain e strain rate vengono acquisiti per calcolare la riserva di funzione atriale (nella mesosistole) e la contrazione attiva dell’atrio sinistro (nella telediastole). Nel follow up a 3 mesi nei pazienti che mantengono il ritmo sinusale dopo ablazione,i valori di strain e strain rate atriali sinistri sono sensibilmente migliori rispetto a quelli che rimangono in FA.

RILEVAMENTO DELLA CICATRICE CREATA DALL’ABLAZIONE
Il rapporto fra isolamento elettrico delle vene polmonari e i rilievi anatomici come la formazione della cicatrice,rimangono incerti. Sarebbe poi interessante correlare l’estensione della cicatrice con il risultato clinico della procedura. Allo scopo e’ stata usata la NMR ad alta risoluzione con contrasto per rilevare la cicatrice in atrio sinistro. Dopo ablazione tutti i pazienti sottoposti ad NMR mostravano late enhancement(cicatrice) ottenuto iniettando il mezzo di contrasto(gadolinio) ed eseguendo l’esame 10 minuti dopo l’iniezione. Il late enhancement era presente:all’ostio delle vene polmonari,sul setto atriale e sulla parete posteriore dell’atrio sinistro. Si è notato poi, che i pazienti che hanno aree cicatriziali all’NMR più estese rimangono in ritmo sinusale post ablazione rispetto a quei pazienti che hanno aree cicatriziali inferiori. L’NMR è una metodica che risulta, quindi,fondamentale nella misurazioni delle aree cicatriziali create dall’ablazione.

TACHICARDIA VENTRICOLARE
Negli anni scorsi un certo numero di studi hanno espanso il ruolo di varie tecniche di imaging nella diagnosi e il trattamento della TV. In particolare l’imaging puo’ giocare un ruolo importante nella predizione dell’occorrenza/inducibilità della TV ed il suo trattamento invasivo con l’ablazione via catetere.

OCCORRENZA ED INDUCIBILITA’ DELLA TV
Diverse tecniche di imaging sono state usate per correlare l’anatomia con l’occorrenza e l’inducibilità di TV per meglio identificare pazienti a rischio di TV. L’interfaccia fra miocardio normale e tessuto cicatriziale può giocare un ruolo importante nella patogenesi della TV da rientro. La NMR con contrasto e il late enhancement, di cui abbiamo già parlato,con l’aggiunta della modalità Tagging (una rappresentazione NMR che facilita la visualizzazione della cinetica dei diversi segmenti del ventricolo sinistro),permette di studiare la possibile correlazione fra l’inducibilità della TV e:1) l’estensione della cicatrice miocardica e 2)le proporietà meccaniche delle regioni miocardiche a varie distanze dal tessuto infartuato. Queste regioni vengono suddivise e definite come:1)infarto,2)zona di confine,3)adiacente o 4)remota a seconda della quantità di tessuto cicatriziale ritrovato alla NMR con contrasto e late enhancement. Nei pazienti in cui si può indurre una TV e’ possibile trovare piu’ segmenti appartenenti alla zona infartuata e di confine rispetto ai pazienti in cui la TV non è inducibile. Le osservazioni condotte hanno quindi dimostrato che le zone di confine fra miocardio e cicatrice sono associate a induzione di TV nella cardiomiopatia ischemica. Sebbene l’esatto meccanismo va meglio definito, gli studi sin qui condotti permettono di comprendere meglio la fisiopatologia della TV da rientro e rafforzano il ruolo dell’imaging non invasiva nell’identificazione di pazienti a rischio di TV.
L’NMR permette altresì di valutare la presenza di aree cicatriziali in pazienti portatori di miocardiopatia ipertrofica e studiare la correlazione fra l’estensione della cicatrice ventricolare sinistra e l’occorrenza di TV.
Nei pazienti con cicatrice ventricolare,extrasistoli ventricolari ,coppie e TV non sostenute sono più frequenti rispetto ai pazienti che non presentano cicatrici ventricolari. La presenza di cicatrice all’NMR e’ un predittore indipendente di TV non sostenuta. Si può quindi concludere che l’NMR con contrasto e late enhancement può aiutare ad identificare pazienti con cardiomiopatia ipertrofica a rischio di TV.

MAPPAGGIO E ABLAZIONE DI TV
Lo studio SMASH-VT aveva già mostrato che l’ablazione basata sullo studio del substrato usata profilatticamente può ridurre significativamente l’incidenza di TV in pazienti con cardiopatia ischemica. In pratica l’ablazione eseguita in pazienti portatori di cardiopatia ischemica e ICD già impiantati, se sottoposti ad ablazione avevano meno shocks da ICD rispetto ai pazienti con ICD ma non sottoposti ad ablazione. Questo studio è importante perchè ci aiuta a comprendere che per l’ablazione della TV
è fondamentale delineare il substrato anatomico. Poter mappare i voltaggi con l’uso di un sistema di mappaggio elettroanatomico permette di localizzare le aree di tessuto cicatriziale.

IMAGING DELLA CICATRICE
Gli studi hanno però anche dimostrato che il solo mappaggio elettroanatomico può non essere sufficiente,da solo, alla definizione del substrato anatomico e della cicatrice post infarto per cui l’ausilio di tecniche aggiuntive di imaging quali l’NMR con contrasto e la PET,metodica in grado di distinguere le aeree del miocardio metabolicamente attive da quelle cicatrizali, sono di supporto nel facilitare l’ablazione della TV basata sul substrato.

ECOCARDIOGRAFIA INTRACARDIACA
Il sistema Carto Sound,come precedentemente riportato, si dimostra utile anche nell’ablazione della TV. Abbiamo già detto che il sistema è in grado di dare informazioni on line di anatomia e funzione,in questo caso, riguardanti il ventricolo. In particolare per ciò che concerne la TV si può creare una mappa 3D del ventricolo. Basandosi sull’immagine Eco,che nel sistema è unita all’elettromapping le regioni acinetiche e discinetiche del ventricolo possono essere facilmente identificate. A questo punto il mappaggio elettroanatomico successivamente eseguito si sovrappone alle aree identificate dall’ECO.
Con questo metodo l’ablazione è eseguita con guida ecografica.
Questa tecnica,ancora una volta può essere di aiuto nell’ablazione della TV basata sul substrato identificando real time le anormalità di parete del ventricolo prima di entrare materialmente nel ventricolo stesso.

RESINCRONIZZAZIONE CARDIACA
Secondo le linee guida i pazienti con scompenso cardiaco refrattario alla terapia,bassa frazione di eiezione e complesso QRS largo sono elegibili per la Resincronizzazione cardiaca(CRT).
Una sostanziale popolazione di questi pazienti, tuttavia,non mostra una favorevole risposta alla CRT. E’ stato quindi suggerito che l’accertamento della dissincronia ventricolare sinistra ,usando varie tecniche di imaging possa migliorare la risposta alla terapia resincronizzante. Le tecniche di imaging,inoltre, sono anche utili nel posizionamento degli elettrodi impiegati nella CRT.

POSSIBILITÀ DI PREDIRE LA RISPOSTA ALLA CRT
Una grande quantità di studi osservazionali,negli ultimi anni, ha usato vari criteri ecocardiografici per predire una favorevole risposta alla CRT.
La maggior parte di questi criteri sono orientati alla ricerca di una dissincronia interventricolare e intraventricolare.
Lo studio PROSPECT è il primo studio prospettico che esaminando 12 differenti parametri eco di dissincronia ha chiaramente mostrato che i parametri stessi presentano:una notevole variabilità intra/interosservatore, sono troppo legati all’esperienza dell’operatore e hanno uno scarso valore predittivo.
Più recentemente l’analisi tecnica eco definita Speckle Tracking Strain si è dimostrata promettente nell’indicazione alla CRT in quanto più semplice,accurata ed esauriente nell’accertamento della dissincronia ventricolare sinistra rispetto ai parametri eco precedentemente usati.
La metodica eco Speckle Tracking Strain(STS) si è dimostrata valida anche nel posizionamento degli elettrodi per la stimolazione CRT. La fisiopatologia ci ricorda che un tessuto cicatriziale esteso può limitare la risposta alla CRT ed in questo caso il posizionamento degli elettrodi da stimolazione può essere cruciale. E’ stato recentemente suggerito che il posizionamento degli elettrodi nel sito ad attivazione meccanica più tardiva corrisponde ad un risultato migliore dopo CRT,nei termini di riduzione significativa del volume ventricolare. La ricerca di questo sito che si attiva più tardivamente nel ventricolo può essere fatta proprio con la tecnica STS.

IMAGING DURANTE IMPIANTO CRT
Durante l’impianto degli elettrodi per la CRT l’elettrofisiologo può incontrare difficoltà dovute alla variabilità del sistema venoso cardiaco. La TAC può essere di grande aiuto per la valutazione dell’anatomia coronarica venosa prima della procedura. La TAC da’ anche informazioni sul decorso dei nervi frenici rispetto alle vene cardiache.
Durante l’impianto viene usata l’angiografia convenzionale ,tuttavia il nuovo sistema angiografico rotazionale già riportato precedentemente offre una visione 3D multiangolo e dinamica delle vene coronariche dando più informazioni su:diametro,origine e tortuosità delle varie diramazioni. Con questa metodica si è potuto notare ,ad esempio che nei pazienti con una storia di infarto laterale le vene laterali sono reperite meno frequentemente rispetto ai pazienti senza storia di infarto in quella sede.

CONCLUSIONI
Numerosi studi hanno ulteriormente rafforzato il concetto dello stretto rapporto fra imaging ed elettrofisiologia. Nuove tecniche di imaging e nuove strategie di integrazione di imaging sono state introdotte per guidare l’ablazione della FA.
Tecniche di imaging dedicate hanno dato più informazioni sugli effetti dell’ablazione sulla funzione atriale sinistra. Infine ancora gli studi effettuati sottolineano il ruolo importante dell’imaging nel predire l’occorrenza e l’inducibilità della TV.
L’imaging potenziando l’elettrofisiologia ha reso operatori e pazienti più sicuri nelle procedure e più certi nei risultati.