Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Linksventrikuläre Volumenerfassung mittels monoplaner und biplaner Scheibchensummationsmethode nach Simpson bei gesunden Hunden und Hunden mit degenerativer Mitralklappenendokardiose

Pilgram, Anna Charlotte

Die biplane Scheibchensummationsmethode nach Simpson (SMOD) hat sich in der Humanmedizin bei der Erfassung linksventrikulärer Funktionsparameter schon etabliert, wohingegen sie in der Veterinärmedizin eher selten eingesetzt wird. Grund hierfür ist unter anderem der Mangel an Studien, welche eine große Bandbreite an Hunderassen und Größen bedienen und Richtwerte etablieren konnten, welche im Falle einer Volumenbelastung eine solche auch erkennen. Bisherige Studien beschäftigten sich zumeist mit rassetypischen Referenzwerten, welche anhand der Körperoberfläche (BSA) normalisiert wurden. Des Weiteren ist noch nicht vollständig geklärt, ob die monoplane SMOD unter Ausmessung nur eines der Kammerblicke bei Hunden ausreichend ist. Im Laufe einer degenerativen Mitralklappenendokardiose (DMKE), welche die häufigste Herzerkrankung des Hundes darstellt, kann es zu einer Erhöhung des enddiastolischen (EDV) und in späteren Stadien auch des endsystolischen Volumens (ESV) kommen. Folglich ist eine Volumenerfassung mittels SMOD in diesem Falle sinnvoll und kann wichtige, das therapeutische Vorgehen bestimmende Schlussfolgerungen offerieren. In den vorliegenden Studien sollte zum einen geklärt werden, ob sich die Präferenz der biplanen Messmethode in der Humanmedizin auf den Veterinärbereich übertragen lässt. Dies wurde in der ersten Studie anhand einer herzgesunden Studienpopulation überprüft. Außerdem wurden die Daten auf eine geeignete Indexierungsmöglichkeit untersucht, welche die linksventrikulären Volumina (LVV) nach Indexierung weitgehend unabhängig vom Körpergewicht der unterschiedlichen Studienpopulation macht. In der zweiten Studie wurden dann die monoplane und biplane SMOD bei einer an DMKE in verschiedenen Stadien erkrankten Hundepopulation verglichen. 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. Alle Hunde wurden echokardiographisch untersucht und nach Einteilung in die Patientengruppen unter Zuhilfenahme des externen Analyseprogramms EchoPac®(EchoPac PC, 108.1.4 Version 110.x.x, Analysesoftware; GE Healthcare, Horten/Norwegen) ausgewertet. Die Erfassung der SMOD-Volumina erfolgte sowohl biplan mittels links-apikalem Vier- und Zweikammerblick, als auch monoplan mittels singulärer Messung der apikalen Schnittebenen und des rechts-parasternalen Vierkammerblickes. In der ersten Studie wurden die LVV von insgesamt 38 herzgesunden Hunden (Alter: 1-14 Jahre; Gewicht: 3,5-27 Kilogramm) erfasst. Zunächst wurden Rohdaten des EDV und ESV mittels Körpergewicht (KGW), BSA und Aortendurchmesser (AoD) normalisiert. Nach Berechnung des Bestimmtheitsmaßes (r2) und Anwendung einer linearen Regression zeigte sich, dass die mittels KGW normalisierten Werte (EDV/kg; ESV/kg) die kleinste noch vorhandene Abhängigkeit zu dem Körpergewicht aufwiesen (r2; KGW: < 0,08; BSA: > 0,39; AoD: > 0,62). Weiterhin wurde dann mittels linearer Regression und allometrischer Formel eine geeignete Potenz für das KGW errechnet, mit welcher sich die geringste mögliche Abhängigkeit der indexierten Daten zum Körpergewicht zeigt. Diese Exponenten b für EDVI2 und ESVI2 (EDV/kgᵇ; ESV/kgᵇ), welche individuell für die gemessenen monoplanen und biplanen SMOD Volumina errechnet wurden, waren alle annähernd 1 (0,96 – 1,01). Folglich ist bei einer so heterogenen Untersuchungsgruppe die Normalisierung mittels KGW empfehlenswert (EDVI1, ESVI1), da die errechneten Exponenten von EDVI2 und ESVI2 dies ebenfalls bestätigen konnten. Bei dem Vergleich der monoplanen, unter Nutzung des links-apikalen Vierkammerblickes, und der biplanen SMOD offenbarten sich mittels Least Significant Difference Tests (LSD) signifikant unterschiedliche Werte (EDVI2, p = 0,01; ESVI2, p = 0,03). Der Vergleich der links-apikalen biplanen und der monoplanen SMOD unter Nutzung des rechts-parasternalen Vierkammerblickes sowie der Vergleich zwischen den beiden links-apikalen monoplanen Ebenen offenbarten keine signifikanten Unterschiede. Der Vergleich zwischen dem links-apikalen und rechts-parasternalen Vierkammerblick zeigte nur signifikante Unterschiede für den ESVI2 (p = 0,02), nicht jedoch für den EDVI2. Außerdem wurden auffällige Unterschiede bei den enddiastolischen und endsystolischen Längenachsen-Messungen der Ventrikel zwischen den Methoden detektiert, was auf frequentierte Verkürzungen der links-apikalen Ventrikel-Darstellungen schließen ließ. In der zweiten Studie wurden insgesamt 88 Hunde (Alter: 3,7–18,1 Jahre; Gewicht: 2,6–29,1 Kilogramm) mit verschiedenen Stadien der DMKE untersucht (B1: n = 50; B2: n = 22; C: n = 16). Bei der Einteilung in die verschiedenen Stadien der DMKE (CHIEF B-C) nach dem Canine Heart failure International Expert Forum (CHIEF) waren zuvor publizierte Messgrößen wie der Index nach Cornell sowie das Verhältnis von linkem Atrium und Aorta (LA/Ao) maßgebend. 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 Der McNemar’s Test offenbarte bei Vergleich monoplaner und biplaner EDVI1 keine signifikanten diagnostischen Unterschiede bei der Erfassung einer Volumenüberladung. Für Gruppenvergleiche wurde die einfache Varianzanalyse, für multiple paarweise Vergleiche wurde der LSD(least significant difference)-Test angewandt, welche für den EDVI1, im Gegensatz zu der gesunden Population, keine signifikanten Unterschiede zwischen der monoplanen und biplanen SMOD mehr detektieren konnte. Die Unterschiede des ESVI1 zwischen den Methoden waren sehr variabel. Mit jedem Anstieg des Stadiums der DMKE war ein signifikanter Anstieg des EDVI1 zu beobachten. Im Gegensatz dazu konnte ein Anstieg des ESVI1 erst zwischen den Stadien B2 und C detektiert werden. Dies war jedoch bei der monoplanen und biplanen SMOD einheitlich. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte Studie konnte anhand der gesunden, gemischtrassigen Hundepopulation Volumenindices für die monoplane und biplane SMOD erstellen. Für die Normalisierung der Volumina eignet sich dabei das KGW in Kilogramm. Daher können bei Vorliegen einer DMKE und einer fraglichen ED LV-Volumenbelastung für die mittels KGW normalisierten Volumina folgende obere Cut-Off Werte der Indices herangezogen werden (95% Perzentil): für die biplane SMOD > 2,98, für die monoplane Methode mittels links-apikalem Vierkammerblick > 2,90, links-apikalem Zweikammerblick > 3,00 und mittels rechts-parasternalem Vierkammerblick > 2,72. Sowohl in Hinsicht auf die gesunde Studienpopulation, als auch bei erkrankten Hunden konnten Limitationen der monoplanen SMOD aufgezeigt werden. Jedoch erfasst der links-apikale Vierkammerblick eine LV EDV-Zunahme schon im Stadium B1, daher scheint diese Ebene für die Beurteilung von Hunden mit DKME empfehlenswert zu sein. Weiterhin zeigte die Verwendung der biplane SMOD, auch wenn diese Methode vermutlich weniger Einschränkungen bei der Darstellung des „realen“ Volumens aufweist, keinen diagnostischen Benefit. Das im rechts-parasternalen Vierkammerblick gemessene ED-Volumen ist, sowohl bei der gesunden, als auch bei der erkrankten Studienpopulation, identisch mit dem des links-apikalen Vierkammerblickes, jedoch zeigen die ES-Werte ausschließlich signifikante kleinere Werte des rechts-parasternalen Kammerblickes. Daher ist dessen alleinige Messung nicht empfehlenswert.

In human medicine the biplane Simpson’s method of discs (SMOD) is an established method in case of the quantification of left ventricular functional parameters while in veterinary medicine it is rarely used. Reason for this are among other things the lack of studies, which are dealing with a greater range of pedigrees and sizes of the study population of dogs and which moreover could establish reference values for this heterogeneous group, which are able to detect a volume overload as well. Until now, most studies dealt with breed specific reference values, which were normalized to the body surface area (BSA). Moreover, it is not completely clarified if the monoplane SMOD including only one of the chamber views might be sufficient in dogs. During the progression of the degenerative mitral valve disease (DMVD), which turned out to be the most common heart disease in dogs, the left ventricular enddiastolic volume (EDV) and in later stages the endsystolic volume (ESV) might be increased. Consequently the volume quantification using the SMOD is meaningful, also concerning treatment decisions. In the present studies on the one hand it should be clarified if the preferred utilization of the biplane method in human medicine could be transferred in the veterinary field. This was examined in the first study on the basis of a heart-healthy study population. Moreover, a suitable indexation method of the left ventricular volumes (LVV) was investigated, which shows the least remaining influence on body weight after applying the indexation on the data. In the second study monoplane and biplane SMOD in dogs of varying stages of DMVD were compared. The study population consisted of 126 private owned patients of the University of Veterinary Medicine Hannover, which were presented for a routine echocardiographic examination. All dogs underwent echocardiographic examination and were, after staging them into groups, analyzed by the external analyses software EchoPac® (EchoPac PC, 108.1.4 Version 110.x.x, analyses software; GE Healthcare, Horten/Norway). The acquisition of SMOD-volumes was made biplane by the left-apical four- and two-chamber view, and additionally monoplane by only one singular plane using the left-apical views or the right-parasternal four-chamber view. In the first study LVV of 38 dogs were collected (age: 1-14 years; body weight: 3.5-27 kilogram). Initially raw data of EDV and ESV were indexed to body weight (BW), BSA and aortic root diameter (AoD). The calculation of the coefficient of determination (r2) as well as the application of linear regression showed, that data which were normalized on BW (EDV/kg; ESV/kg) showed the least remaining dependence to the body weight (r2; BW: < 0.08; BSA: > 0.39; AoD: > 0.62). Moreover by the means of linear regression and an allometric formula there was calculated a suitable scaling exponent for BW, which shows the least remaining dependence of the indexed data to the body weight of the dogs. The scaling exponents b for EDVI2 and ESVI2 (EDV/kgᵇ; ESV/kgᵇ), which were calculated individualized for each monoplane and biplane SMOD volumes, were all approximately 1 (0.96 – 1.01). Consequently in such a heterogeneous study population normalization by BW (EDVI1, ESVI1) is recommended, because of the fact that the calculated scaling exponents of EDVI2 und ESVI2 confirmed this as well. The comparison of monoplane, using the left-apical four-chamber view, and biplane SMOD revealed significant differences using least significant difference (LSD) tests (EDVI2, p = 0.01; ESVI2, p = 0.03). The comparison of the left-apical biplane and monoplane SMOD, using the right-parasternal four-chamber view, as well as the comparison of both left-apical monoplane SMOD revealed no significant differences. Between the left-apical and the right-parasternal four-chamber views, there were only significant differences for ESVI2 (p = 0.02), but not for EDVI2. Moreover there were detected significant differences between the methods concerning enddiastolic and endsystolic measurements of the LV maximum length, which suggests frequently foreshortened depictions of the LV. In the second study 88 (age: 3.7-18.1 years; body weight: 2.6-29.1 kilogram) dogs with varying stages of DMVD were examined (B1: n = 50; B2: n = 22; C: n = 16). For the classification of the different stages of the DMVD (CHIEF B-C) using the system of Canine Heart failure International Expert Forum (CHIEF), former published measurement quantities like the Cornell-index and the left atrial-to-aortic root ratio (LA/Ao) were relevant. CHIEF B1 no clinical symptoms, no signs of cardiac compensation (LA/Ao < 1.6 and Cornell-index EDD < 1.85 (95% confidence interval)) CHIEF B2 no clinical symptoms, but with signs of cardiac compensation (LA/Ao ≥ 1.6 and/or Cornell-index EDD ≥ 1.85) CHIEF C clinical symptoms and a radiographically proven lung edema McNemar`s test revealed no significant diagnostic differences of the monoplane and biplane EDVI in detecting a volume overload. For group-comparison single factor variance analyses as well as a paired T-test for multiple pairwise comparisons were performed, which showed for EDVI1, in contrast to the healthy population, no significant differences between the monoplane and biplane SMOD. The differences of the ESVI1 between the methods were very variable. There could be detected a significant increase of EDVI1 with every progression of DMVD stage. On the contrary the increase of ESVI1 could be detected only in stage B2 and C. This was uniform for monoplane and biplane SMOD. In the context of this work, the first study could generate volume indices for the monoplane and the biplane SMOD on the basis of a healthy, mixed-breed dog population. In order to normalize the volumes, BW in kilogram seems to be most suitable. Therefore, in case of a DMVD and additionally an unclear presence of ED volume overload, following upper cut-off values for the indices can be used (95% percentile): for the biplane SMOD > 2.98, for the monoplane method using the left-apical four-chamber view > 2.90, left-apical two-chamber view > 3.00 and using the right-parasternal four-chamber view > 2.72. Both, the healthy study group and the diseased dogs, showed limitations concerning the monoplane SMOD. However, the left-apical four-chamber view seems to identify a LV EDV-overload already in stage B1, wherefore this chamber view appears to be recommendable in the evaluation of dogs with DMVD. Moreover, the utilization of the biplane SMOD showed no clear diagnostic benefit, even though this method presumable demonstrates fewer limitations in displaying the “real” LVV. The EDVI measured by the SMOD using the right-parasternal four-chamber view showed to be, for the healthy as well as for the diseased study group, identical with those of the left-apical four-chamber view. Though, the comparison of ESV revealed exclusively significant smaller values for the right-parasternal four-chamber view, therefore its only measurement is not recommended.

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Pilgram, Anna: Linksventrikuläre Volumenerfassung mittels monoplaner und biplaner Scheibchensummationsmethode nach Simpson bei gesunden Hunden und Hunden mit degenerativer Mitralklappenendokardiose. Hannover . Tierärztliche Hochschule Hannover.

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