Improvement in Regional Contractility of Myocardium after CABG

Purpose: The maximal elastance ($E_{max}$) of myocardium has been established as a reliable load-independent contractility index. Recently, we developed a noninvasive method to measure the regional contractility using gated myocardial SPECT and arterial tonometry data. In this study, we measured regional $E_{max}(rE_{max}$ in the patients who underwent coronary artery bypass graft surgery (CABG), and assessed its relationship with other variables. Materials and Methods: 21 patients (M:F=17:4, $58{\pm}12$ y) who underwent CABG were enrolled. $^{201}TI$ rest/dipyridamole stress $^{99m}Tc$-sestamibi gated SPECT were performed before and 3 months after CABG. For 15 myocardial regions, regional time-elastance curve was obtained using the pressure data of tonometry and the volume data of gated SPECT. To investigate the coupling with myocardial function, preoperative regional $E_{max}$ was compared with regional perfusion and systolic thickening. In addition, the correlation between $E_{max}$ and viability was assessed in dysfunctional segments (thickening <20% before CABG). The viability was defined as improvement of postoperative systolic thickening more than 10%. Results: Regional $E_{max}$ was slightly increased after CABG from $2.41{\pm}1.64 (pre)\;to\;2.78{\pm}1.83 (post)$ mmHg/ml. $E_{max}$ had weak correlation with perfusion and thickening (r=0.35, p<0.001). In the regions of preserved perfusion (${\geq}60%$), $E_{max}$ was $2.65{\pm}1.67$, while it was $1.30{\pm}1.24$ in the segments of decreased perfusion. With regard to thickening, $E_{max}$ was $3.01{\pm}1.92$ mmHg/ml for normal regions (thickening ${geq}40%$), $2.40{\pm}1.19$ mmHg/ml for mildly dysfunctional regions (<40% and ${\geq}20%$), and $1.13{\pm}0.89$ mmHg/ml for severely dysfunctional regions (<20%). $E_{max}$ was improved after CABG in both the viable (from $1.27{\pm}1.07\;to\;1.79{\pm}1.48$ mmHg/ml) and non-viable segments (from $0.97 {\pm}0.59\;to\;1.22{\pm}0.71$ mmHg/ml), but there was no correlation between $E_{max}$ and thickening improvements (r=0.007). Conclusions: Preoperative regional $E_{max}$ was relatively concordant with regional perfusion and systolic thickening on gated myocardial SPECT. In dysfunctional but viable segments, $E_{max}$ was improved after CABG, but showed no correlation with thickening improvement. As a load-independent contractility index of dysfunctional myocardial segments, we suggest that the regional $E_{max}$ could be an independent parameter in the assessment of myocardial function.

관상동맥 우회로 수술 환자에서 심근의 탄성도 변화

목적: 심근의 최대탄성도는 전부하 후부하에 독립적인 지표로서 SPECT를 이용하여 좌심실의 국소탄성도($rE_{max}$)를 비침습적으로 측정하였다. 게이트 심근 SPECT 영상에서 국소부피변화를 얻고, 요골동맥 긴장도를 측정하여 중심동맥의 압력 곡선을 얻어 측정한 최대탄성도를 관상동맥우회로 수술 전후 환자를 대상으로 수술전후 관류 및 기능지표와 비교하여보았다. 대상 및 방법: 관상동맥우회로 수술이 결정되어 시행한 환자 21명(남:여=17:4, $58{\pm}12$세)을 대상으로 $^{201}TI$ 휴식기 영상과 디피리다몰 부하 $^{99m}Tc$-sestamibi 게이트 SPECT를 수술전과 수술 후 3개월째 시행하였다. 동시에 요골동맥으로부터 압력곡선을 얻었다. 기능과의 관계를 보기 위해서 관류와 심벽두꺼워짐을 탄성도와 비교하였으며, 심벽두꺼워짐이 20%미만일 때 수술 후 10%이상 호전되지 않는 기능이상 분절에 대해 수술 전후의 탄성도를 비교하였다. 결과: 수술 전 탄성도가 $2.41{\pm}1.64$ mmHg/mL에서 $2.78{\pm}1.83$ mmHg/mL 으로 수술 후에 증가하였으나, 관류와 심벽두꺼워짐과는 낮은 상관성을 보였다. (r=0.35, p<0.001). 관류 60% 이상의 분절에서는 $2.65{\pm}1.67$ mmHg/mL 이었으나, 관류나 낮은 분절의 탄성도는 $1.30{\pm}1.24$ mmHg/mL 였다. 심벽두꺼워짐이 40% 이상 되는 분절의 수술 전 탄성도는 $3.01{\pm}1.92$ mmHg/mL 였고, 기능이 조금 약한 부분인 40%에서 20% 사이의 심벽두꺼워짐 값을 가진 분절에서는 $2.40{\pm}1.19$ mmHg/mL로 심각한 기능이상을 반영하는 20%미만 분절의 탄성도는 $1.13{\pm}0.89$ mmHg/mL의 분포를 보였다. 수술 전 심벽두꺼워짐이 20% 미만일 때 수술 후 10%이상 회복을 보인 생존심근와 그렇지 않은 비생존심근사이의 수술 전후 탄성도는 $1.27{\pm}1.07$ mmHg/mL에서 $1.79{\pm}1.48$ mmHg/mL, $0.97{\pm}0.59$ mmHg/mL에서 $1.22{\pm}0.71$ mmHg/mL로 생존심근의 수술 후 값의 향상이 조금 더 높았다. 그러나, 심벽두꺼워짐의 정도가 탄성도 높아짐의 정도 사이에는 상관성이 없었다(r=0.007). 결론: 수술 전 $rE_{max}$는 관류와 심벽두꺼워짐과 상관성이 약하게 있었다. 기능이상이면서 생존능이 있는 심근의 탄성도는 수술 후 증가하였지만 심벽두꺼워짐의 향상과는 상관성이 없었다. 심근기능의 전부하 후부하에 독립적인 지표인 탄성도는 실제 부피의 증가와 연관되지 않으면서도 생존능이 있는 심근의 기준과 일치하는 양상을 보였으므로 독립적인 매개변수로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.