Left Ventricular Blood Flow Dynamics Better Predicts Exercise Capacity
and Ventilatory Response to Exercise in Patients with Cardiac Disease
Tokuhisa Uejima, Hitoshi Sawada, The Cardiovascular InstituteMotonao Tanaka, Tohoku Kouseinenkin Hospital
Takashi Okada, Akimitsu Harada, Aloka co.
Background: We have developed the novel software which permits us to generateangle-independent flow velocity vector maps deduced from color Doppler ultrasound data
and to assess left ventricular blood flow dynamics. We sought to elucidate the relationshipbetween left ventricular blood flow dynamics variables and cardiopulmonary exercise testvariables.
Methods: The color Doppler ultrasound data sets in the apical long axis view from 37
patients were used to generate flow velocity vector maps with the software (coronary arterydisease, n = 20: dilated cardiomyopathy, n = 12: hypertrophic cardiomyopathy, n = 3:
hypertensive heart disease, n = 2; ejection fraction 15 to 83%). The momentum (M) andmean velocity (Vm) of left ventricular blood flow were calculated.
The standard
echocardiographic parameters, including left ventricular ejection fraction, transmitral E wave
velocity, early diastolic mitral annular velocity (E’) and TEI index were measured. Everypatient also underwent cardiopulmonary exercise test to measure peak oxygen consumption(peak VO2) and the relation of the ventilation to carbon dioxide production (VE/VCO2 slope).
Results: Systolic M significantly correlated with peak VO2 (r = 0.57, p = 0.0003) better
than early diastolic M, systolic and early diastolic Vm (r = 0.33, p = 0.04; r = 0.38, p = 0.02; r= 0.43, p = 0.009, respectively). Of the standard parameters, left ventricular ejection
fraction and E/E’ showed significant, but poor correlations with peak VO2 (r = 0.43, p =0.007; r = 0.29, p = 0.02, respectively). Systolic and early diastolic Vm significantly
correlated with VE/VCO2 slope (r = 0.56, p = 0.0004; r = 0.58, p = 0.0002, respectively)
better than systolic and early diastolic M (r = 0.50, p = 0.002; r = 0.37, p = 0.02, respectively).
The best correlation was found for combined systolic and early diastolic Vm and VE/VCO2slope (r = 0.62, p < 0.0001). Of the standard parameters, left ventricular ejection fraction, E’and TEI index showed significant, but weaker correlations with VE/VCO2 slope (r = 0.58, p =0.0001; r = 0.44, p = 0.007; r = 0.36, p = 0.03, respectively). ROC curves showed thatsystolic M was able to identify patients with peak VO2 < 14 ml/min/kg with sensitivity of 88 %and specificity of 64 % (cut-off value: 419 g/s) and combined systolic and early diastolic Vm
was able to identify patients with VE/VCO2 slope > 35 with sensitivity of 100 % andspecificity of 82 % (cut-off value: 26.4 cm/s)
Conclusions: LV blood flow dynamics variables predict exercise capacity and ventilatory
response to exercise better than the standard echocardiographic parameters in patients withcardiac disease.

心疾患患者において、左室内血流の流体力学的指標は運動耐容能ならびに運動時換気応答を予測できる
上嶋徳久、澤田準、心臓血管研究所
田中元直、東北厚生年金病院
岡田孝、原田烈光、アロカ研究所

背景：エコーダイナモグラフィーは、カラードプラ情報から角度非依存性の速度ベクトル場を演繹し、左室内血流の解析を可能にするソフトウエアである。今回、我々は、左室内血流の流体力学的指標と心肺運動負荷試験指標との関係を調べた。
方法：37 例の心疾患患者を対象とした。疾患内訳は、虚血性心疾患 20 例、拡張型心筋症 12例、肥大型心筋症 3 例、高血圧性心疾患 2 例で、対象の左室駆出率は 15 から 83%であった。
左室心尖長軸断面のカラードプラ情報を取り込み、エコーダイナモグラフィーを用いて左室内血流を解析した。流体力学的指標として、左室内血流の運動量（M）、空間的平均流速（Vm）を計算した。同時に、左室駆出率、E 波高、拡張早期僧帽弁輪移動速度（E’）、TEI index を計測した。全例に心肺運動負荷試験を施行し、最大酸素摂取量（peak VO2）、運動時換気応答（VE/VCO2 slope）を測定した。
結果：収縮期 M は、拡張早期 M、収縮期 Vm、拡張早期 Vm よりも強く peak VO2 と相関した（r = 0.57, p = 0.0003; r = 0.33, p = 0.04; r = 0.38, p = 0.02; r = 0.43, p = 0.009）。従来の心エコー指標の中で、左室駆出率、E/E’が peak VO2 と有意に相関したが、弱い相関であった（r = 0.43,p = 0.007; r = 0.29, p = 0.02）。収縮期 Vm、拡張早期 Vm は、収縮期 M、拡張早期 M よりもVE/VCO2 slope と有意に相関した（r = 0.56, p = 0.0004; r = 0.58, p = 0.0002, r = 0.50, p = 0.002; r= 0.37, p = 0.02）。収縮期 Vm と拡張早期 Vm を組み合わせると、更に相関が良くなった（r =0.62, p < 0.0001）。従来の心エコー指標の中で、左室駆出率、E’、TEI index が VE/VCO2 slopeと有意に相関したが、弱い相関であった（r = 0.58, p = 0.0001; r = 0.44, p = 0.007; r = 0.36, p =0.03）。ROC 解析では、収縮期 M は peak VO2 14 ml/min/kg 未満の症例を感度 88%、特異度64%で予測できた（カットオフ値 419 g/s）。また、収縮期 Vm + 拡張早期 Vm は VE/VCO2slope が 35 より大の症例を感度 100%、特異度 82%で予測できた（カットオフ値 26.4 cm/s）。
結語：心疾患患者において、左室内血流の流体力学的指標は、従来の心エコー指標より運動耐容能並びに運動時換気応答を予測できる。

質疑応答
質問 運動量とは何ですか？
応答 血流の運動量とは、血流の勢いを表す物理量です。駆出期に左室内血流が大動脈に向かって勢いよく流れるのは、左室が血液に力を加えているからです。左室内血流の運動量は、左室が血液に与える力を反映しています。
質問 解析にはどの時相を用いていますか？
応答 収縮期、拡張早期のピーク値を用いています。
質問 高い相関係数が出ていて、感度、特異度もいいですね。
応答 左室内の血流解析の重要性を示唆していると思います。