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O que sabemos sobre deformação miocárdica (strain e strain rate)?
José M. Del Castillo.

O aparecimento no mercado de sofisticados equipamentos que medem a deformação miocárdica tem tornado esta pergunta cada vez mais frequente entre os colegas ecocardiografistas: o que é e qual a utilidade do strain rate?

O estudo da deformação miocárdica tem como base anatômica o conceito do coração helicoidal. Desde há muito tempo se sabe que as miofibrilas apresentam disposição espiralada ao longo das paredes do miocárdio, chegando a formar ângulos maiores de 60° entre a direção das fibras subendocárdicas e as subepicárdicas. Torrent-Guasp, anatomista espanhol, comprovou, na década de ’80, que o músculo cardíaco é formado por um único fascículo enrolado em si mesmo e ancorado, nas suas extremidades, no anel pulmonar e aórtico. No mesmo distinguem-se 3 bandas: basal, que envolve a região próxima aos anéis mitral e tricúspide, rica em fibras de direção circular (despolariza-se primeiro e é responsável pela fase de contração isovolumétrica da sístole, ou seja, realiza a força necessária para aumentar grandemente a pressão intraventricular); banda descendente, rica em fibras oblíquas e longitudinais que predominam na região média e apical da cavidade e reflete-se no ápex (despolariza-se depois da banda basal e é responsável pela ejeção do ventrículo esquerdo, ou seja, pela diminuição do tamanho da cavidade durante a sístole); banda ascendente, última a se despolarizar, provocando o aumento de tamanho da cavidade, denominada fase de sucção ou de enchimento ventricular rápido (Figura 1).

Figura 1 - Representação esquemática da constituição helicoidal do coração. O músculo cardíaco, formado por um feixe único, encontra-se ancorado nas suas extremidades no anel pulmonar e aórtico. Enrola-se sobre si mesmo e apresenta mudança de direção ao nível do septo interventricular, formando 3 bandas: basal (direita, rs e esquerda ls), descendente (ds) e ascendente (as). A despolarização sequencial e harmônica destas bandas produzem as diferentes fases do ciclo cardíaco, contração isovolumétrica, ejeção e enchimento rápido.

Recentemente, foi descrita a disposição laminar do miocárdio, em que grupos formados por 4 a 6 miofibrilas formam feixes envolvidos por perimísio (invólucro de tecido conectivo), criando planos de clivagem que permitem o deslizamento das camadas uma sobre as outras. Esta disposição laminar, associada à forma helicoidal da banda muscular única, confere ao coração contração por torção, como se fosse uma toalha molhada ao ser torcida. Isto apresenta grande eficiência mecânica, de forma que o deslizamento (também chamado cisalhamento e shear strain) é responsável por mais de 50% da contração. O encurtamento das miofibrilas contribui com apenas 8% da contração.

O miocárdio apresenta, entre outras propriedades, a incompressibilidade, mudando de forma sem alterar o seu volume. A deformação realiza-se em todos os planos ortogonais, podendo ser aferida pela ecocardiografia e por outros métodos de imagem, como a ressonância nuclear magnética. Inicialmente, o Doppler tissular foi largamente utilizado para medir a deformação miocárdica, mas estava limitado às deformações em direção ao ápex e era muito dependente do ângulo de incidência do feixe ultrassônico. D’hooge, em brilhante trabalho publicado em 2000, mostrou que a deformação pode ser aferida em 3 planos ortogonais e em 6 planos por cisalhamento, dos quais se utilizam, na prática, 3 planos (Figura 2).

Figura 2 – Deformação miocárdica pode ser aferida nos 3 planos ortogonais, resultando nas deformações longitudinal, radial e circunferencial. Há, também, 3 planos de cisalhamento, longitudinal radial, circunferencial longitudinal e circunferencial radial. Observar que as deformações nos diferentes planos são simultâneas.

A ecocardiografia bidimensional, usando a metodologia do “speckle tracking” ou rastreamento de marcas acústicas do eco 2D, hoje desenvolvida por quase todas as empresas de equipamentos, permite aferir as diferentes direções da deformação do miocárdio sem depender do ângulo de incidência dos ultrassons. O speckle tracking captura um sinal do eco 2D e o segue ao longo de todo o ciclo cardíaco. Este ponto descreve um “loop” que começa e termina no mesmo lugar. À medida que se desloca, o ponto muda de velocidade e direção continuamente, podendo ser representado por vetores que indicam direção e velocidade, recebendo então as denominações “vector velocity imaging”, “2D-Strain” e “X-strain”.

A Figura mostra esta representação vetorial.

Figura 3 - Vetores de direção e velocidade gerados pelas marcas acústicas do eco 2D. Cada ponto é seguido durante todo o ciclo cardíaco e analisado quadro a quadro.

Diferentes tipos de deformação podem ser aferidos pelo strain bidimensional: o que representa a deformação entre o anel mitral e a ponta do ventrículo esquerdo, chamado strain longitudinal. O que ocorre devido ao espessamento sistólico das paredes, chamado strain radial e o que é provocado pela rotação do miocárdio em torno do seu eixo longitudinal, denominado strain circunferencial. As deformações por cisalhamento são calculadas estimando o deslocamento do endocárdio com relação ao epicárdio, normalizando a medida para a espessura da parede. Como o endocárdio desloca-se mais do que o epicárdio, no final da sístole há diferença angular entre eles. A deformação por cisalhamento, conhecida como shear strain, corresponde à tangente do deslocamento do endocárdio dividida pela espessura da parede. O shear strain longitudinal radial corresponde ao deslocamento endo-epicárdico na direção da base para a ponta, ou seja, no sentido longitudinal da cavidade normalizado pela deformação radial da parede (espessura). O shear strain circunferencial radial corresponde à diferença de rotação entre o endocárdio e o epicárdio normalizado pela espessura da parede, vista pelo eixo transversal da cavidade. Alguns equipamentos medem, ainda, o shear strain circunferencial longitudinal, correspondente ao deslocamento lateral de dois pontos do epicárdio ou do endocárdio situados no sentido longitudinal da cavidade.

As curvas de strain são representadas em porcentagem de deformação, ou seja, quanto por cento determinada região alongou ou encurtou em relação ao estado inicial. Assim, uma parede que encurta no sentido apico-basal (strain longitudinal) fornece porcentagens negativas, pois o seu comprimento no final da sístole é menor do que o comprimento inicial. Inscreve-se abaixo da linha de base (Figura 4). Uma parede que espessa durante a sístole (strain radial) mostra porcentagem positiva, pois o comprimento final (espessura da parede) é maior do que o inicial no final da sístole. Inscreve-se acima da linha de base (Figura 5). A rotação provocada pela torção (strain circunferencial) oferece valores negativos durante a sístole, pois o comprimento da circunferência da cavidade é menor no final da sístole. Inscreve-se abaixo da linha de base (Figura 6).

Figura 4 – Strain longitudinal de pontos do miocárdio obtidos desde a posição apical. As curvas são negativas e as porcentagens de deformação semelhantes em todos os locais. No quadro superior esquerdo, representação paramétrica (modo M curvado) do strain rate. A região central da curva corresponde à ponta da cavidade, a extremidade inferior ao septo basal e a extremidade superior à parede anterolateral basal. Na horizontal, a linha de tempo. A cor amarela representa a contração, a cor azul o relaxamento e a cor verde, ausência de deformação.

Figura 5 – Strain radial do ventrículo esquerdo obtido pela posição paraesternal transversal ao nível dos músculos papilares. A curva é positiva e todas as regiões apresentam porcentagens de deformação semelhantes. A curva paramétrica corresponde ao strain, sendo colorida a deformação e sem cor a ausência de deformação. Para a análise de todas as regiões ventriculares é necessário aferir a deformação ao nível da valva mitral, dos músculos papilares e da região apical.

Figura 6 – Strain circunferencial do ventrículo esquerdo desde a posição paraesternal transversal. As curvas resultantes são negativas e todas as regiões apresentam deformação semelhante. A curva paramétrica corresponde ao strain rate. A região do músculo papilar infero-medial está representada na parte inferior do traçado e o músculo papilar ântero-lateral na parte central do traçado.

A deformação por cisalhamento, tanto longitudinal radial como circunferencial radial merecem melhor explicação. A rotação do coração apresenta sentidos opostos na base, com rotação sistólica horária e na ponta, com rotação sistólica anti-horária (Figura 7). Isto faz com que o shear strain longitudinal radial apresente direções contrárias (Figura 8, painel superior). Por outro lado o ventrículo, ao rodar sobre o seu eixo maior apresenta direção do movimento contrário nas paredes opostas (Figura 9), o que é observado na Figura 8, painel inferior.

Figura 7 – Esquema da torção miocárdica. A região apical apresenta torção sistólica em sentido anti horário e, durante a diástole, o recolhimento elástico produz torção no sentido horário.

Figura 8 – Shear strain longitudinal radial (painel superior) e circunferencial radial (painel inferior), obtidos desde as posições apical e transversal respectivamente. Notam-se as curvas com direções opostas nas paredes contralaterais. Isto é devido à torção miocárdica. A curva paramétrica corresponde ao shear strain longitudinal radial.

Figura 9 – Esquema que mostra a rotação das paredes do VE. Como o endocárdio deforma-se mais do que o epicárdio, gera um deslocamento que é mensurado pelo shear strain. Nota-se que a direção do movimento é contrária nas paredes opostas.

O strain rate, ou taxa de deformação, é o tempo que demora em se produzir a deformação. Sua determinação é muito importante quando se estuda strain com Doppler tissular. O strain é a integral desta velocidade. O speckle tracking avalia diretamente a deformação.

Quais as aplicações e utilidade deste método?

As medidas de deformação, realizadas em vários segmentos do miocárdio e observadas por vários cortes ecocardiográficos, representam o comportamento regional do músculo cardíaco. A análise destes valores individuais permite uma visão global da contratilidade.

Trata-se de uma “sintonia fina” dos eventos ocorridos durante a sístole e durante a diástole, permitindo determinar com bastante precisão a presença de alterações da contratilidade ou do relaxamento antes consideradas subliminares ou inexistentes. Por exemplo, o strain, na sua modalidade paramétrica (Figura 10) permite a observação de contração pós-sistólica no infarto do miocárdio.

Figura 10 – Strain longitudinal em paciente com infarto agudo do miocárdio na parede inferosseptal apical. Nota-se que a deformação sistólica continua pela diástole, constituindo a denominada contração pós-sistólica. O traçado paramétrico do strain rate mostra nitidamente esta alteração, visível, também, nas curvas de strain e de strain rate com retardo do septo apical.

A análise do strain miocárdico apresenta as seguintes aplicações:

Avaliação da doença arterial coronária. Identifica as alterações da contratilidade segmentar do VE que acompanham a isquemia miocárdica. Ademais da contração pós-sistólica observada em casos de infarto agudo do miocárdio, permite a identificação de áreas com viabilidade sem a utilização de provas provocativas.
   
Avaliação da função ventricular. Permite aferir a função ventricular sistólica e diastólica em todas as regiões do miocárdio, tanto em repouso como sob estresse.
   
Sincronismo cardíaco. Este método é de grande utilidade na seleção de pacientes que serão submetidos à terapia de ressincronização miocárdica, pois permite determinar com precisão as regiões com assincronismo de contração.
   
Avaliação da remodelação cardíaca. Esta alteração, devido à perda da função intersticial após o infarto do miocárdio, pode ser observada com shear strain.
   
Diferenciação das hipertrofias. O comportamento da deformação nas cardiomiopatias hipertróficas pode ser diferenciado das hipertrofias secundárias à hipertensão arterial e, principalmente, da hipertrofia fisiológica do atleta (Figura 11).
   
Avaliação das miocardiopatias. Diferencia as cardiomiopatias dilatadas da miocardiopatia chagásica, onde predominam as alterações regionais.
 

Figura 11 – Strain longitudinal em paciente portador de cardiomiopatia hipertrófica de origem genética; Nota-se o retardo de contração da região septal com relação à parede anterolateral da cavidade. As hipertrofias secundárias e a hipertrofia fisiológica do atleta apresentam contratilidade septal normal.

Embora recente, este método apresenta grande potencial para a identificação de vários tipos de cardiopatias, tornando a ecocardiografia convencional mais precisa e confiável. A utilização mais intensiva da deformação miocárdica e a popularização do método muito contribuirão, no futuro próximo, ao estudo de mais e mais cardiopatias sob diversas condições fisiológicas. A tecnologia tem contribuído de forma fundamental neste capítulo da ecocardiografia.

Nas tabelas abaixo são apresentados os valores de referência para um grupo de 46 indivíduos normais em 16 segmentos miocárdicos, trabalho de nossa autoria.

Os valores para o strain longitudinal, circunferencial e radial foram semelhantes aos dados encontrados na literatura. Os valores para shear strain longitudinal radial e circunferencial radial são inéditos, não havendo, no nosso conhecimento, nenhuma referência bibliográfica em casos obtidos pelo strain bidimensional (existem trabalhos a respeito com ressonância magnética).

Tabela 1 – Strain e strain rate longitudinal.

    Strain (%) Strain-rate (s-1)
    Basal Médio Apical Basal Médio Apical
Anterior X sX -16.0 3.2 -16.6 3.1 -19.8 3.4 -1.0 0.3 -1.0 0.3 -1.1 0.3
Anterolateral X sX -15.9 2.8 -17.1 2.8 -20.0 3.6 -1.1 0.3 -0.9 0.3 -1.1 0.3
Inferolateral X sX -14.9 3.5 -18.8 4.1 -23.9 4.5 -1.2 0.4 -1.3 0.5 -1.7 0.6
Inferior X sX -17.3 3.3 -17.7 3.4 -20.5 3.0 -1.0 0.4 -1.0 0.3 -1.2 0.3
Inferosseptal X sX -14.8 4.6 -16.9 4.0 -19.4 4.1 -0.9 0.2 -0.9 0.2 -1.1 0.3
Anterosseptal X sX -14.9 2.2 -19.4 3.1 -23.0 4.1 -1.1 0.3 -1.3 0.3 -1.6 0.4

 
Tabela 2 – Strain e strain rate radial.

    Strain (%) Strain-rate (s-1)
    Basal Médio Apical Basal Médio Apical
Anterior X sX 37.7 9.7 32.6 5.9 31.3 3.6 2.2 0.4 2.1 0.5 2.1 0.3
Anterolateral X sX 37.4 10.0 32.4 6.5 30.1 3.5 2.4 0.6 2.1 0.4 2.0 0.3
Inferolateral X sX 37.3 10.7 32.5 6.1 - 2.3 0.5 2.0 0.4 -
Inferior X sX 37.5 8.1 33.1 6.5 31.3 3.4 2.1 0.4 2.0 0.5 2.0 0.3
Inferosseptal X sX 37.4 7.3 33.8 8.0 31.3 3.7 2.3 0.4 2.1 0.5 2.1 0.4
Anterosseptal X sX 37.1 5.9 33.4 5.7 - 2.3 0.4 2.1 0.4 -

 
Tabela 3 – Strain e strain rate circunferencial.

    Strain (%) Strain-rate (s-1)
    Basal Médio Apical Basal Médio Apical
Anterior X sX -21.7 3.4 -23.0 4;3 -26;3 4.7 -1.6 0.3 -1.6 0.4 -1.7 0.3
Anterolateral X sX -21.9 3.2 -20.8 7.6 -26.2 4.8 -1.5 0.3 -1.6 0.4 -1.7 0.3
Inferolateral X sX -21.8 3.3 -21.5 3.5 - -1.6 0.3 -1.6 0.5 -
Inferior X sX -22.7 3.0 -22.0 3.6 -27.0 8.7 -1.6 0.3 -1.6 0.4 -1.8 0.3
Inferosseptal X sX -22.6 8.5 -23.1 3.7 -26.6 3;8 -1.6 0.3 -1.6 0.5 -1.7 0.2
Anterosseptal X sX -21.6 3.6 -21.7 3.0 - -1.5 0.3 -1.6 0.3 -

 
Tabela 4 – Shear strain longitudinal radial e circunferencial radial

    Shear Strain Longitudinal radial (%) Shear Strain Circunferencial radial (%)
    Basal Médio Apical Basal Médio Apical
Anterior X sX -0,22 0,16 -0,13 0,09 -0,08 0,07 0,11 0,11 -0,08 0,07 -0,12 0,12
Anterolateral X sX -0,21 0,13 -0,13 0,09 -0,10 0,07 0,10 0,09 0,09 0,11 0,09 0,06
Inferolateral X sX 0,43 0,17 0,30 0,14 0,17 0,09 -0,09 0,06 0,10 0,13 -
Inferior X sX 0,26 0,22 0,14 0,10 0,08 0,06 -0,13 0,07 0,08 0,09 0,14 0,07
Inferosseptal X sX 0,39 0,26 0,21 0,16 0,09 0,06 -0,11 0,05 -0,09 0,10 -
Anterosseptal X sX -0,28 0,12 -0,18 0,08 -0,12 0,06 0,09 0,06 -0,11 0,10 -0,10 0,07

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