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. 2024 Jul 31;121(7):e20230845. [Article in Portuguese] doi: 10.36660/abc.20230845
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Avançando no Diagnóstico e Tratamento da Insuficiência Cardíaca com Fração de Ejeção Preservada: Um Alerta sobre a Necessidade do Estudo Hemodinâmico com Exercício

Renato de Aguiar Hortegal 1, Fausto Feres 1
PMCID: PMC11464094  PMID: 39166565

Introdução

A insuficiência cardíaca (IC) é uma condição médica progressiva que afeta aproximadamente 1-3% dos adultos, com aumento da expressivo da prevalência em populações com faixa etária mais elevada.1 Mais da metade dos pacientes com IC apresenta fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) ≥ 50%, conhecida como insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEP). Embora o número global de casos de IC permaneça estável ou mesmo em declínio, a incidência de ICFEP continua aumentando.2

Pacientes com ICFEP diferem significativamente daqueles com fração de ejeção reduzida quanto à fisiopatologia, avaliação diagnóstica e ao tratamento. A heterogeneidade fisiopatológica idiossincrática e a disfunção de múltiplos órgãos, além da apresentação clínica diversificada, requerem abordagens personalizadas para esta população.

Considerando tais aspectos, uma unidade dedicada a atender pacientes com ICFEP foi fundada em Outubro de 2020 no Instituto Dante Pazanese de Cardiologia, um centro de saúde pública terciário e quartenário localizado em São Paulo, Brasil. Até o momento, esta unidade realizou mais de 5.000 consultas ambulatoriais, predominantemente para pacientes que apresentam dispneia induzida pelo exercício.

Nesse cenário, nos deparamos com um desafio significativo da Cardiologia moderna3: desenvolver metodologias para uma avaliação clínica eficaz e prática para o diagnóstico de ICFEP.

Os critérios diagnósticos atuais apresentam considerável heterogeneidade e falta de intercambialidade.4,5 De fato, a limitação em estabelecer um diagnóstico preciso pode prejudicar diversas intervenções terapêuticas já testadas em estudos multicêntricos. Esses aspectos do campo de pesquisa têm implicações diretas sobre a forma como os médicos podem lidar com as queixas de dispneia encontradas na prática diária em pacientes com suspeita de ICFEP.

Uso de escores para ICFEP

Pacientes com ICFEP podem divergir da apresentação clássica de IC, já que aproximadamente 50% deles apresentam fenótipo caracterizado por hipertensão atrial esquerda induzida por exercício, manifestando sintomas exclusivamente durante o esforço, sem sinais atuais ou prévios de sobrecarga hídrica ao exame clínico ou internação prévia.6,7

Para tornar a situação ainda mais complexa, 20-35% dos pacientes com ICFEP apresentam níveis normais de peptídeos natriuréticos,1,8 29% não apresentam anormalidades estruturais à ecocardiografia4 e a presença de disfunção diastólica na ecocardiografia não é específica nem suficiente para fechar um diagnóstico conclusivo.1,6

Neste contexto, dois escores desenvolvidos recentemente foram introduzidos com o objetivo de diagnosticar ICFEP.9,10 A pontuação H2FPEF é um nomograma validado por hemodinâmica invasiva que estima a probabilidade de ICFEP por meio da avaliação de características clínicas e variáveis de Doppler, com uma probabilidade pré-teste assumida de 64% (Figura 1). Por outro lado, o HFA-PEFF é um escore (Figura 2) proposto com validação post-hoc em duas grandes coortes.11

Figura 1. – Escore H2FPEF para estimar a probabilidade de ICFEP.

Figura 1

Figura 2. – Pontuação de HFA-PEFF para avaliação do diagnóstico de ICFEP. HFA-PEFF: Associação de Insuficiência Cardíaca-PEFF; PN: peptídeo natriurético; e’: velocidade diastólica precoce do anel mitral; E: velocidade de fluxo transmitral precoce; VRT: velocidade de regurgitação tricúspide; TLG: tensão longitudinal global do ventrículo esquerdo; IVAE: índice de volume atrial esquerdo; IMVE: índice de massa ventricular esquerda; ERP: espessura relativa da parede; VE: ventrículo esquerdo; RS: ritmo sinusal; NT-proBNP: peptídeo natriurético pró-tipo B N-terminal; BNP: peptídeo natriurético tipo B; FA: fibrilação atrial. *Os valores devem ser ajustados para e’<5cm/s e e’ lateral<7cm/s se o paciente tiver idade>75 anos.

Figura 2

A incorporação desses escores em documentos oficiais de cardiologia é de grande importância, pois contribui para a padronização e rastreabilidade das avaliações diagnósticas. No entanto, é importante frisar que existem dados limitados sobre a validação externa e concordância destas pontuações.

Dados preliminares de nossa unidade, derivados de uma amostra de conveniência de 320 indivíduos com dispneia grau NYHA ≥2 e suspeita de ICFEP, produziram informações valiosas. A maioria dos pacientes avaliados apresentou pontuações que denotam probabilidade intermediária de ICFEP. Em particular, o escore H2FPEF exibiu uma proporção significativamente maior de probabilidade intermediária em comparação com o escore HFA-PEFF (69% vs. 49%, respectivamente) (Figura 3).

Figura 3. – Distribuição da probabilidade de ICFEP entre os pacientes de acordo com as pontuações de HFA-PEFF e H2FPEF.

Figura 3

Outros autores também destacaram limitações destes escores: Churchill et al.12 relataram uma coorte de 156 indivíduos com dispneia crônica e FEVE≥ 50% submetidos ao teste cardiopulmonar invasivo (iCPET), em que identificaram uma pontuação HFA-PEFF de baixa probabilidade em 28%, intermediário em 58%, e alta em 14%; O H2FPEF foi baixo em 32%, intermediário em 61% e alto em 7% (Figura 3). Além disso, os autores relataram uma taxa de falsos negativos de 25% e 28% para baixa probabilidade em HFA-PEFF e H2FEPEF, respectivamente.

Tais achados têm duas implicações dignas de nota: 1) mais estudos são necessários para avaliar como melhorar o desempenho geral dos escores, especialmente para indivíduos com pontuações baixas e intermediárias e 2) a maioria dos pacientes com suspeita de ICFEP provavelmente necessitará de testes de exercício ou métodos alternativos de estresse hemodinâmico, como desafios de pré-carga e pós-carga.13,14 Diretrizes recentes recomendam Ecocardiografia com Teste de Estresse Diastólico e/ou Cateterismo Cardíaco Direito com Exercício para tais casos.1,10

Limitações dos métodos não invasivos para diagnosticar ICFEP

O teste de estresse diastólico com ecocardiografia é o método não invasivo de escolha para investigar a suspeita de ICFEP através da provocação com exercício.15,16

No entanto, este método apresenta limitações significativas: a principal variável ecocardiográfica, a relação E/e’, pode apresentar problemas de medição durante o pico do exercício em até 20% dos casos. Além disso, a relação E/e’ medida durante o exercício pode gerar resultados falso-positivos em até 29% dos casos, além de apresentar acurácia sub-ótima.17

Apesar da Diretriz Europeia10 recomendar recalcular os escores, adicionando 2 pontos (quando E/e’ durante o exercício >14 + velocidade tricúspide durante o exercício < 3,4 m/s) ou 3 pontos (quando E/e’ durante o exercício >14 + velocidade tricúspide durante o exercício > 3,4 m/s) à pontuação do HFA-PEFF, esta abordagem carece de apoio baseado em evidências.

Embora essas limitações possam dificultar o uso da ecocardiografia de estresse diastólico na definição do diagnóstico de ICFEP, ela continua sendo um componente significativo dentro da abordagem multimodal mais ampla para pacientes com suspeita de ICFEP.

Análise das trocas gasosas por meio do teste de exercício cardiopulmonar (TECP) representa o padrão ouro para avaliação não invasiva da capacidade funcional. Este método explora a interação entre a mecânica pulmonar e as interações cardiopulmonares no contexto da fraqueza muscular.18 Além disso, dados recentes sugerem que as anormalidades na cinética do oxigênio podem ter estreita relação com alterações da na mecânica miocárdica.15,19

Embora o uso isolado do TECP não invasivo possa não ser suficiente para distinguir a ICFEP da dispneia não cardíaca em certos casos, o TECP desempenha um papel valioso como ferramenta diagnóstica para excluir doença pulmonar.18

Cateterismo cardíaco direito como ferramenta diagnóstica para ICFEP

Dadas as limitações das modalidades diagnósticas não invasivas, um fator essencial capaz de oferecer informações críticas é a definição hemodinâmica única da síndrome da ICFEP. Esta definição estabelece a ICFEP como a incapacidade do sistema cardiovascular de manter um débito cardíaco adequado diante pressões de enchimento normais em repouso ou durante o exercício.

O cateterismo cardíaco direito (CCD) é o padrão-ouro para o diagnóstico de ICFEP, devido à sua capacidade de medir a pressão de oclusão da artéria pulmonar POAP.20-22 O procedimento apresenta baixo risco de complicações, com taxas relatadas inferiores a 1%. Além disso, demonstra excelente desempenho diagnóstico.22

Em condições de repouso, a POAP ≥ 15mmHg obtida pelo cateter Swan Ganz indica hipertensão atrial esquerda. A POAP em última análise, reflete a transmissão retrógrada da pressão média do átrio esquerdo para o capilar pulmonar.23 Quando elevada, mesmo que transitoriamente, pode causar congestão pulmonar.

Contudo, a normalidade da POAP medida em repouso não exclui o diagnóstico de ICFEP. Na realidade, muitos pacientes necessitarão de esforço físico para identificar anormalidades hemodinâmicas. Após as medições em repouso, o paciente fica em decúbito dorsal e inicia o exercício com o cicloergômetro, realizando medidas de POAP em intervalos de aproximadamente 2-3 minutos. Um valor de POAP ≥ 25mmHg durante o exercício define o diagnóstico de ICFEP.22

Uma definição alternativa considera a variação durante o exercício do aumento da POAP (slope da POAP) em relação ao aumento do débito cardíaco (slope do DC). Uma razão entre os slopes >2 (ou seja, slope POAP/slope DC>2) é indicativa de ICFEP.24

Vale mencionar que o CCD com exercício requer uma estrutura complexa e exige conhecimentos especializados para aquisição e interpretação de dados. Além disso, existem variações notáveis nos protocolos (ortostático vs. decúbito dorsal) e métodos de padronização para medir a POAP, como o ponto de referência (final da expiração da onda A média vs. média durante o ciclo respiratório).22

Em caso de limitações à execução do CCD com exercício, uma modalidade alternativa de estresse, como um desafio de pré-carga (prova de volume) pode ser valioso. Uma POAP ≥ 18mmHg induzida por elevação passiva da perna ou administração intravenosa de solução salina 7 mL/Kg é diagnóstica de ICFEP.20,22

Cateterismo cardíaco direito para avaliação da extração periférica de oxigênio prejudicada: Um fator que contribui para a intolerância ao exercício na ICFEP

Na ICFEP, a capacidade dos músculos de extrair oxigênio da corrente sanguínea e utilizá-lo para processos metabólicos fica comprometida. Essa extração periférica prejudicada pode levar ao fornecimento inadequado de oxigênio aos músculos em exercício, resultando em fadiga precoce, redução da capacidade de exercício e dispneia.25

A avaliação da saturação de oxigênio na artéria pulmonar (Sao2) e da saturação venosa mista de oxigênio (Svo2) oferece informações sobre a extração de oxigênio em pacientes com ICFEP. Redução de Sao2 e aumento de Svo2, indicando utilização prejudicada de oxigênio durante o exercício. Essas medições podem ajudar a identificar pacientes com ICFEP que apresentam extração de oxigênio prejudicada, apesar dos níveis sistêmicos de oxigênio preservados.

A integração dos parâmetros hemodinâmicos obtidos pelo CCD permite avaliar diversas condições fisiológicas durante o exercício. Esses parâmetros incluem débito cardíaco, volume sistólico, resistência vascular pulmonar (RVP) e sistêmica, pressão arterial pulmonar (PAP) e extração periférica de oxigênio. A equação de Fick pode ser usada para avaliar cada componente capaz de impactar a capacidade de exercício:25

VO2=CO×(CaO2CVO2)ouVO2=SV×HR×1,34×Hb×(SaO2SVO2)

Onde VO2 representa o consumo de oxigênio, CO representa o débito cardíaco, Cao2 representa o conteúdo de oxigênio arterial, Cvo2 representa o conteúdo de oxigênio venoso, SV representa o volume sistólico, HR representa a frequência cardíaca, Hb representa a hemoglobina, Sao2 representa a saturação arterial de oxigênio e Svo2 representa a saturação venosa de oxigênio.

Cateterismo cardíaco direito como ferramenta diagnóstica para hipertensão pulmonar na ICFEP

A avaliação abrangente da hemodinâmica cardiovascular pelo CCD é importante não apenas porque pode definir o diagnóstico de ICFEP quando os métodos não invasivos foram inconclusivos, mas também por sua capacidade de adicionar informações críticas que podem modificar a compreensão clínica, a abordagem terapêutica e determinar prognóstico.

Um aspecto que merece destaque é a Hipertensão Pulmonar (HP) na ICFEP. A prevalência de HP na ICFEP diverge entre os estudos, variando de 30% a 80%.26 A HP representa um marcador de gravidade da doença e está associada a mau prognóstico.18,27

Pacientes com ICFEP, com ou sem HP, apresentam fatores de risco idênticos, comorbidades, características ecocardiográficas do lado esquerdo e pressões de enchimento do lado esquerdo. Além disso, as modalidades não invasivas por si só não conseguem diferenciar a HP pós-capilar da pré-capilar na ICFEP, o que requer CCD.

De fato, a maioria dos pacientes com ICFEP-HP apresenta HP pós-capilar isolada (POAP>15mmHg, PAP média>20mmHg e RVP<2 unidades Wood).27 Entretanto, à medida que a doença progride, a congestão crônica levará a outras alterações funcionais e estruturais no sistema vascular pulmonar,28 resultando na combinação de HP pós e pré-capilar, definida como POAP>15mmHg, PAP média>20mmHg e RVP>2 Unidades de madeira. Esse aumento adicional na pressão arterial pulmonar levará à disfunção do ventrículo direito e a anormalidades nas trocas gasosas que afetam a sobrevida global desses pacientes.29,30

Cateterismo cardíaco direito para diagnóstico de fenótipo modificado por exercício HFpEF

O desafio do exercício também pode fornecer mais informações sobre a fenotipagem da ICFEP (Figuras 4A-4D).13,28 Pacientes com ICFEP sem evidência de HP em repouso podem apresentar uma resposta anormal na RVP durante o exercício (Figura 4A). Isto é indicativo de doença vascular pulmonar latente na ICFEP.28,31 Dados recentes mostram que a doença vascular pulmonar latente tem implicações terapêuticas, uma vez que esses pacientes tiveram uma pior resposta ao dispositivo de shunt atrial.31

Figura 4. – Dados ilustrativos para representar os perfis hemodinâmicos de exercício da ICFEP(A-E) e Hipertensão Pulmonar (HP). POAP: Pressão de oclusão da artéria pulmonar; PAPm: pressão da artéria pulmonar média; HP: hipertensão pulmonar; DVP: doença vascular pulmonar; RVP: resistência vascular pulmonar.

Figura 4

Por outro lado, pacientes com perfil hemodinâmico de repouso de HP pré-capilar (POAP<15mmHg, PAP média>20mmHg e RVP>2 unidades Wood) podem apresentar um aumento desproporcional da POAP durante o exercício quando comparado à pressão atrial direita, atingindo valores de POAP ≥ 25mmHg.8 Esse fenótipo combina Doença Vascular Pulmonar (HP pré-capilar) e ICFEP oculta (Figura 4E).28

O reconhecimento destes padrões melhorará a nossa compreensão dos mecanismos da intolerância ao exercício nestes pacientes. Além disso, pode trazer implicações terapêuticas significativas.

Laboratórios de hemodinâmica de todo o mundo enfatizam cada vez mais a importância do CCD com exercício, o que representa um passo importante para melhorar a nossa compreensão da ICFEP e formular estratégias individualizadas que pode impactar os desfechos destes pacientes.

Footnotes

Vinculação acadêmica

Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.

Aprovação ética e consentimento informado

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia sob o número de protocolo 39592920.3.0000.5462. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo.

Fontes de financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

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Advancing the Diagnosis and Management of Heart Failure with Preserved Ejection Fraction: A Call for Exercise Hemodynamics

Renato de Aguiar Hortegal 1, Fausto Feres 1

Introduction

Heart failure (HF) is a progressive medical condition that affects approximately 1-3% of adults, with a significant increase in prevalence in older age groups.1 More than half of HF patients have a left ventricular ejection fraction (LVEF) of ≥ 50%, known as heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF). While the overall number of HF cases seems to be stable or even declining, the incidence of HFpEF continues to rise.2 HFpEF patients differ significantly from those with reduced ejection fraction regarding pathophysiology, diagnostic evaluation, and treatment. The idiosyncratic pathophysiological heterogeneity and multiorgan dysfunction in addition to diverse clinical presentation will require tailored approaches for this population.

Taking these aspects into account, a specialized unit catering to the HFpEF population was founded in October 2020 at the Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, a tertiary and quaternary public healthcare center located in São Paulo, Brazil. To date, this facility has successfully conducted over 5000 outpatient visits, predominantly for patients presenting dyspnea on exertion.

Within this context, we have encountered a significant challenge currently faced in the Cardiology field:3 devising methodologies for conducting effective and practical clinical assessments to establish the diagnosis of HFpEF.

The current diagnostic criteria exhibit considerable heterogeneity and lack of interchangeability.4,5 Indeed, the lack of an accurate diagnosis may have hindered the assessment of several therapeutic interventions already tested in multicentric studies. These aspects from the research field have direct implications for how physicians can manage the complaints of shortness of breath encountered in their daily practice among patients with suspected HFpEF.

The Use of HFpEF Scores

Patients with HFpEF may diverge from the classical HF presentation, as approximately 50% of them exhibit a phenotype characterized by exercise-induced left atrial hypertension, manifesting symptoms exclusively during exertion, without current or previous signs of fluid overload upon clinical examination or prior hospitalization.6,7

To further complicate matters, 20-35% of HFpEF patients have normal levels of natriuretic peptides,1,8 29% have no structural abnormality in echocardiography,4 and the presence of diastolic dysfunction on echocardiography is neither specific nor sufficient to make a conclusive diagnosis.1,6

In this context, two recently developed scoring systems have been introduced with the aim to diagnose HFpEF.9,10 The H2FPEF score is a nomogram validated against invasive hemodynamics that estimates the probability of HFpEF through the assessment of clinical and Doppler features, with an assumed a pretest probability of 64% (Figure 1). On the other hand, HFA-PEFF is a score system (Figure 2) proposed with a post-hoc validation in two large cohorts.11

Figure 1. – H2FPEF score to estimate the probability of HFpEF.

Figure 1

Figure 2. – HFA-PEFF score to evaluate the diagnosis of HFpEF. HFA-PEFF: Heart Failure Association-PEFF; NP: natriuretic peptide; e’: early diastolic mitral annular velocity; E: early transmitral flow velocity; TRV: tricuspid regurgitation velocity; GLS: left ventricular global longitudinal strain; LAVI: left atrial volume index; LVMI: left ventricular mass index; RWT: relative wall thickness; LV: left ventricle; SR: sinus rhythm; NT-proBNP: N-terminal pro-B-type natriuretic peptide; BNP: B-type natriuretic peptide; AF: atrial fibrillation. * Values should adjust to e’<5cm/s and e’ lateral<7cm/s if patients has age>75years/old.

Figure 2

The incorporation of these scoring systems into official cardiology documents holds significant importance, as it contributes to the standardization and traceability of diagnostic evaluations. However, it is important to note that there is limited data regarding the external validation and agreement of these scores.

Preliminary data from our unit, derived from a convenience sample of 320 subjects with dyspnea NYHA grade ≥2 and suspected HFpEF, yielded valuable insights. Most of the patients evaluated displayed scores denoting an intermediate probability of HFpEF. Notably, the H2FPEF score exhibited a significantly higher proportion of intermediate probability compared to the HFA-PEFF score (69% vs. 49%, respectively) (Figure 3).

Figure 3. – Distribution of HFpEF probability among patients according to HFA-PEFF and H2FPEF scores.

Figure 3

Other authors have also reported other limitations of these scores: Churchill et al.12 reported a cohort of 156 subjects with chronic dyspnea and LVEF≥ 50% submitted to an invasive cardiopulmonary test (iCPET), where it was found an HFA-PEFF score with low probability in 28%, intermediate in 58%, and high in 14%; The H2FPEF was low in 32%, intermediate in 61% and high in 7% (Figure 3). Furthermore, the authors reported a false negative rate of 25% and 28% for low probability in HFA-PEFF and H2FEPEF, respectively.

These findings have two important implications: 1) further studies are needed to evaluate how to improve the overall performance of the scores, especially for individuals with low and intermediate scores and 2) most patients with suspected HFpEF will likely require exercise tests or alternative hemodynamic stress methods, such as preload and afterload challenges.13,14 Recent guidelines recommend Diastolic Stress Test Echocardiography and/or Exercise Right Heart Catheterization in these cases.1,10

Limitations of non-invasive methods to diagnose HFpEF

Diastolic Stress Test with Echocardiography is the first-choice method to study suspected HFpEF during exercise non-invasively.15,16

However, this method has significant limitations: the main echocardiographic variable, the E/e’ ratio, may have measurement issues during peak exercise by up to 20% of cases. Furthermore, it is reported that the E/e’ ratio measured during exercise can generate false-positive results in up to 29% of cases, in addition to having suboptimal accuracy.17

Although the European Guideline10 recommends recalculating scores by adding 2 points (when E/e’ exercise >14 + exercise tricuspid velocity < 3.4 m/s) or 3 points (when E/e’ during exercise >14 +exercise tricuspid velocity > 3.4 m/s) to the calculated HFA-PEFF score, this approach lacks evidence-based support.

While these limitations can hinder the use of Diastolic Stress Echocardiography in defining HFpEF diagnosis, it remains a significant component within the broader multimodality approach for patients with suspected HFpEF.

Gas exchange analysis through cardiopulmonary exercise testing (CPET) stands as the gold standard for non-invasively evaluating functional capacity. This method can explore the interplay between lung mechanics and cardiopulmonary interactions in the context of muscle weakness.18 Moreover, recent data suggests that the abnormalities in oxygen kinetics may have a close relationship with impairments in myocardial mechanics.15,19

Although non-invasive CPET may have limitations in distinguishing HFpEF from non-cardiac dyspnea in some cases, it plays a valuable role as a diagnostic tool.18

Right heart catheterization as a diagnostic tool for HFpEF

Given the limitations of non-invasive diagnostic modalities, a pivotal factor that may provide critical information is the unique hemodynamic definition of HFpEF syndrome. This definition states HFpEF as the inability of the cardiovascular system to maintain adequate cardiac output at normal filling pressures at rest or during exercise.

Right Heart Catheterization (RHC) is the gold standard for diagnosing HFpEF, due to its ability to measure pulmonary artery wedge pressure (PAWP).20-22 The procedure carries a low risk of complications, with reported rates of less than 1%. Additionally, it has demonstrated excellent diagnostic performance.22

Under resting conditions, a PAWP ≥ 15mmHg obtained through the Swan Ganz catheter indicates left atrial hypertension. The PAWP, ultimately, reflects the retrograde transmission of mean pressure from the left atrium to the pulmonary capillary.23 When elevated, even transiently, this can lead to pulmonary congestion.

However, the normality of PAWP measured at rest does not rule out the diagnosis of HFpEF. Indeed, many patients will need exercise stress to identify hemodynamic abnormalities. After rest measurements, the patient and starts the exercise test with the cycle ergometer, then measurements of PAWP should be taken at intervals of 2-3 minutes. If PAWP reaches a value ≥ 25mmHg, the diagnosis of HFpEF is defined.22

An alternative definition considers assessing the rise in PAWP during exercise (slope PAWP) in relation to the increase in cardiac output (slope CO). A ratio slope of PAWP/slope of CO > 2 is indicative of HFpEF.24

It is important to mention that exercise RHC requires a complex set-up and demands specialized expertise for data acquisition and interpretation. Moreover, notable variations exist in the protocols (upright vs. supine) and standardization methods for measuring PAWP, such as the reference point (mid-A wave end of expiration vs. mean during the respiratory cycle).22

If constraints prevent the execution of exercise RHC, alternative stress during RHC, such as a preload challenge (fluid challenge), may be valuable. A PAWP ≥ 18mmHg induced by passive leg raising or intravenous administration of saline at 7 mL/Kg is diagnostic of HFpEF.20,22

Using right heart catheterization to assess impaired peripheral oxygen extraction: A factor contributing to exercise intolerance in HFpEF

In HFpEF, the ability of muscles to extract oxygen from the bloodstream and utilize it for metabolic processes is jeopardized. This impaired peripheral extraction can lead to inadequate oxygen delivery to exercising muscles, resulting in early fatigue, reduced exercise capacity, and dyspnea.25

Assessing oxygen saturation in the pulmonary artery (Sao2) and mixed venous oxygen saturation (Svo2) provides information about oxygen extraction in HFpEF patients. Reduced Sao2 and increased Svo2, indicating impaired utilization of oxygen during exercise. These measurements can help identify patients with HFpEF who exhibit impaired oxygen extraction despite preserved systemic oxygen levels.

Integrating the hemodynamic parameters obtained from RHC makes it possible to assess various physiological parameters during exercise. These parameters include cardiac output, stroke volume, systemic and pulmonary vascular resistance (PVR), pulmonary arterial pressure (PAP), and peripheral oxygen extraction. The Fick equation can be used to evaluate each component that may impact exercise capacity:25

0.29(0.80)×1,000/mm3

Where VO2 represents oxygen consumption, CO represents cardiac output, Cao2 represents arterial oxygen content, Cvo2 represents venous oxygen content, SV represents stroke volume, HR represents heart rate, Hb represents hemoglobin, Sao2 represents arterial oxygen saturation, and Svo2 represents venous oxygen saturation.

Right heart catheterization as a diagnostic tool for pulmonary hypertension in HFpEF

The comprehensive evaluation of cardiovascular hemodynamics by RHC is important not only because it can define the diagnosis of HFpEF when the non-invasive methods were inconclusive but rather it can add critical information that can modify the clinical understanding, evaluation of the therapeutic approach and determine the prognosis.

One aspect that deserves focus is Pulmonary Hypertension (PH) in HFpEF. The PH prevalence in HFpEF diverges among the studies, ranging from 30% to 80%.26 PH represents a marker of disease severity, and it is associated with poor prognosis.18,27

Patients with HFpEF, both with or without PH, exhibit identical risk factors, comorbidities, left-sided echocardiographic features, and left-side filling pressures. Moreover, non-invasive modalities alone cannot differentiate post-capillary from pre-capillary PH in HFpEF, which requires RHC.

Indeed, most HFpEF-PH patients display isolated post-capillary PH (resting PAWP>15mmHg, mean PAP>20mmHg, and PVR<2 Wood units).27 However, as the disease progresses, chronic congestion will lead to other functional and structural changes in the pulmonary vascular system,28 resulting in the combined post, and pre-capillary PH, defined as PAWP>15mmHg, mean PAP>20mmHg, and PVR>2 Wood units. This additional increase in pulmonary arterial pressure will lead to right ventricle dysfunction and gas exchange abnormalities that affect the overall survival of those patients.29,30

Right heart catheterization for diagnosing exercise-modified phenotype HFpEF

The exercise challenge can also provide further information on phenotyping HFpEF (Figuras 4A-4D).13,28 Patients without evidence of PH at rest may exhibit abnormal responses in pulmonary circulation during exertion, such as paradoxical elevation of PVR during exercise (Figure 4A). This is indicative of latent pulmonary vascular disease in HFpEF.28,31 Recent data showed that latent pulmonary vascular disease has therapeutic implications as those patients responded worse to an atrial shunt device.31

Figure 4. – Illustrative data to represent the exercise hemodynamic profiles of HFpEF (A-E) and Pulmonary Hypertension (PH). PAWP: pulmonary artery wedge pressure; PAPm: mean pulmonary artery pressure; PH: pulmonary hypertension; PVD: pulmonary vascular disease; PVR: pulmonary vascular resistance.

Figure 4

Conversely, patients with a resting hemodynamic profile of pre-capillary PH (resting PAWP<15mmHg, mean PAP>20mmHg, and PVR>2 Wood units) can display a disproportionate increase in PAWP during exercise when compared to right atrial pressure reaching values of PAWP≥25mmHg.8 This phenotype combines Pulmonary Vascular Disease (pre-capillary PH) and occult HFpEF (Figure 4E).28

Recognizing these patterns will enhance our understanding of the mechanisms behind exercise intolerance in these patients. Besides, it may carry significant therapeutic implications.

Several leading healthcare centers worldwide are placing greater emphasis on exercise RHC. This emphasis represents a crucial step in enhancing the understanding of HFpEF and in formulating tailored strategies aimed at improving quality of life and clinical outcomes.

Footnotes

Study association

This study is not associated with any thesis or dissertation work.

Ethics approval and consent to participate

This study was approved by the Ethics Committee of the Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia under the protocol number 39592920.3.0000.5462. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.

Sources of funding

There were no external funding sources for this study.


Articles from Arquivos Brasileiros de Cardiologia are provided here courtesy of Sociedade Brasileira de Cardiologia

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