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. 2022 Jul 7;119(3):470–479. [Article in Portuguese] doi: 10.36660/abc.20210052
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Análise Crítica e Limitações do Diagnóstico de Insuficiência Cardíaca com Fração de Ejeção Preservada (ICFEp)

Viviane Tiemi Hotta 1,2, Daniela do Carmo Rassi 3, José Luiz Barros Pena 4,5, Marcelo Luiz Campos Vieira 1,7, Ana Clara Tude Rodrigues 6,7, Juliano Novaes Cardoso 1, Felix Jose Alvarez Ramires 1, Luciano Nastari 1, Charles Mady 1, Fábio Fernandes 1
PMCID: PMC9438546  PMID: 35830074

Resumo

Com o aumento da expectativa de vida da população e a maior frequência de fatores de risco como obesidade, hipertensão arterial e diabetes, espera-se um aumento na prevalência de insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEp). Entretanto, no momento, o diagnóstico e o tratamento de pacientes com ICFEp permanecem desafiadores. O diagnóstico sindrômico de ICFEp inclui diversas etiologias e doenças com tratamentos específicos, mas que apresentam pontos em comum em relação à apresentação clínica e à avaliação laboratorial no que diz respeito aos biomarcadores como BNP e NT-ProBNP, à avaliação ecocardiográfica do remodelamento cardíaco e às pressões de enchimento diastólico ventricular esquerdo. Extensos ensaios clínicos randomizados envolvendo a terapia nesta síndrome falharam na demonstração de benefícios para o paciente, fazendo-se necessária uma reflexão acerca do diagnóstico, dos mecanismos de morbidade, da taxa de mortalidade e da reversibilidade. Na revisão, serão abordados os conceitos atuais, as controvérsias e, especialmente, os desafios no diagnóstico da ICFEp através de uma análise crítica do escore da European Heart Failure Association.

Keywords: Insuficiência Cardíaca/fisiopatologia, Diagnóstico por Imagem, Ecocardiografia/métodos, Peptídeos Natriuréticos

Introdução

Estima-se que, na maioria da população acima de 60 anos de idade, cerca de 5% dos pacientes apresentam diagnóstico de insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEp), sendo que a prevalência varia entre 3,8 a 7,4% entre os estudos realizados, considerando-se as diferentes metodologias no diagnóstico.1 Com o aumento da expectativa de vida da população e a maior frequência de fatores de risco como obesidade, hipertensão arterial e diabetes, espera-se um aumento na prevalência de ICFEp.2 - 4

Entretanto, até o momento, o diagnóstico e o tratamento de pacientes com ICFEp permanecem desafiadores. O diagnóstico sindrômico de ICFEp inclui diversas etiologias e doenças com tratamentos específicos, mas que apresentam pontos em comum em relação à apresentação clínica, à avaliação laboratorial no que diz respeito aos biomarcadores como BNP e NT-ProBNP e à avaliação ecocardiográfica do remodelamento cardíaco e das pressões de enchimento diastólico ventricular esquerdo.1 Ao contrário da IC-FEr, nenhum tratamento mostrou de forma convincente a redução da morbidade ou mortalidade na ICFEp, fazendo-se necessária uma reflexão acerca do diagnóstico, dos mecanismos de morbidade, da mortalidade e da reversibilidade nesta síndrome.5

Na revisão, serão abordados os conceitos atuais, controvérsias e, especialmente, os desafios no diagnóstico da ICFEp, analisando criticamente o escore da European Heart Failure Association .1

Escore da European Heart Failure Association para o diagnóstico da ICFEp

Em 2019, foi publicado pela Heart Failure Association (HFA), da European Society of Cardiology (ESC), um novo posicionamento para o diagnóstico de ICFEp, que inclui o papel das comorbidades clínicas e um sistema fundamentado em escore com valores atualizados dos critérios ecocardiográficos e a dosagem de biomarcadores, além do papel dos testes feitos sob esforço ( Tabela 1 ).6 - 8

Tabela 1. Algoritmo Heart Failure Association (HFA) para o diagnóstico de ICFEp, da European Society of Cardiology (ESC).

P Avaliação inicial
  • Comorbidades/ Fatores de risco

Passo 1 (P): avaliação pré-teste
  • Sinais e ou sintomas de IC

 
  • Eletrocardiograma

  • Avaliação ecocardiográfica convencional

  • Dosagem de peptídeos natriuréticos

  • Teste ergométrico, teste de caminhada de 6 minutos ou cardiopulmonar, em casos selecionados

E Avaliação diagnóstica
  • Avaliação ecocardiográfica dedicada

Passo 2 (E): escore ecocardiográfico e peptídeos natriuréticos
F1 Avaliação avançada
  • Teste diagnóstico sob estresse: ecocardiografia sob estresse físico

Passo 3 (F1): teste funcional em caso de incertezas
  • Medidas hemodinâmicas invasivas

F2 Avaliação etiológica final
  • Ressonância magnética cardíaca

Passo 4 (F2): Etiologia final
  • Biópsia cardíaca e extra cardíaca

 
  • Cintilografia/CT/ PET CT

  • Testes genéticos

  • Testes laboratorias específicos

IC: insuficiência cardíaca; CT: tomografia computadorizada; PET CT: Tomografia por Emissão de Pósitrons. Adaptado de Pieske B et al.1

A avaliação inicial deve levar em consideração a anamnese, abordando os fatores de risco, as comorbidades, a presença de sintomas e os sinais relacionados ao exame físico de insuficiência cardíaca que sugiram o diagnóstico de ICFEp, conforme o diagrama a seguir ( Tabela 1 ). Nessa fase inicial, devem ser realizados exames de sangue, incluindo peptídeos natriuréticos (PN), eletrocardiograma, teste ergométrico, teste de caminhada de seis minutos e/ou teste cardiopulmonar, além de avaliação ecocardiográfica.1

O eletrocardiograma (ECG) pode evidenciar sinais de hipertrofia ventricular esquerda (índice de Sokolow-Lyon; índice ≥3,5 mV) e/ou sobrecarga atrial esquerda, mas sua principal indicação é detectar a presença de fibrilação atrial (FA), altamente preditiva de ICFEp subjacente.9 , 10

O racional para o emprego do escore baseia-se no fato de que nenhum critério não invasivo é suficiente de maneira isolada para o diagnóstico de ICFEp. Por isso, recomenda-se a avaliação integrada das informações clínicas, das medidas dos níveis séricos de PN e da estrutura e função cardíaca pela ecocardiografia.10 É importante lembrar que os valores de corte podem variar de acordo com a idade, gênero, peso corporal, função renal e presença de FA. Assim, são recomendados critérios menores e maiores de acordo com o grau de alteração na presença dos fatores modificadores acima descritos.1

Valores de PN em pacientes em ritmo de FA podem ser até três vezes maiores do que em pacientes em ritmo sinusal. Por isso, os valores de corte são diferenciados para as duas populações de pacientes.11 , 12 Até o momento, valores de corte definitivos para o diagnóstico de ICFEp em pacientes em ritmo sinusal ou FA não foram bem estabelecidos.1 Os valores sugeridos para o diagnóstico de ICFEp são descritos na Figura 2 .

Figura 2. Critérios ecocardiográficos morfológicos (A e B) e funcionais (C a F) para aplicação do algoritmo diagnóstico para pacientes com suspeita de ICFEp. Os critérios morfológicos incluem a medida do volume indexado do átrio esquerdo (A), e o cálculo do índice de massa miocárdica e a espessura relativa de parede (B). Os critérios funcionais incluem a relação E/e’, calculada a partir da medida de onda E ao Doppler mitral (C) (v = 73,7 cm/s) e ondas e’ ao Doppler tecidual septal (D) (v = 8,6 cm/s) e lateral (E) (v = 16,1 cm/s), além da velocidade de pico do jato de regurgitação tricúspide (v = 2,07 cm/s) para estimar a medida da pressão sistólica de artéria pulmonar (F). v: velocidade.

Figura 2

Avaliação ecocardiográfica

A ecocardiografia é o método de imagem cardíaca de escolha na avaliação do paciente com sinais e sintomas de IC. O ecocardiograma permite a avaliação anatômica funcional pelas medidas dos diâmetros e volumes das cavidades cardíacas, estimativa da massa ventricular esquerda e análise da função sistólica pela fração de ejeção, além da função longitudinal global e segmentar miocárdica. É o método não invasivo de escolha para a análise da função diastólica e das pressões de enchimento ventricular esquerdo e da artéria pulmonar.1

Critérios morfológicos

Medidas do volume atrial esquerdo indexado (VolAEi)

O VolAEi está relacionado às pressões de enchimento do VE e a outros índices de função diastólica, sendo a medida mais acurada do remodelamento crônico do AE quando é comparada ao diâmetro e área do AE.13 , 14

Em pacientes sem FA ou doença valvar cardíaca, o VolAEi >34 ml/m2 é preditor independente de morte, IC, FA e acidente vascular encefálico isquêmico.15 , 16 Em pacientes com ICFEp e FA permanente, o VolAEi foi 35% maior do que nos pacientes com ICFEp em ritmo sinusal.11 Pacientes com FA permanente podem apresentar maiores VolAEi, mesmo na ausência de disfunção diastólica. Assim, recomenda-se valores de corte distintos de VolAEi para o diagnóstico de ICFEp de pacientes em ritmo sinusal e FA ( Figuras 1 e 2 ).15 , 16

Figura 1. Fluxograma para avaliação clínica, integrando fatores de risco, exame físico, avaliação de biomarcadores e análise ecocardiográfica. DM: diabetes mellitus; ECG: eletrocardiograma; FA: fibrilação atrial; IT: insuficiência tricúspide; PSAP: pressão sistólica em artéria pulmonar; VolAEi: volume do átrio esquerdo indexado; IMVE: índice de massa do ventrículo esquerdo; ERP: espessura relativa da parede ventricular; BNP: peptídeo natriurético atrial; GLS: strain global longitudinal; ICFEp: insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada.* Critério menor não deve ser contabilizado dentro do mesmo domínio.

Figura 1

Medidas da espessura miocárdica e estimativa da massa ventricular esquerda

No escore da HFA, a espessura ventricular esquerda ao final da diástole das paredes septal e posterior foi considerada um critério morfológico para o diagnóstico de ICFEp.1 Preferencialmente, tais medidas devem ser obtidas

no modo 2D, ou no modo M guiado pelo 2D, de acordo com a fórmula recomendada pela Sociedade Americana de Ecocardiografia.17 , 18

O índice de IMVE é definido como a massa ventricular esquerda indexada pela superfície corpórea. A hipertrofia é o aumento do IMVE, de acordo com os seguintes valores de referência: ≥95 g/m2 em mulheres e ≥115 g/m2 em homens.17 , 18 É importante considerar o cálculo da espessura relativa de parede (ERP).17 , 18 A análise da IMVE e da ERP permite a categorização da hipertrofia em concêntrica (aumento do IMVE e ERP >0,42), excêntrica (aumento do IMVE e ERP <0,42) e remodelamento concêntrico (IMVE normal e ERP >0,42).17 , 18

Em pacientes com ICFEp, é possível observar os padrões de remodelamento ou hipertrofia concêntrica. No entanto, a ausência de hipertrofia ventricular esquerda não exclui o diagnóstico de ICFEp.1 Dessa forma, são considerados os critérios descritos na Figuras 1 e 2 .

Critérios funcionais

Medidas do Strain Sistólico Longitudinal Global (GLS) do VE

A medida da deformação miocárdica ( strain ) longitudinal global ventricular esquerda (GLS) pela técnica de speckle tracking independe do ângulo de insonação do ultrassom confere vantagem em relação à medida do strain obtida pelo Doppler e é considerada a técnica de eleição.19

É importante relatar que equipamentos de diferentes marcas podem apresentar variação entre os valores de GLS aferidos em um mesmo paciente. Um valor absoluto de GLS <16% pode ser considerado anormal e, ao mesmo tempo, um critério menor para o diagnóstico de ICFEp (ver Figura 2 ).1 Valores reduzidos de GLS são preditores de hospitalização por IC, morte cardiovascular ou parada cardiorrespiratória, apresentando boa correlação com a rigidez do VE e com biomarcadores.19 - 20

Medidas ao Doppler convencional

Ao Doppler convencional, são utilizadas as medidas da onda E ao Doppler pulsátil da valva mitral para o cálculo da relação E/e’ e a velocidade de pico do jato de insuficiência tricúspide (IT) ao Doppler contínuo. Tais medidas são importantes nas estimativas de elevação das pressões de enchimento e, consequentemente, para o diagnóstico de ICFEp.1 , 19 , 20

Medidas elevadas de pressão sistólica em artéria pulmonar (PSAP) e redução da função ventricular direita são importantes preditores de mortalidade em pacientes com ICFEp. Valores da velocidade de pico do jato de insuficiência tricúspide > 2,8 m/s são marcadores indiretos de disfunção diastólica e estão associados ao diagnóstico de ICFEp.21 - 24

Medidas ao Doppler tecidual

As medidas das velocidades de pico diastólicas precoces (ondas e’) nas paredes septal e lateral ao Doppler tecidual pulsátil são um parâmetro fundamental em pacientes com ICFEp.1 , 25 Todas as medidas devem representar a média de três ou mais ciclos cardíacos consecutivos, e, preferencialmente, devem ser realizadas as medidas das velocidades das ondas e’ septal e lateral, em particular para o cálculo da relação E/e’.25

O maior determinante da velocidade diastólica precoce da movimentação do anel mitral é o relaxamento do VE. A onda e’ reflete o relaxamento do VE e está influenciada pela pré-carga.26 , 27 A velocidade da onda e” diminui com a idade e, por isso, são recomendados valores de referência de acordo com a idade para o cálculo do escore para o diagnóstico de ICFEp ( Figuras 1 e 2 ).28

A relação E/e’ média das paredes septal e lateral reflete a pressão capilar pulmonar média e correlaciona-se com a rigidez ventricular esquerda e a presença de fibrose, além de ser menos dependente da idade e envelhecimento do que a onda e’.1 , 25 , 29 , 30 A medida também apresenta valor diagnóstico durante o esforço físico, sendo pouco influenciada por alterações volumétricas, mas influenciada pela gravidade da hipertrofia ventricular esquerda.1 , 31 - 33

Avaliação diagnóstica pelo escore ecocardiográfico e peptídeos natriuréticos

O escore apresenta domínios funcionais, morfológicos e relacionados aos biomarcadores, e cada critério maior atribui 2 pontos e cada critério menor 1 ponto ( Figura 2 ). É importante lembrar que nem todos os parâmetros de cada domínio podem ser analisáveis. Um escore total ≥5 pontos é considerado diagnóstico para ICFEP enquanto escores ≤1 ponto indicam o diagnóstico muito improvável e torna mandatória a investigação de diagnósticos diferenciais.1 Pacientes com pontuação intermediária necessitam de avaliação adicional complementar (passo 3), conforme a seguir. Na prática e de maneira estruturada, os passos 1 e 2 podem ser resumidos no fluxograma da Figura 2 .

Nas Figuras 3 e 4 , seguem exemplos ilustrativos da aplicação do escore em casos reais.

Figura 3. Exemplo ilustrativo de aplicação do escore diagnóstico em indivíduo com suspeita de ICFEp. Paciente do sexo feminino, 64 anos, com antecedentes de síndrome metabólica (obesidade grau III – IMC: 35,6, HAS e DM) e queixa de dispneia aos mínimos esforços (CF III NYHA). Ao ECG (acima), observa-se sinais de hipertrofia ventricular esquerda pelos critérios de Sokolow-Lyon. Apresenta ao ETT espessura do septo interventricular e parede posterior de 12 mm e IMVE: 105 g/m2 (1 ponto). Volume indexado do átrio esquerdo estimado ao corte apical 4C (acima à esquerda) e apical 2C (acima à direita) em 48 ml/m2 (2 pontos). Doppler tecidual evidencia onda e’ septal = 4 cm/s (abaixo à esquerda) e onda e’ lateral = 3 cm/s (abaixo à direita) (2 pontos). Assim, aplicando-se o escore para o diagnóstico de ICFEp, a paciente apresenta 5 pontos e, portanto, diagnóstico de ICFEp. VolAEi: volume do átrio esquerdo indexado.

Figura 3

Figura 4. Paciente de 78 anos com obesidade, hipertensão arterial sistêmica, diabetes melito tipo 2 e fibrilação atrial paroxística em CF II NYHA. Ao ETT, apresenta AE = 50 mm, volume indexado de AE = 38 ml/m2 (2 pontos), índice de massa VE: 89 g/m2 e espessura relativa de parede = 0,47 e PSAP não analisável, relação E/e’ = 8,8 e BNP = 367 pg/ml (2 pontos). Aplicando-se o escore para o diagnóstico de ICFEp, paciente apresenta 4 pontos e, portanto, diagnóstico inconclusivo de ICFEp.

Figura 4

No caso real da Figura 3 , apesar de a paciente preencher critério menor morfológico de espessura relativa de parede >0,42, como já recebeu pontuação dentro do domínio morfológico por critério maior (2 pontos) pela dilatação do volume indexado, é importante salientar que o critério menor não é contabilizado dentro do mesmo domínio. A situação também é ilustrativa por evidenciar a limitação das medidas sugeridas em casos reais. Na paciente, não foi possível aferir a pressão sistólica de artéria pulmonar por conta da ausência de refluxo tricúspide, situação ocasional na prática diária.

Além disso, a paciente apresentava limitação para realizar teste sob esforço por conta de obesidade e alterações degenerativas articulares e não prosseguiu com a investigação etiológica sugerida pelo protocolo da HFA.

É importante considerar que, em pacientes com diagnóstico de estenose mitral, a onda E pode não refletir a função diastólica. Em pacientes com insuficiência tricúspide importante, a velocidade do jato de insuficiência tricúspide pode estar reduzida devido à equalização entre as pressões de VD e AD, subestimando a estimativa da PSAP.25

Passo 3 (F1): avaliação avançada – teste funcional em caso de incertezas

Em pacientes com pontuação intermediária no escore diagnóstico, é indicada uma avaliação complementar com ecocardiografia e sob esforço físico, pois muitos pacientes apresentam apenas sintomas relacionados aos esforços. Dessa forma, sintomas compatíveis com ICFEp podem ser confirmados a partir de anormalidades hemodinâmicas como reduções do débito cardíaco e do volume sistólico e a elevação das pressões de enchimento do VE em repouso ou durante o esforço físico.1 , 34

O ecocardiograma sob esforço pode revelar disfunção sistólica e diastólica durante o exercício. Os parâmetros mais empregados para essa análise na suspeita de ICFEp são a relação E/e’ e a velocidade de pico do jato de insuficiência tricúspide. Recomenda-se a realização do exame em repouso, durante todo o esforço, ou logo após o pico da atividade. Contudo, até o momento não existem protocolos universalmente aceitos, os exames são realizados de acordo com a disponibilidade e a experiência de cada serviço.1 , 34

A relação E/e’ e a velocidade de pico do jato da insuficiência tricúspide devem ser adquiridas no momento basal e em cada estágio, incluindo o pico do esforço, durante o estágio submáximo e/ou nos primeiros dois minutos da fase de recuperação.34

O ecocardiograma sob esforço deve ser considerado anormal quando a relação E/e’ obtida no pico do esforço for ≥15, com ou sem aumento da velocidade de pico da IT para um valor >3,4 m/s. Um aumento isolado na velocidade da IT não deve ser considerado para o diagnóstico de ICFEp, uma vez que essa alteração pode ser meramente causada por uma resposta hiperdinâmica normal ao exercício (aumento do fluxo pulmonar) e na ausência disfunção diastólica do VE. Uma relação E/e’ durante o esforço ≥15 soma 2 pontos ao escore da HFA. Uma relação E/e’ ≥ 15 e a velocidade de pico da IT >3,4 m/s acrescentam 3 pontos ao escore a partir do passo 2 (E). Então, a associação do escore combinado a partir dos passos 2 (E) e 3 (F1) ≥ 5 confirma o diagnóstico de ICFEp.1 , 34

Entretanto, algumas limitações são passíveis de ocorrer: a relação E/e’ pode não ser analisável em cerca de 10% dos pacientes durante o esforço submáximo (20W), a velocidade da IT ser mensurável em apenas 50% dos pacientes e cerca de 20% dos pacientes podem ser considerados “falsos positivos”.31 Além disso, em nosso país, a disponibilidade de serviços que realizam o ecocardiograma sob esforço físico é bastante escassa, mesmo em cidades com grandes serviços de referência em Cardiologia. No exemplo da Figura 4 , alguns pacientes não se mostram aptos a realizar o procedimento por limitação sintomática ou pela limitação funcional como a coexistência de doenças ortopédicas, articulares, vasculares ou neurológicas.34

Finalmente, os dados obtidos a partir da ecocardiografia sob esforço não são suficientes para substituir medidas hemodinâmicas invasivas. Quando o escore persistir <5 pontos ou o ecocardiograma sob esforço não puder ser realizado, recomenda-se a avaliação invasiva quando surgirem dúvidas.1 A última diretriz da EACVI25 sugere a avaliação hemodinâmica invasiva sob esforço; porém, em nosso país, essa é uma prática utilizada muito raramente e apenas em pacientes específicos. Na prática clínica, pode ser realizada a avaliação invasiva para confirmar a elevação das pressões de enchimento ventriculares esquerdas em repouso (pressão diastólica final do VE ≥16 mmHg) e o diagnóstico de ICFEp.1 A avaliação invasiva também deve ser considerada para a exclusão de doença coronária ou em populações específicas.35

Passo 4 (F2): etiologia final

A maioria dos casos de ICFEp está relacionado a fatores de risco e comorbidades comuns. Porém, a possibilidade de uma etiologia subjacente especifica deve sempre ser considerada: cardiomiopatia hipertrófica, miocardite, doenças autoimunes, cardiomiopatias infiltravas, doenças de depósito e endomiocardiofibrose são exemplos.36 - 38 Uma vez diagnosticada a ICFEP, a investigação de cada etiologia especifica deve ser pautada pela suspeição clínica e realizada de maneira direcionada na dependência do diagnóstico presuntivo. É fundamental detectar as etiologias específicas, uma vez que esses achados podem se traduzir em terapêuticas específicas. Também é importante considerar que as etiologias não relacionadas ao miocárdio podem apresentar quadro clínico semelhante à ICFEp, como pericardite constritiva, doenças valvares primárias e insuficiência cardíaca de alto débito.1

Limitações, perspectivas e considerações finais

A ICFEp é uma síndrome clínica com múltiplos fatores contribuintes, etiologias e mecanismos fisiopatológicos distintos, de maneira que é impossível a criação de um algoritmo único capaz de realizar o diagnóstico de um grupo tão diversificado de doenças.39 Além disso, os resultados dos testes podem ser limitados a este grupo de pacientes, em estágios diferentes da doença e com heterogeneidade de etiologias.1

O escore da HFA não atribui pontuação aos fatores de risco clínicos, e sinais e sintomas ao exame físico conforme proposto por autores americanos.10 É importante considerar estes fatores, uma vez que, isoladamente, os demais parâmetros dissociados do quadro clínico e exame físico perdem a acurácia diagnóstica. Além disso, outras situações clínicas que não a IC podem levar a elevações dos níveis séricos de biomarcadores como doenças crônicas renais, pulmonares e processos infecciosos, limitando sua aplicação no contexto do paciente com suspeita de IC, uma vez que neste grupo de pacientes a ocorrência destas doenças não é infrequente.40

Atualmente, fenótipos distintos tem sido reconhecidos na apresentação clínica dos pacientes com ICFEp, como em relação à caracterização da função atrial esquerda, pressões pulmonares e função ventricular direita.41 Nesse contexto, outros parâmetros ecocardiográficos em um futuro próximo poderão ser incorporados ao escore, aumentando a sensibilidade diagnóstica e o detalhamento da fisiopatologia da ICFEp.

Variáveis como os índices de deformação ou ( strain ) atrial esquerda apresentam importância crescente na avaliação da função diastólica e nas pressões de enchimento do ventrículo esquerdo. O desenvolvimento de softwares dedicados à avaliação do strain atrial tem permitido a avaliação mais detalhada da função atrial esquerda e também a análise da rigidez atrial esquerda. Este último é um parâmetro que apresenta correlação logarítmica com as pressões de enchimento do VE e melhor acurácia na predição de valores >15 mmHg da pressão diastólica final do VE em relação à relação E/e’.42 - 44 Adicionalmente, outros parâmetros como a deformação do ventrículo direito (global ou da parede livre) desempenham papel promissor no diagnóstico da ICFEp.45 - 46

Provavelmente, em um futuro próximo, será possível a análise morfológica não invasiva e relacionada a volumes das cavidades cardíacas, parâmetros hemodinâmicos como volume sistólico, débito cardíaco, pressões de enchimento em associação a novos marcadores de função sistólica e diastólica agregando valor diagnóstico e prognóstico ao significado da FEVE na caracterização da IC.47 - 49

O emprego dos métodos modernos para geração de imagem, de maneira integrada, pode fornecer os dados acima mencionados e análises dinâmicas sobre a função arterial, endotelial e perfusão miocárdica, que podem ser acopladas aos dados demográficos, incluindo fatores de risco clássicos e novos biomarcadores com dados sobre proteômica, metabolômica e genética. As informações poderão ser processadas por inteligência artificial, podendo ser úteis na definição de fisiopatologia, diagnóstico, direcionamento terapêutico e predição de desfechos.47 - 49

Assim, apesar da elaboração de escores atualizados para o diagnóstico da ICFEp à luz dos novos conhecimentos, principalmente em relação às técnicas ecocardiográficas e aos valores de biomarcadores, ainda são necessários refinamentos e incorporação de mais índices clínicos e ecocardiográficos que permitam não apenas o diagnóstico sindrômico, mas que também orientem a etiologia final dos pacientes com ICFEp.

Vinculação Acadêmica

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

Aprovação ética e consentimento informado

Este artigo não contém estudos com humanos ou animais realizados por nenhum dos autores.

Fontes de Financiamento: O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

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Critical Analysis and Limitations of the Diagnosis of Heart Failure with Preserved Ejection Fraction (HFpEF)

Viviane Tiemi Hotta 1,2, Daniela do Carmo Rassi 3, José Luiz Barros Pena 4,5, Marcelo Luiz Campos Vieira 1,7, Ana Clara Tude Rodrigues 6,7, Juliano Novaes Cardoso 1, Felix Jose Alvarez Ramires 1, Luciano Nastari 1, Charles Mady 1, Fábio Fernandes 1

Abstract

With the increase in the population’s life expectancy and the higher frequency of risk factors such as obesity, hypertension and diabetes, an increase in the prevalence of heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is expected. However, to date, the diagnosis and treatment of patients with HFpEF remain challenging. The syndromic diagnosis of HFpEF includes several etiologies and diseases with specific treatments but has points in common regarding the clinical presentation, laboratory evaluation related to biomarkers, such as BNP and NT-ProBNP, and echocardiographic evaluation of cardiac remodeling and left ventricular diastolic filling pressures. Extensive randomized clinical trials involving the treatment of this condition have failed to demonstrate benefits to the patient, making it necessary to reflect on the diagnosis, mechanisms of morbidity, mortality and reversibility in this syndrome. In this review, the current concepts, controversies and challenges, especially regarding diagnosis, will be addressed, critically analyzing the European Heart Failure Association score for the diagnosis of HFpEF.

Keywords: Heart Failure/physiopathology; Diagnostic,Imaging; Echocardiography/methods; Natriuretic Peptides

Introduction

It is estimated that in the general population over 60 years of age, approximately 5% of the patients are diagnosed with heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF), and the prevalence rate varies between 3.8 and 7.4% among the studies, considering the different methodologies used for the diagnosis.1 With the increase in the population’s life expectancy and the higher frequency of risk factors such as obesity, hypertension and diabetes, an increase in the prevalence of HFpEF is expected.2 - 4

However, until now, the diagnosis and treatment of patients with HFpEF remain challenging. The syndromic diagnosis of HFpEF includes several etiologies and diseases with specific treatments but has points in common regarding the clinical presentation, laboratory evaluation related to biomarkers, such as BNP and NT-ProBNP, and echocardiographic evaluation of cardiac remodeling and left ventricular diastolic filling pressures.1 In contrast to heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF), no treatment has yet convincingly shown a reduction in morbidity or mortality in HFpEF, making it necessary to reflect on the diagnosis, mechanisms of morbidity, mortality and reversibility in this syndrome.5

In this review, the current concepts, controversies and challenges will be addressed, especially regarding the diagnosis, critically analyzing the European Heart Failure Association score for the diagnosis of HFpEF.1

European Heart Failure Association score for the diagnosis of HFpEF

In 2019, the Heart Failure Association (HFA) of the European Society of Cardiology (ESC) published a new statement on the diagnosis of HFpEF, including the role of clinical comorbidities and a system based on a score with updated values of echocardiographic criteria, biomarker measurement, and the role of stress tests ( Table 1 ).6 - 8

Table 1. Algorithm for the diagnosis of HFpEF, Heart Failure Association (HFA) of the European Society of Cardiology (ESC).

P Initial workup
  • Symptoms and/or signs of HF

Step 1 (P): Prestest Assessment
  • Comorbidities / Risk factors

 
  • ECG

  • Standard echocardiography

  • Natriuretic peptides

  • Ergometry / 6 min walking test or cardiopulmonary exercise testing

E Diagnostic workup
  • Comprehensive echocardiography

Step 2 (E): echocardiographic and natriuretic peptide score
  • Natriuretic peptides, if not measured in step 1

F1 Advaced workup
  • Diastolic stress test: exercise stress echocardiography

Step 3 (F1): functional testing in case of uncertainty
  • Invasive hemodynamic measurements

F2 Etiological workup
  • Cardiovascularmagnetic resonance

Step 4 (F2): final etiology
  • Cardiac or non-cardiac biopsies

 
  • Scintigraphy / CT / PET

  • Genetic testing

  • Specific laboratory tests

HF: heart failure; ECG: electrocardiogram; CT: computed tomography; PET: positron emission tomography. Adapted from Pieske B et al.1

The initial evaluation should take into account the anamnesis, while addressing the risk factors and comorbidities and the presence of symptoms and signs on the physical examination of heart failure that suggest the diagnosis of HFpEF, according to the diagram below ( Table 1 ). In this initial phase, blood tests should be performed, including natriuretic peptides (NPs), as well as an electrocardiogram, exercise tests, 6-minute walk tests or cardiopulmonary tests, in addition to echocardiographic evaluations.1

The electrocardiogram (ECG) may show signs of left ventricular hypertrophy (Sokolow-Lyon Index ≥ 3.5 mV) and/or left atrial overload, but its main indication is to detect the presence of atrial fibrillation (AF), which is highly predictive of underlying HFpEF.9 , 10

The rationale for the use of the score is based on the fact that no noninvasive criterion alone is sufficient for the diagnosis of HFpEF and, therefore, an integrated evaluation of clinical information, measurements of serum levels of natriuretic peptide and evaluation of cardiac structure and function by echocardiography is suggested.10 It is important to remember that the cutoff values may vary according to age, gender, body weight, renal function and the presence of atrial fibrillation. Thus, minor and major criteria are recommended according to the degree of change in the presence of the modifying factors described above.1

Natriuretic peptide levels in patients with AF rhythm may be up to three times higher than in patients in sinus rhythm; therefore, the cutoff values are different for these two patient populations.11 , 12 To date, definitive cutoff values for the diagnosis of HFpEF in patients with sinus rhythm or AF have yet to be established.1 The suggested values for the diagnosis of HFpEF are described in Table 2.

Echocardiographic evaluation

Echocardiography is the cardiac imaging method of choice in the evaluation of patients with signs and symptoms of HF. The echocardiogram allows cardiac functional and anatomical evaluation by measuring the diameters and volumes of the cardiac cavities, estimating the left ventricular mass, and analyzing systolic function by the ejection fraction, in addition to global longitudinal and segmental myocardial function. It is the noninvasive method of choice for the analysis of diastolic function, left ventricular filling pressures and pulmonary artery pressures.1

Morphological criteria

Measurements of Left Atrial Volume index (LAVI)

LAVI is related to LV filling pressures and other diastolic function indices, being the most accurate measure of chronic LA remodeling when compared to LA diameter and area.13 , 14

In patients without atrial fibrillation (AF) or heart valve disease, LAVI > 34 ml/m2is an independent predictor of death, heart failure (HF), atrial fibrillation and ischemic stroke.15 , 16 In patients with HFpEF and permanent AF, the LAVI was 35% higher than that of patients with HFpEF in sinus rhythm.11 Patients with permanent AF may have higher LAVI even in the absence of diastolic dysfunction. Thus, different LAVI cutoff values are recommended for the diagnosis of HFpEF in patients with sinus rhythm and AF ( Figures 1 and 2 ).15 , 16

Figure 1. Clinical evaluation flowchart integrating risk factors, physical examination, evaluation of biomarkers and echocardiographic analysis. AF: atrial fibrillation;DM: diabetes mellitur; TR: tricuspid regurgitation; LAVI: left atrial volume index; LVMI: left ventricular mass index; RWT: left ventricular relative wall thickness; BNP: B-type natriuretic peptide; GLS: global longitudinal strain; PASP: pulmonary artery systolic pressure; HFpEF: heart failure with preserved ejection fraction. * Minor criterion should not be counted within the same domain.

Figure 1

Figure 2. Morphological (A and B) and functional (C to F) echocardiographic criteria for the diagnostic algorithm application in patients with suspected HFpEF. The morphological criteria included the measurement of the left atrial volume index (A) and the calculation of the myocardial mass index and relative wall thickness (B). The functional criteria include the E/e´ ratio calculated from the measurement of the E wave on mitral Doppler (C) (v = 73.7 cm/s) and e´ wave septal (D) (v = 8.6 cm/s) and lateral (E) (v = 16.1 cm/s) velocities on tissue Doppler, in addition to the tricuspid regurgitation jet peak velocity (v = 2.07 cm/s) to measure the pulmonary artery systolic pressure (F). v: velocity.

Figure 2

Myocardial thickness measurement and left ventricular mass estimation

In the HFA score, the left ventricular thickness at the end of diastole of the septal and posterior walls are considered morphological criteria for the diagnosis of HFpEF.1 These measurements should be obtained preferentially in 2D mode or 2D-guided M mode according to the formula recommended by the American Society of Echocardiography.17 , 18

The left ventricular myocardial mass index (LVMI) is defined as the left ventricular mass indexed by the body surface area. Hypertrophy is defined as an increase in LVMI according to the following reference values: ≥ 95 g/m2in women and ≥ 115 g/m2in men.17 , 18 It is also important to consider the calculation of the left ventricular relative wall thickness (RWT).17 , 18 The analysis of LVMI and RWT allows the categorization of hypertrophy into concentric (increase in LVMI and RWT >0.42) and eccentric (increase in LVMI and RWT <0.42) or concentric remodeling (normal LVMI and RWT >0.42).17 , 18

Remodeling patterns or concentric hypertrophy can be seen in patients with HFpEF. The absence of left ventricular hypertrophy, however, does not exclude the diagnosis of HFpEF.1 Thus, for the diagnosis of HFpEF, the criteria described in Figures 1 and 2 are considered.

Functional criteria

Measurements of LV Global Longitudinal Systolic Strain (GLS)

The measurement of LV global longitudinal myocardial deformation or strain (GLS) by speckle tracking is independent of the ultrasound insonation angle, conferring an advantage over the strain evaluated by Doppler, being considered the technique of choice.19

It is important to consider that equipment by different manufacturers can show variations between GLS values acquired from the same patient. An absolute value of GLS <16% can be considered abnormal and a minor criterion for the diagnosis of HFpEF (see Figure 2 ).1 Low values of GLS are predictors of hospitalization for HF, cardiovascular death or cardiorespiratory arrest, showing good correlation with LV stiffness and biomarkers.19 - 20

Measurements on conventional doppler

On conventional Doppler, E-wave measurements are obtained by Pulsed Doppler analysis of the mitral valve to calculate the E/e´ ratio and the tricuspid regurgitation (TR) jet peak velocity is obtained by continuous Doppler. These measurements are important for estimating the increase in filling pressures and, consequently, for the diagnosis of HFpEF.1 , 19 , 20

High levels of pulmonary artery systolic pressure (PASP) and right ventricular function reduction are important predictors of mortality in patients with HFpEF. TR jet peak velocity values >2.8 m/s are indirect markers of diastolic dysfunction and are associated with the HFpEF diagnosis.21 - 24

Tissue doppler measurements

The measurements of early diastolic peak velocities (e´ waves) in the septal and lateral walls by pulsed tissue Doppler constitute a key parameter in patients with HFpEF.1 , 25 All measurements should represent the mean of three or more consecutive cardiac cycles, and preferably, the measurements of the e´ wave of the septal and lateral velocities should be performed, especially for the calculation of the E/e´ ratio.25

The major determinant of the early diastolic velocity of the mitral annulus is LV relaxation. The e´ wave reflects the LV relaxation and is influenced by preload.26 , 27 The e´ wave velocity decreases with age; therefore, reference values are recommended according to the age range to calculate the score for the HFpEF diagnosis ( Figures 1 and 2 ).28

The average E/e´ ratio of the septal and lateral walls reflects the capillary pressure in the absence of pulmonary stenosis and correlates with left ventricular stiffness and the presence of fibrosis, in addition to being less dependent on age and aging than the e’ wave.1 , 25 , 29 , 30 This measure also has diagnostic value during physical effort, being little influenced by volumetric changes but influenced by the left ventricular hypertrophy severity.1 , 31 - 33

Diagnostic evaluation by echocardiographic and natriuretic peptide score

The score includes functional, morphological and biomarker-related domains, with each major criterion assigning 2 points and each minor criterion assigning 1 point to the score (Table 2). It is important to remember that not all parameters of each domain can be analyzed. A total score ≥ 5 points is considered diagnostic for HFpEF, while scores ≤ 1 point indicate a very unlikely diagnosis and make the investigation of differential diagnoses mandatory.1 Patients with intermediate scores require an additional complementary assessment (Step 3), as follows. In a structured manner, in practice, steps 1 and 2 can be summarized in the flowchart of Table 2.

Figures 3 and 4 illustrate examples of the score application in real cases.

Figure 3. Illustrative example of the diagnostic score application in a patient with suspected HFpEF. A 64-year-old female patient had a history of metabolic syndrome (obesity grade III – Body Mass Index: 35.6, systemic arterial hypertension and diabetes mellitus) and complaints of dyspnea on minimal effort (FC III NYHA). The ECG (above) showed signs of left ventricular hypertrophy according to the Sokolow-Lyon criteria. The TTE displays an interventricular septum and posterior wall thickness of 12 mm and LVMI: 105 g/m2 (1 point). The left atrial volume index estimated at the apical 4C (top left) and apical 2C (top right) views was 48 mL/m2 (2 points). Tissue Doppler shows e’ wave septal velocity = 4 cm/s (bottom left) and lateral e´ wave velocity = 3 cm/s (bottom right) (2 points). Thus, by applying the score for the diagnosis of HFpEF, the patient attained 5 points and, therefore, the HFpEF diagnosis was confirmed.

Figure 3

Figure 4. A 78-year-old patient with obesity, systemic arterial hypertension, type 2 diabetes mellitus, paroxysmal atrial fibrillation, in NYHA FC II. On the TTE, LA = 50 mm, LAVI = 38 mL/m2 (2 points), LV mass index: 89 g/m2, LV relative wall thickness = 0.47, non-analyzable PASP and E/e´ ratio = 8.8. BNP = 367 pg/mL (2 points). After applying the score for the diagnosis of HFpEF, the patient attained 4 points and, therefore, had an inconclusive diagnosis of HFpEF.

Figure 4

In the real-life case of Figure 3 , it is important to note that although the patient meets the minor morphological criterion of relative wall thickness >0.42, as she has already received a score within the morphological domain for a major criterion (2 points) due to the dilation of the indexed volume, the minor criterion is not counted within the same domain.

This case is also illustrative because it shows the limitation of the suggested measurements in real cases. In this patient, it was not possible to measure the pulmonary artery systolic pressure due to the absence of tricuspid regurgitation, which is not uncommon in daily practice.

In addition, this patient had limitations in performing the test under exertion due to obesity and degenerative joint abnormalities and did not continue the etiological investigation suggested by the HFA protocol.

It is important to consider that in patients diagnosed with mitral stenosis, the E wave may not reflect diastolic function, as in patients with significant tricuspid regurgitation, in which the tricuspid regurgitation velocity may be reduced due to the equalization between RV and RA, underestimating the measurement of PASP.25

Step 3 (F1): Advanced Evaluation - Functional Test in case of uncertainties

In patients with intermediate diagnostic scores, the performance of complementary evaluation with echocardiography under physical exertion is indicated because many patients only exhibit symptoms on exertion. Thus, symptoms compatible with HFpEF can be confirmed by hemodynamic abnormalities, such as reduced cardiac output, reduced systolic volume and increased LV filling pressures at rest or during physical exertion.1 , 34

The stress echocardiography may disclose systolic and diastolic dysfunction during exercise testing. The parameters most frequently used for this analysis when HFpEF is suspected are the E/e´ ratio and the TR jet peak velocity. It is advisable to perform the test at rest and throughout the exertion or immediately after the peak of the exertion. However, to date, there are no universally accepted protocols, and the tests are performed according to the availability and experience of each service.1 , 34

The E/e´ ratio and the TR jet peak velocity should be acquired at baseline and at each stage, including the peak of exertion, and during the submaximal stage or during the first two minutes of the recovery phase.34

The stress echocardiogram should be considered abnormal if the E/e´ ratio obtained at peak effort is ≥ 15, with or without an increase in the TR peak velocity to a value >3.4 m/s. An isolated increase in the TR peak velocity should not be considered for the diagnosis of HFpEF, as this change may be caused merely by a normal hyperdynamic response to exercise (with increased pulmonary flow) in the absence of LV diastolic dysfunction. An E/e´ ratio during exertion ≥ 15 adds 2 points to the HFA score. An E/e´ ratio ≥ 15 and TR peak velocity >3.4 m/s add 3 points to the score from Step 2 (E). The association of the combined score from Step 2 (E) and Step 3 (F1) ≥ 5 confirms, then, the diagnosis of HFpEF.1 , 34

However, some limitations may occur: the E/e´ ratio might not be analyzed in approximately 10% of patients during submaximal effort (20 W), the TR peak velocity was measurable in only 50% of patients, and approximately 20% of the patients could be considered false positive cases.31 In addition, in our country, the availability of services that perform echocardiography under physical exertion is very scarce, even in cities with large cardiology referral services. As shown in Figure 4 , some patients are not capable of performing the test under physical exertion, either due to symptomatic limitations or functional limitations, such as the coexistence of orthopedic, joint, vascular or neurological diseases.34

Finally, the data obtained from the stress echocardiography are not sufficient to replace invasive hemodynamic measures. When the score remains <5 points or if the stress echocardiogram cannot be performed, the invasive evaluation is recommended in case of doubt.1 The last European Association of Cardiovascular Imaging (EACVI) guideline25 recommends invasive hemodynamic evaluation under stress; however, this test is very rarely used and only in specific patients in the Brazilian population. In clinical practice, the invasive evaluation can be performed to confirm the elevation of LV filling pressures at rest (LV end-diastolic pressure ≥ 16 mmHg), confirming the HFpEF diagnosis.1 An invasive evaluation should also be considered for the exclusion of coronary disease or in specific populations.35

Step 4 (F2): Etiology F final

The majority of HFpEF cases are related to risk factors and comorbidities; however, the possibility of a specific underlying etiology should always be considered, such as hypertrophic cardiomyopathy, myocarditis, autoimmune diseases, infiltrative cardiomyopathies, deposit diseases and endomyocardial fibrosis.36 - 38 Once the diagnosis of HFpEF syndrome is made, the investigation of each specific etiology should be guided by clinical suspicion and conducted in a targeted manner, depending on the presumptive diagnosis. The diagnosis of specific etiologies is essential, because these findings can be translated into specific therapies. It is also important to consider that etiologies unrelated to the myocardium may present a clinical picture similar to that of HFpEF, such as constrictive pericarditis, primary valve diseases and high output heart failure.1

Limitations, perspectives and final considerations:

HFpEF is a clinical syndrome with multiple contributing factors, etiologies and distinct pathophysiological mechanisms; hence, it is impossible to create a single algorithm capable of diagnosing such a diverse group of diseases.39 In addition, the results of the tests may be limited in this group of patients at different stages of the disease and with heterogeneous etiologies.1

The HFA score does not assign a score to the clinical risk factors and signs and symptoms on physical examination as proposed by American authors.10 It is important to consider these factors because, individually, the other parameters dissociated from the clinical condition and physical examination lose diagnostic accuracy. Moreover, clinical conditions other than HF, for example, may lead to elevated serum levels of biomarkers, such as chronic kidney and lung diseases and infectious processes, limiting their application in the context of patients with suspected HF, since the occurrence of these diseases in this group of patients is not uncommon.40

Currently, distinct phenotypes have also been recognized in the clinical presentation of patients with HFpEF, such as the characterization of left atrial function, pulmonary pressures and right ventricular function.41 In this context, other echocardiographic parameters may be incorporated into the score in the near future, increasing the diagnostic sensitivity and detailing the pathophysiology of HFpEF.

Variables such as left atrial strain indices are increasingly important in the evaluation of diastolic function and left ventricular filling pressures. The development of software dedicated to the evaluation of LA strain has allowed a more accurate evaluation of left atrial function and the analysis of left atrial stiffness, a parameter that shows a logarithmic correlation with LV filling pressures and better accuracy in predicting values >15 mmHg of the LV end-diastolic pressure in relation to the E/e´ ratio.42 - 44 In addition, other parameters, such as right ventricular deformation (global or free wall), also have a promising role in the diagnosis of HFpEF.45 - 46

In the near future, it will probably be possible to perform a noninvasive morphological analysis of cardiac chamber volumes integrated with hemodynamic parameters such as systolic volume, cardiac output and LV filling pressures in association with new markers of systolic and diastolic function, adding diagnostic and prognostic value to the significance of LVEF in the characterization of HF.47 - 49

The use of modern imaging methods in an integrated manner can provide the abovementioned data in addition to dynamic analyses on arterial and endothelial function and myocardial perfusion, which can be coupled with the demographic data, including classic risk factors and new biomarkers, with data on proteomics, metabolomics and genetics. This information may be processed by artificial intelligence and may be useful to define the pathophysiology and diagnosis, in addition to therapeutic guidance and outcome prediction.47 - 49

Thus, despite the development of updated scores for the diagnosis of HFpEF in the light of new knowledge, especially in relation to echocardiographic techniques and biomarker values, refinements and incorporation of more clinical and echocardiographic indices are still needed, which will allow not only the syndromic diagnosis but also recommendations on the final etiology of patients with HFpEF.

Study Association

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

Ethics approval and consent to participate

This article does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.

Sources of Funding: There were no external funding sources for this study.


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