La valutazione della frazione di eiezione ventricolare sinistra (FEVS) è un'indicazione fondamentale per l'ecocardiografia. Tuttavia, le tecniche ecocardiografiche avanzate, come lo speckle tracking echocardiography (STE), offrono un'analisi più dettagliata della meccanica contrattile del ventricolo sinistro, includendo parametri come il Global Longitudinal Strain (GLS) e la torsione/twist. Tra questi, il GLS è diventato uno dei parametri più ampiamente utilizzati per la sua sensibilità nel rilevare disfunzioni miocardiche subcliniche.
La Correlazione tra GLS e Frazione di Eiezione
Studi prospettici su pazienti con FEVS normale (>0,55) e con disfunzione sistolica (FEVS <0,55) hanno dimostrato una forte correlazione tra la FEVS e il GLS (r = 0,95; r² = 0,89; p < 0,001). Questa correlazione è risultata ancora più evidente nei pazienti con disfunzione sistolica ventricolare sinistra rispetto a quelli con FEVS preservata. Anche la correlazione con il global longitudinal strain rate (GLS rate) è risultata buona (r = 0,85; r² = 0,73; p < 0,001). Questi dati suggeriscono che il GLS è un indicatore sensibile della funzione ventricolare sinistra, capace di riflettere precocemente alterazioni anche in presenza di una FEVS apparentemente conservata.
GLS nello Stress Echocardiography (SE)
L'integrazione del GLS con lo stress echocardiography (SE) rappresenta un progresso significativo nella diagnostica cardiaca non invasiva, in particolare nella valutazione della malattia coronarica (CAD). Il GLS, derivato dallo speckle-tracking echocardiography, quantifica la deformazione miocardica e offre una sensibilità superiore rispetto ai parametri convenzionali come il wall motion (WM) e la frazione di eiezione, per rilevare la disfunzione miocardica subclinica. Studi recenti hanno validato l'efficacia prognostica e diagnostica del GLS sia a riposo che sotto stress, migliorando notevolmente la capacità di rilevare la CAD ostruttiva e non ostruttiva, la disfunzione microvascolare e altre patologie cardiache.
Vantaggi del GLS nello Stress Echocardiography
Lo stress echo (SE) è uno strumento prezioso per la diagnosi e la stratificazione del rischio nei pazienti con storia di malattia coronarica (CAD) o sospetta CAD, grazie alla sua accessibilità, frequente utilizzo e basso costo. Un componente chiave dell'SE è la valutazione visiva del wall motion (WM), che rappresenta il principale indicatore di ischemia. Tuttavia, l'interpretazione del wall motion scoring (WMS) da parte di esperti, pur dimostrando un'elevata accuratezza diagnostica per la CAD, è intrinsecamente soggettiva e può portare a variabilità inter-osservatore e inter-centro.
La rilevazione di anomalie del wall motion (WMA) avviene solitamente in ritardo rispetto all'insorgenza dell'ischemia, durante lo stress test. Questo può rendere difficile la loro identificazione a causa di finestre di imaging subottimali, rapida normalizzazione della frequenza cardiaca dopo lo stress e abilità dell'osservatore. Queste sfide possono ridurre la sensibilità e l'accuratezza diagnostica complessiva dell'SE rispetto ad altre tecniche di imaging non invasive.
La valutazione della frazione di eiezione ventricolare sinistra (FEVS) e del global longitudinal strain (GLS) può offrire un'accuratezza comparabile al WMS nella valutazione della CAD durante l'SE. Tuttavia, nonostante il loro potenziale, metriche quantitative come il GLS non sono state integrate diffusamente nella pratica clinica di routine, in parte a causa della loro ridotta affidabilità in condizioni di tachicardia indotta da stress e delle esigenze tecniche associate all'analisi speckle-tracking.
Un metodo accurato e non influenzato dalla soggettività dell'osservatore è l'analisi dello strain longitudinale (LS). Alcuni dei vantaggi di questo metodo includono la capacità di rilevare precocemente la disfunzione regionale nella cascata ischemica, distinguere il movimento passivo dall'alterazione contrattile vera e quantificare sottili cambiamenti miocardici.
Limiti e Sfide del GLS nello Stress Echocardiography
Nonostante le sue promesse cliniche, l'utilità del GLS è ostacolata da limitazioni tecniche, tra cui la dipendenza dalla qualità dell'immagine, la variabilità tra i diversi produttori (vendor) e una limitata applicabilità in condizioni di elevata frequenza cardiaca. L'utilità clinica del GLS durante lo stress echocardiography è in parte limitata dalla mancanza di valori di riferimento standardizzati, in particolare negli individui sani. Mentre il GLS a riposo negli adulti sani varia tipicamente da -18% a -22%, i dati sui normali valori di GLS durante lo stress echocardiography sono scarsi. Alcuni studi suggeriscono che il GLS negli individui sani possa aumentare del 2-4% durante lo stress da dobutamina a basso dosaggio, riflettendo un'aumentata contrattilità miocardica, ma elevate frequenze cardiache e finestre di imaging subottimali possono ridurne l'affidabilità della misurazione. Stabilire intervalli di riferimento standardizzati per il GLS in condizioni di stress rimane una necessità insoddisfatta per migliorare l'accuratezza diagnostica dell'STE e dell'SE in diverse patologie cardiovascolari.
Le tecnologie emergenti, come le pipeline di elaborazione delle immagini basate sull'intelligenza artificiale (AI), sono state recentemente sviluppate per contornare automaticamente il ventricolo sinistro e calcolare la FEVS e il GLS dalle immagini SE, anche in presenza di contrasto e in un'ampia gamma di frequenze cardiache. Questi strumenti AI eliminano la variabilità dell'osservatore e hanno già dimostrato una maggiore precisione nel rilevare sottili alterazioni cardiache in popolazioni specifiche.
Applicazioni Cliniche del GLS
Malattia Coronarica (CAD)
Una crescente mole di evidenze supporta l'integrazione dello speckle-tracking echocardiography (STE) e del global longitudinal strain (GLS) nei protocolli di stress echocardiography per la valutazione della malattia coronarica (CAD). Questi strumenti di imaging avanzati migliorano l'accuratezza diagnostica, ottimizzano la stratificazione del rischio e aiutano a identificare disfunzioni miocardiche subcliniche non rilevabili dai parametri convenzionali come il wall motion o la frazione di eiezione.
Uno studio condotto da Hwang et al. ha dimostrato che il GLS durante il recupero è un marker affidabile di CAD significativa. In uno studio su 44 pazienti sottoposti sia a DSE che ad angiografia coronarica, i pazienti con CAD hanno mostrato un GLS significativamente ridotto rispetto a quelli senza CAD (rispettivamente -18,0 ± 3,4% e -21,0 ± 1,9%). Questi risultati suggeriscono che, nonostante un wall motion apparentemente normalizzato dopo lo stress, la funzione ventricolare sinistra potrebbe rimanere depressa, indicando la presenza di "stunning" post-ischemico nei pazienti con CAD. A sostegno di questo punto di vista, il lavoro di Cognet et al. introduce il concetto di longitudinal strain reserve (LSR), che dimostra la discrepanza tra il GLS a riposo e la massima vasodilatazione ottenuta con un agente farmacologico, il dipiridamolo. Nel loro studio su 63 pazienti senza storia pregressa di CAD, sono state osservate differenze significative nelle misurazioni della LSR, in particolare tra i pazienti diabetici che hanno mostrato una maggiore riserva di strain rispetto ai non diabetici. Queste implicazioni sono importanti, poiché la LSR può rappresentare un parametro chiave per l'identificazione della disfunzione contrattile subclinica, con valore prognostico negli anziani e nei diabetici in particolare.
Inoltre, Montgomery et al. hanno dimostrato il valore del GLS a riposo per la rilevazione di CAD non occlusiva. Nella loro analisi di 123 pazienti, quelli con stenosi clinicamente significative (≥50%) hanno mostrato un GLS basale significativamente inferiore. Quanto sopra è in accordo con studi precedenti in cui l'accuratezza diagnostica del GLS a riposo era pari all'indice di wall motion score derivato dallo stress test, ovvero, il GLS a riposo potrebbe identificare disfunzioni miocardiche subcliniche non visibili in pazienti con CAD silente. Questi risultati rivelano il valore del GLS come misura aggiuntiva nella diagnosi di CAD, specialmente in presenza di risultati negativi nel tradizionale stress echo.
Gaibazzi et al. hanno stabilito le capacità predittive del GLS. Nel loro studio, un cutoff di GLS > -20,7% è risultato significativo per predire la CAD, con un'area sotto la curva (AUC) di 0,86 in pazienti sottoposti a SE. Questo aggiunge ulteriori informazioni a supporto della capacità del GLS di migliorare la rilevazione di CAD clinicamente rilevante durante lo stress testing.
Rumbinaitė et al. hanno dimostrato la superiorità del GLS rispetto al diastolic strain rate nel loro studio che includeva 127 pazienti con probabilità pre-test da moderata ad alta di CAD. Hanno concluso che i valori di picco del GLS erano inferiori nei soggetti positivi per CAD e hanno confermato l'accuratezza diagnostica del GLS con valori AUC superiori a 0,95. Questi dettagli evidenziano l'importanza del GLS per la discriminazione tra CAD e altre eziologie, e quindi nel processo decisionale clinico.
A complemento degli studi, quello di Cusmà-Piccione et al. dimostra il forte valore del GLS rispetto all'analisi del wall motion. I loro risultati hanno dimostrato che la sensibilità dell'analisi del wall motion per la rilevazione di CAD a vaso singolo era relativamente bassa (44-55%), mentre le variabili del GLS (GLS durante stress da dipiridamolo) aumentavano la sensibilità all'84% e la specificità al 92%. Ciò indica che l'inclusione di tecniche avanzate di strain imaging può migliorare sostanzialmente le prestazioni diagnostiche nei laboratori di ecocardiografia con scarsa risoluzione di contrasto utilizzando metodi tradizionali.
Nei pazienti con CAD e bassa FEVS, il GLS combinato con SE è particolarmente prezioso per valutare la vitalità miocardica e l'ischemia residua, guidando le decisioni di rivascolarizzazione. In questo gruppo ad alto rischio, la ridotta FEVS spesso riflette miocardio ischemico o ibernato, e il GLS può rilevare lievi miglioramenti nella deformazione miocardica durante lo stress da dobutamina a basso dosaggio, indicando tessuto vitale suscettibile di rivascolarizzazione. Ad esempio, studi hanno dimostrato che un aumento del GLS (ΔGLS) durante DSE predice il recupero funzionale post-rivascolarizzazione, con una sensibilità maggiore rispetto all'indice di wall motion score (WMSI) per identificare il miocardio vitale. Inoltre, il GLS può quantificare la riserva contrattile, aiutando a differenziare le cause ischemiche da quelle non ischemiche della disfunzione del VS, e supporta le decisioni cliniche riguardanti l'intervento coronarico percutaneo (PCI) o il bypass aorto-coronarico (CABG) in pazienti con bassa FEVS, dove l'SE convenzionale potrebbe essere meno affidabile a causa delle anomalie del wall motion di base.
L'applicazione dell'STE combinata con l'esercizio fisico nello stress echocardiography nella CHD offre un potenziale diagnostico ma presenta sfide uniche. Lo stress da esercizio, come il test su tapis roulant o cyclette, è ampiamente utilizzato per provocare ischemia nei pazienti con CHD con capacità funzionale preservata. Karlsen et al. hanno dimostrato che il GLS post-esercizio aumenta nei pazienti senza CAD (AUC 0,97, sensibilità 93,9%, specificità 93,2%), mentre rimane attenuato in quelli con CHD, superando la FEVS e il WMSI nella valutazione di angina instabile sospetta. Allo stesso modo, Mansour et al. hanno riscontrato che il GLS al picco dell'esercizio migliorava la valutazione del dolore toracico, con un GLS ≥ -20% che escludeva la CAD ostruttiva. Tuttavia, elevate frequenze cardiache (>120-130 bpm) e finestre acustiche scadenti dovute alla posizione del paziente o al movimento respiratorio limitano la fattibilità del GLS durante il picco dell'esercizio, riducendone l'affidabilità rispetto allo stress farmacologico. Nonostante queste sfide, l'STE con stress da esercizio rimane uno strumento prezioso per rilevare l'ischemia inducibile nella CHD, in particolare quando la qualità dell'immagine è ottimizzata con contrasto.
Ejlersen et al. hanno evidenziato l'importanza di questa utilità del GLS in contesti più sfumati, concentrandosi sul GLS layer-specific durante l'adenosina stress echocardiography. Gli autori di questo studio hanno riscontrato cambiamenti ancora minori indotti dallo stress nel GLS nei pazienti con CAD, suggerendo ulteriormente che un'analisi avanzata dello strain potrebbe fornire un valore diagnostico incrementale in una popolazione chiave in cui i metodi diagnostici tradizionali possono sottoperformare.
Allo stesso modo, Dattilo et al. hanno indagato se lo strain 2D offrisse un potere predittivo superiore nel contesto di uno stress echocardiography non diagnostico. I loro risultati supportano l'uso del GLS come parametro diagnostico, con un ΔGLS ≤ 0% predittivo di CAD. Questi risultati supportano l'incorporazione del GLS nella pratica clinica di routine e nello stress testing.
L'utilità diagnostica della combinazione di DSE con STE è stata ulteriormente validata nel lavoro di Smiianov et al., i cui risultati hanno mostrato che, mentre parametri individuali come il GLS o l'indice di wall motion score (WMSI) hanno un valore diagnostico moderato, la loro interpretazione combinata rispecchia da vicino l'accuratezza dell'angiografia coronarica. Questo approccio integrativo ha migliorato il processo decisionale clinico, in particolare nei casi borderline o inconcludenti.
L'imaging dello strain ha anche mostrato prestazioni superiori nella localizzazione delle lesioni. Roushdy et al. e Ilardi et al. hanno entrambi riscontrato che lo strain longitudinale globale e regionale migliorava significativamente la rilevazione della malattia dell'arteria discendente anteriore (LAD), offrendo una migliore concordanza con l'angiografia rispetto alla sola analisi del wall motion. In particolare, i parametri dello strain hanno ridotto i falsi positivi nei territori non-LAD, migliorando sia la sensibilità che la specificità.
Elamragy et al. hanno ulteriormente confermato che il GLS di picco durante DSE migliorava le prestazioni diagnostiche nei pazienti con rischio intermedio di CAD. Se combinato con marcatori di stress convenzionali, l'imaging dello strain ha prodotto una migliore sensibilità e valore predittivo negativo senza compromettere la specificità.
Nell'ecocardiografia da stress con dipiridamolo, Licordari et al. hanno dimostrato che il GLS rilevava efficacemente la CAD lieve, anche in casi con risultati tradizionali inconcludenti. Il ridotto GLS basale identificava una disfunzione miocardica subclinica e, nonostante valori stabili nel corso di cinque anni, la riduzione iniziale aveva rilevanza prognostica.
Cardio-oncologia
Uno degli ambiti di applicazione più importanti dello speckle tracking è la cardio-oncologia. Le più recenti linee guida raccomandano con una classe I l'utilizzo del GLS in tutti i pazienti oncologici durante le diverse fasi: dalla valutazione iniziale per stratificare il rischio cardiovascolare, al monitoraggio durante la terapia cardiotossica e nel successivo follow-up. Mentre una normale FEVS non esclude un danno cardiaco iniziale, i parametri di speckle tracking sono in grado di identificare precocemente e con maggiore affidabilità il danno miocardico subclinico.
Studi prospettici su pazienti oncologici sottoposti a chemioterapia cardiotossica (ad esempio, con antracicline e/o trastuzumab) hanno dimostrato che un peggioramento del GLS, anche in presenza di una FEVS conservata, è un predittore indipendente di cardiotossicità indotta da chemioterapia (CIC). Ad esempio, in uno studio su pazienti con tumore al seno, un peggioramento del GLS è stato osservato durante il trattamento chemioterapico, con una percentuale significativa di pazienti che presentavano una riduzione del GLS al di sotto della soglia di -18%. Questo peggioramento è stato associato a un rischio significativamente aumentato di sviluppare CIC. L'analisi del strain regionale ha inoltre evidenziato un coinvolgimento preferenziale dei segmenti settali e anteriori. Questi risultati sottolineano l'importanza del monitoraggio seriale del GLS per l'identificazione precoce del danno miocardico subclinico e per la stratificazione del rischio di CIC, consentendo interventi precoci per mitigare gli effetti cardiotossici.
Amiloidosi Cardiaca
La metodica speckle tracking è particolarmente utile nei pazienti con ipertrofia ventricolare sinistra di sospetta natura infiltrativa. Nei pazienti affetti da amiloidosi cardiaca, i valori di GLS risultano significativamente ridotti rispetto ai soggetti sani. Inoltre, il pattern di alterazione del GLS "apical sparing" è specifico per l'amiloidosi, mostrando un relativo risparmio dei segmenti apicali, meno interessati dall'infiltrazione amiloide, rispetto alla significativa riduzione del GLS dei segmenti basali e medi precocemente interessati dai depositi amiloidi. Questa caratteristica distintiva del GLS nell'amiloidosi cardiaca lo rende uno strumento prezioso per la diagnosi precoce e la differenziazione da altre cardiomiopatie ipertrofiche.
Scompenso Cardiaco
Nei pazienti affetti da scompenso cardiaco con funzione sistolica ridotta (HFrEF), oltre alla riduzione della FEVS, si osservano valori ridotti di GLS in modo diffuso, che spesso precedono il calo della FEVS. L'analisi dello strain può anche identificare alterazioni della sincronizzazione ventricolare. Inoltre, anche i pazienti affetti da scompenso cardiaco con FEVS preservata (HFpEF) presentano valori più bassi di GLS rispetto alla popolazione generale, indicativo di una disfunzione longitudinale alterata. Il GLS, quindi, offre informazioni prognostiche e diagnostiche importanti in diverse forme di scompenso cardiaco.
Patologie del Ventricolo Destro
L'analisi speckle tracking del ventricolo destro risulta fattibile, accurata e affidabile, con implicazioni diagnostiche e prognostiche nella pratica clinica. Tale metodica è stata standardizzata negli ultimi anni riguardo all'acquisizione e all'analisi con software specifici per il ventricolo destro. Studi hanno esplorato il ruolo del GLS del ventricolo destro (RV GLS) in condizioni come l'ipertensione polmonare e la displasia aritmogena del ventricolo destro, dimostrando la sua utilità nel valutare la funzione ventricolare destra e la prognosi.
Un esempio è lo studio sui pazienti con Tetralogia di Fallot corretta (r-TOF) sottoposti a sostituzione valvolare polmonare (PVR). L'analisi del RV GLS, insieme ad altri parametri ecocardiografici e di risonanza magnetica cardiaca (CMR), ha permesso di comprendere meglio il rimodellamento ventricolare destro post-PVR e di identificare parametri predittivi dei risultati a lungo termine. I risultati hanno suggerito che il tempismo della PVR è cruciale, poiché interventi eseguiti quando la contrattilità del VD è già deteriorata possono portare a benefici ridotti. Il RV GLS, in particolare, è emerso come un potenziale indicatore precoce del RV GLS post-PVR, correlato con la FEVS, fornendo informazioni sull'interazione ventricolo-ventricolare.
Atrio Sinistro
Recentemente, l'avanzamento tecnologico della metodica speckle tracking ha permesso l'estensione del suo utilizzo anche per lo studio della funzione atriale sinistra. La funzione di "reservoir" dello strain dell'atrio sinistro (strain longitudinale atriale di picco rispetto al basale) è considerata la più importante grazie al suo valore prognostico nelle malattie cardiovascolari. Dati promettenti suggeriscono che lo strain atriale sinistro possa essere utile nella valutazione della funzione diastolica e nella predizione del rischio di recidiva della fibrillazione atriale.
Utilizzo Clinico e Barriere all'Adozione
Nonostante le potenzialità del GLS, supportate da numerosi studi e raccomandazioni di società scientifiche come l'EACVI e l'ASE, questa metodica sembra essere ancora sottoutilizzata nella pratica clinica. Una recente survey internazionale ha valutato l'accessibilità, la fattibilità e la frequenza di utilizzo dello speckle tracking. I partecipanti alla survey, provenienti da centri di terzo livello, cliniche private e ospedali pubblici, hanno indicato un accesso quasi totale (98%) alla metodica, con la maggior parte dei partecipanti (85%) che aveva effettuato un training in strain imaging. L'analisi online dello strain durante l'acquisizione delle immagini era eseguita in circa due terzi dei casi, mentre il restante dei partecipanti eseguiva l'analisi successivamente offline. Quasi tutti i partecipanti utilizzavano lo speckle tracking per l'analisi del ventricolo sinistro, mentre l'analisi della funzione del ventricolo destro e dell'atrio sinistro veniva effettuata meno frequentemente.
I principali motivi dello scarso utilizzo routinario dello speckle tracking sono stati identificati nei vincoli temporali e nello scarso training. Secondo studi precedenti, il tempo necessario per l'esecuzione di un'analisi strain varia mediamente da 5 a 10 minuti, un tempo non trascurabile che porta spesso alla rinuncia dell'esecuzione dell'analisi. Inoltre, la survey ha dimostrato che i partecipanti con una formazione più avanzata in strain impiegavano più frequentemente questa metodica, con una maggiore aderenza alle tecniche di imaging ottimali e un'implementazione più appropriata dello strain nella pratica clinica. Anche se la metodica non è rimborsata, questo non è stato considerato dai partecipanti come un reale motivo di impedimento per la sua esecuzione.
Per quanto riguarda la realtà italiana, dati recenti sull'utilizzo della metodica sono stati forniti da una survey della SIECVI, che ha valutato gli esami effettuati da laboratori di ecocardiografia accreditati. Da questa survey emergono dati incoraggianti: l'analisi strain è stata utilizzata nella maggior parte dei laboratori di ecocardiografia (80%), con una tendenza di utilizzo maggiore nei centri ad alto volume rispetto ai centri a basso e medio volume.
Suggerimenti per il Futuro
L'associazione tra il training specifico e la frequenza di utilizzo della metodica strain suggerisce una maggiore attenzione ai programmi di formazione al fine di raggiungere il livello necessario di competenza per l'uso dello strain nella pratica clinica. Per quanto riguarda l'altra barriera, ovvero il fattore tempo, entra in gioco l'avanzamento tecnologico dell'intelligenza artificiale (AI) nell'imaging cardiaco. Grazie ai suoi algoritmi, l'AI permette di velocizzare notevolmente i processi di calcolo, ottenendo un'analisi completa dello strain in pochi secondi e ciò potrebbe eventualmente consentire l'analisi dello strain in tempo reale mentre l'operatore acquisisce le immagini. Infine, l'intelligenza artificiale ha la potenzialità sia di ridurre l'intervento manuale che di migliorare la riproducibilità e l'accuratezza delle misurazioni nell'ecocardiografia clinica. L'incremento della riproducibilità e la standardizzazione dei valori dello strain tra i diversi fornitori sono ulteriori suggerimenti per incrementare l'utilizzo dello strain.
Conclusioni
Lo speckle tracking è una metodica ecocardiografica avanzata e non invasiva, utile in diverse patologie cardiovascolari, in grado di offrire informazioni diagnostiche e prognostiche aggiuntive rispetto ai parametri tradizionali. Nonostante l'accesso quasi universale e le potenzialità della metodica, l'analisi speckle tracking è ancora sottoutilizzata nella pratica clinica. I principali motivi dello scarso utilizzo routinario dello speckle tracking sembrano essere lo scarso training e i vincoli temporali. Le principali barriere possono essere superate grazie a programmi di training specifico e all'uso sempre maggiore dell'avanzamento tecnologico e dell'intelligenza artificiale, che permette di ottimizzare i tempi di processazione e di automatizzazione.