Beurteilung der diastolischen Funktion mittels Echokardiographie (Dysfunktion)
Echokardiographische Beurteilung der linksventrikulären diastolischen Funktion
Die Methoden zur Beurteilung der linksventrikulären diastolischen Funktion haben sich in den letzten zwei Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt. Die derzeit empfohlenen Methoden beurteilen die linksatriale und linksventrikuläre Funktion, die Geometrie und verschiedene Doppler-Parameter. Blutflussgeschwindigkeiten über der Mitralklappe und die Mitralannulusgeschwindigkeit gehören zu den Standardmessungen. Die Mitralflussgeschwindigkeiten werden mit gepulstem Doppler gemessen. Der Gewebedoppler wird verwendet, um die Mitralannulusgeschwindigkeit zu messen. Die American Society for Echocardiography (ASE) und die European Association of Cardiovascular Imaging (EACVI) betonen, dass die folgenden Parameter für die Bewertung der diastolischen Funktion von besonderer Bedeutung sind:
- Das Verhältnis zwischen E-Welle und A-Welle (E/A-Quotient). Das E/A-Verhältnis wird durch die Messung von Strömungsgeschwindigkeiten über der Mitralklappe mit gepulstem Doppler bestimmt
- Schätzung des linksventrikulären Fülldrucks über e’.
- Messung der Dezelerationszeit (engl. deceleration time, DT).
Die diastolische Funktion kann anhand des E/A-Verhältnisses, des e’ und der Dezelerationszeit eingeschätzt werden. Diese drei Methoden sowie mehrere ergänzende Methoden werden nun ausführlich erläutert.
E/A-Quotient: Blutfluss über Mitralklappe
Die Flussgeschwindigkeit über der Mitralklappe wird im apikalen Vierkammerblick mit gepulstem Doppler untersucht. Das Sample Volume (SV) sollte zwischen den Segelspitzen (1 bis 3 mm axiale Länge des SV) platziert werden und die Sweep-Geschwindigkeit (d.h. Registrierungsgeschwindigkeit) sollte auf 50 mm/s bis 100 mm/s eingestellt sein (Abbildung 1). Gain und Filter sollten minimiert werden, um optimale Bilder zu erhalten. Der gepulste Doppler-Strahl kann mithilfe des Farbdopplers (zur Visualisierung der Fließrichtung) und des kontinuierlichen Dopplers (um die maximalen Strömungsgeschwindigkeiten zu lokalisieren) positioniert werden. Wie Abbildung 1B zeigt sind während des Mitraleinstroms dann drei Phasen auf der Spektralkurve zu erkennen: E-Welle, Diastase und A-Welle.
Geschwindigkeit der E-Welle
Die E-Welle repräsentiert den passiven Blutfluss vom linken Vorhof in den linken Ventrikel. Dieser Fluss wird durch den Druckgradienten zwischen dem linken Vorhof und dem linken Ventrikel angetrieben. Dieser Druckgradient entwickelt sich unmittelbar nachdem sich die Aortenklappe schließt (was den Beginn der Diastole markiert) und sich der linke Ventrikel beginnt zu entspannen. Die Relaxation führt zu einem raschen Abfall des Ventrikeldrucks. Der ventrikuläre Druck sinkt unter den des Vorhofes, was zur Öffnung der Mitralklappe und zum passiven Blutfluss vom Vorhof in den Ventrikel führt. Somit wird der initiale Fluss (ventrikuläre Füllung) durch den Druckgradienten zwischen dem Vorhof und dem Ventrikel angetrieben.
Die Amplitude und Form der E-Welle spiegeln die Geschwindigkeit und den Verlauf des Flusses wider. Die Hauptfaktoren für die Geschwindigkeit und Form der E-Wellen sind die folgenden:
- Der Druckgradient zwischen dem linken Vorhof und dem linken Ventrikel
- Die linksventrikuläre Compliance (d.h. die Fähigkeit des Ventrikels, sich während der Diastole zu entspannen und auszudehnen)
Normalerweise liegt die maximale E-Wellen-Geschwindigkeit zwischen 0,6 und 0,8 m/s und tritt ungefähr 100 ms nach dem Start der E-Welle auf.
Dezelerationszeit
Die normale E-Welle zeigt eine schnelle Beschleunigung (aufsteigender Teil) und eine schnelle Dezeleration (absteigender Teil). Die Dezelerationszeit ist das Zeitintervall von der Spitze der E-Welle bis zu ihrer projizierten Grundlinie (Abbildung 2). Die Dezelerationszeit der E-Welle beträgt normalerweise zwischen 150 ms und 240 ms.
Die Dezelerationszeit gibt die Dauer für den Ausgleich der Druckdifferenz zwischen dem linken Vorhof und dem linken Ventrikel an. Die Dezelerationszeit ist bei einem verzögerten Ausgleich des Druckgradienten verlängert. Umgekehrt verkürzt sich die Dezelerationszeit, wenn die linksventrikuläre Compliance reduziert ist oder wenn der Druck im linken Vorhof erhöht ist.
Diastase
Die Phase nach der E-Welle ist die Diastase, in der es keinen signifikanten Fluss über der Mitralklappe gibt. Die Dauer der Diastase ist umgekehrt proportional zur Herzfrequenz (d.h. die Diastase ist bei höheren Herzfrequenzen kürzer und umgekehrt). Die Diastase kann bei sehr hohen Herzfrequenzen verschwinden.
Geschwindigkeit der A-Welle
Die A-Welle spiegelt den mitralen Blutfluss wider, der durch eine aktive Vorhofkontraktion erzeugt wird. Die Geschwindigkeit und Form der A-Welle werden durch die atriale Kontraktilität und die linksventrikuläre Compliance bestimmt. Die maximale A-Wellen-Geschwindigkeit beträgt normalerweise 0,2 m/s bis 0,35 m/s.
Die maximale A-Wellen-Geschwindigkeit beträgt normalerweise 0,2 m/s bis 0,35 m/s.
E/A-Quotient
Das Verhältnis zwischen der E-Welle und der A-Welle ist der E/A-Quotient. Da die E-Welle normalerweise größer als die A-Welle ist, sollte der Quotient >1 sein. Der E/A-Quotient ist altersabhängig. Die E-Welle wird wird mit zunehmendem Alter kleiner und die A-Welle größer. Im Alter von 60 bis 70 Jahren haben die E-Welle und die A-Welle ähnliche Amplituden. Die Dezelerationszeit und IVRT verlängern sich ebenfalls mit zunehmendem Alter.
Erkrankungen mit einer beeinträchtigten ventrikulären Relaxation – d.h. mit einer diastolische Dysfunktion – führen zu einem reduzierten E/A-Quotienten. Eine beeinträchtigte Relaxation führt zu einer verringerten passiven Füllung (d.h. einer kleineren E-Welle), die ein größeres Blutvolumen im Vorhof während der aktiven Kontraktion hinterlässt (d.h. größere A-Welle).
Der verminderte E/A-Quotient ist ein Kennzeichen der diastolischen Dysfunktion.
Mitralannulusgeschwindigkeit mit Gewebedoppler-Bildgebung
Die Bewegungen des Mitralannulus während der Systole und Diastole können mit dem Gewebedoppler untersucht werden. Während der Systole bewegt sich der Mitralannulus auf die Spitze des Herzens zu und springt während der Diastole zurück. Die Bewegungen des Mitralannulus werden im apikalen Vierkammerblick gemessen, wobei das Sample Volume (5—6 mm axiale Länge) 1 cm unterhalb des Mitralannulus liegt.
Die diastolische Bewegung der Mitralannulus-Ebene ist von besonderem Interesse. Da sich die Mitralannulus-Ebene während der Diastole vom Ultraschallkopf entfernt, sind die Geschwindigkeiten negativ. Zwei dominante Wellen werden während der Diastole beobachtet, nämlich e’ und a’. Diese Wellen spiegeln die gleichen Ereignisse wider wie die E-Welle bzw. die A-Welle (Abbildung 3).
Mitralannulusgeschwindigkeiten können medial (d.h. im Septum; Abbildung 3) oder lateral gemessen werden. Die mediale Geschwindigkeit beträgt normalerweise <8 cm/s und die laterale normalerweise <10 cm/s. Junge gesunde Menschen können höhere Geschwindigkeiten aufweisen. Wenn sowohl mediale als auch laterale Geschwindigkeiten gemessen werden, wird der Mittelwert gebildet. Die Sweep-Geschwindigkeit (d.h. Registrierungsgeschwindigkeit) sollte auf 50 mm/s bis 100 mm/s eingestellt sein.
E/e’-Quotient und LVEDP
Durch die Division der maximalen E-Wellen-Geschwindigkeit durch die maximale e’-Geschwindigkeit kann der linksventrikuläre enddiastolische Druck (engl. left ventricular end-diastolic pressure, LVEDP) abgeschätzt werden. Dies ist der E/e’-Quotient, welcher normalerweise <15 ist. Werte über 15 deuten darauf hin, dass die LVEDP erhöht ist. Eine diastolische Dysfunktion führt zu einem größeren E/e’-Quotienten, was durch die Tatsache erklärt wird, dass eine diastolische Dysfunktion zu einer beeinträchtigten ventrikulären Relaxation und damit zu einer kleineren e’-Welle führt. Umgekehrt wird die E-Welle bei erhöhtem LVEDP tendenziell größer.
Derzeit empfiehlt die American Society of Echocardiography, den E/e’-Quotienten sowohl medial (septal) als auch lateral zu messen und den Mittelwert zu berechnen. Ein gemittelter E/e’-Quotient ≥13 deutet auf einen erhöhten ventrikulären Fülldruck (LVEDP) hin. Es muss allerdings beachtet werden, dass der E/e’-Quotient in folgenden Situationen weniger zuverlässig ist:
- Gesunde Personen
- Linksventrikuläre Dysfunktion
- Konstriktive Perikarditis
- Mitralklappeninsuffizienz, Mitralklappenstenose
- Mitralklappenoperationen
- Akute Herzinsuffizienz
- Cardiac resynchronisation therapy (CRT)
- Hypertrophe obstruktive Kardiomyopathie (HOCM)
IVRT (isovolumetrische Relaxationszeit)
Die isovolumetrische Relaxationszeit (engl. isovolumetric relaxation time, IVRT) ist der Zeitraum vom Schließen der Aortenklappe bis zum Öffnen der Mitralklappe. Die IVRT wird im apikalen Fünfkammerblick mit dem pulsed-wave-Doppler gemessen. Das Sample Volume wird zwischen die Aortenklappe und die Mitralklappe gelegt, wodurch sowohl der Schluss der Aortenklappe als auch die Öffnung der Mitralklappe aufgezeichnet werden kann. Die IVRT kann wie in Abbildung 4 dargestellt gemessen werden.
Pulmonalvenenfluss
Die Pulmonalvenen transportieren sauerstoffreiches Blut aus der Lunge zum linken Vorhof. Die Pulmonalvenen haben keine Klappen. Der Fluss durch die Pulmonalvenen kann als ergänzende Methode zur Untersuchung der diastolischen Funktion verwendet werden. Die Pulmonalvenen werden im apikalen Vierkammerblick dargestellt. Die obere rechte Pulmonalvene ist oft am einfachsten darzustellen. Die Pulmonalvenengeschwindigkeiten werden mit gepulstem Doppler aufgezeichnet, wobei das Sample Volume (3-4 mm axiale Länge) etwa 1 cm in die Pulmonalvene hineinragt. Die Sweep-Geschwindigkeit (d.h. Registrierungsgeschwindigkeit) sollte auf 50 bis 100 mm/s eingestellt werden (Abbildung 5).
Während der Systole sind zwei positive Wellen zu sehen, nämlich PVs1 und PVs2. PVs1 und PVs2 können miteinander verschmolzen sein, wodurch sie schwer zu unterscheiden sind. PVs1 und PVs2 repräsentieren Blutflüsse in den linken Vorhof während der Systole. Die Kraft hinter PVs1 ist die atriale Relaxation, die zu einem niedrigeren atrialen Druck führt. PVs2 ist auf einen Druckanstieg im Lungenkreislauf zurückzuführen, der durch die Kontraktion des rechten Ventrikels verursacht wird. PVd tritt während der Diastole auf und fällt mit der mitralen E-Welle zusammen. Der Einfachheit halber werden PVs1 und PVs2 im Folgenden als PVs bezeichnet.
Die letzte Welle, PVa (oder PV AR) ist negativ, was bedeutet, dass der Fluss umgekehrt ist (Blut fließt vom linken Vorhof zurück in die Pulmonalvene). Diese Flussumkehrung wird durch die Vorhofkontraktion verursacht, die das Blut zurück in die Pulmonalvenen drückt.
PVs ist normalerweise größer als PVd, was zu einem PVs/PVd-Verhältnis >1 führt. Die diastolische Dysfunktion führt zu einem erhöhten Vorhofdruck, der die Füllung des linken Vorhofs beeinflusst. Dies führt zu charakteristischen Veränderungen der PVs und PVd, sodass die PVs kleiner und die PVd größer werden, was zu einem PVs/PVd-Verhältnis <1 führt. Junge Menschen können allerdings ein PVs/PVd-Verhältnis <1 als normalen Befund aufweisen.
Wenn die linksventrikuläre Compliance abnimmt, stößt der Vorhof bei der Kontraktion auf einen höheren Widerstand, was zu einer erhöhten Flussumkehr in der Pulmonalvene führt. Dies führt zu einer größeren und breiteren PVa-Welle. Eine PVa-Geschwindigkeit größer als >35 cm/s deutet auf einen erhöhten linksventrikulären enddiastolischen Füllungsdruck hin. Die PVa-Dauer wird länger als die Dauer der mitralen A-Welle. Wenn die Differenz zwischen der PVa-Dauer und der A-Wellen-Dauer >30 ms beträgt, ist der enddiastolische Füllungsdruck wahrscheinlich >20 mmHg.
Messungen der Pulmonalvenengeschwindigkeiten sind schwierig durchzuführen und sollten als ergänzende Methoden angesehen werden.
Einstufung der diastolischen Dysfunktion
Die diastolische Dysfunktion wird von Grad 1-4 eingestuft.
- Diastolische Dysfunktion Grad 1 (abnormale Relaxation) — dieser Zustand ist durch ein E/A-Quotient <1 gekennzeichnet. Die Dezelerationszeit ist verlängert (normalerweise >240 ms) und die IVRT ist >90 ms
- Diastolische Dysfunktion Grad 2 (pseudo-normales Muster) — der Mitraleinstrom zeigt ein normales Erscheinungsbild mit einem E/A-Quotient zwischen 1 und 1,5. Die Dezelerationszeit liegt zwischen 150 und 200 ms und die IVRT ist >90 ms
- Diastolische Dysfunktion Grad 3 (restriktive Füllung) — dieser Zustand ist gekennzeichnet durch eine hohe E-Wellen-Amplitude und eine niedrige A-Wellen-Amplitude, mit verringerter Dezelerationszeit (<150 ms). Der E/A-Quotient ist >2. Die IVRT ist >70 ms. Die restriktive Füllung wird entweder als irreversibel oder reversibel bezeichnet, je nachdem, ob das Muster während eines Valsalva-Manövers verschwindet. Wenn sich das Muster während des Valsalva-Manövers normalisiert, wird es als reversible restriktive Füllung klassifiziert
- Wenn ein Grad-3-Muster trotz Valsalva-Manöver persistiert, dann wird dies als irreversible restriktive Füllung klassifiziert, was auch die diastolische Dysfunktion Grad 4 definiert
Valsalva-Manöver und die Beurteilung der diastolischen Funktion
Valsalva-Manöver können durchgeführt werden, um die diastolische Dysfunktion weiter zu beurteilen. Das Valsalva-Manöver wird durch mäßig kraftvolles Ausatmen gegen einen geschlossenen Atemweg durchgeführt. Normalerweise soll versuchen werden, bei geschlossenem Mund und eingeklemmter Nase Luft auszupusten, als ein Luftballon aufblasen werden soll. Dies führt zu einer verminderten Vorlast und einem verringerten Druck im linken Vorhof. Die maximalen E-Wellen- und A-Wellen-Geschwindigkeiten nehmen um etwa 20% ab.
Das Valsalva-Manöver ist nützlich, da die Verringerung der Vorlast und des Drucks im linken Vorhof den E/A-Quotienten je nach Grad der diastolischen Dysfunktion charakteristisch beeinflusst. Personen mit pseudonormalem Muster (diastolische Dysfunktion Grad 2) weisen bei der Durchführung des Valsava-Manövers eine Dysfunktion Grad 1 (abnormale Relaxation) auf. Personen mit Dysfunktion Grad 3 (restriktive Füllung) können eine Dysfunktion Grad 1 (abnormale Relaxation) oder Grad 2 (pseudo-normales Muster) aufweisen. Wenn eine Dysfunktion Grad 3 durch das Valsava-Manöver nicht beeinträchtigt wird, wird die Erkrankung als diastolische Dysfunktion Grad 4 (irreversible restriktive Füllung) eingestuft.
Appendix (auf Englisch)
Table 1. Two-dimensional and Doppler methods for assessment of LV diastolic function (Nagueh et al)
A, atrial filling; AR, Atrial reversal; BSA, body surface area; CW, continuous wave; D, diastole; e′, early diastolic; E, early filling; ECG, electrocardiographic; IVRT, isovolumic relaxation time; LA, left atrium; MV, mitral valve; PV, pulmonary vein; PW, pulsed-wave; S, systole; TDI, tissue Doppler imaging; TR, tricuspid regurgitation. All Doppler and M-mode recordings are preferably acquired at a sweep speed of 100 mm/sec.
| Variable | Acquisition | Analysis |
|---|---|---|
| Peak E-wave velocity (cm/sec) | 1. Apical four-chamber with color flow imaging for optimal alignment of PW Doppler with blood flow. 2. PW Doppler sample volume (1–3 mm axial size) between mitral leaflet tips. 3. Use low wall filter setting (100–200 MHz) and low signal gain.4.Optimal spectral waveforms should not display spikes or feathering. | Peak modal velocity in early diastole (after ECG T wave) at the leading edge of spectral waveform |
| Peak A-wave velocity (cm/sec) | 1. Apical four-chamber with color flow imaging for optimal alignment of PW Doppler with blood flow. 2. PW Doppler sample volume (1–3 mm axial size) between mitral leaflet tips. 3. Use low wall filter setting (100–200 MHz) and low signal gain. 4. Optimal spectral waveforms should not display spikes or feathering. | Peak modal velocity in late diastole (after ECG P wave) at the leading edge of spectral waveform |
| MV A duration (msec) | 1.Apical four-chamber with color flow imaging for optimal alignment of PW Doppler with blood flow. 2. PW Doppler sample volume (1–3 mm axial size) at level of mitral annulus (limited data on how duration compares between annulus and leaflet tips). 3. Use low wall filter setting (100–200 MHz) and low signal gain. 4. Optimal spectral waveforms should not display spikes or feathering. | Time interval from A-wave onset to end of A wave at zero baseline. If E and A are fused (E velocity > 20 cm/sec when A velocity starts), A-wave duration will often be longer because of increased atrial filling stroke volume. |
| MV E/A ratio | See above for proper technique of acquisition of E and A velocities. | MV E velocity divided by A-wave velocity |
| MV DT (msec) | Apical four-chamber: pulsed Doppler sample volume between mitral leaflet tips | Time interval from peak E-wave along the slope of LV filling extrapolated to the zero-velocity baseline. |
| Pulsed-wave TDI e′ velocity (cm/sec) | 1. Apical four-chamber view: PW Doppler sample volume (usually 5–10 mm axial size) at lateral and septal basal regions so average e′ velocity can be computed. 2. Use ultrasound system presets for wall filter and lowest signal gain. 3. Optimal spectral waveforms should be sharp and not display signal spikes, feathering or ghosting. | Peak modal velocity in early diastole at the leading edge of spectral waveform |
| Mitral E/e′ | See above for acquisition of E and e′ velocities | MV E velocity divided by mitral annular e′ velocity |
| LA maximum volume index (mL/BSA) | 1. Apical four- and two-chamber: acquire freeze frames 1–2 frames before MV opening. 2. LA volume should be measured in dedicated views in which LA length and transverse diameters are maximized. | Method of disks or area-length method and correct for BSA. Do not include LA appendage or pulmonary veins in LA tracings from apical four- and apical two-chamber views. |
| PV S wave (cm/sec) | 1.Apical four-chamber with color flow imaging to help position pulsed Doppler sample volume (1–3 mm axial size). 2. Sample volume placed at 1–2 cm depth into right (or left) upper PV. 3. Use low wall filter setting (100–200 MHz) and low signal gain. 4. Optimized spectral waveforms should not display signal spikes or feathering. | Peak modal velocity in early systole at the leading edge of spectral waveform |
| PV D wave (cm/sec) | Same as for PV S wave. | Peak modal velocity in early diastole after MV opening at leading edge of spectral waveform |
| PV AR duration (msec) | Apical four-chamber: sample volume placed at 1–2 cm depth into right (or left) upper PV with attention to presence of LA wall motion artifacts | Time interval from AR-wave onset to end of AR at zero baseline |
| PV S/D ratio | See above for acquisition of pulmonary vein S and D velocities. | PV S wave divided by D-wave velocity or PV S wave time-velocity integral/PV D wave time-velocity integral. |
| CW Doppler: TR systolic jet velocity (m/sec) | 1. Parasternal and apical four-chamber view with color flow imaging to obtain highest Doppler velocity aligned with CW. 2. Adjust gain and contrast to display complete spectral envelope without signal spikes or feathering | Peak modal velocity during systole at leading edge of spectral waveform |
| Valsalva maneuver | Recording obtained continuously through peak inspiration and as patient performs forced expiration for 10 sec with mouth and nose closed. | Change in MV E velocity and E/A ratio during peak strain and following release |
| Secondary measures | ||
| Color M-mode Vp (cm/sec) | Apical four-chamber with color flow imaging for M-mode cursor position, shift color baseline in direction of mitral valve inflow to lower velocity scale for red/yellow inflow velocity profile | Slope of inflow from MV plane into LV chamber during early diastole at 4-cm distance |
| IVRT | Apical long-axis or five-chamber view, using CW Doppler and placing sample volume in LV outflow tract to simultaneously display end of aortic ejection and onset of mitral inflow. | Time between aortic valve closure and MV opening. For IVRT, sweep speed should be 100 mm/sec. |
| TE-e′ | Apical four-chamber view with proper alignment to acquire mitral inflow at mitral valve tips and using tissue Doppler to acquire septal and lateral mitral annular velocities. | Time interval between peak of R wave in QRS complex and onset of mitral E velocity is subtracted from time interval between QRS complex and onset of e′ velocity. RR intervals should be matched and gain and filter settings should be optimized to avoid high gain and filter settings. For time intervals, sweep speed should be 100 mm/sec. |
Table 2 – Utility, advantages and limitations of variables used to assess LV diastolic function (Nagueh et al).
AR, Atrial reversal velocity in pulmonary veins; PA, pulmonary artery; PN, pseudonormal; PR, pulmonary regurgitation; PV, pulmonary vein; PVR, pulmonary vascular resistance; RA, right atrial; TDI, tissue Doppler imaging.
| Variable | Utility and physiologic background | Advantages | Limitations |
|---|---|---|---|
| Mitral E velocity | E-wave velocity reflects the LA-LV pressure gradient during early diastole and is affected by alterations in the rate of LV relaxation and LAP. | 1. Feasible and reproducible. 2. In patients with dilated cardiomyopathy and reduced LVEF, mitral velocities correlate better with LV filling pressures, functional class, and prognosis than LVEF. | 1. In patients with coronary artery disease and patients with HCM in whom LVEF is >50%, mitral velocities correlate poorly with LV filling pressures. 2. More challenging to apply in patients with arrhythmias. 3. Directly affected by alterations in LV volumes and elastic recoil. 4. Age-dependent (decreasing with age). |
| Mitral A velocity | A-wave velocity reflects the LA-LV pressure gradient during late diastole, which is affected by LV compliance and LA contractile function. | Feasible and reproducible. | 1. Sinus tachycardia, first-degree AV block and paced rhythm can result in fusion of the E and A waves. If mitral flow velocity at the start of atrial contraction is >20 cm/sec, A velocity may be increased. 2. Not applicable in AF/atrial flutter patients. 3. Age dependent (increases with aging). |
| Mitral E/A ratio | Mitral inflow E/A ratio and DT are used to identify the filling patterns: normal, impaired relaxation, PN, and restrictive filling. | 1. Feasible and reproducible. 2. Provides diagnostic and prognostic information. 3. In patients with dilated cardiomyopathy, filling patterns correlate better with filling pressures, functional class, and prognosis than LVEF. 4. A restrictive filling pattern in combination with LA dilation in patients with normal EFs is associated with a poor prognosis similar to a restrictive pattern in dilated cardiomyopathy. | 1.The U-shaped relation with LV diastolic function makes it difficult to differentiate normal from PN filling, particularly with normal LVEF, without additional variables. 2. If mitral flow velocity at the start of atrial contraction is >20 cm/sec, E/A ratio will be reduced due to fusion. 3. Not applicable in AF/atrial flutter patients. 4. Age dependent (decreases with aging). |
| Mitral E-velocity DT | DT is influenced by LV relaxation, LV diastolic pressures following mitral valve opening, and LV stiffness. | 1. Feasible and reproducible. 2. A short DT in patients with reduced LVEFs indicates increased LVEDP with high accuracy both in sinus rhythm and in AF. | 1. DT does not relate to LVEDP in normal LVEF. 2. Should not be measured with E and A fusion due to potential inaccuracy. 3. Age dependent (increases with aging). 4. Not applied in atrial flutter. |
| Changes in mitral inflow with Valsalva maneuver | Helps distinguishing normal from PN filling patterns. A decrease of E/A ratio of ≥50% or an increase in A-wave velocity during the maneuver, not caused by E and A fusion, are highly specific for increased LV filling pressures. | When performed adequately under standardized conditions (keeping 40 mm Hg intrathoracic pressure constant for 10 sec) accuracy in diagnosing increased LV filling pressures is good. | 1. Not every patient can perform this maneuver adequately. The patient must generate and sustain a sufficient increase in intrathoracic pressure, and the examiner needs to maintain the correct sample volume location between the mitral leaflet tips during the maneuver. 2. It is difficult to assess if it is not standardized. |
| Mitral “L” velocity | Markedly delayed LV relaxation in the setting of elevated LV filling pressures allows for ongoing LV filling in mid diastole and thus L velocity. Patients usually have bradycardia. | When present in patients with known cardiac disease (e.g., LVH, HCM), it is specific for elevated LV filling pressures. However, its sensitivity is overall low. | Rarely seen in normal LV diastolic function when the subject has bradycardia but it is then usually <20 cm/sec. |
| IVRT | IVRT is ≤70 msec in normal subjects and is prolonged in patients with impaired LV relaxation but normal LV filling pressures. When LAP increases, IVRT shortens and its duration is inversely related to LV filling pressures in patients with cardiac disease. | 1. Overall feasible and reproducible. 2. IVRT can be combined with other mitral inflow parameters as E/A ratio to estimate LV filling pressures in patients with HFrEF. 3. It can be combined with LV end-systolic pressure to estimate the time constant of LV relaxation (τ). 4. It can be applied in patients with mitral stenosis in whom the same relation with LV filling pressures described above holds. 5. In patients with MR and in those after MV replacement or repair, it can be combined with TE-e′ to estimate LV filling pressures. | 1. IVRT duration is in part affected by heart rate and arterial pressure. 2. More challenging to measure and interpret with tachycardia. 3. Results differ on the basis of using CW or PW Doppler for acquisition. |
| Pulsed-wave TDI-derived mitral annular early diastolic velocity: e′ | A significant association is present between e′ and the time constant ofLV relaxation (τ) shown in both animals and humans.The hemodynamic determinants of e′ velocity include LV relaxation, restoring forces and filling pressure. | 1. Feasible and reproducible. 2. LV filling pressures have a minimal effect on e′ in the presence of impaired LV relaxation. 3. Less load dependent than conventional blood-pool Doppler parameters. | 1. Limited accuracy in patients with CAD and regional dysfunction in the sampled segments, significant MAC, surgical rings or prosthetic mitral valves and pericardial disease. 2. Need to sample at least two sites with precise location and adequate size of sample volume. 3. Different cutoff values depending on the sampling site for measurement. 4. Age dependent (decreases with aging). |
| Mitral E/e′ ratio | e′ velocity can be used to correct for the effect of LV relaxation on mitral E velocity, and E/e′ ratio can be used to predict LV filling pressures. | 1. Feasible and reproducible. 2. Values for average E/e′ ratio < 8 usually indicate normal LV filling pressures, values > 14 have high specificity for increased LV filling pressures. | 1. E/e′ ratio is not accurate in normal subjects, patients with heavy annular calcification, mitral valve and pericardial disease. 2. “Gray zone” of values in which LV filling pressures are indeterminate. 3. Accuracy is reduced in patients with CAD and regional dysfunction at the sampled segments. 4. Different cutoff values depending on the site used for measurement. |
| TE-e′ time interval | Can identify patients with diastolic dysfunction due to delayed onset of e′ velocity compared with onset of mitral E velocity. | 1. Ratio of IVRT to TE-e′ can be used to estimate LV filling pressures in normal subjects and patients with mitral valve disease. 2. TE-e′ can be used to differentiate patients with restrictive cardiomyopathy who have a prolonged time interval from those with pericardial constriction in whom it is not usually prolonged. | More challenging to acquire satisfactory signals with close attention needed to location, gain, filter settings as well as matching RR intervals. |
| LA maximum volume index | LA volume reflects the cumulative effects of increased LV filling pressures over time. Increased LA volume is an independent predictor of death, heart failure, AF, and ischemic stroke. | 1. Feasible and reproducible. 2. Provides diagnostic and prognostic information about LV diastolic dysfunction and chronicity of disease. 3. Apical four-chamber view provides visual estimate of LA and RA size which confirms LA is enlarged. | 1.LA dilation is seen in bradycardia, high-output states, heart transplants with biatrial technique, atrial flutter/fibrillation, significant mitral valve disease, despite normal LV diastolic function. 2. LA dilatation occurs in well-trained athletes who have bradycardia and are well hydrated. 3. Suboptimal image quality, including LA foreshortening, in technically challenging studies precludes accurate tracings. 4. It can be difficult to measure LA volumes in patients with ascending and descending aortic aneurysms as well as in patients with large interatrial septal aneurysms. |
| Pulmonary veins: systolic (S) velocity, diastolic (D) velocity, and S/D ratio | S-wave velocity (sum of S1 and S2) is influenced by changes in LAP, LA contractility, and LV and RV contractility.D-wave velocity is mainly influenced by early diastolic LV filling and compliance and it changes in parallel with mitral E velocity.Decrease in LA compliance and increase in LAP is associated with decrease in S velocity and increase in D velocity. | 1. Reduced S velocity, S/D ratio < 1, and systolic filling fraction (systolic VTI/total forward flow VTI) < 40% indicate increased mean LAP in patients with reduced LVEFs. 2. In patients with AF, DT of diastolic velocity (D) in pulmonary vein flow can be used to estimate mean PCWP. | 1. Feasibility of recording PV inflow can be suboptimal, particularly in ICU patients. 2. The relationship between PV systolic filling fraction and LAP has limited accuracy in patients with normal LVEF, AF, mitral valve disease and HCM. |
| Ar-A duration | The time difference between duration of PV flow and mitral inflow during atrial contraction is associated with LV pressure rise because of atrial contraction and LVEDP. The longer the time difference, the higher LVEDP. | 1. PV Ar duration > mitral A duration by 30 msec indicates an increased LVEDP. 2. Independent of age and LVEF. 3. Accurate in patients with MR and patients with HCM. | 1. Adequate recordings of Ar duration may not be feasible by TTE in several patients. 2. Not applicable in AF patients. 3. Difficult to interpret in patients with sinus tachycardia or first-degree AV block with E and A fusion. |
| CW Doppler TR systolic jet velocity | A significant correlation exists between systolic PA pressure and noninvasively derived LAP.In the absence of pulmonary disease, increased systolic PA pressure suggests elevated LAP. | Systolic PA pressure can be used as an adjunctive parameter of mean LAP. Evidence of pulmonary hypertension has prognostic implications. | 1. Indirect estimate of LAP. 2. Adequate recording of a full envelope is not always possible, though intravenous agitated saline or contrast increases yield. 3. With severe TR and low systolic RV-RA pressure gradient, accuracy of calculation is dependent on reliable estimation of RA systolic pressure. |
| CW Doppler PR end-diastolic velocity | A significant correlation exists between diastolic PA pressure and invasively as well as noninvasively derived LAP. In the absence of pulmonary disease, increased diastolic PA pressure is consistent with elevated LAP. | Diastolic PA pressure can be used as an adjunctive parameter of mean LAP. Evidence of pulmonary hypertension has prognostic implications. | 1. Adequate recording of a full PR jet envelope is not always possible though intravenous contrast increases yield. 2. Accuracy of calculation is dependent on the reliable estimation of mean RAP. 3. If mean PA pressure is >40 mm Hg or PVR >200 dynes·s·cm−5, PA diastolic pressure is higher by >5 mm Hg over mean PCWP. |
| Color M-mode Vp: Vp, and E/Vp ratio | Vp correlates with the time constant of LV relaxation (τ) and can be used as a parameter of LV relaxation.E/Vp ratio correlates with LAP. | 1. Vp is reliable as an index of LV relaxation in patients with depressed LVEFs and dilated left ventricle but not in patients with normal EFs. 2. E/Vp ≥ 2.5 predicts PCWP >15 mm Hg with reasonable accuracy in patients with depressed EFs. | 1. There are different methods for measuring mitral-to-apical flow propagation. 2. In patients with normal LV volumes and LVEF but elevated LV filling pressures, Vp can be misleadingly normal. 3. Lower feasibility and reproducibility. 4. Angulation between M-mode cursor and flow results in erroneous measurements. |