Evaluation of Left Ventricular Volumes and Ejection Fraction From Gated Myocardial Perfusion SPECT Processed with “Myovation Evolution”: Comparison of three Automated Software Packages Using Cardiac Magnetic Resonance as Reference

Backgound: The development of resolution recovery (RR) algorithms has made it possible to preserve good quality of cardiac images in spite of reduced number of counts during study acquisition. Objective: Our purpose was to evaluate the performance of three different software packages in the quantification of left ventricular (LV) end-diastolic volume (EDV), end-systolic volume (ESV) and ejection fraction (EF) from gated perfusion SPECT, applying a resolution recovery (RR) algorithm (GE Myovation Evolution), respect to cardiac MRI (cMRI) as gold standard. Methods: We retrospectively enrolled 21 patients, with suspected or known coronary heart disease. Images at rest were reconstructed by filtered back projection (FBP) and by an iterative protocol with the RR algorithm. EDV, ESV and LVEF were automatically computed employing Quantitative gated SPECT (QGS), Myometrix (MX) and Corridor 4DM (4DM). Any difference in EDV, ESV and LVEF calculation between cMRI and the three packages (with FBP and iterative reconstruction with RR) was tested using Wilcoxon or paired t-test, with assumption of normality assessed using ShapiroWilk test. Agreement between imaging reconstruction algorithms and between gated-SPECT software packages and cMRI was studied with Pearson’s (r) or Spearman’s (R) correlation coefficients and Lin’s concordance correlation coefficient (LCC). Results: Intra-software evaluation always revealed very strong correlation coefficients (R, r ≥ 0.8) and excellent LCC coefficients (LCC > 0.95), except for LCC coefficient between MX-FBP and MX-RR in EDV evaluation, nevertheless considered very good (LCC = 0.94). EDV and ESV had significantly lower value when calculated with RR algorithm respect to FBP reconstruction in QGS and MX. LVEF estimation did not show significant differences for QGSFBP, QGS-RR, MX and 4DM-RR with respect to cMRI. Results: Intra-software evaluation always revealed very strong correlation coefficients (R, r ≥ 0.8) and excellent LCC coefficients (LCC > 0.95), except for LCC coefficient between MX-FBP and MX-RR in EDV evaluation, nevertheless considered very good (LCC = 0.94). EDV and ESV had significantly lower value when calculated with RR algorithm respect to FBP reconstruction in QGS and MX. LVEF estimation did not show significant differences for QGSFBP, QGS-RR, MX and 4DM-RR with respect to cMRI. Conclusion: All reconstruction methods sistematically understimate EDV and ESV, with higher underestimation applying only the RR. No significant differences were observed between 4DM -RR and 4DM-FBP, for each parameter, when 4DM package was used.

Сравнительный анализ данных перфузионной сцинтиграфии миокарда у пациентов с поражением коронарных артерий различной степени выраженности

Известно, что дестабилизация атеросклеротической бляшки коронарных артерий (КА) играет ключевую роль в развитии осложнений хронической ишемической болезни сердца (ИБС). Ранняя диагностика ишемии миокарда и определение субклинического стеноза КА с помощью неинвазивного метода визуализации сердца может стать важным методом в предотвращении развития сердечно-сосудистых осложнений у данной популяции больных. Цель исследования. Определить выраженность преходящих нарушений перфузии миокарда, выявленных при однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОЭКТ) миокарда у пациентов со стенозами КА различной степени тяжести. Материал и методы. В исследование включен 231 пациент (средний возраст 6210лет). Проанализированы факторы кардиального риска. Всем пациентам проводили ОЭКТ миокарда по стандартному протоколу. Региональную перфузию миокарда оценивали с использованием стандартизированной 20-сегментной модели, на которой оценивали: SSS общий счет снижения перфузии миокарда при нагрузке SDS общую разницу счета, соответствующую степени выраженности преходящей ишемии левого желудочка (ЛЖ). На основании полученных данных обследуемых пациентов классифицировали на группы: с нормальной перфузией (SSS4), незначительной (SSS4-6), умеренной и выраженной степенью снижения (SSS712 и SSS13 соответственно) перфузии миокарда ЛЖ. Результаты SDS классифицировали как: отсутствие ишемии (SDS2), умеренная преходящая ишемия (SDS2-6) и выраженная преходящая ишемия (SDS7). Количественные показатели перфузии миокарда сравнивали с результатами инвазивной коронароангиографии (КАГ). Результаты. Из 231 пациента у 69 (29,9) по данным КАГ были выявлены стенозы до 20, у 126 (54,5) стенозы 2049, у 36 (15,6) стенозы 50 и более. Сравнительный анализ количественных показателей перфузии миокарда (SSS и SDS) и результатов КАГ показал, что достоверные дефекты перфузии после нагрузки и преходящая ишемия ЛЖ определены в основном у пациентов со стенозами КА50 (47,2 и 63,9 соответственно, р0,01). В группе пациентов с стенозами КА 2049 у 42,1 показатели SSS соответствовали незначительной (25,4) и умеренной (16,7) степени снижения перфузии после нагрузки (р0,01). При сопоставлении данных перфузионной сцинтиграфии миокарда выявлена связь между показателем SSS, наличием факторов риска и наличием сопутствующих заболеваний у пациентов с ИБС (р0,05). Заключение. Перфузионная ОЭКТ миокарда может использоваться в качестве метода выявления преходящей ишемии миокарда у пациентов со стенозами КА различной тяжести. Ключевые слова: ишемическая болезнь сердца, однофотонная эмиссионная компьютерная томография, перфузия миокарда, сцинтиграфия миокарда, необструктивное поражение, обструктивное поражение, коронароангиография.Vulnerable atherosclerotic plaque in coronary arteries (CA) is the primary mechanism responsible for complications of CAD even in the terms of non-obstructive CAD. Early determination of myocardial ischemia and CA stenosis with non-invasive imaging technique could predict the development of major cardiac events in patients with CAD. Aim: evaluation the severity of myocardial perfusion defects with single photon emission computed tomography (SPECT) in patients with obstructive or non-obstructive CAD. Material and methods: Overall 231patients (average age of 6210) were analyzed. All patients underwent 1-day gated perfusion SPECT protocol before coronary angiography (CAG). SPECT images were quantified by SSS and SDS using Cedars-Sinai QPS. Normal myocardial perfusion was considered if SSS4 mildly abnormal: SSS4-7 moderate and significantly abnormal: SSS8-12 and SSS13, respectively. Reversible ischemia was defined as SDS2. Degree of ischemia was assessed to moderate (SDS2-7) and severe (SDS7). Obstructive CAD was defined as 50 stenosis in 1 vessel on CAG. Results: From 231 patients 69 (29,9) have non-significant CA stenosis (20), 126 (54,5) have non-obstructive CAD (20-49) and 36 (15,6) - obstructive CAD (50). There were significant differences between CA stenosis severity via CAG and SSS via SPECT. In obstructive CAD significant myocardial perfusion defect at stress (SSS) and reversible ischemia (SDS) were observed in 47,2 and 63,9 patients, respectively (p0,01). In patients with non-obstructive CAD although the majority has normal myocardial perfusion in stress (SSS4 55,6), 42,1 has both mild (25,4) and moderate (16,7) myocardial perfusion defects in stress (p0,001). In this subgroup 45,2 of patients have moderate and 18,3 - severe reversible ischemia according to SDS (p0,001). Abnormal perfusion in stress was associated with hazards of cardiac risk factors or associated diseases (p0,05). Conclusion: Perfusion SPECT has a prognostic value over invasive CAG. The addition SPECT quantitative analysis to CAG allows improved risk stratification of patients with non-obstructive CAD.