LA VALUTAZIONE DELLA CONTRATTILITA' MIOCARDICA REGIONALE IN ATLETI
Relatore: 
Antonio Ingarozza

 

Oggigiorno la Medicina Generale si sta avvicinando sempre più ad alcune branche specialistiche tra cui la Medicina dello Sport non solo per l’ovvia considerazione che la “prescrizione” dell’esercizio fisico faccia parte della strategia centrale per la prevenzione del rischio cardio-vascolare ma anche per il fatto che gli ultimi decreti legislativi portano il medico di famiglia ad approcciarsi ai certificati di idoneità sportiva non agonistica ed amatoriale in maniera sempre più simile ai protocolli vigenti per la pratica agonistica.
In tal senso qualsiasi aggiornamento su tali tematiche può essere, seppur di pertinenza specialistica, utile allo stesso tempo per un corretto aggiornamento per il medico di medicina generale. Il cuore d’atleta è uno degli argomenti più importanti della medicina dello sport poiché introduce e spiega tutti i processi di fisiologia cardiaca che avvengono nei soggetti allenati e che devono essere ben compresi per attuare una corretta valutazione medica in questi soggetti stessi.

 


Tali meccanismi però , non sempre sono così chiari nel dettaglio, specie se si vanno ad analizzare da un punto di vista della complessa architettura delle fibre miocardiche che è emersa negli ultimi decenni e che complica notevolmente il quadro in soggetti sportivi.
La contrattilità delle fibre miocardiche è un meccanismo complesso,caratterizzato da ispessimento,spostamento e torsione, che non è ancora del tutto compreso né in condizioni fisiologiche nè in condizioni patologiche. Negli atleti, dove la regolare attività sportiva induce inevitabili modificazioni morfologiche e funzionali al livello cardiaco [2,3], l’interesse per la contrazione miocardica a riposo e durante sforzo, e per la condizione delle proprietà contrattili del ventricolo sinistro [4,5], è dovuto all’importanza critica del controllo e della gestione dell’allenamento.
Attualmente la valutazione della funzione miocardica regionale è affidata alla frazione d’eiezione (FE) che è il più comune parametro usato per studiare  la performance cardiaca, ed è registrata di routine in tutti gli studi ecocardiografici. La frazione d’eiezione rappresenta però un indice di valutazione globale e semiquantitativa della contrattilità miocardica, non offrendo nessun sussidio allo studio della deformazione regionale che rappresenta invece la base per una valutazione corretta da un punto di vista anatomo-fisiologico della dinamica contrattile, e dunque per una visione reale della contrazione cardiaca,specialmente alla luce delle recenti scoperte sulla non uniformità di contrazione [6]. L’ecocardiografia tradizionale permette  solo una stima soggettiva della contrattilità regionale attraverso l’analisi del movimento e dell’ispessimento della parete cardiaca. Nasce pertanto l’esigenza di una nuova tecnica che permetta una valutazione oggettiva della deformazione miocardica regionale.


La deformazione regionale può essere valutata oltre che con l’ecocardiografia tradizionale (movimento ed ispessimento di parete) anche mediante l’utilizzo del Doppler tissutale, ottenendo i valori delle velocità di contrazione e rilasciamento della parete miocardica. Più recentemente, la misurazione delle velocità miocardiche e degli indici di deformazione miocardica con Tissue Doppler Imaging (TDI) è stata proposta come un nuovo approccio quantitativo per lo studio della funzione miocadica regionale [7,8,9,10,11,12,13]. La diffusione di tale metodica ha però evidenziato alcuni limiti di una valutazione qualitativa della cinetica regionale. Pertanto, la necessità di una tecnica in grado di quantizzare la funzione miocardica regionale del ventricolo sinistro è divenuta sempre più evidente. Nonostante i risultati promettenti ottenuti con l’uso delle velocità, lo studio del movimento miocardico regionale presenta importanti limiti. Infatti, i valori delle velocità miocardiche dipendono dal sito di misurazione, sono influenzate dal movimento cardiaco globale, dalla rotazione cardiaca e soprattutto dall’interazione fra regioni miocardiche adiacenti che rendono le velocità miocardiche di limitata utilità nella valutazione quantitativa della contrattilità regionale miocardica.
Dunque al fine di superare tali limitazioni è nato lo Strain/Strain rate imaging come tecnica sperimentale innovativa e non invasiva per la valutazione oggettiva in tempo reale della deformazione miocardica regionale. I parametri misurati con S/SR sono infatti omogenei lungo le pareti cardiache e sono meno influenzati dal movimento cardiaco globale e dal trascinamento esercitato da segmenti miocardici adiacenti [14,15].
Mirsky e Parmely hanno definito lo “strain” come una quantità priva di dimensione rappresentante una modificazione percentuale di un oggetto da uno stato di riposo ad uno acquisito tramite l’applicazione di una forza [16]. Lo strain è pertanto una misura con una base fisica della funzione regionale miocardica ed è stata proposto per analizzare in maniera più sensibile la funzione sistolica normale ed anormale del cuore e per essere un’importante guida non invasiva della contrattilità del ventricolo sinistro [17]. Lo strain è dunque intimamente correlato alla performance cardiaca  e quindi anche alla frazione d’eiezione dipendendo dalle situazioni di carico volumetrico, e rappresenta la percentuale locale di allungamento o accorciamento del tessuto miocardico.In relazione ad uno stato di riposo in espansione si ha uno strain positivo mentre in compressione si ha uno strain negativo.
 Lo “strain rate” è invece lo strain istantaneo per unità di tempo e possiede lo stesso segno dello strain: positivo durante allungamento,negativo durante accorciamento.


Un gruppo di autori afferenti al reparto di Medicina dello Sport dell'Università degli studi di Firenze del Prof.G.Galanti tra cui il Dott.Antonio Ingarozza (attuale segretario scientifico AIMEF) ha portato a termine uno studio (pubblicato su Circulation del 2007) al fine di compiere una valutazione della potenziale applicazione della tecnica sperimentale dello Strain by Speckle tracking nell’analisi quantitativa della contrattilità segmentale in atleti durante test da sforzo, dando le prime evidenze dei diversi contributi dei segmenti miocardici nella contrazione del cuore dalla base all’apice.[1]
A tal riguardo sono stati studiati 35 soggetti (età media 20 ± 5 anni) comprendenti 25 atleti giocatori di calcio allenati regolarmente 3 ore al giorno, per cinque giorni alla settimana, per dieci mesi all’anno e 10 controlli sedentari.
Gli atleti sono stati sottoposti ad una valutazione clinica generale completa ( anamnesi ed esame obiettivo ) e ad una visita cardiologica comprendente un ECG basale. Seguendo il protocollo di studio, ogni soggetto è rimasto a riposo per 10 minuti, successivamente è stato sottoposto ad un esame ecocardiografico trans-toracico a riposo e dopo test con handgrip. Inoltre è stata misurata la pressione sanguigna sistolica e diastolica a riposo e  alla conclusione dello sforzo massimo. Lo sforzo con handgrip test è stato considerato efficace quando il valore medio della pressione sistolica è aumentato in maniera statisticamente significativa durante handgrip rispetto alle condizioni di riposo (P<0.005).  Tale protocollo sperimentale è stato effettuato su tutti gli atleti, eseguendo contemporaneamente un‘analisi ecocardiografica generale in modo da ottenere le immagini bidimensionali analizzate successivamente mediante la metodologia  speckle tracking  per il calcolo dello strain/strain rate.
In questo studio sono stati calcolati quindi i valori delle velocità e dello strain/strain rate longitudinale sistolico  al livello dei segmenti basali ed apicali, i cui valori espressi e considerati nei risultati sono stati ottenuti facendo una media tra quelli registrati al livello del setto interventricolare e quelli della parete laterale del ventricolo sinistro.

 

 

Nella figura sottostante sono rappresentate nei tre riquadri rettangolari a destra, dall’alto verso il basso, le curve rispettivamente delle velocità, strain e strain rate. L’immagine ecocardiografica campione è visualizzata nel piccolo riquadro in alto a sinistra. Nei tre riquadri a sinistra invece sono raffigurati i valori delle velocità, strain, strain rate secondo una mappa di colori, dove durante la sistole (si veda il tracciato ECG sovraimpresso) l’accorciamento delle pareti cardiache del ventricolo sinistro lungo un asse longitudinale appare in rosso, mentre l’allungamento durante la diastole in blu.

 

                                

 

Nelle figure sottostanti invece sono rappresentati i valori delle velocità, stran e stran rate al livello dei segmenti apicali (a sinistra) e basali (a destra).

 

     

 

 

I valori di pressione sanguigna sistolica e diastolica, registrati nei due gruppi considerati  durante lo studio sperimentale, mostrano un aumento nei valori sistolici all'apice della prova con handgrip rispetto alle condizioni di  riposo (p=0,001), confermando che lo sforzo effettuato è rilevante.

 

 

 

 

Dall’analisi dei risultati dei dati relativi allo strain nella popolazione atletica si è così potuto notare un aumento significativo dei valori di strain/strain rate e delle velocità durante l’handgrip al livello dei segmenti apicali, non accompagnato da un altrettanto significativo aumento di tali valori al livello dei segmenti basali. Al livello apicale infatti i valori di picco sistolico di Strain (%) sono passati da un valore di -17,31 ± 2.3 a riposo ad un valore di -24.47 ± 2.8 sotto sforzo, lo Strain rate (1/s) da un valore di -0.96 ± 2.1 a riposo ad un valore di -1.22 ± 0.3 sotto sforzo,le velocità (cm/s) da -0.93 ± 0.5 a -1.40 ± 0.6 sotto sforzo.
Al contrario il gruppo di controllo non ha mostrato nessuna differenza significativa nei valori basali e apicali, nè a riposo nè sotto sforzo.

Nel cuore d’atleta studiato dunque, un breve sforzo isometrico acuto ha prodotto un aumento nelle prestazioni apicali con un aumento significativo dello S, S/R rispetto ai  soggetti di controllo che invece non hanno mostrato particolari modificazioni nella dinamica contrattile.

 

L'efficienza infatti trovata nel cuore degli atleti durante l'attività  sportiva potrebbe essere infatti differente nei vari segmenti del ventricolo sinistro.

In particolare, i valori delle velocità come anche quelli dello strain/strain rate potrebbero cambiare dai segmenti basali a quelli apicali, poichè quest’ultimi presentano una profonda curvatura per i motivi geometrici. L'ipertrofia del ventricolo sinistro trovata negli atleti, ha infatti la capacità, sotto condizioni d’esercizio, di migliorare sia l’accorciamento longitudinale che l’ispessimento radiale della parete durante la contrazione miocardica in sistole. All'apice, dove lo spessore ha una dimensione che è paragonabile al raggio di curvatura locale, l'ispessimento risulta essere particolarmente efficace nell'aumento dello strain e quindi nella deformazione regionale. Infatti, mentre lo strain nei segmenti basali è principalmente dovuto alla variazione longitudinale delle velocità lungo il segmento, nei segmenti con curvatura pronunciata, quali l'apice, l’accorciamento delle fibre sub-endocardiche è dovuto anche al movimento radiale interno della parete che avviene durante la contrazione, la quale a sua volta risulta pertanto aumentata dalla presenza dell'ipertrofia.
Inoltre è comparso un modesto aumento dei valori di strain sistolico nel ventricolo destro rispetto al sinistro, anche se ulteriori studi comprendenti un più ampio ed eterogeneo campione di atleti dovrebbe essere eseguiti per studiare questo comportamento particolare.


Concludendo si può dire dunque che l’uso dello Strain/Strain rate in medicina nasca da un’applicazione di concetti provenienti dall’igegneria meccanica, che è in grado così di fornire una metodologia non invasiva e dai costi accettabili  per la valutazione della contrattilità regionale. In ecocardiografia lo S/SR è ancora però una tecnica sperimentale, presentando alcuni limiti soprattutto di ordine tecnico ed ulteriori studi saranno ovviamente necessari in futuro per la validazione di tale tecnica nella pratica clinica.


In linea generale però tali considerazioni, confermano il comportamento fisiologico del cuore d'atleta durante lo sforzo, e suggeriscono inoltre l'importanza di porre l’attenzione sui segmenti apicali del miocardio negli atleti in modo da chiarire alcuni meccanismi sconosciuti intimamente correlati con le modificazioni morfologiche e funzionali che il regolare esercizio fisico induce.

 

 

BIBLIOGRAFIA


1. Circulation. 2007;116:II_449. - American Heart Association
Real Time Evaluation Of Longitudinal Peak Systolic Strain Of Left And Right Ventricles After An Isometric Test. Behaviour In Athletes
Giorgio Galanti; Antonio Ingarozza ; Laura Stefani ; Valentina Di Tante ; Roberto Mercuri ; Alessio De Luca ; Loira Toncelli ; Maria Concetta Roberta Vono ; Paolo Manetti ; Luigi Caselli ; Marco Gianassi ; Gianni Pedrizzetti.
Univ of Florence, Florence, Italy

 

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