Electrocardiogram in Assessing Mortality in Acute Coronary Syndromes

Abstract

Sydänsähkökäyrä eli EKG on ollut sydäninfarktin diagnosoinnin kulmakivi yli sadan vuoden ajan. Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että EKG:ssä nähtävien muutosten avulla voidaan arvioida sepelvaltimotautikohtauksen saaneen potilaan ennustetta. EKG:n merkitystä tosielämän sepelvaltimokohtauspotilaiden ennusteen arvioinnissa ei tunneta hyvin.

Tämä väitöskirja koostuu kolmesta osatutkimuksesta (tutkimus I, II ja III). Tutkimme sepelvaltimotautikohtauksen saaneita potilaita ja jaoimme heidät ryhmiin EKG:ssä todettujen muutosten perusteella. Tavoitteena oli tutkia valikoimattomassa tosielämän potilasjoukossa, miten EKG:n perusteella jaetut potilasryhmät eroavat toisistaan riskitekijöiden ja taustasairauksien suhteen. Lisäksi tutkimme EKG- muutosten merkitystä ennusteeseen. Tutkimuksessa I selvitimme, mikä on keskipitkän aikavälin kuolleisuus potilailla, joilla on ST-nousuinfarkti (ST-elevation myocardial infarction; STEMI) ja EKG:n perusteella iskemia-asteluokka 2 (Grade of ischemia 2; G2I) tai 3 (Grade of ischemia 3; G3I). Selvitimme myös niiden STEMI- potilaiden kuolleisuutta, joihin ei voida soveltaa iskemia-asteluokittelua (ryhmä ”no grade”; NG). Tutkimuksessa II selvitimme Q-aallon ja T-aallon inversion vaikutusta yhdessä ja erikseen STEMI-potilaiden kuolleisuuteen. Tutkimuksessa III selvitimme, mikä on eri EKG-muutosten merkitys sepelvaltimotautikohtauksen pitkän aikavälin kuolleisuuteen.

Tutkimusten I ja II aineistona käytettiin HUS-STEMI- (n=448) ja STEMI 2005 - tutkimuksen (n=310) yhdistettyä potilasaineistoa. Kumpikin tutkimus oli havainnoiva, ja niihin otettiin peräkkäisiä STEMI-potilaita. Tutkimuksen III aineistona käytettiin TACOS-tutkimuksen (n=1184) potilaita. TACOS- tutkimukseen otettiin peräkkäisiä potilaita, joilla oli varmennettu sepelvaltimotautikohtaus. Kuolleisuustiedot saatiin Suomen kansallisesta kuolinsyyrekisteristä.

Tutkimuksessa I todettiin, että kuukauden kuolleisuus oli G2I-potilailla 6,8 %, G3I-potilailla 14,8 % ja NG-potilailla 15,3 %, p=0,003. Vuoden kuolleisuus näillä ryhmillä oli 10,3 %, 18,6 % ja 25,2 %, p<0,001. Logistisen regression yhden muuttujan analyysissa G3I-potilailla (OR 2,00, 95 % CI 1,07–3,72) ja NG-potilailla (OR 2,95, 95 % CI 1,79–4,84) oli korkeampi riski kuolla vuoden kuluessa kuin G2I- potilailla. Monimuuttujamallissa NG ennusti vuoden kuolleisuutta (OR 2,82, 95 % CI 1,79–4,84), mutta G3I ei ennustanut vuoden kuolleisuutta tilastollisesti merkitsevästi (OR 2,36, 95 % CI 0,924–6,03).

Tutkimuksessa II todettiin, että Q-aallot ja T-inversiot diagnoosivaiheen EKG:ssä liittyivät STEMI-potilaan vuoden kuolleisuuteen, ja korkein kuolleisuus on potilailla, joilla on sekä Q-aalto että T-inversio (Q+TWI+) (31,0 %). T-inversio ilman Q-aaltoa (Q-TWI+) johti 22,0 % kuolleisuuteen, ja Q-aalto ilman T-inversiota (Q+TWI-) 19,2 % kuolleisuuteen. Ilman kumpaakin EKG-muutosta (Q-TWI-) kuolleisuus oli 9,8 %, p=0,002. Logistisen regression yhden muuttujan analyysissa kukin ryhmä ennusti vuoden kuolleisuutta tilastollisesti merkitsevästi verrattuna Q- TWI- -ryhmään. Monimuuttuja-analyysissa ainoastaan Q+TWI+ ennusti itsenäisesti vuoden kuolleisuutta (OR 7,14, 95 % CI 2,05–24,9), kun taas muiden ryhmien ennustevaikutus ei ollut tilastollisesti merkitsevä.

Tutkimuksen III tärkein havainto oli, että eri EKG-löydöksillä on erilainen kuolleisuusvaikutus pitkällä aikavälillä sepelvaltimotautikohtaukseen sairastuneilla potilailla. Kaplan-Meier-analyysi näytti, että paras ennuste on potilailla, joiden EKG on normaali. Ennuste huononi seuraavassa järjestyksessä eri EKG-muuttujilla: ST- nousu, ST-lasku tai T-inversio, oikea haarakatkos, Q-aalto, muu EKG-muutos, globaali iskemia, vasemman kammion hypertrofia ja vasen haarakatkos, p<0,001. Iällä ja sukupuolella vakioituna kuolleisuutta kymmenen vuoden seurannassa ennustivat vasen haarakatkos (HR 3,25, 95 % CI 1,65–6,40, p=0,001), muut EKG- muutokset (HR 3,01, 95 % CI 1,56–6,09, p=0,001), vasemman kammion hypertrofia (HR 2,54, 95 % CI 1,29–4,97, p=0,007), Q-aallot (HR 2,28, 95 % CI 1,20–4,32, p=0,012) sekä globaali iskemia (HR 2,22, 95 % CI 1,14–4,31, p=0,019). Oikea haarakatkos, ST-nousu tai ST-lasku/T-inversio eivät ennustaneet kymmenen vuoden kuolleisuutta tilastollisesti merkitsevästi.

Johtopäätökset. Kuolleisuutta voidaan ennustaa EKG:n perusteella STEMI:ssä ja muissa sepelvaltimotautikohtaustyypeissä. G3I ennustaa korkeampaa kuolleisuutta kuin G2I, mutta suurin kuolleisuus on potilailla, joihin tämä luokittelu ei päde. Q- aallot ja T-inversiot lisäävät kuoleman riskiä STEMI-potilailla, ja suurin kuolleisuus on niillä, joilla on sekä Q-aalto että T-inversio tulovaiheen EKG:ssä. Sepelvaltimotautikohtauksen pitkän aikavälin ennustetta voidaan arvioida EKG:n perusteella, ja korkein kuolleisuus on potilailla, joilla on vasen haarakatkos.

The electrocardiogram (ECG) has been the cornerstone of diagnosing acute myocardial infarction for over hundred years. Studies have shown that in acute coronary syndromes (ACS), ECG can be used to assess the prognosis of patients. The role of ECG in assessing the outcome of real-life ACS patients is not well known.

This thesis comprises three studies (referred to as Study I, II, and III). We studied patients suffering from ACS. They were divided into groups according to the ECG changes. The main aims of the study were to explore the patient characteristics and outcome within the ECG groups in unselected real-life cohorts. In Study I, we investigated the mid-term mortality of ST-elevation myocardial infarction (STEMI) patients with grade 2 (G2I) and grade 3 ischemia (G3I). We also included STEMI patients to whom ischemia grading does not apply (No grade, NG). In Study II, we studied the impact of Q waves and/or T-wave inversion (TWI) on the mortality of STEMI patients. The patients were categorized based on the presence (Q+, TWI+) or absence (Q-, TWI-) of these ECG parameters. In Study III, we investigated the impact of different ECG changes on the long-term mortality of ACS patients.

In Studies I and II, we used the combined data of the HUS-STEMI (n=448) and STEMI 2005 (n=310) studies. These studies were observational, and consecutive STEMI patients were enrolled. Study III was based on the data of the TACOS study (n=1184), in which consecutive patients with confirmed ACS were enrolled. Mortality data were gathered from the national database (Statistics Finland).

In Study I, 30-day mortality was 6.8% in G2I, 14.8% in G3I, and 15.3% in NG, p=0.003. One-year mortality was 10.3%, 18.6%, and 25.2% in the respective groups, p<0.001. In the logistic regression univariate analysis, patients with G3I (OR 2.00, 95% CI 1.07-3.72) and NG (OR 2.95, 95% CI 1.79-4.84) had higher risk of death at one year compared to those with G2I. In the multivariable model, NG predicted one-year mortality (OR 2.82, 95% CI 1.79-4.84), but G3I had no statistically significant effect on one-year mortality (OR 2.36, 95% CI 0.924-6.03).

In Study II, Q waves and TWI were found to be associated with the one-year mortality of STEMI patients. Mortality was highest in patients with both Q waves and TWI (31.0%): one-year mortality was 22.0% in Q-TWI+, 19.2% in Q+TWI-, and 9.8% in STEMI patients with none of these changes, p=0.002. In the logistic regression univariate analysis, all three groups with Q waves and/or TWI (Q+TWI+, Q+TWI- and Q-TWI+) predicted one-year mortality statistically significantly compared to Q-TWI-. In the multivariable analysis, Q+TWI+ independently predicted one-year mortality (OR 7.14, 95% CI 2.05-24.9), while the results in the other two groups lacked statistical significance.

The most important finding of Study III was that the pre-specified ECG findings affected long-term mortality in ACS differently. The Kaplan-Meier analysis showed the best survival in patients with a normal ECG. Survival worsened in the following order: ST elevation, ST depression/TWI, right bundle branch block (RBBB), Q wave, other ECG change, global ischemia, left ventricular hypertrophy (LVH), and left bundle branch block (LBBB), p<0.001. When adjusted for age and gender, LBBB (HR 3.25, 95% CI 1.65-6.40, p=0.001), other ECG change (HR 3.01, 95% CI 1.56-6.09, p=0.001), LVH (HR 2.54, 95% CI 1.29-4.97, p=0.007), Q waves (HR 2.28, 95% CI 1.20-4.32, p=0.012), and global ischemia (HR 2.22, 95% CI 1.14-4.31, p=0.019) were statistically significantly associated with 10-year mortality. RBBB, ST elevation, and ST depression/TWI had no statistically significant effect on 10-year mortality.

Conclusion. The ECG can be used to predict mortality in STEMI and other ACSs. G3I predicts higher mortality than G2I, but the highest mortality rate was found in patients for whom ischemia grading does not apply. Q waves and TWI increase the risk of death in STEMI, and mid-term mortality is highest in STEMI patients with both Q waves and TWI in their presenting ECG. Long-term outcomes of ACS can be predicted using ECG; patients with LBBB have the highest mortality rate.