Use of the 12-lead Electrocardiogram in Selecting Reperfusion Therapy for ST-elevation Myocardial Infarction

Abstract

Sydänfilmistä apua infarktin oikean hoitomuodon valintaan

Valtimotauti on suomalaisten yleisin sairaus. Väitöskirjassa tutkittiin erityisesti valtimotaudin tappavimman ilmentymän, äkillisen sydäninfarktin tunnistusta ja hoitoa. Tutkimuksessa selvitettiin, voidaanko sydänfilmiä (EKG) hyödyntää nykyistä tehokkaammin ST-nousuin ilmenevän sydäninfarktin ensisijaisen hoidon valinnassa. Äkillisen sydäninfarktin varhainen tunnistus, oikea hoidollinen luokittelu ja nopea sydänlihaksen verenkierron palauttaminen vähentävät kuolleisuutta. Sydäninfarkti aiheutuu sydänlihakselle verta vievän sepelvaltimon äkillisestä tukkeutumisesta. Sydämen verenkierto voidaan palauttaa joko laskimonsisäisellä liuotushoidolla tai välittömällä sepelvaltimotukoksen pallolaajennuksella. Väitöskirjatutkimuksessa verrattiin keskenään liuotushoidon ja välittömän pallolaajennushoidon tuloksia. Lisäksi vertailtiin manuaalimenetelmän ja tietokonemenetelmän välistä osuvuutta EKG:n tulkinnassa ja kehitettiin tietokoneohjelma tunnistamaan ihmisen tärkeimmän sepelvaltimon (vasen eteen laskeva sepelvaltimo) tukkeutumisen aiheuttama sydäninfarkti.

Tämän väitöstutkimuksen tulokset antavat uutta, kliinisesti merkittävää tietoa sydäninfarktin ensihoidosta. Oikea valinta välittömän pallolaajennushoidon ja liuotushoidon välillä on äärimmäisen ratkaiseva vaihe näiden potilaiden eloonjäämisen kannalta. Tutkimuksessa käytettiin uusia EKG-löydökseen perustuvia kliinisiä määritelmiä, preinfarktisyndroomaa ja kehittyvää sydäninfarktia. Näiden käyttöönotto auttoi erottamaan välittömästä pallolaajennushoidosta hyötyvät potilaat niistä, joille liuotushoito oli yhtä hyvä alkuvaiheen hoito. Väitöskirjatyön tulosten mukaan EKG:n avulla voitiin tunnistaa ne suuren riskin potilaat, joilla välitön pallolaajennus liuotushoidon sijaan paransi ennustetta jopa 50 %. Käyttämällä väitöskirjassa tutkittuja uusia EKG:n tulkintamenetelmiä kyettiin välttämään joka kuudes kuolema 2.7 vuoden seuranta-aikana, kun suuren riskin potilas hoidettiin liuotushoidon sijaan välittömällä pallolaajennuksella. Näin ollen pallolaajennushoidon vaikuttavuus oikein valituille potilaille on äärimmäisen suuri.

Väitöskirjatyön tutkimustulosten mukaan, sydämen etuseinän ST-nousuinfarktissa kyetään EKG:n avulla luotettavasti kertomaan tukoksen sijainti sepelvaltimossa. Kaupallisten EKG tietokoneanalyysien raja-arvoja tulisi muuttaa, koska tuloksilla on tärkeä merkitys kliinisessä päätöksenteossa. Tutkimus osoitti, että EKG:n aiempaa yksityiskohtaisempi tulkinta auttaa tunnistamaan suuren riskin omaavat potilaat nopeasti. Nämä potilaat tulisi kuljettaa sairaalaan, jossa voidaan avata tukkeutunut sepelvaltimo välittömällä pallolaajennushoidolla. Vastavuoroisesti, EKG auttaa tunnistamaan ne matalan riskin potilaat, joiden kohdalla saatavuudeltaan parempi liuotushoito on hyvä vaihtoehto.

Immediate reperfusion, by fibrinolytic therapy (FT) or primary percutaneous coronary intervention (PCI), is the preferred treatment for acute ST-elevation myocardial infarction (STEMI). Rapid identification, risk stratification and choice of reperfusion strategy are initially based on 12-lead electrocardiogram (ECG) findings. It is important to identify, by noninvasive methods, high-risk subgroups who need transfer to a 24h/7d invasive treatment centre.

Computerized ECG algorithms, often used in out-of-hospital settings, have a potential to enhance early ECG interpretation, but their performance must be validated against manual algorithms. Acute anterior myocardial infarction (MI) caused by proximal occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD), is associated with unfavourable outcome and should be recognized by simple non-invasive methods such as ECG. Using two distinct ECG patterns it is possible to predict the stage of the infarct process in the myocardium. The pre-infarction syndrome (PIS) is defined as ST elevation accompanied by positive T waves without pathological Q waves, while evolving myocardial infarction (EMI) is reflected in the ECG by pathological Q waves and/or negative T wave. The aims of the present study were to evaluate the comparative accuracy of lead-specific computer-based vs. manual measurements of J-point, ST-segment and T-wave deviations in 12-lead ECGs (I); to develop a computer-assisted model to detect proximal occlusion of the LAD in patients with suspected acute coronary syndrome (ACS) (II); to study the clinical outcome of ECG and angiographic signs of proximal vs. distal LAD occlusion (III); and to assess the prognostic value of the PIS and EMI ECG patterns with respect to reperfusion strategy (IV). The original study population for studies I and II comprised 531 consecutive patients admitted to the emergency room and evaluated for suspected MI. For studies III and IV the patients (n=1522) with STEMI were randomly assigned to FT or primary PCI. Bland-Altman analysis demonstrated clinically acceptable limits of agreement in comparing measurements of the J point and the T wave, but clinically inadequate limits of agreement with respect to ST-segment deviation, between manual and computer analysis. Computer-analysed ST-elevation values were constantly smaller than manually measured ST-elevation values. The optimal cut-off point was 1.15 mm (sensitivity 89%, specificity 98%) for the computer program in detecting manually measured ST elevation 2 mm, and 0.45 mm (sensitivity 74%, specificity 99%) in revealing manual ST elevation 1 mm (I). Using an expert electrocardiographer s anatomical interpretation as the gold standard, the computer model recognized patients fulfilling ECG criteria for any occlusion of the LAD with a specificity of 99% and a sensitivity of 67% (κ=0.71). Proximal LAD occlusion was detected with 100% specificity and 86% sensitivity (κ=0.72). The computer program detected a distal occlusion in the LAD with a specificity of 99% and a sensitivity of 40% (κ=0.72) (II). ST elevation ≥0.5 mm in lead aVL or any ST elevation in lead aVR in association with precordial ST-segment elevation in at least two contiguous leads (including V2, V3 or V4) had a sensitivity of 94%, specificity 49%, positive predictive value 85% and negative predictive value 71% in predicting a proximal LAD lesion (III). We used a composite of death, clinical re-infarction or disabling stroke as the overall end-point event at a median 2.7 year follow-up (III, IV). ECG or angiographic signs of lesion proximality were not associated with poorer outcome at day 30 or 2.7 year follow-up (III). A higher overall event rate was observed in the EMI group compared to the PIS group (11.4 [9.4-13.9] and 6.9 [6.0-8.0] per 100 person-years, respectively, RR 1.6, p In conclusion, automatically measured ST-segment deviations were smaller than those measured manually. Correction should be made to obtain optimal results in automated analysis of the ECG, as the results have important implications for clinical decision-making. When the ECG findings were evaluated against coronary angiography obtained at the acute phase, the site of occlusion in the LAD could be reliably predicted by 12-lead ECG in patients with acute anterior MI. Using corrected cut-off points for the computer program to detect equivalents of manual ST elevations, computerized anatomical interpretation of the ECG is feasible and allows detection of a proximal LAD occlusion with excellent accuracy. However, the prognostic significance of the level of occlusion in the LAD in the modern era of acute STEMI treatment should be reassessed. More detailed ECG analysis, involving also Q and T wave morphology, is useful for rapid identification of high-risk patients, for whom every effort should be made to arrange transportation for primary PCI, or vice versa, in order to identify low-risk patients for whom FT might be an alternative option.