Echocardiography underestimates stroke volume and aortic valve area: implications for patients with small-area low-gradient aortic stenosis

Can J Cardiol. 2014 Sep;30(9):1064-72. doi: 10.1016/j.cjca.2014.04.021. Epub 2014 Apr 25.

Abstract

Background: Discordance between small aortic valve area (AVA; < 1.0 cm(2)) and low mean pressure gradient (MPG; < 40 mm Hg) affects a third of patients with moderate or severe aortic stenosis (AS). We hypothesized that this is largely due to inaccurate echocardiographic measurements of the left ventricular outflow tract area (LVOTarea) and stroke volume alongside inconsistencies in recommended thresholds.

Methods: One hundred thirty-three patients with mild to severe AS and 33 control individuals underwent comprehensive echocardiography and cardiovascular magnetic resonance imaging (MRI). Stroke volume and LVOTarea were calculated using echocardiography and MRI, and the effects on AVA estimation were assessed. The relationship between AVA and MPG measurements was then modelled with nonlinear regression and consistent thresholds for these parameters calculated. Finally the effect of these modified AVA measurements and novel thresholds on the number of patients with small-area low-gradient AS was investigated.

Results: Compared with MRI, echocardiography underestimated LVOTarea (n = 40; -0.7 cm(2); 95% confidence interval [CI], -2.6 to 1.3), stroke volumes (-6.5 mL/m(2); 95% CI, -28.9 to 16.0) and consequently, AVA (-0.23 cm(2); 95% CI, -1.01 to 0.59). Moreover, an AVA of 1.0 cm(2) corresponded to MPG of 24 mm Hg based on echocardiographic measurements and 37 mm Hg after correction with MRI-derived stroke volumes. Based on conventional measures, 56 patients had discordant small-area low-gradient AS. Using MRI-derived stroke volumes and the revised thresholds, a 48% reduction in discordance was observed (n = 29).

Conclusions: Echocardiography underestimated LVOTarea, stroke volume, and therefore AVA, compared with MRI. The thresholds based on current guidelines were also inconsistent. In combination, these factors explain > 40% of patients with discordant small-area low-gradient AS.

Introduction: La discordance entre une surface valvulaire aortique rétrécie (SVA; < 1,0 cm2) et un faible gradient de pression moyen (GPM; < 40 mm Hg) touche un tiers des patients souffrant d’une sténose aortique (SA) modérée ou grave. Nous avons posé l’hypothèse que ceci est grandement dû aux mesures échocardiographiques inexactes de la surface de la chambre de chasse du ventricule gauche (surface de la CCVG) et au volume systolique de même qu’à l’incohérence des seuils recommandés.

Méthodes: Cent trente-trois (133) patients souffrant de SA légère à grave et 33 témoins ont subi une échocardiographie complète et une imagerie cardiovasculaire par résonance magnétique (ICRM). Le volume systolique et la surface de la CCVG ont été calculés à l’aide de l’échocardiographie et de l’ICRM, et les effets sur l’estimation de la SVA et les mesures du GPM ont alors été modelés à l’aide de la régression non linéaire et les seuils cohérents de ces paramètres ont été calculés. Finalement, l’effet de ces mesures modifiées de la SVG et des nouveaux seuils sur le nombre de patients ayant une SA à surface rétrécie et à faible gradient a été examiné.

Résultats: Comparativement à l’ICRM, l’échocardiographie a sous-estimé la surface de la CCVG (n = 40; −0,7 cm2; intervalle de confiance [IC] à 95 %, −2,6 à 1,3), les volumes systoliques (−6,5 ml/m2; IC à 95 %, −28,9 à 16,0) et, conséquemment, la SVA (−0,23 cm2; IC à 95 %, −1,01 à 0,59). De plus, une SVA de 1,0 cm2 correspondait à un GPM de 24 mm Hg selon les mesures échocardiographiques et de 37 mm Hg après la correction des volumes systoliques issus de l’ICRM. Selon les mesures traditionnelles, 56 patients avaient une SA à surface rétrécie et à faible gradient. À partir des volumes systoliques issus de l’ICRM et des seuils révisés, une réduction de la discordance de 48 % a été observée (n = 29).

Conclusions: L’échocardiographie a sous-estimé la surface de la CCVG, le volume systolique et, par conséquent, la SVA comparativement à l’ICRM. Les seuils des lignes directrices actuelles étaient également incohérents. Combinés, ces facteurs expliquent la raison pour laquelle > 40 % des patients souffrent d’une SA dont la surface rétrécie et le faible gradient sont discordants.

Publication types

  • Comparative Study
  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Aged
  • Aortic Valve / anatomy & histology*
  • Aortic Valve Stenosis / diagnostic imaging*
  • Echocardiography*
  • Echocardiography, Doppler
  • Female
  • Humans
  • Magnetic Resonance Imaging
  • Male
  • Middle Aged
  • Stroke Volume*