Fragmented QRS complex as a marker of myocardial fibrosis in patients with coronary artery disease

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim – to analyze the relationship between fQRS and myocardial fibrosis in CAD patients using SPECT.

Material and methods. Retrospectively, we have analyzed the anamnesis and examinations of 116 patients with suspected coronary heart disease. The fQRS was assessed according to the criteria of Das M. et al., 2006, along with the presence of a pathological Q wave and a slow increase in the amplitude of the R wave. We analysed the transient myocardial ischemia and/or myocardial scarring using stress/rest SPECT with technetium-99m.

Results. fQRS was significantly more frequently detected in patients with stable and partially reversible perfusion defects – 44.1% and 52.2%, respectively, versus 13.0% and 5.5% in patients without perfusion defects or with reversible perfusion defects, p < 0.05. Among 28 patients with QRS fragmentation and myocardial fibrosis, 19 (67.8%) had classical signs of fibrosis on the ECG, 9 (32.1%) had no ECG-registered fibrosis but fQRS was detected. The sensitivity of fQRS marker in detecting myocardial fibrosis reached 84.4%, the specificity was 63.3%.

Conclusion. fQRS complex is an informative marker for detecting myocardial scarring in patients with coronary artery disease. Analysis of fQRS in daily clinical practice may increase the diagnostic value of electrocardiography in the detection of fibrosis.

About the authors

Mariya S. Gordeeva

Almazov National Medical Research Centre

Author for correspondence.
Email: mariagord@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6895-5028

cardiologist

Russian Federation, 2, Akkuratova st., Saint Petersburg, 197341

Elena V. Parmon

Almazov National Medical Research Centre

Email: edelbern@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0852-631X

PhD, Associate professor, Department of Internal medicine, Head of the Institute of Medical Education

Russian Federation, 2, Akkuratova st., Saint Petersburg, 197341

Veronika A. Karlina

Almazov National Medical Research Centre

Email: karlina.veronika.1med@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9912-7789

cardiologist, specialist of the Regional Healthcare Development Unit, Department of Federal Projects Implementation

Russian Federation, 2, Akkuratova st., Saint Petersburg, 197341

Darya V. Ryzhkova

Almazov National Medical Research Centre

Email: d_ryjkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7086-9153

PhD, Professor of RAS, Head of the Scientific and Clinical Association of Nuclear Medicine, Head of the Department of Nuclear Medicine and Radiation Technologies, Chief Researcher of the Research Institute of Nuclear Medicine and Theranostics of the Institute of Oncology and Hematology

Russian Federation, 2, Akkuratova st., Saint Petersburg, 197341

References

  1. All-Russian clinical recommendations on the control of the risk of sudden cardiac arrest and sudden cardiac death, prevention and first aid. Revishvili ASh, Neminuschiy NM, Batalov RE, et al. Moscow, 2018. (In Russ.). [Всероссийские клинические рекомендации по контролю над риском внезапной остановки сердца и внезапной сердечной смерти, профилактике и оказанию первой помощи. Ревишвили А.Ш., Неминущий Н.М., Баталов Р.Е., и др. М., 2018].
  2. Carmeliet E. Cardiac ionic currents and acute ischemia: from channels to arrhythmias. Physiol Rev. 1999;79(3):917-1017. doi: 10.1152/physrev.1999.79.3.917
  3. Sovari AA, Karagueuzian SH. Myocardial fibrosis as a risk stratifier for sudden arrhythmic death. Expert Review of Cardiovascular Therapy. 2011;9(8):951-958. doi: 10.1586/erc.11.103
  4. Steenberge C, Frangogiannis NG. Ischemic Heart Disease. Elsevier Inc. 2012;1(27):495-521. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-381510-1.00036-3
  5. Nagueh I, Mikati D, Weilbaecher SF, et al. Relation of the contractile reserve of hibernating myocardium to myocardial structure in humans. Circulation. 1999;100:490-496. doi/10.1161/01.CIR.100.5.490
  6. Dewald O, Frangogiannis NG, Zoerlein M, et al. Development of murin eischemic cardiomyopathy is associated with a transient inflammatory reaction and depends on reactive oxygens pecies. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(5):2700-2705. doi: 10.1073/pnas.0438035100
  7. Frangogiannis NG, Dewald O, Xia Y, et al. Critical role of monocyte chemoattractant protein-1/CC chemokine ligand 0 2 in the pathogenesis of ischemic cardiomyopathy. Circulation. 2007;115(5):584-592. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.106.646091
  8. Van den Borne SW, Diez J, Matthijs Blankesteijn W, et al. Myocardial remodeling after infarction: the role of myofibroblasts. J Nat Rev Cardiol. 2010;7(1):30-37. doi: 10.1038/nrcardio.2009.199
  9. Shinde AV, Frangogiannis NG. Fibroblasts in myocardial infarction: a role in inflammation and repair. J Mol Cell Cardiol. 2014;70;74-82. doi: 10.1016/j.yjmcc.2013.11.015
  10. Talman V, Ruskoaho H. Cardiac fibrosis in myocardial infarction – from repair and remodeling to regeneration. Cell Tissue Res. 2016;365(3):563-581. doi: 10.1007/s00441-016-2431-9
  11. Czubryt MP. Common threads in cardiac fibrosis, infarct scar formation, and wound healing. Fibrogenesis Tissue Repair. 2012;5(1): 2-11. doi: 10.1186/1755-1536-5-19
  12. de Jong S, van Veen TA, de Bakker JMT, et al. Biomarkers of myocardial fibrosis. J Cardiovasc Pharmacol. 2011;57(5):522-535. doi: 10.1097/FJC.0b013e31821823d9
  13. Kępska M, Kołodziejczyk J, Mączewski M, et al. Fibrosis as a contributing factor to the induction of ventricular arrhythmias. Int J Cardiol. 2013;168(3):2100-2108. doi: 10.1053/j.ajkd.2004.04.037
  14. Peters NS, Wit AL. Myocardial architecture and ventricular arrhythmogenesis. Circulation. 1998;97(17):1746-1754. doi: 10.1161/01.CIR.97.17.1746
  15. Xie Y, Sao D, Garfinkel A, et al. So little source, so much sink: requirements for atherdepolariazations to propagate in tissue. Biophys J. 2010;99(5):1408-1414. doi: 10.1016/j.bpj.2010.06.042
  16. Mahrholdt H, Wagner A, Holly TA, et al. Reproducibility of chronic infarct size measurement by contrast-enhanced magnetic resonance imaging. Circulation. 2002;106(18):2322-2327. doi: 10.1161/01.cir.0000036368.63317.1с
  17. Ricciardi MJ, Wu E, Davidson CJ, et al. Visualization of discrete microinfarction after percutaneous coronary intervention associated with mild creatine kinase-MB elevation. Circulation. 2001;103(23):2780-2783. doi: 10.1161/hc2301.092121
  18. Jellis C, Martin J, Narula J, et al. Assessment of nonischemic myocardial fibrosis. J Am Coll Cardiol. 2010;56:89-97. doi: 10.1016/j.jacc.2010.02.047
  19. Holder BL, Lewis S, Abrames E, et al. Review of SPECT Myocardial Perfusion Imaging. J Am Osteopath Coll Radiol. 2016;5(3):5-13.
  20. Nadour W, Doyle M, Williams RB, et al. Does the presence of Q waves on the EKG accurately predict prior myocardial infarction when compared to cardiac magnetic resonance using late gadolinium enhancement? A cross-population study of noninfarct vs infarct patients. Heart Rhythm. 2014;11(11):2018-2026. doi: 10.1016/j.hrthm.2014.07.025
  21. Sandler LL, Pinnow EE, Lindsay J. The accuracy of electrocardiographic Q waves for the detection of prior myocardial infarction as assessed by a novel standard of reference. Clin Cardiol. 2004;27(2):97-100. doi: 10.1002/clc.4960270212
  22. Asch FM, Shah S, Rattin C. Lack of sensitivity of the electrocardiogram for detection of old myocardial infarction: cardiac magnetic resonance imaging study. Am Heart J. 2006;152(4):7422-7428. doi: 10.1016/j.ahj.2006.02.037
  23. Konno T, Hayashi K, Fujino N, et al. Electrocardiographic QRS Fragmentation as a Marker for Myocardial Fibrosis in Hypertrophic Cardiomyopathy. J Cardiovasc Electrophysiol. 2015;26(10):1081-1087. doi: 10.1111/jce.12742
  24. Suzuki Y, Kuwajima I, Ohkawa S, et al. Clinicopathological correlation of poor R wave progression for the diagnosis of anterior myocardial infarction in the elderly. Nihon Ronen Igakkai Zasshi. 1988;25(6):597-602. doi: 10.3143/geriatrics.25.597
  25. Zema MJ, Collins M, Alonso DR, et al. Electrocardiographic poor R-wave progression. Correlation with postmortem findings. Chest. 1981;79(2):195-200. doi: 10.1378/chest.79.2.195
  26. Kim SH, Kwak MH, Kim HJ, et al. Prevalence and positive predictive value of poor R-wave progression and impact of the cardiothoracic ratio. Korean Circ J. 2009;39(10):418-22. doi: 10.4070/kcj.2009.39.10.418
  27. Das MK, Khan B, Jacob S, et al. Significance of a fragmented QRS complex versus a Q wave in patients with coronary artery disease. Circulation. 2006;113(21):2495-2250. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.595892
  28. Das MK, Suradi H, Maskoun W, et al. Fragmented wide QRS on a 12-lead ECG: a sign of myocardial scar and poor prognosis. Circ Arrhythm Electrophysiol. 2008;1(4):258-568. doi: 10.1161/CIRCEP.107.763284
  29. Wang DD, Buerkel DM, Corbett JR, et al. Fragmented QRS complex has poor sensitivity in detecting myocardial scar. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2010;15(4):308-314. doi: 10.1111/j.1542-474X.2010.00385.x
  30. Wang DD, Tibrewala A, Nguygen P, et al. Fragmented QRS on surface electrocardiogram is not a reliable predictor of myocardial scar, angiographic coronary disease or long term adverse outcomes. Cardiovasc Diagn Ther. 2014;4(4):279-286. doi: 10.3978/j.issn.2223-3652.2014.08.03
  31. Lorgis L, Cochet A, Chevallier O, et al. Relationship between fragmented QRS and no-reflow, infarct size, and peri-infarct zone assessed using cardiac magnetic resonance in patients with myocardial infarction. Can J Cardiol. 2014;30(2):204-210. doi: 10.1016/j.cjca.2013.11.026
  32. Tangcharoen T, Wiwatworapan W, Praserkulchai W, et al. Fragmented QRS on 12-lead EKG is an independent predictor for myocardial scar: a cardiovascular magnetic resonance imaging study. J Cardiovasc Magn Reson. 2013;15(1):192. doi: 10.3978/j.issn.2223-3652.2014.08.03
  33. Ahn MS, Kim JB, Joung B, et al. Prognostic implications of fragmented QRS and its relationship with delayed contrast-enhanced cardiovascular magnetic resonance imaging in patients with non-ischemic dilated cardiomyopathy. Int J Cardiol. 2013;167(4):1417-1422. doi: 10.1016/j.ijcard.2012.04.064
  34. Sadeghi R, Dabbagh V, Tayyebi M, et al. Diagnostic value of fragmented QRS complex in myocardial scar detection: systematic review and meta-analysis of the literature. Kardiol Pol. 2016;74(4):331-337. doi: 10.5603/KP.a2015.0193
  35. Ozdemir S, Tan YZ, Colkesen Y, et al. Comparison of fragmented QRS and myocardial perfusion-gated SPECT findings. Nucl Med Commun. 2013;34(11):1107-1115. doi: 10.1097/MNM.0b013e3283653884
  36. Goldberger JJ, Subačius H, Patel T, et al. Sudden cardiac death risk stratification in patients with nonischemic dilated cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 2014;63(18):1879-1889. doi: 10.1016/j.jacc.2013.12.021
  37. Canpolat U, Kabakçi G, Aytemir K, et al. Fragmented QRS complex predicts the arrhythmic events in patients with arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy/dysplasia. J Cardiovasc Electrophysiol. 2013;24(11):1260-1266. doi: 10.1111/jce.12202
  38. Lu X, Wang W, Zhu L, et al. Prognostic Significance of Fragmented QRS in Patients with Hypertrophic Cardiomyopathy. Cardiology. 2017;138(1):26-33. doi: 10.1159/000471845
  39. Flowers NC, Horan LG, Thomas JR, et al. The anatomic basis for high-frequency components in the electrocardiogram. Circulation. 1969;39:531-539. doi: 10.1161/01.cir.39.4.531
  40. Chatterjee S, Changawala N. Fragmented QRS Complex: A Novel Marker of Cardiovascular Disease. Clinical Cardiology. 2010;33(2):68-71. doi: 10.1002/clc.20709
  41. Korkmaz A, Yildiz A, Demir M, et al. The relationship between fragmented QRS and functional significance of coronary lesions. J Electrocardiol. 2017;50(3):282-286. doi: 10.1016/j.jelectrocard.2017.01.005
  42. Caliskan B, Korkmaz AN, Erdem F. Contribution of fragmented QRS on myocardial perfusion imaging in the assessment of functionally significant coronary artery stenoses. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2016;20(8):1575-1581. PMID: 27160131
  43. Ryzhkova DV. Myocardial perfusion scintigraphy. Cardiology: News. Opinions. Training. 2016;11(4):100. (In Russ.). [Рыжкова Д.В. Перфузионная сцинтиграфия миокарда. Кардиология: Новости. Мнения. Обучение. 2016;11(4):100].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. ECG of 80 years old patient with scar after myocardial infarction detected by SPECT with fragmented wide QRS complex.

Download (383KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Volume of stable perfusion defects.

Download (91KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Volume of partially reversible perfusion defects.

Download (112KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. Comparison of ECG signs associated with fibrosis and the presence of fibrosis (scarring) of the myocardium according to SPECT data.

Download (92KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Gordeeva M.S., Parmon E.V., Karlina V.A., Ryzhkova D.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».