Possibilities and prospects of echocardiographic diagnostics of regional contractility disorders of the left ventricular myocardium in patients with chronic ischemic heart disease

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Currently, the primary method for identifying transient disorders of local contractility of the left ventricular myocardium in patients with coronary atherosclerosis remains visual assessment of myocardial contractility under physical or pharmacological stress testing. Visual assessment of myocardial contractility, especially in stress tests, requires extensive experience in conducting such studies. However, visual assessment by even the most experienced operator remains subjective. Consequently, a principal focus in diagnosing left ventricular regional wall motion abnormalities has been, and remains, the development of methods for objective quantitative assessment of functional status across different left ventricular myocardial segments. A significant success in this area was the development of speckle-tracking echocardiography technique, which allows for a quantitative assessment of myocardial deformation during its contraction and relaxation.

The review presents the results of studies indicating that the determination of left ventricular myocardial deformation indices may become an alternative to the traditional method, devoid of such disadvantages as the subjectivity of visual information perception and very high requirements for the operator’s qualification level. Deepening knowledge about the mechanisms, clinical significance of various myocardial deformation indices, the improvement of both the speckle-tracking echocardiography technique itself and the algorithms of automated processing of data creates a real prospect for its introduction into clinical practice as the main method for identifying transient disorders of local left ventricular contractility in patients with hemodynamically significant coronary atherosclerosis.

About the authors

Tatyana O. Nikolaeva

Tver State Medical University

Author for correspondence.
Email: nikolaevato@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1103-5001

MD, Cand. Sci. (Medicine), Associate professor, Head of the Department of internal diseases

Russian Federation, Tver

Vera V. Mazur

Tver State Medical University

Email: vera.v.mazur@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4818-434X

MD, Dr. Sci. (Medicine), Associate professor, Professor the Department of Hospital Therapy and Occupational Diseases

Russian Federation, Tver

Evgenii S. Mazur

Tver State Medical University

Email: mazur-tver@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8879-3791

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Head of the Department of Hospital Therapy and Occupational Diseases

Russian Federation, Tver

References

  1. Lang RM, Badano LP, Mor-Avi V, et al. Recommendations for cardiac camber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2015;16:233-271. doi: 10.1093/ehjci/jev014
  2. Vrints ChJ, Andreotti F, Koskinas KC, et al. 2024 ESC Guidelines for the management of chronic coronary syndromes: Developed by the task force for the management of chronic coronary syndromes of the European Society of Cardiology (ESC) Endorsed by the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS). European Heart Journal. 2024;45(36):3415-3537. doi: 10.1093/eurheartj/ehae177
  3. Dzhioeva ON. Functional methods of amyloid cardiomyopathy diagnostic in practice and in expert centers: A review. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2023;95(1):96-102. [Джиоева О.Н. Функциональная диагностика амилоидной кардиомиопатии в условиях практики и экспертных центров. Терапевтический архив. 2023;95(1):96-102]. doi: 10.26442/00403660.2023.01.202081
  4. Barbarash OL, Karpov YuA, Panov AV, et al. 2024 Clinical practice guidelines for Stable coronary artery disease. Russian Journal of Cardiology. 2024;29(9):6110. [Барбараш О.Л., Карпов Ю.А., Панов А.В., и др. Стабильная ишемическая болезнь сердца. Клинические рекомендации 2024. Российский кардиологический журнал. 2024;29(9):6110]. doi: 10.15829/1560-4071-2024-6110
  5. Pellikka PA, Arruda-Olson A, Chaudhry FA, et al. Guidelines for Performance, Interpretation, and Application of Stress Echocardiography in Ischemic Heart Disease: From the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 2020; 33(1):1-41.e8. doi: 10.1016/j.echo.2019.07.001
  6. Cerqueira MD, Weissman NJ, Dilsizian V, et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart: a statement for heartcare professionals from the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association. Circulation. 2002;105:539-542. doi: 10.1161/hc0402.102975
  7. Stepanova AI, Alekhin MN. Capabilities and limitation of speckle tracking stressechocardiography. Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2019;34(1):10-17. [Степанова А.И., Алехин М.Н. Возможности и ограничения спекл-трекинг стресс-эхокардиографии. Сибирский медицинский журнал. 2019;34(1):10-17]. doi: 10.29001/2073-8552-2019-34-1-10-17
  8. Alekhin MN, Stepanova AI. Echocardiography in the Assessment of Postsystolic Shortening of the Left Ventricle Myocardium of the Heart. Kardiologiia. 2020;60(12):110-116. [Алехин М.Н., Степанова А.И. Эхокардиография в оценке постсистолического укорочения миокарда левого желудочка сердца. Кардиология. 2020;60(12):110-116.]. doi: 10.18087/cardio.2020.12.n1087
  9. Oleynikov VE, Smirnov YuG, Galimskaya VA, et al. New capabilities in assessing the left ventricular contractility by two-dimensional speckle tracking echocardiography. Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2020;35(3):79-85. [Олейников В.Э., Смирнов Ю.Г., Галимская В.А., и др. Новые возможности оценки сократимости левого желудочка методом двухмерной speckle tracking эхокардиографии. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2020;35(3):79-85]. doi: 10.29001/2073-8552-2020-35-3-79-85
  10. Tyurina LG, Khamidova LT, Ryubalko NV, et al. Role of speckle-tracking echocardiography in diagnosis and further prognosis of coronary heart disease. Medical alphabet. 2023;(16):7-18. [Тюрина Л.Г., Хамидова Л.Т., Рыбалко Н.В., и др. Роль спекл-трэкинг-эхокардиографии в современной диагностике и прогнозе при коронарной недостаточности. Медицинский алфавит. 2023;(16):7-18]. doi: 10.33667/2078-5631-2023-16-7-18
  11. Shvets DA, Povetkin SV. Limitations of diagnosis of ischemic left ventricular dysfunction using the values of strain, twist and untwist in patients with myocardial infarction of various localization. Kardiologiia. 2024;64(3):55-62. [Швец Д.А., Поветкин С.В. Возможности диагностики ишемической дисфункции левого желудочка с помощью значений деформации, показателей вращения у больных инфарктом миокарда различной локализации. Кардиология. 2024;64(3):55-62]. doi: 10.18087/cardio.2024.3.n2253
  12. Voigt J-U, Pedrizzetti G, Lysyansky P, et al. Definition for a common standard for 2D speckle tracking echocardiography: a consensus document of the EACVI/ASE/Industry Task Force to standardize deformation imaging. Eur Heart J Cardiovask Imaging. 2015;16:1-11. doi: 10.1093/ehjci/jeu184
  13. Larsen AH, Clemmensen TS, Wiggers H, Poulsen SH. Left Ventricular Myocardial Contractile Reserve during Exercise Stress in Healthy Adults: A Two-Dimensional Speckle-Tracking Echocardiographic Study. J Am Soc Echocardiogr. 2018;31(10):1116-1126. doi: 10.1016/j.echo.2018.06.010
  14. Smedsrud MK, Sarvari S, Haugaa KH, et al. Duration of myocardial early systolic lengthening predicts the presence of significant coronary artery disease. J Am Coll Cardiol. 2012;60:1086-93. doi: 10.1016/j.jacc.2012.06.022
  15. Norum BI, Ruddox V, Edvardsen T, Otterstad JE. Diagnostic accuracy of left ventricular longitudinal function by speckle tracking echocardiography to predict significant coronary artery stenosis. A systematic review. BMC Medical Imaging. 2015;15(1):25-36. doi: 10.1186/s12880-015-0067-y
  16. Farag SI, El-Rabbat K, Mostafa SA, et al. The predictive value of speckle tracking during dobutamine stress echocardiography in patients with chronic stable angina. Indian Heart Journal. 2020;72:40-45. doi: 10.1016/j.ihj.2020.03.001
  17. Leitman M, Tyomkin V, Peleg E, et al. Speckle tracking imaging in normal stress echocardiography. J Ultrasound Med. 2017;36:717-724. doi: 10.7863/ultra.16.04010
  18. Lancellotti P, Pellikka PA, Budts W, et al. The clinical use of stress echocardiography in non-ischaemic heart disease: recommendations from the European Association of Cardiovascular Imaging and the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr. 2017;30:101-138. doi: 10.1093/ehjci/jew190
  19. Yingchoncharoen T, Agarwal S, Popovic ZB, Marwick TH. Normal ranges of left ventricular strain: a meta-analysis. J Am Soc Echocardiogr. 2013;26:1850191. doi: 10.1016/j.echo.2012.10.008
  20. Trusov YА, Shchukin YuV, Limareva LV. Prediction of adverse outcomes in the long-term follow-up period in patients with chronic heart failure who have suffered a myocardial infarction. Science and Innovations in Medicine. 2025;10(2):119-127. [Трусов Ю.А., Щукин Ю.В., Лимарева Л.В. Прогнозирование неблагоприятных исходов в отдаленном периоде наблюдения у пациентов с хронической сердечной недостаточностью, перенесших инфаркт миокарда. Наука и инновации в медицине. 2025;10(2):119-127]. doi: 10.35693/SIM655825
  21. Galyavich AS, Tereshchenko SN, Uskach TM, et al. 2024 Clinical practice guidelines for Chronic heart failure. Russian Journal of Cardiology. 2024;29(11):6162. [Галявич А.С., Терещенко С.Н., Ускач Т.М., и др. Хроническая сердечная недостаточность. Клинические рекомендации 2024. Российский кардиологический журнал. 2024;29(11):6162]. doi: 10.15829/1560-4071-2024-6162
  22. Thavendiranathan P, Poulin F, Lim KD, et al. Use of Myocardial Strain Imaging by Echocardiography for the Early Detection of Cardiotoxicity in Patients During and After Cancer Chemotherapy: A Systematic Review. J Am Coll Cardiol. 2014; 63:2751-68. doi: 10.1016/j.jacc.2014.01.073
  23. Pieske P, Tschöpe C, De Boer RA, et al. How to diagnose heart failure with preserved ejection fraction: The HFA-PEFF diagnostic algorithm: A consensus recommendation from the Heart Failure Association (HFA) of the European Society of Cardiology (ESC). Eur J Heart Fail. 2019;40:3297-3317. doi: 10.1093/eurheartj/ehz641
  24. Robinson S, Ring L, Oxborough D, et al. The assessment of left ventricular diastolic function: guidance and recommendations from the British Society of Echocardiography. Echo Res Pract. 2024;11(1):16. doi: 10.1186/s44156-024-00051-2
  25. Germanova OA, Reshetnikova YuB, Efimova EP. Modern methods of assessment of diastolic function of the left ventricle. Samara, 2024. (In Russ.). [Германова О.А., Решетникова Ю.Б., Ефимова Е.П. Современные методы оценки диастолической функции левого желудочка. Самара, 2024].
  26. Stepanova AI, Radova NF, Alekhin MN. Speckle tracking stress echocardiography on treadmill in assessment of the functional significance of the degree of coronary artery disease. Kardiologiia. 2021;61(3):4-11. [Степанова А.И., Радова Н.Ф., Алехин М.Н. Спекл-трекинг стресс-эхокардиография с использованием тредмил-теста в оценке функциональной значимости степени стеноза коронарных артерий. Кардиология. 2021;61(3):4-11]. doi: 10.18087/cardio.2021.3.n1462
  27. Qin S, Cao X, Zhang R, Liu H. Predictive value of speckle tracking technique for coronary artery stenosis in patients with coronary heart disease. Am J Transl Res. 2023;15(9):5873-5881. PMID: 37854206; PMCID: PMC10579018
  28. Rumbinaitė E, Žaliaduonytė-Pekšienė D, Vieželis M, et al. Dobutamine-stress echocardiography speckle-tracking imaging in the assessment of hemodynamic significance of coronary artery stenosis in patients with moderate and high probability of coronary artery disease. Medicina. 2016;52(6):331-339. doi: 10.1016/j.medici.2016.11.005
  29. Nishi T, Funabashi N, Ozawa K, et al. Regional layer-specific longitudinal peak systolic strain using exercise stress two-dimensional speckle-tracking echocardiography for the detection of functionally significant coronary artery disease. Heart and Vessels. 2019;34(8):1394-403. doi: 10.1007/s00380-019-01361-w
  30. Park JH, Woo JS, Ju S, et al. Layer-specific analysis of dobutamine stress echocardiography for the evaluation of coronary artery disease. Medicine. 2016;95(32):e4549-4557. doi: 10.1097/MD.0000000000004549
  31. Mansour MJ, Al-Jaroudi W, Hamoui O, et al. Multimodality imaging for evaluation of chest pain using strain analysis at rest and peak exercise. Echocardiography. 2018;35(8):1157-63. doi: 10.1111/echo.13885
  32. Ejlersen JA, Poulsen SH, Mortensen J, May O. Diagnostic value of layerspecific global longitudinal strain during adenosine stress in patients suspected of coronary artery disease. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 2017;33(4):473-80. doi: 10.1007/s10554-016-1022-x
  33. Liu JH, Chen Y, Yuen M, et al. Incremental prognostic value of global longitudinal strain in patients with type 2 diabetes mellitus. Cardiovasc Diabetol. 2016;15:22-27. doi: 10.1186/s12933-016-0333-5
  34. Wierzbowska-Drabik K, Trzos E, Kurpesa M, et al. Diabetes as an independent predictor of left ventricular longitudinal strain reduction at rest and during dobutamine stress test in patients with significant coronary artery disease. Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2018;19(11):1276-1286. doi: 10.1093/ehjci/jex315
  35. Philouze C, Obert P, Nottin S, et al. Dobutamine stress echocardiography unmasks early left ventricular dysfunction in asymptomatic patients with uncomplicated type 2 diabetes: a comprehensive two-dimensional speckle-tracking imaging study. J Am Soc Echocardiogr. 2018;31(5):587-597. doi: 10.1016/j.echo.2017.12.006
  36. Serrano-Ferrer J, Crendal E, Walther G, et al. Effects of lifestyle intervention on left ventricular regional myocardial function in metabolic syndrome patients from the RESOLVE randomized trial. Metabolism. 2016;65:1350-1360. doi: 10.1016/j.metabol.2016.05.006
  37. Brainin P, Biering-Sørensen SR, Møgelvang R, et al. Post-systolic shortening: normal values and association with validated echocardiographic and invasive measures of cardiac function. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 2019;35(2):327-37. doi: 10.1007/s10554-018-1474-2
  38. Brainin P, Hoffmann S, Fritz-Hansen T, et al. Usefulness of Postsystolic Shortening to Diagnose Coronary Artery Disease and Predict Future Cardiovascular Events in Stable Angina Pectoris. Journal of the American Society of Echocardiography. 2018;31(8):870-879.e3. doi: 10.1016/j.echo.2018.05.007
  39. Stepanova AI, Radova NF, Alekhin MN. Diagnostic value of postsystolic shortening of the left ventricular myocardium assessed during speckle tracking stress echocardiography on the treadmill in patients with coronary artery disease. Kardiologiia. 2022;62(1):57-64. [Степанова А.И., Радова Н.Ф., Алехин М.Н. Диагностическое значение постсистолического укорочения миокарда левого желудочка у пациентов с ишемической болезнью сердца при speckle-tracking стресс-эхокардиографии с использованием тредмил-теста. Кардиология. 2022;62(1):57-64]. doi: 10.18087/cardio.2022.1.n1724
  40. Rumbinaite E, Karuzas A, Verikas D, et al. Detection of Functionally Significant Coronary Artery Disease: Role of Regional Post Systolic Shortening. J Cardiovasc Echogr. 2020;30(3):131-139. doi: 10.4103/jcecho.jcecho_55_19
  41. Brainin P. Myocardial Postsystolic Shortening and Early Systolic Lengthening: Current Status and Future Directions. Diagnostics. 2021;11:1428-36. doi: 10.3390/diagnostics11081428
  42. Eek C, Grenne B, Brunvand H, et al. Postsystolic shortening is a strong predictor of recovery of systolic function in patients with non-ST-elevation myocardial infarction. European Journal of Echocardiography. 2011;12(7):483-9. doi: 10.1093/ejechocard/jer055
  43. Terkelsen C, Hvitfeldt Poulsen S, Nørgaard BL, et al. Does Postsystolic Motion or Shortening Predict Recovery of Myocardial Function After Primary Percutanous Coronary Intervention? Journal of the American Society of Echocardiography. 2007;20(5):505-511. doi: 10.1016/j.echo.2006.10.004
  44. Brainin P, Haahr-Pedersen S, Sengeløv M, et al. Presence of post-systolic shortening is an independent predictor of heart failure in patients following ST-segment elevation myocardial infarction. The International Journal of Cardiovascular Imaging. 2018;34(5):751-60. doi: 10.1007/s10554-017-1288-7

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Diagram of segmental division and blood supply of the segments of the left ventricle. On the left is a diagram of the segmental division of the left ventricle (pink: basal level, yellow: medial level, green: apical level). On the right: diagram of blood supply to the left ventricle (LCA: left coronary artery).

Download (37KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Changes in the distance between adjacent points of the myocardium and the longitudinal systolic strain index (longitudinal systolic strain) throughout the cardiac cycle (diagram).

Download (21KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Results of measuring the longitudinal systolic strain of the left ventricle using the speckle-tracking echocardiography method. Graphs of strain changes throughout the cardiac cycle in all 17 segments of the left ventricle are presented. Strain values at the moment of aortic valve closure are shown on the color map.

Download (40KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. Left ventricular strain in a patient with hemodynamically significant stenosis of the anterior interventricular branch (LAD) of the left coronary artery before (left) and after (right) dosed physical exercise. Before the exercise, the average longitudinal strain value in the blood supply zone of the LAD is -22%, after the exercise – +2.1%. A positive value of systolic longitudinal strain indicates that the myocardium is stretched during systole, i.e. is in the state of dyskinesis.

Download (22KB)
Indexing metadata
6. Figure 5. Schematic representation of the longitudinal strain change graph, in which the maximum longitudinal strain is observed after the completion of left ventricular systole.

Download (32KB)
Indexing metadata
7. Figure 6. Results of calculation of the postsystolic index. The graphs of strain changes in 17 segments of the left ventricle during the cardiac cycle are presented. The systolic longitudinal strain corresponds to the point of intersection of the graph with the vertical line AVC (aortic valve closure), reflecting the moment of closure of the aortic valve. Arrows indicate the maximum longitudinal strain recorded after the completion of systole. Segments in which postsystolic shortening is recorded are highlighted in saturated blue on the color map.

Download (38KB)
Indexing metadata
8. Figure 7. Effects of the excitation wave propagation path along the left ventricle on the post-systolic contraction. A: sinus rhythm, B: electrical cardiac stimulation in the His bundle region, С: in the region of the middle third of the interventricular septum, D: in the region of the apex of the right ventricle.

Download (44KB)
Indexing metadata
9. Figure 8. Results of speckle-tracking echocardiography at rest (A, B) and after dosed physical exercise (C, D) in a patient with 95% stenosis of the circumflex branch of the left coronary artery.

Download (45KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Nikolaeva T.O., Mazur V.V., Mazur E.S.

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».