Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)1741710.18786/2072-0505-2025-53-007ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleThe ejection fraction and the cardiac index in the perioperative period of coronary artery bypass grafting: what is worth relying on?Фракция выброса и сердечный индекс в периоперационном периоде коронарного шунтирования – на что стоит ориентироваться?https://orcid.org/0000-0002-5138-3617ParomovKonstantin V.ПаромовКонстантин Валентинович
Russian Federation

MD, PhD, Anaesthetist & Critical Care Specialist, Department of Anesthesiology and Resuscitation No. 2; Functional Diagnostics Doctor, Functional Diagnostics Department No. 3

канд. мед. наук, врач анестезиолог-реаниматолог отделения анестезиологии-реанимации № 2, врач функциональной диагностики отделения функциональной диагностики № 3

kp-82@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1476-36939966-9690HussainAyyazХуссейнАйяз
Russian Federation

MD, PhD, Associate Professor, Department of Anesthesiology and Intensive Care; Anaesthetist & Critical Care Specialist, Department of Anesthesiology and Resuscitation, Regional Vascular Center

канд. мед. наук, доцент кафедры анестезиологии и реаниматологии; врач анестезиолог-реаниматолог отделения анестезиологии-реанимации регионального сосудистого центра

ayyaz@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3432-29517065-7467NeledovaLyudmila A.НеледоваЛюдмила Александровна
Russian Federation

MD, PhD, Assistant Professor, Institute of Surgery2; Surgeon, 7th Surgical Department1

канд. мед. наук, ассистент института хирургии; врач-хирург 7-го хирургического отделения

neluda85@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4375-33746813-2450KirovMikhail Y.КировМихаил Юрьевич
Russian Federation

MD, PhD, Professor, Corr. Member of Russ. Acad. Sci., Head of Department of Anesthesiology and Intensive Care; Anaesthetist & Critical Care Specialist, Intensive Care Unit

д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН, зав. кафедрой анестезиологии и реаниматологии; врач анестезиолог-реаниматолог отделения реанимации и интенсивной терапии

mikhail_kirov@hotmail.comFirst City Clinical Hospital named after E.E. VolosevichГБУЗ Архангельской области «Первая городская клиническая больница им. Е.Е. Волосевич»Northern State Medical UniversityФГБОУ ВО «Северный государственный медицинский университет» Минздрава России150420252807202553253611202202501042025Copyright ©; 2025, Paromov K.V., Hussain A., Neledova L.A., Kirov M.Y.Copyright ©; 2025, Паромов К.В., Хуссейн А., Неледова Л.А., Киров М.Ю.2025Paromov K.V., Hussain A., Neledova L.A., Kirov M.Y.Паромов К.В., Хуссейн А., Неледова Л.А., Киров М.Ю.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/17417

Rationale: Ejection fraction (EF) has been recognized as a key echocardiographic parameter describing the systolic function of the heart. Nevertheless, its accuracy for the assessment of the hemodynamic status in the perioperative period of cardiac surgery remains a debate.

Aim: To compare the EF values assessed by different techniques and to map those against the left ventricular systolic function parameters in the perioperative period of the off-pump coronary artery bypass grafting (OPCABG).

Methods: We performed a post hoc analysis of two consequential randomized studies. EF was assessed with echocardiography in 115 patients in the perioperative period of OPCABG and its changes over time at the following timepoints: before admission to the hospital (EFscreening), on the day before surgery (EFsimpson) (transthoracic approach), before sternotomy, at the end of the surgery (transesophageal echocardiography, TEE), as well as at the end of the first postoperative day (POD1) and before discharge from the hospital (transthoracic approach). Preoperatively and at the end of POD1, the EF values were compared with those of the global longitudinal strain (GLS) and with the EF measured automatically (EFauto, QLAB 10.0), as well as with hemodynamic parameters measured by thermodilution (TD), such as cardiac index (CI) and stroke volume index (SVI).

Results: There were no postoperative changes in the EFscreening and EFsimpson values. EFauto decreased from 48.4 ± 6.4 to 41.6 ± 7.3% (p < 0.001), while EFtee increased from 49.7 [46.0; 57.0] to 53.0 [46.1; 58.1]% (p = 0.047) and was associated with a decrease in GLS from -14.6 ± 2.5 to -11.7 ± 2.6% (p < 0.001). The bias in the measurement of EFsimpson and EFauto assessed a day before surgery and on POD1 according to the Bland-Altman test was 29.3% and 34.0%. There was a correlation between GLS and EFauto preoperatively (rho = -0.791, p < 0.001) and on the POD1 (rho = -0.723, p < 0.001), while EFscreening and EFsimpson did not show such a correlation. There was no correlation of EF or GLS with CI, as well. The bias in the measurement of the SVItd and SVIecho values was 11% (rho = 0.301, p = 0.001).

Conclusion: The echocardiographic assessment of the EF in the perioperative period of OPCABG does not characterize the systolic function of the heart reliably and depends on the method of its measurement. These limitations of echocardiographic parameters require their critical evaluation, including a comparison with thermodilution variables.

Актуальность. Фракция выброса (ФВ) признана ключевым эхокардиографическим параметром, описывающим систолическую функцию сердца. Тем не менее остается дискутабельным вопрос о том, насколько этот параметр точен в оценке гемодинамического статуса в периоперационном периоде кардиохирургических вмешательств.

Цель – сравнить значения ФВ, определенные разными способами при эхокардиографии, и сопоставить их с показателями, характеризующими систолическую функцию левого желудочка в периоперационном периоде аортокоронарного шунтирования (АКШ) на работающем сердце.

Материал и методы. Проведен post-hoc анализ двух последовательно выполненных рандомизированных исследований. У 115 пациентов в периоперационном периоде АКШ на работающем сердце с помощью эхокардиографии оценили ФВ и сравнили ее динамику на этапах до поступления в стационар (ФВскрининг) и накануне операции (ФВсимпсон) (трансторакальным доступом), до стернотомии и по завершении операции (чреспищеводным доступом (ЧПЭ)), а также в конце первых суток послеоперационного периода и перед выпиской из стационара (трансторакальным доступом). Накануне операции и в конце первых послеоперационных суток сравнили ФВ с показателями глобального продольного стрейна (GLS) и с ФВ, определенной автоматически (ФВавто, QLAB 10.0), а также с параметрами гемодинамики, измеренными с помощью термодилюции (ТД), – сердечным индексом (СИ) и индексом ударного объема (ИУО).

Результаты. В периоперационном периоде изменений ФВскрининг и ФВсимпсон не отмечено, ФВавто снизилась с 48,4 ± 6,4 до 41,6 ± 7,3% (р < 0,001), а ФВчпэ повысилась с 49,7 [46,0; 57,0] до 53,0 [46,1; 58,1]% (р = 0,047) на фоне снижения GLS с -14,6 ± 2,5 до -11,7 ± 2,6% (p < 0,001). Ошибка в определении ФВсимпсон и ФВавто по тесту Бланда – Альтмана составила 29,3 и 34,0% накануне операции и в конце первых послеоперационных суток. Выявлена связь GLS и ФВавто накануне операции (rho = -0,791; p < 0,001) и в конце первых суток послеоперационного периода (rho = -0,723; p < 0,001); для ФВскрининг и ФВсимпсон такой связи не установлено. Связи ФВ или GLS с СИ также не обнаружено. Ошибка в определении ИУОтд и ИУОэхо составила 11% (rho = 0,301; p = 0,001).

Заключение. Эхокардиографическая оценка ФВ в периоперационном периоде АКШ на работающем сердце недостоверно характеризует систолическую функцию сердца и его производительность, а также зависит от методики определения. Эти ограничения эхокардиографических параметров указывают на необходимость их критической оценки, в том числе сравнения с термодилюционными показателями.

echocardiographyhemodynamic monitoringstroke volumeejection fractionэхокардиографиягемодинамический мониторингударный объемфракция выбросаVancheri F, Longo G, Henein MY. Left ventricular ejection fraction: Clinical, pathophysiological, and technical limitations. Front Cardiovasc Med. 2024;11:1340708. doi: 10.3389/fcvm.2024.1340708.Liang M, Bian B, Yang Q. Characteristics and long-term prognosis of patients with reduced, mid-range, and preserved ejection fraction: A systemic review and meta-analysis. Clin Cardiol. 2022;45(1):5–17. doi: 10.1002/clc.23754.Dushina AG, Lopina EA, Libis RA. [Features of chronic heart failure depending on the left ventricular ejection fraction]. Russian Journal of Cardiology. 2019;(2):7–11. Russian. doi: 10.15829/1560-4071-2019-2-7-11.Душина АГ, Лопина ЕА, Либис РА. Особенности хронической сердечной недостаточности в зависимости от фракции выброса левого желудочка. Российский кардиологический журнал. 2019;(2):7–11. doi: 10.15829/1560-4071-2019-2-7-11.Pfeffer MA, Shah AM, Borlaug BA. Heart failure with preserved ejection fraction in perspective. Circ Res. 2019;124(11):1598–1617. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.119.313572.Minamisawa M, Inciardi RM, Claggett B, Cikes M, Liu L, Prasad N, Biering-Sørensen T, Lam CSP, Shah SJ, Zile MR, O'Meara E, Redfield MM, McMurray JJV, Solomon SD, Shah AM. Clinical implications of subclinical left ventricular dysfunction in heart failure with preserved ejection fraction: The PARAGON-HF study. Eur J Heart Fail. 2024;26(4):871–881. doi: 10.1002/ejhf.3167.Yan X, Li Y, Liu J, Zhou T, Zhou Y, Sun W, Sun C, Ma J, Zhang L, Shang Y, Xie M. Serial changes in left ventricular myocardial deformation in sepsis or septic shock using three-dimensional and two-dimensional speckle tracking echocardiography. Front Cardiovasc Med. 2022;9:925367. doi: 10.3389/fcvm.2022.925367.Sveric KM, Ulbrich S, Dindane Z, Winkler A, Botan R, Mierke J, Trausch A, Heidrich F, Linke A. Improved assessment of left ventricular ejection fraction using artificial intelligence in echocardiography: A comparative analysis with cardiac magnetic resonance imaging. Int J Cardiol. 2024;394:131383. doi: 10.1016/ j.ijcard.2023.131383.Kerkhof PLM, Heyndrickx GR, Diaz-Navarro RA, Antohi EL, Mihaileanu S, Handly N. Ventricular and atrial ejection fractions are associated with mean compartmental cavity volume in cardiac disease. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2022;2022:1384–1387. doi: 10.1109/EMBC48229.2022.9871315.Marwick TH. Ejection fraction pros and cons: JACC state-of-the-art review. J Am Coll Cardiol. 2018;72(19):2360–2379. doi: 10.1016/ j.jacc.2018.08.2162.Ibe T, Wada H, Sakakura K, Ugata Y, Maki H, Yamamoto K, Seguchi M, Taniguchi Y, Jinnouchi H, Fujita H. Cardiac index predicts long-term outcomes in patients with heart failure. PLoS One. 2021;16(6):e0252833. doi: 10.1371/journal.pone.0252833.Zhang Y, Zhu Y, Wang D, Xu L, Jiang W, Wang J, Sun X, Kang L, Song L. Cardiac index: A superior parameter of cardiac function than left ventricular ejection fraction in risk stratification of hypertrophic cardiomyopathy. Heart Rhythm. 2023;20(7):958–967. doi: 10.1016/ j.hrthm.2023.02.028.Maeder MT, Karapanagiotidis S, Dewar EM, Kaye DM. Accuracy of echocardiographic cardiac index assessment in subjects with preserved left ventricular ejection fraction. Echocardiography. 2015;32(11):1628–1638. doi: 10.1111/echo.12928.Paromov KV, Volkov DA, Nizovtsev NV, Kirov MYu. [Myocardial function after off-pump coronary artery bypass grafting with combined epidural and inhalation anesthesia]. Messenger of Anesthesiology and Resuscitation. 2020;17(5):6–14. Russian. doi: 10.21292/2078-5658-2020-17-5-6-14.Паромов КВ, Волков ДА, Низовцев НВ, Киров МЮ. Функция миокарда после коронарного шунтирования на работающем сердце в условиях комбинированной эпидуральной и ингаляционной анестезии. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2020;17(5):6–14. doi: 10.21292/2078-5658-2020-17-5-6-14.Paromov KV, Svirskii DA, Hussain A, Neledova LA, Kirov MYu. [Impact of regional anesthesia on left and right ventricular performance after off-pump coronary artery bypass grafting: Randomized controlled study]. Messenger of Anesthesiology and Resuscitation. 2024;21(4):19–31. Russian. doi: 10.24884/2078-5658-2024-21-4-19-31.Паромов КВ, Свирский ДА, Хуссейн А, Неледова ЛА, Киров МЮ. Влияние регионарной анестезии на производительность левого и правого желудочков сердца после коронарного шунтирования на работающем сердце: рандомизированное контролируемое исследование. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2024;21(4):19–31. doi: 10.24884/2078-5658-2024-21-4-19-31.Ivanova AA, Dzhioeva ON, Lavrenova EA, Rogozhkina EA, Drapkina OM. [Diagnostic challenges of heart failure with preserved ejection fraction: Focus on echocardiography]. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2023;22(5):3565. Russian. doi: 10.15829/1728-8800-2023-3565.Иванова АА, Джиоева ОН, Лавренова ЕА, Рогожкина ЕА, Драпкина ОМ. Сложные вопросы диагностики сердечной недостаточности с сохраненной фракцией выброса: фокус на эхокардиографические исследования. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2023;22(5):3565. doi: 10.15829/1728-8800-2023-3565.Utina TG, Akasheva DU, Korsunsky DV, Drapkina OM. [Significance of standard and speckle-tracking echocardiography for early diagnosis of asymptomatic left ventricular dysfunction in type 2 diabetes]. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2023;22(1):3478. Russian. doi: 10.15829/1728-8800-2023-3478.Утина ТГ, Акашева ДУ, Корсунский ДВ, Драпкина ОМ. Значение стандартной и спекл-трекинговой эхокардиографии для ранней диагностики бессимптомной дисфункции миокарда левого желудочка при сахарном диабете 2 типа. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2023;22(1):3478. doi: 10.15829/1728-8800-2023-3478.Dell'Angela L, Nicolosi GL. From ejection fraction, to myocardial strain, and myocardial work in echocardiography: Clinical impact and controversies. Echocardiography. 2024;41(1):e15758. doi: 10.1111/echo.15758.Maret E, Brudin L, Lindstrom L, Nylander E, Ohlsson JL, Engvall JE. Computer-assisted determination of left ventricular endocardial borders reduces variability in the echocardiographic assessment of ejection fraction. Cardiovasc Ultrasound. 2008;6:55. doi: 10.1186/1476-7120-6-55.Ren M, Tian JW, Leng XP, Wang HM, Wang Y, Wang ZZ. Assessment of global and regional left ventricular function after surgical revascularization in patients with coronary artery disease by real-time triplane echocardiography. J Ultrasound Med. 2009;28(9):1175–1184. doi: 10.7863/jum.2009.28.9.1175.Kerkhof PLM, Yoo BW, Merillon JP, Peace RA, Handly N. Monte Carlo method applied to the evaluation of the relationship between ejection fraction and its constituent components. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2017;2017:1295–1298. doi: 10.1109/EMBC.2017.8037069.Kerkhof PLM, van de Ven PM, Yoo B, Peace RA, Heyndrickx GR, Handly N. Ejection fraction as related to basic components in the left and right ventricular volume domains. Int J Cardiol. 2018;255:105–110. doi: 10.1016/ j.ijcard.2017.09.019.Kerkhof PL, Díaz-Navarro R, Heyndrickx GR, Handly N. La serendipia en torno la fracción de eyección: una revisión de la historia, la casualidad y la cuasi-funcionalidad de una métrica aplaudida [A critical analysis of ejection fraction]. Rev Med Chil. 2022;150(2):232–240. Spanish. doi: 10.4067/S0034-98872022000200232.Lu DY, Beyer AT, Pursnani SK, Shaw RE, Fang Q, Bibby D, Rosenblatt A, Schiller NB. Left ventricular end-systolic volume response post-stress echocardiography: Dilation as a marker of multi-vessel coronary artery disease. Echocardiography. 2022;39(2):215–222. doi: 10.1111/echo.15291.Zabolotskikh IB, Bautin AE, Zamyatin MN, Lebedinskii KM, Potievskaya VI, Trembach NV. [Perioperative management of patients with heart failure]. Russian Journal of Anesthesiology and Reanimatology. 2021;(3):6–27. Russian. doi: 10.17116/anaesthesiology20210316.Заболотских ИБ, Баутин АЕ, Замятин МН, Лебединский КМ, Потиевская ВИ, Трембач НВ. Периоперационное ведение пациентов с хронической сердечной недостаточностью. Анестезиология и реаниматология. 2021;(3):6–27. doi: 10.17116/anaesthesiology20210316.Pantoni CB, Mendes RG, Di Thommazo-Luporini L, Simões RP, Amaral-Neto O, Arena R, Guizilini S, Gomes WJ, Catai AM, Borghi-Silva A. Recovery of linear and nonlinear heart rate dynamics after coronary artery bypass grafting surgery. Clin Physiol Funct Imaging. 2014;34(6):449–456. doi: 10.1111/cpf.12115.Ghardashi-Afousi A, Holisaz MT, Shirvani H, Pishgoo B. The effects of low-volume high-intensity interval versus moderate intensity continuous training on heart rate variability, and hemodynamic and echocardiography indices in men after coronary artery bypass grafting: A randomized clinical trial study. ARYA Atheroscler. 2018;14(6):260–271. doi: 10.22122/arya.v14i6.1781.Bombardini T, Zagatina A, Ciampi Q, Arbucci R, Merlo PM, Haber DML, Morrone D, D'Andrea A, Djordjevic-Dikic A, Beleslin B, Tesic M, Boskovic N, Giga V, de Castro E Silva Pretto JL, Daros CB, Amor M, Mosto H, Salamè M, Monte I, Citro R, Simova I, Samardjieva M, Wierzbowska-Drabik K, Kasprzak JD, Gaibazzi N, Cortigiani L, Scali MC, Pepi M, Antonini-Canterin F, Torres MAR, Nes M, Ostojic M, Carpeggiani C, Kovačević-Preradović T, Lowenstein J, Arruda-Olson AM, Pellikka PA, Picano E, on behalf of the Stress Echo Study Group of the Italian Society of Cardiovascular Imaging. Hemodynamic heterogeneity of reduced cardiac reserve unmasked by volumetric exercise echocardiography. J Clin Med. 2021;10(13):2906. doi: 10.3390/jcm10132906.