Fungsi Diastolik dan Implikasi Klinisnya

oleh: dr. Anggia C Lubis

Diastolik didefinisikan sebagai periode yang dimulai pada saat akhir ejeksi ventrikel (pada saat penutupan katup-katup semilunar) hingga menutupnya katup-katup atrioventrikuler, yang secara sederhana diastolik sering diartikan sebagai pengisian dari ventrikel. Fungsi diastolik dikatakan normal bila ventrikel mampu terisi tanpa disertai peningkatan abnormal dari tekanan diastolik. Secara tradisional penilaian performa jantung hanya menitik beratkan pada fungsi sistolik, dan fungsi diastolik hanya dianggap sebagai perhatian kedua. Bagaimanapun dalam perkembangannya, fungsi diastolik ternyata juga berperan penting dalam hal morbiditas dan mortalitas. 1-10



Fungsi Diastolik dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti ruang-ruang jantung, myokard, perikard, serta faktor lain yang tak kalah pentingnya adalah denyut jantung, yang akan menentukan berapa lama waktu yang tersedia untuk pengisian dari ventrikel. Faktor lain yang juga turut berperan adalah tekanan atrioventrikuler, di mana peningkatan laju relaksasi mampu mempertahankan tekanan atrium pada batas normal. Hingga saat ini, tehnik-tehnik non-invasif terus dikembangkan untuk dapat mendiagnosa disfungsi diastolik sedini mungkin dan mengembangkan terapi yang potensial pada disfungsi diastolik. 1,2, 11-18

Siklus Jantung
Siklus Jantung secara lengkap dipopulerkan oleh Lewis pada 1920, tetapi sebenarnya pertama kali diperkenalkan oleh Wiggers pada 1915, yang berhasil menyediakan runtutan waktu dan kejadian dalam satu siklus jantung. Tiga kejadian mendasar yang terjadi dalam satu siklus jantung adalah (1) Kontraksi Ventrikel Kiri, (2) Relaksasi Ventrikel Kiri dan (3) Pengisian Ventrikel Kiri. Fase sistolik ditandai dengan peningkatan tekanan ventrikel kiri di atas atrium, ataupun penutupan katup mitral dan diakhiri pada saat tekanan ventrikel kiri mulai menurun. Selanjutnya ventrikel kiri mengalami relaksasi, seiring ion Calcium ditarik ke dalam sarcoplasma reticulum. Periode relaksasi ventrikel kiri dan pengisian ventrikel kiri inilah yang disebut sebagai fase diastolik. Selain itu didapati juga pendapat minoritas lainnya yang diajukan oleh Brutsaert dkk. yang menyatakan diastolik dimulai lebih telat lagi, yaitu hanya setelah proses kontraksi dan relaksasi ventrikel terlewati. 9

Diagram 1. Siklus Lewis atau Wiggers
Diastolik sendiri secara hemodinamik terbagi lagi dalam 4 fase, yaitu:
1) Relaksasi Isovolumik
2) Pengisian dini ventrikel kiri
3) Diastasis
4) Pengisian Kontraksi Atrium
Seperti yang terlihat pada diagram 2, beberapa faktor turut memberikan andil sesuai dengan peran dan interaksinya dalam fase diastolik yang berbeda. Fase relaksasi isovolumik dimulai pada saat penutupan katup aorta, dan terus berlanjut hingga tekanan ventrikel kiri menurun di bawah tekanan atrium kiri. Fase relaksasi ini merupakan proses aktif yang sangat membutuhkan tenaga. Fase pengisian dini ventrikel kiri dimulai pada saat katup mitral membuka hingga tekanan pada ventrikel kiri menyamai atau melebihi tekanan pada atrium kiri. Jika waktu pengisian diastolik cukup lama, maka akan didapati fase diastasis pada saat tekanan di ventrikel kiri dan atrium kiri hampir sama dan sedikit tambahan pengisian ventrikel kiri akan muncul. Hingga kontraksi dari atrium akan menstabilkan perbedaan tekanan trans-mitral yang akan menberikan tambahan darah lagi dari atrium ke ventrikel kiri pada ujung fase diastolik.19-22

Gambar 2. Faktor yang berperan dalam diastolic ventrikel kiri, dan hubungannya dengan fase-fase diastolik.
Secara mendasar fungsi diastolik bergantung pada dua proses, 1) Proses aktif, relaksasi dari ventrikel dan 2) Proses pasif, atau kekakuan dari ventrikel. Komponen pertama, yaitu komponen aktif diastolik biasanya ditandai dengan konstanta waktu dari relaksasi (tau / τ, dengan satuan milisekon), yang dipengaruhi oleh penyesuaian kurva monoexponential terhadap kurva tekanan ventrikel pada fase isovolumik. Konstanta τ ditentukan dengan rumus
τ = - 1 / α
α adalah penurunan hubungan tekanan-waktu, dengan nilai normal τ = 48 milidetik, dan interval 30 hingga 60 milidetik. Nilai τ yang lebih rendah menggambarkan masa relaksasi yang lebih singkat. Proses relaksasi dapat dinyatakan lengkap pada saat 3.5 kali dari konstanta τ setelah katup aorta menutup. 9, 19, 22,23

Gambar 3. Perhitungan konstanta waktu dari relaksasi ventrikel (tau, τ). Sumbu y menggambarkan tekanan ventrikel kiri, dan sumbu x menggambarkan waktu.

Ketika jembatan silang actin-myosin yang terbentuk sudah maksimal, maka selanjutnya faktor-faktor mekanis akan lebih berperan dalam proses pasif diastolik. Beberapa faktor yang memberi andil dalam proses pasif diastolik, seperti massa myokard, matriks ekstraselular serta geometri ruang-ruang jantung, perfusi koroner, jaringan kolagen, tekanan perikard, tekanan intra thorakal, volume intra vascular, dan lainnya. Kekenyalan myokard ditunjukkan oleh jaringan elastis myocardium yang dipengaruhi oleh interstitial jantung dan komposisi struktural myosit sendiri. Peningkatan sedikit saja volume intraperikard, akan memicu peningkatan tekanan diastolik dalam ruang jantung. Peningkatan volume jantung, hingga melebihi batas elastisitas jaringan perikard akan meningkatkan tekanan pada seluruh ruang jantung, sementara peningkatan akut pada salah satu sisi ruang jantung (kiri atau kanan) juga akan mempengaruhi pengisian pada sisi jantung lainnya dengan meningkatkan tekanan diastolik. 9,19,22
Secara bersamaan, faktor-fator ini akan berperan dalam hubungan tekanan – volume pada akhir diastolik (end-diastolic pressure-volume relationship). Pergeseran dan perubahan bentuk kurva hubungan tekanan – volume memiliki makna yang beragam. Karena hubungan tekanan – volume ventrikel kiri juga dipengaruhi oleh faktor dari luar, setiap peningkatan volume akan diikuti dengan peningkatan tekanan pada ventrikel. Jika kurva tekanan – volume tidak mengalami perubahan, pergeseran ke arah kiri mengindikasikan adaya penurunan tahanan ruang jantung, sementara pergeseran ke kanan mengindikasikan peningkatan tahanan ruang jatung.


Gambar 4. Kurva hubungan volume dan tekanan. Pergeseran kurva ke kiri menunjukkan ruang jantung yang lebih kaku, sementara pergeseran ke kanan menunjukkan ruang jantung yang fleksibel.


Tekanan Pengisian Diastolik Ventrikel Kiri
Hubungan antara tekanan atrium kiri dan ventrikel kiri pada diastolik, atau yang disebut dengan perbedaan tekanan trans mitral, akan menentukan arus darah yang melalui mitral serta pengisian ventrikel kiri. Tekanan ventrikel kiri pada akhir diastolik (Left Ventricular End Diastolic Pressure) berperan dalam meregang myokard, dan melalui mekanisme Frank-Starling akan mempertahankan isi sekuncup dari ventrikel kiri. Laju relaksasi ventrikel kiri yang lebih lambat akan menurunkan perbedaan tekanan pada awal diastolik, sementara tekanan atrium kiri yang lebih tinggi akan meningkatkannya. 24-25
Ketika tekanan ventrikel kiri pada akhir diastolik dibutuhkan untuk meningkat dalam rangka pengisian ventrikel yang sudah terganggu, ada dua kemungkinan yang dapat terjadi. Ketika penyakit masih dini, kontraksi dari atrium yang hipertrofi akan meningkatkan tekanan atrium kiri yang terganggu hingga tekanan pada atrium kiri tetap terjaga normal. Sementara pada kemampuan ventrikel kiri yang sudah menurun lebih lanjut dengan tekanan atrium kiri yang sudah meningkat, kongesti pulmonal sering kali dijumpai peningkatan tekanan awal diastolik secara cepat.19

Peran Calcium Ion dalam Kontraksi – Relaksasi
Peran Calcium dalam mengatur kontrasi maupun relaksasi dalam siklus jantung sangat penting. Hipotesa yang paling lazim digunakan adalah peranan calcium yang akan memicu pelepasan calcium dari sarcoplasma reticulum (SR). Jumlah ion calcium yang keluar dan masuk myosit jantung pada setiap siklusnya relatif sedikit, tetapi jumlah yang jauh lebih besar akan dijumpai keluar dan masuk SR. Pada setiap gelombang depolarisasi melewati tubulus T akan membuka channel Calcium type-L yang terletak di dekat SR, dan kumpulannya disebut dengan reseptor ryanodine. Karenanya setiap depolarisasi akan melepas ion calcium dalam jumlah besar ke myosit jantung. Ion calcium masuk ke dalam SR melalui aktifitas pompa calcium yang disebut dengan SERCA (SR Ca2+). Proses ini akan meningkatkan ion calcium dalam cytosol hingga 10 kali lipat, hal ini akan meningkatkan interaksi antara ion calcium dan troponin C dan memicu proses kontraksi.9
Proses relaksasi ventrikel kiri bergantung pada dua proses biologis, yaitu pompa Calcium seluler dan interaksi actin-myosin. Kontraksi pada jantung mamalia muncul karena depolarisasi sel sebagai hasil dari pelepasan secara pasif ion Calcium yang berlanjut ke aktivasi kaskade ion Calcium / troponin / actin / myosin. Sementara kebalikannya, pengambilan kembali ion Calcium ke dalam SR pada proses relaksasi merupakan proses aktif yang bergantung kepada energy (ATP) dan tenaga dari pompa SERCA. Pompa SERCA berperan membantu laju relaksasi ventrikel kiri, dan memiliki system pengaturan endogen, phospholamban. Phospholamban sendiri distimulasi oleh proses fosforilasi oleh cAMP yang bergantung dengan protein kinase.
Disfungsi dari pompa SERCA sendiri akan mengakibatkan penurunan laju pengikatan kembali ion Calcium, sehingga menghambat relaksasi ventrikel kiri, ataupun mengakibatkan jembatan silang yang terbentuk tidak sempurna dan meningkatkan kekakuan dari ruang jantung. Berbagai mekanisme berbeda lainnya juga dapat menunda proses deaktifasi. Hipertensi, stenosis aorta, disfungsi endothel, iskemia atau obat-obatan inotropik negatif dapat memperlambat, mengganggu ataupun menurunkan laju pengisian elastik dan waktu untuk pengisian ventrikel. (Mayo) Gangguan relaksasi merupakan proses awal yang terjadi pada angina pectoris. Penjelasan metaboliknya adalah gangguan pembentukan energi, di mana menekan kebutuhan ATP pada pengikatan calcium oleh SR pada awal diastolik dan selanjutnya mengakibatkan penundaan kembalinya ion calcium ke nilai normal pada saat diastolik. Kondisi Hipotiroid akan memperpanjang relaksasi, yang juga akan ditandai dengan penundaan kembalinya peningkatan calcium pada saat sistolik. Sementara pada kebanyakan penderita penyakit jantung koroner memiliki berbagai variasi gangguan diastolik. Secara teori, berbagai macam kelainan relaksasi sangat potensial untuk kembali normal, karena proses relaksasi yang sangat bergantung dengan pola pergerakan ion calcium. 9,10

Gambar 5. Eksitasi – kontraksi myosit jantung

Hubungan dengan proses Penuaan dan olah raga
Meski banyak faktor telah berhasil dihubungkan dengan fungsi diastolik, relaksasi ventrikel kiri dan tahanan dari ruang-ruang jantung merupakan faktor utama yang, menentukan perbedaan tekanan trans-mitral dan pengisian ventrikel kiri. Olah raga akan meningkatkan denyut jantung, darah balik ke jantung, isi sekuncup dan tekanan sistolik. Relaksasi ventrikel kiri menjadi lebih singkat dan interval PR pada EKG memendek. Proses ini akan mengurangi pengisian ventrikel kiri seiring dengan denyut jantung yang semakin kencang.
Pada individu muda relaksasi ventrikel kiri terjadi cukup cepat, dengan 70-90 % pengisian ventrikel kiri muncul pada awal diastolik. Proses penuaan, proses relaksasi ventrikel kiri akan diperlambat seiring dengan peningkatan tekanan darah sistolik dan massa ventrikel kiri, di mana volume pengisian darah pada saat kontraksi atrial meningkat hingga 30-40 % pada usia sekitar 65 tahun. 26


Peranan Echocardiografi pada Fungsi Diastolik
Kitabatake dkk. pada 1982 untuk pertama kali memperkenalkan pulsed-wave Doppler untuk mengukur laju kecepatan trans mitral dan memperkirakan pengisian diastolik pada ventrikel kiri, sebelum semakin dikembangkan oleh Aplleton dkk. pada 1988. Dalam perkembangannya tehnik pemeriksaan ini terus berkembang dan menjadi modalitas utama dalam penilaian fungsi diastolik ventrikel kiri. Melalui pemeriksaan Doppler echocardiografi, laju kecepatan trans mitral dan vena-vena sentral dipergunakan untuk menilai pola pengisian ventrikel kiri dan secara tidak langsung memperkirakan tekanan pengisian ventrikel kiri. Pemeriksaan ini tidak hanya dipergunakan untuk mendiagnosa, tetapi juga untuk menentukan prognosa dan evaluasi dari pengobatan. Meski begitu tehnik pemeriksaan ini juga dipengaruhi oleh beberapa variabel fisiologis, sehingga dalam pelaksanaannya tetap dibutuhkan informasi klinis dan data invasif yang berhubungan. 2,10,20,22,24, 27-33

Gambar 6.Hubungan relaksasi dan beban jantung terhadap fungsi diastolic

Aliran Mitral (Transmitral Inflow)
Untuk mendapatkan laju aliran mitral yang maksimal, dipergunakan pulsed wave dengan meletakkan sample volume diantara kedua ujung daun katup pada saat diastolik, tetapi tidak boleh terlalu masuk ke dalam alur masuk. 1,10,22
Tinggi rendahnya gelombang pengisian cepat dan gelombang kontraksi atrium pada kurva kecepatan aliran mitral dalam rasio dipergunakan untuk membedakan fungsi diastolik normal dan abnormal, dan lebih dikenal dengan rasio E/A. Gelombang E menunjukkan proses proses pengisian cepat pada awal diastolik, dan gelombang A menunjukkan proses pengisian lambat dari kontraksi atrium. Gambaran kurva kecepatan aliran mitral dari perubahan relatif yang terjadi dari tekanan atrium kiri terhadap ventrikel kiri akan menunjukkan interpretasi terhadap fungsi diastolik:
1. Pola Mitral Normal. Ditunjukkan dengan rasio kurva E/A > 1 , dengan waktu deselerasi 150-240 mdet.
2. Relaksasi Abnormal. Mekanisme ini terjadi bila terjadi kegagalan relaksasi, pengisian awal diastolik menurun tajam dan disertai dengan kontraksi atrium yang melakukan kompensasi, yang ditunjukkan dengan gambaran gelobang E yang rendah, waktu deselerasi yang memanjang dan gambaran deviasi E/A yang terbalik dengan gelombang A yang lebih tinggi dari gelombang E (E/A <1).> 240 mdet. Pada perkembangannya menjadi pseudonormal yang diikuti dengan gangguan elastisitas / kekenyalan relaksasi ventrikel kiri maka deselerasi akan kembali menajam dan menghasilkan gambaran waktu deselerasi yang kembali memendek, 150 - 240 mdet. Pada tahapan restriktif ventrikel kiri, tekanan akhir sistolik dan diastolik akan sangat tinggi, sehingga kecepatan pengisian awal yang sangat tajam dengan gambaran wakti deselerasi yang sangat pendek < 150 mdet. 16,27,34

Propagansi Aliran Intrakardiak (Flow Propagation Velocity)
Dengan mengukur kemiringan aliran pada awal gelombang transmitral, laju yang mempropogasi dalam ventrikel dapat diperkirakan, dengan merekam Doppler M-mode berwarna pada alur masuk mitral selama fase diastolik. Cara ini membuat M-mode berwarna melintasi ruang ventrikel kiri melalui transmitral. Aliran darah transmitral direkam pada sudut pandang apikal 4-ruang. Semakin tajam kemiringan yang dihasilkan maka semakin baik fungsi kekenyalan ventrikel kiri, dan sebaliknya bila semakin landai kemiringan yang dihasilkan maka semakin rendah pula kekenyalan ventrikel kiri.
Didapati 5 macam metode pengukuran propagansi aliran intrakariak,yaitu Metode Brun, Duval-Garcia, Stugaard, Takatsuji dan Greenberg, di mana nilai acuan normal dari setiap pemeriksaan berbeda. Penting untuk diingat bahwa variasi angka yang diperoleh dapat sangat beragam hingga 250 % bergantung dengan metodologi yang dipergunakan, karenanya interpretasi yang didapatkan juga harus diserta dengan keterangan metodologinya. Hingga saat ini metode Duval-Moulin/Garcia merupakan metode yang paling mudah dan paling sering dipergunakan. 20,27,35

Pencitraan Doppler Jaringan (Doppler Tissue Imaging)
Kecepatan myokard tergambar dalam tiga profil gelombang yang berbeda, yaitu (1) Kecepatan Sistolik Myokard (Sm), (2) Kecepatan awal diastolik Myokard (Em) dan (3) Kecepatan akhir diastolik myokard (Am). Spektrum pemeriksaan ini menggambarkan fungsi sistolik dan diastolik sekaligus, dengan parameter yang relatif independen dari kondisi beban (preload dan afterload). Kelemahan dari tehnik pemeriksaan ini adalah pengukuran yang harus dilakukan pada tempat tertentu, sehingga didapati keterbatasan pada pasien dengan abnormalitas gerakan dinding yang hanya segmental. Gelombang diastolik myokard yang diperoleh dari pencitraan Doppler jaringan tidak terpengaruh dengan preload relaksasi ventrikel kiri. Secara non-invasif indeks ini sangat bermanfaat untuk memperkirakan tekanan pengisian ventrikel kiri.5,20,22-25,27,35-37

Gambar 9. Gambaran Pencitraan Doppler Jaringan


Manuver Vasalva
Aliran pseudonormal muncul ketika telah terjadi gangguan relaksasi disertai peningkatan tekanan atrium kiri. Pada saat dilakukannya manuver vasalva akan didapati penurunan darah balik ke jantung dan penurunan tekanan preload (tekanan atrium kiri), karenanya maneuver vasalva dapat dilakukan untuk dapat mengetahui adanya gangguan relaksasi.
Pada fungsi diastolik, dengan relaksasi normal dan tekanan atrium kiri yang normal, penurunan tekanan preload akibat maneuver vasalva akan mengakibatkan penurunan kecepatan baik pada gelombang E dan gelombang A, sehingga rasio E/A tetap lebih besar dari 1. Sementara pada kondisi pseudonormal, penurunan preload akan menurunkan kecepatan gelombang E transmitral, sementara gelombang A tidak mengalami penurunan atau hanya sedikit mengalami penurunan, sehingga rasio E/A akan turun di bawah 1.
Manuver Vasalva dapat dilakukan dengan memerintahkan pasien untuk menahan nafas pada akhir inspirasi, dan menghembuskan seluruh nafas pada saat ekspirasi, layaknya sedang meniup balon. Tehnik lain yang dapat digunakan adalah dengan menghembuskan nafas melalui hidung, tapi dengan kondisi idung dan mulut tertutup rapat, seperti yang biasa dilakukan ketika berada di atas pesawat. 10,20,34

Pola pengisian Diastolik pada Atrial Fibrilasi
Kriteria klasik yang biasa dipergunakan untuk mengklasifikasi kelainan diastolik tidak dapat diterapkan pada penderita atrial fibrilasi karena tidak didapatinya gelombang A pada alur masuk mitral, dan aliran sistolik antegrade pada vena pulmonalis nyaris tidak lagi dijumpai. Tehnik yang dipergunakan adalah waktu deselerasi transmitral yang kurang dari 130 mdet berguna untuk mengidentifikasi pengisian restriktif pada penderita atrial fibrilasi. Penting untuk diingat bahwa pengukuran waktu deselerasi pada atrial fibrilasi hanya dapat dipergunakan bila waktu deselerasi berakhir sebelum munculnya kompleks QRS selanjutnya pada EKG. 20,35,38