Echocardiographic imaging is ideally suited for the evaluation of cardiac mechanics because of its intrinsically dynamic nature. Because for decades, echocardiography has been the only imaging modality that allows dynamic imaging of the heart, it is only natural that new, increasingly automated techniques for sophisticated analysis of cardiac mechanics have been driven by researchers and manufacturers of ultrasound imaging equipment. Several such techniques have emerged over the past decades to address the issue of reader’s experience and intermeasurement variability in interpretation. Some were widely embraced by echocardiographers around the world and became part of the clinical routine, whereas others remained limited to research and exploration of new clinical applications. Two such techniques have dominated the research arena of echocardiography: (1) Doppler-based tissue velocity measurements, frequently referred to as tissue Doppler or myocardial Doppler, and (2) speckle tracking on the basis of displacement measurements. Both types of measurements lend themselves to the derivation of multiple parameters of myocardial function. The goal of this document is to focus on the currently available techniques that allow quantitative assessment of myocardial function via image-based analysis of local myocardial dynamics, including Doppler tissue imaging and speckle-tracking echocardiography, as well as integrated backscatter analysis. This document describes the current and potential clinical applications of these techniques and their strengths and weaknesses, briefly surveys a selection of the relevant published literature while highlighting normal and abnormal findings in the context of different cardiovascular pathologies, and summarizes the unresolved issues, future research priorities, and recommended indications for clinical use.

Indications for cardiac-resynchronization therapy (CRT) in patients with heart failure include a prolonged QRS interval (≥120 msec), in addition to other functional criteria. Some patients with narrow QRS complexes have echocardiographic evidence of left ventricular mechanical dyssynchrony and may also benefit from CRT.

Stress echocardiography is a well-validated tool for detection and assessment of CAD. Its prognostic value has been well documented in multiple large studies, which have demonstrated its role for preoperative risk stratification before noncardiac surgery, recovery of function of viable myocardium, and identification of patients at increased risk of cardiac events and death. The test is less expensive than other stress imaging modalities, providing accuracy for detection of CAD and prognostic information equivalent to SPECT perfusion imaging. Moreover, it has great versatility, permitting assessment of valvular and pericardial abnormalities, chamber sizes, and wall thicknesses.

Background Cardiac muscle hypercontractility is a key pathophysiological abnormality in hypertrophic cardiomyopathy, and a major determinant of dynamic left ventricular outflow tract (LVOT) obstruction. Available pharmacological options for hypertrophic cardiomyopathy are inadequate or poorly tolerated and are not disease-specific. We aimed to assess the efficacy and safety of mavacamten, a first-in-class cardiac myosin inhibitor, in symptomatic obstructive hypertrophic cardiomyopathy. Methods In this phase 3, randomised, double-blind, placebo-controlled trial (EXPLORER-HCM) in 68 clinical cardiovascular centres in 13 countries, patients with hypertrophic cardiomyopathy with an LVOT gradient of 50 mm Hg or greater and New York Heart Association (NYHA) class II–III symptoms were assigned (1:1) to receive mavacamten (starting at 5 mg) or placebo for 30 weeks. Visits for assessment of patient status occurred every 2–4 weeks. Serial evaluations included echocardiogram, electrocardiogram, and blood collection for laboratory tests and mavacamten plasma concentration. The primary endpoint was a 1·5 mL/kg per min or greater increase in peak oxygen consumption (pVO2) and at least one NYHA class reduction or a 3·0 mL/kg per min or greater pVO2 increase without NYHA class worsening. Secondary endpoints assessed changes in post-exercise LVOT gradient, pVO2, NYHA class, Kansas City Cardiomyopathy Questionnaire-Clinical Summary Score (KCCQ-CSS), and Hypertrophic Cardiomyopathy Symptom Questionnaire Shortness-of-Breath subscore (HCMSQ-SoB). This study is registered with ClinicalTrials.gov, NCT03470545. Findings Between May 30, 2018, and July 12, 2019, 429 adults were assessed for eligibility, of whom 251 (59%) were enrolled and randomly assigned to mavacamten (n=123 [49%]) or placebo (n=128 [51%]). 45 (37%) of 123 patients on mavacamten versus 22 (17%) of 128 on placebo met the primary endpoint (difference +19·4%, 95% CI 8·7 to 30·1; p=0·0005). Patients on mavacamten had greater reductions than those on placebo in post-exercise LVOT gradient (−36 mm Hg, 95% CI −43·2 to −28·1; p<0·0001), greater increase in pVO2 (+1·4 mL/kg per min, 0·6 to 2·1; p=0·0006), and improved symptom scores (KCCQ-CSS +9·1, 5·5 to 12·7; HCMSQ-SoB −1·8, −2·4 to −1·2; p<0·0001). 34% more patients in the mavacamten group improved by at least one NYHA class (80 of 123 patients in the mavacamten group vs 40 of 128 patients in the placebo group; 95% CI 22·2 to 45·4; p<0·0001). Safety and tolerability were similar to placebo. Treatment-emergent adverse events were generally mild. One patient died by sudden death in the placebo group. Interpretation Treatment with mavacamten improved exercise capacity, LVOT obstruction, NYHA functional class, and health status in patients with obstructive hypertrophic cardiomyopathy. The results of this pivotal trial highlight the benefits of disease-specific treatment for this condition. Funding MyoKardia.

Background — Left ventricular hypertrophy (LVH), the clinical hallmark of familial hypertrophic cardiomyopathy (FHCM), is absent in a significant number of subjects with causal mutations. In transgenic rabbits that fully recapitulate the FHCM phenotype, reduced myocardial tissue Doppler (TD) velocities accurately identified the mutant rabbits, even in the absence of LVH. We tested whether humans with FHCM also consistently showed reduced myocardial TD velocities, irrespective of LVH. Methods and Results — We performed 2D and Doppler echocardiography and TD imaging in 30 subjects with FHCM, 13 subjects who were positive for various mutations but did not have LVH, and 30 age- and sex-matched controls (all adults; 77% women). LV wall thickness and mass were significantly greater in FHCM subjects ( P <0.01 versus those without LVH and controls). There were no significant differences in 2D echocardiographic, mitral, and pulmonary venous flow indices between mutation-positives without LVH and controls. In contrast, systolic and early diastolic TD velocities were significantly lower in both mutation-positives without LVH and in FHCM patients than in controls ( P <0.001). Reduced TD velocities had a sensitivity of 100% and a specificity of 93% for identifying mutation-positives without LVH. Conclusions — Myocardial contraction and relaxation velocities, detected by TD imaging, are reduced in FHCM, including in those without LVH. Before and independently of LVH, TD imaging is an accurate and sensitive method for identifying subjects who are positive for FHCM mutations.

Background —Doppler echocardiography is frequently used to predict filling pressures in normal sinus rhythm, but it is unknown whether it can be applied in sinus tachycardia, with merging of E and A velocities. Tissue Doppler imaging (TDI) can record the mitral annular velocity. The early diastolic velocity (E a ) behaves as a relative load-independent index of left ventricular relaxation, which corrects the influence of relaxation on the transmitral E velocity. Methods and Results —We evaluated 100 patients 64±12 years old with simultaneous Doppler and invasive hemodynamics. Mitral inflow was classified into 3 patterns: complete merging of E and A velocities (pattern A), discernible velocities with A dominance (B), or E dominance (C). The Doppler data were analyzed at the mitral valve tips for E, acceleration and deceleration times of E, and isovolumic relaxation time. In patterns B and C, the A velocity, E/A ratio, and atrial filling fraction were derived. Pulmonary venous flow velocities were also measured, and TDI was used to acquire E a and A a . Weak significant relations were observed between pulmonary capillary wedge pressure (PCWP) and sole parameters of mitral flow, pulmonary venous flow, and annular measurements. These were better for patterns A and C. E/E a ratio had the strongest relation to PCWP [ r =0.86, PCWP=1.55+1.47(E/E a )], irrespective of the pattern and ejection fraction. This equation was tested prospectively in 20 patients with sinus tachycardia. A strong relation was observed between catheter and Doppler PCWP ( r =0.91), with a mean difference of 0.4±2.8 mm Hg. Conclusions —The ratio of transmitral E velocity to E a can be used to estimate PCWP with reasonable accuracy in sinus tachycardia, even with complete merging of E and A velocities.

OBJECTIVES Our goal was to identify the hemodynamic determinants of the mitral annulus (MA) diastolic velocities by tissue Doppler. BACKGROUND The MA diastolic velocities are promising indexes of left ventricular (LV) diastolic function. However, their hemodynamic determinants have not yet been evaluated. METHODS Ten adult mongrel dogs underwent left atrial (LA) and LV pressure measurements by Millar catheters while tissue Doppler was applied to record the MA diastolic velocities at the septal and lateral corners. Conventional transmitral flow was also obtained. Left atrial and LV pressures were modified utilizing fluid administration and caval occlusion, whereas dobutamine and esmolol were used to change LV and LA relaxation. Left ventricular filling pressures were altered during different lusitropic states to evaluate for the possible interaction of preload and LV relaxation on the early diastolic velocity (Ea). RESULTS In the majority of dogs, a positive significant relation was observed between Ea and the transmitral pressure gradient (r = 0.57, p = 0.04). The Ea had strong correlations with tau (r = −0.83, p < 0.001), LV −dP/dt (r = 0.8, p < 0.001) and minimal LV pressure (r = −0.76, p < 0.01). However, there was no relation between Ea and the transmitral pressure gradient in experimental stages where tau >50 ms. Furthermore, the late diastolic velocity at both corners of the MA had significant positive relations with LA dP/dt (r = 0.67, p < 0.01) and LA relaxation (r = 0.73, p < 0.01) but an inverse correlation with LV end-diastolic pressure (r = –0.53, p = 0.01). CONCLUSIONS Left ventricular relaxation, minimal pressure and preload determine Ea while late diastolic velocity determinants include LA dP/dt, LA relaxation and LV end-diastolic pressure.

Conventional Doppler parameters are unreliable for estimating left ventricular (LV) filling pressures in hypertrophic cardiomyopathy (HCM). This study was undertaken to evaluate flow propagation velocity by color M-mode and early diastolic annular velocity (Ea) by tissue Doppler 2 new indices of LV relaxation, combined with mitral E velocity for estimation of filling pressures in HCM.Thirty-five HCM patients (52+/-15 years) underwent LV catheterization simultaneously with 2-dimensional and Doppler echocardiography. Pulsed Doppler echocardiography of mitral and pulmonary venous flows was obtained along with flow propagation velocity and Ea. LV preA pressure had weak or no relations with mitral, pulmonary venous velocities and atrial volumes. In contrast, preA pressure related strongly to E velocity/flow propagation velocity (r=0.67; SEE=4) and E/Ea (r=0.76; SEE=3.4). In 17 patients with repeat measurements, preA pressure changes were well detected by measuring E velocity/flow propagation velocity (r=0.68; P=0.01) or E/Ea (r=0.8; P<0.001). PreA pressure estimation with these 2 methods was tested prospectively in 17 additional HCM patients with good results (E velocity/flow propagation velocity, r=0.76; E/Ea, r=0.82).LV filling pressures can be estimated with reasonable accuracy in HCM patients by measuring E velocity/flow propagation velocity or E/Ea. These ratios also track changes in filling pressures.