• No results found

The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism : variations on a theme - Thesis

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism : variations on a theme - Thesis"

Copied!
175
0
0

Bezig met laden.... (Bekijk nu de volledige tekst)

Hele tekst

(1)

UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam (https://dare.uva.nl)

The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism : variations on a

theme

Gibson, N.S.

Publication date

2008

Document Version

Final published version

Link to publication

Citation for published version (APA):

Gibson, N. S. (2008). The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism : variations

on a theme.

General rights

It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons).

Disclaimer/Complaints regulations

If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask the Library: https://uba.uva.nl/en/contact, or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam, The Netherlands. You will be contacted as soon as possible.

(2)
(3)

The diagnosis and prognosis of 

venous thromboembolism 

(4)

                            The diagnosis and prognosis of venous thromboembolism   Thesis, University of Amsterdam, the Netherlands    ISBN 978 90 902 3385 7    Copyright © 2008 N.S. Gibson, Amsterdam, the Netherlands  No part of this thesis may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any  way or by any means, without written permission of the author.     Financial support for the printing of this thesis was provided by:  Stichting tot Steun Promovendi Vasculaire Geneeskunde, AMSTOL stichting, the Federatie  van Nederlandse Trombosediensten, Pfizer, sanofi‐aventis, Actelion, Bayer, Schering‐ Plough, Boehringer Ingelheim, Merck Sharp & Dome B.V. and the Universiteit van  Amsterdam. 

(5)

The diagnosis and prognosis of 

venous thromboembolism 

 

Variations on a theme 

    ACADEMISCH PROEFSCHRIFT       ter verkrijging van  de graad van doctor aan de Universiteit van Amsterdam  op gezag van de Rector Magnificus prof.dr. D.C. van den Boom  ten overstaan van een door het college voor promoties ingestelde  commissie, in het openbaar te verdedigen in de  Aula der Universiteit op      woensdag 8 oktober 2008, te 12.00 uur      door      Nadine Suryanti Gibson      geboren te Leiden 

(6)

P

ROMOTIECOMMISSIE 

 

 

Promotor:   Prof.dr. H.R. Büller    Co‐promotores:   Dr. V.E.A. Gerdes       Dr. M. Söhne     Overige leden:   Dr. D.P.M. Brandjes       Prof.dr. M.M. Levi      Prof.dr. M.H.H. Kramer      Prof.dr. P.M.M. Bossuyt      Prof.dr. E.H.D. Bel      Faculteit der Geneeskunde                       

The  study  described  in  this  thesis  was  supported  by  a  grant  of  the  Netherlands  Heart  foundation  (NHF‐2001B205). Financial support by the Netherlands Heart Foundation for the publication of this  thesis is gratefully acknowledged.  

(7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aan Jan‐Joost en de kinderen 

(8)

C

ONTENTS

 

  Chapter 1      9  General introduction and outline of the thesis      Part I ‐ DIAGNOSIS OF VENOUS THROMBOEMBOLISM    Chapter 2    17  Pulmonary embolism; a review    Chapter 3    37 

Further  validation  and  simplification  of  the  Wells  clinical  decision  rule in pulmonary embolism    Chapter 4    55  Validity and clinical utility of the simplified Wells rule for assessing  clinical probability of pulmonary embolism    Chapter 5    67 

Implementation  of  a  decision  rule  and  a  D‐dimer  assay  in  the  diagnosis of pulmonary embolism 

 

Chapter 6    83 

The  importance  of  clinical  probability  assessment  in  interpreting  a  normal D‐dimer in patients with suspected pulmonary embolism   

Chapter 7    95 

Clinical  usefulness  of  prothrombin  fragment  1+2  in  patients  with  suspected pulmonary embolism 

 

Chapter 8  105 

Safety  and  sensitivity  of  two  ultrasound  strategies  in  patients  with  clinically  suspected  deep  venous  thrombosis;  a  prospective  management study 

(9)

Chapter 9  123  Prognostic  value  of  echocardiography  and  spiral  computed 

tomography in patients with pulmonary embolism    Chapter 10  137  Is screening for chronic thromboembolic pulmonary hypertension in  patients with a previous pulmonary embolism indicated?    Chapter 11  149  Treatment of pulmonary embolism in the Netherlands; a survey    Summary  159  Samenvatting  165  Dankwoord  171   

(10)
(11)

 

 

 

 

 

General introduction and 

outline of the thesis 

         

NADINE S. GIBSON AND HARRY R. BÜLLER   

       

(12)

10 

G

ENERAL INTRODUCTION

 

Venous  thromboembolism  is  a  possibly  fatal  disease  that  has  been  recognized  since  the  middle  ages.  Since  then,  numerous  researchers  have  studied  this  theme  to  accomplish  advances  with  new  variations  on  the  existing  practice  of  the  diagnosis,  prevention, treatment and prognosis of this disease.  

It was the 19th century German pathologist Rudolf Virchow, who created the concept 

that  pulmonary  embolism  and  deep  venous  thrombosis  are  both  manifestations  of  a  single disease entity, called venous thromboembolism. He stated: ‘The detachment of  larger or smaller fragments from the end of the softening thrombus which are carried  along by the current of blood are driven into remote vessels. This gives rise to the very 

frequent process on which I have bestowed the name of Embolia.’1 

In the 1960’s the diagnostic work‐up of patients with clinically suspected pulmonary  embolism  changed  significantly  when  imaging  tests,  such  as  contrast  venography, 

pulmonary angiography and perfusion lung scanning were introduced2‐5. This major 

step forward in the diagnosis of venous thromboembolism was characterized by the  possibility  to  (in)directly  visualize  thrombi.  However,  what  was  not  well  realized  until that moment, was that only a quarter of clinically suspected patients appeared to  have  the  disease.  Moreover,  the  availability  of  these  tests  was  limited  and  together  with the reluctance of many physicians to perform invasive tests resulted often in an  incomplete  diagnostic  work‐up  and  anticoagulant  treatment  without  a  definitive  diagnosis.  Despite  these  limitations,  physicians  had  no  alternative  diagnostic  methods. In the 1980’s, the introduction of ultrasonography, that could non‐invasively 

image  the  deep  veins  in  the  leg  significantly  changed  the  diagnostic  approach6

Nevertheless  to  refute  the  diagnosis,  all  patients  with  suspected  venous  thromboembolism had to undergo one or more of these imaging tests. This has led to  a  revival  of  the  use  of  information  from  the  medical  history,  physical  examination,  and  simple  blood  tests  to  guide  the  diagnostic  process.  With  the  introduction  of  clinical  decision  rules  and  the  D‐dimer  test  (a  laboratory  assay  that  indirectly  measures  blood  coagulation),  a  powerful  strategy  was  created  to  safely  exclude  the  disease in one third to half of the patients, without the need for imaging tests.  

Albeit well validated, these clinical decision rules are sometimes difficult to compute  and simplification may increase the broader implementation in daily clinical practice.  Also  the  D‐dimer  assay  has  gained  an  important  place  in  the  diagnosis  of  patients  with suspected pulmonary embolism. Due to its moderate specificity, it should not be  used  as  a  screening  test,  and  perhaps  other  coagulation  tests,  more  specifically 

(13)

11 

C

HAPTER

1

measuring  thrombin  generation  may  be  helpful  to  compensate  for  this  shortcoming.  On  the  other  hand,  how  often  false  negative  D‐dimer  results  occur,  and  what  the  reasons are, remains unclear.  

Finally,  a  dilemma  in  the  diagnostic  process  has  arisen  with  the  ability  of  new  technology in ultrasonography allowing full visualization of all deep veins in the leg,  as  compared  to  the  traditional  method  of  compression  ultrasonography  in  the  groin  and  popliteal  fossa.  Regarding  the  themes  prognosis  and  treatment  three  pertinent  questions have surfaced. The first concerns the significance and therefore the need to  detect,  by  either  echocardiography  or  spiral  CT,  the  presence  of  right  ventricular  dysfunction  in  patients  who  are  otherwise  hemodynamically  stable.  This  is  relevant  since  the  treatment  may  have  to  be  more  aggressive  in  these  patients.  Another  long  term complication of pulmonary embolism that has caught medical attention recently  is the occurrence of chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Although the  disease  is  rare  in  consecutive  patients  with  pulmonary  embolism  the  question  is  whether screening for this important disease is indicated, in particular in view of the  recent  advances  in  the  treatment  of  this  disease.  Thirdly,  the  introduction  of  low  molecular weight heparins without their need for laboratory monitoring has made out 

of  hospital  treatment  for  venous  thromboembolism  feasible7.  Although  it  is  widely 

accepted  that  patients  with  primary  deep  venous  thrombosis  receive  out  of  hospital  treatment  in  the  majority  of  cases  this  is  largely  unknown  for  patients  with  primary  pulmonary embolism.  

Taken together, ‘Variations  on a Theme’ can be used as a metaphor for the different  aspects of venous thromboembolism that are discussed below, to further improve our  understanding of the diagnosis, prognosis and treatment of this disease entity.     

O

UTLINE OF THE THESIS

 

This  thesis  consists  of  two  parts.  The  first  focuses  on  the  diagnosis  of  venous  thromboembolism  and  in  the  second  part  prognostic  and  therapeutic  aspects  are  addressed.  

In  Chapter  2  an  overview  of  pulmonary  embolism  is  presented,  consisting  of  the  various  diagnostic  strategies  that  have  been  evaluated,  as  well  as  the  etiology,  best  prevention  and  treatment  and  finally  prognosis  of  this  disease.  The  Wells  clinical  decision rule, probably one of the best rules for assessing the clinical probability was  further validated in Chapter 3, together with the derivation of a simplified variation of 

(14)

12 

this rule. Chapter 4 focuses on the validation of this simplified clinical decision rule in  another large cohort of patients with suspected pulmonary embolism. To what degree  decision  rules  and  D‐dimer  assays  are  really  integrated  in  the  daily  clinical  routine  and  whether  physicians  are  influenced  by  the  information  of  an  abnormal  D‐dimer  result  when  scoring  the  decision  rule  is  evaluated  by  means  of  a  questionnaire  in  Chapter 5. In Chapter 6 we assessed how often false negative D‐dimers occur in all‐ comers  with  pulmonary  embolism,  and  in  those  with  a  likely  clinical  probability  for  the  disease.  Chapter  7  focuses  on  the  clinical  usefulness  of  the  measurement  of  the  prothrombin fragment 1+2 in patients presenting with clinically suspected pulmonary  embolism,  and  whether  this  test  had  additional  diagnostic  utility  to  the  widely  applied  D‐dimer  assay.  The  findings  of  a  large  partly  randomized  clinical  follow‐up  study in patients with suspected deep venous thrombosis are presented in Chapter 8.  After exclusion with the help of an unlikely clinical probability and a normal D‐dimer,  patients  were  randomized  to  undergo  either  the  clinical  two  point  compression  ultrasound in the groin and popliteal fossa, or a single full assessment, from the groin  down to the distal veins in the calf.  

The  second  part  of  this  thesis  evaluates  aspects  of  the  prognosis  and  treatment  of  venous  thromboembolism.  Chapter  9  is  a  review  on  the  prognostic  value  of  right  ventricular  dysfunction  diagnosed  with  echocardiography  and  spiral  CT.  In  particular,  it  focuses  on  the  diagnostic  utility  of  these  methods  and  calculates  the  possible  advantages  and  disadvantages  with  more  aggressive  treatment.  Whether  screening  for  chronic  thromboembolic  pulmonary  hypertension  in  consecutive  patients  with  previous  pulmonary  embolism  is  useful  is  evaluated  in  Chapter  10.  In  the  last  chapter,  Chapter  11,  the  treatment  strategies  employed  by  Dutch  internists  and  pulmonologists  in  daily  clinical  practice  investigated  by  chart  review  of  consecutive patients in fourteen hospitals in the Netherlands are described. 

(15)

13 

C

HAPTER

1

R

EFERENCE LIST

 

1. Virchow RLK. Cellular Pathology. London: John Churchill; 1978:204-7.

2. Sasahara AA, Stein M, Simon M, Littmann D. Pulmonary angiography in the diagnosis of thromboembolic disease. N Engl J Med. 1964;270:1075-1081.

3. Haeger K. Problems of acute deep venous thrombosis. I. The interpretation of signs and symptoms. Angiology. 1969;20:219-223.

4. Wagner HN, Jr., Sabiston DC, Jr., McAfee JG, Tow D, Stern HS. Diagnosis of massive pulmonary embolism in man by radioisotope scanning. N Engl J Med. 1964;271:377-384. 5. Williams JR, Wilcox C, Andrews GJ, Burns RR. Angiography in pulmonary embolism.

JAMA. 1963;184:473-476.

6. Lensing AW, Prandoni P, Brandjes D et al. Detection of deep-vein thrombosis by real-time B-mode ultrasonography. N Engl J Med. 1989;320:342-345.

7. Othieno R, Abu AM, Okpo E. Home versus in-patient treatment for deep vein thrombosis. Cochrane Database Syst Rev. 2007;CD003076.

(16)
(17)

P

ART

I

(18)
(19)

 

 

 

 

 

Pulmonary embolism; a review 

           

NADINE S. GIBSON AND HARRY R. BÜLLER 

         

E.E. VAN DER WALL, F. VAN DER WERF AND F. ZIJLSTRA. CARDIOLOGIE.  2ND ED. HOUTEN; BOHN STAFLEU VAN LOGHUM: 435‐442 

(20)

18 

I

NTRODUCTION

 

The  mechanism  behind  venous  thrombus  formation  has  already  been  formulated  in  the  nineteenth  century  in  the  Virchows’  triad,  which  describes  three  major  elements  playing  a  fundamental  role  in  developing  thrombosis:  venous  stasis,  a  hypercoagulable state of blood and injury of the vessel wall1.  

However, it is not well‐known that Rudolf Virchow, a German pathologist, was also  the creator of the theory that pulmonary embolism and deep venous thrombosis are  manifestations  of  a  single  disease  entity,  venous  thromboembolism.  Embolism  is  derived  from  the  Greek  verb  emballein,  which  means  toss.  A  bloodclot  is  ‘tossed’  from a deep vein and runs via the heart through the pulmonary artery, to end up in  one or more of the smaller vessels of the pulmonary artery tree.  In 70% of the patients with pulmonary embolism, a deep venous thrombosis is found  in the leg or pelvic veins, whereas 50% of patients with deep venous thrombosis have  (asymptomatic) pulmonary embolism.     

Figure 1. Rudolf Ludwig Karl Virchow (1821, Schivelbein - 1902, Berlin) was a German doctor, anthropologist, pathologist, biologist and politician.  

(21)

19  C HAPTER 2

B

ACKGROUND

 

Epidemiology

Pulmonary  embolism  is  a  common  disease,  with  a  yearly  incidence  of  1‐2  per  10002

The  incidence  correlates  strongly  with  age,  and  is  0.05  per  1000  in  adolescents,  whereas an incidence of 8 per 1000 is observed in the age category older than 80. The  number of patients with a clinical suspicion of pulmonary embolism will be five times  higher, since only 20% of these patients will have the disease. 

Natural course

In 1960 a randomized trial was performed, which would not be thinkable nowadays.  In  this  trial  patients  with  pulmonary  embolism  were  randomised  into  heparin  treatment  or  no  treatment  to  evaluate  whether  the  bleeding  risk  would 

counterbalance  the  possible  positive  effect  of  heparin  treatment3.  Of  the  19  patients 

that received no treatment, 5 developed a fatal pulmonary embolism and 5 developed  a  non  fatal  pulmonary  embolism  during  the  first  month  of  observation,  versus  no  events in the patients that were treated with heparin.  

With the current anticoagulant therapy the mortality due to pulmonary embolism has 

decreased  from  25%  to  2‐3%4.  The  actual  figures  may  possibly  be  higher  than 

generally accepted, since patients that die directly after the acute onset of symptoms  are usually not included in clinical studies.  

 

The  total  mortality  after  one  year  is  20%,  despite  treatment.  This  is  mainly  due  to  comorbid diseases, like malignancy, cardiac disease or other pulmonary disorders.    It is difficult to identify patients with a bad prognosis, but both cardiogenic shock at  presentation  and  right  ventricular  dysfunction  on  echocardiography  have  a  distinct  correlation with mortality.  

The  development  of  right  ventricular  dysfunction  is  the  result  of  a  chain  reaction  of  hemodynamic  components.  Obstruction  of  a  thrombus  in  the  pulmonary  artery  tree  causes an elevated after load in the right ventricle which can lead to right ventricular  dilatation.  The  dilatation  will  counteract  the  movement  of  the  right  ventricle  which  may result in hypokinesia. Furthermore the ventricular septum will bulge into the left  ventricle, which interferes with the filling of the left ventricle. Finally, this will cause  hypoxemia  and  vasoconstriction  with  an  increase  of  the  pulmonary  vascular  resistance.  

(22)

20 

and not because of embolic obstruction of the pulmonary arteries.  

After  three  months  of  treatment,  half  of  the  patients  will  have  a  normal  perfusion  scan.  Restoration  of  the  perfusion  will  be  mainly  due  to  natural  fibrinolysis  and  recanalisation of the obstructed blood vessels. 

Clinical presentation

The classic patient with pulmonary embolism will present with acute dyspnoea, chest  pain  while  taking  a  deep  breath,  coughing  and  hemoptysis.  However,  patients  with  pulmonary  embolism  usually  have  a  wide  variety  of  complaints,  with  non‐specific  symptoms that match many diseases. 

The occurrence of some common signs and symptoms of pulmonary embolism is as  follows: dyspnoea 73%, pleuritic pain 44%, cough 34%, hemoptysis 13%, tachypnoea 

54% and tachycardia 24%5.  

The combination of complaints is mainly due to the extent of thrombus obstruction in  the  pulmonary  artery  tree.  Large  thrombi  at  the  bifurcation  of  the  main  pulmonary  artery  or  the  lobar  branches  may  cause  hemodynamic  instability  or  even  circulatory  collapse.  Smaller  thrombi  that  are  localized  more  distal  are  more  likely  to  produce  pleuritic  chest  pain  or  no  complaints  at  all.  Altogether,  symptoms  and  signs  of  pulmonary  embolism  are  highly  variable,  nonspecific,  and  common  among  patients  with and without pulmonary embolism. 

Because of the above mentioned pattern of complaints, the physical examination will  be  of  little  help  in  the  majority  of  the  patients.  Crepitation  or  crackles  can  be  heard  with  auscultation,  caused  by  pleurital  friction  rub.  Moreover,  a  loud  pulmonary  component of the second heart sound may indicate pulmonary hypertensions and an  elevated central venous pressure is a sign of right ventricular overload. If the physical  examination  shows  a  red,  swollen,  tender  leg,  or  if  other  signs  of  deep  venous  thrombosis are present, the diagnosis of venous thromboembolism will be very likely.   

Risk factors

The causes of pulmonary embolism are diverse. Both hereditary and acquired factors  can contribute to an elevated risk for pulmonary embolism (Table 1). 

Patients  with  cancer  have  a  hypercoagulable  state,  and  pulmonary  embolism  can  signal the first appearance of a malignancy. However, a routine aggressive search for  malignancy in all patients does not appear to be warranted.  

(23)

21 

C

HAPTER

2

Table 1. Risk factors for pulmonary embolism.  

                       

Oral  contraceptives  are  the  most  important  cause  of  pulmonary  embolism  in  young 

women,  due  to  their  widespread  use6.  Within  the  first  months  of  use  the  risk  of 

pulmonary embolism is especially increased, but the risk does persist after this period.  Second generation contraceptives have a more favorable thrombosis risk profile than  third generation products, but all are associated with an increased risk for pulmonary  embolism.  

 

The  expression  trombophilia  can  be  used  for  inherited  and  acquired  changes  in  the  coagulation  cascade  that  increase  the  risk  of  pulmonary  embolism  (Figure  2).  Trombophilia means a tendency for developing venous thromboembolism, which can  be  caused  by  either  physiological  coagulation  inhibitors,  prothrombotic  mutations  and acquired prothrombotic changes.  

Deficiencies  of  the  naturally  occurring  anticoagulants  protein  C  and  protein  S  decrease  the  inhibition  of  factors  Va  en  VIIIa,  which  causes  a  hypercoagulable  state.  Antithrombin is a major inhibitor of thrombin and factor Xa, and deficiency leads to  less down regulation of thrombin and factor Xa generation. 

The  Factor  V  Leiden  and  prothrombin  mutation  are  prothrombotic  mutations.  The  first is an autosomal dominant condition that prevents efficient inactivation of factor  V. When factor V remains active, it facilitates overproduction of thrombin leading to  excess  fibrin  generation  and  excess  clot  formation.  In  patients  with  a  prothrombin  mutation  an  elevated  plasma  level  of  the  clotting  protein  prothrombin  has  been  described.    Malignancy Surgery Immobilisation Trauma Oral anticonceptives

Hormon ereplacement therapy History of VTE

Pregnancy

Post partum period Increasing age

(24)

22 

Figure 2. A survey of the coagulation cascade in the human body.

XIa

Xa (+Va) IIa (trombine) Fibrine Tissue factor + VIIa

Antitrombine

IXa (+VIIIa) Geactiveerd proteïne-C(+ proteïne S)

If a defect appears in the vascular wall, subendothelial tissue factor will be exposed to blood which is the primary physiological event in initiating clotting. Tissue factor than complexes with factor VII, and activates factor X into factor Xa. Factor Xa converts prothrombin into thrombin with the help of factor Va, and thrombin converts fibrinogen into fibrin (thick arrows).

A first positive feed back loop consists of indirect factor X activation, via factor IXa with the help of factor VIIIa (triangle of arrows). The second feed back loop consist of factor XI activation by thrombin, which leads tot further factor IX and factor X activation (circle of arrows)

Negative feed back is established by activated protein C, in association with protein S that inactivates factors VIIIa and Va. Furthermore, antithrombin inactivates factors IIa and Xa (dotted arrows).

The  risk  of  developing  a  first  event  of  pulmonary  embolism  in  patients  with  an  antithrombin deficiency, or a protein C or S deficiency, is 8 to 10 fold increased, and 3 

to  5  fold  in  patients  with  a  factor  V  Leiden  or  prothrombin  mutation7.  In  those 

patients with a combination of two or more trombophilia defects (double hit), the risk  for developing pulmonary  embolism increases even more. The risk for developing a  recurrent  pulmonary  embolism  after  a  first  pulmonary  embolism  is  not  or  only  weakly related to the presence of thrombophilia.  

 

An  acquired  form  of  thrombophilia  is  the  anti  phospholipid  syndrome.  This  syndrome  occurs  when  autoimmune  antibodies  are  produced  against  phospholipids  and  cardiolipin.  These  antibodies  are  often  seen  in  patients  with  auto‐immune

(25)

23 

C

HAPTER

2

Table 2. Differential diagnosis of pulmonary embolism. 

Pulmonary causes Cardiac causes Thoracic causes Others

Pneumothorax Angina pectoris Musculoskeletal pain Stomach complaints Pneumonia Myocardial infarction Rib fracture Hyperventilation Atelectasis Pericarditis Costochondritis

Astma Aneurysma dissecans

COPD Heart failure

Pulmonary oedema Pericard tamponade Malignancy Pulmonary hypertension

 

disorders  like  systemic  lupus  erythematodes  (SLE),  but  may  also  be  observed  in  patients without these disorders.  

A  definite  diagnosis  of  the  antiphospholipid  syndrome  can  be  made  when  the  antibodies  are  present  on  a  minimum  of  two  occasions  in  combination  with  (recurrent) arterial or venous thrombosis or recurrent miscarriages. To date the exact  mechanism is unknown.  

D

IAGNOSIS

 

A  correct  diagnosis  or  exclusion  of  pulmonary  embolism  is  of  utmost  importance,  because pulmonary embolism is associated with a substantial morbidity and mortality  if untreated, whereas anticoagulant treatment is associated with an increased bleeding  risk (Table 2).  

Electrocardiography, chest radiograph and arterial blood gas

Electrocardiography  (ECG),  chest  radiograph  and  arterial  blood  gas  are  often  performed  in  patients  with  acute  chest  pain  that  are  suspected  of  pulmonary  embolism. However, the value of these tests in diagnosing pulmonary embolism are  restricted.  

ECG  is  especially  of  importance  for  the  diagnosis  or  exclusion  of  an  alternative 

diagnosis,  for  example  a  myocardial  infarction  or  pericarditits8.  Abnormalities  on 

ECG that can be seen in patients with pulmonary embolism, are nonspecific signs of  right  ventricular  dysfunction  and  tachycardia.  The  abnormalities  most  commonly  observed  are  nonspecific  ST‐segment  and  T‐wave  changes,  which  are  also  seen  in  patients with right ventricular strain due to other causes.  

(26)

24 

Radiographic  abnormalities  resembling  cardiomegaly,  atelectasis  or  parenchymal  abnormalities are similarly common in patients with pulmonary embolism as in those 

without  the  disease9.  However,  chest  radiograph  is  of  value  for  diagnosing  an 

alternative diagnosis, such as a pneumothorax or pneumonia.  

Arterial  blood  gas  analysis  usually  shows  hypoxemia,  hypocapnia,  and  respiratory  alkalosis  in  patients  with  pulmonary  embolism.  However,  in  patients  with  massive  pulmonary  embolism  hypotension  and  respiratory  collapse  can  cause  hypercapnia  and a respiratory and metabolic acidosis.  

An arterial blood gas analysis can be of use in deciding whether or not supplemental  oxygen should be administered.  

Taken together, ECG, chest X‐ray and arterial blood gas are of use for drawing up a  differential  diagnosis,  but  additional  testing  is  necessary  to  diagnose  or  exclude  the  disease.  

 

Ventilation-perfusion scan and pulmonary angiography

A ventilation‐perfusion scan evaluates the circulation of air and blood in the lungs of  a patient. The perfusion scan depicts how well the blood circulates within the lungs,  whereas the ventilation scan estimates the ability of air to reach all parts of the lungs.  If  after  intravenous  injection  of  radioactive  labelled  albumin  a  perfusion  defect  is  shown,  the  ventilation  scan  has  to  be  performed,  upon  which  the  patients  inhales  a  gaseous  radionuclide  xenon  or  technetium.  With  a  normal  perfusion  scan,  a  pulmonary embolism can be safely excluded. However, if a mismatch is shown on the 

lobar or segmental levels of the lungs, a pulmonary embolism is diagnosed10.  

 

A  disadvantage  of  this  test  is  that  besides  the  limited  availability,  more  than  half  of  the  patients  will  have  a  non‐diagnostic  test  result.  The  test  is  non‐diagnostic  if  only  subsegmental defects are shown, or if perfusion and ventilation defects are matched,  which  can  be  observed  by  consolidation  caused  by  an  infection.  The  prevalence  of  pulmonary embolism in the patients with a non‐diagnostic scan is still 25%, therefore,  additional testing is necessary to exclude or diagnose the disease in this subgroup of  patients.     To date, pulmonary angiography is assumed to be the gold standard for diagnosing  pulmonary embolism. Due to its invasive character and the expertise that is required  for  performing  this  test,  it  is  usually  only  performed  in  patients  in  whom  the  ventilation‐perfusion  scan  is  non‐diagnostic,  and  in  whom  ultrasound  of  the  venous 

(27)

25 

C

HAPTER

2

system  of  the  legs  does  not  show  a  deep  venous  thrombosis.  Angiography  is  performed by injection of intravenous ionic contrast material in the pulmonary artery  via  a  catheter,  to  view  intraluminal  filling  defects,  caused  by  thrombi  in  the 

pulmonary artery tree11.  

 

Among  diagnostic  algorithms  that  include  previously  mentioned  imaging  tests,  it  usually  takes  over  72  hour  to  diagnose  or  exclude  the  disease.  In  the  last  decade  a  great deal of effort has been invested, to improve the diagnostic procedure. With the  combination of a clinical probability test, a D‐dimer test and a spiral CT‐scan, a safe  and efficient diagnostic strategy has been developed that can be completed within 24 

hours12.  

 

Clinical probability test, D-dimer and spiral CT

Nowadays, the diagnostic strategy for patients that present with signs and symptoms  of  pulmonary  embolism  consists  of  an  estimation  of  the  probability  for  having  the  disease,  based  on  the  history  and  the  physical  examination.  In  case  of  a  low  or  an  unlikely clinical probability, an additional blood test is performed, the D‐dimer assay.   The  estimation  of  the  probability  is  also  called,  the  pre‐test  probability,  and  can  be  measured  by  a  clinical  decision  rule.  A  widely  excepted  decision  rule  is  the  ‘Wells  rule’,  which  assigns  points  to  seven  elements,  to  generate  a  score  that  resembles  the 

pre‐test probability (Figure 3)13

 

The  blood  test  that  is  used  in  patients  with  a  low  pre‐test‐probability  to  exclude  the  disease is a D‐dimer assay. It measures fibrin degradation products that are produced  by  fibronolysis.  These  degradation  products  can  be  observed  in  increased  concentrations in patients with thrombosis, but as well in numerous other situations,  for  example  in  patients  with  malignancy  or  an  infection,  after  an  operation,  during  pregnancy,  or  in  the  elderly.  Therefore  this  assay  is  especially  sufficient  to  exclude  pulmonary embolism, but not to diagnose the disease, since an abnormal D‐dimer is a  non‐specific test result14   In about 30% of the patients the combination of an unlikely clinical probability and a  normal D‐dimer test result is observed. In these patients pulmonary embolism can be  safely excluded, and the use of extensive imaging tests can be restrained. In patients

(28)

26 

Signs and symptoms of pulmonary embolism (PE) Clinical decision rule (CDR)

CDR ≤ 4 CDR > 4

D-dimer (DD) DD ≤ 0.5 mg/l DD > 0.5 mg/l

No PE Spiral CT Spiral CT

Figure 3. The diagnostic strategy for patients with clinically suspected pulmonary embolism.  

                                           

with  a  likely  clinical  probability  or  with  an  abnormal  D‐dimer,  additional  imaging  testing  has  to  be  performed.  The  strength  of  this  diagnostic  strategy  lies  in  the  combination of high efficiency together with ease of use in daily clinical practice.   In those patients that require additional testing, usually a spiral CT‐scan is performed.  Non‐ionic contrast material  is injected, and pulmonary  embolism is diagnosed if the  contrast  material  outlines  an  intraluminal  filling  defect  or  if  a  vessel  is  totally  occluded by low‐attenuation material on at least two adjacent slices. An advantage of  the spiral CT‐scan is the possibility of imaging an alternative diagnosis.  

The  spiral  CT‐scan  had  gained  widespread  popularity  in  the  last  decades  for  diagnosing pulmonary embolism, at the expense of the pulmonary angiography. As a  consequence the expertise to perform an angiography with sufficient experience will  decline. 

The seven items of the Wells clinical decision rule Score Clinical signs & symptoms deep venous thrombosis 3

Tachycardia (>100/min) 1.5

Immobilization or surgery in the previous four weeks 1.5 Previous deep venous thrombosis/pulmonary embolism 1.5

Hemoptysis 1 Malignancy 1 An alternative diagnosis is less likely than pulmonary embolism 3

(29)

27 

C

HAPTER

2

T

REATMENT 

 

The  patient’s  clinical  status  has  to  be  taken  into  account  when  choosing  the  appropriate  treatment.  Those  patients  with  a  normal  blood  pressure  should  initially  be  treated  with  low  molecular  weight  heparin  (LMWH),  a  pentasaccharide,  or  unfractionated heparin, followed by vitamin K antagonists. In patients with massive  pulmonary  embolism,  that  present  with  cardiogenic  shock  thrombolytic  therapy  is 

indicated15.  

Anticoagulant therapy

The initial therapy with (low molecular weight) heparin, or a pentasaccharide should  be administered for at least 5 days, and preferably until the vitamin K antagonist has  reached  a  therapeutic  level.  With  unfractionated  heparin  treatment,  frequent  monitoring  of  the  activated  partial  thromboplastin  time  (APTT)  is  necessary  to  accomplish  a  therapeutical  range,  which  is  1.5  to  2  times  the  control  value  of  the  APTT.  

Heparin  is  an  indirect  thrombin  inhibitor  which  complexes  with  antithrombin  and  converts  it  into  a  1000  fold  more  rapid  inactivor  of  several  coagulation  factors,  especially factor Xa and IIa (thrombin).   

Nowadays  low  molecular  weight  heparin  (LMWH)  is  often  preferred  above  unfractionated heparin. Due to the stable farmacokinetic profile, monitoring by means  of  the  anti‐factor  Xa,  is  only  necessary  in  those  patients  with  an  altered  metabolism  (severe  renal  insufficiency,  morbid  obesity  or  pregnancy).  Furthermore  the  subcutaneous  delivery  makes  treatment  at  home  possible,  although  outpatient  therapy  for  pulmonary  embolism  is  not  well  established.  The  dosage  of  LWMH  is 

based on the patient’s weight16.  

 

Vitamin  K  antagonists,  coumarin  derivates,  inhibit  the  production  of  vitamin  K‐ dependent  coagulation  factors  prothrombin,  factor  VII,  IX  and  X.  The  therapeutic  range is measured by the International Normalized Ratio (INR), based on the partial‐ thromboplastin time. In the Netherlands the Thrombotic Services are responsible for  maintaining the INR in the therapeutic range, and adjusting the dosage, if necessary.   Vitamin K antagonists are contraindicated in patients with liver or renal insufficiency,  hemorrhagic  diathesis,  severe  thrombopenia,  severe  hypertension,  recent  bleeding  events  and  hypersensitivity  for  coumarin  derivates.  During  the  first  term  of  pregnancy  there  is  a  risk  of  developing  teratogenic  abnormalities  with  vitamin  K 

(30)

28 

antagonist treatment, and after 36 weeks bleeding complications during and after the  delivery  may  occur.  Therefore  LMWH  is  a  safe  alternative  in  pregnant  patients.  Vitamin  K  antagonists  are  not  contraindicated  during  lactation,  since  they  have  no  anticoagulant  effect  on  the  infant.  Moreover,  in  the  Netherlands  all  neonates  receive 

vitamin K suppletion17.   

 

A  complication  of  unfractionated  heparin  and  in  small  amounts  of  LMWH,  is  the  development  of  a  heparin  induced  thrombocytopenia  (HIT).  At  least  five  days  after  initiating  heparin  therapy,  antibodies  appear,  that  cause  platelet  aggregation,  with  thrombocytopenia as a consequence. These aggregates increase the risk of venous and  arterial  thrombosis.  In  patients  suspected  of  HIT,  the  heparin  treatment  should  be  stopped  and  HIT  antibodies  have  to  be  measured.  Treatment  with  vitamin  K  antagonists may cause worsening of thrombotic complications, including venous limb  gangrene and skin necrosis, and should therefore not be initiated. Patients should be  treated  with  alternative  anticoagulant  therapy,  for  example  danaparoid,  a 

pentasaccharide or the direct thrombin inhibitors bivalirudin and lepirudin18.   

Thrombolytic therapy

Vitamin K antagonists and heparin are non thrombolytic agents. They prevent further  thrombus  deposition  and  establish  thrombus  stabilization  and  endogenous  lysis.  In  patients  with  massive  pulmonary  embolism  and  cardiogenic  shock,  a  rapid  lysis  of  the  clot  by  thrombolytic  therapy  is  necessary.  Thrombolytic  agents  activate  plasminogen to form plasmin, resulting in the accelerated lysis of thrombi. Examples  are streptokinase, alteplase or urokinase, which increase the endogenous fibrinolysis  considerably.  The  restraint  for  using  thrombolytic  therapy  is  caused  by  a  high  bleeding risk, with a risk of severe bleeding of 6 to 8%. In case of severe bleeding, the  thrombolytic therapy should be discontinued immediately, and fresh frozen plasma,  fibrinogen, and cryoprecipitate in high dosage should be administered. 

However,  thrombolytic  therapy  is  justified  in  those  patients  with  cardiogenic  shock,  since  the  risk  of  dying  of  the  disease  counterbalances  the  bleeding  risk.  There  is  insufficient evidence that hemodynamic stable patients with signs of right ventricular  dysfunction should be treated with thrombolysis.  

Duration of treatment

The duration of treatment with vitamin K antagonists depends on the circumstances  in  which  the  embolism  was  formed,  the  presence  of  risk  factors  or  if  it  is  a  first  or  recurrent  episode.  Three  to  six  months  of  treatment  is  adequate  for  patients  with  a 

(31)

29 

C

HAPTER

2

first  provoked  episode  of  pulmonary  embolism,  with  the  presence  of  an  apparent  temporary risk factor.  

In  those  patients  with  pulmonary  embolism  without  risk  factors,  an  idiopathic  pulmonary  embolism,  treatment  of  6  to  12  months  is  advised.  In  high  risk  patients,  with  recurrent  spontaneous  venous  thromboembolism,  long  term  treatment  is  advised,  provided  the  increased  risk  of  bleeding  is  counterbalanced  by  the  positive  effect  of  treatment.  Therefore  the  patient’s  opinion  on  the  bleeding‐  and  recurrence  risk should be taken into account in the decision of treatment duration. After one year  of treatment 2 to 8% of patients have major bleeding events, which will lead to a fatal  bleeding in 0.25% of the patients. 

 

In  patients  with  malignancy,  treatment  should  be  given  for  an  indefinite  period  if  metastatic  disease  is  present  or  the  patient  is  receiving  chemotherapy,  or  until  the  cancer  is  resolved.  It  is  advisable  to  re‐evaluate  frequently  the  risk‐benefit  ratio  of  ongoing  anticoagulant  therapy  in  individual  patients,  taking  into  consideration  the  overall clinical status of the patient and the quality of life. 

New anticoagulants

Although  pulmonary  embolism  can  be  treated  efficiently  and  safe  with  the  current  therapy,  some  aspects  of  the  treatment  are  still  open  for  improvement,  especially  those aspects which make the administration of the therapy more convenient for the  patient.  With  the  improved  understanding  of  the  coagulation  system  down  to  the  molecular level, new anticoagulants have been developed in the last decade. The aim  was to develop a novel anticoagulant which is suitable both for the initial as well as  for  the  chronic  treatment  phase,  and  which  requires  no  laboratory  monitoring.  The  patient can then be treated with just one agent, and does not need INR monitoring.   These  new  antithrombotic  agents  can  be  divided  into  the  direct  thrombin  inhibitors,  and the factor Xa inhibitors. The most important similarity in these new agents is the 

absence of the need to monitor the effect of the agent with laboratory tests19.     

 

Thrombin inhibitors bind direct to the active part of thrombin. Ximelagatran was the  most promising drug of the direct thrombin inhibitors, with an effective reduction of  the  risk  of  a  new  venous  thromboembolism  episode.  Furthermore,  the  bleeding  complications  were  comparable  to  the  treatment  with  vitamin  K  antagonists.  Unfortunately  there  was  a  high  incidence  of  hepatotoxicity,  which  resulted  in  withdrawal of this agent from the market.  

(32)

30 

The orally active factor Xa inhibitors inhibit factor Xa directly by binding to its active  site  without  requiring  the  action  of  antithrombin.  Due  to  the  ease  of  use  of  these  agents, they may be a good substitute drug for the vitamin K antagonists. 

Pentasaccharides  are  indirect  factor  Xa  inhibitors.  They  consist  of  at  least  five  saccharide  units,  and  have  a  sequence  derived  from  the  minimal  antithrombin  binding  region  of  heparin.  When  the  pentasaccharide  binds  on  this  region  a  conformational  change  in  antithrombin  increases  the  ability  of  antithrombin  to  inactivate  factor  Xa.  The  pentasaccharide  fondaparinux  appeared  to  be  as  effective 

and safe in the initial treatment of pulmonary embolism as heparin20. With a half life 

of  17  hours,  fondaparinux  is  administered  once  daily.  Idraparinux  is  a  longer  acting  analogue of fondaparinux, and can be administered once a week because of the half  life  of  80  to  130  hours.  A  disadvantage  of  this  longer  half  life  is  the  difficulty  of  counteracting the anticoagulant effect of the drug when a bleeding event occurs, due  to the absence of a reversing agent.   

The future will tell which of these agents offers the most favourable balance between  effectiveness, safety, convenience and cost‐effectiveness.  

Inferior vena caval filter

Inferior vena caval filters allow blood to  pass  through  the  caval  vein  while  preventing  large  emboli  from  traveling  from  the  pelvis  or  lower  extremities  to  the  lung.  Patients  at  high  risk  for  recurrence  pulmonary  embolism  in 

whom  anticoagulant  treatment  is 

contraindicated,  due  to  an  increased  bleeding  risk,  and  those  with  recurrent  pulmonary  embolism,  despite  adequate  anticoagulant  therapy  are  eligible  for  a  caval  filter  insertion.  Disadvantages  of  the  caval  filter  are  the  increased  risk  for  deep  venous  thrombosis,  and  the  possibility  of  developing  of  a  vena  cava 

(33)

31  C HAPTER 2

P

ROGNOSIS

 

The natural course of pulmonary embolism differs  widely. Therefore, it is of utmost  importance  to  identify  those  patients  in  the  acute  phase  that  are  at  risk  for  severe  morbidity  or  even  mortality.  These  patients  may  benefit  from  more  aggressive  therapy, such as thrombolysis or surgical removal of the thrombus (thrombectomie).  Persistent  hypotension  or  a  cardiogenic  shock  are  widely  accepted  indications  for  thrombolytic therapy. 

Right ventricular dysfunction and biomarkers

Studies in normotensive and hypotensive patients have shown that right ventricular  dysfunction,  with  a  prevalence  of  30  to  40%,  is  associated  with  a  two‐fold  increased  risk  of  pulmonary  embolism  related  mortality.  However,  the  impact  of  right  ventricular dysfunction on the mortality in only normotensive patients appears to be  modest, with a pulmonary embolism related mortality of 4 to 5%.  

The  biomarkers  BNP,  troponin  I  and  troponin  T  appear  to  have  prognostic  value  in  patients  with  pulmonary  embolism.  The  elevated  pressure  in  the  pulmonary  artery  and  the  right  ventricle  can  cause  micro  infarctions  in  the  right  ventricular  wall  and  myocardial cell damage. Troponin may leak out of the cells within 12 hours after the  onset of pulmonary embolism and the rise of BNP appears already after a few hours 

due to ventricular myocyte stretch22

 

There  is  no  sufficient  evidence  that  more  aggressive  therapy  will  improve  the  prognosis  of  normotensive  patients  with  right  ventricular  dysfunction  or  elevated  biomarkers. Future studies have to show, whether a strategy can be designed with, for  example, the combination of right ventricular dysfunction and several biomarkers for  a risk stratification for poor prognosis. 

Recurrent thrombosis

The highest risk for recurrent venous thromboembolism occurs directly after the acute  onset of pulmonary embolism, and is mainly influenced by the circumstances that led  to pulmonary embolism. The recurrent risk after an idiopathic pulmonary embolism  is  12  to  18%  within  two  years  of  the  diagnosis,  whereas  this  risk  after  pulmonary  embolism due to surgery or a temporary risk factor is very low.  

(34)

32 

than  for  recurrent  pulmonary  embolism,  and  is  therefore  limited  in  predicting  the  recurrence risk. 

Difficulties  in  diagnosing  a  recurrent  pulmonary  embolism  are  frequently  observed,  since 50% of the patients will have residual thrombosis on imaging tests. This makes it 

difficult to distinguish between old and new abnormalities23.  

Chronic thromboembolic pulmonary hypertension

Chronic  thromboembolic  pulmonary  hypertension  is  an  important  complication  of  pulmonary  embolism,  which  causes  progressive  complaints  of  exertional  dypsnoea.  Although  the  exact  hemodynamic  evolution  of  the  disease  has  not  been  fully  established,  the  hypertension  appears  to  be  a  result  of  insufficient  thrombus  resolution, which may cause changes in the small resistance vessels of the peripheral  pulmonary vascular bed which will lead to increased pulmonary artery pressure.   Pulmonary hypertension is diagnosed if pulmonary artery pressure exceeds 25mmHg  at  rest,  or  30mmHg  on  exertion,  observed  with  right  heart  catheterization  and  pulmonary angiography.  

The  incidence  of  chronic  thromboembolic  pulmonary  hypertension  appears  to  be  below 1%. The disorder however is thought to be under diagnosed. The prognosis is  poor, with a two years survival of less than 20% if not treated in those patients with a  mean pulmonary artery pressure exceeding 50 mmHg. 

Chronic  thromboembolic  pulmonary  hypertension  can  be  treated  by 

thromboendarterectomy,  but  only  in  the  patients  with  emboli  in  the  proximal  pulmonary  arteries.  This  surgical  intervention  has  a  high  mortality  rate  of  10%  in  specialized  clinical  centers  with  expertise.  On  the  other  hand,  the  prognosis  and 

quality of life improve significantly if the surgery is successful24

C

ONCLUSION

 

In  the  last  decade  the  diagnosis  of  pulmonary  embolism  has  been  optimized.  Diagnostic  strategies  have  been  developed  that  can  safely  diagnose  or  rule  out  pulmonary  embolism  within  24  hours,  with  a  simple  combination  of  a  clinical  decision rule, a D‐dimer test and a spiral CT‐scan. Furthermore it is likely that in the  coming  years  the  treatment  of  pulmonary  embolism  will  consist  of  an  oral  agent,  without  the  need  for  monitoring  and  differentiation  between  the  initial  phase  and  long term treatment. 

(35)

33 

C

HAPTER

2

Concerning  the  prognosis  of  pulmonary  embolism  some  issues  remain  unclear.  Is  it  possible  to  develop  a  risk  stratification  that  estimates  the  risk  for  severe  morbidity  and  mortality?  And  how  do  we  treat  normotensive  patients  with  right  ventricular  dysfunction?  

Hopefully  these  questions  will  be  answered  in  the  future  along  with  further  optimization  of  treatment  and  implementation  of  improved  diagnostic  strategies  in  daily clinical practice. 

(36)

34 

R

EFERENCE LIST

 

1. Virchow RLK. Cellular Pathology. 204-207. 1859. London, John Churchill. Ref Type: Generic

2. White RH. The epidemiology of venous thromboembolism. Circulation. 2003;107:I4-I8. 3. Barritt DW, Jordan SC. Anticoagulant drugs in the treatment of pulmonary embolism. A

controlled trial. Lancet. 1960;1:1309-1312.

4. Carson JL, Kelley MA, Duff A et al. The clinical course of pulmonary embolism. N Engl J

Med. 1992;326:1240-1245.

5. Stein PD, Beemath A, Matta F et al. Clinical characteristics of patients with acute pulmonary embolism: data from PIOPED II. Am J Med. 2007;120:871-879.

6. Kujovich JL. Hormones and pregnancy: thromboembolic risks for women. Br J Haematol. 2004;126:443-454.

7. Weitz JI, Middeldorp S, Geerts W, Heit JA. Thrombophilia and new anticoagulant drugs.

Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2004;424-438.

8. Rodger M, Makropoulos D, Turek M et al. Diagnostic value of the electrocardiogram in suspected pulmonary embolism. Am J Cardiol. 2000;86:807-9, A10.

9. Stein PD, Terrin ML, Hales CA et al. Clinical, laboratory, roentgenographic, and electrocardiographic findings in patients with acute pulmonary embolism and no pre-existing cardiac or pulmonary disease. Chest. 1991;100:598-603.

10. Value of the ventilation/perfusion scan in acute pulmonary embolism. Results of the prospective investigation of pulmonary embolism diagnosis (PIOPED). The PIOPED Investigators. JAMA. 1990;263:2753-2759.

11. Stein PD, Henry JW, Gottschalk A. Reassessment of pulmonary angiography for the diagnosis of pulmonary embolism: relation of interpreter agreement to the order of the involved pulmonary arterial branch. Radiology. 1999;210:689-691.

12. van Belle A, Buller HR, Huisman MV et al. Effectiveness of managing suspected pulmonary embolism using an algorithm combining clinical probability, D-dimer testing, and computed tomography. JAMA. 2006;295:172-179.

13. Wells PS, Anderson DR, Rodger M et al. Derivation of a simple clinical model to categorize patients probability of pulmonary embolism: increasing the models utility with the SimpliRED D-dimer. Thromb Haemost. 2000;83:416-420.

14. Di Nisio M, Squizzato A, Rutjes AW, Buller HR, Zwinderman AH, Bossuyt PM. Diagnostic accuracy of D-dimer test for exclusion of venous thromboembolism: a systematic review. J

Thromb Haemost. 2007;5:296-304.

15. Buller HR, Agnelli G, Hull RD, Hyers TM, Prins MH, Raskob GE. Antithrombotic therapy for venous thromboembolic disease: the Seventh ACCP Conference on Antithrombotic and Thrombolytic Therapy. Chest. 2004;126:401S-428S.

16. Hull RD, Raskob GE, Hirsh J et al. Continuous intravenous heparin compared with intermittent subcutaneous heparin in the initial treatment of proximal-vein thrombosis. N

Engl J Med. 1986;315:1109-1114.

17. Brandjes DP, Heijboer H, Buller HR, de RM, Jagt H, ten Cate JW. Acenocoumarol and heparin compared with acenocoumarol alone in the initial treatment of proximal-vein thrombosis. N Engl J Med. 1992;327:1485-1489.

18. Warkentin TE, Levine MN, Hirsh J et al. Heparin-induced thrombocytopenia in patients treated with low-molecular-weight heparin or unfractionated heparin. N Engl J Med. 1995;332:1330-1335.

(37)

35 

C

HAPTER

2

20. Buller HR, Davidson BL, Decousus H et al. Subcutaneous fondaparinux versus intravenous unfractionated heparin in the initial treatment of pulmonary embolism. N Engl J Med. 2003;349:1695-1702.

21. Decousus H, Leizorovicz A, Parent F et al. A clinical trial of vena caval filters in the prevention of pulmonary embolism in patients with proximal deep-vein thrombosis. Prevention du Risque d'Embolie Pulmonaire par Interruption Cave Study Group. N Engl J

Med. 1998;338:409-415.

22. Becattini C, Vedovati MC, Agnelli G. Prognostic value of troponins in acute pulmonary embolism: a meta-analysis. Circulation. 2007;116:427-433.

23. Kearon C. Natural history of venous thromboembolism. Circulation. 2003;107:I22-I30. 24. Becattini C, Agnelli G, Pesavento R et al. Incidence of chronic thromboembolic pulmonary

(38)
(39)

 

 

 

Further validation and simplification 

of the Wells clinical decision rule 

in pulmonary embolism 

               

NADINE S. GIBSON, MAAIKE SÖHNE, MARIEKE J.H.A. KRUIP, LIDWINE W. TICK,  VICTOR E.A. GERDES, PATRICK M.M. BOSSUYT, PHILIP S. WELLS, HARRY R. BÜLLER 

       

(40)

38 

A

BSTRACT 

 

Background 

The Wells rule is a widely applied clinical decision rule, in the diagnostic work‐up  of patients with suspected pulmonary embolism (PE). The objective of this study  was to replicate, validate and possibly simplify this rule.   

Methods 

We used data collected in 3306 consecutive patients with clinically suspected PE to  recalculate the odds ratios for the variables in the rule, to calculate the proportion  of patients with PE in the probability categories, the area under the ROC curve and  the incidence of venous thromboembolism during follow‐up. We compared these  measures with those for a modified and a simplified version of the decision rule.   

Results 

In the replication, the odds ratios in the logistic regression model were found to be  lower  for  each  of  the  seven  individual  variables  (p=0.02)  but  the  proportion  of  patients with PE in the probability categories in our study group were comparable  to those in the original derivation and validation groups. The area under the ROC  of  the  original,  modified  and  simplified  decision  rule  was  similar:  0.74  (p=0.99;  p=0.07).  The  venous  thromboembolism  incidence  at  3  months  in  the  group  of  patients with a Wells score  4 and a normal D‐dimer was 0.5%, versus 0.3% with a  modified  rule  and  0.5%  with  a  simplified  rule.  The  proportion  of  patients  safely  excluded for PE was 32%, versus 31% and 30%, respectively. 

 

Conclusions 

This  study  further  validates  the  diagnostic  utility  of  the  Wells  rule  and  indicates  that the scoring system can be simplified to one point for each variable.  

(41)

39  C HAPTER 3

I

NTRODUCTION

 

The diagnostic work‐up of patients with clinically suspected pulmonary embolism is  challenging because of the relatively low prevalence of the disease in this population.  In  the  past,  several  attempts  have  been  made  to  include  clinical  information  in  the  diagnostic process in order to rule out pulmonary embolism and withhold expensive  and  time‐consuming  imaging  techniques  without  compromising  patient’s  safety. 

However,  the  majority  of  these  attempts  have  not  been  clinically  successful1‐5.  The 

main concern with these assessments of clinical probability involved the use of many  variables  including  subjective  elements  as  well  as  the  often  complicated  scoring  methods.  Furthermore  clinical  judgment  by  the  doctor,  also  called  ‘gestalt’,  is  the  simplest  method  of  selecting  low  risk  patients.  Yet  when  this  method  is  used,  it  appears  that  only  a  low  percentage  of  patients  can  be  withheld  from  additional 

imaging testing6‐8.  

  

The  quantitative  clinical  decision  rule,  published  by  Wells  and  colleagues  in  2000,  incorporated  seven  items  from  the  medical  history  and  physical  examination  easily 

obtained in the initial diagnostic work‐up9. Because of its relative comprehensiveness 

and ease of use in a clinical setting this rule is now widely accepted in the exclusion of  pulmonary  embolism.  It  has  been  incorporated  in  several  guidelines,  despite  certain 

limitations10‐15.  

 

The  decision  rule  was  obtained  by  selecting  variables  that  were  significantly  associated with the presence or absence of pulmonary embolism from an extended 40  item  list.  These  variables  were  initially  tested  in  a  univariate  logistic  regression  analysis. Those variables that were also significant after a stepwise regression analysis  were  selected  for  the  final  rule.  According  to  the  value  of  the  odds  ratios  in  the  regression analysis 1, 1.5 or 3 points are assigned for each feature (Table 1). The rule  can  be  used  to  assign  patients  to  one  of  three  probability  categories  (low,  moderate  and high) or to classify them as ‘pulmonary embolism unlikely’ or ‘likely’. 

 

There  is  evidence  that  odds  ratios,  calculated  this  way  for  the  decision  rule,  show  a  bias upward and that replication studies produce lower values for the same variables.  This  mechanism  has  been  suggested  as  one  of  the  explanations  for  the  phenomenon  that  many  decision  rules  tend  to  loose  their  discriminative  power  in  subsequent 

(42)

40 

Table 1. Scoring of the various variables in the original, the modified and simplified Wells rule.

If the true odds ratios in the clinical decision rule are lower than the ones reported by  Wells and colleagues, there may be less need to use three different sets of points: 1, 1.5  or  3  points.  It  is  possible  that  unit  weights  produce  very  similar,  if  not  identical,  results, as the original rule. If so, a much simplified rule could be used in practice, one  that  is  easier  to  memorize  and  leads  to  fewer  summing  mistakes  in  the  acute  care  setting.  

 

The three purposes of this study were a replication of the weights in the decision rule  developed  by  Wells  and  colleagues,  a  validation  of  the  rule,  and,  if  possible, 

simplification. For these aims we used the data of a large management study18.  

M

ETHODS

 

Data were obtained in a large prospective diagnostic management study that included  patients with clinically suspected pulmonary embolism between November 2002 and  August  2004  in  12  hospitals  in  the  Netherlands.  That  study,  described  in  detail  elsewhere,  demonstrated  that  a  diagnostic  management  strategy  with  a  clinical  decision  rule,  a  D‐dimer  test  and  spiral  CT,  is  safe  in  the  work‐up  of  patients  with 

clinically suspected pulmonary embolism18

Patients and management

Consecutive in‐ and outpatients with clinically suspected acute pulmonary embolism 

Original Modified Simplified

1. Clinical signs & symptoms DVT 3 2 1

2. Tachycardia (>100/min) 1.5 1 1

3. Immobilization or surgery in the previous four weeks 1.5 1 1

4. Previous PE or DVT 1.5 1 1

5. Hemoptysis 1 1 1

6. Malignancy 1 1 1

7. An alternative diagnosis is less likely than PE 3 2 1

Cut-off for PE unlikely ≤ 4 ≤ 2 ≤ 1

DVT: Deep Venous Thrombosis PE: Pulmonary Embolism

(43)

41 

C

HAPTER

3

were  eligible  for  this  study.  Patients  were  excluded  if  they  had  received  (low  molecular weight) heparin for more than 24 hours, were younger than 18 years of age,  were  pregnant,  had  a  known  hypersensitivity  for  iodinated  contrast  fluid  or  renal  failure,  had  a  life  expectancy  of  less  than  three  months,  if  there  was  geographic 

inability  for  follow‐up  or  if  no  informed  consent  was  obtained.  The institutional 

review boards of all participating hospitals approved the study protocol. 

  

Eligible patients were asked for written or oral informed consent. At presentation the 

clinical decision rule of Wells and colleagues was used by the treating physician9. The 

physician  assigned  three  points  for  clinical  signs  and  symptoms  of  deep  venous  thrombosis  (DVT),  three  more  points  when  pulmonary  embolism  was  more  likely  than an alternative diagnosis, one and a half points each for a heart rate greater than  100, immobilization or surgery in the previous four weeks, and a previous episode of  DVT  or  pulmonary  embolism,  and  one  point  each  for  hemoptysis  and  malignancy.  The  total  score  was  obtained  by  summing  these  points.  It  takes  values  in  the  range  from 0 to 12.5. 

 

With  a  score  of  4  or  lower,  pulmonary  embolism  was  considered  unlikely  and  a  D‐ dimer  test  was  performed  (Tinaquant,  Roche  Diagnostica,  Mannheim,  Germany  or 

Vidas  D‐dimer,  Biomerieux,  Marcy  L’Etoile,  France)18.  The  D‐dimer  test  was  defined 

as normal if the concentration was  0.5 mg/l. The combination of a score over 4 and a  normal  D‐dimer  result  was  considered  to  rule  out  pulmonary  embolism  and  anticoagulant treatment was withheld.  

 

In  all  other  patients  a  spiral  CT  scan  was  performed.  The  CT  scan  was  considered  positive for pulmonary embolism if contrast material outlined an intraluminal filling  defect or if a vessel was totally occluded by low‐attenuation material on at least two  adjacent slices. The decision on the presence or absence of pulmonary embolism was  made by a trained attending radiologist.     Follow‐up was performed in all patients without pulmonary embolism at baseline by  the  study  physician,  through  a  hospital  visit,  or  a  telephone  interview  at  three  months, and the instruction to contact the study centre or the general practitioner in  case  of  complaints  suggestive  of  DVT  or  pulmonary  embolism.  In  case  of  clinically  suspected  DVT  or  pulmonary  embolism  during  the  follow‐up  period,  compression 

Referenties

GERELATEERDE DOCUMENTEN

Most of these studies aimed to find common genetic variants associated with susceptibility to HIV-1 infection or control of HIV-1 replication and disease progression upon

The minor allele of SNP rs2304418 in PDE8A, a gene previously identified to affect HIV-1 rep- lication in genome scale RNAi studies reporting several hundred novel HIV-1 dependency

Door vervolgens genoom-breed SNPs te vergelijken tussen mensen met macrofagen waarin hiv zich zeer makkelijk dan wel zeer moeilijk vermenigvuldigde, hebben we aanwijzingen

Verder wil ik ook graag Maarten van de Klundert, Viviana Cobos-Jiménez, Judith Burger (“Huh?”), Lauren Setiawan (AH hamster), Brigitte Boeser-Nunnink, Ellen Kwak, Madeleine Bunders,

He performed internships at the Laboratory of Molecular Biology of Wageningen University on methyltransferases in Arabidopsis thaliana roots and at the Laboratory of

(2011) Genome-wide association study identi- fies single nucleotide polymorphism in DYRK1A associated with replication of HIV-1 in monocyte-derived macrophages. (2011) Polymorphism

All authors were affiliated to the Department of Experimental Immunology, Sanquin Research, Landsteiner Laboratory, Center for Infection and Immunity Amsterdam (CIN-

TGCCCATTGTTTTCAGAATTATATCAGTAAGC ATCAGTAATCATCCTTTGATTCTATCGGAGTA TTCTGGTTTCTTTTTGATCTGCTTTCCCAGAG GAGTCTGAAGATGAGCTCTTATCATTGGTATT