Safety, Efficacy, and Dose Protocol of Metoprolol for Heart Rate Reduction in Pediatric Outpatients Undergoing Cardiac CT Angiography.

BACKGROUND: Image quality and radiation dose are optimized with a slow, steady heart rate (HR) when imaging the coronary arteries during cardiac computed tomography angiography (CCTA). The safety, efficacy, and protocol for HR reduction with beta blocker medication is not well described in a pediatric patient population.
OBJECTIVE: Provide a safe and efficient metoprolol dose protocol to be used in pediatric outpatients undergoing CCTA.
METHODS: We conducted a retrospective review of all pediatric outpatients who received metoprolol during CCTA. Demographic and clinical characteristics were summarized and the average reduction in HR was estimated using a multivariate linear regression model. Images were evaluated on a 1-4 scale (1= optimal).
RESULTS: Seventy-eight pediatric outpatients underwent a CCTA scan with the use of metoprolol. The median age was 13 years, median weight of 46 kg, and 36 (46%) were male. The median doses of metoprolol were 1.5 (IQR 1.1, 1.8) mg/kg and 0.4 (IQR 0.2, 0.7) mg/kg for oral and intravenous administrations, respectively. Procedural dose-length product was 57 (IQR 30, 119) mGy*cm. The average reduction in HR was 19 (IQR 12, 26) beats per minute, or 23%. No complications or adverse events were reported.
CONCLUSION: Use of metoprolol in a pediatric outpatient setting for HR reduction prior to CCTA is safe and effective. A metoprolol dose protocol can be reproduced when a slower HR is needed, ensuring faster acquisition times, clear images, and associated reduction in radiation exposure in this population. (Arq Bras Cardiol. 2021; 116(1):100-105).

Introdução

A angiografia cardíaca por tomografia computadorizada (CCTA) é o padrão de imagem para avalição não invasiva das artérias coronárias em pacientes de todas as idades.[1 , 2] Para otimizar a qualidade da imagem e a dose de radiação, prefere-se ter uma FC mais baixa e estável.[3 , 4] A redução da FC pode ser alcançada pelo uso de medicamento betabloqueador. Exames de imagem de artérias coronárias em crianças apresentam desafios específicos, devido ao tamanho dos vasos e FC mais alta em repouso. A principal modalidade diagnóstica para imagem coronária em pacientes com doença cardíaca congênita (DCC) historicamente tem sido a cateterização cardíaca, que exige anestesia, acesso vascular central, administração de contraste, e exposição significativa à radiação. A imagem cardíaca por ressonância magnética é útil para a imagem coronária, mas tem valor limitado em pacientes mais jovens.[5] A CCTA demonstrou ser uma forma de diagnóstico em bebês e crianças de todas as idades, utilizando tomógrafos de última geração com resolução espaço-temporal adequada.[6 - 8]

Técnicas de otimização de dose de radiação diminuíram significativamente a exposição em comparação com tecnologias de tomografia anteriores. A imagem coronária pode ser adquirida em um único batimento ou em alguns batimentos cardíacos durante uma apnéia em pacientes de todas as idades.[9] A FC mais baixa e estável permite o uso de uma janela estreita de aquisição de exposição à radiação, durante a sístole ou a diástole, dependendo da FC. A segurança e a eficácia da redução da FC com medicamento betabloqueador já está bem descrita para imagem coronária na população adulta,[10 - 12] mas é rara para pacientes pediátricos.[6 , 13] O objetivo desse estudo retrospectivo foi avaliar a segurança e a eficácia, e definir o protocolo de dosagem de metoprolol para redução da FC em uma população de pacientes pediátricos externos que passaram por CCTA.

Métodos

Pacientes

Foram incluídos no estudo pacientes entre 6 e 18 anos de idade que compareceram como pacientes externos e receberam o metoprolol antes da CCTA, no período de 1º de janeiro de 2007 a 31 de dezembro de 2016. Pacientes que fizeram a TC por indicação que não fosse uma DCC, que fizeram a CCTA sem o medicamento metoprolol, que foram encaminhados para a imagem coronária como pacientes internos, ou que eram pacientes externos, mas fizeram a tomografia anestesiados para garantir a cooperação com a suspensão da respiração foram excluídos do estudo. A FC de linha de base foi medida na apresentação do paciente externo no centro de imagens antes da administração do metoprolol e novamente durante a tomografia. A dose de metoprolol, a qualidade da imagem, e quaisquer eventos adversos foram documentados. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Análise Institucional.

Plataforma do Tomógrafo e Sequência de Varredura, e Preparação do Paciente

A CCTA foi realizada utilizando-se um tomógrafo de fonte dupla de primeira, segunda ou terceira geração (Somatom Definition Flash, Siemens Healthcare, Forchheim, Alemanha) com tempo de rotação do tubo = 280 ms, resolução temporal = 66-83 ms, e colimação =2×128×0,6 mm. Uma CCTA sincronizada ao eletrocardiograma (ECG), prospectiva e com alto pitch (3,4) foi realizada utilizando-se modulação de corrente de tubo online automatizada para uma FC lenta e estável < 55 batimentos por minuto (bpm), com tomógrafo de fonte dupla de segunda ou terceira geração. Nos casos de FC mais alta ou irregularidade significativa de FC, apesar do betabloqueador, foi realizado uma aquisição retrospectiva sincronizada ao ECG (Mindose) ou uma aquisição sequencial foi feita com a janela de aquisição ajustada conforme a FC. Tipicamente, foi utilizada uma janela de aquisição mais larga que incluiu a sístole para FC acima de 60 bpm. Quando se suspeitou de lesões coronárias nos pacientes com sintomas de isquemia ou doença de Kawasaki, foi usado uma aquisição retrospectiva sincronizada ao ECG (Mindose) ou uma aquisição sequencial, independente da FC, para permitir a avaliação de mais de um único conjunto de dados. Para todos os pacientes, a voltagem do tubo foi ajustado a um valor mais baixo baseado no uso do software automatizado Care kV (Siemens, Forchheim) ou na avaliação clínica. Em 2011, a voltagem do tubo a 70 kV foi disponibilizado com uma melhoria do tomógrafo. Os exames foram reconstruídos usando o algoritmo de reconstrução iterativa de segunda geração da Siemens, o Safire, na potência 3. Em 2014, uma terceira geração de algoritmos de reconstrução iterativa, o Admire, passou a ser usado, também na potência 3. A dose de contraste foi injetada na velocidade apropriada para a idade e o calibre intravenoso. O contraste foi injetado através de bomba injetora utilizando um cateter de calibre 20-24, com base no tamanho do paciente.

Avaliação da Qualidade da Imagem

As imagens foram analisadas retrospectivamente por dois leitores especialistas (KH e BC), qualitativamente, conforme uma escala de quatro pontos: 1=totalmente aceitável com visualização ideal de todos os alvos anatômicos; 2=boa qualidade de imagem com visualização diagnóstica de todos os alvos anatômicos; 3=qualidade marginal da imagem, com visualização da maioria dos alvos anatômicos; e 4=má qualidade da imagem, não diagnóstica para a avaliação dos alvos anatômicos. Quaisquer discrepâncias na pontuação da qualidade da imagem foram revisadas novamente por KH e resolvidas. Os alvos anatômicos foram definidos como a capacidade de definição clara dos óstios coronários e a sua origem da grande artéria, definição clara do trajeto da coronária incluindo o relacionamento com as grandes artérias e o esterno, e a capacidade de identificar a anatomia da coronária distal para determinar a dominância coronária. Todas as tomografias com uma pontuação > 1 foram consideradas abaixo do ideal. Para essas tomografias, foi determinado o motivo para classificação da imagem como subótima.

Estimativa da Dose de Radiação

O produto dose-comprimento do procedimento, em mGy*cm foi utilizada para estimar a dose de radiação. Um cilindro de 32 cm foi usado para estimativas de produto dose-comprimento em todos os pacientes, independentemente do tamanho. A dose de radiação é relatada como sendo o produto dose-comprimento do exame.

Protocolo de Administração de Metoprolol

Um protocolo de metoprolol padrão foi usado para todos os pacientes incluídos neste estudo. As crianças passaram por triagem para determinar as contraindicações do uso de betabloqueador, incluindo estenose aórtica grave, hipertensão pulmonar de moderada a grave, ou disfunção sistólica ventricular esquerda ou direita grave. Pacientes com histórico de qualquer uma dessas entidades clínicas não receberam o betabloqueador. Quando a FC basal era < 60 bpm, o metoprolol não foi administrado. Quando a FC basal ficava entre 60 e 70 bpm, 1 mg/kg de metoprolol, até a dose máxima de 100 mg, foi administrado. Quando a FC basal era > 70 bpm, 2 mg/kg de metoprolol, até a dose máxima de 100 mg, foram administrados. Quando a FC permanecia acima de 70 bpm uma hora após a dose oral, 0,2 mg/kg de metoprolol intravenoso era administrada até a dose máxima de 1 mg/kg, para pacientes < 20 kg, ou dose máxima de 20 mg de dose intravenosa total, eram administrados para pacientes com peso acima de 20 kg. Se a FC no tomógrafo estiver > 70 bpm quando a FC basal tiver sido aceitável, o metoprolol intravenoso só foi administrado de acordo com as diretrizes acima.[14]

Métodos Estatísticos

Os dados demográficos e clínicos do paciente foram resumidos usando contagens (%) para variáveis categóricas, médias ± desvio padrão para variáveis contínuas simetricamente distribuídas, e medias (faixas interquartis) para variáveis contínuas distorcidas. A mudança da FC após a administração do betabloqueador foi estimada utilizando-se um modelo de regressão linear multivariada, com a diferença em FC como variável de resposta, e idade, sexo, o produto dose-comprimento e a dose de metoprolol como covariáveis. As premissas do modelo foram definidas usando-se análise residual e o teste Shapiro-Wilk de normalidade. As estimativas do modelo, seus intervalos de confiança (CI) de 95%, e os p-valores foram relatados. A análise foi realizada usando o R 3.5.2 em ambiente R-Studio 1.1.463.[14 , 15]Foi usado um nível de significância de 5%.

Resultados

Dados Demográficos dos Pacientes e Redução da Frequência Cardíaca

Identificamos 78 pacientes pediátricos que passaram por uma CCTA com o uso de metoprolol antes da aquisição da imagem no contexto de pacientes externos em nossa instituição entre janeiro de 2007 e dezembro de 2016. Destes, cinquenta e nove (75%) pacientes fizeram a tomografia para avaliar as coronárias, e 19 (25%) a fizeram para avaliar outro tipo de DCC. Os dados demográficos dos pacientes, a FC e o mecanismo de administração do betabloqueador estão descritos na Tabela 1 . A média de idade na tomografia foi 13,33 (IQR 10, 16) anos de idade, 36 pacientes (46%) eram do sexo masculino, e a média de peso foi de 46 (IQR 31, 61) kg. Um paciente recebeu nitroglicerina sem efeito adverso.

Tabela 1

– Dados demográficos dos pacientes e redução da frequência cardíaca

Variável	Todos	Apenas oral	Apenas IV	IV + Oral
Paciente, n (%)	78 (100)	51 (65)	4 (5)	23 (29)
Idade na tomografia, anos	13,0±3,3	13,1±3,4	10,2±4,6	13,3±2,7
Sexo masculino, n (%)	36 (46)	22 (43)	1 (25)	13 (57)
Peso, kg,*	46 (31, 61)	46 (29, 59)	32 (29, 58)	49 (36, 62)
FC inicial, bpm,*	78±15	74±11	91±26	87±16
FC na tomografia, bpm,*	60±11	56±9	73±16	66±11
Redução de FC, bpm,*	19±10	18±9	18±10	20±12
Redução relativa da FC, %,*	23 (16, 30)	24 (17, 30)	20 (17, 22)	23 (15, 33)

N: número; IV: intravenosa; kg: quilograma; FC: frequência cardíaca; bpm: batimentos por minuto. * Variáveis contínua são relatadas como ± desvios padrão médios ou como faixas médias e interquartis (IQR, 25°, 75° percentis) se distorcidas. Variáveis categóricas resumidas por contagens (%).

No geral, a FC de linha de base foi de 77 (IQR 66, 90) bpm. A maioria dos pacientes, n = 51, (65%) recebeu apenas o metoprolol por via oral, e quatro pacientes (5%) receberam apenas o metoprolol intravenoso. Os demais pacientes receberam uma combinação de metoprolol via oral e intravenoso, n = 23 (29%). Após a administração do metoprolol, houve uma redução de 23% na FC basal que corresponde a 19 bpm, IQR (12-26). A partir da análise multivariada, a redução estimada na FC foi 20 bpm, com 95% IC (17,24) (Apêndice 1).

Administração de Metoprolol

A dose de metoprolol depende do peso do paciente, conforme definido no Protocolo de administração de metoprolol, descrito anteriormente. Para os pacientes que pesavam ≤ 50 kg, a dose média de metoprolol oral ou intravenoso foi de 1,6 mg/kg (IQR 1,3, 1,9) e 0,6 mg/kg (IQR 0,3, 0,8), respectivamente. Para os pacientes que pesavam acima de 50 kg, a dose média de metoprolol oral ou intravenoso foi de 1,4 mg/kg (IQR 1,0, 1,6) e 0,3 mg/kg (IQR 0,1, 0,5), respectivamente. ( Tabela 2 ) As doses e quantidades administradas na prática eram consistentes com as especificadas em nosso protocolo clínico.[14]

Tabela 2

– Protocolo de Betabloqueadores - Dose e entrega por peso

Variável	Todos	Peso ≤ 50 kg	Peso > 50 kg
Dose oral, mg/kg (n=74*)	1.5±0.5	1.7±0.5	1.3±0.4
Dose IV, mg/kg (n=27*)	0.5±0.3	0.6±0.3	0.4±0.2
Quantidade oral, mg	50 (50, 100)	50 (50, 75)	100 (62, 100)
Quantidade IV, mg	20 (15, 28)	20 (13, 23)	20 (18, 35)

MG: miligramas; kg: quilogramas; IV: intravenosa; *inclui os que receberam IV e oral Variáveis contínua são relatadas como ± desvios padrão médios ou como faixas médias e interquartis (IQR, 25°, 75° percentis) se distorcidas.

Dose de Radiação e Detalhes da Imagem

A Tabela 3 apresenta a dose de radiação da tomografia e detalhes da imagem. A média do produto dose-comprimento do exame foi de 57 (IQR 30, 119) mGy*cm. A pontuação média da qualidade da imagem foi de 1,2. Das 78 tomografias, 11 (14%) ficaram abaixo da qualidade ideal, com 10 casos pontuados como “2” devido ao contraste ruim e/ou ruído, e um caso foi classificado como “3”, devido a movimento do paciente. A representação das sequências de imagem foi uniforme, com aproximadamente um terço dos pacientes incluídos em cada tipo de sequência. Não foram relatadas complicações durante os procedimentos de imagem por CCTA ou depois do procedimento até o momento da alta do ambiente de paciente externo.[15]

Tabela 3

– Dose de radiação da tomografia e detalhes da imagem

DLP, mGy*cm*	57 (30, 119)
Qualidade da imagem da tomografia*
1, n(%) (%)	67 (86)
2, n(%) (%)	10 (13)
3, n(%) (%)	1 (1)
4, n(%) (%)	0 (0)
Sequência de imagem
ECG anatômico-prospectivo disparado com alta frequência (Flash), n (%)	26 (33)
ECG anatômico-prospectivo disparado (Prospectivo), n (%)	25 (32)
ECG retrospectivo-funcional (espiral), n (%)	27 (35)

DLP: produto dose-comprimento (do inglês dose-length product); mGy*cm. * variáveis categóricas resumidas por contagens (%); variáveis contínuas relatadas como médias e faixas de interquartil (IQR, 25º 75º percentis). Descrição da qualidade da imagem 1=totalmente aceitável com visualização ideal de todos os alvos anatômicos; 2=boa qualidade de imagem com visualização diagnóstica de todos os alvos anatômicos; 3=qualidade marginal da imagem, com visualização da maioria dos alvos anatômico; e 4=má qualidade da imagem, não diagnóstica para a avaliação de alvos anatômicos

Discussão

Em pacientes adultos submetidos a CCTA, o uso de betabloqueador com controle da FC adequada demonstrou que melhora a qualidade da imagem.[16] A pré-medicação por via oral demonstrou ser eficiente na população adulta, embora a variação da eficácia seja afetada pela dosagem.[16] Já está bem documentado que os riscos de exposição repetida a anestesia e radiação ionizante devem ser evitadas para todos os pacientes de DCC.[17 - 21]Portanto, uma FC mais lenta permite o uso de eletrocardiograma prospectivo de disparo, que demonstrou reduzir significativamente a dose para angiografia coronária.[22] Em nossa experiência, o uso de metoprolol intravenoso uma hora após a dose oral não teve efeito adicional na redução da FC. Portanto, interrompemos a administração de metoprolol intravenoso após a dose oral em nossa população de pacientes pediátricos a partir de 2013. Deve-se notar que três pacientes receberam o metoprolol IV depois de 2013 devido a FC elevada durante a aquisição do topograma por sofrerem de ansiedade. A redução da FC nas populações pediátricas pode ser alcançada com segurança e eficiência com um protocolo de administração de metoprolol padronizado, para pacientes submetidos a avaliação de CCTA no contexto de pacientes externos. Com triagem cuidadosa para contraindicações, não encontramos complicações ou efeitos colaterais com o uso de betabloqueadores em pacientes pediátricos.

Limitações

Esse breve relatório está limitado a achados relacionados a FC e o uso de metoprolol, e não tem um grupo de comparação. Os autores concordam que um desenho prospectivo teria sido robusto. Entretanto, essa foi uma revisão retrospectiva que analisou nossa prática clínica. Também é importante mencionar que os leitores deste estudo não fizeram a leitura cega, o que poderia introduzir um viés.

Conclusão

Um protocolo de dose de metoprolol na população pediátrica externa com DCC, antes da aquisição da CCTA, demonstrou ser segura e eficaz na redução de frequência cardíaca em pacientes entre 6 e 18 anos de idade. Um controle de frequência cardíaca adequado na população, utilizando o metoprolol, pode oferecer imagens mais claras devido à redução da movimentação e artefato, e garantindo tempo de aquisição menores e, portanto, associados à redução da exposição à radiação.

Introduction

Cardiac computed tomography angiography (CCTA) is the imaging standard for non-invasive assessment of coronary arteries in patients of all ages.[1 , 2]To optimize image quality and radiation dose, a slower and steady HR is preferred.[3 , 4]A reduction in HR can be achieved by using beta blocker medication. Imaging coronary arteries in children presents unique challenges due to smaller vessel size and higher resting HR. The main diagnostic modality for coronary imaging in congenital heart disease (CHD) patients has historically been cardiac catheterization, requiring anesthesia, central vascular access, contrast administration, and significant radiation exposure. Cardiac magnetic resonance imaging is useful for coronary imaging in older children but has limited value in the youngest patients.[5]CCTA has been shown to be diagnostic in infants and children of all ages using latest generation scanner technology with appropriate spatial and temporal resolution.[6 - 8]

Radiation dose optimization techniques have significantly decreased radiation exposure as compared to earlier scanner technology. Coronary imaging can be reproducibly acquired in a single heart beat or in several heart beats during a single breath hold sequence in patients of all ages.[9]A slower, steady HR allows for the use of a narrow acquisition window for radiation exposure during systole or diastole depending on HR. The safety and efficacy of HR reduction with beta blocker medication is well described for coronary imaging in the adult population,[10 - 12]but is scarce in the pediatric setting.[6 , 13]The purpose of this retrospective study was to evaluate the safety and efficacy, and define a dosage protocol of metoprolol for HR reduction in an outpatient population of pediatric patients who underwent CCTA.

Methods

Patients

Patients between 6 and 18 years of age were included if they presented as an outpatient and received metoprolol prior to CCTA from January 1, 2007 to December 31, 2016. Patients were excluded if they underwent a CT scan for a non-CHD indication, underwent CCTA without metoprolol medication, or were referred for coronary imaging from the inpatient setting or presented as an outpatient but were scanned under anesthesia for cooperation with suspended respiration. The baseline HR was measured at presentation to the outpatient imaging center prior to administration of metoprolol medication and again during the scan. Metoprolol dose, image quality, and any adverse events were documented. The study was approved by the Institutional Review Board.

Scanner Platform, Scan Sequence, and Patient Preparation

CCTA were performed using a first, second, or third -generation dual-source CT scanner (Somatom Definition Flash, Siemens Healthcare, Forchheim, Germany) with gantry rotation time = 280ms, temporal resolution=66-83ms, and collimation=2×128×0.6 mm. A prospectively electrocardiogram-triggered high-pitch (3.4) scan was performed using automated online tube current modulation for slow and steady HR < 55 beats per minute (bpm) with the second or third generation dual source scanner. For higher HR or significant HR irregularity despite beta blocker, a retrospective electrocardiogram gated (Mindose) or sequential scan was done with the acquisition window adjusted for HR. Typically, a wider acquisition window that included systole was used for HR above 60 bpm. When coronary lesions were suspected in patients with symptoms of ischemia or Kawasaki disease, a retrospective electrocardiogram-gated (Mindose) or a sequential scan was used regardless of HR to allow evaluation of more than a single dataset. The tube potential was adjusted for all patients to a lower value based on the use of the automated software Care kV (Siemens, Forchheim) or on clinical judgement. In 2011, a 70 kV peak tube potential became available with a scanner upgrade. Scans were reconstructed using the Siemens second-generation iterative reconstruction algorithm, Safire, at a strength of 3. In 2014, a third- generation iterative reconstruction algorithm, Admire, began to be used, also with a strength of 3. Contrast dose was injected at the rate appropriate for age and intravenous gauge. Contrast was power-injected using a 20-24-gauge catheter based on patient size.

Image Quality Assessment

Images were retrospectively reviewed by two expert readers (KH and BC) qualitatively on a four-point scale: 1=fully acceptable with optimal visualization of all anatomical targets; 2=good image quality with diagnostic visualization of all anatomical targets; 3=marginal image quality with diagnostic visualization of most anatomical targets; and 4=poor image quality, non-diagnostic for evaluation of anatomical targets. Any discrepancies in the scoring of image quality were re-reviewed by KH and reconciled. Anatomic targets were defined as the ability to see clear definition of coronary ostia and origin from the great artery; clear definition of coronary course, including relationship to great arteries and sternum; and the ability to identify distal coronary vessel anatomy to determine coronary dominance. All scans with a score >1 were considered suboptimal. For these scans, the reason for the suboptimal image quality was determined.

Radiation Dose Estimation

Procedural dose length product in mGy*cm was used to estimate the radiation dose. A 32 cm phantom was used for dose length product estimates in all patients regardless of size. Radiation dose is reported as scan dose length product.

Metoprolol Administration Protocol

A standard metoprolol protocol was used for all patients included in this study. Children were screened for contraindications to beta blockade including severe aortic stenosis, moderate to severe pulmonary hypertension, or severe left or right ventricular systolic dysfunction. Patients with a history of any of these clinical entities were not given beta blocker medication. If the baseline HR was < 60 bpm, metoprolol was not administered. If the baseline HR was between 60-70 bpm, 1 mg/kg metoprolol to maximum oral dose of 100 mg was administered. If the baseline HR was > 70 bpm, 2 mg/kg metoprolol to maximum oral dose of 100 mg was administered. If the HR remained over 70 bpm one hour after oral dose, 0.2 mg/kg intravenous metoprolol was given to a maximal dose of 1 mg/kg for patients < 20 kg, or maximum of 20 mg total intravenous dose was given for those over 20 kg. If the HR in the scanner is > 70 bpm when baseline HR was acceptable, intravenous metoprolol only was given according to guidelines above.[14]

Statistical Methods

Patient demographic and clinical data were summarized using counts (%) for categorical variables, means ± standard deviations for symmetrically-distributed continuous variables, and medians (interquartile ranges) for skewed continuous variables. The change in HR following beta blocker administration was estimated using a multivariate linear regression model with difference in HR as a response variable and age, gender, dose length product, and metoprolol dose as covariates. Model assumptions were verified using residual analysis and the Shapiro-Wilk test for normality. The model estimates, their 95% confidence intervals (CI), and p-values are reported. The analysis was performed using R 3.5.2 in R-Studio 1.1.463 environment.[14 , 15]The significance level of 5% was used.

Results

Patient Demographics and Heart Rate Reduction

We identified 78 pediatric patients who underwent a CCTA scan with the use of metoprolol prior to image acquisition in the outpatient setting at our institution between January 2007 and December 2016. Fifty nine (75%) patients had the CCTA scan to assess coronaries and 19 (25%) had the study to assess another type of CHD. Patient demographics, HR, and beta blocker delivery mechanism are described in Table 1 . The median age at scan was 13.33 (IQR 10, 16) years, 36 (46%) were male and the median weight of 46 (IQR 31, 61) kg. One patient received nitroglycerin with no adverse event.

Table 1

– Patient demographics and heart rate reduction

Variable	All	Oral only	IV only	IV + Oral
Patient, n (%)	78 (100)	51 (65)	4 (5)	23 (29)
Age at scan, years	13.0±3.3	13.1±3.4	10.2±4.6	13.3±2.7
Male, n (%)	36 (46)	22 (43)	1 (25)	13 (57)
Weight, kg,*	46 (31, 61)	46 (29, 59)	32 (29, 58)	49 (36, 62)
HR initial, bpm,*	78±15	74±11	91±26	87±16
HR at scan, bpm,*	60±11	56±9	73±16	66±11
HR reduction, bpm,*	19±10	18±9	18±10	20±12
Relative reduction in HR, %,*	23 (16, 30)	24 (17, 30)	20 (17, 22)	23 (15, 33)

N: number; IV: intravenous; kg: kilogram; HR: heart rate; bpm: beats per minute. * Continuous variables are reported as means ± standard deviations or as medians and interquartile (IQR, 25

Overall, the baseline HR was 77 (IQR 66, 90) bpm. The majority of patients, n = 51, (65%) received oral metoprolol only and four patients (5%) received intravenous metoprolol only. The remainder of the patients received a combination of oral and intravenous metoprolol n = 23 (29%). Following the metoprolol administration, there was a 23% reduction in baseline HR that corresponds to 19 bpm, IQR (12-26). From the multivariate analysis, the estimated reduction in HR was 20 bpm 95% CI (17, 24) (Appendix 1).

Metoprolol Administration

Metoprolol dose is dependent on patient’s weight as outlined in the Metoprolol Administration Protocol previously described. For those weighing less than ≤ 50 kg, the median oral and intravenous metoprolol dose was 1.6 mg/kg (IQR 1.3, 1.9) and 0.6 mg/kg (IQR 0.3, 0.8), respectively. For patients weighing over 50 kg, the median oral and intravenous metoprolol dose was 1.4 (IQR 1.0, 1.6) and 0.3 (IQR 0.1, 0.5) mg/kg, respectively ( Table 2 ). The doses and amounts administered in practice are consistent with those specified in our clinical protocol.[14]

Table 2

– Beta Blocker Protocol- Dose and Delivery by Weight

Variable	All	Weight ≤ 50 kg	Weight > 50 kg
Dose oral, mg/kg (n=74*)	1.5±0.5	1.7±0.5	1.3±0.4
Dose IV, mg/kg (n=27*)	0.5±0.3	0.6±0.3	0.4±0.2
Amount oral, mg	50 (50, 100)	50 (50, 75)	100 (62, 100)
Amount IV, mg	20 (15, 28)	20 (13, 23)	20 (18, 35)

Mg: milligrams; kg: kilogram; IV: intravenous; *includes those that received both IV and oral. Continuous variables are reported as means ± standard deviations or as medians and interquartile (IQR, 25th, 75th percentile) ranges if skewed.

Radiation Dose and Imaging Details

Table 3 provides scan radiation dose and imaging details. The median procedural dose-length product was 57 (IQR 30, 119) mGy*cm. The mean image quality score was 1.2. Out of 78 scans, 11 (14%) were of suboptimal quality with 10 cases scored as a “2” due to poor contrast and/or noise and one case ranked “3” due to patient motion. The representation of the imaging sequences was uniform, with approximately a third of patients included in each sequence type. No complications were reported during CCTA imaging procedures or after the procedure until the time of discharge from the outpatient setting.[15]

Table 3

– Scan Radiation Dose and Imaging Details

DLP, mGy*cm*	57 (30, 119)
Scan image quality*
1, n (%)	67 (86)
2, n (%)	10 (13)
3, n (%)	1 (1)
4, n (%)	0 (0)
Imaging Sequence
Anatomic-Prospective ECG triggered with high pitch (Flash), n (%)	26 (33)
Anatomic-Prospective ECG triggered (Prospective), n (%)	25 (32)
Functional-Retrospective ECG gated (Spiral), n (%)	27 (35)

DLP: dose-length product; mGy*cm. *categorical variables summarized by counts (%); continuous variables reported as median and interquartile (IQR, 25

Discussion

In adult patients undergoing CCTA, beta blocker use with adequate HR control has been shown to improve image quality.[16]Oral pre-medication has been shown to be effective in the adult population, although variation in efficacy is affected by dosing.[16]It is well documented that risks of repeated exposure to anesthesia and ionizing radiation for all CHD patients should be avoided.[17 - 21]Therefore, a slower HR allows for the use of prospective electrocardiogram triggering, which has been shown to significantly reduce radiation dose for coronary angiography.[22]In our experience, intravenous metoprolol after an oral dose did not have an additional effect on reducing HR. Therefore, we have discontinued administration of intravenous metoprolol after oral dose in our pediatric patient population since 2013. Of note, three patients did receive IV metoprolol after 2013 due to elevated HR during topogram acquisition due to anxiety. HR reduction in pediatric populations can be safely and effectively achieved with a standardized metoprolol delivery protocol for patients undergoing CCTA assessment in the outpatient setting. With careful screening for contraindications, we found no complications or side effects with the use of beta blockers in pediatric patients.

Limitations

This report is limited to findings regarding HR and metoprolol use and does not have a comparison group. The authors agree that a prospective design would have been more robust; however, this was a retrospective review that analyzed our clinical practice. Furthermore, the readers for this study were not blinded, which could introduce bias.

Conclusion

A metoprolol dose protocol in the outpatient pediatric population with CHD before the acquisition of cardiac CTA showed safety and efficacy in heart rate reduction in patients between 6 and 18 years of age. An adequate heart rate control in pediatric population with metoprolol can provide clearer images due to reduction in motion and artifact, ensure faster acquisition times, and reduce radiation exposure.