Aspetti tecnici della velocimetria Doppler dell’istmo aortico nei feti umani

L’istmo aortico è il segmento di aorta situato tra l’origine dell’arteria succlavia sinistra e la connessione del dotto arterioso all’aorta discendente. Nel periodo postnatale, dopo la chiusura del dotto arterioso, serve solo come condotto vascolare che trasporta il sangue dall’arco aortico all’aorta discendente. Tuttavia, durante la vita prenatale, svolge un ruolo importante nel mantenere un adeguato equilibrio tra la circolazione brachiocefalica che fornisce la parte superiore del corpo (compreso il cervello) e la circolazione subdiaframmatica che fornisce la parte inferiore del corpo e placenta1. La disposizione parallela della circolazione fetale permette disuguali uscite ventricolare destra e sinistra come la placenta, polmonare e inferiore resistenze vascolari corpo agire principalmente sul ventricolo destro, mentre la resistenza del corpo superiore agisce principalmente sul ventricolo sinistro2. In condizioni fisiologiche e in assenza di malformazioni strutturali cardiovascolari, come la sindrome del cuore sinistro ipoplasico, stenosi aortica critica e arco aortico interrotto, il flusso nell’istmo aortico è in avanti durante l’intero ciclo cardiaco. Il volume e la direzione del flusso sanguigno nell’istmo aortico sono determinati dalle prestazioni sistoliche dei singoli ventricoli e dalle resistenze vascolari periferiche. Durante la sistole, l’eiezione ventricolare sinistra facilita il flusso in avanti, mentre l’eiezione ventricolare destra ha l’effetto opposto. Durante la diastole, quando i ventricoli non stanno espellendo sangue ed entrambe le valvole semilunari sono chiuse, la direzione del flusso sanguigno nell’istmo aortico dipende principalmente dalla differenza relativa tra le resistenze vascolari del corpo superiore (compreso il cervello) e inferiore (compresa la placenta)1. Pertanto, le condizioni che portano ad un aumento del postcarico ventricolare destro (ad esempio, intrauterina restrizione della crescita fetale a causa di insufficienza placentare) o un ridotto postcarico ventricolare sinistro (ad esempio ipossiemia, aneurismi cerebrovascolari, tumori vascolari del collo) può causare un’inversione del flusso di sangue istmo aortico durante la diastole. Diversi studi sperimentali su feti di pecora3-6 hanno stabilito la base fisiopatologica per l’utilizzo di velocimetria Doppler istmo aortico nella valutazione della dinamica cardiovascolare fetale. Inoltre, gli studi clinici hanno dimostrato la fattibilità della registrazione dell’istmo aortico forma d’onda di velocità del flusso sanguigno nel feto umano7-10, e modello di flusso sanguigno anormale è stato dimostrato di essere associato con ridistribuzione fetale circolatorio o compromissione11-15. Recentemente, la velocimetria Doppler istmo aortico ha dimostrato di predire perinatale 16 e lungo termine neurosviluppo 17 esiti in insufficienza placentare e l’uso di routine di velocimetria Doppler istmo aortico è stato suggerito nella valutazione dei feti con ritardo di crescita intrauterina 18. Ovviamente, alcuni centri con esperienza fanno uso di velocimetria Doppler istmo aortico in aggiunta ad altri parametri Doppler arterioso e venoso nell’indagine di emodinamica fetale, ma le difficoltà tecniche percepite hanno portato ad alcuni scetticismo per quanto riguarda il suo potenziale per una più ampia applicazione clinica. Uno studio multicentrico sulla fattibilità e l’affidabilità della velocimetria Doppler istmo aortico pubblicato in questo numero di Ultrasuoni in Ostetricia e Ginecologia19 ha dimostrato che, nonostante la visualizzazione adeguata e l’identificazione accurata di questo segmento vascolare, posizionamento del cursore appropriato per l’interrogazione Doppler a onde pulsate di forme d’onda di velocità del flusso sanguigno istmo aortico rimane difficile. Lo scopo di questo articolo è quello di dare alcuni consigli pratici per i medici su come eseguire istmo aortico Doppler flusso di sangue velocimetria nel feto umano.

Oggi, con una migliore tecnologia di imaging ecografico, ostetrici adeguatamente addestrati e cardiologi fetali/perinatali ottenere viste standard del cuore fetale e grandi vasi senza molta difficoltà. L’istmo aortico può essere identificato facilmente in entrambe le viste longitudinali (Figura 1a-c) e trasversale (Figura 1d) che vengono utilizzati di routine durante l’ecocardiografia fetale. Una volta che questo segmento vascolare viene identificato, la velocimetria Doppler può essere eseguita in una qualsiasi delle viste mostrate nella Figura 1 mettendo il cancello Doppler (cursore) nella posizione appropriata, mantenendo l’angolo di insonazione più basso possibile. Anche se le forme d’onda di velocità del flusso Doppler può essere ottenuto utilizzando B-mode imaging e Doppler ad onde pulsate (Figura 1c), colore-diretto Doppler ad onde pulsate interrogazione è raccomandato, in quanto aiuta l’identificazione dei vasi e mostra la direzione del flusso di sangue, permettendo il posizionamento ottimale del cursore. La dimensione del gate dell’onda pulsata (volume del campione) deve essere regolata in base alle dimensioni dell’istmo aortico, che dipende dall’età gestazionale del feto, per evitare di registrare segnali dai vasi adiacenti. Le forme d’onda della velocità del flusso sanguigno sono registrate durante la quiescenza fetale.

Le forme d’onda di velocità di flusso istmo aortico ottenuto da uno dei piani sonografici (vista longitudinale arco aortico o tre vasi e vista trachea) sono abbastanza simili (Figura 2) e riproducibili9, 20. Accurato posizionamento del cursore può essere più semplice nella vista longitudinale, come l’origine dell’arteria succlavia sinistra è relativamente più facile da visualizzare in questo piano e c’è meno possibilità di ottenere forme d’onda di velocità del flusso di sangue dall’arco aortico trasversale piuttosto che l’istmo. D’altra parte, può essere più semplice, più facile e meno dispendioso in termini di tempo ottenere la vista dei tre vasi e della trachea piuttosto che la vista dell’arco aortico longitudinale.

La forma d’onda della velocità del flusso istmo aortico ha una forma tipica ed è facilmente riconoscibile nella maggior parte dei casi. Ha un rapido upstolic upstroke (breve tempo di accelerazione), con velocità sistolica media di picco che varia tra circa 30 e 100 cm/s da 11 settimane a termine10, 21. Questo è seguito da una decelerazione più graduale della velocità e da una stretta incisura (nella maggior parte dei casi) alla fine della sistole. Una piccola inversione di flusso per un periodo di tempo molto breve è di solito visto a fine sistole (Figura 3a) nel terzo trimestre di gravidanza7, 8. Tuttavia, questa breve inversione di flusso end-sistolico è assente prima di 20 settimane 7, 21 e viene registrato meno comunemente quando le forme d’onda di velocità del flusso istmo aortico sono ottenuti nel piano di imaging trasversale (tre vasi e vista trachea) 10. Inversione del flusso sanguigno durante la diastole o inversione netta del flusso sanguigno (cioè flusso retrogrado totale > flusso anteguerra totale durante il ciclo cardiaco) nell’istmo aortico (Figura 3b) è sempre anormale.

Poiché il dotto arterioso è in stretta vicinanza con l’istmo aortico (Figura 1a e d), anche movimenti molto piccoli possono portare le forme d’onda di essere ottenuto da uno o l’altro vaso durante l’interrogazione Doppler a onde pulsate (Figura 4). Frequentemente l’aggiornamento del B-mode o le immagini di flusso a colori può essere necessario per garantire che il cancello ad onde pulsate rimane nella posizione corretta durante l’acquisizione di forme d’onda di velocità del flusso Doppler. In generale, le forme d’onda Doppler del dotto arterioso differiscono leggermente da quelle dell’istmo aortico (Figura 5). Età gestazionale specifica velocità sistolica media di picco del dotto arterioso sono molto più alti di quelli dell’istmo aortico, che varia tra 40 e 120 cm / s da 11 settimane a termine 22-24. Infatti, il dotto arterioso ha le più alte velocità del flusso sanguigno nella circolazione fetale25. In contrasto con l’istmo aortico, la breve inversione di flusso a fine sistole non è di solito visto nel dotto arterioso e velocità diastolica positiva sono quasi sempre presenti in condizioni fisiologiche. Il flusso in avanti durante la sistole inizia e raggiunge il picco nell’istmo aortico prima di quanto faccia nel dotto arterioso (figure 3 e 6). Studi sperimentali in feti di pecora hanno dimostrato che il periodo di pre-eiezione del ventricolo destro è più lungo di quello del sinistro (57 vs. 48 ms)26, e il flusso duttale inizia circa 48 ms più tardi rispetto al flusso istmico e ha un tempo di accelerazione più lungo (52 vs. 18 ms)27. Occasionalmente, soprattutto durante l’interrogazione utilizzando un volume di campione più grande, si può ottenere contemporaneamente istmo aortico e dotti arteriosi forme d’onda di velocità del flusso di sangue, sovrapposti l’uno all’altro (Figura 6), rendendo possibile il confronto diretto durante il ciclo cardiaco nei feti umani.

È possibile stimare il flusso di sangue dell’istmo aortico (Qai) non invasivamente21 misurando il suo diametro e le velocità del flusso sanguigno: Qai (in mL/min) = velocità massima mediata nel tempo (TAMXV, in cm/s) × π(diametro/2, in cm)2 × 60. Tuttavia, a causa delle limitazioni e della complessità delle misurazioni del flusso di volume, sono stati proposti diversi altri indici per uso clinico. Fondamentalmente, questi indici differiscono in un principio: alcuni usano le velocità assolute nel loro calcolo mentre altri usano l’integrale velocità-tempo (VTI). Fouron et al.7 inizialmente proposto un cosiddetto indice di equilibrio, vale a dire (velocità sistolica di picco – velocità end-diastolica / (VTI anterograda – VTI retrograda), che è equivalente a indice di pulsatilità (PI) quando le velocità assolute vengono utilizzati, come la somma di VTI sistolica e diastolica moltiplicato per la frequenza cardiaca fetale dà TAMXV e PI = (velocità sistolica di picco – velocità end-diastolica) / TAMXV. Un indice di flusso istmico (IFI), cioè (VTI sistolica + VTI diastolica)/VTI sistolica, è stato proposto più tardi8, ma non ha guadagnato molta popolarità tra i clinici. L’argomento a favore dell’uso di indici legati al VTI piuttosto che alla velocità è stato il presupposto che essi forniscono informazioni migliori sul volume e sulla direzione del flusso sanguigno. Tuttavia, questo presupposto non è del tutto vero. Per esempio, TAMXV è probabile che rifletta il flusso di sangue di volume, come fa in altri vasi28, 29, e un TAMXV positivo (o PI) significa che il flusso di sangue netto durante il ciclo cardiaco è antegrada, mentre un valore negativo significa che il flusso netto è retrograda allo stesso modo come fa un VTI di flusso antegrada / VTI di flusso retrograda rapporto di >1 o <1. Allo stesso modo, è probabile che PI rifletta anche la dimensione della componente di flusso inverso quando presente, poiché TAMXV (che è equivalente a VTI su un ciclo cardiaco × frequenza cardiaca) è il denominatore nella formula utilizzata per il suo calcolo.

L’IFI per il flusso sanguigno dell’istmo aortico può essere diviso in cinque diversi tipi8 come segue: Tipo I: IFI > 1, quando il flusso è anterogrado per tutto il ciclo cardiaco; Tipo II: IFI = 1, quando il flusso diastolico è assente; Tipo III: IFI = 0-1, quando il flusso diastolico è invertito ma il flusso netto è ancora anterogrado; Tipo IV: IFI = 0, quando i flussi anterogrado e retrogrado sono uguali; e Tipo V: IFI < 0, quando il flusso netto è retrogrado. Tuttavia, ciò che conta veramente è se il flusso ematico diastolico è invertito e se il flusso ematico netto è retrogrado, poiché questi sono i segni di un’emodinamica fetale compromessa. In questo contesto, le forme d’onda normali e anormali possono essere identificate da una semplice valutazione qualitativa (visiva) come quelle che mostrano un flusso diastolico anterogrado (valori IFI ≥ 1) e quelle che mostrano un flusso diastolico retrogrado (IFI < 1), rispettivamente. Un’ulteriore classificazione dei modelli di forma d’onda utilizzando IFI in più tipi non sembra migliorare il valore predittivo per l’esito perinatale avverso8.

Flusso sanguigno diastolico retrogrado dell’istmo aortico significa ridistribuzione della circolazione fetale, indicando la resistenza inferiore del corpo superiore (cerebrale) rispetto alla resistenza inferiore del corpo (placentare), mentre l’inversione del flusso sanguigno netto indica che il feto ha problemi mantenendo l’ossigenazione cerebrale3. Indici semiquantitativi come PI e l’indice di resistenza (RI) sono noti per riflettere l’impedenza a valle e sono facili da calcolare utilizzando pacchetti software disponibili con la maggior parte delle macchine ecografiche. Il PI istmo aortico è aumentato e velocità assolute (in particolare il TAMXV) sono ridotti in feti con restrizione della crescita intrauterina, indipendentemente dal tipo IFI16. Inoltre, le velocità assolute sono variabili quantitative che vengono utilizzate nel calcolo di PI e RI, nonché del flusso di sangue di volume. Pertanto, utilizzando le velocità assolute del sangue e PI piuttosto che IFI può essere più semplice e più appropriato nella pratica clinica. Tuttavia, è importante essere consapevoli del fatto che la breve inversione del flusso durante l’end-sistole, che è un dato normale nel terzo trimestre, può dare valori di PI falsamente elevati se si calcola il PI come (velocità massima – velocità minima)/TAMXV piuttosto che come (velocità sistolica di picco – velocità end-diastolica)/TAMXV.

I cambiamenti nella forma d’onda della velocità del flusso sanguigno dell’istmo aortico sono evidenti prima di quelli dell’aorta discendente11, dell’arteria ombelicale12 e del dotto venoso15, 30. Un aumento della resistenza placentare causando una riduzione del 50% del flusso sanguigno ombelicale è stato dimostrato di essere associato con invertito flusso sanguigno diastolico istmo aortico in feti di pecora, anche se il flusso sanguigno diastolico dell’arteria ombelicale è rimasto avanti4. Feti con assente / invertito flusso end-diastolica nell’arteria ombelicale 12, 16, 17 o nel dotto venoso 15, 16 costantemente sembrano avere flusso diastolico retrogrado nell’istmo aortico. La velocimetria del flusso sanguigno dell’istmo aortico fornisce importanti informazioni sulla funzione cardiovascolare fetale, cioè le prestazioni individuali dei ventricoli, i cambiamenti relativi delle resistenze corporee superiori (compreso il cervello) e inferiori (compresa la placenta) e l’ossigenazione fetale, e ha il potenziale per diventare un prezioso strumento clinico. Tuttavia, poiché questo segmento dell’aorta fetale è relativamente breve e ha diversi altri vasi sanguigni nelle sue immediate vicinanze, ottenere forme d’onda di velocità del flusso sanguigno può essere tecnicamente impegnativo. Per la misurazione accurata e l’interpretazione del flusso di sangue istmo aortico utilizzando l’ecografia Doppler, è importante che gli operatori ricevono una formazione adeguata per ottenere la vista standard longitudinale arco aortico e tre vasi e vista trachea, visualizzando e riconoscendo l’istmo aortico in B-mode e la direzione del flusso di sangue in modalità di flusso di colore, posizionamento appropriato del cursore, riconoscimento dei modelli di forma d’onda dell’istmo aortico così come altri vasi adiacenti, e che hanno una comprensione dei fattori che possono influenzare il flusso di sangue in questo segmento della circolazione fetale.