Aspecte tehnice ale velocimetriei Doppler a istmului aortic la fetușii umani

Istmul aortic este segmentul de aortă situat între originea arterei subclaviculare stângi și conexiunea ductului arterial cu aorta descendentă. În perioada postnatală, după închiderea ductus arteriosus, acesta servește doar ca o conductă vasculară care transportă sângele din arcul aortic până la aorta descendentă. Cu toate acestea, în timpul vieții prenatale, joacă un rol important în menținerea unui echilibru adecvat între circulația brahiocefalică care alimentează partea superioară a corpului (inclusiv creierul) și circulația subdiafragmatică care alimentează partea inferioară a corpului și placenta1. Dispunerea paralelă a circulației fetale permite ieșiri inegale ale ventriculilor drept și stâng, deoarece rezistențele vasculare placentare, pulmonare și ale părții inferioare a corpului acționează în principal asupra ventriculului drept, în timp ce rezistența părții superioare a corpului acționează în principal asupra ventriculului stâng2. În condiții fiziologice și în absența unor malformații cardiovasculare structurale, cum ar fi sindromul hipoplastic al cordului stâng, stenoza aortică critică și arcul aortic întrerupt, fluxul în istmul aortic este înainte în timpul întregului ciclu cardiac. Volumul și direcția fluxului sanguin din istmul aortic sunt determinate de performanța sistolică a ventriculilor individuali și de rezistențele vasculare periferice. În timpul sistolei, ejecția ventriculului stâng facilitează fluxul înainte, în timp ce ejecția ventriculului drept are efectul opus. În timpul diastolei, când ventriculii nu ejectează sânge și ambele valve semilunare sunt închise, direcția fluxului sanguin în istmul aortic depinde în principal de diferența relativă dintre rezistențele vasculare ale părții superioare a corpului (inclusiv creierul) și ale părții inferioare a corpului (inclusiv placenta)1. Prin urmare, condițiile care conduc la o postîncărcare ventriculară dreaptă crescută (de exemplu, restricția de creștere fetală intrauterină datorată insuficienței placentare) sau la o postîncărcare ventriculară stângă redusă (de exemplu, hipoxemie, anevrisme cerebrovasculare, tumori vasculare ale gâtului) pot determina o inversare a fluxului sanguin din istmul aortic în timpul diastolei. Mai multe studii experimentale pe fetuși de oaie3-6 au stabilit baza fiziopatologică pentru utilizarea velocimetriei Doppler a istmului aortic în evaluarea dinamicii cardiovasculare fetale. În plus, studiile clinice au demonstrat fezabilitatea înregistrării formei de undă a vitezei fluxului sanguin din istmul aortic la fătul uman7-10, iar modelul anormal al fluxului sanguin s-a dovedit a fi asociat cu redistribuirea sau compromiterea circulației fetale11-15. Recent, s-a demonstrat că velocimetria Doppler aortică a istmului aortic prezice rezultatele perinatale16 și de dezvoltare neurologică pe termen lung17 în cazul insuficienței placentare, iar utilizarea de rutină a velocimetriei Doppler aortică a istmului aortic a fost sugerată în evaluarea fetușilor cu restricție de creștere intrauterină18. Evident, unele centre cu expertiză utilizează velocimetria Doppler aortică istmică în plus față de alți parametri Doppler arteriali și venoși în investigarea hemodinamicii fetale, dar dificultățile tehnice percepute au condus la un oarecare scepticism în ceea ce privește potențialul său de aplicare clinică pe scară mai largă. Un studiu multicentric privind fezabilitatea și fiabilitatea velocimetriei Doppler Doppler în istmul aortic publicat în acest număr al revistei Ultrasound in Obstetrics and Gynecology19 a arătat că, în ciuda vizualizării adecvate și a identificării precise a acestui segment vascular, plasarea adecvată a cursorului pentru interogarea Doppler cu unde pulsate a formelor de undă ale vitezei fluxului sanguin în istmul aortic rămâne o provocare. Scopul acestui articol este de a oferi câteva sfaturi practice clinicienilor cu privire la modul de efectuare a velocimetriei Doppler a fluxului sanguin al istmului aortic la fătul uman.

Astăzi, cu o tehnologie îmbunătățită de imagistică cu ultrasunete, obstetricienii și cardiologii fetali/perinatali instruiți corespunzător obțin vizualizări standard ale inimii fetale și ale marilor vase fetale fără prea multe dificultăți. Istmul aortic poate fi identificat cu ușurință atât în vederile longitudinale (figura 1a-c), cât și în cele în secțiune transversală (figura 1d) care sunt utilizate în mod obișnuit în timpul ecocardiografiei fetale. Odată identificat acest segment vascular, velocimetria Doppler poate fi efectuată în oricare dintre vederile prezentate în figura 1 prin plasarea porții Doppler (cursorul) în locul corespunzător, menținând unghiul de insonare cât mai mic posibil. Deși formele de undă ale vitezei fluxului Doppler pot fi obținute utilizând imagistica în mod B și Doppler cu unde pulsate (figura 1c), se recomandă interogarea Doppler cu unde pulsate în culori, deoarece aceasta ajută la identificarea vaselor și arată direcția fluxului sanguin, permițând poziționarea optimă a cursorului. Dimensiunea porții cu unde pulsate (volumul eșantionului) trebuie ajustată în funcție de dimensiunea istmului aortic, care depinde de vârsta gestațională a fătului, pentru a evita înregistrarea semnalelor de la vasele adiacente. Formele de undă ale vitezei fluxului sanguin sunt înregistrate în timpul quiescenței fetale.

Formele de undă ale vitezei fluxului în istmul aortic obținute din oricare dintre planurile ecografice (vedere longitudinală a arcului aortic sau vedere a celor trei vase și a traheei) sunt destul de asemănătoare (figura 2) și reproductibile9, 20. Poziționarea precisă a cursorului poate fi mai simplă în vederea longitudinală, deoarece originea arterei subclaviculare stângi este relativ mai ușor de vizualizat în acest plan și există mai puține posibilități de a obține forme de undă ale vitezei fluxului sanguin din bolta aortică transversală mai degrabă decât din istm. Pe de altă parte, poate fi mai simplu, mai ușor și mai puțin consumator de timp să se obțină vizualizarea celor trei vase și a traheei mai degrabă decât vizualizarea longitudinală a arcului aortic.

Forma de undă a vitezei fluxului în istmul aortic are o formă tipică și este ușor de recunoscut în majoritatea cazurilor. Are o ascensiune sistolică rapidă (timp de accelerație scurt), cu viteze sistolice medii de vârf care variază între aproximativ 30 și 100 cm/s de la 11 săptămâni până la termen10, 21. Aceasta este urmată de o decelerare mai treptată a vitezei și de o incisură îngustă (în majoritatea cazurilor) la sfârșitul sistolei. O mică inversare a fluxului pentru o perioadă foarte scurtă de timp este de obicei observată la sfârșitul sistolei (figura 3a) în al treilea trimestru de sarcină7, 8. Cu toate acestea, această scurtă inversare a fluxului de sfârșit de sistolă este absentă înainte de 20 de săptămâni7, 21 și este înregistrată mai rar atunci când formele de undă ale vitezei fluxului din istmul aortic sunt obținute în planul de imagistică în secțiune transversală (vedere cu trei vase și trahee)10. Inversarea fluxului sanguin în timpul diastolei sau inversarea netă a fluxului sanguin (adică fluxul total retrograd > fluxul total antegrad în timpul ciclului cardiac) în istmul aortic (figura 3b) este întotdeauna anormală.

Deoarece canalul arterial se află în imediata apropiere a istmului aortic (figurile 1a și d), chiar și mișcările foarte mici pot duce la obținerea formelor de undă de la unul sau de la celălalt vas în timpul interogării Doppler cu unde pulsate (figura 4). Poate fi necesară actualizarea frecventă a imaginilor în modul B sau a imaginilor de flux color pentru a se asigura că poarta cu unde pulsate rămâne în poziția corectă în timpul achiziționării formelor de undă ale vitezei fluxului Doppler. În general, formele de undă Doppler ale ductus arteriosusului diferă ușor de cele ale istmului aortic (figura 5). Vitezele sistolice medii de vârf specifice vârstei gestaționale ale ductusului arterial sunt mult mai mari decât cele ale istmului aortic, variind între 40 și 120 cm/s de la 11 săptămâni până la termen22-24. De fapt, canalul arterial are cele mai mari viteze ale fluxului sanguin din circulația fetală25. Spre deosebire de istmul aortic, scurta inversare a fluxului la sfârșitul sistolei nu este, de obicei, observată în ductus arteriosus, iar vitezele diastolice pozitive sunt aproape întotdeauna prezente în condiții fiziologice. Fluxul înainte în timpul sistolei începe și atinge vârful în istmul aortic mai devreme decât în ductus arteriosus (figurile 3 și 6). Studiile experimentale la fetușii de oaie au arătat că perioada de pre-ejecție a ventriculului drept este mai lungă decât este cea a ventriculului stâng (57 vs. 48 ms)26, iar fluxul ductal începe cu aproximativ 48 ms mai târziu decât fluxul istmic și are un timp de accelerare mai lung (52 vs. 18 ms)27. Ocazional, în special în timpul interogării folosind un volum de probă mai mare, se pot obține simultan formele de undă ale vitezei fluxului sanguin din istmul aortic și din canalul arterial, suprapuse una peste cealaltă (figura 6), ceea ce face posibilă o comparație directă în timpul ciclului cardiac la fetușii umani.

Este posibilă estimarea neinvazivă a fluxului sanguin de volum al istmului aortic (Qai)21 prin măsurarea diametrului acestuia și a vitezelor fluxului sanguin: Qai (în ml/min) = viteza maximă mediată în timp (TAMXV, în cm/s) × π(diametru/2, în cm)2 × 60. Cu toate acestea, din cauza limitărilor și a complexității măsurătorilor fluxului de volum, au fost propuși mai mulți alți indici pentru utilizare clinică. Practic, acești indici diferă printr-un principiu: unii utilizează viteze absolute în calculul lor, în timp ce alții utilizează integrala viteză-timp (VTI). Fouron et al.7 au propus inițial un așa-numit indice de echilibru, și anume (viteza sistolică maximă – viteza diastolică finală/(VTI antegradă – VTI retrogradă), care este echivalent cu indicele de pulsatilitate (PI) atunci când se utilizează viteze absolute, deoarece suma VTI sistolice și diastolice înmulțită cu frecvența cardiacă fetală dă TAMXV, iar PI = (viteza sistolică maximă – viteza diastolică finală)/TAMXV. Un indice de flux istmic (IFI), adică (VTI sistolică + VTI diastolică)/VTI sistolică, a fost propus ulterior8, dar nu a câștigat prea multă popularitate în rândul clinicienilor. Argumentul pentru utilizarea indicilor legați de VTI mai degrabă decât a indicilor legați de viteză a fost presupunerea că aceștia oferă informații mai bune despre volumul și direcția fluxului sanguin. Cu toate acestea, această presupunere nu este în întregime adevărată. De exemplu, este probabil ca TAMXV să reflecte volumul fluxului sanguin, așa cum o face și în alte vase28, 29, iar un TAMXV (sau PI) pozitiv semnifică faptul că fluxul sanguin net în timpul ciclului cardiac este antegrad, în timp ce o valoare negativă înseamnă că fluxul net este retrograd, la fel ca și un raport VTI al fluxului antegrad/VTI al fluxului retrograd de >1 sau <1. În mod similar, este probabil ca PI să reflecte, de asemenea, mărimea componentei de flux invers, atunci când este prezentă, deoarece TAMXV (care este echivalent cu VTI pe parcursul unui ciclu cardiac × frecvența cardiacă) este numitorul în formula utilizată pentru calculul său.

IFI pentru fluxul sanguin din istmul aortic poate fi împărțit în cinci tipuri diferite8 , după cum urmează: Tipul I: IFI > 1, atunci când fluxul este antegrad pe tot parcursul ciclului cardiac; Tipul II: IFI = 1, atunci când fluxul diastolic este absent; Tipul III: IFI = 0-1, atunci când fluxul diastolic este inversat, dar fluxul net este încă antegrad; Tipul IV: IFI = 0, atunci când fluxurile antegrad și retrograd sunt egale; și Tipul V: IFI < 0, atunci când fluxul net este retrograd. Cu toate acestea, ceea ce contează cu adevărat este dacă fluxul sanguin diastolic este inversat și dacă fluxul sanguin net este retrograd, deoarece acestea sunt semnele unei hemodinamici fetale compromise. În acest context, formele de undă normale și anormale pot fi identificate prin simpla evaluare calitativă (vizuală) ca fiind cele care prezintă flux diastolic antegrad (valori IFI ≥ 1) și, respectiv, cele care prezintă flux diastolic retrograd (IFI < 1). O clasificare suplimentară a modelelor de forme de undă utilizând IFI în mai multe tipuri nu pare să îmbunătățească valoarea predictivă pentru rezultatul perinatal negativ8.

Fluxul sanguin diastolic retrograd al istmului aortic semnifică o redistribuire a circulației fetale, indicând o rezistență mai mică a părții superioare a corpului (cerebrală) în comparație cu rezistența părții inferioare a corpului (placentară), în timp ce inversarea fluxului sanguin net indică faptul că fătul are probleme în menținerea oxigenării cerebrale3. Se știe că indicii semicantitativi, cum ar fi PI și indicele de rezistență (RI), reflectă impedanța din aval și sunt ușor de calculat cu ajutorul pachetelor software disponibile cu majoritatea aparatelor de ecografie. PI al istmului aortic este crescut, iar vitezele absolute (în special TAMXV) sunt reduse la fetușii cu restricție de creștere intrauterină, indiferent de tipul de IFI16. În plus, vitezele absolute sunt variabile cantitative care sunt utilizate în calculul PI și RI, precum și al fluxului sanguin volumic. Prin urmare, utilizarea vitezelor absolute ale sângelui și a PI mai degrabă decât a IFI poate fi mai simplă și mai adecvată în practica clinică. Cu toate acestea, este important să fim conștienți de faptul că scurta inversare a fluxului în timpul sfârșitului de sistolă, care este o constatare normală în al treilea trimestru, poate da valori PI fals ridicate dacă se calculează PI ca (viteză maximă – viteză minimă)/TAMXV mai degrabă decât ca (viteză sistolică maximă – viteză diastolică finală)/TAMXV.

Schimbările în forma de undă a vitezei fluxului sanguin din istmul aortic sunt evidente mai devreme decât cele din aorta descendentă11, artera ombilicală12 și ductus venosus15, 30. S-a demonstrat că o creștere a rezistenței placentare care determină o reducere cu 50% a fluxului sanguin ombilical este asociată cu inversarea fluxului sanguin diastolic al istmului aortic la fetușii de oaie, chiar dacă fluxul sanguin diastolic al arterei ombilicale a rămas înainte4. Fetușii cu flux diastolic final absent/inversat în artera ombilicală12, 16, 17 sau în ductus venosus15, 16 par să aibă în mod constant un flux diastolic retrograd în istmul aortic. Velocimetria fluxului sanguin din istmul aortic oferă informații importante privind funcția cardiovasculară fetală, și anume performanța individuală a ventriculilor, modificările relative ale rezistențelor corporale superioare (inclusiv creierul) și inferioare (inclusiv placenta) și oxigenarea fetală, și are potențialul de a deveni un instrument clinic valoros. Cu toate acestea, deoarece acest segment al aortei fetale este relativ scurt și are mai multe alte vase de sânge în imediata sa apropiere, obținerea formelor de undă ale vitezei fluxului sanguin poate fi o provocare din punct de vedere tehnic. Pentru măsurarea și interpretarea precisă a fluxului sanguin din istmul aortic cu ajutorul ultrasonografiei Doppler, este important ca operatorii să primească o pregătire adecvată în ceea ce privește obținerea vizualizării standard a arcului aortic longitudinal și a vizualizării celor trei vase și a traheei, vizualizarea și recunoașterea istmului aortic în modul B și a direcției fluxului sanguin în modul fluxului color, plasarea adecvată a cursorului, recunoașterea modelelor de forme de undă ale istmului aortic, precum și a altor vase adiacente, și să aibă o înțelegere a factorilor care pot influența fluxul sanguin în acest segment al circulației fetale.