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Determinação não-invasiva de tempo de formação do vórtice usando ecocardiografia transesofágica durante cirurgia cardíaca

Published: November 28, 2018
doi:
10.3791/58374
, , , , , , , , ,
1Anesthesia Service,Clement J. Zablocki Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Anesthesiology,Medical College of Wisconsin

Summary

Descreveremos um protocolo para medir o tempo de formação do vórtice, um índice de eficiência de enchimento ventricular esquerdo, usando técnicas de ecocardiografia transesofágica padrão em pacientes submetidos à cirurgia cardíaca. Podemos aplicar esta técnica para analisar o tempo de formação do vórtice em vários grupos de pacientes com diferentes patologias cardíacas.

Abstract

Fluxo de sangue trans-mitral produz um corpo rotacional tridimensional de líquido, conhecido como um anel de vórtice, o que aumenta a eficiência do ventrículo esquerdo (LV) enchimento comparado com um jato contínuo e linear. Desenvolvimento de anel de vórtice é geralmente quantificado com o tempo de formação de vórtice (VFT), um parâmetro adimensional baseado no fluido ejeção de um tubo rígido. Nosso grupo está interessado em fatores que afetam a LV eficiência de enchimento durante a cirurgia cardíaca. Neste relatório, descrevemos como usar padrão bidimensional (2D) e Doppler ecocardiografia transesofágica (ETE) para derivar canaliza as variáveis necessárias para calcular VFT. Podemos calcular a fração de enchimento atrial (β) de integrais de velocidade-tempo de enchimento de LV cedo trans-mitral e sístole atrial sangue fluxo velocidade formas de onda medidas na exibição de meados-esofágico TEE de quatro câmaras. Volume de curso (SV) é calculada como o produto do diâmetro da faixa de vazão de LV na exibição TEE meados-esofágico eixo longo e determina a integral velocidade-tempo do fluxo de sangue através da pista de saída no modo de exibição transgastric profunda usando onda de pulso Doppler. Finalmente, o diâmetro da válvula mitral (D) é determinado como a média dos comprimentos de eixo maior e menor medida em bicommissural meados-esofágico ortogonal e aviões da imagem latente do eixo longo, respectivamente. VFT é então calculada como 4 × do × (1-β) SV / (πD3). Usamos essa técnica para analisar VFT em vários grupos de pacientes com anormalidades cardíacas diferentes. Discutimos a nossa aplicação desta técnica e suas possíveis limitações e também rever nossos resultados até à data. Medição não invasiva da VFT usando TEE é simples em pacientes anestesiados submetidos a cirurgia cardíaca. A técnica pode permitir cardíacas anestesiologistas e cirurgiões avaliar o impacto de condições patológicas e intervenções cirúrgicas no LV enchimento eficiência em tempo real.

Introduction

Mecânica dos fluidos é um determinante crítico ainda frequentemente subvalorizado de enchimento de (LV) ventricular esquerdo. Um corpo de rotação tridimensional de líquido, conhecido como um anel de vórtice, é gerado sempre que um fluido atravessa um orifício1,2,3. Este anel de vórtice melhora a eficiência do transporte de fluidos em comparação com um jato contínuo linear4. Circulação de sangue através da válvula mitral durante o enchimento de LV precoce faz com que um anel de vórtice formar5,6,7,8 e facilita a sua propagação na câmara por preservar a dinâmica de fluidos e energia cinética9. Essas ações aumentar LV enchimento eficiência4,10,11,12,13. O anel não só inibe a estagnação do fluxo de sangue no ápice do LV14,15,16,17 , mas também direciona o fluxo preferencialmente abaixo o folheto mitral anterior7, 18, efeitos que diminuem o risco de formação de trombo apical e facilitam o enchimento da vazão LV faixa19, respectivamente. Ecocardiografia de contraste17, vetor Doppler fluxo mapeamento6,20,21, ressonância magnética7e particle imaging Velocimetria9,22 ,23,24 têm sido utilizados para demonstrar a aparência e comportamento de anéis de vórtice trans-mitral sob condições normais e patológicas. O gradiente de pressão de LV atrial esquerdo, o grau de excursão anular mitral diastólica, a pressão mínima de LV alcançada durante a diástole e a taxa e a extensão do relaxamento LV são os quatro principais determinantes da duração, tamanho, intensidade de fluxo e posição de o anel mitral trans2,12,25,26,,27,28,29.

Desenvolvimento de anel de vórtice é geralmente quantificado com um parâmetro adimensional (tempo de formação do vórtice; VFT) baseado no fluido ejeção de um tubo rígido3, onde VFT é definido como o produto da velocidade do fluido em média o tempo e a duração da ejeção dividida pelo diâmetro do orifício. O tamanho ideal de um anel de vórtice é alcançado quando VFT é 4 em vitro , porque no final de jatos e limitações energéticas impedem-lo de atingir um tamanho maior de3,4. Válvula mitral VFT tem sido aproximada usando clinicamente ecocardiografia transtorácica8,30,31. Com base na análise da velocidade de fluxo de sangue trans-mitral e válvula mitral diâmetro (D), pode ser facilmente mostrado8 que VFT = 4 × (1-β) × EF × α3, onde β = fração de enchimento atrial, EF = fração de ejeção de LV e α = EDV1/3/d, onde EDV = volume final diastólico. Fração de ejeção é a proporção do volume de curso (SV) e EDV, permitindo que esta equação ser simplificado para VFT = 4 × do × (1-β) SV / (πD3). Porque VFT é adimensional (volumétrica), este índice permite a comparação direta entre pacientes de tamanho variável, sem ajuste para a área de superfície de peso ou corpo8. Optimal VFT varia entre 3.3 e 5.5 em indivíduos saudáveis,8e os resultados é consistentes com os obtidos em modelos de dinâmica dos fluidos3,32. VFT foi mostrada para ser ≤ 2.0 em pacientes com função sistólica deprimida do LV, as conclusões que também são compatíveis com predições teóricas8. Reduções em VFT independentemente previram a morbidade e mortalidade em pacientes com insuficiência cardíaca30. Também foi mostrados para diminuir VFT elevada pós-carga33LV, a doença de Alzheimer34, função diastólica anormal19e substituição da válvula mitral nativa com uma prótese de35 . Medição de VFT pode também ser útil para identificar a estagnação do fluxo de sangue ou trombose em pacientes com infarto agudo do miocárdio36,37.

Nosso grupo está interessado em fatores que afetam a LV eficiência de enchimento durante cirurgia cardíaca38,39,40,41. Nós usamos o padrão bidimensional e Doppler transesofágico (ETE) para derivar canaliza as variáveis necessárias para calcular VFT. Neste relatório, descrevemos esta metodologia em detalhes e rever nossos resultados até à data.

Protocol

O Conselho de revisão institucional de Clemente J. Zablocki veteranos Assuntos centro médico aprovados os protocolos. Consentimento escrito foi dispensado porque cardíaca invasiva monitorização e TEE são usados rotineiramente em todos os pacientes submetidos a cirurgia cardíaca em nossa instituição. Pacientes com contra-indicações relativos ou absolutos para TEE, aqueles submetidos a esternotomia mediana repetição ou cirurgia de emergência e aqueles com batimentos atriais ou ventriculares taquiarritmias for…

Representative Results

A técnica atual nos permitiu confiável medir VFT durante cirurgia cardíaca sob uma variedade de condições clínicas, obtendo cada determinante de fluxo sanguíneo e gravações tridimensionais em planos de geração de imagens padrão TEE. Uma onda de pulso-volume de amostra Doppler foi colocada nas pontas dos folhetos mitral na exibição de quatro câmaras de meados-esofágico para obter o perfil de velocidade de fluxo de sangue trans-mitral necessário para calcular a fração de …

Discussion

Os resultados atuais ilustram que VFT pode ser fiavelmente mensurado durante cirurgia cardíaca, usando as técnicas TEE descritas aqui. Descrições anteriores de VFT usado ecocardiografia transtorácica em indivíduos conscientes, mas esta abordagem não pode ser utilizada quando o peito está aberto. Costumávamos TEE intra-operatória para determinar VFT nos pacientes anestesiados submetidos à cirurgia cardíaca, durante os quais mudanças na dinâmica de enchimento de LV são frequentemente encontradas em consequê…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este material é o resultado de trabalho apoiado com recursos e o uso das instalações da Clemente J. Zablocki veteranos assuntos Medical Center em Milwaukee, Wisconsin.

Materials

Echocardiography Machine Philips Ultrasound, Bothall, WA iE33
Transesophageal Echocardiography Probe Philips Ultrasound, Bothall, WA X7-2t
Statistical Software AnalystSoft, Walnut, CA StatPlus:mac Pro
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Pagel, P. S., Dye III, L., Hill, G. E., Vega, J. L., Tawil, J. N., De Vry, D. J., Chandrashekarappa, K., Iqbal, Z., Boettcher, B. T., Freed, J. K. Noninvasive Determination of Vortex Formation Time Using Transesophageal Echocardiography During Cardiac Surgery. J. Vis. Exp. (141), e58374, doi:10.3791/58374 (2018).
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