Avaliação de Vórtices Intracardíacos com Imagem Speckle Sanguínea Derivada de Ecocardiografia de Alta Taxa em Recém-Nascidos

Summary

O presente protocolo utiliza a tecnologia de imagem por ecocardiografia para visualizar a hemodinâmica intracardíaca em recém-nascidos. A utilidade clínica dessa tecnologia é explorada, o corpo de fluido rotacional dentro do ventrículo esquerdo (conhecido como vórtice) é acessado e sua importância na compreensão da diastologia é determinada.

Abstract

O ventrículo esquerdo (VE) tem um padrão único de enchimento hemodinâmico. Durante a diástole, um corpo rotacional ou anel de fluido conhecido como vórtice é formado devido à geometria quiral do coração. Um vórtice é relatado para ter um papel na conservação da energia cinética do fluxo sanguíneo que entra no VE. Estudos recentes mostraram que os vórtices do VE podem ter valor prognóstico na descrição da função diastólica em repouso em populações neonatais, pediátricas e adultas, e podem ajudar na intervenção subclínica mais precoce. No entanto, a visualização e caracterização do vórtice permanecem minimamente exploradas. Várias modalidades de imagem têm sido utilizadas para visualizar e descrever padrões de fluxo sanguíneo intracardíaco e anéis de vórtice. Neste artigo, uma técnica conhecida como blood speckle imaging (BSI) é de particular interesse. O ICS é derivado do ecocardiograma Doppler colorido de alta taxa de quadros e oferece várias vantagens em relação a outras modalidades. Ou seja, a ICS é uma ferramenta barata e não invasiva à beira do leito que não depende de contrastes ou suposições matemáticas extensas. Este trabalho apresenta um passo a passo detalhado da aplicação da metodologia BSI utilizada em nosso laboratório. A utilidade clínica da ICS ainda está em seus estágios iniciais, mas tem se mostrado promissora nas populações pediátrica e neonatal para descrever a função diastólica em corações sobrecarregados de volume. Um objetivo secundário deste trabalho é, portanto, discutir trabalhos clínicos recentes e futuros com essa tecnologia de imagem.

Introduction

Os padrões de fluxo sanguíneo intracardíaco desempenham um papel fundamental no desenvolvimento cardíaco, iniciando-se na morfogênese fetal e continuando ao longo da vida¹. O estresse hemodinâmico de cisalhamento desempenha um papel fundamental na estimulação do crescimento e arquitetura das câmaras cardíacas por meio da ativação de genes específicos ^2,3. Isso ocorre tanto na fase intrauterina quanto nas fases iniciais da vida, ressaltando a importância da influência hemodinâmica no desenvolvimento cardíaco precoce e na transição para a vida adulta³.

As leis da dinâmica dos fluidos afirmam que o sangue que passa ao longo da parede de um vaso se move mais lentamente quando mais próximo da parede e mais rápido quando no centro de um vaso, onde a resistência é menor. Este fenômeno pode ser demonstrado em qualquer vaso de grande porte com Doppler de onda de pulso como o envelope integral típico do Doppler de velocidade^temporal4. Quando o sangue entra em uma cavidade maior, como o coração, o sangue mais distante da superfície endocárdica continua a aumentar sua velocidade em relação ao sangue mais próximo dessa superfície e criar um corpo rotacional de fluido, conhecido como vórtice. Uma vez criados, os vórtices são estruturas de fluxo autopropulsoras que normalmente atraem o fluido circundante através de gradientes de pressão negativos. Assim, um vórtice pode movimentar um volume maior de sangue do que um jato reto equivalente de fluido, promovendo maior eficiência cardíaca ^4,5.

A literatura sugere que o propósito evolutivo dos vórtices é conservar energia cinética, minimizar tensões de cisalhamento e maximizar a eficiência do escoamento ^4,5,6. Especificamente para o coração, isso inclui o armazenamento de energia hemodinâmica em um movimento rotatório, facilitando o fechamento da válvula e a propagação do fluxo sanguíneo em direção à via de saída, como pode ser visto na Figura 1. Padrões alterados de fluxo sanguíneo intracardíaco são esperados em situações patológicas como estados de sobrecarga de volume e em casos com valvas artificiais ^7,8. Assim, reside aqui o verdadeiro potencial diagnóstico dos vórtices como preditores precoces de desfechos cardiovasculares em adultos.

A hemodinâmica intracardíaca tem ganhado crescente interesse na literatura, tanto na população adulta quanto na pediátrica. Várias modalidades estão disponíveis para a avaliação qualitativa e quantitativa da hemodinâmica intracardíaca e foram exaustivamente resumidas em uma revisão recente, com ênfase específica no vórtice intracardíaco⁹. Uma modalidade muito promissora é a ecocardiografia derivada do blood speckle imaging (BSI), que oferece a capacidade de mensurar de forma não invasiva uma série de características qualitativas e quantitativas de vórtices, descritas a seguir, a um custo relativamente baixo e com excelente reprodutibilidade10. Atualmente, o BSI está disponível comercialmente usando um sistema de ultrassom cardíaco de última geração com sonda S12 ou S6 MHz. As características speckle-tracking são análogas àquelas utilizadas no tissue speckle tracking para estudo da deformação miocárdica11,12,13. Como as hemácias tendem a se mover mais rápido e com uma frequência Doppler maior do que o tecido circundante, os dois sinais podem ser separados pela aplicação de um filtro temporal. O BSI usa um algoritmo de melhor correspondência para quantificar o movimento das manchas de sangue diretamente sem o uso de agentes de contraste. As medidas da velocidade do sangue podem ser visualizadas como setas, linhas de fluxo ou linhas de trajeto com ou sem imagens subjacentes ao Doppler colorido, e podem destacar áreas de fluxo complexo¹⁰.

A ICS demonstrou boa viabilidade e acurácia para quantificar o padrão de fluxo sanguíneo intracardíaco, com excelente validade quando comparada a um instrumento simulador de referência e ao Doppler pulsátil7,10,11. Embora ainda muito nova, a ICS é uma ferramenta clínica promissora para o diagnóstico precoce de várias fisiopatologias cardíacas. A aplicação clínica da imagem por vórtices tem se mostrado promissora em recém-nascidos. Especificamente, o comportamento de um vórtice no ventrículo esquerdo (VE) pode ter implicações a longo prazo na remodelação cardíaca e predisposição à insuficiência cardíaca.

O mecanismo de ligação dos vórtices ao remodelamento ventricular esquerdo ainda é relativamente inexplorado, mas tem sido recentemente investigado em nosso laboratório e é objeto de trabalhos em^andamento11. Este artigo de metodologia tem como objetivo descrever o uso da ICS na exploração de vórtices intracardíacos e discutir os usos práticos e clínicos dos vórtices na avaliação da função diastólica em diversas populações. Um objetivo secundário é discutir a relevância clínica da ICS e apresentar alguns dos trabalhos realizados anteriormente em neonatos.

Protocol

Todos os procedimentos realizados em estudos envolvendo participantes humanos estavam de acordo com os padrões éticos do comitê de pesquisa institucional e/ou nacional e com a Declaração de Helsinque de 1964 e suas alterações posteriores ou padrões éticos comparáveis. O consentimento informado foi obtido de todas as famílias dos participantes incluídos no estudo. Todas as imagens e videoclipes foram desidentificados após a aquisição. 1. Preparo do paciente <ol…

Representative Results

A aquisição de clipes de vórtice é comparável à metodologia padrão universalmente empregada na obtenção de clipes Doppler coloridos. Estudos pioneiros em adultos descreveram vórtices utilizando as incidências apicais de duas, três e quatro câmaras14. O vórtice LV é uma estrutura em forma de anel que se move da base ao ápice. A ICS visualiza o diâmetro interno do anel (Figura 2). Um anel de vórtice geralmente não tem forma simétrica, portanto, plano…

Discussion

A importância da visualização e compreensão do vórtice intracardíaco
Há muitas aplicações clínicas possíveis da imagem de vórtice derivada da ecocardiografia de alta taxa de quadros. Sua capacidade de fornecer informações valiosas sobre a dinâmica do fluxo intracardíaco tem sido o interesse de estudos recentes¹⁶. Além disso, a imagem por vórtice pode permitir a detecção de alterações pré-sintomáticas na arquitetura e função do VE em neonatos, o que pod…

Materials

Tomtec Imaging Systems GmbH	Phillips	GmbH Corporation	Offline ultrasound image processing tool, used for calculating all vortex measurements
Vivid E95	General Electrics	NA	Cardiac Ultrasound device used to capture Echocardiography-derived Blood Speckle Imaging