Ecocardiografia la pacienții cu suport circulator de ventricul stâng (left ventricular assist device - LVAD)

Mai mult decât un mijloc diagnostic: protagonistă ca mijloc imagistic în ajustarea terapiei pentru obținerea unui echilibru hemodinamic optim fiecărui pacient.

Terapia LVAD este în prezent o opţiune viabilă de prelungire a vieții și de îmbunătățire semnificativă a calității acesteia pentru pacienții cu insuficiență cardiacă terminală. Acest sistem implantabil intrapericardic sau subdiafragmatic, mobilizează sângele din ventriculul stâng (VS) spre aortă sub forma unui flux laminar continuu și este alimentat cu acumulatori externi prin intermediul unui cablu cu punct de ieșire tegumentar la nivel abdominal. Ecografia este o metoda de diagnostic esențială pe tot parcursul utilizării acestei terapii, fiind necesară în selecția candidaților pentru LVAD, evaluarea perioperatorie și mai ales în urmărirea și optimizarea funcţionării LVAD după implantare, dar și în evaluarea eventualei recuperări a funcției miocardice native. Există deja protocoale ecocardiografice diverse și un ghid al Societății Americane de Ecografie apărut în 2015 privind toate aspectele necesare urmăririi pacienţii cu LVAD. Numărul acestora este în continuă creștere astfel că noțiuni de bază sunt necesare fiecăruia dintre noi.

Terapia LVAD- suport circulator mobil pentru pacienții cu insuficiență cardiacă terminală Pornind de la principiile mașinii de bypass cardio pulmonar folosite în chirurgia cardiovasculară s-au dezvoltat întâi sistemele de suport circulator temporar folosite şi acum pe secţiile de terapie intensivă pentru pacienţii cu șoc cardiogen sau insuficienţă respiratorie acută. Prin dezvoltarea tehnologică spectaculoasă din ultimele 3 decenii s-a reuşit conceperea unor astfel de dispozitive portabile cu o dimensiune din ce în ce mai mică, permițând în prezent pacienţilor cu insuficienţă cardică terminală să părăsească spitalul purtând întreg mecanismul de susținere vitală într-o geantă de laptop.

Iniţial gândite ca soluție temporară până la transplantul cardiac (strategie ‘bridge to transplant’) LVAD-urile au fost între timp aprobate şi ca soluție terapeutică de lungă durată pentru cei care nu corespund criteriilor de înscriere pe lista de transplant cardiac (strategie ‘destination therapy’). Aceste dispozitive permit marii majorități a pacienților câştigarea unei noi independențe, cu toate că sunt limitaţi de intervalele de reîncărcare ale acumulatorilor (circa 8 ore), şi o reluare a vieţii sociale şi câteodată chiar profesionale. Conform registrului de urmărire a celor 15000 de pacienți tratați în SUA cu LVAD, aceștia au o rată de supraviețuire de 80% la 1 an și 70% la 2 ani, înregistrând o îmbunătățire a calității vieții semnificativă imediat postimplant, care se menține pentru următorii 2 ani (27.8% din pacienți înainte de LVAD au simptome grave, doar 6.9% imediat postimplant)1.

Din ce este alcătuit şi cum functionează un LVAD?

LVAD-urile au 3 componente principale:

  1. canula de influx (inflow cannula) prin care este captat sângele din ventriculul stâng și care se implantează la nivelul apexului VS.
  2. rotorul care mobilizează sângele într-un flux continuu laminar în circuit. Ca urmare perfuzia organelor se face de asemenea continuu, singura pulsatilitate a sistemului circulator sistemic fiind dată de contracţiile restante ale cordului. 
  3. canula de eflux (outflow cannula) prin care sângele reintră în circulaţie  la nivelul aortei ascendente.

Dispozitivul este alimentat cu 4 acumulatori, iar legătura cu rotorul se face printr-un cablu (driveline) care iese la tegument la nivel abdominal.

Din modelele aflate pe piaţă două sunt cel mai des folosite: Heart Mate II şi Heart Ware, diferența principală pentru ecografist fiind localizarea rotorului la primul model subdiafragmatic şi la al doilea intrapericardic.

 

Figura 1. Schemă a unui dispozitiv LVAD - după Thoratec, Heart Mate II LVAD-
Patient Handbook  (http://www.thoratec.com/_assets/download-tracker/HMII/106022/106022F_HM2...)

Ecografia la pacienţii cu LVAD

Ecocardiografia este cea mai folosită metodă imagistică la pacienții cu LVAD, având un rol important în:

  • selecția preoperatorie
  • evaluarea perioperatorie
  • supraveghere postoperatorie
  • optimizarea funcţiei LVAD
  • evaluarea recuperării miocardului nativ.

Recent a fost publicat un ghid al Societății Americane de Ecocardiografie în care sunt prezentate toate aspectele importante pentru evaluarea pacienţilor cu LVAD, fiind propuse și mai multe protocoale ecocardiografice pentru acești pacienți2.

Ecocardiografia ca mijloc de selecţie al pacienţilor pentru LVAD

Fiecare pacient luat în considerare pentru implantarea de LVAD trebuie să fie evaluat printr-un studiu ecografic comprehensiv. Importantă este căutarea eventualelor patologii care contraindică LVAD sau trebuiesc corectate chirurgical în momentul implantării (aşa numitele „red flag“).

Valvulopatiile de exemplu au o importanță diferită în vederea unei bune funcționări a sistemului LVAD. Cea mai importantă este regurgitarea aortică. Refluxul sângelui pompat de LVAD în aorta ascendentă printr-o valvă aortică incompetentă ar reintroduce sângele în rotor creând un circuit închis între componentele LVAD și ocolind circulația sistemică corporală. Astfel, conform recomandărilor Societății Internaționale de Transplant cardio-pulmonar (ISHLT) privind managementul LVAD, dacă este ­prezentă o insuficiență aortică mai mult decât ușoară se indică înlocuirea, sau în cazul unor cuspe suple, suturarea intraoperatorie a valvei aortice.3

Pe de altă parte stenoza aortică pre­zintă puțină importanță pentru purtătorii de LVAD, valva aortică fiind aproape bypass-ată de circuitul sangvin. În cazul unor proteze valvulare mecanice la nivel aortic există însa riscul de trombozare prin lipsa sau reducerea fluxului transaortic, astfel că este indicată înlocuirea acestora cu o proteză biologică.3

Valva mitrală este importantă în cazul în care prezintă stenoză moderată sau severă, aceasta împiedicând umplerea ventriculară și accesul sângelui în LVAD. În aceste situaţii valva mitrală trebuie înlocuită la momentul operator. Insuficiența mitrală pe de altă parte nu constituie nici o problemă indiferent de severitate, ea corectându-se adesea după implantarea LVAD prin scăderea diametrului VS.
Regurgitarea tricuspidiană pe de altă parte indică o disfuncție subiacentă de ventricul drept (VD), necesitând tratament chirurgical.3

Alte patologii importante care trebuie identificate la examenul ecografic preoperator sunt ilustrate în tabelul 1, adaptat după recomandările Societății Americane de Ecografie pentru pacienții cu LVAD2.

 

Tabel 1 Patologii importante decelabile ecografic care contraindică LVAD sau care trebuie tratate la momentul implantarii LVAD 

Ventricul stâng și sept interventricular

  • Tromb apical ventricul stâng
  • Anevrism apical de VS
  • Defect de sept ventricular
Ventricul drept
  • Dilatare ventricul drept
  • Disfuncţie sistolică ventricul drept
Atrii și sept interatrial
  • Tromb în urechiușa stângă
  • Foramen ovale patent
  • Defect de sept interatrial
Valvulopatii
  • Proteză mecanică de valvă aortică
  • Regurgitare aortică mai mult decât uşoară
  • Stenoză mitrală moderată sau severă
  • Regurgitare tricuspidiană moderată sau severă
Altele
  • Patologii congenitale
  • Patologii ale aortei
  • Endocardită infecţioasă

 

Tabel 2 Reglajul ecografic LVAD se ghidează după mai multe criterii interdependente și care trebuie interpretate mereu împreună
  Viteza minimă Viteza maximă
Diametrul telediastolic VS Mărit față de pre-implant Diminuat față de pre-implant
Septul interventricular Deviat spre dreapta Deviat spre stânga
Regurgitări valve atrioventriculare Regurgitare mitrală agravată Regurgitare tricuspidiană agravată
Deschidere valvă aortică Frecventă, valva chiar poate rămâne deschisă Absentă, valva rămâne închisă
Presiunea sistolică estimată în artera pulmonară (PAPs) Crește Scade

Ecografia transesofagiană intraoperatorie pentru implantarea LVAD

Ecografia transesofagiană intraoperatorie are un rol esențial în alegerea locului de implantare şi în pornirea și reglajul aparatului.

Canula de influx trebuie implantată în apex sau cât mai aproape de el, cât mai paralel cu pereții venticulari, îndreptată spre valva mitrală, pentru a evita una din complicațiile terapiei - fenomenele de aspirație (‘sucction events’), reprezentate de mobilizarea unui perete ventricular prin absorbţia realizată de LVAD, cu acoperirea parţială a canulei de influx, cu o decompresie ineficientă a VS prin LVAD şi apariția de tahicardii ventriculare prin stimulare mecanică a miocardului.

Se folosesc în principal aparate cu transductor 3D şi cu ajutorul funcţiei de afișare a 2 planuri perpendiculare se selectează locaţia optimă de implantare a canulei de influx. 

În momentul pornirii LVAD-ului ventriculul drept este confruntat cu o creștere rapidă a presarcinii, ceea ce frecvent determină dilatare acută de VD și creșterea severității regurgitării tricuspidiene, fenomene reversibile de obicei după scăderea vitezei rotorului. Dacă acestea persistă trebuie evaluată implantarea unui sistem de suport circulator și pentru ventriculul drept (RVAD).

Figura 3. Imagini de la 2 controale ecografice succesive ale unui pacient cu LVAD A. VS este insuficient decongestionat şi se observă bombarea septului interventricular spre dreapta. După creșterea vitezei rotorului la următorul control septul interventricular este în poziție centrală.
Figura 4. Imagini ecografice de la 2 pacienţi cu disfuncţie ventriculară dreaptă. A. Imagine parasternală ax lung. B imagine parasternală ax scurt. Se observă aplatizarea septului interventricular spre ventriculul stâng în sistolă și diastolă. De asemenea VS este de dimensiuni crescute, insuficienţa ventriculară dreaptă impunând adesea scăderea vitezei rotorului pentru a nu suprasolicita VD prin presarcină şi astfel determină o scădere a suportului LVAD pentru VS.
Figura 5. A. Imagine apical 3 camere. Artefact Doppler Color produs de rotorul LVAD Heart Ware (rotor intrapericardic) B. imagine parasternal ax lung cu vizualizarea canulei de influx la nivel apical cu artefacte de reverberație.
Figura 6. Canula de eflux, interogată cu Doppler continuu la nivel distal la intrarea în aorta ascendentă (secțiune parasternal stânga înaltă). Se observă fluxul continuu LVAD și accelerările sistolice de flux antegrad produse de contracţiile restante ale VS.
Figura 7. Imagine parasternal color şi mod M de insuficiență aortică la o valvă fuzionată incomplet. Se observă refluxul diastolic cât și sistolic, continuu conform gradientului presional dinspre aortă (unde presiunea mare este dată de sângele mobilizat de LVAD prin canula de eflux) spre VS (unde presiunea este mică prin absorbția sângelui de către LVAD).
Figura 8. Imagine apicală 3 camere la un pacient cu tromboză de canulă de influx. Aceasta şi trombul care o acoperă se vizualizează la nivel apical.


Ecografia în managementul pacienţilor cu LVAD

Tratamentul LVAD trebuie adaptat la fiziopatologia cardiacă a fiecărui pacient şi reglat la anumite intervale - la 2 săptămâni după implantare, înainte de externare și pe parcursul terapiei la intervale de 3 luni în primul an și de 6 luni după aceea sau de îndată ce apar simptome clinice, aritmii sau alarme ale aparatului. Reglajele se fac crescând sau scăzând viteza rotorului cu ajutorul tehnicianului cardiovascular care este ghidat de medicul cardiolog. În acest proces ecografia transtoracică are un rol esențial, ea oferind o imagine în timp real a modificărilor la nivel cardiac, în paralel cu modificările de viteză a rotorului.

Ecografia transtoracică este de asemeni principala metodă de depistare a complicațiilor ce pot apărea pe parcursul terapiei.

Viteza optimă este considerată în prezent cea care asigură o tensiune arterială medie de >65mmHg, cu o poziție centrală a septului interventricular, permițând deschiderea valvei aortice și menținând o insuficientă mitrală cel mult ușoară.4

Parametrii urmăriţi la pacienţii cu LVAD

  • Diametrul telediastolic VS- se măsoară în fereastra parasternală ax lung- se compară cu măsurătoarea pre-LVAD. O bună decongestionare a VS se reflectă în scăderea diametrului telediastolic VS. Acest parametru este bine reproductibil și se poate folosi ca punct de referință caracteristic fiecărui pacient. 5,6
  • Fracția de ejecție VS nu se poate folosi adecvat ca măsură a funcției sistolice VS fiindcă presarcina este mult scăzută prin LVAD. De asemenea este dificil de obținut o imagine standard apicală 4 camere datorită artefactelor produse prin rotorul aflat la nivelul apexului, astfel că pentru a obține o imagine curată se realizează adesea imagini cu scurtare apicală a VS (apical foreshortening).
  • Ventriculul drept are o evoluţie încă greu de prevăzut după implantarea LVAD. Deşi lăsat fără suport circulator şi confruntat cu o presarcină mărită prin activitatea LVAD, s-a demonstrat că se înregistrează în paralel și o scădere semnificativă a presiunii în circulația pulmonară și astfel a postsarcinii VD7.  La majoritatea pacienților cu LVAD ventriculul drept face față cu bine noii situații hemodinamice, ei înregistrând chiar o îmbunătățire a funcției VD8,9.

Dimensiunea VD, funcția VD (TAPSE), volumul bătaie (măsurat cu ajutorul VTI la nivelul valvei pulmonare și a diametrului arterei pulmonare) și gradientul VD-AD se pot măsura şi la pacienții cu LVAD. Creșterea severității regurgitării tricuspidiene, dilatarea VD cu împingerea septului interventricular spre stânga pot sugera o disfuncție semnificativă a VD.

Definiția unei insuficiențe ventriculare drepte la pacienții cu LVAD nu include însă criterii ecografice10, în prezent desfășurându-se un studiu prospectiv care evaluează parametrii ecografici predictori pentru aceasta11.

  • Poziția septului interventricular : ar trebui sa fie centrală, fără deviaţie spre dreapta sau spre stânga
  • Regurgitarea mitrală trebuie să fie diminuată ca severitate în comparație cu statusul preimplant și în mod ideal cel mult ușoară.

Particularităţi ecografice LVAD

Canula de influx

Se poate interoga Doppler color și continuu doar la aparatul tip Heart Mate II, rotorul fiind la nivel subdiafragmatic. Viteza de flux maximă normală este sub 1,5m/s.

Canula de eflux

Se vizualizează foarte bine din secțiune parasternal stânga înaltă în porțiunea ei distală și fluxul poate fi întotdeauna interogat cu Doppler color şi continuu. Acesta prezintă o componentă sistolică, dată de contractilitatea proprie a inimii suprapusă pe fluxul continuu LVAD și una diastolică constantă produsă exclusiv prin LVAD.  Viteze mai mari de 2 m/s sunt normale.

Figura 6. Canula de eflux, interogată cu Doppler continuu la nivel distal la intrarea în aorta ascendentă (secțiune parasternal stânga înaltă). Se observă fluxul continuu LVAD și accelerările sistolice de flux antegrad produse de contracţiile restante ale VS.

Valva aortică

Deschiderea valvei aortice depinde de gradientul transvalvular. În cazul unei viteze mari a rotorului LVAD presiunea VS este scăzută sub cea aortică și valva rămâne închisă. Această scădere de presiune în VS este parțial contrabalansată în sistolă prin contracțiile proprii ale miocardului, iar forţa acestora poate determina deschiderea intermitentă a valvei. Astfel reglajele vitezei rotorului și contractilitatea proprie restantă pot duce la următoarele 3 situații: valvă aortică închisă (rezervă contractilă redusă, viteză mare a rotorului, LVAD preia întregul volum bătaie), valva aortică cu deschidere intermitentă, valvă aortică cu deschidere la fiecare bătaie.

Valvele aortice închise predispun la apariția de novo a regurgitării aortice12, motiv pentru care se încearcă în ultima vreme scăderea vitezei rotorului în aşa fel încât să permită cel puțin deschiderea intermitentă a valvei aortice.

Regurgitarea aortică la pacienții cu LVAD este greu de cuantificat cu metodele ecografice clasice mai ales în condițiile unei valve aortice închise la care jetul de regurgitare este continuu: diastolo-sistolic.  Măsurarea PHT sau reversul diastolic al fluxului în aorta descendentă nu pot fi folosite. Vena contracta ≥ 3mm, diametru jet/diametru LVOT >46% indică regurgitare aortică cel puțin moderată iar utilizarea Doppler-ului continuu ajută la evaluarea momentului în care apare şi a duratei regurgitării aortice.

Complicații posibile

  • Regurgitare aortică
  • Insuficiență ventriculară dreaptă
  • Aritmii ventriculare
  • Tromboză a rotorului sau canulelor de influx sau eflux.

Implantarea dispozitivelor LVAD și urmărirea periodică post-implant au loc în centre specializate, care dispun de echipe multidisciplinare pentru îngrijirea pacienților purtători de LVAD. Odată cu creșterea numărului acestora în țările occidentale ne putem întâlni din ce în ce mai des cu astfel de pacienți și cu această tehnologie, aflată în plină dezvoltare. 

Bibliografie: 
  1. Kirklin JK, Naftel DC, Pagani FD, Kormos RL, Stevenson LW, Blume ED, et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. The Journal of heart and lung transplantation : the official publication of the International Society for Heart Transplantation 2015;34(12):1495-504
  2. Stainback RF, Estep JD, Agler DA, Birks EJ, Bremer M, Hung J, Kirkpatrick JN, Rogers JG, Shah NR. Echocardiography in the management of patientes with left ventricular assist devices: recommendations from the American Society of Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr 2015;28:853-909
  3. Feldman D, Pamboukian SV, Teuteberg JJ, Birks E, Lietz K, Moore SA, et al. The 2013 International Society for Heart and Lung Transplantation Guidelines for mechanical circulatory support: executive summary. The Journal of heart and lung transplantation : the official publication of the International Society for Heart Transplantation 2013;32(2):157-87.
  4. Topilsky Y, Hasin T, Oh JK, et al. Echocardiographic variables after left ventricular assist device implantation associated with adverse outcome. Circ Cardiovasc Imaging. Nov; 4(6):648–661.[PubMed: 21940507]
  5. Topilsky Y, Oh JK, Atchison FW, Shah DK, Bichara VM, Schirger JA, et al. Echocardiographic findings in stable outpatients with properly functioning HeartMate II left ventricular assist devices. J Am Soc Echocardiogr 2011;24:157-69.
  6. Sauer AJ, Meehan K, Gordon R, Abicht T, Rich JD, Anderson AS, et al. Echocardiographic markers of left ventricular unloading using a centrifugal-flow rotary pump. J Heart Lung Transplant 2014;33:449-50.
  7. Salzberg SP, Lachat ML, von Harbou K, Zund G, Turina MI. Normalization of high pulmonary vascular resistance with LVAD support in heart transplantation candidates. European journal of cardio-thoracic surgery : official journal of the European Association for Cardio-thoracic Surgery 2005;27(2):222-5.
  8. Morgan JA, Paone G, Nemeh HW, Murthy R, Williams CT, Lanfear DE, et al. Impact of continuous-flow left ventricular assist device support on right ventricular function. The Journal of heart and lung transplantation : the official publication of the International Society for Heart Transplantation 2013;32(4):398-403.
  9. Atluri P, Fairman AS, MacArthur JW, Goldstone AB, Cohen JE, Howard JL, et al. Continuous flow left ventricular assist device implant significantly improves pulmonary hypertension, right ventricular contractility, and tricuspid valve competence. J Card Surg 2013;28(6):770-5.
  10. Kirklin JK, Naftel DC, Stevenson LW, Kormos RL, Pagani FD, Miller MA, et al. INTERMACS database for durable devices for circulatory support: first annual report. The Journal of heart and lung transplantation : the official publication of the International Society for Heart Transplantation 2008;27(10):1065-72.
  11. Kalogeropoulos AP, Al-Anbari R, Pekarek A, Wittersheim K, Pernetz MA, Hampton A, et al. The Right Ventricular Function After Left Ventricular Assist Device (RVF-LVAD) study: rationale and preliminary results. European heart journal cardiovascular Imaging 2016;17(4):429-37.
  12. da Rocha e Silva JG, Meyer AL, Eifert S, Garbade J, Mohr FW, Strueber M. Influence of aortic valve opening in patients with aortic insufficiency after left ventricular assist device implantation. Eur J Cardiothorac Surg. 2016 Mar,49(3):784-7
Autori

Dr. Oana Ioniță

Institutul de Urgență pentru Boli Cardiovasculare „Prof. dr. C. C. Iliescu“, UMF Carol Davila