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Fisiopatologia della circolazione fetale. Domenico Arduini Dipartimento di Chirurgia Università di Tor Vergata. U.Org di Medicina Prenatale Osp. Fatebenefratelli Isola Tiberina. Circolazione fetale. Caratteristiche: in parallelo differenze tra LCO e RCO presenza di shunt - PowerPoint PPT Presentation
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Domenico ArduiniDomenico ArduiniDipartimento di ChirurgiaDipartimento di ChirurgiaUniversità di Tor VergataUniversità di Tor Vergata
U.Org di Medicina PrenataleU.Org di Medicina PrenataleOsp. FatebenefratelliOsp. FatebenefratelliIsola TiberinaIsola Tiberina
Fisiopatologia della Fisiopatologia della circolazione fetalecircolazione fetale
U
Circolazione fetaleCircolazione fetale
Caratteristiche:Caratteristiche: in paralleloin parallelo
differenze tra LCO e RCOdifferenze tra LCO e RCO
presenza di shuntpresenza di shunt dotto arteriosodotto arterioso dotto venosodotto venoso
organo di scambio: organo di scambio: placentaplacenta
alto output cardiacoalto output cardiaco bassa pressione (70/30 bassa pressione (70/30
mmHg)mmHg)
AD AS
VSVD
PO
CERV
F
PL
DA
AO
DV
VCI
VO
VCS
SPL
Scambi gassosi materno-fetaliScambi gassosi materno-fetali
differenza di pressione parziale di differenza di pressione parziale di OO22 e CO e CO22
diversa affinità dell’ HbF rispetto diversa affinità dell’ HbF rispetto all’ Hb adulta per l’Oall’ Hb adulta per l’O22
doppio effetto Bohrdoppio effetto Bohr
consumo della placenta!consumo della placenta!
Pressione parziale di O2Pressione parziale di O2
Atmosfera Alveoli
Circolomaterno
PlacentaFeto
10090
8050
10
10
30
Materno Fetale
PA 70 mmHg 30 mmHg
Cordone ombelicaleCordone ombelicale
““Difficoltà” nel trasporto Difficoltà” nel trasporto legata al gradiente legata al gradiente pressoriopressorio
pompa cardiacapompa cardiaca elasticità del cordoneelasticità del cordone
Placenta
Cordone
70 mmHg30 mmHg
Vena ombelicaleVena ombelicale
sangue ossigenatosangue ossigenato scarsa presenza di chemocettoriscarsa presenza di chemocettori scarsa struttura muscolarescarsa struttura muscolare buona compliance buona compliance (dalla 16° settimana)(dalla 16° settimana)
importanza della gelatina di Whartonimportanza della gelatina di Wharton pulsazioni in telediastole fino alla 15° pulsazioni in telediastole fino alla 15°
settimanasettimana flusso costante dalla 15° settimana in flusso costante dalla 15° settimana in
poipoi
Cordone
Sonographic findingsSonographic findings
Placenta Fetus
The pulsometerThe pulsometer
Vein Artery
Arterial Doppler indicesArterial Doppler indices
umbilical artery and veinumbilical artery and vein
sd s
ds
d
DV
VCI
Dotto venosoDotto venoso
shunt del shunt del 50% del sangue 50% del sangue ossigenatoossigenato nel dotto nel dotto
controllo dell’ entità dello controllo dell’ entità dello shunt attraverso uno shunt attraverso uno sfintere sfintere adrenergicoadrenergico
sbocco del dotto venoso nella sbocco del dotto venoso nella Vena Cava InferioreVena Cava Inferiore
as
a
ductus venosus S/A
Doppler Doppler indicesindices
Fetal Echocardiography : pulsed DopplerFetal Echocardiography : pulsed Doppler
s
a
VCIAD
VD
AS
VS
DV
Vena Cava InferioreVena Cava Inferiore
flusso retrogrado flusso retrogrado durante la durante la contrazione atriale (15-5%)contrazione atriale (15-5%)
sangue ossigenatosangue ossigenato (saturazione (saturazione >80%) >80%)
Valvola di EustachioValvola di Eustachio come come deflettore del flusso di sangue deflettore del flusso di sangue ossigenato verso il forame ovaleossigenato verso il forame ovale
Crista DividensCrista Dividens a carico del forame a carico del forame ovaleovale
passaggio del sangue più ossigenato passaggio del sangue più ossigenato nel ventricolo sinistronel ventricolo sinistro
IVCIVC % reverse % reverse flow= flow= TV(a)/TVI(s)TV(a)/TVI(s)+TVI(d))*100+TVI(d))*100
s d
a
Doppler Doppler indicesindices
Fetal Echocardiography : pulsed DopplerFetal Echocardiography : pulsed Doppler
sd
a
Vena Cava SuperioreVena Cava Superiore
sangue proveniente da sangue proveniente da cervello, cervello, arti superiori, coronarie arti superiori, coronarie (elevata (elevata estrazione di O2)estrazione di O2)
sangue poco ossigenatosangue poco ossigenato (saturazione 22%)(saturazione 22%)
flusso diretto verso il flusso diretto verso il ventricolo ventricolo destrodestro
VCS
AD
VD
CERV
Atrio DestroAtrio Destro
ingresso nell’ Atrio Destro di ingresso nell’ Atrio Destro di due due flussi virtualmente flussi virtualmente separatiseparati
sangue più ossigenatosangue più ossigenato diretto diretto verso il verso il cuore sinistrocuore sinistro
sangue meno ossigenatosangue meno ossigenato diretto diretto verso il verso il cuore destrocuore destro
Saturazione di O2 (%)
Heymann, 1989
40-83
43
53
70
6060
53
55
AD
Circolazione intracardiacaCircolazione intracardiaca
Fattori in gioco:Fattori in gioco:
compliance atrialecompliance atriale compliance compliance
ventricolareventricolare pressioni a valle del pressioni a valle del
ventricolo ventricolo ((afterloadafterload))
circolazione circolazione parallelaparallela
Circolazione intracardiacaCircolazione intracardiaca
L’ L’ età gestazionaleetà gestazionale influenza: influenza:
compliance atrialecompliance atriale compliance ventricolare compliance ventricolare
(rapporto E/A)(rapporto E/A) contrattilità miocardica (PV)contrattilità miocardica (PV) afterload (TPV)afterload (TPV) gittata cardiacagittata cardiaca
Valutazione funzionaleValutazione funzionale
Valvole AV
Doppler
Doppler
indices
indices
AV valvesAV valves E wave = early ventricular E wave = early ventricular filling filling
A wave = atrial ventricular A wave = atrial ventricular fillingfilling
Index of ventricular diastolic Index of ventricular diastolic functionfunction
Expression of cardiac copliance Expression of cardiac copliance and preload conditionsand preload conditionsEA
diastole systole
AE
Fetal Echocardiography : pulsed DopplerFetal Echocardiography : pulsed Doppler
Distribuzione del flusso Distribuzione del flusso ematicoematico
Cuore destro (sangue Cuore destro (sangue meno ossigenatomeno ossigenato)) tributario dellatributario della circolazione circolazione
splancnicasplancnica arteria polmonare - dotto arterioso - aorta arteria polmonare - dotto arterioso - aorta
discendentediscendente
Cuore sinistro (sangue Cuore sinistro (sangue più ossigenatopiù ossigenato)) tributario di: tributario di: arti superiori, arti superiori,
cervello, coronariecervello, coronarie aorta ascendente - tronco brachiocefalicoaorta ascendente - tronco brachiocefalico
53 6060
53
55
Saturazione di O2 (%)
Heymann, 1989
2767
22
8
65 35
57
67
22
10
Gittata ventricolarecombinata (%)
Teitel, 1987
superior cerebellar a.
posterior cerebral a.
internal carotid a.
mean cerebralanterior cerebral
basilar a.
WILLIS CIRCLE
inferior anterior cerebellar a.inferior posterior
cerebellar a.
AORTA
caotid a. external carotid a.
vertebral a.
superior
cerebellar
posterior cerebral
internal caotid
mean cerebral
anterior cerebral
transverse sinus
anterior cerebral a.
AORTA
Aorta discendenteAorta discendente
irrora i distretti irrora i distretti renale, renale, addominale, arti inferiori e addominale, arti inferiori e placentaplacenta
flusso telediastolico sempre flusso telediastolico sempre presente dal secondo trimestrepresente dal secondo trimestre
PI costante nella gravidanzaPI costante nella gravidanza resistenze placentari e renaliresistenze placentari e renali resistenze addominali e resistenze addominali e femoralifemorali
Arteria renaleArteria renale
flusso telediastolico assente flusso telediastolico assente fino alla 34° settimanafino alla 34° settimana
PI diminuisce con la gestazionePI diminuisce con la gestazione
la perfusione ematica renale (e la perfusione ematica renale (e la produzione di urina) aumentano la produzione di urina) aumentano con la gestazionecon la gestazione
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Vascolarizzazione Vascolarizzazione intraparenchimatosaintraparenchimatosa
UA
Arterie OmbelicaliArterie Ombelicali
diminuzione progressiva del PI, dovuta ad un diminuzione progressiva del PI, dovuta ad un aumento della componente diastolicaaumento della componente diastolica
velocità telediastolica sempre presente dalla velocità telediastolica sempre presente dalla 16° settimana16° settimana
passaggio del 50% della gittata cardiaca passaggio del 50% della gittata cardiaca combinata nella placentacombinata nella placenta
resistenze placentariresistenze placentari nel corso nel corso della gravidanzadella gravidanza
progressiva dilatazione delle progressiva dilatazione delle arteriole nel villo terziarioarteriole nel villo terziario
Insufficenza placentareInsufficenza placentare
la placenta ha un ruolo di la placenta ha un ruolo di primaria importanza nello sviluppo primaria importanza nello sviluppo del fetodel feto
una disfunzione placentare una disfunzione placentare (“(“insufficienza placentareinsufficienza placentare”) ”) interferisce con il normale flusso interferisce con il normale flusso di sostanze nutritive al fetodi sostanze nutritive al feto
““adattamentoadattamento” emodinamico del feto ” emodinamico del feto alle condizioni sfavorevolialle condizioni sfavorevoli
Insufficienza placentareInsufficienza placentare
Cause:Cause: maternematerne
aumentata resistenza delle arterie uterine aumentata resistenza delle arterie uterine secondaria a insufficienza dell’ invasione secondaria a insufficienza dell’ invasione trofoblasticatrofoblastica
uterineuterine malformazionimalformazioni fibromifibromi
placentariplacentari aumentata resistenza vascolare dovuta a riduzione aumentata resistenza vascolare dovuta a riduzione
del numero di arteriole nel villo terziariodel numero di arteriole nel villo terziario fetalifetali
aumentata viscosità ematicaaumentata viscosità ematica riduzione della pressione sanguignariduzione della pressione sanguigna
FisiopatologiaFisiopatologia
L’ insufficienza uteroplacentare L’ insufficienza uteroplacentare comporta la comporta la riduzione dell’ riduzione dell’ apporto di Oapporto di O22 e substrati e substrati nutritivinutritivi dalla madre al feto. dalla madre al feto.
Ciò comporta dei Ciò comporta dei fenomeni fenomeni adattativiadattativi a livello dell’ a livello dell’ emodinamica fetaleemodinamica fetale
Adattamento fetaleAdattamento fetale
aumento della proporzione di flusso aumento della proporzione di flusso attraverso il dotto venosoattraverso il dotto venoso aumento dell’ O2 e substrati aumento dell’ O2 e substrati nella VCInella VCI
vasodilatazione del circolo vasodilatazione del circolo cerebrale e miocardicocerebrale e miocardico
vasocostrizione del distretto vasocostrizione del distretto splancnico e muscolaresplancnico e muscolare
BRAIN SPARING EFFECTBRAIN SPARING EFFECT
PlacentaPlacenta
Aumento delle resistenze Aumento delle resistenze placentariplacentari
Aumento della viscosità ematica Aumento della viscosità ematica fetalefetale
Riduzione pressione arteriosaRiduzione pressione arteriosa
riduzione, assenza od inversione riduzione, assenza od inversione del flusso telediastolico in UAdel flusso telediastolico in UA
conseguente aumento del PI in UAconseguente aumento del PI in UA
PlacentaPlacenta
Solo con un’occlusione del Solo con un’occlusione del 50% del 50% del distretto placentaredistretto placentare si ha un aumento si ha un aumento delle resistenze vascolari in UA delle resistenze vascolari in UA misurabile con il Dopplermisurabile con il Doppler
L’alterata emodinamica L’alterata emodinamica uterinauterina induce induce come primo effetto il Brain Sparing e come primo effetto il Brain Sparing e solo successivamente un danno solo successivamente un danno placentare significativoplacentare significativo
le alterazioni in UA possono essere le alterazioni in UA possono essere tardivetardive
Vena ombelicaleVena ombelicale
possono comparire possono comparire pulsazioni pulsazioni telediastoliche telediastoliche quando la % di quando la % di flusso retrogrado in VCI è flusso retrogrado in VCI è notevolenotevole
sono espressione di una sono espressione di una severa severa compromissione cardiacacompromissione cardiaca
la la mortalitàmortalità è cinque volte più è cinque volte più alta rispetto allo IUGR con alta rispetto allo IUGR con flusso costante in vena flusso costante in vena ombelicaleombelicale
AD AS
VSVD
PO
CERV
F
PL
DA
AO
DV
VCI
VO
VCS
SPL
Dotto venosoDotto venoso
aumento della aumento della frazione di flussofrazione di flusso ematico attraverso il dotto, a ematico attraverso il dotto, a scapito del flusso attraverso il scapito del flusso attraverso il fegatofegato
aumento della concentrazione aumento della concentrazione relativa di O2 e substrati in VCIrelativa di O2 e substrati in VCI
DopplerDoppler: riduzione, assenza o : riduzione, assenza o inversione del flusso durante la inversione del flusso durante la contrazione atrialecontrazione atriale
Vena Cava InferioreVena Cava Inferiore
la VCI mostra, alla scansione la VCI mostra, alla scansione Doppler, un pattern pulsatile Doppler, un pattern pulsatile trifasico, dovuto a:trifasico, dovuto a: sistole ventricolaresistole ventricolare protodiastoleprotodiastole telediastoletelediastole, con flusso , con flusso
retrogrado dovuto alla retrogrado dovuto alla contrazione atrialecontrazione atriale
l’ entità del flusso retrogrado l’ entità del flusso retrogrado durante la contrazione atriale è durante la contrazione atriale è proporzionale al proporzionale al gradiente gradiente pressorio tra AD e VDpressorio tra AD e VD
Vena Cava InferioreVena Cava Inferiore
in feti IUGR si verifica:in feti IUGR si verifica: riduzione della compliance VDriduzione della compliance VD mancata riduzione o aumento mancata riduzione o aumento dell’afterload VDdell’afterload VD
aumento della % di flusso aumento della % di flusso retrogradoretrogrado telediastolicotelediastolico
IVC % of reverse flowIVC % of reverse flow
0
5
10
15
20
25
30
35
22 24 26 28 30 32 34 36
%
gestational age (weeks)
recordings before late heart rate decelerations
IUGRIUGR
Circolazione intracardiacaCircolazione intracardiaca
afterload VS per la vasodilatazione afterload VS per la vasodilatazione cerebralecerebrale
afterload VD per la vasocostrizione afterload VD per la vasocostrizione splancnicasplancnica
preload VD per la policitemia ed il preload VD per la policitemia ed il ridotto ritorno venosoridotto ritorno venoso
contrattilità miocardicacontrattilità miocardica capacità di riempimento ventricolarecapacità di riempimento ventricolare velocità di flusso in aorta e velocità di flusso in aorta e
arteria polmonarearteria polmonare
Circolazione intracardiacaCircolazione intracardiaca
Alterazione dell’ emodinamica intracardiacaAlterazione dell’ emodinamica intracardiaca TPV in aortaTPV in aorta TPV in arteria polmonareTPV in arteria polmonare rapporto RCO/LCOrapporto RCO/LCO
shift della gittata cardiaca verso il VSshift della gittata cardiaca verso il VS maggiore perfusione di cervello-coronariemaggiore perfusione di cervello-coronarie
Emodinamica cerebraleEmodinamica cerebrale
Prima fasePrima fase progressiva vasodilatazione del progressiva vasodilatazione del
territorio cerebraleterritorio cerebrale lieve o moderata diminuzione di lieve o moderata diminuzione di pO2pO2
aumento di pCO2aumento di pCO2
diminuzione del PI, con nadir circa diminuzione del PI, con nadir circa 14 gg prima delle anormalità della 14 gg prima delle anormalità della FCF ( ? )FCF ( ? )
MCA FGRMCA FGR MCA NormMCA Norm
Emodinamica cerebraleEmodinamica cerebrale
Seconda faseSeconda fase perdita della vasodilatazione perdita della vasodilatazione
cerebralecerebrale grave diminuzione di pO2grave diminuzione di pO2 acidosiacidosi riduzione della gittata riduzione della gittata cardiacacardiaca
precede di poche ore il decessoprecede di poche ore il decesso
Emodinamica cerebraleEmodinamica cerebrale
Il PI nelle arterie cerebrali Il PI nelle arterie cerebrali diminuiscediminuisce
correlazione significativa, ma non correlazione significativa, ma non utile clinicamente, con:utile clinicamente, con: pO2pO2 pCO2pCO2 pHpH
correlazione significativa con la correlazione significativa con la encefalopatia postasfittica del encefalopatia postasfittica del neonatoneonato
Aorta discendenteAorta discendente
Brain Sparing: riduzione del flusso Brain Sparing: riduzione del flusso ematico ai distretti perifericiematico ai distretti periferici
aumento del PI in Aorta discendenteaumento del PI in Aorta discendente riduzione, scomparsa od inversione riduzione, scomparsa od inversione
del flusso telediastolicodel flusso telediastolico
Aorta discendenteAorta discendente
l’ assenza del flusso telediastolico l’ assenza del flusso telediastolico sottintende una sottintende una grave riduzionegrave riduzione dell’ dell’ apporto ematico agli organi splancniciapporto ematico agli organi splancnici
riduzione LAriduzione LA enterocolite necrotizzante nel neonatoenterocolite necrotizzante nel neonato
Arteria renaleArteria renale
flusso telediastolico assente flusso telediastolico assente fino alla 34° settimanafino alla 34° settimana
PI diminuisce con la gestazionePI diminuisce con la gestazione
la perfusione ematica renale (e la perfusione ematica renale (e la produzione di urina) aumentano la produzione di urina) aumentano con la gestazionecon la gestazione
Arteria renaleArteria renale
Il PI aumenta proporzionalmente Il PI aumenta proporzionalmente al grado di ipossiaal grado di ipossia
Il PI è inversamente correlato al Il PI è inversamente correlato al volume del liquido amnioticovolume del liquido amniotico
monitoraggio dell’ adattamento monitoraggio dell’ adattamento all’ipossia?all’ipossia?
CronologiaCronologia
L’ intervallo tra le prime L’ intervallo tra le prime alterazioni Doppler e il parto varia alterazioni Doppler e il parto varia da da 1 a 9 settimane1 a 9 settimane
la conoscenza della sequenza delle la conoscenza della sequenza delle modificazioni emodinamiche nei feti modificazioni emodinamiche nei feti IUGR è clinicamente importanteIUGR è clinicamente importante
““i feti IUGR con acidosi alla i feti IUGR con acidosi alla nascita o con anormalità della FCF nascita o con anormalità della FCF mostrano uno sviluppo neurologico mostrano uno sviluppo neurologico alterato a 2 anni di vitaalterato a 2 anni di vita””
Campbell, Ultrasound Obstet Gynecol 1992Campbell, Ultrasound Obstet Gynecol 1992
Todds, AJOG 1992Todds, AJOG 1992
AdattamentoAdattamento brain sparingbrain sparing RCO/LCORCO/LCO
ScompensoScompenso PV, CCOPV, CCO pressione intracardiacapressione intracardiaca pressione venosa centralepressione venosa centrale anormalità nella VCI e vena anormalità nella VCI e vena epaticaepatica
flusso retrogrado nel DVflusso retrogrado nel DV pulsazioni in UVpulsazioni in UV
SofferenzaSofferenza anormalità della FCFanormalità della FCF