Domenico Arduini Dipartimento di Chirurgia Università di Tor Vergata

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


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


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


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 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

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

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