Scuola di Specializzazione in Malattie dell’Apparato
Cardiovascolare
Dipartimento di Patologia Chirurgica, Medica, Molecolare e
dell’Area Critica
Tesi di Specializzazione
Accoppiamento ventricolo-arterioso in pazienti con stenosi
valvolare aortica sottoposti a correzione chirurgica
Candidato: Relatore: Dr. Fabio Guarracino Dott.ssa Maria Elena Lucia Picoi Correlatore: Prof. Roberto Pedrinelli Anno Accademico 2016/2017Quando soffia il vento del cambiamento
alcuni costruiscono muri,
altri mulini a vento.
(antico proverbio cinese)
RIASSUNTO ANALITICO
Background: L’interazione dinamica tra il cuore ed il sistema vascolare fa in modo
che la perfusione sistemica degli organi sia sostenuta in varie condizioni fisiologiche e patologiche tramite meccanismi di continua regolazione del tono vascolare e della performance della pompa ventricolare sinistra. È noto che l’efficienza del sistema cardiovascolare è massima quando cuore e sistema arterioso sono “accoppiati”. Il lavoro di entrambe le componenti può essere quantificato tramite l’analisi dell’accoppiamento ventricolo-arterioso. Questo può essere definito come il rapporto tra l’elastanza arteriosa (Ea) e l’elastanza ventricolare (Ees). Tale rapporto è stato proposto come indice di valutazione dell’efficienza meccanica del sistema cardiovascolare e di interazione efficace tra pompa cardiaca e distretto arterioso. Attualmente la stenosi valvolare aortica (AVS) rappresenta in Europa la più frequente valvulopatia della popolazione generale. L’intervento di sostituzione valvolare aortica (AVR) è uno degli interventi di correzione chirurgica standard. Molti studi hanno valutato i risultati clinici dell’intervento di AVR, pochi dati esistono invece sulla valutazione della performance del sistema cardiovascolare a seguito di tale intervento.
Materiali e metodi: Tra Marzo e Giugno 2018 sono stati arruolati 19 pazienti affetti
da AVS e sottoposti in regime di elezione a AVR presso il nostro Istituto. Tutti i pazienti sono stati sottoposti ad ecocardiogramma transtoracico in fase preoperatoria (t1), a 24-48 ore dall’intervento di cardiochirurgia (t2) e in 6° - 7° giornata postoperatoria (t3). I valori di Ees ed Ea sono stati calcolati utilizzato l’algoritmo elaborato e validato da Chen et al. a t1, t2 e t3 tramite l’utilizzo della app iElastance. Sono stati inoltre analizzati gli andamenti di stroke work (SW), energia potenziale (PE), pressure-volume area (PVA) e dell’indice di efficienza SW/PVA; la loro quantificazione è stata derivata a partire dai valori di Ees, volumi e pressioni ventricolari.
Risultati: l’età media del campione è risultata essere 73.5 ± 5 anni con una
prevalenza del sesso femminile (58%). La Ea è andata incontro ad un incremento a t2 con un successiva riduzione a t3 (t1: 1,57±0,57; t2: 1,60±0,39;
t3: 1,51±0,33). La Ees è andata incontro ad una riduzione significativa a t2, con successivo trend in aumento a t3 (t1:1,50±0,50; t2: 1,04±0,42; t3:1,26±0,43; p <0,01 t1 vs t2). A t2 si è osservato un aumento significativo del VAC con successiva riduzione significativa a t3, sebbene i valori siano risultati superiori rispetto a quelli preoperatori (t1: 1,08±0,27; t2:1,66±0,26; t3: 1,32±0,55; p<0,001 t1 vs t2, p<0,006 t2 vs t3, p=0,048 t1 vs t3). Andamento sovrapponibile, con incremento significativo a t2 e successiva riduzione significativa a t3, hanno avuto SW (t1: 6677,97±1436,86; t2: 8724,12±1972,06; t3: 6010,87±1210,55; p=0,006 t1 vs t2, p<0,001 t2 vs t3), PE (t1: 2497,91±738,53; t2: 3659,15±1074,35; t3: 2393,96±547,33; p= 0,001 t1 vs t2, p<0,001 t2 vs t3) e PVA (t1: 9175,88±2011,26; t2: 12383,27±2958,9; t3: 8404,83±1658,01; p=0,002 t1 vs t2, p<0,001 t2 vs t3). Infine il rapporto SW/PVA ha presentato una riduzione significativa a t2 con un successivo trend in aumento a t3 (t1: 0,73±0,04; t2: 0,71±0,03; t3: 0,72±0,03; p=0,004 t1 vs t2).
Conclusioni: Nel presente studio l’analisi dell’accoppiamento
ventricolo-arterioso (VAC) e dei valori di elastanza ventricolare (Ees) ed elastanza arteriosa (Ea) in pazienti con stenosi valvolare aortica trattata mediante correzione chirurgica ha mostrato nell’immediata fase postoperatoria (24-48h) un disaccoppiamento del sistema determinato da una riduzione della Ees associata ad aumento della Ea. Nella successiva fase di degenza (6°-7° giornata postoperatoria) si è osservato un recupero dei valori di Ees e una riduzione dei valori di Ea con conseguente riaccoppiamento del sistema. Tali valori non sono risultati superiori a quelli preoperatori. Studi più ampi potranno offrire dati ulteriori utili a stabilire la migliore strategia terapeutica perioperatoria.
INDICE
INTRODUZIONE……….5
Elastanza ventricolare……….7
Elastanza arteriosa……….9
L’accoppiamento ventricolo-arterioso……….9
Indici di performance………12
Stenosi valvolare aortica e sostituzione chirurgica…….14
MATERIALI E METODI………...16
Analisi Statistica………17
RISULTATI……….19
DISCUSSIONE………21
CONCLUSIONI………..26
BIBLIOGRAFIA………27
TABELLE E GRAFICI
………
30
INTRODUZIONE
L’interazione dinamica tra il cuore ed il sistema vascolare fa in modo che i valori di gittata cardiaca e pressione arteriosa sviluppati siano tali da sostenere la perfusione sistemica degli organi in varie condizioni fisiologiche (es. riposo od esercizio fisico) e patologiche tramite meccanismi di continua regolazione del tono vascolare (compliance e resistenza) e della performance della pompa ventricolare sinistra. Poiché la gittata cardiaca dipende sia dalla contrattilità miocardia sia dalle condizioni di carico (pre- e postcarico), un’alterazione di entrambe può generare stati di insufficienza cardiovascolare e conseguente instabilità emodinamica (1).
È noto che l’efficienza del sistema cardiovascolare è massima quando cuore e sistema arterioso sono “accoppiati”. Quando il cuore pompa una quota di sangue corrispondente alla capacità del distretto vascolare di accoglierla, il sistema risulta accoppiato e la sua efficienza energetica massima (2-4). Il lavoro di entrambe le componenti (pompa cardiaca e sistema vascolare) può essere quantificato tramite l’analisi dell’accoppiamento ventricolo-arterioso. Questo può essere definito come il rapporto tra l’elastanza arteriosa (Ea) e l’elastanza ventricolare (Ees). Tale rapporto è stato proposto come indice di valutazione dell’efficienza meccanica del sistema cardiovascolare e di interazione efficace tra pompa cardiaca e distretto arterioso (5). Quando il rapporto Ea/Ees è prossimo all’unità l’efficienza del sistema è massima, ovvero il ventricolo sinistro sviluppa un’adeguata gittata sistolica al più basso costo energetico possibile (6).
Entrambe le componenti possono essere valutate tramite l’analisi dei loop pressione-volume (P-V) durante ogni ciclo cardiaco, la cui area totale
corrisponde al lavoro sviluppato dalla pompa cardiaca durante un singolo battito.
Elastanza ventricolare
L’elastanza ventricolare (Ees) è un indice intrinseco di contrattilità miocardica indipendente dalle condizioni di carico, il cui valore varia nelle diverse fasi del ciclo cardiaco e raggiunge il massimo in fase telesistolica. Essa può essere calcolata secondo la formula
E (t) = P(t) / V(t) – V0
dove E(t) rappresenta l’elastanza ventricolare al tempo t dall’inizio della contrazione, P(t) e V(t) i valori istantanei di pressione e volume al medesimo tempo e V0 il valore teorico del volume ventricolare a pressione zero, ovvero all’intercetta tra l’asse delle ascisse (P=0 mmHg) ed il massimo valore della curva pressione-volume in telesistole (end-systolic pressure-volume relatioship, ESPVR). La pendenza della retta così identificata corrisponde al valore massimo di elastanza ventricolare (Emax) dato dal rapporto pressione-volume telesistolico (ESP/ESV) che si ottiene in condizioni di contrazione isometrica ideale quale nel modello animale sperimentale con aorta clampata. Negli studi clinici generalmente il valore di Emax viene approssimato calcolando il valore dell’elastanza telesistolica (Ees), rappresentata graficamente dalla pendenza della curva ESPVR (vedi figura 2).
Suga e Sagawa dimostrarono in studi pionieristici su modelli sperimentali canini che durante la contrazione ventricolare sinistra il rapporto istantaneo tra pressione e volume è indipendente dai valori di volume telediastolico e pressione arteriosa sistemica (6-7). La pendenza della curva ESPVR quindi non si
modifica al variare delle condizioni di pre- e postcarico ed il suo valore rappresenta appunto la Ees; maggiore è la pendenza della curva ESPVR e maggiore è l’efficienza contrattile ventricolare sinistra. Gli stessi autori dimostrarono inoltre come uno stimolo inotropo positivo determini un incremento della pendenza della retta Ees, che ruota quindi verso l’alto e a sinistra (figura 1). Effetti opposti si verificano a seguito di uno stimo inotropo negativo.
Figura 1. Rappresentazione dei loop P-V ottenuti da preparati di cuore canino denervato. In A la
pressione arteriosa media è stata fissata a tre diversi valori e la gittata cardiaca mantenuta constante: il rapporto P/V rimane costante sia nei controlli (loop P-V continui) sia sotto stimolo inotropo positivo con epinefrina (loop P-V tratteggiati). In B la pressione arteriosa media è stata mantenuta costante e la gittata cardiaca modificata nel gruppo dei controlli: il rapporto P/V rimane costante. Tratto da: Suga H, Sagawa K, Shoukas AA. Load independence of the
instantaneous pressure-volume ratio of the canine left ventricle and effects of epinephrine and heart rate on the ratio; Circ Res. 1973 Mar;32(3):314-22.
Occorre tuttavia considerare che sebbene la contrattilità miocardica ne sia il principale determinante, i valori di Ees dipendono anche da altre componenti, quali le proprietà intrinseche del miocardio (stifness, compliance, fibrosi ecc), la geometria della camera ventricolare (rimodellamento eccentrico / concentrico) e il sincronismo della contrazione miocardica (8). Per questo la Ees deve essere considerata come un indice integrato della performance del ventricolo sinistro
derivato da una complessa interazione di inotropismo intrinseco, proprietà geometriche e strutturali.
Elastanza arteriosa
Il concetto di elastanza arteriosa (Ea) venne introdotto da Sunagawa in seguito ad eleganti studi sperimentali su modello animale (6, 9); rappresenta un indice integrato di postcarico globale imposto al ventricolo sinistro e dato dall’insieme di stiffness, compliance e resistenza vascolare. Approssimando le proprietà del distretto arterioso ad un modello a tre elementi secondo Windkessel è possibile ricavare il valore della Ea dal valore della pressione ventricolare telesistolica (end systolic pressure, ESP, pari al prodotto della pressione sistolica sistemica e 0.9) e dallo stroke volume (SV):Ea = ESP / SV
Graficamente, Ea può essere descritta dalla pendenza della retta che nel loop P-V congiunge il volume telediastolico (LVEDV) alla pressione telesistolica ventricolare sinistra (ESP, vedi figura 2).
Dal calcolo di Ees ed Ea ottenuto dall’analisi dei loop P-V è così possibile valutare l’interazione dinamica tra pompa cardiaca e distretto vascolare utilizzando un parametro di crescente interesse: l’accoppiamento ventricolo-arterioso.
Accoppiamento ventricolo-arterioso
L’accoppiamento o coupling ventricolo-arterioso (VAC) rappresenta un parametro attraverso il quale è possibile descrive l’interazione dinamica tra la pompa cardiaca ed il compartimento vascolare. Venne introdotto nella ricerca
clinica da studi di Suga (11) quale indice dell’efficienza meccanica e della performance energetica della pompa ventricolare sinistra.
Esso (figura 2) è determinato dal rapporto tra l’elastanza arteriosa (Ea) e l’elastanza ventricolare (Ees) in fase telesistolica: VAC = Ea / Ees Figura 2. Rappresentazione grafica del VAC a partire dall’anali del loop pressione-volume. ESP: end-systolic pressure; ESV: end-systolic volume, EDV: end-diastolic volume.
Studi successivi di Burkoff e Sunagawa (12) hanno dimostrato come l’energia meccanica o stroke work trasferita dalla pompa ventricolare sinistra al distretto vascolare risulti massima quando elastanza ventricolare ed elastanza arteriosa si equivalgono (Ea/Ees = 1). Nell’uomo sono considerati normali i seguenti valori: Ea= 2,2 ± 0,8 mmHg/ml, Ees= 2,3 ±1 mmHg/ml, Ea/Ees= 1 ± 0,36 (13). Studi successivi di De Tombe e collaboratori (14) hanno evidenziato che l’efficienza del sistema risulta massima per una ampio range di valori di Ees ed Ea, come conseguenza di vari meccanismi omeostatici in grado di compensare eventuali
variazioni dell’assetto emodinamico, in assenza di sue severe alterazioni.
In presenza di alterazioni patologiche il sistema di “disaccoppia”, con importanti implicazioni per la gestione terapeutica del paziente. Esempio paradigmatico risulta il quadro di scompenso cardiaco acuto nel paziente con cardiopatia ischemica a frazione d’eiezione (EF) ridotta, dove si verifica una riduzione della contrattilità ventricolare sinistra, e quindi della Ees, ed un aumento della vasocostrizione periferica, e quindi della Ea, mediata dal sistema simpatico. In tale condizione il rapporto Ea/Ees può aumentare anche di 3 volte rispetto al basale, con conseguente deterioramento della perfomace del sistema. In tali setting l’analisi dell’accoppiamento ventricolo-arterioso acquisisce un ruolo dirimente anche nell’ambito della gestione terapeutica. Guarracino e collaboratori hanno dimostrato come in una popolazione di pazienti con sindrome coronarica acuta e ridotta EF l’utilizzo di un farmaco con proprietà inodilatatorie quale il levosimendan migliori il VAC agendo sia sul versante cardiaco che su quello arterioso, con vantaggio rispetto a farmaci inotropi puri catecolaminergici (15). Gli stessi autori hanno valutato l’analisi VAC e le sue implicazioni terapeutiche nella gestione di vari setting clinici in area critica: disfunzione ventricolare destra, shock settico, crisi ipo od ipertensive (16, 17). Dopo gli studi sperimentali di Suga e Sugawa su preparati animali la valutazione del VAC nell’uomo è risultata più complessa come conseguenza dell’approccio invasivo necessario per la sua misurazione, in particolare per quanto riguarda la quantificazione della Ees. Tra i vari metodi non invasi elaborati per la misurazione della Ees quello elaborato e validato da Chen e collaboratori mediante metodica single-beat risulta il più ampiamente utilizzato (18). In tal
modo è possibile eseguire una valutazione del VAC e delle sue componenti con l’utilizzo dell’ecocardiografia transtoracica integrando tra loro frazione d’eiezione, stroke volume, tempi di eiezione ventricolare sinistra e valori di pressione arteriosa sistemica, direttamente al letto del paziente. Di recente, Bertini e Guarracino hanno elaborato una app per dispositivi portatili (iElastance) che, utilizzando l’algoritmo di Chen, permette il rapido calcolo di Ees, Ea e VAC (figura 3). Figura 3. Schermata di iElastance.
Indici di performace energetica
Ulteriori indici utili a descrive la performance energetica del sistema cardiovascolare estrapolabili dall’analisi dei loop P-V sono: lavoro cardiaco esterno o stroke work, energia potenziale e pressure-volume area.
Per lavoro esterno o stroke work si intende il lavoro sviluppato dalla pompa ventricolare sinistra ad ogni eiezione. Questo può essere quantificato, considerando trascurabile la pressione media in atrio destro, dal valore di pressione aortica media (PAS) e stroke volume (SV):
Tramite questa energia il ventricolo sinistro genera ad ogni sistole una propulsione di sangue nel distretto arterioso, vincendone le resistenze. Poiché tuttavia durante il ciclo cardiaco i valori di pressione e volume variano continuamente, lo SW è più correttamente dato dalla sommatoria dei lavori esterni istantanei sviluppati durante tutta la contrazione miocardica. L’integrale di tale sommatoria corrisponde, graficamente, all’area dei loop P-V (vedi figura 4).
Per lavoro interno si identifica quella quota di energia potenziale (PE) sviluppata dalla pompa cardiaca non convertita in energia meccanica ma utilizzata per porre e mantenere in tensione le fibre miocardiche, così come per lo svolgimento del metabolismo basale e dei processi di eccitazione-contrazione. Tale energia potenziale compare nella rappresentazione grafica del loop P-V come l’area grossolanamente triangolare compresa tra la deflessione telesistolica del diagramma pressione-volume e l’intercetta sull’asse dei volumi, ovvero la Ees (vedi figura 4). Nei casi di “disaccoppiamento” del sistema si verifica un incremento della quota di energia dissipata e conseguente aumento della PE. La somma di SW e PE corrisponde al lavoro cardiaco totale sviluppato ad ogni ciclo cardiaco dalla pompa ventricolare, graficamente rappresentato dall’area totale delle due curve e denominato Pressure-Volume Area (PVA, figura 4). Tale parametro risulta correlato linearmente con il consumo miocardico di ossigeno (MVO2), e rappresenta un ulteriore indice di comprensione dell’energetica del sistema cardiovascolare (12).
Figura 4. A: Il lavoro cardiaco totale o pressure-volume area (PVA) è dato dalla somma di stroke
work (SW) ed energia potenziale (PE). B: il consumo miocardico di ossigeno (MVO2) è correlato
in modo lineare con la PVA ed è suddivisibile in tre componenti: lavoro meccanico, cycling del calcio e metabolismo basale. Da Burkhoff D, Sayer G, Doshi D, Uriel N. Hemodynamics of
Mechanical Circulatory Support. J Am Coll Cardiol. 2015 Dec 15;66(23):2663-2674. Da quanto detto è possibile quantifica l’efficienza miocardica sia come rapporto tra SW e MVO2, sia come rapporto tra SW e PVA (12).
Stenosi valvolare aortica e sostituzione chirurgica
Attualmente la stenosi valvolare aortica rappresenta in Europa la più frequente valvulopatia della popolazione generale, con una prevalenza media di circa il 25% > 65 anni e di circa il 4-5% < 65 anni (19). L’eziologia di maggiore riscontro è quella degenerativa calcifica su valvola tricuspide.L’intervento di sostituzione valvolare aortica (AVR) è uno degli interventi di correzione chirurgica standard per tale vizio valvolare. Le tecniche chirurgiche del AVR sono ormai consolidate ed i tassi di mortalità e morbilità postoperatoria si sono ridotti significativamente negli anni grazie all’evoluzione delle tecniche chirurgiche ed al miglioramento dei materiali utilizzati per le protesi valvolari, nonché allo sviluppo nelle metodiche di cardioplegia e circolazione extracorporea. Molti studi hanno valutato i risultati clinici dell’intervento di AVR
(20); pochi dati esistono sulla valutazione della performance del sistema
MATERIALI E METODI
Nel periodo compreso tra Marzo e Giugno 2018 sono stati arruolati 19 pazienti sottoposti in regime di elezione ad intervento cardiochirurgico di sostituzione valvolare aortica presso l’Unità Operativa di Cardiochirurgia Universitaria dell’Azienda Ospedaliera Universitaria di Pisa, afferenti all’Unità Operativa di Anestesia e Rianimazione Cardio-Toraco-Vascolare dello stesso nosocomio. Sono stati arruolati pazienti con stenosi valvolare aortica severa sintomatica sottoposti ad intervento di correzione chirurgica, secondo le più recenti linee guida della società europea di cardiologia (ESC, indicazione IB) (21).
Sono stati utilizzati i seguenti criteri di esclusione:
• presenza di valvulopatia mitralica, tricuspidalica e/o polmonare giudicate in fase preoperatoria di entità superiore a lieve-moderata;
• insufficienza valvolare aortica giudicata in fase preoperatoria di entità superiore a lieve;
• presenza di coronaropatia con indicazione a rivascolarizzazione chirurgica e non;
• presenza di cardiopatia congenita corretta e non; • presenza di endocardite infettiva;
• pazienti trattati in regime di urgenza.
I pazienti così arruolati sono stati sottoposti ad ecocardiogramma transtoracico in fase preoperatoria (t1), a 24-48 ore dall’intervento di cardiochirurgia in terapia intensiva (t2) e in 6° - 7° giornata postoperatoria in corsia (t3).
Le immagini ecocardiografiche sono state acquisite con apparecchi Philips (Epiq e Sparq). Per ogni paziente sono stati acquisiti i seguenti parametri:
• diametrie e volumetrie atriali e ventricolari sinistre;
• stima della funzione contrattile globale ventricolare sinistra mediante calcolo della frazione d’eiezione secondo Simpson;
• stima della funzione diastolica ventricolare sinistra; • stima della funzione ventricolare destra;
• stima della pressione sistolica polmonare secondo l’equazione di Bernoulli modificata;
• valutazione morfofunzionale degli apparati valvolari, con quantificazione della severità della stenosi valvolare aortica.
Le proiezioni sono state acquisite secondo le raccomandazioni della società europea di imaging cardiovascolare (EACVI) (22).
In tutti i pazienti i valori di Ees ed Ea sono stati calcolati utilizzato l’algoritmo elaborato e validato da Chen e collaboratori a t1, t2 e t3 tramite l’utilizzo della app iElastance. Il calcolo di SW, PE, PVA e SW/PVA è stato derivato a partire dai valori di Ees, volumi e pressioni ventricolari (12).
Analisi statistica L’analisi statistica è stata effettuata attraverso il software SPSS 23.0 (1989-2014, Inc, USA). I valori sono presentati sotto forma di media ± deviazione standard (SD) per le variabili continue con distibuzione normale. Le variabili categoriche sono state espresso come numero e valore percentuale sulla popolazione di riferimento. Le variabili che presentavano una distribuzione non normale al test di Kolmogorov-Smirnov sono state sottoposte a trasformazione logaritmica per l’analisi parametrica. La significatività statistica della differenza delle medie tra gruppi di variabili continue analizzate in tre tempi diversi (t1, t2, t3) è stata
analizzata mediante il test t di Student per dati appaiati. Un valore di P<0,05 è stato considerato statisticamente significativo. L’eventuale relazione di linearità tra le variabili statistiche è stato espresso mediante l‟indice di correlazione di Paerson.
RISULTATI
Nel campione oggetto di studio l’età media è risultata essere 73.5 ± 5 anni con una prevalenza del sesso femminile (58%). Le caratteristiche demografiche, il profilo di rischio cardiovascolare, la terapia assunta, la classe NYHA/CCS ed il modello di protesi valvolare impiantata sono riportati nella tabella 1. Non si sono riscontrate comorbidità significative quali insufficienza renale cronica (IRC) o broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Due pazienti hanno avuto necessità di supporto con inodilatatori nell’immediata fase post-operatoria, i restanti di basse dosi di amine vasoattive.
I principali parametri ecocardiografici raccolti nei tempi t1, t2 e t3 sono riportati nella tabella 2. La loro analisi ha mostrato un aumento delle volumetrie ventricolari sinistre a seguito dell’intervento cardiochirurgico, con successiva loro riduzione in fase postoperatoria; entrambi gli andamenti sono risultati statisticamente significativi. Non si sono osservate variazioni significative della classe di disfunzione diastolica così come dei valori medi di pressione sistolica polmonare stimata. La contrattilità globale ventricolare sinistra (EF) ha mostrato una riduzione significativa nell’immediato postoperatorio, con successivo trend in aumento ma non significativo. Entrambi gli indici di funzione contrattile ventricolare destra sono andati incontro a riduzione significativa in fase postoperatoria, con successivo trend in aumento del TAPSE non statisticamente significativo.
I dati relativi alla valutazione del VAC ed alla performance energetica ventricolare sinistra sono mostrati nella tabella 3. I valori medi di Ea, Ees e VAC
preoperatori (t1) sono risultati nei limiti della norma. La Ea è andata incontro ad un incremento nell’immediato postoperatorio (t2) con un successiva riduzione in fase di degenza (t3), entrambi gli andamenti non sono risultati significativi (grafico 1). Andamento opposto ha avuto la Ees: a t2 si è osservata una sua riduzione statisticamente significativa rispetto a t1 con successivo trend in aumento sebbene non significativo a t3 (grafico 2). A 24-48h dall’intervento si è osservato un aumento statisticamente significativo del VAC, con successiva riduzione significativa in fase di degenza, sebbene a valori superiori rispetto a quelli preoperatori (grafico 3). Andamento sovrapponibile hanno avuto SW, PE e PVA: incremento statisticamente significativo a t2 con successiva riduzione significativa a t3 (grafici 4, 5 e 6). Infine il rapporto SW/PVA ha presentato una riduzione statisticamente significativa a t2 con un successivo trend in aumento a t3 non significativo (grafico 7).
I grafici 8 e 9 rappresentano le variazioni del loop P-V rispettivamente in paziente con conservata e lieve riduzione della funzione contrattile globale ventricolare sinistra, quest’ultimo è stato assistito con infusione di inodilatatore
DISCUSSIONE
Il presente studio prospettico osservazionale ha arruolato una corte di pazienti selezionati non consecutivi candidati ad intervento di sostituzione valvolare aortica in regime di elezione. La totalità dei pazienti è stato sottoposto ad impianto di bioprotesi. Nonostante le ridotte dimensioni della popolazione selezionata emergono alcuni dati essenziali:
• Rispetto alla fase preoperatoria (t1), lo stress imposto al sistema cardiovascolare dall’intervento di AVR genera nell’immediato periodo perioperatorio (t2) un disaccoppiamento netto del sistema determinato soprattutto da una riduzione della Ees a cui si associa un aumento della Ea;
• A breve termine (t3) si assiste ad un incremento dei valori di Ees ed una riduzione di quelli della Ea, con riaccoppiamento del sistema, sebbene tali valori non ritornino a quelli preoperatori, verosimilmente per il breve periodi di osservazione;
• Il riconoscimento dei pazienti con maggiore depressione della Ees nel perioperatorio permette di scegliere la strategia terapeutica migliore, viceversa valori adeguati di Ees e VAC indicheranno pazienti che verosimilmente non avranno necessità di importante supporto farmacologico.
I valori preoperatori di Ea, Ees e VAC sono risultati nei limiti della norma. Tale dato può parzialmente ascriversi al regime elettivo dell’intervento ed in parte all’effetto della terapia domiciliare considerata la stabilità del quadro clinico dei
pazienti all’ammissione, infatti solo un quarto risultava appartenente a classe NYAH o CCS > II. Ulteriore importanza potrebbe rivestire inoltre l’assenza di importanti comorbidità quali IRC o BPCO.
Nell’immediata fase postoperatoria si è verificato un aumento della Ea e una contemporanea riduzione della Ees, con disaccoppiamento del sistema in tutti i pazienti. Tale dato può essere riferibile allo stress imposto al sistema cardiovascolare dall’intervento chirurgico ed in particolar modo dalla circolazione extracorporea, dalla seppur minima ischemia miocardica in corso di arresto cardiaco e dalla riduzione dei valori medi di emoglobina. Tale stress ha infatti determinato un incremento significativo del dispendo energetico del sistema, come evidenziato dall’aumento significativo a t2 di SW, PE e PVA, e riduzione dell’indice di efficienza SW/PVA. Nella successiva fase di degenza (6°-7° gg postoperatoria) l’andamento di tutti gli indici analizzati si è invertito, con riaccoppiamento del sistema e una riduzione significativa dei valori di VAC, sebbene tali valori si siano mantenuti più alti rispetto a quelli preoperatori. Tale differenza è verosimilmente ascrivibile al breve periodo di osservazione nel postoperatorio (trasferimento dei pazienti presso riabilitazioni cardiologiche in altra sede). In uno studio retrospettivo eseguito sulla medesima tipologia di pazienti (23) ad un mese circa dall’intervento di AVR si è verificata una riduzione dei valori di VAC rispetto alla fase preoperatoria prevalentemente determinata dalla riduzione della Ea ed dall’aumento della Ees, come conseguenza rispettivamente della rimozione del postcarico determinato dalla stenosi valvolare aortica e dall’incremento della contrattilità miocardica (rimodellamento inverso). In un successivo studio degli stessi autori eseguito su
11 pazienti sottoposti ad AVR con protesi meccanica n°16 l’andamento dei dati risulta concorde con quello emerso in questo studio: a medio termine si è verificata una riduzione della Ees, con ritorno a valori preoperatori a circa un anno di follow-up (24). Entrambi gli studi citati di Tanoe e collaboratori sono studi retrospettivi in cui gli autori hanno utilizzato una modalità di calcolo non invasivo della Ees differente da quello di Chen e precedentemente validata dagli stessi (25). Inoltre il calcolo delle volumetrie ventricolari sinistre e quindi della EF è stato eseguito tramite metodica Teichholz M-mode.
Mentre la cooperazione tra il recupero della contrattilità miocardica e la riduzione del postcarico può contribuire al miglioramento dell'efficienza cardiaca a medio termine, questa cooperazione può non essere presente a breve termine nel primo periodo postoperatorio. Di conseguenza in questa fase un trattamento appropriato di riduzione dei valori pressori sistemici risulta importante fino a quando non si verifichi un adeguato adattamento del ventricolo sinistro come conseguenza del processo di rimodellamento inverso.
Di Bello e collaboratori hanno analizzato i risultati a breve termine della procedura di correzione percutanea per via transfemorale (TAVI) tramite impianto di bioprotesi CoreValve in una popolazione di 65 pazienti consecutivi (26). Subito dopo la procedura si è verificata una riduzione della Ea ed un aumento della Ees, con una riduzione significativa dei valori del VAC che si è mantenuta fino alla dimissione (range di 12-23 giorni postprocedura). Parallelamente anche SW, PE e PVA sono andati incontro ad una riduzione significativa, mentre l’efficienza cardiaca stimata tramite SW/PVA è aumentata. Tale differenza rispetto a questa casistica è verosimilmente imputabile al minore
impatto della procedura di TAVI sul sistema cardiovascolare, ed in particolar modo all’approccio mini-invasivo, all’assenza di cardioplegia e circolazione extracorporea ed alle minori perdite ematiche.
Di notevole interesse risulta quindi l’impatto che l’analisi della perfomarce energetica cardiovascolare ha nella gestione terapeutica del paziente. Come si evince dal grafico 8, in presenza di disaccoppiamento generato prevalentemente da una soppressione della Ees, l’utilizzo di un farmaco inodilatatore come il levosimendan ha permesso un miglioramento della contrattilità miocardica con parallela riduzione delle resistenze arteriose periferiche, al contrario dell’utilizzo di farmaci vasoattivi. L’evidenza che in alcuni pazienti il disaccoppiamento registrato in fase postoperatoria sia guidato da una riduzione della Ees, a scapito di un incremento della Ea, suggerisce che eventuali interventi terapeutici debbano essere indirizzati a supportare la contrattilità ventricolare ed a ridurre le resistenze arteriose al fine di riaccoppiare il sistema e garantirne una migliore efficienza energetica. L’analisi energetica del sistema cardiovascolare non contraddice l’utilizzo delle variabili emodinamiche tradizionali, ma anzi aggiunge informazioni aggiuntive sull’assetto dello stesso, migliorando la comprensione delle condizioni cliniche del paziente con benefici pratici sul trattamento farmacologico ottimale nell’immediata fase postoperatoria. Sebbene infatti la frazione di eiezione sia il parametro più ampiamente utilizzato, si tratta di un indice carico-dipendente non in grado di analizzare separatamente l’inotropismo cardiaco ed il postcarico. In tali termini quindi l’analisi delle variabili energetiche può rappresentare un prezioso aiuto nella valutazione della funzione cardiaca.
significative degli indici di funzione contrattile ventricolare destra utilizzati (TAPSE e S’). Come noto, tale riduzione è frequente nel postoperatorio e dipendente da vari meccanismi quali pericardiotomia, movimento discinetico del setto interventricolare ed eventuale ischemia miocardica durante la circolazione extracorporea (27, 28). Tale modificazione non sembra tuttavia avere delle conseguenze funzionali in quanto dipendenti dalle modifiche geometriche della camera ventricolare destra.
I principali limiti di questo studio sono rappresentati dalla ridotta dimensione del campione oggetto di esame e dal relativo breve periodo di osservazione dei
CONCLUSIONI
Nel presente studio l’analisi del coupling ventricolo-arterioso (VAC) e dei valori di elestanza ventricolare (Ees) ed elastanza arteriosa (Ea) in pazienti con stenosi valvolare aortica trattata mediante correzione chirurgica ha mostrato nell’immediata fase postoperatoria (24-48h) un disaccoppiamento del sistema determinato da una riduzione della Ees associata ad aumento della Ea. Nella successiva fase di degenza (6°-7° giornata postoperatoria) si è osservato un recupero dei valori di Ees e una riduzione dei valori di Ea con conseguente riaccoppiamento del sistema. Tali valori non sono risultati superiori a quelli preoperatori, verosimilmente per il breve periodo di osservazione della popolazione.
Studi più ampi potranno offrire dati ulteriori utili a stabilire la migliore strategia terapeutica perioperatoria.
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Tabella 1. Dati demografici, profilo di rischio cardiovascolare,
terapia farmacologica e modello di protesi impiantata. I dati
sono espressi come numero (percentuale).
N (%) Età, anni 73.5 ± 5 BMI, kg/m2 28 ± 3 Sesso maschile 7 (37) Ipertensione arteriosa sistemica 14 (74) Fumatori attivi 1 (5) Ex fumatori 11 (58) Dislipidemia 12 (63) Diabete mellito 7 (37) Familiarità 9 (47) Beta bloccanti 8 (42) Classe NYHA o CCS > II 5 (26) Calcio antagonisti 2 (10) Ace inibitori 4 (21) Sartanici 4 (21) Diuretici d’ansa 5 (26) Tiazidici 3 (16) Risparmiatori di potassio 2 (10) Insulina o ipoglicemizzanti orali 7 (37) Ipolipemizzanti 8 (42) Bioprotesi: Perimount Magna Ease 10 (53) Percevel Suturless 8 (42) Intuity 1 (5)Tabella 2. Principali parametri ecocardiografici analizzati. I dati
sono espressi come media ± deviazione standard.
t1 t2 t3 p value t1-t2 p value t2-t3 p value t1-t3
EDV, ml 95,9 ± 23,6 137,7 ± 33,6 93,2 ± 16,1 0,001 <0,001 ns ESV, ml 39,4 ± 12,1 61,8 ± 19,2 39,8 ± 9,1 <0,001 0,001 ns EF, % 59,2 ± 5,5 55,7 ± 3,6 57,5 ± 4,1 0,024 ns ns E/A 0,8 ± 0,3 1,7 ± 1,1 1 ± 0,3 ns ns ns DT, ms 225 ± 118 234 ± 76 189 ± 57 ns ns ns E/e' 13 ± 4 15 ± 3 12 ± 4 ns ns ns LAV, ml 76 ± 21 75 ± 23 74 ± 20 ns ns ns TAPSE, mm 22,5 ± 4,3 11,6 ± 2,6 13,5 ± 2,7 <0,001 ns <0,001 S', mm 12,7 ± 1,8 - 8,8 ± 1,5 - - 0,001 PAPs, mmHg 32 ± 5 30 ± 6 31 ± 5 ns ns ns Vmax, cm/s 423,9 ± 21,6 - 242,6 ± 36,5 - - <0,001 Pmed, mmHg 48,5 ± 8,3 - 13,9 ± 4,4 - - <0,001 Pmax, mmHg 76,6 ± 16,3 - 24,0 ± 7,3 - - <0,001 AVA, cmq 0,7 ± 0,2 - 1,7 ± 0,4 - - <0,001
Tabella 3. Variabili energetiche analizzate. I dati sono espresso
come media ± deviazione standard.
t1 t2 t3 p value t1-t2 p value t2-t3 p value t1-t3
Ea, mmHg/ml 1,57 ± 0,57 1,60 ± 0,39 1,51 ± 0,33 Ns ns ns Ees, mmHg/ml 1,50 ± 0,5 1,04 ± 0,42 1,26 ± 0,43 0,01 ns ns VAC 1,08 ± 0,27 1,66 ± 0,46 1,32 ± 0,55 <0,001 0,006 0,048 SW, mmHg*ml 6677,97 ±1436,86 8724,12 ±1972,06 6010,87 ±1210,55 0,006 <0,001 ns PE, mmHg*ml 2497,91 ±738,53 3659,15 ±1074,35 2393,96 ±547,33 0,001 <0,001 ns PVA, mmHg*ml 9175,88 ±2011,26 12383,27 ±2958,9 8404,83 ±1658,01 0,002 <0,001 ns SW/PVA 0,73 ± 0,04 0,71 ± 0,03 0,72 ± 0,03 0,044 ns ns
Grafico 1
Andamento dei valori dell’elastanza arteriosa (Ea) nei tempi t1, t2 e t3.Grafico 2
Andamento dei valori dell’elastanza ventricolare (Ees) nei tempi t1, t2 e t3. *: p= 0.01 t1 vs t2 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70 1 2 3Ea
Tempo
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 1 2 3Ee
s
Tempo
*
Grafico 3
Andamento dei valori dell’accoppiamento ventricolo-arterioso (Ea/Ees) nei tempi t1, t2 e t3. *: p< 0.001 t1 vs t2; δ : p= 0.006 t2 vs t3; ε : p= 0.048 t1 vs t3.
Grafico 4
Andamento dei valori dello stroke work (SW) nei tempi t1, t2 e t3. *: p= 0.006 t1 vs t2; δ : p< 0.001 t2 vs t3. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1 2 3
SW
Tempo
*
δ
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 1 2 3Ea
/Ees
Tempo
δ
*
ε
Grafico 5
Andamento dei valori della energia potenziale (PE) nei tempi t1, t2 e t3. *: p= 0.001 t1 vs t2; δ : p< 0.001 t2 vs t3.
Grafico 6
Andamento dei valori della pressure-volume area (PVA) nei tempi t1, t2 e t3. *: p= 0.002 t1 vs t2; δ : p< 0.001 t2 vs t3. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 1 2 3
PE
Tempo
*
δ
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 1 2 3PV
A
Tempo
δ
*
Grafico 7
Andamento dei valori di efficienza cardiaca (SW/PVA) nei tempi t1, t2 e t3. *: p= 0.044 t1 vs t2. 0,62 0,64 0,66 0,68 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 1 2 3
SW/PVA
Tempo
*
Grafico 8. Loop pressione-volume a t1, t2 e t3 in un paziente con normali valori di elastanza ventricolare.
