Função Diastólica: o Novo e o Clássico

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1 Função Diastólica: o Novo e o Clássico Djair Brindeiro Filho Universidade Federal de Pernambuco, UFPE Recife, PE, Brasil. Introdução Embora o período diastólico do ciclo cardíaco seja classicamente descrito a partir da fase de relaxamento isovolumétrico (RIV), o início da diástole ventricular ocorre, de fato, quando a fibra miocárdica atinge seu encurtamento máximo. Portanto, a diástole ocupa a fase de ejeção lenta, quando a fibra já atingiu seu menor comprimento. Diferentemente da observação de uma fibra muscular isolada, at é recentemente era imposs ível se caracterizar, com os meios de investigação clínica disponíveis invasivos e não invasivos, o limite entre a sístole e a diástole ventricular. Além disso, este exato limite pode ser temporalmente variável na medida em que distúrbios na condução do estímulo (assincronia), fatores metabólicos e variáveis hemodinâmicas podem interferir na duração da contração e/ou relaxamento miocárdico. A isquemia miocárdica aguda retarda a entrada de íons de c álcio no retículo sarcoplasmático, mantendo o músculo contraído após a sístole [1-3]. É incontestável a participa ção da disfunção diastólica como componente da insuficiência cardíaca [4,5] e inegável seu reconhecimento para um manuseio terapêutico adequado [6]. Por outro lado, o comprometimento da função sistólica pode interferir na função diastólica e vice-versa, de tal forma que os índices de disfunção ventricular [7,8] devem ser interpretados com cautela e em conjunto com os demais parâmetros funcionais e estruturais do coraçã o. Além do mais, não há evidências científicas concretas que a disfunção diastólica isolada [8,9] do ventrículo esquerdo (VE) possa ser responsabilizada pela chamada insufici ência cardíaca (IC) com função sistólica preservada (FE>50%). O que se verifica na prática, é que pacientes com IC apresentam disfunçã o ventricular mista (sistólica e diastólica) com predomínio de um dos distúrbios funcionais [10]. É preciso que uma alteração na curva press ão/volume seja suficiente para elevar a press ão no território venocapilar pulmonar. Portanto, uma alteração nos parâmetros da função diastólica não significa necessariamente que ela seja responsável pelo quadro clínico de IC, nem uma redução da fra ção de ejeção (FE) pode isoladamente justificar os sintomas [11]. É imprescindível que a fun ção ventricular seja avaliada de forma integrada, isto é, considerando-se todas as fases do ciclo cardíaco. A introdução de novos recursos n ão invasivos, como as recentes modalidades técnicas originadas do Doppler Tissular, têm possibilitado o estudo da Função Ventricular (FV) em diferentes áreas de pesquisa. A principal vantagem destas técnicas está na perspectiva de se estudar a FV sem a aparente interferência dos fatores de carga, permitindo a avaliação do lusitropismo e inotropismo miocárdico, isto é, da real função miocárdica [12]. A aplicabilidade do Doppler Tecidual, e de suas técnicas derivadas - Tissue Tracking, Strain e o Strain Rate-tem sido validada na prática clínica em diversos trabalhos da literatura [13-39]. O Novo - Princ ípios Físicos: Doppler Tissular (DT): O princípio físico do DT é o mesmo do Doppler convencional. Da mesma forma que medimos a velocidade e o sentido da movimentação das hemácias pela variação da freqüência do ultra-som emitido, no DT observamos o deslocamento do miocárdio. Isto é possível porque o equipamento filtra as freqüências altas e passa a refletir as freqüências baixas. O m úsculo se movimenta com velocidade muito menor que a do sangue (0.05 a 0.1 m/s) e produz sinais com amplitude muito maior. Quando colocamos a amostra do DT em determinado ponto do miocárdio estamos observando a direção e a velocidade daquele segmento em relação ao transdutor. O anel mitral desloca-se em direção ao ápice do VE na sístole, dando uma onda positiva S, e afastando-se na diástole gera duas ondas, E'e A' (ou Em e Am), correspondentes à proto e telediástole (figura 1). As velocidades de deslocamento do m úsculo podem ser codificadas em cores e integradas ao ecocardiograma bidimensional (Eco2D) e/ou ao Modo M. Semelhante ao mapeamento do fluxo em cores, quando o mioc árdio se desloca em direção ao transdutor ele é codificado em vermelho e quando se afasta em azul (figura 2). Ainda em relaçã o à imagem do DT, a t écnica oferece a observação simultânea de pontos diferentes do miocárdio durante e após a realização do exame (off -line). Uma rápida comparação qualitativa e quantitativa dos segmentos fornece elementos para uma imediata avaliaçã o funcional do VE (figura 3). Em indivíduos hígidos, as velocidades máximas de movimenta ção dos segmentos do VE decrescem da base para o ápice ventricular, com certa proporcionalidade entre contração e relaxamento [28].

2 Figura 1: Esquerda: Doppler mitral normal com o fluxo dirigindo-se ao transdutor. Onda E (enchimento rápido), A (contração atrial). Direita: DT normal, com a amostra posicionada próxima ao anel mitral lateral que se aproxima do transdutor na sístole (S) e afasta-se na protodiástole (E') e na telediástole A'). Figura 2: Esquerda: Corte paraesternal transversal do VE em diástole (vermelho aproximando-se; azul afastando-se). Observa-se que a tonalidade da cor varia conforme a velocidade de deslocamento do músculo. Centro: Corte apical 4c em sístole (vermelho). Direita: Modo M da parede lateral (veja linha do cursor no corte apical) mostrando a relação temporal do deslocamento do músculo na sístole (vermelho) e na diástole (azul).

3 Figura 3: Esquerda: Imagem em movimento do VE integrada ao DT. Direita: Registro gráfico simultâneo das velocidades (cm/s) dos segmentos apical (linha vermelha), médio (azul) e basal (amarelo) do músculo. Tissue Tracking (TT): O TT representa a dist ância vetorial percorrida pelas fibras musculares. Da mesma forma que fazemos a integral do fluxo pelo Doppler e medimos a distância percorrida pelo sangue, aqui medimos o deslocamento de segmentos do miocárdio. Com o TT estamos observando a excurs ão regional do miocárdio em relação ao transdutor. Como no DT, nesta técnica, o deslocamento do m úsculo pode ser codificado em cores ou ser registrado em gráfico (figura 4). Em indivíduos normais a largura das bandas coloridas tende a ser fina, quando a função contrátil está preservada, e são simétricas (cores semelhantes) em relaçã o aos segmentos contralaterais, indicando sinergia entre as paredes miocárdicas [29]. Figura 4: Esquerda: Avalia ção qualitativa do deslocamento (mm) do miocárdio em relação ao transdutor. Observa-se a codificação em cores dos segmentos conforme sua excursão. Os segmentos do septo e da parede lateral t êm deslocamentos semelhantes (cores iguais), indicando sincronia de contra ção. Direita: Registro gráfico da distância (cm) percorrida pelos segmentos basal (linha amarela), medial (linha azul) e apical (linha vermelha). O deslocamento é normalmente maior da base para o ápice.

4 Strain Rate (SR): O SR estima a variação da velocidade entre dois pontos do miocárdio. Como o músculo é praticamente incompressível, ele se deforma (strain) na sístole encurtando-se no sentido longitudinal e engrossando no sentido radial e, durante a diástole, ele alonga-se no sentido longitudinal e diminui sua espessura no sentido radial. Embasado neste aspecto fisiológico da musculatura, ao se medir a variação da velocidade entre dois pontos do miocárdio (SR) podemos inferir que, de fato, estamos analisando a contração e relaxamento do miocárdio [12,30]. Nesta t écnica, o equipamento obtém simultaneamente as velocidades de deslocamento entre dois pontos adjacentes, de maneira que o SR fornece a velocidade instantânea de deformação (strain) do segmento observado, independentemente do movimento de translação do coração [16]. Na prática diária sabemos que através dos cortes apicais todos os segmentos do VE podem ser adequadamente avaliados pelo Eco2D. Como, nesta direção (longitudinal), o mioc árdio tem uma excursão três a quatro vezes superior à do espessamento sistólico (radial) do músculo, a via de acesso apical é utilizada de rotina. Quando há encurtamento da fibra (s ístole) a curva espectral será negativa - indicando aproximação entre os dois pontos - e durante o alongamento (diástole) a curva será positiva, indicando afastamento entre os pontos (figura 5a). A codificação em cores pode ser vista ao Eco2D ou Modo M. A cor amarela indica contração e a azul distensão (figura 5b). Se não houver diferen ça (gradiente) entre as velocidades, o segmento do músculo não estará se deformando e será representado na cor verde. Figura 5a: Esquerda: Eco 2d corte longitudinal mostrando contração normal do septo e parede posterior (amarelo). Direita: Curva espectral do Strain Rate com onda negativa (contração - seta) e duas ondas positivas na diástole. Durante a fase de enchimento lento o músculo pouco se deforma, ficando o traçado próximo da linha de base. Figura 5b: Modo M: Ciclo cardíaco normal. Na fase de enchimento lento predomina a cor verde, indicando que o miocárdio praticamente não sofre deformação. CIV = contração isovolumétrica; RIV = relaxamento isovolumétrico; ER = enchimento rápido; SA = sístole atrial. Comparar a codificação em cores do Strain Rate (SR) com a do Doppler Tissular (DT).

5 Strain: Strain pode ser definido como a modificação da forma de um tecido (deformação) quando a ele é aplicada uma força. Strain avalia a intensidade de deformação que o miocárdio apresenta durante o ciclo cardíaco. Calculando-se a integral do SR obtém-se a magnitude de deforma ção do músculo expressa em porcentagem. Simplificando, podemos definir que Strain Linear é a relação entre a diferen ça da dist ância final (L) entre dois pontos e a distância inicial (Lo), dividida pela distância ou longitude inicial; o Strain Rate mede a velocidade como essa modificaçã o ocorre; e Strain estima quanto percentualmente o miocárdio se modificou (figura 6a). Como nas modalidades t écnicas anteriores, o strain miocárdico pode ser observado pelo mapeamento em cores ou quantificado em registro gráfico (figura 6b). Figura 6a: F órmulas para o c álculo do strain linear, strain rate e strain onde: L = distância final; Lo = distância inicial. À direita está esquema com a fórmula simplificada para cálculo da SR, onde: d = distância entre dois pontos (normalmente < 10 mm); V1 e V2 = velocidades em cada ponto. Figura 6b: Esquerda: Avalia ção qualitativa de strain no Eco2D. Direita: Avalia ção quantitativa. Curva de strain mostrando na ordenada o grau de deformidade (%) e na abscissa a duração (s). Evolução: Na verdade, O Doppler Tissular foi a base para a aquisiçã o de todas as novas tecnologias acima descritas. Conseqüentemente, as limita ções destes novos métodos de avaliação da função mioc árdica são originalmente as mesmas do DT, com algumas particularidades inerentes a cada modalidade, mas que vêm sendo continuamente superadas pela introdução de novos recursos da engenharia eletrônica, como o aumento do "frame rate". Uma forma de melhorar a qualidade do sinal é aumentar a velocidade de varredura, selecionando áreas específicas. Como sabemos, o feixe de ultra-som deve ser alinhado paralelamente à direção de deslocamento da estrutura. Ângulos de incidência maiores que 20 graus subestimam as velocidades. Entretanto, como o paralelismo do ultra-som em relaçã o a um determinado ponto pouco se altera, esta limitação não impede a comparaçã o entre as velocidades na sístole e diástole em um mesmo segmento do miocárdio. A principal diferen ça entre as técnicas é que no DT (velocidade) e no TT (distância) o deslocamento do músculo relaciona-se ao transdutor e na strain e SR estuda-se a variação de deslocamento entre dois pontos adjacentes do miocárdio (figura 7).

6 Figura 7: (vide texto) O Novo - Aplicações Clínicas O estudo da função ventricular pelas t écnicas de imagem do Doppler Tissular deve ser feito de forma integrada. As principais aplicações do DT est ão resumidas na tabela I. A introdução da técnica de Strain e SR tornou possível o estudo da função mioc árdica, aparentemente, sem a influência da pré e pós-carga, sinergia e freqüência cardíaca. A an álise da função regional pelo DT e TT tem limitações, na medida em que segmentos musculares doentes são tracionados pela musculatura sadia, fenômeno conhecido na língua inglesa como "tethering", e a real situaçã o funcional da parede miocárdica pode ficar mascarada (figura 8a e 8b). Figura 8a: Bases para codificação em cores. Estudo Normal. Observa-se uma diminuição progressiva normal do deslocamento dos segmentos da base para o ápice.

7 Figura 8b: Bases para codificação em cores. Estudo Anormal. Comparar com a figura 8a. Os segmentos apical e médio septal não mostram deslocamento (vermelho), reduzindo a movimentação do segmento basal. A grande novidade na avaliação da função ventricular está na possibilidade de se estudar a função regional com as técnicas de Strain e SR que, como j á descrito, observam a modificação nos segmentos da musculatura (figura 9a e 9b). Infelizmente, ainda não há trabalhos suficientes na literatura que abordem a função diastólica regional com estas técnicas. A grande maioria dos trabalhos enfoca os estudos da função sistólica, principalmente nas situa ções de isquemia aguda do miocárdio. Por outro lado, se a isquemia causa o fenômeno da contração pós-sistólica [1-3], neste sentido, estamos na verdade analisando uma disfunção segmentar diastólica (figura 10). Ao n ível dos tecidos, a assincronia miocárdica regional caracteriza esta alteração da fun ção diastólica, que ocorre na isquemia aguda, mesmo na aus ência de alteração na fun ção sistólica. A reversibilidade da contra ção pós-sistólica com a reperfus ão do músculo [3] é uma forte indicação de viabilidade miocárdica. A aplicação destas novas técnicas tornou possível a identificação da disfunção diastólica regional de forma não invasiva, com o paciente em repouso ou sob estresse [39]. Figura 9a: Esquerda: Corte apical duas câmaras comparando as curvas normais de strain nas regiões basais das paredes inferior e anterior. Direita: Infarto basal inferior. As curvas s ão divergentes (linha amarela =

8 parede inferior; linha verde = parede anterior). Figura 9b: Acima: Infarto basal lateral. Abaixo: Infarto septal apical. A cor verde indica que na sístole o segmento está acin ético. O DT n ão consegue distinguir a área infartada. Figura 10: Estudo experimental em porcos, antes e após oclusão da artéria descendente anterior. Coluna à esquerda: Situação basal nos cortes apicais 4 câmaras (4C), 2 (2C) e eixo longo (3C). Coluna à direita: Mesmos cortes após oclusão da artéria, mostrando a contração pós-sistólica da região apical nos três cortes. Observa-se que o músculo permanece contraído (cor amarela) após o fim do intervalo de relaxamento isovolumétrico (IRIV - linha vertical vermelha). Foi realizado simultaneamente estudo de perfus ão com microbolhas (PMB - seta vermelha) mostrando área sem contraste na região apical (cor preta). B = segmento basal; M = segmento médio; A = segmento apical.

9 O clássico - novas aplicações cl ínicas A avaliaçã o da função diastólica com o Doppler convencional tem seu papel bem definido na prática clínica. A medida das velocidades e a análise do padrão do fluxo de enchimento das c âmaras ventriculares permitem identificar alterações na diástole, dos tipos relaxamento anormal (padrão 1) e/ou restritivo (padrão 3). O padrão pseudonormal (padrão 2) pode ser identificado analisando-se o fluxo das veias pulmonares, nem sempre acessível pela via de acesso transtorácica, verificando-se a redução da velocidade (< 45cm/s) de propagação do fluxo em direção ao ápice do VE pelo Modo M ou pela redução da velocidade inicial de deslocamento do anel mitral (E'< A') utilizando-se o DT (figura 11). Os princ ípios, aplicações e limitações das assim chamadas modalidades cl ássicas, já foram muito bem apresentadas pelos Drs. Roelandt e Pozzoli durante o II Congresso Virtual de Cardiologia [40]. As utilizações destas t écnicas, já consagradas, t êm sido continuamente aplicadas em várias áreas da cardiologia, seja no diagnóstico [41] ou na avaliaçã o do prognóstico das cardiopatias [42]. Figura 11: Padrão Pseudonormal. Esquerda: Fluxo mitral aparentemente normal. Onda E>A; Centro: Modo M alterado.velocidade de propagação do fluxo = 33,4 cm/s; Direita: DT com deslocamento do anel mitral com velocidade inicial (Em) menor que a da contração atrial (Am). Conclusão A avaliaçã o da função ventricular diastólica não deve ser desvinculada da função sistólica porque elas são interdependentes. A introdução de novas t écnicas abre a perspectiva para a avaliação do lusitropismo e da contratilidade muscular, bem como, para estudar as alterações segmentares do miocárdio. Já são bem conhecidos o potencial e as limitaçõ es do "clássico". Independentemente dos grandes avanços tecnológicos, quem se aventura no "novo" precisa de algum tempo para adquirir uma boa curva de aprendizado. A Eco- Dopplercardiografia é uma ferramenta proped êutica indispensável para o cardiologista, seja como instrumento de pesquisa ou na prática clinica diária. Bibliografía 1. Jamal F, Kukulski T, D'hooge J, De Scheerder I, Sutherland G. Abnormal post-systolic thickening in acutely ischemic myocardium during coronary angioplasty: a velocity, strain and strain rate Doppler myocardial study. J Am Soc Echocardiogr 1999;12: Belohlavek M, Pislaru C, Bae RY, Greenfeaf JF, Seward JB. Real-Time Strain Rate Echocardiographic Imaging: Temporal and Spatial Analysis of Postsystolic Compression in Acutely Ischemic Myocardium. J Am Soc Echocardiogr 2001;14: Kulkuski T, Jamal F, Herbots L, D'hooge J, Bijnens B, Hatle L, Scheerder ID, Sutherland GR. Identification of Acutely Ischemic Myocardium Using Ultrasonic Strain Measurements. A Clinical Study in Patients Undergoing Coronary Angioplasty. J Am Coll Cardiol 2003;41: Vasan RS, Benjamin EJ, Levy D. Prevalence, clinical features and prognosis of diastolic heart failure: an epidemiologic perspective. J Am Coll Cardiol 1995;26: Zile MR, Brutsaert DL. New concepts in diastolic dysfunction and diastolic heart failure: part I: diagnosis, prognosis, and measurements of diastolic function. Circulation 2002; 105: Zile MR, Brutsaert DL. New concepts in diastolic dysfunction and diastolic heart failure: part II: causal mechanisms and treatment. Circulation 2002; 105: Vasan RS, Levy D. Defining diastolic heart failure: a call for standardized diagnostic criteria. Circulation 2000;101:

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