CORSO PER LA CERTIFICAZIONE DI COMPETENZA DI ALTA SPECIALITA IN ECOCARDIOGRAFIA TRANSESOFAGEA

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1 CORSO PER LA CERTIFICAZIONE DI COMPETENZA DI ALTA SPECIALITA IN ECOCARDIOGRAFIA TRANSESOFAGEA 1 Lezione 4: MALFUNZIONAMENTO DI PROTESI MECCANICHE E BIOLOGICHE A cura di Roberto Moccheggiani ECOCARDIOGRAFIA NELLO STUDIO DELLE PROTESI VALVOLARI I vari tipi di protesi valvolari Le protesi valvolari cardiache si distinguono fondamentalmente in meccaniche e biologiche. Nella prima categoria rientrano le protesi a palla, ancor oggi utilizzate in alcuni Centri, e quelle a singolo ed a doppio disco oscillante, le piu utilizzate in assoluto. Le protesi biologiche (PB) in commercio possono essere costruite con materiale biologico animale, xenogeniche, porcine o bovine (valvole di vitello o pericardio bovino trattato chimicamente), oppure sono valvole umane espiantate da un donatore (homograft o allograft), o valvole umane autotrapiantate (autograft, valvole polmonari). Le bioprotesi xenogeniche possono essere stented, costruite cioè montando cuspidi di tessuto animale, da valvola aortica porcina o di pericardio bovino, su di un supporto metallico costituito da un anello di sutura rigido e da tre montanti a sostegno delle commessure. Le protesi stentless, quasi tutte porcine, sono costituite da un anello di sostegno in materiale completamente biologico con tre lembi privi di montanti metallici che permettono prestazioni emodinamiche superiori rispetto alle biologiche tradizionali per il ridotto ingombro; tali caratteristiche le rendono ideali per l impianto in sede aortica. Gli homograft, valvole aortiche umane prelevate da cadaveri e criopreservate, sono impiegati in posizione aortica o polmonare, talvolta in condotti valvolati. Caratteristiche normali delle protesi valvolari L ecocardiografia è universalmente utilizzata come la metodica di scelta per confermare il normale funzionamento delle protesi valvolari cardiache e per rilevare e quantificare il loro eventuale malfunzionamento. Le conoscenze sul comportamento emodinamico delle protesi valvolari sia meccaniche che biologiche od homograft, sono migliorate negli ultimi anni, anche se restano ancora oggi legate alla intrinseca difficolta dell approccio ecocardiografico, per la presenza del materiale artificiale protesico che condiziona in modo variabile ed imprevedibile, nel singolo paziente, il corretto rilievo dei dati eco-doppler. Le differenti geometrie valvolari determinano in vivo un comportamento idrodinamico del flusso anterogrado ed aspetti del rigurgito fisiologico del tutto peculiari e differenti fra loro, che possono variare in rapporto ai diversi calibri protesici, ed allo stato emodinamico del paziente al momento dell esecuzione dell esame. La definizione quindi di normale funzionamento di una protesi per l impossibilita di ottenere un adeguata standardizzazione dei parametri di normalita, rimane ancora oggi aleatoria, non potendo andare oltre il

2 2 presunto normale funzionamento. Prima di iniziare l esame, l operatore deve accertarsi del tipo di valvola, se la protesi cioè è meccanica (a palla, oppure a singolo o doppio emidisco oscillante), o biologica ( stented o stentless ). La taglia della protesi assume particolare importanza per le protesi in sede aortica. Protesi normofunzionanti in sede mitralica Si utilizzano le stesse proiezioni utilizzate per lo studio della valvola mitralica nativa utilizzando la posizione medioesofagea e transgastrica. Gli aspetti ecocardiografici differiscono a seconda del tipo di protesi. Per le protesi biologiche va visualizzato l anello con l inserzione sull anello nativo e le cuspidi che in condizioni normali sono fini e normomobili; sono ben evidenziabili i tre supporti ventricolari (stent) che sono utilizzati per ancorare le regioni commissurali delle cuspidi. Il color doppler può documentare un flusso da rigurgito solitamente centrale e di modesta estensione. Per le protesi meccaniche la rappresentazione anatomica può risultare più difficile per gli intensi fenomeni di riverbero. Comunque va visualizzato l anello e l occlusore (palla, disco, emidischi) di cui andranno valutati i costanti movimenti di apertura e chiusura. Con l ETE, al contrario di quanto accade con il transtoracico, il color doppler documenta costantemente dei flussi da lavaggio con jet (multipli e talvolta molto estesi) che devono originare sempre in sede intraprotesica e convergere tra di loro. Analogamente a quanto avviene per le valvole native possono essere utilizzati i metodi per il calcolo dei gradienti e dell area valvolare (solitamente ben studiati con l esame transtoracico). Quando ci si accinge a studiare una protesi valvolare artificiale bisogna tenere presente che la presenza del materiale artificiale nel campo esplorato dagli ultrasuoni ne modifica la trasmissione e la ricezione, e che le caratteristiche di imaging e di flussimetria Doppler variano considerevolmente in rapporto al tipo di valvola impiantato. Prima di iniziare l esame, l operatore deve accertarsi del tipo di valvola, se la protesi cioè è meccanica (a palla, oppure a singolo o doppio disco oscillante), o biologica ( stented o stentless ), mentre, a differenza dell aorta, la taglia protesica riveste un importanza minore. Si utilizzano le stesse proiezioni utilizzate per la valvola nativa. Si utilizza la transesofagea alta, nella proiezione trasversale a zero gradi, la transesofagea media nella proiezione a che esplora al me glio il piano valvolare aortico ed i suoi rapporti con il tratto di efflusso ed il primo tratto di aorta ascendente. Tali rapporti possono essere visualizzati anche dalla finestra transgastrica. Il metodo di studio non differisce da quello utilizzato per le protesi mitraliche. Però per le protesi aortiche lo studio ETE Doppler per valutare gradienti ed area (analogamente a quanto avviene per la valvola nativa) può risultare più difficile rispetto all approccio transtoracico per la difficoltà di allineare il fascio Doppler parallelamente alla direzione del flusso. Tale allineamento si può ottenere utilizzando la finestra transgastrica ma l acquisizione delle immagini può essere difficile. Protesi normofunzionanti in sede tricuspidale

3 3 Si utilizzano le stesse proiezioni utilizzate per la valvola nativa ed il metodo di studio non differisce da quello utilizzato per la mitrale. Protesi normofunzionanti in sede polmonare Si utilizzano le stesse proiezioni utilizzate per la valvola nativa ed il metodo di studio non differisce da quello utilizzato per l aorta. MALFUNZIONAMENO DI PROTESI VALVOLARE MECCANICA Cause di malfunzionamento di protesi valvolare Le protesi possono andare incontro ad un malfunzionamento per una serie di motivi. Una valvola intrinsecamente normale può determinare un ostacolo al flusso perché troppo piccola creando una situazione definita come mismatch protesico; questo avviene principalmente per le protesi in sede aortica. Il mismatch si crea perché la protesi è di taglia piccola rispetto alla superficie corporea (perché è stata impiantata in età giovanile per cui non si è adattata all accrescimento corporea, perché per motivi tecnici è stata impiantata una protesi piccola). In alcuni casi una protesi piccola che funziona a riposo può creare mismatch durante sforzo. Ma l ostruzione al flusso più frequentemente viene causata dalla formazione di un panno o di un trombo. Il panno (tissue overgrowth) si forma a partire dall anello e può talvolta organizzarsi fino a formare un vero e proprio cercine. La trombosi si forma solitamente per una scorretta terapia anticoagulante orale nelle zone protesiche nelle quali il flusso è rallentato o può originare da un panno pre-esistente. Mentre il panno può determinare cronicamente un gradiente ed una riduzione dell area (venendo a creare una stenosi sopra o sottovalvolare) la trombosi provoca una malfunzione acuta per blocco dell occlusore (nelle protesi a doppio emidisco talvolta il blocco interessa un solo emidisco) con conseguente ostruzione e rigurgito intraprotesico. Gli attuali materiali usati per le protesi non vanno più incontro a fenomeni degenerativi quali si osservavano quando era utilizzato materiale tipo il Silastic (la cosiddetta Ball Variance o Disc Variance). Il distacco protesico determina inevitabilmente rigurgito paraprotesico. La deiscenza dell anello può essere precoce, e solitamente è dovuta ad un errore chirurgico o alla particolare costituzione anatomica dell anello nativo (degenerazione mixoide, endocardite infettiva). La causa più frequente di distacco tardivo è l endocardite infettiva. Ostruzione valvolare da panno, trombosi acuta Nell ostruzione da trombosi vanno ricercati gli aspetti anatomici e quelli funzionali. L immagine diretta del trombo, in particolare se di recente formazione, può identificarsi con difficoltà. L occlusore può ancora riconoscersi e presentare un movimento arrotondato; in alcuni casi l elemento o gli elementi mobili sono irriconoscibili perché tutto il piano valvolare appare indistintamente iperecogeno sia in sistole che in diastole. Nelle protesi a doppio emidisco può accadere che la trombosi impedisca il movimento di un solo emidisco. Con l esame ETE è ben identificabile, specie per le protesi in sede mitralica, il

4 4 blocco di un emidisco anche in assenza dell identificazione del trombo. Sono stati descritte delle formazioni trombotiche di piccole dimensioni, di solito con impianto sull anello, che si impegnano ciclicamente o saltuariamente nelle aree di flusso protesico senza interferire con il movimento dell occlusore. In caso di ostruzione il Color doppler documenta un mosaico a livello del piano valvolare. Caratteristicamente nelle protesi in sede mitralica il flusso diastolico in ventricolo sinistro è assottigliato e deviato (a scimitarra, a candela come riscontrabile nella stenosi mitralica nativa). Il calcolo dei gradienti e delle aree si basa sugli stessi metodi usati per le valvole native con la riserva dei range di normalità variabili in rapporto al tipo ed alla taglia della protesi. Rigurgito patologico di protesi valvolare meccanica I rigurgiti patologici possono essere sia periprotesici che intraprotesici. Rigurgiti intraprotesici si verificano quando l occlusore viene bloccato in posizione di apertura da una trombosi o da un panno fibroso. Il rigurgito paraprotesico è causato dal distacco della protesi con soluzione di continuo tra anello protesico ed anello nativo. La causa più frequente di distacco è l endocardite infettiva e l esame ETE permette il più delle volte di identificare le vegetazioni causa del distacco e l immagine diretta del distacco. Con il color doppler si identifica il jet e se ne valuta l origine (paraprotesica, a differenza dei rigurgiti fisiologici che sono intraprotesici), la direzione e l estensione. Utile l identificazione con il Color Doppler della convergenza del flusso particolarmente evidente in ventricolo sinistro nei distacchi di protesi mitralica. I criteri di semiquantificazione del rigurgito sono sostanzialmente quelli utilizzati nelle valvole native, anche se il decorso frequentemente obliquo del jet rende difficile la loro valutazione al color. Indicazione al reintervento La malfunzione da trombosi acuta della protesi è caratterizzata da un quadro clinico drammatico. L opzione terapeutica della trombolisi sistemica verso il reintervento è ancora oggi un tema dibattuto e non vi è evidenza della superiorità di un opzione nei confronti dell altra. In caso di ostruzione cronica dovuta a crescita di tessuto esuberante (panno) vi è indicazione al reintervento (talvolta limitato alla toilette chirurgica senza la sostituzione valvolare); la presenza di panno è una condizione predisponente alla trombosi acuta. MALFUNZIONAMENTO DI PROTESI VALVOLARE BIOLOGICA Vita media delle bioprotesi e primi segni di disfunzione Per le caratteristiche di costruzione e conservazione le protesi biologiche vanno incontro ineluttabilmente a fenomeni degenerativi in tempi più o meno brevi. Nei giovani per l elevato turn-over del calcio le bioprotesi vanno più rapidamente incontro a fenomeni degenerativi. Il rigurgito fisiologico di una protesi biologica evidenziabile al color ha un origine centrale, e normalmente gli heterograft mostrano raramente un rigurgito prima di due anni dall impianto che, se presente, ha uno scarso od assente effetto mosaico per le basse velocità che lo caratterizzano, ed una limitata estensione. Le stentless

5 5 frequentemente evidenziano rigurgiti intraprotesici di entità lieve sin dall immediato post operatorio. Gli homograft non evidenziano rigurgiti entro il primo mese dall impianto in circa il 59% dei casi, mentre nel 37% è presente un rigurgito di grado lieve. Nel 60% dei pazienti con protesi completamente continenti al primo controllo, si sviluppa una lieve insufficienza a 5 anni. Ostruzione di protesi valvolare biologica. Il marker principale di degenerazione delle cuspidi è rappresentato dalla deposizione di calcio che inizia a livello delle commissure e della base di impianto delle cuspidi, provocando un aumento della rigidità ed un incremento dello stress circolatorio sulla valvola che conducono alla stenosi della protesi. Uno spessore delle cuspidi > a 3 mm. e la presenza di calcio a carico di una o più cuspidi determinano una riduzione della loro cinetica e vengono considerati elementi probativi di deterioramento strutturale di una bioprotesi, precursori del processo di ostruzione. Il color doppler documenta un flusso a mosaico a livello del piano valvolare ed un flusso accelerato prestenotico, particolarmente evidente nelle protesi in sede atrioventricolare. Il calcolo dei gradienti e delle aree si basa sugli stessi metodi usati per le valvole native Rigurgito patologico di protesi valvolare biologica Distacco di protesi L insufficienza paraprotesica è dovuta ad una deiscenza della protesi e viene visualizzata da un jet turbolento in atrio sinistro (per le protesi mitraliche) o in efflusso sinistro (per le protesi aortiche) che origina all esterno dell anello protesico. Per le protesi mitraliche sul versante ventricolare può essere visibile un area di convergenza preorifiziale del flusso. Il rocking dell anello protesico è indicativo di un distacco importante. Anche per le protesi biologiche una causa di distacco è l endocardite infettiva. Rigurgito intraprotesico patologico Il rigurgito intraprotesico è il meccanismo più comune di malfunzionamento delle bioprotesi e si accompagna di frequente a prolasso, flail o perforazione delle cuspidi di eziologia degenerativa od endocarditica. Il rigurgito patologico intraprotesico delle bioprotesi è raro prima del 4 anno dall impianto, suggerendo in questo caso una degenerazione precoce. L insufficienza di una valvola biologica mitralica viene identificata da un jet transmitralico diretto in atrio sinistro durante la sistole mentre la sua gravità può essere dedotta dalla sua estensione, dal calibro del jet alla radice, dal pattern del flusso delle vene polmonari e dallo studio dell area di convergenza del flusso. Se il jet rigurgitante è eccentrico il grado di insufficienza valvolare può essere sottostimato. Nella protesi biologica aortica il jet da rigurgito è diretto in ventricolo sinistro; talvolta è difficile una valutazione quantitativa basata sul rapporto jet/efflusso sinistro per cui occorre ricercare i vari parametri utilizzati per quantizzare la gravità di una insufficienza aortica nativa, compreso lo studio del flusso olodiastolico retrogrado in aorta discendente toracica.

6 6 Parametri di indicazione all intervento Il reintervento va preso in considerazione in rapporto allo stato anatomico della bioprotesi ed al danno emodinamico conseguente. Una endocardite infettiva ad esempio può essere trattata con terapia medica ma se, a processo endocarditico spento, le lesioni intra e periprotesiche sono tali da creare un grave rigurgito valvolare va presa senz altro in considerazione la terapia chirurgica BIBLIOGRAFIA Badano L, Mocchegiani R, Bertoli D. Normal echocardiographic characteristics of the Sorin Bicarbon prosthetic heart valve in the mitral and aortic position. J Am Soc Echocardiog 1997;10: Chafizadeh ER, Zoghbi WA. Doppler echocardiographic assessment of the St Jude Medical prosthetic valve in the aortic position using the continuity equation. Circulation 1991;83: Chambers J. The echocardiographic assessment of replacement heart valves: high time for a consensus view. J Heart Valve Dis 1994;3: Chambers J, Fraser A, Lawford P. Echocardiographic assessment of artificial heart valves: British Society of Echocardiography position paper. Br Heart J (supplement) 1994; 71: Ciani R. Protesi valvolari cardiache e gestione del valvulopatico operato in Trattato di Cardiologia. ANMCO. San Donato Milanese Excerpta Medica. 2000; Faletra F, Baldi C. Marker ecocardiografici e Doppler della disfunzione di protesi valvolare. G Ital Cardiol 1995;25: Fawzy ME, Halim M, Ziady G et al. Hemodynamic evaluation of porcine bioprostheses in the mitral position by Doppler echocardiography. Am J Cardiol 1987; 59: Flachskampf FA, O Shea JP, Griffin BP et al. Patterns of normal transvalvular regurgitation in mechanical valve prostheses. J Am Coll Cardiol 1991;18: Flachskampf FA, Hoffman R, Franke A, et al. Does multiplane transesophageal echocardiography improve the assessment of prosthetic valve regurgitation? J Am Soc Ecocardiogr 1995; 8: Kapur KK, Fan P, Nanda NC, Yoganathan AP, GojalRG. Doppler Color Flow

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