Fisiopatologia della circolazione fetale

Fisiopatologia della circolazione fetale
Domenico Arduini
Dipartimento di Chirurgia
Università di Tor Vergata
U
U.Org di Medicina Prenatale
Osp. Fatebenefratelli
Circolazione fetale
 Caratteristiche:
 in parallelo

differenze tra LCO e RCO
 presenza di shunt


dotto arterioso
dotto venoso
 organo di scambio: placenta
 alto output cardiaco
 bassa pressione (70/30 mmHg)
CERV
VCS
VCI
F
AD
AS
VD
VS
DV
PO
DA
VO
PL
SPL
AO
Scambi gassosi materno-fetali
 differenza di pressione parziale di O2 e CO2
 diversa affinità dell’ HbF rispetto all’ Hb
adulta per l’O2
 doppio effetto Bohr
 consumo della placenta!
Pressione parziale di O2
Atmosfera
100
Alveoli
10
Feto
50
Placenta
30
90
Circolo
materno
80
10
Materno
PA
70 mmHg
Fetale
30 mmHg
Cordone ombelicale
 “Difficoltà” nel trasporto legata al
gradiente pressorio


pompa cardiaca
elasticità del cordone
Placenta
Cordone
30 mmHg
70 mmHg
Vena ombelicale






sangue ossigenato
scarsa presenza di chemocettori
scarsa struttura muscolare
buona compliance (dalla 16° settimana)
importanza della gelatina di Wharton
pulsazioni in telediastole fino alla 15°
settimana
 flusso costante dalla 15° settimana in poi
Cordone
Sonographic findings
The pulsometer
Placenta
Vein
Fetus
Artery
Arterial Doppler indices
 umbilical artery and vein
s
s
d
d
s
d
VCI
DV
Dotto venoso
 shunt del 50% del sangue ossigenato nel
dotto
 controllo dell’ entità dello shunt attraverso
uno sfintere adrenergico
 sbocco del dotto venoso nella Vena Cava
Inferiore
Fetal Echocardiography : pulsed Doppler
Doppler indices
ductus venosus S/A
a
s
a
a
s
VCI
AD AS
VD VS
DV
Vena Cava Inferiore
 flusso retrogrado durante la contrazione
atriale (15-5%)
 sangue ossigenato (saturazione >80%)
 Valvola di Eustachio come deflettore del
flusso di sangue ossigenato verso il forame
ovale
 Crista Dividens a carico del forame ovale
 passaggio del sangue più ossigenato nel
ventricolo sinistro
Fetal Echocardiography : pulsed Doppler
Doppler indices
IVC

s
% reverse flow=
TV(a)/TVI(s)+TVI(
d))*100
d
a
a
s
d
Vena Cava Superiore
 sangue proveniente da cervello, arti
superiori, coronarie (elevata estrazione di
O2)
 sangue poco ossigenato (saturazione 22%)
 flusso diretto verso il ventricolo destro
VCS
AD
VD
CERV
Atrio Destro
 ingresso nell’ Atrio Destro di due flussi
virtualmente separati
 sangue più ossigenato diretto verso il cuore
sinistro
 sangue meno ossigenato diretto verso il cuore
destro
Saturazione di O2 (%)
40-83
43
AD
70
53
60
60
53
55
Heymann, 1989
Circolazione intracardiaca
Fattori in gioco:
 compliance atriale
 compliance ventricolare
 pressioni a valle del ventricolo
(afterload)
 circolazione parallela
Circolazione intracardiaca
L’ età gestazionale influenza:





compliance atriale
compliance ventricolare (rapporto E/A)
contrattilità miocardica (PV)
afterload (TPV)
gittata cardiaca
Valutazione funzionale
Valvole AV
Doppler indices
Fetal Echocardiography : pulsed Doppler
AV valves




E
E wave = early ventricular filling
A wave = atrial ventricular filling
Index of ventricular diastolic function
Expression of cardiac copliance and preload
conditions
A
diastole
E
systole
A
Distribuzione del flusso ematico
 Cuore destro (sangue meno ossigenato)
 tributario della circolazione splancnica
 arteria polmonare - dotto arterioso - aorta discendente
 Cuore sinistro (sangue più ossigenato)
 tributario di: arti superiori, cervello,
coronarie
 aorta ascendente - tronco brachiocefalico
Saturazione di O2 (%)
53
60
60
53
55
Heymann, 1989
Gittata ventricolare
combinata (%)
22
27
67
65
35
22
10
8
57
67
Teitel, 1987
WILLIS CIRCLE
internal carotid a.
inferior posterior cerebellar a.
anterior cerebral
mean cerebral
posterior cerebral a.
superior cerebellar a.
basilar a.
inferior anterior cerebellar a.
vertebral a.
external carotid a.
caotid a.
AORTA
mean cerebral
posterior cerebral
superior
cerebellar
anterior cerebral
transverse
sinus
internal caotid
anterior cerebral a.
AORTA
Aorta discendente
 irrora i distretti renale, addominale, arti
inferiori e placenta
 flusso telediastolico sempre presente dal
secondo trimestre
 PI costante nella gravidanza
  resistenze placentari e renali
  resistenze addominali e femorali
Arteria renale
 flusso telediastolico assente fino alla 34°
settimana
 PI diminuisce con la gestazione
 la perfusione ematica renale (e la produzione
di urina) aumentano con la gestazione
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Vascolarizzazione intraparenchimatosa
UA
Arterie Ombelicali
 resistenze placentari nel corso della gravidanza

progressiva dilatazione delle arteriole
nel villo terziario
 diminuzione progressiva del PI, dovuta ad
un aumento della componente diastolica
 velocità telediastolica sempre presente dalla
16° settimana
 passaggio del 50% della gittata cardiaca
combinata nella placenta
Insufficenza placentare
 la placenta ha un ruolo di primaria
importanza nello sviluppo del feto
 una disfunzione placentare (“insufficienza
placentare”) interferisce con il normale
flusso di sostanze nutritive al feto
 “adattamento” emodinamico del feto alle
condizioni sfavorevoli
Insufficienza placentare
Cause:
 materne

aumentata resistenza delle arterie uterine secondaria a
insufficienza dell’ invasione trofoblastica
 uterine


malformazioni
fibromi
 placentari

aumentata resistenza vascolare dovuta a riduzione del numero
di arteriole nel villo terziario
 fetali


aumentata viscosità ematica
riduzione della pressione sanguigna
Fisiopatologia
L’ insufficienza uteroplacentare comporta la
riduzione dell’ apporto di O2 e substrati nutritivi
dalla madre al feto.
Ciò comporta dei fenomeni adattativi a livello
dell’ emodinamica fetale
Adattamento fetale
 aumento della proporzione di flusso
attraverso il dotto venoso
 aumento dell’ O2 e substrati nella VCI
 vasodilatazione del circolo cerebrale e
miocardico
 vasocostrizione del distretto splancnico e
muscolare
BRAIN SPARING EFFECT
Placenta
 Aumento delle resistenze placentari
 Aumento della viscosità ematica fetale
 Riduzione pressione arteriosa
 riduzione, assenza od inversione del
flusso telediastolico in UA
 conseguente aumento del PI in UA
Placenta
 Solo con un’occlusione del 50% del distretto
placentare si ha un aumento delle resistenze
vascolari in UA misurabile con il Doppler
 L’alterata emodinamica uterina induce come
primo effetto il Brain Sparing e solo
successivamente un danno placentare
significativo
le alterazioni in UA possono essere tardive
Vena ombelicale
 possono
comparire
pulsazioni
telediastoliche quando la % di flusso
retrogrado in VCI è notevole
 sono
espressione
di
una
severa
compromissione cardiaca
 la mortalità è cinque volte più alta rispetto
allo IUGR con flusso costante in vena
ombelicale
CERV
VCS
VCI
F
AD
AS
VD
VS
DV
PO
DA
VO
PL
SPL
AO
Dotto venoso
 aumento della frazione di flusso ematico
attraverso il dotto, a scapito del flusso
attraverso il fegato
 aumento della concentrazione relativa di
O2 e substrati in VCI
 Doppler: riduzione, assenza o inversione
del flusso durante la contrazione atriale
Vena Cava Inferiore
 la VCI mostra, alla scansione Doppler, un
pattern pulsatile trifasico, dovuto a:
 sistole ventricolare
 protodiastole
 telediastole,
con flusso retrogrado
dovuto alla contrazione atriale
 l’ entità del flusso retrogrado durante la
contrazione atriale è proporzionale al
gradiente pressorio tra AD e VD
Vena Cava Inferiore
 in feti IUGR si verifica:
 riduzione della compliance VD
 mancata
riduzione
o
dell’afterload VD
aumento
aumento della % di flusso retrogrado
telediastolico
IVC % of reverse flow
recordings before late heart rate decelerations
%
gestational age (weeks)
IUGR
Circolazione intracardiaca
  afterload VS per la vasodilatazione cerebrale
  afterload VD per la vasocostrizione
splancnica
 preload VD per la policitemia ed il ridotto
ritorno venoso
 contrattilità miocardica
 capacità di riempimento ventricolare
  velocità di flusso in aorta e arteria
polmonare
Circolazione intracardiaca
Alterazione dell’ emodinamica intracardiaca
 TPV in aorta
  TPV in arteria polmonare
  rapporto RCO/LCO
 shift della gittata cardiaca verso il VS
 maggiore perfusione di cervello-coronarie
Emodinamica cerebrale
Prima fase
 progressiva vasodilatazione del territorio
cerebrale
 lieve o moderata diminuzione di pO2
 aumento di pCO2
 diminuzione del PI, con nadir circa 14 gg
prima delle anormalità della FCF ( ? )
MCA FGR
MCA Norm
Emodinamica cerebrale
Seconda fase
 perdita della vasodilatazione cerebrale
 grave diminuzione di pO2
 acidosi
 riduzione della gittata cardiaca
 precede di poche ore il decesso
Emodinamica cerebrale
 Il PI nelle arterie cerebrali diminuisce
 correlazione significativa, ma non utile
clinicamente, con:
 pO2
 pCO2
 pH
 correlazione
significativa
con
la
encefalopatia postasfittica del neonato
Aorta discendente
 Brain Sparing: riduzione del flusso ematico
ai distretti periferici
 aumento del PI in Aorta discendente
 riduzione, scomparsa od inversione del flusso
telediastolico
Aorta discendente
 l’ assenza del flusso telediastolico sottintende
una grave riduzione dell’ apporto ematico
agli organi splancnici


riduzione LA
enterocolite necrotizzante nel neonato
Arteria renale
 flusso telediastolico assente fino alla 34°
settimana
 PI diminuisce con la gestazione
 la perfusione ematica renale (e la produzione
di urina) aumentano con la gestazione
Arteria renale
 Il PI aumenta proporzionalmente al grado di
ipossia
 Il PI è inversamente correlato al volume del
liquido amniotico
monitoraggio dell’ adattamento all’ipossia?
Cronologia
 L’ intervallo tra le prime alterazioni Doppler
e il parto varia da 1 a 9 settimane
 la conoscenza della sequenza delle
modificazioni emodinamiche nei feti IUGR è
clinicamente importante
“i feti IUGR con acidosi alla nascita o con
anormalità della FCF mostrano uno sviluppo
neurologico alterato a 2 anni di vita”
Campbell, Ultrasound Obstet Gynecol 1992
Todds, AJOG 1992
 Adattamento
 brain sparing
  RCO/LCO
 Scompenso
  PV, CCO
  pressione intracardiaca
  pressione venosa centrale
 anormalità nella VCI e vena epatica
 flusso retrogrado nel DV
 pulsazioni in UV
 Sofferenza
 anormalità della FCF