Alejandro Rodríguez Vilela Tutor: Miriam Piñeiro

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1 Alejandro Rodríguez Vilela Tutor: Miriam Piñeiro
Conceptos básicos de la dinámica de fluidos y ecuaciones hemodinámicas de utilidad en ecocardiografía Alejandro Rodríguez Vilela Tutor: Miriam Piñeiro

2 Muy útiles para la evaluación de cardiopatías.
Introducción La obtención de datos hemodinámicas forma parte de la rutina de un examen ecocardiográfico. Muy útiles para la evaluación de cardiopatías. Entre los datos que podemos obtener: - Medidas volúmenes, gradientes de presión, área valvulares, presiones intracardiacas La obtención de datos hemodinámicos como presiones, velocidades o áreas forman parte de la rutina de un éxamen ecocardiográfico en cualquier laboratorio de imagen. Son datos fundamentales para la evaluación de diferentes cardiopatías. Entre los diferentes datos que podemos obtener mediante estos cálculos estan: Medidas volúmenes, gradientes de presión área valvulares, presiones intracardiacas…

3 Principios básicos La sangre es un fluido. Al aplicar un estrés se produce un cambio de forma pero no de volumen que se mantiene constante. Flujo de un líquido: - Laminar o ideal. - Turbulento Como todos sabéis la sangre es fluido, como tal al aplicarle un estrés se desplaza. Se produce un cambio de forma pero no de volumen que se mantiene constante. El flujo puede ser considerado de 2 formas: 1) Ideal o laminar que es un flujo donde no hay fricción interna y por lo tanto es en capas o en laminas 2) Turbulento hay fluctuaciones aleatorias de la velocida de flujo y donde predomina el estrés de cizallamiento sobre las fuerzas viscosas. Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

4 Velocidad media constante. Flujo adquiere forma parabólica.
Principios básicos Velocidad media constante. Flujo adquiere forma parabólica. Cuando un líquido circula a través de un conducto su velocidad media permanece constante. Las capas de líquido que están más próximas a las paredes del conducto permanecen quietas debido a la viscosidad del fluido, para compensar y mantener la velocidad media constante las capas más alejadas de las paredes se aceleran, de forma que el flujo adquiere forma parabólica.

5 Principios de medida del volumen y flujo
Volumen latido= Área seccional x ITV (πD/2)2 x IVT= 0,785D2 x IVT Puede medirse a distintos niveles del corazón y de las arterias. Mediremos el flujo a través de esa estructura en un momento dado. Debido a que la velocidad de flujo varía durante la eyección se necesitan sumar las velocidades individuales del espectro doppler para medir el volumen total del flujo en un determinado periodo de eyección. De esta manera calculamos la integral tiempo velocidad (ITV). Pude medirse a través de diferentes partes del corazón y de las arterias y calculando el área de esa estructura nos va a permitir calcular el flujo a su través. Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

6 En el mismo lugar medida anatómica. Haz paralelo al flujo
Cómo medimos la ITV? S Velocidad flujo Doppler pulsado. En el mismo lugar medida anatómica. Haz paralelo al flujo Velocidad modal. 3 latidos en RS y 5 en FA Velocidad modal m/s Como lo hacemos? Pues sencillo. Para el cálculo de la ITV colocaremos el volumen de muestra del doppler pulsado y la alineamos de forma paralelal flujo a nivel de la estructura en la que queremos cuantificar el flujo. Debe colocarse siempre en el midmo lugar donde realizamos la medida anatómica del área. Se debe emplear la velocidad modal o parte más oscura de la envolvente del Doppler, que es la señal indicativa de la velocidad de la mayoría de los glóbulos rojos que refleja la señal doppler. Se recomienda cuando el paciente esta en ritmo sinusal repetir la medición 3 latidos y en FA en 5 latidos. Baumgantner et al. European J of Echocardiography 2009: 10; 1-25

7 Se asume como áreas circulares. Imagen ampliada y optimización.
Cómo medimos el área? Área Se asume como áreas circulares. Imagen ampliada y optimización. Mesosístole (Ao/P) o mesodiastole (M/T). Medir velocidad y área en la misma localización. Eco interno a eco interno. Ojo-> errores al cuadrado. D2 D1 DIAMETRO AP VM Para el cálculo del área, asumimos como áreas circulares a excepción de la tricúspide. Se recomiendo optimizar en lo posible y realizar un zoom en la zonA. La medición se realiza en el localización donde realizamos la medición de la velocidad. Se realiza en mesosístole en la Vao y VP y mesodiastole en la VM Y VT. Se mide de eco interno a eco interno, teniendo muy en cuenta que los errores en la medida se multiplican al cuadrado. Baumgantner et al. European J of Echocardiography 2009: 10; 1-25

8 Cómo medimos el área? Hay que ser muy cuidadosos en la medida del área. Anillo Ao se realiza en el paraesternla eje largo , mientras que el anillo mitral lo realizaremos en el apical 4 cámaras.

9 Integral tiempo velocidad (ITV)
Posibles errores No obtención de buena alineación. No obtención de la máxima ITV. Error en la medida del anillo. - Mala alineación del transductor. - No medir el máximo diámetro. - Fase ciclo cardiaco correcta. - No uso Eco interno-eco interno. Posibles errores: No obtención de buena alineación. No obtención de la máxima ITV. Error en la medida del anillo (Mala alineación del transductor, No medir el máximo diámetro, Fase ciclo cardiaco correcta, No uso Eco interno-eco interno. Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

10 Aplicaciones

11 Aplicaciones: Gasto cardiaco e índice cardiaco
Entre las posibles aplicaciones están la estimación del gasto cardiaco y del índice cardiaco. Calculamos el volumen latido midiendo el diametro de TSVI y la ITV en el mismo nivel. Si mutiplicamos por la FC obtendremos una estimación de GC, lo mismo conseguiremos con el IC si conocemos la superficie corporal. Gasto cardiaco (GC, CC/min o l/min) = VL x FC Índice cardiaco (GC/m2, l/min/m2) = GC/ SC (m2) Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

12 Aplicaciones: volumen y fracción regurgitación
Vol regurgitante + vol sistémico= volumen total Vol regurgitante = vol toltal – vol sistémico Otra de la posibles aplicaciones es el cálculo del volumen y de la fracción de regurgitación de una válvula insuficiente. La fracción de regurgitación es la cantidad de sangre que fluye retrógradamente divido por el volumen total del VI. Si la fracción de regurgitación es ≥ 50 estaremos ante una insuficiencia severa. En el caso de que sea < de 30 será ligera. Entra ambos valores hablaremos de una insuficiencia moderada. Aunque es un método cuantitativo bastante preciso para la cuantificación de insuficiencias, pero está sujeto a numerosas fuentes de error, lo que hace que no se utilice de forma rutinaria en la práctica clínica. Cuantificación de insuficiencias valvulares. Fracción regurgitación ≥ 0,50-> severa Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

13 Aplicaciones: volumen y fracción regurgitación
Vol reg VM= Flujo de VM - Flujo sistémico= (D2 anillo x x ITV)VM - (D2 x x ITV)TSVI Frac Reg VM= Vol reg VM / Flujo VM x 100 (%) OREVM= Vol reg/ ITVIM Asi por ejemplo en el caso de una IM, usamos como volumen sistémico el volumen latido de la Ao que calculamos con la medida del TSVI y la ITV en el mismo nivel. Vol sistémico= 2.22 x 0.785x 15=57 ml

14 Aplicaciones: volumen y fracción regurgitación
Como volumen total empleamos el volumen a través de la válvula mitral, con la ITV de la mitral y calculando el área mitral midiendo el anillo mitral. Vol mitral =3.72 x x17.7 = 190 ml Vol regurg= = 133 ml Frac regurg = 133 /190 = 70%

15 Aplicaciones: cortocircuítos
Cálculo del flujo pulmonar (Qp) y flujo sistémico (Qs). Qp calcular después del cortocircuíto intracardiaco. Qp/Qs = (ÁreaTSVD x ITVTSVD )/(ÁreaTSVI x ITVTSVI ) También podemos usar estos conocimientos para el cálculo del QP/QS, es decir de la relación entre el flujo pulmonar y el flujo sistémico. En el caso de la existencia de cortocircuitos esta relación será distinta de uno. Según la patología en estudio se utilizan distintas áreas para estimar el flujo pulmonar y el flujo sistémico. De forma general, el flujo pulmonar debe de estimarse después del cortocircuito intracardiaco. Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

16 Aplicaciones: cortocircuítos
En este ejemplo de una CIA, estimaremos el flujo pulmonar en la tricúspide o en la pulmonar mientras que el flujo sistémico en las válvulas mitral o aórtica. Lo mismo ocurriría en una CIV o en un ductus.

17 Aplicaciones: cortocircuítos
Qp/Qs= (3,1 cm)2 x 0,785 x 13 / (2,3 cm)2 x 0,785 x 24,5 = 101/98 = 1,03

18 Gradiente de presión. Ecuación Bernoulli
Energía o capacidad de realizar un trabajo. Energía de presión, energía cinética y energía gravitacional. Conversión de energía. Principio de conservación de energía. Otro de los conceptos importantes en el cálculo de diferentes parámetros hemodinámicos es de la ecuación de Bernoulli. La energía o capacidad de realizar un trabajo se puede manifestar de muchas formas, como energía de presión, energía cinética y la energía gravitacional. La ecuación de Bernoulli describe la conversión de energia de una forma en otra en fluido a medida que se modifican las condiciones que circula esté. La Ley de Benoulli establece que la energía total debe de mantenerse constante (principio de conservación de la energía). Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

19 Gradiente de presión. Ecuación Bernoulli
1 2 Epresión 1 + Ecinética 1 = Epresión 2 + Ecinética 2 Puesto que la energía cinética es proporcional a la velocidad del flujo al cuadrado, aumentará de forma significativa cuando el flujo pasa por una zona estenótica, debido al aumento de la velocidad. Para que la energía total permanezca constante la energía de presión debería de disminuir, creando de esta manera un gradiente de presión. La forma simplificada de la ecuación de Bernoulli es la que se emplea de forma habitual para calcular el gradiente en una zona estenótica mediante el doppler ccontinuo. De esta manera podemos calcular la velocidad máxima con lo que obtenemos de forma sencilla el gradiente. En la forma simplicada se ignora la aceleración y la fricción asumiendo que la velocidad proximal es despreciable. Ecuación Bernoulli simplificada: P1-P2= 4 V22 Ignora la aceleración flujo y la fricción Asumimos: V1 es despreciable (Si > 1,5 m/s debe incluirse) Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006 Banmgartner et al. European J of Echocardiography 2009: 10; 1-25

20 Gradiente de presión. Ecuación Bernoulli
Como lo hacemos: - Doppler continuo. - Escala espectro gris. Disminuir ganancia. Ajustar línea de base y la escala - Evitar ruido / líneas. - Trazo parte externa de la curva. Trazo externo Como lo calcularemos. Como ya he comentado emplearemos el doppler continuo. Lo realizaremos con la escala de espectro gris. Disminuiremos la ganancia, ajustando la línea de base y la escala. Evitaremos ruido y lineas, trazando por la parte externa de la curva. Baunmgandartner et al. European J of Echocardiography 2009: 10; 1-25

21 Gradiente de presión. Ecuación Bernoulli
Que errores cometemos: - Mala alineación. - Fricción. - Alteraciones viscosidad. - V proximal significativa. Que errores cometeremos: Mala alineación paralelo al flujo, estenosis largas o tubulares, debido a que la fracción viscosa es significativa y no debe despresciarse, alteraciones de la viscosidad de la sangre como en la anemia o en la policitemia, o en las situaciones en la que la velocidad proximal es significativa (> 15 m/s) como aceleraciones en el TSVI o Iao significativas. Baunmgandartner et al. European J of Echocardiography 2009: 10; 1-25

22 Aplicaciones

23 Presión sistólica arteria pulmonar
Aplicaciones Estenosis Aórtica Presión sistólica arteria pulmonar Cálculo de gradiente de una válvula estenótica Obtenemos gradiente pico y gradiente medio. Ojo en IAo significativas y aceleraciones en TSVI. Cálculo del gradiente entre AD y VD. Añadimos la estimación de la presión AD. Esto nos va ser muy útil para la valoración de las estenosis Ao o el cálculo de la presión sistólica de arteria pulmonar Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

24 Estenosis Ao En este caso alinearemos adecuadamente el flujo a través de la Vao estenosada y de esta manerera calcularemos el gradiente pico y el gradiente medio

25 PSAP – Doppler Cuantitativo
PSVD = 4 x VRTmax2 + PAD estimada Para la estimación de la PSAP, alinearemos correctamente la IT, de esta forma obtendremos la velocidad máxima de la IT. Con la ecuación de Bernouli obtendremos la diferencia de presión entre la AD y el VD. Si estimamos la presión de la AD podremos calcular la PSVD que será igual a la PSAP en ausencia de obstrucción en TSVD. PSAP = PSVD en ausencia de obstrucción TSVD 25

26 Estimación de presión en AD
Diámetro de VCI Comportamiento inspiración Presión estimada AD No dilatada (≤17 mm) Reducción normal (>50%) 0-5 mmHg Dilatada (> 17 mm) 5-10 mmHg Dilatada (>17 mm) Reducción anormal (<50%) 10-15 mmHg No colapsa >15 mmHg OJO-> deportistas presentan VCI dilatadas -> IOT+VM: <12 cm podemos hablar deplección Para la estimación de la presión de la AD en un plan subxifoideo la podremos estimar en función del tamaño y el comportamiento en la inspiración de la VCI. Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

27 Estimación de presiones intracardiacas
Velocidad pico IT Presión sistólica VD Presión sistólica AD Velocidad pico IP Presión media AD Velocidad telediastólica IP Presión teledistólica AP Velocidad pico IM Presión de AI Velocidad teledistólica IAo Presión teledistólica VI Llenado distólica mitral venas pulmonares Presión AI Presión telediastólica VI Velocidad FOP Además nos permite la estimación de presiones en distintas cámaras cardiacas. The Echo Manual. Jae K. Oh. 3ª ed 2007

28 Ecuación de Bernoulli: dP/dt
Indice de contractilidad miocárdica. Método de Bargiggia (1 a 3 m/s o 1 a 4 m/s). Diferencia de presión. 1 m/s 4 m/s Normal > 1200 Límite Baja < 1000 dP= 0,06 Es la tasa de ascenso de la presión del VI en el periodo de contracción isovolumétrica. Es un buen índice de contractilidad que puede ser estimada en pacientes que tienen IM y utilizando al ecuación de Bernoulli estimar el Dp/dt. Para calcularlo se emplea el método de Barggiggia en el que se mide el tiempo que tarda el chorro en acelerarse de 1 a 3 m/s. dP= 64-4= 60 = 1000 Dt 0,06 0,06 Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

29 Ecuación de Bernoulli: dP/dt

30 Ecuación de continuidad
VM VT VP VA VD VI QVT QVP QVM QVA IVTVT x AVT IVTVP x AVP IVTVM x AVM IVTVA x AVA Otro de los cálculos hemodinámicos de gran utilidad en un estudio ecocardiográfico es la ecuación de continuidad que nos va a permitir el estudio de áreas estenóticas y orificios regurgitantes. Se basa en el principio de conservación de masa, indicándonos que la cantidad de flujo a través de un consucto permanece constante, siempre que no haya fugas en el mismo. En el corazón siempre que no haya cortocircuitos el flujo a través de la VT es igual que el flujo a través de VP, VM y Vao. Cálculo de áreas estenóticas y orificios regurgitantes. Principio de conservación de masa. Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

31 Ecuación de continuidad: área VAo
Cálculo de área valvular aórtica en pacientes con EAO. Aorta TIV AVAo ATSVI Ventrículo izquierdo Aurícula izquierda PP La ecuación de continuidad es empleada con mayor frecuencia para calcular el área valvular aórtica en el paciente con EAO. En este caso el flujo a través del TSVI es igual al flujo en la Vao Despejando esta ecuación podremos estimar el área valvular Ao efectiva. QTSVI = QVAo IVTTSVI x ATSVI = IVTVAo x AVAo AVAo = (IVTTSVI x ATSVI )/ IVTVAo Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

32 Ecuación de continuidad: área VAo

33 Ecuación de continuidad: área VAo
Posibles errores: Importante variabilidad Error medida de TSVI. Mala alineación del doppler. Posición volumen inadecuada TSVI. Medida área efectiva (no antómica). Situaciones bajo gasto. Ojo fibrilación auricular. Debido fundamentalmente a la variabilidad en ciertas medidas de los componentes de la ecuación como es la medida del tSVI, son posibles errores en la medida. También una mala alineación del doppler o una colocación inadecuada del volumen de muestra del DP muy pequeña si se coloca demasiada bajo o muy alta si se aproxima mucho a la válvula) puede alterar la medida del área. Hay que tener en cuenta diversas situaciones como aceleraciones del TSVI, situaciones de bajo gasto o la FA cuando usamos la ecuación de continuidad. En el caso de situaciones de velocidades altas y áreas también altas debemos pensar en situaciones de alto gasto, pacientes de gran superficie corporal o IAO severas. En el caso contrario de tener una velocidad baja y un área también baja deberiamos pensar en situaciones de bajo gasto, pacientes de pequeño tamaño o presencia de una IM severa. Baumgantner et al. European J of Echocardiography 2009: 10; 1-25

34 Ecuación de continuidad: área VAo
En caso dew FA se recomienda 5 medidas.

35 THP y TD V1 V2 Tiempo hemipresión: tiempo presión inicial se reduce a la mitad. Tiempo desaceleración: tiempo pendiente de caída velocidad doppler corta la linea basal THP Tiempo desaceleración TH es el tiempo que tarda la presión pico inicial en reducirse a la mitad. Por su parte el TD es el tiempo que tarda la extrapolación de la pendiente de caída de la velocidad doppler en corta la línea de base. Estos conceptos se emplean en el análisis de la EM y la Iao en las que el flujo de interés se produce en diástole. THP = 0,29 x TD Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

36 Uso en la estimación del área mitral en la EM
THP y TD FA En el método de Hemipresión, es necesario estudiar la válvula desde el plano apical de 4c mediante Doppler continuo. Se obtiene la velocidad máxima de flujo a través de la VM. A continuación se mide la pendiente diastólica precoz de la velocidad del flujo (lo que permite estimar el tº de hemipresión). En las situaciones en que la curva de desaceleración es bimodadl debe de medirse en la porción mediodistólica y no en la porción inicial. Con el THP se obtiene el área valvular mitral por medio de una fórmula (ya que se ha visto que el área valvular mitral y el THP son inversamente proporcionales). El THP va a depender además de la AVM , de presión mitral protodiastólica, de la complianza AI y de l VI. Para pacientes en FA, hay que tomar en consideración la primera parte de la onda (ya que no tiene un segundo pico de presión A), medir varios latidos y promediarlos (debido a la variabilidad de los valores entre uno y otro latido por la distinta duración de su diástole). Para THP mayores de 220 ms el área de VM se hace menor de 1, por lo que correspondería a una EM severa. El THP no es buen estimador del AVM en las prótesis, no debe emplearse de esta forma, aunque la pendiente si nos informa. En la tricuspide en lugar de 220 empleamos 190. Uso en la estimación del área mitral en la EM 220 AVM= THP Baunmgandartner et al. European J of Echocardiography 2009: 10; 1-25

37 THP y TD También nos va a permitir la valoración en la IAo Valoración cuantitativa de la IAo. > 500-> ligera; > moderada; < 200-> severa

38 Área de superficie de isovelocidad proximal
Cálculo área estenosis y ORE. Ley de Bernoulli y ecuación de continuidad. El método de PISA se basa en el principio de conservación del flujo y en la ecuación de continuidad. A medida que la sangre converge hacia el orificio regurgitante, la velocidad del flujo aumenta y se forman una serie de ondas hemisféricas , cuya superficie tiene la misma velocidad (isovelocidad). Las imágenes de flujo color pueden identificar un PISA en el VI pq la interfase de espectro cambiante rojo-azul corresponde a la superficie de la hemiesfera, y la velocidad del flujo en la superficie es la misma q la del falso espectro (Nyquist). Por tanto se puede calcular el flujo del PISA , como el área de la hemiesfera por la velocidad de aliasing La presencia de PISA en un examen con un Limit de Nyquist a cm/s sugiere IM severa. El método PISA es mas útil orificios de regurgitación circulares, que elípticos, para jets centrales que excéntricos, y tampoco vale para jets múltiples. Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006 The Echo Manual. Jae K. Oh. 3ª ed 2007

39 PISA 1.- Optimizar la imagen en A4C. 2.- Zoom sobre VM. 3.- Bajar la línea de base de color a cm/s. 4.- Congelar un ciclo. 5.- Obtener una imagen mesosistólica con un PISA esférico. 6.- Medir el radio del PISA de la hemiesfera amarilla. 7.- Obtener la Veloc. máxima del jet regurgitante de doppler continuo y la IVT de la IM. Como realizarlo.

40 PISA

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42 PISA

43 ORE: >0,4 cm2 -> IM severa
ORE= 2 π (1.03)2 X 29 / 460 = 0.42 cm2 Vol Reg = x 135= 57 ml ORE: >0,4 cm2 -> IM severa ORE de > 0,4 se considera severa. En las prótesis sería de O,5. Vel max IM = 460 cm/s IVTIM = 135 cm/s

44 Vena contracta Área transversal mínima de flujo a través de un orifico estrecho. Zona máxima velocidad. Utilidad en IM e Iao. En realizad medimos ORE. Es la porción mas angosta del jet regurgitante que ocurre inmediatamente por debajo del orificio de regurgitación y que refleja el tamaño del mismo. Debe ser medida en paraesternal eje largo (plano perpendicular a la línea de cierre mitral, NUNCA USAR UN 2 CAMARAS xq sobreestima. Si el orificio regurgitante es circular, la vena contracta es un buen indicador del ORE. Es mejor utilizar el zoom para medirla y un sector de color lo mas estrecho posible para aumentar la resolución temporal. Si el Orificio de regurgitante es fijo , p. ej. VM reumática la vena contracta es independiente de flujo valvular y la presión . Si el orificio es dinámico p. ej Im isquémica la vena contracta varia con el ejercicio Una ventaja es que la vena contracta funciona igual para jets centrales que excéntricos No vale para jets múltiples. IM-> <0,3 cm ligera; ≥ 0,7 cm severa. IAo-> <0,3 cm ligera; ≥ 0,6 cm severa. Circulation 2005;112: 745 Ecocardiografía. L. Rodríguez Padial. 1ª ed. 2006

45 Vena contracta

46 Muchas gracias por Vuestra atención