Thursday, February 02, 2017

El corazón es un órgano muy particular, pues es capaz de llenarse con presiones muy bajas tanto en reposo como durante el ejercicio y esto no es gratis. La pérdida de esta capacidad, o sea la elevación de la presión de llenado es algo que une a la falla sistólica como a la falla diastólica

LLenado diastólico a 1/10 de la presión sistólica
No es raro que siendo el corazón un órgano que late 70 veces por minuto (lo que se transforma en       3´000,000 de latidos al mes), utilice todas las propiedades físicas que mejoren su eficiencia y faciliten su trabajo. Dos de ellas están ligadas y son motivo de gran investigación clínica: la mecánica de la contracción y relajación y la manera como dispone de los líquidos que aspira e impele
DISPOSICION LONGITUDINAL DE LAS FIBRAS CARDIACAS: CONTRACCION Y RELAJACION OPTIMIZADAS
Uno de los grandes impulsores del estudio de la musculatura cardiaca el Dr. Torrent Guasp demostró que existe una banda muscular que se tuerce sobre su eje longitudinal y que une la arteria pulmonar, a través de la pared libre del VD tabique y pared libre del VI con la aorta
El impulso al estudio de la función longitudinal del corazón que creció de manera exponencial con el inicio de este milenio, nos ha permitido nuevas herramientas para evaluar la función cardiaca como son los índices de deformidad (strain, strain rate), nuevas técnicas para evaluarlos (speckle tracking) cuyos frutos en la práctica clínica como por ejemplo la detección temprana del daño a la fibra miocárdica  en pacientes con CA mama que reciben quimioterapia, van a seguir implementándose en los siguientes años para volverse un standart.
De manera sintomática, si  los equipos de resonancia magnética están incluyendo el estudio de los índices de deformidad (que el eco empezó a hacer hace 15 años), significa sin duda que éstos vinieron para quedarse, con el gran potencial de la permitir estudiar la función sistólica y diastólica de cada segmento del corazón. El estudio es automático y marcadamente reproducible y solamente requiere imágenes de óptima calidad

Imagen característica de strain por la técnica de speckle tracking. La imagen supoerior izuqierda muestra el valor de strain global (-21.5%) , promedio de los segmentos, la imagen inferior izquierda muestra el valor de strain sistolico en cada segmento. La superior derecha muestra las curvas de velocidad con que ocurre en strain en sístole y diástole en cada segmento y la inferior izquierda el modo M anatómico que muestra un banda roja uniforme en sístole

Imagen de strain anormal de 4 camaras en un paciente con severa enfermedad multivaso, el strain global esta reducido (-10.1%), mayor en pared lateral, la curvas de actividad del strain no son uniformes, no se observa más la banda de color rojo uniforme en el modo M a color, incluso el segmento medio de la pared lateral (celeste) se estira en vez de contraerse en sístole

La disposición helicoidal de la fibras longitudinales que tiene dirección opuesta entre subendocardio y subepicardio hacen que el apex rote de manera antihoraria y la base de manera horaria durante la contracción , ocurre entonces un acortamiento del eje mayor y mernor y rotaciones opuestas que estrujan el corazon. Esta disposición es la que produce la mayor eficiencia con el menor gasto energético

Disposición helicoidal de las fibras miocárdicas, la imagen D muestra el conituum entre las fibras epicardicas  5 y endocardicas 2 que en la parter media del ventriculo se hacer circunsferenciales. La contracción de estas fibrea acorta el eje mayor y menor del ventrículo y rota apex y base. La disposición hace recordar a los vórtices


La contracción simultánea de las fibras hace que el apex gire antihorario (azul , letra A) y la base un menor giro horario, representado en color rojo (B)
Otro concepto importante de que la contracción y la relajación inician en las fibras endocárdicas longitudinales en el apex y se difunde hacia la base.

Imagen de deformidad  (strain) del apex  que muestrra cmo se difunde la contracción y relajación de apex a base


La relajación incial del apex crea el efecto de succión que hace el llenado diastólico mas facil y a menor presión

Imagen del ciclo cardiaco con curvas de movimiento de subendocandio apical en A y subepicardica en B. Durante la contracción isovolumétrica (1)  en movimiento de contracción se inicia en las fibra endocárdicas (flecha blanca) , durante la relajación isovolumétrica,(fase 3)  lo primero que se relaja tambien son las fibras subendocárdics flecha roja)
En un ambiente en que el corazón se mueve como una lavadora de ropa, como se moverá la sangre adentro?

Imagen de la pared cardiaca de alta resolución que muestra el movimiento opuesto entre subendocárdio y subepicárdio
MOVIMIENTO DE LIQUIDOS INTRACARDIACOS: VORTICES

Así como la contracción y relajación eficientes ahorran energía al corazón, el adecuado desplazamiento de la sangre también podria ahorrarle energía.
Los vórtices ocurren en la naturaleza y son un fenómeno apasionante. Atrapan columnas de líquidos y permiten su desplazamiento con un menor gasto energético

El flujo laminar como lo conocemos , ordenado  y lineal, solo es válido para vasos pequeños, en vasos grandes y en el corazón, son los vórtices los que dominan el movimiento de los fluidos.
Modelo de flujo laminar

Eco con contraste: llenado del VI con vortices, el corazón escogió el vórtice


Porque?

1) Porque el vórtice atrapa columnas de líquido, reduce su presión alrededor y es capaz de llevar mayor cantidad de líquido que el movimiento lineal con el mismo gasto energético

2) Se ha demostrado físicamente que el vórtice brinda el máximo impulso a la circulación para una cantidad dada de energía (J. Fluid Mech. (2001), vol. 427, pp. 61–72)

Desde cuando sabemos de los vórtices?

Desde hace mucho. El uso de doppler a color nos muestra el vórtice que se forma en la diástole temprana cera a la hoja anterior de la mitral y que desplaza la sangre que entra hacia la vía de salida con un solo impulso

La flecha muestra el punto en que la sangre gira en vórtice de la vía de entrada a la vía de salida del VI en diástole temprana
Imagen de Modo M a color del llenado del VI, muestra como en la diástole temprana, el llenado en naranja gira hacia la vía de salida y cambia a color azul por el vórtice mitral
Todos los días vemos los vórtices en las estructuras cardiacas

Vortices visibles en la arteria pulmonar y en la aorta ascendente
Como podemos estudiar los vórtices?:
Las tres técnicas mas usadas son:

1. VECTOR FLOW MAPPING: desarrollado por Aloka-Hitachi, usa la información del color para crear imágenes vectoriales y estudiar los vórtices y sus propiedades. Calcula la velocidad axial y asume la radial para sus cálculos. Ya han lanzado al mercado un modelo de equipo que permite evaluar los vórtices (Arietta 70, chequear videos en youtube)

2. IMAGEN DE VELOCIMETRIA DE PARTICULAS: usa ecorealzadores que llenan el VI de contraste y software que sigue el movimiento de las burbujas

3. IMAGENES DE FASE DE LA RESONANCIA MAGNETICA: Usa gradientes bipolares y coloca la sangre en movimiento en distiuntas fases de acuerdo a su velocidad, generalmente usa varios latidos gatillados de manera prospectiva o retrospectiva y es capaz de detectar flujo sin contraste-

Los 3 métodos mas usados para evaluar vórtices: en VECTOR FLOW MAPPING de Aloka-Hitachi, la velocimetría de partículas con eco con contraste y las imágenes de fase de la resonancia magnética(vean el vórtice en la AI además)
Como ven es posible detectar los vórtices cada técnica tiene sus ventajas y desventajas, a quienes tengan interés sugiero revisen el articulo del Dr Partho Sengupta  y col (uno de los gurus actuales en cuanto a vórtices) en el JACC imaging de Marzo el 2012 vol 5 No 3

Bueno y todos los vórtices son iguales?

El mas estudiado por ahora es el del VI. Cada vórtice tiene:
- tiempo de formación adecuado
- tamaño adecuado
- desplazamiento adecuado
- rotación adecuada
etc.

El vórtice normal en el VI se forma al entrar la sangre al VI y cruzar la válvula mitral al entrar en contacto con la pared apical, la sangre hace un vórtice en el borde de la hoja anterior y lleva el impulso hacia la vía de salida para la sístole

Vortice normal en el VI


El vórtice es la expresión de la trasmisión longitudinal del gradiente de presión de la base hacia el apex en la diástole temprana

Perfil de presiones temporales en cavidades izquierdas normales. Al final de la sístole (1)  la presión en la base es mas alta que en apex (rojo a azul) y se reduce en la diástole temprana (2 y 3) en uq ela sangre acelera y crea el vortice. Conforme se llena el ventrículo se dilata provocando una caida global de presión en el VI. Conforme el flujo desacelera , el vórtice se coloca en la mitad del VI (imagen 5). Durante la fase de llenado lento (imagen 6) el gradiente de presión se reduce entre apex y base. Al final de la diastole (imagen 7), la circulación cumplió su rol fisológico de trasmitir el flujo de la vía de entrada a la vía de salida, el gradiente de presión se invierte de apex a base, transformando la rotación intracardiaca a eyección. Azul indica baja presión y rojo alta
Imagen del vórtice normal con velocimetría de partículas: trasmisión del impulso de la vía de entrada hacia la vía de salida

La apertura de la mitral viene seguida de la formación de un grán vortice que trasmite el momento del flujo a la vía de salida
En disfunción ventricular se observan múltiples vórtices ineficientes en el VI

En el ventrículo disfuncionante se forman múltiples vórtices ineficientes que no trasmiten el impulso a la vía de salida
El vórtice normal consigue trasmitir en momento de flujo de la via de entrada a la vía de salida, esto se pierde en la disfunción temprana y en la disfunción tardía

Trasmisión longitudinal del impulso , bandas rojas en las columnas d, h y l. La disfunción ventricular altera la tarsmisión longitudinal del momento de flujo incrementando el trabajo del VI

Sin duda las propiedades del vórtice son diferentes en normales que en pacientes con cardiomiopatía


Diferencia de propiedades de vórtice entre normales y cardiomiopatía (tamaño, largo, fuerza, pulsatilidad, ancho, etc)
Una medida que ha ganado interés es el tiempo de formación del vórtice, una medida indirecta que incluye el orifico mitral , el llenado del VI, los volumenes ventriculares y la FE. Es decir el ambiente donde se forma el vórtice

El tiempo de formación de vórtice varía entre los tipos de llenado ventricular y corelacionado con la E tisular diferencia muy bien los normales de los anormales

Tiempo de formación del vortice vs E tisular, diferebcia de llenado normal y anormal

Ademas de   mejorar la eficiencia del VI, se considerada que los vórtices anormales podrían ser expresión muy temprana de enfermedad cardiaca y que podrían estar involucrados en la remodelación  cardiaca


Los vórtices anormales producirían un martilleo anormal sobre las paredes del corazón, la trasmisión del gradiente intraventricular sería transversal lo que generaría señales anormales en las paredes cardiacas con remodelación y dilatación progresiva.

La compresión de las células cardiacas entre el vórtice y la pared generaría señales de mecanotrasducción que generaría fibrosis y remodelación

Relación entre el barrido del vórtice , la contracción cardiaca y la mecanotransducción
Para concluir:


Conocemos de los vórtices cardiacos desde que Leonardo Da Vinci los describió en sus dibujos hace mas de 500 años, trabajando con los corazones de buey, describió los vórtices en los senos de Valsalva

Diseños de Leonardo hace 500 años con los vórtices que se forman en los senos de Valsalva.  
Existen vortices en todas las cavidades y su potencial de estudio es aun no conocido

Vortices en AD y en AI
Los vortices representan gran ahorro de energía para el corazón. Su potencial uso en el diagnóstico de enfermedades cardiovasculares es aun desconocido, en los próximos años se espera mucha investigación en este aspecto

Si resumimos los vórtices:
1. Es el modo en que fluye la sangre el el corazón y grandes vasos
2. Representan un gran ahorro en la energía
3. Tienen patrones diferentes en ventriculos sanos y enfermos
4. Potencial efecto en la remodelación e insuficiencia cardiaca

Espero les entusiasme todo este mundo nuevo

Nota: los videos y graficos mostrados perteneen a diferentes artículos revisados, a videos asociados a artículos de la sociedad americana de ecocardiografía, a Nature o fueron obtenidos de youtube.

1 comment:

Blogger said...

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