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Il Cateterismo cardiaco destro

Il Cateterismo cardiaco destro

Come interpretare gradienti vascolari polmonari, resistenza e compliance del circolo polmonare

A cura di Sergio Caravita

1 - Classificazione emodinamica dell’ipertensione polmonare

2- Il gradiente transpolmonare: c’era una volta…

3-  Il gradiente diastolico polmonare: il limite di essere  piccoli

4 - La resistenza vascolare polmonare: old fashioned, and still “resisting”

5 - La compliance vascolare polmonare: sexy new entry

Introduzione

In questa breve rassegna verrà riportata l’attuale classificazione emodinamica dell’ipertensione polmonare, e verrà affrontata una trattazione di alcuni parametri emodinamici, derivabili dal cateterismo cardiaco destro, che sono stati proposti nel corso degli anni per descrivere la presenza di una componente pre-capillare nel contesto di una ipertensione polmonare post-capillare e/o che possono avere un valore prognostico.

Il gradiente transpolmonare è stato utilizzato in passato per definire una ipertensione polmonare “sproporzionata” rispetto all’incremento della pressione di incuneamento in pazienti con ipertensione polmonare secondaria a malattia del cuore sinistro. Il suo abbandono è stato dettato dalla sua alta dipendenza sia dal flusso (gittata cardiaca) sia dalla PAWP, il che lo rende un parametro poco indicativo di rimodellamento vascolare polmonare.

Il gradiente diastolico polmonare ha presentato una recente riviviscenza al fine di definire la presenza di una componente pre-capillare nell’ambito di una ipertensione polmonare post-capillare. Pur dotato di un solido background fisiologico nonché di evidenze anatomopatologiche di associazione con un effettivo rimodellamento vascolare polmonare, si è scontrato con risultati intermittentemente scoraggianti nell’ambito della “vita reale”, incluse alcune casistiche che riportano dei valori negativi di gradiente diastolico polmonare in percentuali considerevoli di pazienti (il che è fisiologicamente impossibile).

La resistenza vascolare polmonare è sicuramente il parametro con il quale la classe medica in generale ed i cardiologi in particolare hanno sicuramente più dimestichezza. È stato proposto quale possibile parametro per valutare la presenza di una componente pre-capillare nel contesto di una ipertensione polmonare post-capillare ma paga, sul piano fisiopatologico, il fatto di essere estremamente flusso (e quindi gittata cardiaca) dipendente.

La compliance vascolare polmonare sta riscontrando attualmente un discreto interesse per il suo valore prognostico in pazienti con insufficienza cardiaca, anche indipendentemente dalla presenza di una ipertensione polmonare.

Nelle pagine che seguono, tali parametri di fenotipizzazione emodinamica verranno singolarmente trattati, ponendo l’attenzione sulle ragioni alla base della loro introduzione, al loro significato fisiopatologico, ai lori pregi e loro difetti.

1 - Classificazione emodinamica dell’ipertensione polmonare

Le attuali linee guida ESC/ERS 2015 propongono la classificazione emodinamica dell’ipertensione polmonare riportata nella tabella 1.

Tab 1.

Tabella 1. Attuale classificazione emodinamica dell’ipertensione polmonare, in accordo con le linee guida ESC/ERS 2015. diastolico polmonare; polmonare media; di incuneamento arteriolare polmonare; vascolare polmonare.

L’ipertensione polmonare è una condizione emodinamica definita da una pressione media (PAPm) in arteria polmonare ≥ 25 mmHg. A seconda che la pressione di incuneamento arteriolare polmonare (PAWP) sia maggiore o minore di 15 mmHg, l’ipertensione polmonare sarà definita, rispettivamente, post-capillare o pre-capillare. È utile ricordare che alla classificazione emodinamica è affiancata una classificazione clinica che comprende circa 50 condizioni patologiche differenti tra loro, raggruppate in 5 gruppi diversi, e tuttavia accomunate dalla capacità di poter essere associate ad un aumento della pressione misurabile nelle arterie polmonari.

È altrettanto importante ricordare che un soggetto sano dovrebbe presentare una pressione polmonare media (PAPm) a riposo normalmente inferiore a 20 mmHg, mentre il limite della patologia è stato posto precauzionalmente a ≥ 25 mmHg. Anche se persistono tutt’oggi le incertezze sul significato di una PAPm compresa tra 20 e 24 mmHg, è ormai assodato che una PAPm ≥ 25 mmHg a riposo ha implicazioni prognostiche, che tuttavia dipendono dal tipo di ipertensione polmonare.

Nei paragrafi che seguono saranno descritti i principali parametri derivabili dalle misure ottenute durante cateterismo cardiaco destro al fine di descrivere le proprietà del sistema vascolare polmonare, quali:

    - gradiente transpolmonare,

    - gradiente diastolico polmonare,

    - resistenza vascolare polmonare,

    - compliance vascolare polmonare.

Questi parametri possono risultare particolarmente rilevanti nella caratterizzazione emodinamica dei pazienti con ipertensione polmonare secondaria a malattia del cuore sinistro, ma risultano comunque globalmente utili per meglio comprendere la fisiologia e la fisiopatologia del circolo polmonare.

L’utilizzo di alcuni di questi parametri è ormai consolidato nella pratica clinica abituale (soprattutto la resistenza vascolare polmonare), mentre i gradienti vascolari polmonari e la compliance vascolare polmonare sono parametri di relativamente più recente introduzione (o re-introduzione).

2 - Il gradiente transpolmonare: c’era una volta…

Il gradiente transpolmonare (transpulmonary gradient, o TPG), è definito come la differenza tra pressione polmonare media (PAPm) e la pressione di incuneamento polmonare (pulmonary artery wedge pressure, PAWP), quest’ultima utilizzata quale approssimazione della pressione atriale sinistra.

TPG = PAPm - PAWP

In passato, il TPG (con un cut-off > 12 mmHg) era stato proposto come parametro per identificare una ipertensione polmonare “sproporzionata” in pazienti con insufficienza cardiaca sinistra. Nelle ultime linee guida ESC/ERS 2015 sulla diagnosi ed il trattamento dell’ipertensione polmonare, il termine “sproporzionata” (“out of proportion”) è stato abolito, al pari del TPG.

Come si può vedere nella tabella, al posto dell’ipertensione polmonare “sproporzionata”, è stata introdotta una nuova condizione emodinamica definita ipertensione polmonare combinata post e pre-capillare, a sottolineare la natura primariamente post-capillare (quindi secondaria all’insufficienza cardiaca sinistra) dell’ipertensione polmonare.

Il termine “sproporzionata” sottintendeva un aumento della pressione polmonare più alto di quanto atteso rispetto alla trasmissione a monte di una pressione atriale sinistra aumentata, approssimata alla PAWP.

Tuttavia il TPG (specialmente con un cut-off di 12 mmHg), non si è dimostrato un buon marker in questo senso. Ad un aumento unitario di PAWP infatti, non corrisponde un aumento unitario di PAPm, e ciò risulta tanto più evidente quanto più la PAWP aumenti. In altre parole: l’aumento della PAPm è sì relato all’aumento della PAWP, ma non in proporzione 1:1 (vedi Figura 1).

Questo perché il circolo polmonare, pur assimilato spesso ad un circuito idraulico semplice, risulta sottostare a leggi più complesse. Le arterie polmonari sono dotate di un ampio grado di compliance o distensibilità, che tuttavia diminuisce all’aumentare della PAWP. Pertanto, una riduzione di compliance delle arterie polmonari secondaria ad un aumento della PAWP determinerà un “fisiologico” aumento del TPG (e della PAPm) senza che siano presenti fenomeni “sproporzionati” di vasocostrizione o rimodellamento vascolare polmonare.

Infine, il TPG è in una certa misura dipendente dal flusso nelle arterie polmonari potendo, ad un dato aumento di PAWP, risultare maggiormente aumentato ad alti valori di gittata sistolica e meno aumentato per valori inferiori di gittata sistolica.

In conclusione quindi, l’utilizzo del TPG non è più raccomandato nella caratterizzazione emodinamica dei pazienti con ipertensione polmonare e specialmente nei pazienti con ipertensione polmonare secondaria a insufficienza cardiaca sinistra o a malattia valvolare. Il suo limite superiore di norma è probabilmente più prossimo a 15 mmHg piuttosto che a 12 mmHg come proposto in passato, ma in ogni caso la sua alta dipendenza dal flusso (gittata sistolica) ed il suo aumentare “fisiologico” all’aumentare della PAWP non ne fanno un buon marker di una eventuale componente pre-capillare ad una ipertensione polmonare post-capillare.

3 - Il gradiente diastolico polmonare: il limite di essere piccoli

Per ovviare ai sopra citati limiti del TPG, nel 2013 Naeije et al hanno proposto l’utilizzo del gradiente diastolico polmonare (DPG) per discriminare la presenza di una componente pre-capillare nel contesto di una patologia del cuore sinistro.

In questo senso, vi è stata una “reviviscenza” del DPG, parametro peraltro noto da tempo e utilizzato già in ambito intensivistico negli anni ‘70 del secolo scorso per la diagnosi differenziale tra cause cardiache e polmonari di insufficienza respiratoria acuta.

Il gradiente diastolico polmonare è definito come la differenza tra la pressione polmonare diastolica (PAPd) e la PAWP. Quindi, DPG = PAPd – PAWP.

Da un punto di vista fisiologico e fisiopatologico, il DPG possiede una serie di vantaggi rispetto al TPG. In primo luogo, è relativamente indipendente dal flusso, risentendo quindi poco di variazioni nell’ambito di stati di alta e bassa gittata. Soprattutto, però, rimane teoricamente affidabile anche per valori di PAWP estremamente elevati, poiché la PAWP dovrebbe trasmettersi in relazione di circa 1:1 alla PAPd (figura 1). Per questo motivo, il limite superiore di norma del DPG è stato fissato a 5 mmHg, attribuendo precauzionalmente un significato “patologico” in ambito di ipertensione polmonare a valori superiori o uguali a 7 mmHg.

Figura 1

Figura 1. Relazione esemplificativa tra i gradienti vascolari polmonari e la pressione di incuneamento arteriolare polmonare. Si può notare la maggiore stabilità del gradiente diastolico polmonare rispetto al gradiente transpolmonare in relazione all’aumento della pressione di incuneamento. diastolico polmonare; di incuneamento arteriolare polmonare; transpolmonare.

L’interesse verso il DPG è ulteriormente aumentato, dopo la sua reviviscenza, grazie alla pubblicazione di alcuni lavori che convalidavano il significato fisiopatologico corredandolo di un correlato anatomopatologico e prognostico. In altre parole, secondo la ampia casistica retrospettiva dell’Ospedale di Vienna, pazienti con una ipertensione polmonare secondaria ad una insufficienza cardiaca che presentino un DPG ≥ 7 mmHg sembrerebbero presentare sia un rimodellamento vascolare polmonare a livello arteriolare con alcuni aspetti in comune con l’ipertensione arteriosa polmonare, sia una prognosi peggiore di pazienti con un DPG < 7 mmHg.

Tuttavia, il DPG è un numero piccolo e come tale esposto ad una relativa instabilità e all’errore di misura. Non è infrequente ritrovare nelle serie di pazienti con ipertensione polmonare pubblicate dopo il 2013 un discreto numero di pazienti con DPG negativo, il che è fisiologicamente impossibile. Questo dato è probabilmente in parte spiegabile, tra l’altro, dalla relativa imprecisione dei cateteri di misura correntemente utilizzati (cateteri “fluid filled” piuttosto che cateteri ad alta precisione), nonché alla incorporazione di alte onda V nel computo della PAWP media del tracciato di incuneamento di pazienti con valvulopatia mitralica significativa o con “stiff left atrial syndrome”.

4 - La resistenza vascolare polmonare: old fashioned, and still “resisting”

Proprio per superare i limiti e le contraddizioni del DPG sopra riportate, le linee guida ESC/ERS 2015 hanno (re)introdotto accanto al DPG la resistenza vascolare polmonare (PVR). La resistenza vascolare polmonare è definita come il rapporto tra il TPG e la gittata cardiaca (CO). Quindi:

PVR = (PAPm - PAWP) / CO = TPG / CO

L’introduzione della PVR accanto al DPG ha senso, poiché fornisce un controllo interno al DPG ed è un parametro che corregge il TPG per il flusso. Inoltre, anche per ragioni storiche di utilizzo, vi è molta più “confidenza” da parte della classe medica con la PVR che non con il DPG.

Tuttavia, anche la PVR non è priva di limiti: assimilando il sistema vascolare polmonare ad un condotto idraulico a flusso costante, non ne descrive la componente pulsatoria che è caratteristica naturale del sistema cardiocircolatorio. Inoltre, l’equazione della PVR sopra riportata non tiene conto della reclutabilità (cfr zone di West) e della distensibilità del letto vascolare polmonare. Infatti, in condizioni fisiologiche, un aumento di 1 mmHg di pressione intravascolare è in grado di determinare un aumento del diametro del vaso nell’ordine del 2% circa.

La distensibilità e la reclutabilità delle arterie polmonari spiegano la curvilinearità (piuttosto che la linearità) della relazione tra PAPm e gittata cardiaca, e quindi ad esempio la relativa riduzione della PVR osservata in condizioni fisiologiche durante esercizio fisico (Figura 2).

Figura 2

Figura 2. Modello lineare e curvilineare di resistenza vascolare polmonare. Il modello curvilineare è ampiamente spiegato dalla distensibilità delle arterie polmonari, modellizzata tramite il termine alfa (α). cardiaca; polmonare media; di incuneamento arteriolare polmonare; vascolare polmonare.  

Viceversa, nel contesto dell’insufficienza cardiaca sinistra, situazioni di bassa gittata cardiaca possono essere associate ad un de-reclutamento del letto vascolare polmonare e conseguentemente ad un alto TPG e ad una “falsamente” alta PVR, spesso normalizzabile con la normalizzazione della gittata, sia che essa sia ottenuta tramite presidi farmacologici o mediante sistemi di assistenza meccanica del circolo.

Bisogna sottolineare come, nell’ambito delle linee guida ESC/ERS 2015, e più precisamente nell’ambito della caratterizzazione emodinamica del paziente con ipertensione polmonare post-capillare, la PVR sia stata introdotta a fianco al DPG utilizzando una locuzione “e/o”, come segue:

    - l’ipertensione polmonare post-capillare isolata è definita da DPG < 7 WU e/o PVR ≤ 3 WU,

    - l’ipertensione polmonare combinata post- e pre-capillare è definita da DPG ≥ 7 mmHg e/o PVR > 3 WU.

In questo contesto, la locuzione e/o introduce una relativa ambiguità, permettendo di classificare i pazienti che presentino o DPG ≥ 7 mmHg o PVR > 3 WU sia come ipertensione polmonare combinata post- e pre-capillare, sia come ipertensione polmonare isolata post-capillare.

Per questa ragione, alcuni autori hanno invocato una classificazione emodinamica più “stringente”, utilizzando la locuzione “e” invece della locuzione “e/o”, e così facendo identificando come ipertensione polmonare combinata post- e pre-capillare solamente i pazienti con DPG ≥ 7 mmHg e con PVR > 3 WU.

In ogni caso, pazienti con ipertensione polmonare post-capillare che presentino alto DPG e alta PVR possono presentare un profilo emodinamico, di sovraccarico destro e di fisiologia dell’esercizio intermedio tra i pazienti con ipertensione polmonare post-capillare isolata ed i pazienti con ipertensione arteriosa

polmonare, con possibili implicazioni prognostiche.  È utile ricordare tuttavia che, nonostante questo profilo peculiare, non vi sono al momento dati in favore di un utilizzo di farmaci specifici per il circolo polmonare in pazienti con ipertensione polmonare combinata post- e pre-capillare.

5 - La compliance vascolare polmonare: sexy new entry

La compliance vascolare polmonare (Ca) è generalmente definita, in maniera semplificata, come il rapporto tra la gittata sistolica e la pressione di polso del circolo polmonare. Quindi: 

Ca = SV / (PAPs - PAPd)

dove SV è lo stroke volume mentre PAPs e PAPd le pressioni polmonari sistolica e diastolica rispettivamente.

La Ca, quindi, fornisce una stima del postcarico pulsatile del circolo polmonare. Bisogna tuttavia ricordare che la formula semplificata sopra riportata si basa sull’assunto teorico che ad ogni battito cardiaco tutta la gittata sistolica sia “tamponata” (buffered) nelle arterie polmonari, senza perdite periferiche. Pertanto, la Ca così calcolata sovrastima mediamente la “vera” Ca di circa il 60-80%.

È interessante ricordare che Ca e PVR sono inversamente relate in maniera relativamente costante pur attraverso diverse condizioni fisiopatologiche, a sottolineare così come i vasi di resistenza e di Ca del circolo polmonare siano grossomodo gli stessi (figura 3). Ciò a differenza di quanto avviene nel circolo sistemico, laddove l’aorta prossimale rappresenta il principale vaso di compliance, mentre resistenza vascolare è esercitata prevalentemente dai piccoli vasi.

Figura 3

Figura 3. Relazione iperbolica tra compliance vascolare polmonare e resistenza vascolare polmonare. Ca=compliance; PVR=resistenza vascolare polmonare.

Il modello di relazione iperbolica tra Ca e PVR risulta inoltre utile a spiegare come, nell’ambito di gravi forme di ipertensione arteriosa polmonare, caratterizzati da alti livelli di PVR, i trattamenti farmacologici possano essere sì in grado di ridurre la PVR ma in misura estremamente minore la Ca (giustificando lo scompenso destro pur in presenza di miglioramento emodinamico, figura 4A) e pure di come, nell’ambito dell’insufficienza cardiaca sinistra, generalmente caratterizzata da basse PVR, la Ca possa risultare significativamente ridotta anche in assenza di ipertensione polmonare (giustificando lo scompenso destro pur in presenza di PVR normali, figura 4B). Infatti, una causa importante di riduzione della Ca nel contesto dell’insufficienza cardiaca sinistra, come riportato più sopra, è proprio l’aumento della PAWP, dimostratosi capace di spostare verso il basso la relazione iperbolica tra Ca e PVR.

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Figura 4. Modificazioni della relazione resistenza-compliance del circolo polmonare in particolari condizioni patologiche. In un paziente con ipertensione arteriosa polmonare (pannello a sinistra), un trattamento farmacologico specifico può ridurre consistentemente la resistenza vascolare polmonare (freccia tratteggiata), mantenendo tuttavia bassi valori di compliance poiché si trova nella porzione “sfavorevole” della relazione resistenza-compliance. In un paziente con insufficienza cardiaca (pannello a destra), un aumento della wedge (freccia tratteggiata) può spostare verso il basso la relazione compliance-resistenza, determinando una riduzione rilevante della compliance senza che tuttavia si assista ad importanti modificazioni della resistenza. vascolare polmonare; vascolare polmonare.

Alla luce di quanto riportato, può non stupire come Ca stia emergendo, in anni recenti, quale importante marker prognostico sia nell’ipertensione polmonare sia più in generale nell’insufficienza cardiaca.

Tra i suoi limiti ricordiamo tuttavia la scarsità di evidenze relative ai suoi valori normativi, nonché il fatto che si rappresenti una stima “surrogata” della “vera” Ca e che – in analogia a quanto scritto sopra per il DPG – si tratti di un numero piccolo e quindi più facilmente soggetto ad errori di calcolo in relazione al rumore di fondo delle misure.

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Enotipizzazione emodinamica PH-1