OBJECTIVE: To verify the hypothesis that the pulmonary vein pulsatility index is higher in fetuses of diabetic mothers than it is in normal fetuses of nondiabetic mothers. METHODS: Twenty-four fetuses of mothers with either gestational or previous diabetes (cases), and 25 normal fetuses of mothers without systemic disease (control) were examined. Fetuses were examined through prenatal Doppler and color flow mapping. The pulmonary vein pulsatility index was obtained by placing the pulsed Doppler sample volume over the right superior pulmonary vein and applying the formula (systolic velocity - presystolic velocity)/mean velocity. RESULTS: The mean gestational age of the study fetuses was 30.3±2.7 weeks, and gestational age of the controls was 29±3.3 weeks, with no significant difference in gestational age between groups (p=0.14). Fetuses of diabetic mothers had a mean pulmonary vein pulsatility index of 1.6±1, and those of the control group had an index of 0.86±0.27. CONCLUSION: Fetuses of diabetic mothers had pulmonary vein pulsatility indexes (parameter easily obtained through Doppler echocardiography that may be related to fetal diastolic function) higher than those in fetuses of mothers with normal glycemia.
Pulmonary vein pulsatility in fetuses of diabetic mothers. Prenatal Doppler echocardiographic study
Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul - Fundação Universitária de Cardiologia. Porto Alegre, RS - Brazil
The incidence of insulin-dependent diabetes mellitus is about 0.8%, and gestational diabetes is 3-5%. Both are evidence of the metabolic disturbances of carbohydrates during pregnancy1. The incidence of congenital malformation is 3 to 4 times greater in children from diabetic mothers than in the general population 2. Among those malformations, 50% are congenital cardiac diseases 3. Maternal diabetes is a risk factor for congenital heart disease and an indication for fetal echocardiography4-12.
Maternal hyperglycemia and the excess of glucose transferred to the fetus encourage fetal pancreatic islets to increase the production of insulin, leading to hyperinsulinism, which is responsible for fetal complications. Fetal myocardial hypertrophy is the most frequent abnormality found in newborns from diabetic mothers, and it may be found in up to 35% of these newborns 13. The interventricular septum is particularly rich in insulin receptors 14, which would justify increased hypertrophy in this segment, secondary to myocardial cell hyperplasia and hypertrophy due to the increased synthesis of fat and proteins.
Fetal Doppler echocardiography has increased our knowledge about the cardiocirculatory changes in the prenatal period. Recent studies have shown significant changes in the cardiovascular flow of fetuses from diabetic mothers, especially in pregnancies with inadequate glycemic control 15.
With the introduction of echocardiography, several clinical studies have demonstrated normal patterns of pulmonary venous flow in children and adults through transesophageal and transthoracic echocardiography 16,17. The use of the pulmonary vein pulsatility index as a parameter for diastolic function evaluation during fetal life has not yet been reported. Thus, we have tested the hypothesis that the pulmonary vein pulsatility index in fetuses from diabetic mothers is greater than that in fetuses from nondiabetic mothers, based on the idea that a less complacent left ventricle would increase presystolic flow impedance in the pulmonary vein, corresponding to the atrial contraction phases. Consequently, it would increase the pulsatility index in this vessel.
Pregnant women with a gestational age between 25 weeks to term were selected and sent to the Unidade de Cardiologia Fetal - Instituto de Cardiologia do RS/Fundação Universitária de Cardiologia (Fetal Cardiology Unit - Cardiology Institute of RS/University Foundation of Cardiology) by several obstetric centers in the city.
Twenty-four fetuses with a gestational age between 25 weeks to term whose mothers had previous or gestational diabetes were examined. The control group was formed by 25 normal fetuses between 25 weeks to term, whose mothers did not have diabetes, also examined sequentially. Fetuses were included in the study when the images obtained were of adequate quality and when cardiac abnormalites apart from septal hypertrophy were excluded.
Fetuses with a gestational age less than 25 weeks, with any other congenital malformation, or those whose mother had a systemic disease other than diabetes mellitus were excluded.
The diagnosis of gestational diabetes was made based on the principles proposed by O'Sullivan and Mahan 18.
The equipment used was an Acuson ASPEN echocardiography system with a convex transducer 4 to 7MHz or a 2.25 to 4MHz
Data were compared with the 2-tailed Student
Mean gestational age of the study fetuses was 30.3 ±2.7 weeks, and of the controls was 29±3.3 weeks. The difference between gestational ages in the 2 groups was not significant, with p=0.14. Mean septal thickening in the study fetuses was 3.6±1mm, and in the control group it was 2.38±0.83mm. In the study fetuses, mean systolic, diastolic, and presystolic velocities were, respectively, 0.29±0.07m/s, 0.21±0.07m/s, and -0.02±0.12m/s, whereas in the controls they were, respectively, 0.27±0.05m/s (NS), 0.22±0.05m/s (NS), and 0.10±0.03m/s (P=0.001). The mean pulmonary vein pulsatility index in the fetuses of diabetic mothers was 1.6±1 (
The classical approach to the study of ventricular filling function in the fetus is the analysis of atrioventricular flow velocities. We are proposing an alternative method to evaluate fetal diastolic function.
Keren et al 20 suggested that pulmonary venous flow is influenced by dynamic changes in left atrial pressure created by contraction and relaxation of the atrium and ventricle. The pulmonary vein flow pattern is mainly determined by the events that occur in the left side of the heart 20. Pulmonary venous flow patterns in fetuses and newborns have been studied. Hong and Choi 21 reported that pulmonary venous flow was continuous from the pulmonary vein to the left atrium in all cardiac cycles and had biphasic peaks: one during systole and the other during diastole. Fetuses have a pulmonary vein pattern similar to that described in the postnatal period, apart from the absence of reverse atrial flow. As the lungs are collapsed in the fetus, the flow is reduced and, additionally, lower velocities may reflect the decreased pulmonary flow volume. Hong and Choi 22 verified that the pattern of pulmonary vein flow in fetuses results from the low pulmonary flow and the reduced capacity of the pulmonary system. The pattern of the pulmonary venous waveform was also described by Laudy et al 23, and reinforces that it has a biphasic flow profile with a systolic and a diastolic component. The nature of the fetal pulmonary venous flow waveform pattern suggests positive pressures towards the left atrium thorough the cardiac cycle.
The pattern of pulmonary venous flow velocity, may be altered in many physiologic and pathologic situations, such as heart rate 24, cardiac output 25, absolute pulmonary flow 26, left atrial pressure 22 and function, mitral valve function, left ventricle pressure and function 22. Talbert and Johnson 27 suggested that the change of shape of the pulmonary venous flow waveform reflects the changes in the pressure waveform of the left atrium and represent the atrial pressure response to both intracardiac and systemic vascular status.
The present study has demonstrated that fetuses from diabetic mothers have a higher pulmonary vein pulsatility index than fetuses from mothers with normal glycemia. It is suggested that this alteration is due to the involvement of fetal diastolic function secondary to previous or gestational maternal diabetes, with left ventricular hypertrophy, and an increase in muscle mass and a consequent decrease in ventricular compliance. The increase in left atrial pressure leads to a restriction of pulmonary venous emptying, resulting in a decrease in presystolic velocity in pulmonary vein or reverse flow in presystole. The marker of this retrograde transmission of pressure would be the increase in pulmonary vein pulsatility index, because this index reflects the correlation between systolic and presystolic velocities, and the mean pulmonary venous flow velocity.
The pulmonary vein pulsatility index is an easily obtained echocardiographic Doppler parameter, which may add information about fetal circulatory dynamics in fetuses from diabetic mothers.
Correspondence to Paulo Zielinsky Unidade de Cardiologia Fetal do IC/FUC Av. Princesa Isabel, 395 Cep 90620-001 - Porto Alegre, RS E-mail:
Received for publication: 11/19/02
Accepted for publication 4/29/03
OBJETIVO: Testar a hipótese de que o índice de pulsatilidade da veia pulmonar é maior em fetos de mães diabéticas do que em fetos normais. MÉTODOS: Examinados 24 fetos de mães com diabetes prévio ou gestacional (casos) e 25 fetos normais de mães sem doença sistêmica (controles). Os fetos foram examinados pela ecocardiografia pré-natal com Doppler e mapeamento de fluxo em cores. O índice de pulsatilidade da veia pulmonar foi obtido colocando-se a amostra volume do Doppler pulsado sobre a veia pulmonar superior direita e aplicando-se a fórmula (velocidade sistólica-velocidade pré-sistólica)/velocidade média. RESULTADOS: Os casos apresentaram idade gestacional média de 30,3 ± 2,7 semanas, e os controles, de 29, ± 3,3 semanas, sem diferença significativa entre as idades gestacionais nos dois grupos (p = 0,14). Os fetos de mães diabéticas apresentaram índice de pulsatilidade da veia pulmonar médio de 1,6 ± 1 e os fetos do grupo controle 0,86 ± 0,27. CONCLUSÃO: Fetos de mães diabéticas apresentam índice de pulsatilidade da veia pulmonar (parâmetro Doppler-ecocardiográfico de fácil obtenção, que pode estar relacionado com a função diastólica fetal) maior do que os de mães com glicemia normal.
Pulsatilidade venosa pulmonar em fetos de mães diabéticas. Estudo doppler-ecocardiográfico pré-natal
Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul - Fundação Universitária de Cardiologia. Porto Alegre, RS
O diabetes mellitus insulino-dependente apresenta incidência de 0,8% e o diabetes gestacional de 3-5%. Ambas são manifestações do distúrbio no metabolismo dos carboidratos na gestação1. Filhos de mães diabéticas apresentam uma incidência de malformações congênitas três ou quatro vezes maior do que a população em geral2. Dessas, até 50% são alterações cardíacas congênitas3. Diabetes materno é um fator de risco para cardiopatia congênita e uma indicação à realização de ecocardiograma fetal4-12.
A hiperglicemia materna e o excesso de glicose ofertado para o feto estimulam as ilhotas pancreáticas fetais a aumentar a produção de insulina, levando ao hiperinsulinismo, responsável por complicações fetais. A hipertrofia miocárdica fetal é a anormalidade, mais freqüentemente, evidenciada em recém nascidos de mães diabéticas, podendo ser encontrada em até 35% desses bebês13. O septo interventricular seria particularmente rico em receptores de insulina14, o que justificaria a hipertrofia mais acentuada nesse nível, secundária a hiperplasia e hipertrofia de células miocárdicas a partir da síntese aumentada de gorduras e proteínas.
O ecocardiograma fetal com Doppler tem aprimorado nosso entendimento sobre as mudanças cardiocirculatórias no período pré-natal. Estudos recentes têm evidenciado significativas modificações no fluxo cardiovascular dos fetos de mães diabéticas, principalmente nas gestações com controle glicêmico inadequado15.
Com a introdução da ecocardiografia, muitos estudos clínicos têm demonstrado os padrões normais de fluxo venoso pulmonar em crianças e adultos através da ecocardiografia transtorácica e transesofágica16,17. A utilidade do índice de pulsatilidade da veia pulmonar, como parâmetro de avaliação da função diastólica durante a vida fetal, ainda não foi relatada. Assim, testamos a hipótese de que o índice de pulsatilidade da veia pulmonar nos fetos de mães diabéticas é maior do que em fetos de mães não diabéticas, com base na idéia de que um ventrículo esquerdo menos complacente aumentaria a impedância ao fluxo pré-sistólico na veia pulmonar, correspondente à fase de contração atrial e, conseqüentemente, aumentaria o índice de pulsatilidade nesse vaso.
Foram selecionadas gestantes com idade gestacional entre 25 semanas até o termo, encaminhadas à Unidade de Cardiologia Fetal - Instituto de Cardiologia do RS/Fundação Universitária de Cardiologia por diversos serviços de obstetrícia da capital.
Foram examinados fetos com idade gestacional entre 25 semanas até o termo, cujas mães apresentavam diabetes prévio ou gestacional. A amostra continha 24 fetos, examinados de forma seqüencial e não intencional. O grupo controle era composto de 25 fetos normais, entre 25 semanas até o termo, cujas mães não apresentavam diabetes, examinados também de forma seqüencial e não intencional. Os fetos foram incluídos no estudo quando as imagens obtidas eram consideradas de qualidade adequada e quando era afastada outra anomalia cardíaca além da hipertrofia septal.
Foram excluídos do estudo fetos com idades gestacionais inferiores a 25 semanas, fetos portadores de qualquer outra malformação congênita ou cujas mães apresentassem doença sistêmica que não o diabetes mellitus.
O diagnóstico de diabetes gestacional foi feito de acordo com os preceitos propostos por O'Sullivan e Mahan18.
O equipamento utilizado foi um ecocardiógrafo marca Acuson, modelo ASPEN com um transdutor curvo de 4 a 7MHz ou um transdutor
Os exames ecocardiográficos fetais foram abrangentes, seguindo a abordagem seqüencial segmentar19, iniciando-se na região umbilical materna e procurando como referenciais anatômicos a espinha dorsal, o fígado e o
Os dados foram comparados pelo teste "t" bicaudal de Student para amostras independentes. O nível discriminativo de significância estatística convencionado foi de 0,05.
Os casos apresentaram idade gestacional média de 30,3 ± 2,7 semanas, e os controles, de 29 ± 3,3 semanas, não sendo significativa a diferença entre as idades gestacionais nos dois grupos, com p = 0,14. A espessura septal média nos casos foi de 3,6 ± 1mm e nos controles de 2,38 ± 0,83mm. Nos casos as médias das velocidades sistólica, diastólica e pré-sistólica foram, respectivamente, de 0,29 ± 0,07m/s; 0,21 ± 0,07m/s e -0,02 ± 0,12m/s, enquanto que nos controles foram, respectivamente, 0,27 ± 0,05m/s (NS); 0,22 ± 0,05m/s (NS) e 0,10 ± 0,03m/s (p=0,001). O índice de pulsatilidade da veia pulmonar médio nos fetos de mães diabéticas foi de 1,60 ± 1 (
A abordagem clássica para o estudo da função de enchimento ventricular no feto é a análise das velocidades dos fluxos atrioventriculares. Estamos propondo um método alternativo de avaliação da função diastólica fetal.
Keren e cols.20 sugeriram que o fluxo nas veias pulmonares é influenciado pelas mudanças dinâmicas na pressão do átrio esquerdo criadas pela contração e pelo relaxamento do átrio e do ventrículo esquerdo. O padrão de fluxo das veias pulmonares é determinado sobremaneira pelos eventos que ocorrem do lado esquerdo do coração20. Os padrões do fluxo venoso pulmonar no feto e no neonato têm sido estudados. Hong & Choi21 relataram que o fluxo venoso pulmonar mostrou-se basicamente contínuo da veia pulmonar até o átrio esquerdo em todos os ciclos cardíacos e apresentava picos bifásicos: um durante a sístole e outro durante a diástole. No feto, o padrão de fluxo da veia pulmonar era similar ao descrito no pós-natal, com a exceção da ausência do fluxo atrial reverso. Tendo em vista que os pulmões estão colapsados no feto, o fluxo é menor e, além disso, velocidades menores poderiam refletir o volume de fluxo pulmonar diminuído. Hong & Choi22 constataram que o padrão de fluxo da veia pulmonar em fetos seria resultante do baixo fluxo pulmonar e da capacitância reduzida que o sistema pulmonar apresenta. O padrão da onda de fluxo pulmonar também foi descrito por Laudy e cols.23, reforçando a constatação de que se trata de um fluxo bifásico com um componente sistólico e outro diastólico. A natureza do padrão da onda do fluxo pulmonar sugere pressões positivas dentro do átrio esquerdo durante o ciclo cardíaco.
O padrão e/ou a velocidade do fluxo venoso pulmonar pode ser alterado em muitas situações fisiológicas ou patológicas, como freqüência cardíaca24, debito cardíaco25, fluxo pulmonar absoluto26, função e pressão atrial esquerda22, função da válvula mitral, pressão e função do ventrículo esquerdo22. Talbert e cols.27 sugeriram que a mudança do formato da onda de fluxo venoso pulmonar reflete as mudanças na pressão no átrio esquerdo e que a onda de fluxo pulmonar proporciona a verdadeira representação da resposta da pressão atrial esquerda ao padrão de pressão vascular intracardíaca e sistêmica.
O presente trabalho demonstrou que fetos de mães diabéticas apresentam índice de pulsatilidade da veia pulmonar maior do que fetos de mães com glicemia normal e é sugerido que esta alteração seja decorrente do comprometimento da função diastólica fetal secundária ao diabetes materno prévio ou gestacional, com hipertrofia ventricular esquerda e aumento da massa muscular e conseqüente diminuição da complacência. O aumento da pressão atrial esquerda levaria a uma restrição ao esvaziamento venoso pulmonar, resultando em diminuição da velocidade pré-sistólica nas veias pulmonares ou fluxo reverso na pré-sístole. O marcador dessa transmissão retrógrada de pressão seria o aumento do índice de pulsatilidade da veia pulmonar, já que esse índice reflete a relação entre a diferença das velocidades sistólica e pré-sistólica e a velocidade média do fluxo venoso pulmonar.
O índice de pulsatilidade da veia pulmonar é um parâmetro Doppler-ecocardiográfico de fácil obtenção, que pode acrescentar informações sobre a dinâmica circulatória fetal em fetos de mães diabéticas.
Correspondence to Paulo Zielinsky Unidade de Cardiologia Fetal do IC/FUC Av. Princesa Isabel, 395 Cep 90620-001 - Porto Alegre, RS E-mail:
Recebido para publicação em 19/11/02
Aceito em 29/4/03