abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC São Paulo, SP, Brazil SC4gKK6SMQDMXcRx8CKvxnq 00005 S0066-782X2004001300005 S0066-782X(04)08300105 10.1590/S0066-782X2004001300005 Artigos Originais Fluxo no ducto venoso e hipertrofia miocárdica em fetos de mães diabéticas Zielinsky Paulo Marcantonio Silvana Nicoloso Luiz Henrique Luchese Stelamaris Hatem Domingos Scheid Marlui Mânica João Luiz Gus Eduardo Ioschpe Satler Fabíola Piccoli Jr. Antônio L. Porto Alegre Rio Grande do Sul Universidade Federal do Rio Grande do Sul Fundação Universitária de Cardiologia Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul Brazil 07 2004 83 1 45 50 25 06 2003 11 12 2003 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

OBJETIVO: Testar a hipótese de que o índice de pulsatilidade do ducto venoso (IPDV) é maior nos fetos de mães diabéticas (FMD) com hipertrofia miocárdica (HM) do que em FMD sem HM e em fetos controles de mães não diabéticas (FMND) comparando os resultados com os picos de velocidade dos fluxos diastólicos nas valvas mitral e tricúspide. MÉTODOS: Estudo transversal incluindo fetos com idade gestacional entre 20 semanas até o termo, divididos em 3 grupos: 56 FMD com HM (grupo I), 36 FMD sem HM (grupo II) e 53 FMND (grupo III, controle). O Doppler-ecocardiograma avaliou o IPDV através da razão (velocidade sistólica - velocidade pré-sistólica)/velocidade média. As ondas E e A dos fluxos mitral e tricúspide foram também avaliadas. RESULTADOS: A média do IPDV no grupo I foi de 1,13 ± 0,64, no grupo II, de 0,84 ± 0,38 e no grupo III de 0,61±0,17. Aplicando-se a ANOVA e o teste de Tukey, houve diferença estatisticamente significativa entre os 3 grupos (p= 0,015 entre os grupos I e II, p < 0,001 entre os grupos I e III e p = 0,017 entre os grupos II e III). A média da onda E mitral foi significativamente maior no grupo I (0,39 ± 0,12 m/s) do que nos grupos II (0,32 ± 0,08 m/s) (p=0,024) e III (0,32 ± 0,08 m/s) (p=0,023). A média da onda E tricúspide foi também maior no grupo I (0,43 ± 0,1 m/s) do que no grupo III (0,35 ± 0,10 m/s) (p= 0,031). CONCLUSÃO: O IPDV é significativamente maior em FMD com HM do que em FMD sem HM e do que em FMND. Como o IPDV pode representar modificações na complacência ventricular, este índice pode ser um parâmetro mais sensível para a avaliação da função diastólica fetal.

 diabetes materno hipertrofia miocárdica fetal ducto venoso função diastólica 17 08 2004

ARTIGO ORIGINAL

Fluxo no ducto venoso e hipertrofia miocárdica em fetos de mães diabéticas

Paulo Zielinsky; Silvana Marcantonio; Luiz Henrique Nicoloso; Stelamaris Luchese; Domingos Hatem; Marlui Scheid; João Luiz Mânica; Eduardo Ioschpe Gus; Fabíola Satler; Antônio L. Piccoli Jr.

Unidade de Cardiologia Fetal do Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul - Fundação Universitária de Cardiologia - Programa de Pós-Graduação em Pediatria da Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Porto Alegre, RS

Endereço para correspondência

RESUMO

OBJETIVO: Testar a hipótese de que o índice de pulsatilidade do ducto venoso (IPDV) é maior nos fetos de mães diabéticas (FMD) com hipertrofia miocárdica (HM) do que em FMD sem HM e em fetos controles de mães não diabéticas (FMND) comparando os resultados com os picos de velocidade dos fluxos diastólicos nas valvas mitral e tricúspide.

MÉTODOS: Estudo transversal incluindo fetos com idade gestacional entre 20 semanas até o termo, divididos em 3 grupos: 56 FMD com HM (grupo I), 36 FMD sem HM (grupo II) e 53 FMND (grupo III, controle). O Doppler-ecocardiograma avaliou o IPDV através da razão (velocidade sistólica – velocidade pré-sistólica)/velocidade média. As ondas E e A dos fluxos mitral e tricúspide foram também avaliadas.

RESULTADOS: A média do IPDV no grupo I foi de 1,13 ± 0,64, no grupo II, de 0,84 ± 0,38 e no grupo III de 0,61±0,17. Aplicando-se a ANOVA e o teste de Tukey, houve diferença estatisticamente significativa entre os 3 grupos (p= 0,015 entre os grupos I e II, p < 0,001 entre os grupos I e III e p = 0,017 entre os grupos II e III). A média da onda E mitral foi significativamente maior no grupo I (0,39 ± 0,12 m/s) do que nos grupos II (0,32 ± 0,08 m/s) (p=0,024) e III (0,32 ± 0,08 m/s) (p=0,023). A média da onda E tricúspide foi também maior no grupo I (0,43 ± 0,1 m/s) do que no grupo III (0,35 ± 0,10 m/s) (p= 0,031).

CONCLUSÃO: O IPDV é significativamente maior em FMD com HM do que em FMD sem HM e do que em FMND. Como o IPDV pode representar modificações na complacência ventricular, este índice pode ser um parâmetro mais sensível para a avaliação da função diastólica fetal.

Palavras chaves: diabetes materno; hipertrofia miocárdica fetal; ducto venoso; função diastólica

Nos últimos anos, tem-se observado uma melhora do manejo de gestantes diabéticas, com redução da morbidade e da mortalidade materno-fetais 1,2. Ainda assim, atualmente, até 25% dos recém nascidos de mães diabéticas apresentam complicações neonatais 2.

Sabe-se que as alterações decorrentes do diabetes materno são devidas à hiperinsulinemia fetal associada ao aumento do número de receptores de insulina no coração, levando à hiperplasia e à hipertrofia das células miocárdicas, pelo aumento da síntese de proteínas e gorduras 3-6.

A hipertrofia miocárdica fetal é a anormalidade mais frequentemente evidenciada no diabetes mellitus materno, podendo ser encontrada em até 35% desses bebês 7-10 (fig.1).

O septo interventricular parece ser particularmente rico em receptores para insulina 11, o que justificaria a hipertrofia mais acentuada nessa estrutura.

Alterações do enchimento ventricular esquerdo, dependentes ou não da hipertrofia miocárdica, têm sido descritas entre 20 e 36 semanas de gestação 12. Os estudos destinados à avaliação da função diastólica fetal têm utilizado a análise da relação E/A dos fluxos mitral e tricúspide 12,13.

O fluxo no ducto venoso tem papel fundamental na hemodinâmica fetal e sua análise tem sido objeto de estudo em diversas situações patológicas 14-19.

Como o fluxo de sangue altamente saturado dirigido ao forame oval depende diretamente da velocidade do fluxo no ducto venoso20, torna-se racional o estudo dessa velocidade nas diferentes fases do ciclo cardíaco em fetos de mães diabéticas com e sem hipertrofia miocárdica, comparando-se com fetos controles de mães sem diabetes.

O índice de pulsatilidade do fluxo no ducto venoso, por refletir a sua impedância, pode ser um parâmetro útil para avaliar o papel da hipertrofia miocárdica e do diabetes materno na função diastólica ventricular fetal (fig. 2). Assim, a hipótese conceitual deste trabalho é de que fetos com hipertrofia miocárdica apresentem uma maior impedância ao fluxo pelo ducto venoso (com um maior índice de pulsatilidade) do que fetos sem hipertrofia miocárdica e do que fetos normais.

Métodos

Trata-se de um estudo transversal, de caráter observacional, envolvendo 56 fetos de mães diabéticas e 53 fetos normais, de mães sem diabetes, com idades gestacionais entre 20 semanas até o termo, examinadas no período de outubro de 2001 a dezembro de 2002.

A amostra foi dividida em 3 grupos: grupo I – 20 fetos de mães diabéticas com hipertrofia septal (FMD com HM); grupo II – 36 fetos de mães diabéticas sem hipertrofia septal (FMD sem HM); grupo III – 53 fetos controles, de mães sem diabetes.

Na avaliação ultra-sonográfica prévia à avaliação cardiológica, foi analisada a anatomia fetal para afastar malformações e a biometria fetal para definir a idade gestacional 21.

Os exames ecocardiográficos fetais foram realizados de maneira seqüencial e segmentar 22. As estruturas cardíacas e vasculares foram estudadas em cortes de quatro câmaras, longitudinais, transversais e sagitais.

No ecocardiograma fetal com Doppler e mapeamento a cores foi dada especial atenção às características do fluxo no ducto venoso, assim como à presença de hipertrofia miocárdica e aos fluxos das valvas mitral e tricúspide.

A hipertrofia miocárdica foi caracterizada pela medida da espessura do septo interventricular no final da diástole superior a 2 desvios padrão em relação à idade gestacional, conforme técnica já descrita anteriormente, utilizando-se como referência o nomograma proposto por Allan 23. O cursor foi dirigido de forma perpendicular ao septo interventricular em posição distal aos folhetos das valvas atrioventriculares, com imagem bidimensional em corte de quatro câmaras.

O ducto venoso foi identificado efetuando-se um corte transversal do abdome fetal, na altura da inserção do cordão umbilical. Utilizou-se o índice de pulsatilidade para veias na análise do ducto venoso, sendo o seu resultado anormal quando valores superiores ao percentil 95 da curva de normalidade para a idade gestacional correspondente, baseado em normograma local24,25. Especial atenção foi prestada nos casos em que o ducto venoso apresentava-se muito alterado, com fluxo reverso durante a contração atrial, pois a colocação da amostra-volume na veia umbilical intra-abdominal poderia simular um ducto venoso anormal. O índice de pulsatilidade venosa (IPV), calculado eletronicamente pelo equipamento após traçado manual das velocidades da curva do ducto venoso, foi obtido pela razão (velocidade sistólica máxima menos a velocidade pré-sistólica), dividido pela velocidade média entre as velocidades sistólica, diastólica e pré-sistólica (fig.2).

Para fins de cotejamento com a avaliação do fluxo no ducto venoso foi, também, realizada a análise dos fluxos atrioventriculares utilizando o Doppler pulsátil. As curvas correspondentes ao fluxo através das valvas atrioventriculares foram obtidas a partir de um corte de quatro câmaras. A amostra de volume foi colocada em posição imediatamente distal aos folhetos valvares, no interior dos ventrículos. Para se obter as velocidades máximas, somente foram incluídos no estudo os fetos nos quais foi possível alinhar o feixe de ultra-som e a direção do fluxo sanguíneo de forma paralela ou formando um ângulo menor que 20°. As variáveis medidas foram o pico da onda A e o pico da onda E em m/s, correspondentes ao fluxo mitral e tricúspide. A relação E/A foi calculada para cada batimento.

Foi utilizado, para a realização dos exames um equipamento ecocardiográfico com capacidade para imagens bidimensionais, módulo M, Doppler pulsátil e contínuo e mapeamento em cores, equipado com transdutores phased array e convexos, de 2.0 a 7.0 MHZ.

Os estudos foram gravados para documentação e revisão. Todas as gestantes assinaram um termo de consentimento informado. A pesquisa foi avaliada e aprovada pelo Comitê Ética em Pesquisa Médica do Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul / Fundação Universitária de Cardiologia.

Os dados quantitativos foram descritos através de média e desvio padrão. A análise da variância (ANOVA) foi utilizada para a comparação dos índices de pulsatilidade e dos fluxos mitral e tricúspide nos 3 grupos. Foi empregado o teste de Tukey para a análise de comparações múltiplas. O septo interventricular foi analisado através do teste t de Student para a comparação entre os grupos I e II. A idade gestacional foi controlada através da análise de covariância. O nível discriminativo de significância estatística convencionado foi de 0,05. Os dados foram analisados com o auxílio do pacote estatístico SPSS versão 11.0.

Resultados

Dos 118 fetos estudados, foram excluídos nove (três por janela acústica inadequada, dois por hipertensão materna, um por onfalocele e dois por cardiopatia estrutural fetal), restando 109 gestantes entre 20 semanas de gestação até o termo, das quais 56 eram diabéticas e 53 não diabéticas. Das diabéticas, 8 (7,3%) tinham diagnóstico de diabetes mellitus prévio e 48 (44%) de diabetes mellitus gestacional.

As pacientes foram divididas em três grupos: grupo I, de fetos de mães diabéticas com hipertrofia septal (n = 20; 18,3 %); grupo II, de fetos de mães diabéticas sem hipertrofia septal (n=36; 33,%) e grupo III, de fetos normais de mães não diabéticas (n = 53; 48,6%). A idade materna, a paridade e a idade gestacional estão descritas na tabela I. Não houve diferença dos níveis glicêmicos entre os grupos I e II.

As médias e medianas das glicemias e das espessuras septais estão descritas na tabela II. Aplicando-se o teste t de Student, o septo interventricular foi significativamente maior no grupo I do que no grupo II (p<0,001).

O índice de pulsatilidade do ducto venoso no grupo de fetos de mães diabéticas com hipertrofia septal (grupo I) variou de 0,29 a 2,56, com média de 1,13 ± 0,64 e mediana de 1,01. No grupo II, o índice de pulsatilidade do ducto venoso foi de 0,25 a 1,82, com média de 0,83 ± 0,38 e mediana de 0,73. No grupo controle, o índice de pulsatilidade variou de 0,35 a 0,9, com média de 0,61 ± 0,17 e mediana de 0,6 (fig. 3 e 4).

Aplicando-se a ANOVA e o teste de Tukey, confirmou-se que a média e a mediana do índice de pulsatilidade do grupo I foram significativamente maiores que as do grupo II (p = 0,015) e do que as do grupo III (p < 0,001). Comparando-se o índice de pulsatilidade do ducto venoso do grupo II com o do grupo III, também foi demonstrada uma diferença estatisticamente significativa (p = 0,017). A diferença significativa entre os grupos manteve-se mesmo ao ser controlada a idade gestacional, através do teste de covariância.

A tabela III apresenta os valores das ondas E e A dos fluxos mitral e tricúspide.

O pico da onda E do fluxo mitral foi significativamente maior (p = 0,024) no grupo I do que no grupo II e no grupo III (p=0,023) (fig. 5).

O pico da onda E do fluxo tricúspide foi significativamente maior no grupo I do que no grupo III (p = 0,031) (fig. 6), não havendo diferença entre os grupos I e II (p= 0,68).

Discussão

Os filhos de mães diabéticas apresentam risco estabelecido de desenvolver hipertrofia miocárdica, mesmo com controle metabólico materno adequado 26,27. A manifestação da hipertrofia miocárdica no recém-nascido varia desde a ausência de sintomas até um quadro de insuficiência cardíaca grave, por disfunção diastólica 28. A gravidade da situação estaria relacionada ao controle do diabetes 29. As alterações microscópicas do miocárdio hipertrófico dos filhos de mães diabéticas incluem, além de hiperplasia e hipertrofia, uma desorganização do padrão normal das miofibrilas, semelhante àquele encontrado na miocardiopatia do adulto 30.

A diástole compreende o período de tempo entre o fechamento das valvas semilunares e o fechamento das valvas atrioventriculares. Divide-se em quatro fases: relaxamento isovolumétrico, fase de enchimento rápido (relacionada ao relaxamento ventricular), fase de enchimento lento e contração atrial (relacionada à complacência).

A ecocardiografia com Doppler é um método adequado para estudar de forma não invasiva a função diastólica, através das curvas que relacionam tempo e velocidade de enchimento ventricular 31,32. A medida das velocidades dos fluxos mitral e tricúspide permite avaliar o volume do fluxo de entrada ventricular durante a diástole, o qual, por sua vez, é dependente do gradiente de pressão atrioventricular. Embora essa medida não permita uma determinação direta da função diastólica, permite inferir informações sobre o relaxamento e a complacência ventricular 33.

Estudos que validaram a utilização da Doppler - ecocardiografia para a avaliação da função diastólica empregaram, fundamentalmente, o registro do Doppler da valva mitral 34. Durante a vida intra-uterina, as circulações sistêmica e pulmonar funcionam em paralelo. Até o momento atual, avaliar a função diastólica do coração do feto tem implicado em estudo dos fluxos mitral e tricúspide.

A partir da 10a semana, já é possível identificar a onda E e a onda A 34. O perfil de enchimento diastólico através das valvas atrioventriculares evidencia uma velocidade diastólica mais elevada na fase de contração atrial (onda A) do que no início da diástole (onda E) 35,36. A relação E/A mantém-se < 1 durante toda a vida fetal.

Segundo Tsyvian e cols.,12 além da hipertrofia miocárdica nos fetos de mães diabéticas, há alteração do enchimento ventricular esquerdo, entre 20 e 36 semanas de gestação. O enchimento ventricular esquerdo é dependente da diástole miocárdica e é modificado por diversos fatores, verificando-se influência da deterioração da força ativa da pós-carga e da complacência da parede ventricular. A razão entre o enchimento ventricular precoce (E) e o tardio (A), ao nível das válvulas mitral e tricúspide (razão E/A), medida pelo eocardiograma, é usada para estabelecer a contribuição da contração atrial para o fluxo transmitral total. Como já mencionado, estes índices têm sido as principais medidas indiretas da função diastólica. Rizzo e cols. demonstraram diminuição da função diastólica nos fetos de mães diabéticas expressa por essa razão. Uma complacência ventricular reduzida em fetos de mães diabéticas poderia ser secundária a um espessamento de parede ou a outros fatores13, como alterações metabólicas do ambiente uterino associado a mudanças qualitativas do colágeno (aumento do colágeno fluorescente no miocárdio) 12. A maior velocidade da onda E nas valvas mitral e tricúspide no grupo de fetos de mães diabéticas com hipertrofia miocárdica encontrada no presente trabalho poderia refletir um padrão de relaxamento alterado. Tsyvian e cols.12, em um estudo com fetos de mães diabéticas insulino-dependentes, demonstraram, através da razão E/A, diminuição na função diastólica destes fetos12. Macklon e cols.37, pesquisando a função cardíaca dos fetos de mães diabéticas entre 18 e 20 semanas, não encontraram diferenças em relação ao grupo controle, ao contrário de estudos prévios que descreveram a diminuição da razão E/A nas valvas atrioventriculares e altos valores de velocidade de pico nas vias de saída entre 20 e 36 semanas de gestação. Esses achados podem simplesmente refletir a fase precoce em que esses fetos foram examinados, indicando que as mudanças funcionais se tornam evidentes tardiamente nas gestações com a influência do diabetes, ou sugerir que a análise dos fluxos atrioventriculares possa não ser suficientemente sensível para avaliar a função diastólica.

Rizzo e cols.38, ao pesquisarem o fluxo cardíaco e venoso com o uso combinado de ecocardiograma transvaginal e Doppler, mostraram evidências de mudanças dramáticas no padrão de fluxo entre a 11° e a 20° semana de gestação. Essas mudanças são mais marcantes do que aquelas que ocorrem tardiamente na gestação, sugerindo um período de rápido desenvolvimento do coração fetal. Com isso, anormalidades metabólicas, como as observadas no diabetes materno, podem afetar e prejudicar o desenvolvimento precoce do coração fetal. Ao pesquisar o fluxo cardíaco e venoso de fetos de mães diabéticas controladas e não controladas e comparar com um grupo controle, foi demonstrado que os fetos de mães diabéticas tinham um menor aumento da razão E/A, um menor decréscimo no fluxo reverso da veia cava inferior e a presença de pulsação na veia umbilical até a 16° semana de gestação. Essas alterações podem ser o reflexo de mudanças na pré-carga, na pós-carga ou na complacência ventricular.

O presente trabalho avalia o comportamento do fluxo no ducto venoso em fetos de mães diabéticas com e sem hipertrofia miocárdica, comparando-o com um grupo de fetos normais de mães não diabéticas. Observou-se que os fetos de mães diabéticas com hipertrofia septal mostravam índice de pulsatilidade no ducto venoso significativamente maior do que os fetos de mães diabéticas sem hipertrofia septal e do que os controles, confirmando a hipótese conceitual. Este comportamento pode ser atribuído a alterações na função diastólica ventricular nos fetos com hipertrofia miocárdica, já que o índice de pulsatilidade do fluxo no ducto venoso representa a impedância por ele sofrida durante o ciclo cardíaco, e que é influenciada pela capacidade de enchimento dos ventrículos. Importa ressaltar que a diferença encontrada entre o grupo II e o grupo III sugere que outros fatores, além da hipertrofia miocárdica, interfiram na função diastólica fetal no diabetes materno.

Embora o índice de pulsatilidade do ducto venoso não tivesse distribuição normal, os valores da média e da mediana dos fluxos no ducto venoso não foram discrepantes. Por isso, optou-se por descrever as médias e realizar os testes paramétricos para que se pudesse comparar com outros estudos.

A avaliação do fluxo através das valvas mitral e tricúspide demonstrou que a onda E, em ambas as valvas, era significativamente maior nos fetos com hipertrofia miocárdica do que nos controles, sugerindo que o relaxamento diastólico de ambos os ventrículos estivesse alterado na presença de hipertrofia de suas paredes. Não foi observada diferença na onda A das valvas mitral e tricúspide (o que refletiria alteração na complacência ventricular). Entretanto, os resultados observados na análise do fluxo no ducto venoso sugerem que a complacência dos ventrículos esteja comprometida como conseqüência da hipertrofia miocárdica e do diabetes materno, o que indicaria uma possível maior sensibilidade da avaliação do ducto venoso do que da análise dos fluxos atrioventriculares na detecção da hipocomplacência ventricular.

Nossos resultados mostram diferenças em relação ao estudo de Rizzo e cols 38 provavelmente devido ao fato de que no presente estudo foram avaliadas gestantes com idade gestacional mais avançada, reforçando a idéia de que alterações num período mais precoce da gestação sejam mais evidentes do que aquelas surgidas mais tardiamente, como aliás foi sugerido pelos próprios autores. Além disso, no trabalho de Rizzo e cols., os fetos de mães diabéticas não foram separados em dois grupos (com e sem hipertrofia), como neste estudo. Sabendo-se que a hipertrofia miocárdica está relacionada com anormalidades no relaxamento ventricular, era de se esperar alterações na fase de enchimento precoce nos fetos de mães diabéticas com hipertrofia miocárdica comparados com fetos de mães diabéticas sem hipertrofia miocárdica e com fetos de gestantes sem diabetes, o que realmente foi demonstrado.

Conclusão

Em conclusão, fetos de mães diabéticas portadores de hipertrofia miocárdica apresentam comprometimento do fluxo através do ducto venoso, com aumento do índice de pulsatilidade desse fluxo em relação a fetos de mães diabéticas com espessura miocárdica normal e a fetos normais de mães sem diabetes. Esse comportamento pode estar relacionado a alterações da função diastólica fetal, que afetem o relaxamento e a complacência dos ventrículos, como conseqüência da hipertrofia miocárdica e do diabetes mellitus materno.

Dr. Paulo Zielinsky

Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul - Unidade de Pesquisa

Av. Princesa Isabel, 395 - Santana

Cep 90620 001 Porto Alegre - RS

E-mail:

zielinsky@cardiol.br /

pesquisa@cardnet.tche.br

Recebido para Publicação em 25/06/2003

Aceito em 11/12/03

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OBJECTIVE: To test the hypothesis that the pulsatility index of ductus venosus (PIDV) is greater in the fetuses of diabetic mothers (FDM) with myocardial hypertrophy (MH) than in the FDM with no MH and in the control fetuses of nondiabetic mothers (FNDM). Comparing the results with mitral and tricuspid diastolic peak flows. METHODS: The cross-sectional study included fetuses with gestational ages ranging from 20 weeks to term, divided into the following 3 groups: 56 FDM with MH (group I), 36 FDM with no MH (group II), and 53 FNDM (group III, control). The Doppler echocardiogram assessed the PIDV through the ratio (systolic velocity - presystolic velocity)/mean velocity. The mitral and tricuspid E and A waves were also assessed. RESULTS: The mean PIDV in groups I, II, and III were 1.13 ± 0.64, 0.84 ± 0.38, and 0.61±0.17, respectively. Using ANOVA and the Tukey test, a statistically significant difference was found in the 3 groups (P = 0.015 between groups I and II; P < 0.001 between groups I and III; and P = 0.017 between groups II and III). The mean mitral E wave was significantly greater in group I (0.39 ± 0.12 m/s) than in groups II (0.32 ± 0.08 m/s) (P = 0.024) and III (0.32 ± 0.08 m/s) (P = 0.023). The mean tricuspid E wave was also greater in group I (0.43 ± 0.1 m/s) than in group III (0.35 ± 0.10 m/s) (P = 0.031). CONCLUSION: The PIDV is significantly greater in FDM with MH than in FDM with no MH and in FNDM. Because the PIDV may represent modifications in ventricular compliance, this index may be a more sensitive parameter for assessing fetal diastolic function.

 maternal diabetes fetal myocardial hypertrophy ductus venosus diastolic function

ORIGINAL ARTICLE

Ductus venosus flow and myocardial hypertrophy in fetuses of diabetic mothers

Paulo Zielinsky; Silvana Marcantonio; Luiz Henrique Nicoloso; Stelamaris Luchese; Domingos Hatem; Marlui Scheid; João Luiz Mânica; Eduardo Ioschpe Gus; Fabíola Satler; Antônio L. Piccoli Jr.

Fetal Cardiology Unit of the Instituto de Cardiologia of Rio Grande do Sul

Fundação Universitária de Cardiologia - Postgraduation Program on Pediatrics of the Federal University of Rio Grande do Sul

Porto Alegre; RS - Brazil

Correspondence

OBJECTIVE: To test the hypothesis that the pulsatility index of ductus venosus (PIDV) is greater in the fetuses of diabetic mothers (FDM) with myocardial hypertrophy (MH) than in the FDM with no MH and in the control fetuses of nondiabetic mothers (FNDM). Comparing the results with mitral and tricuspid diastolic peak flows.

METHODS: The cross-sectional study included fetuses with gestational ages ranging from 20 weeks to term, divided into the following 3 groups: 56 FDM with MH (group I), 36 FDM with no MH (group II), and 53 FNDM (group III, control). The Doppler echocardiogram assessed the PIDV through the ratio (systolic velocity – presystolic velocity)/mean velocity. The mitral and tricuspid E and A waves were also assessed.

RESULTS: The mean PIDV in groups I, II, and III were 1.13 ± 0.64, 0.84 ± 0.38, and 0.61±0.17, respectively. Using ANOVA and the Tukey test, a statistically significant difference was found in the 3 groups (P = 0.015 between groups I and II; P < 0.001 between groups I and III; and P = 0.017 between groups II and III). The mean mitral E wave was significantly greater in group I (0.39 ± 0.12 m/s) than in groups II (0.32 ± 0.08 m/s) (P = 0.024) and III (0.32 ± 0.08 m/s) (P = 0.023). The mean tricuspid E wave was also greater in group I (0.43 ± 0.1 m/s) than in group III (0.35 ± 0.10 m/s) (P = 0.031).

CONCLUSION: The PIDV is significantly greater in FDM with MH than in FDM with no MH and in FNDM. Because the PIDV may represent modifications in ventricular compliance, this index may be a more sensitive parameter for assessing fetal diastolic function.

Key words: maternal diabetes; fetal myocardial hypertrophy; ductus venosus; diastolic function

In recent years, improvement in the management of diabetic pregnant women has been observed, with a reduction in maternal-fetal morbidity and mortality 1,2. Nevertheless, currently, up to 25% of the newborn babies of diabetic mothers have neonatal complications 2.

The alterations resulting from maternal diabetes are due to fetal hyperinsulinemia associated with an increase in the number of insulin receptors in the heart, leading to hyperplasia and hypertrophy of myocardial cells, because of the increase in protein and fat synthesis 3-6.

Fetal myocardial hypertrophy is the most frequently found abnormality in maternal diabetes mellitus, being observed in up to 35% of those babies 7-10 (fig. 1).

The ventricular septum seems to be particularly rich in insulin receptors 11, which could explain the more accentuated hypertrophy of that structure.

Alterations in left ventricular filling, depending or not on myocardial hypertrophy, have been reported between the 20th and 36th gestational weeks 12. The studies aimed to assess fetal diastolic function have used analysis of the E/A ratio of mitral and tricuspid flows 12,13.

Ductus venosus flow plays a fundamental role in fetal hemodynamics, and its analysis has been the object of study in several pathological situations 14-19.

Because the flow of highly saturated blood to the foramen ovale depends directly on the velocity of ductus venosus flow 20, it is rational to study that velocity in different phases of the cardiac cycle in fetuses of diabetic mothers with and without myocardial hypertrophy, and to compare it with that of control fetuses of nondiabetic mothers.

Because the pulsatility index of ductus venosus flow reflects its impedance, it may be a useful parameter for assessing the role of myocardial hypertrophy and of maternal diabetes in fetal diastolic ventricular function (fig. 2). Therefore, the conceptual hypothesis of this study is that fetuses with myocardial hypertrophy have greater impedance to the ductus venosus flow (with a greater pulsatility index) than do normal fetuses and fetuses without myocardial hypertrophy.

Methods

A cross-sectional observational study that included 56 fetuses of diabetic mothers and 53 healthy fetuses of nondiabetic mothers, whose gestational ages ranged from 20 weeks to term was carried out from October 2001 to December 2002.

The sample was divided into the following 3 groups: group I – 20 fetuses of diabetic mothers with septal hypertrophy (FDM with MH); group II – 36 fetuses of diabetic mothers without septal hypertrophy (FDM without MH); group III – 53 control fetuses of nondiabetic mothers.

In the ultrasound assessment prior to cardiological evaluation, the fetal anatomy was analyzed to rule out malformations, as was fetal biometry to define gestational age 21.

Fetal echocardiographic examinations were performed in a sequential and segmentary manner 22. Cardiac and vascular structures were studied in 4-chamber, longitudinal, transverse, and sagittal views.

At fetal Doppler echocardiography and color-flow mapping, special attention was given to the characteristics of the ductus venosus flow, as well as to the presence of myocardial hypertrophy and to mitral and tricuspid valve flows.

Myocardial hypertrophy was characterized by a ventricular septum thickness at the end of diastole greater than 2 standard deviations according to gestational age, using a previously described technique and as a reference the nomogram proposed by Allan 23. The cursor was perpendicularly directed to the ventricular septum in a position distal to the leaflets of the atrioventricular valves, with 2-dimensional imaging in 4-chamber view.

The ductus venosus was identified by using a transversal view of the fetal abdomen at the level of the insertion of the umbilical cord. The pulsatility index for veins was used in the analysis of the ductus venosus, and its result was considered abnormal when values greater than the 95th percentile of the curve of normality for the corresponding gestational age were found based on the local nomogram 24,25. Special attention was given to cases in which the ductus venosus was extremely altered with reverse flow during atrial contraction, because the placement of the sample volume in the intra-abdominal umbilical vein could simulate an abnormal ductus venosus. The venous pulsatility index (VPI), electronically calculated by the equipment after manual tracing of the velocities of the curve of the ductus venosus, was obtained with the following ratio: (maximum systolic velocity minus the presystolic velocity) divided by the mean velocity between the systolic, diastolic, and presystolic velocities (fig.2).

For comparison with the assessment of the ductus venosus flow, atrioventricular flows were analyzed by pulsed Doppler. The curves corresponding to the flow through the atrioventricular valves were obtained based on a 4-chamber view. The sample volume was placed immediately distal to the valvular leaflets, inside the ventricles. For obtaining the maximum velocities, only the fetuses in whom the ultrasound beam could be aligned with the blood flow in parallel or at an angle lower than 20° were included in the study. The variables measured were the A wave peak and E wave peak in m/s corresponding to the mitral and tricuspid flows. The E/A ratio was calculated for each beat.

An echocardiographic device capable of 2-dimensional imaging, M mode, pulsed and continuous Doppler, and color mapping equipped with phased array and convex transducers from 2.0 to 7.0 MHZ was used in the study.

The studies were recorded for documentation and review. All pregnant women signed a written informed consent. The research was assessed and approved by the Committee on Ethics in Medical Research of the Instituto de Cardiologia of the Rio Grande do Sul/Fundação Universitária de Cardiologia.

The quantitative data were reported as mean and standard deviation. The analysis of variance (ANOVA) was used for comparing the ductus venosus pulsatility index and the mitral and tricuspid flows in the 3 groups. The Tukey test was used for analysis of multiple comparisons. The ventricular septum was analyzed by using the Student t test for comparison between groups I and II. The gestational age was controlled by analysis of covariance. The discriminating statistical significance level adopted was 0.05. Data were analyzed using the SPSS statistical program, version 11.0.

Results

Of the 118 fetuses studied, 9 were excluded (3 due to an inadequate acoustic window, 2 due to maternal hypertension, 1 due to omphalocele, and 2 due to fetal structural heart disease), which left 109 pregnancies between the 20th gestational week and term, of which 56 were diabetic and 53 nondiabetic. Of the diabetic women, 8 (7.3%) had previous diabetes mellitus and 48 (44%) had gestational diabetes.

The patients were divided into 3 groups: group I, comprising 20 (18.3%) fetuses of diabetic mothers with septal hypertrophy; group II, comprising 36 (33%) fetuses of diabetic mothers without septal hypertrophy; and group III, comprising 53 (48.6%) healthy fetuses of nondiabetic mothers. Maternal age, parity, and gestational age are shown in table I. No difference in glycemic levels was observed between groups I and II.

The means and medians of the glycemias and of the septal thicknesses are shown in table II. When applying the Student t test, the ventricular septum was significantly thicker in group I than in group II (P < 0.001).

The pulsatility index of ductus venosus in the group of fetuses of diabetic mothers with septal hypertrophy (group I) ranged from 0.29 to 2.56 (mean = 1.13 ± 0.64; median = 1.01). The pulsatility index of ductus venosus in group II ranged from 0.25 to 1.82 (mean = 0.83 ± 0.38; median = 0.73). The pulsatility index of ductus venosus in the control group ranged from 0.35 to 0.9 (mean = 0.61 ± 0.17; median = 0.6) (fig. 3 and 4).

When applying the Tukey test and ANOVA, the mean and median pulsatility index were significantly higher in group I than in group II (P=0.015) and group III (P < 0.001). Comparing the pulsatility index of ductus venosus in group II with that in group III, a statistically significant difference (P=0.017) was observed. The significant difference between the groups was maintained even when controlling the gestational age with the covariance test.

Table III shows the values of the E and A waves of the mitral and tricuspid flows.

The mitral E wave peak flow was significantly higher (P=0.024) in group I than in groups II and III (P=0.023) (fig. 5).

The tricuspid E wave peak flow was significantly higher in group I than in group III (P=0.031) (fig. 6); no difference was found between groups I and II (P=0.68).

Discussion

Infants of diabetic mothers have an established risk of developing myocardial hypertrophy even with adequate maternal metabolic control 26,27. The manifestation of myocardial hypertrophy in the newborn ranges from the lack of symptoms to severe heart failure due to diastolic dysfunction 28. The severity of the situation is related to the control of diabetes 29. Microscopic alterations of the hypertrophic myocardium of the infants of diabetic mothers include, in addition to hyperplasia and hypertrophy, a disorganization of the normal pattern of the myofibrils, similar to that found in the cardiomyopathy of the adult 30.

Diastole comprises the time period between closure of the semilunar valves and closure of the atrioventricular valves. It is divided into the following 4 phases: isovolumetric relaxation; rapid filling (related to ventricular relaxation); slow filling; and atrial contraction (related to compliance).

Doppler echocardiography is an adequate method for studying diastolic function in a noninvasive manner, using curves that relate time and velocity of ventricular filling 31,32. Measurement of mitral and tricuspid flow velocities allows assessment of the volume of ventricular inflow during diastole, which, in turn, depends on the atrioventricular pressure gradient. Although this measurement does not allow a direct determination of diastolic function, it allows inferring information on ventricular relaxation and compliance 33.

Studies confirming the value of Doppler echocardiography for assessing diastolic function used mainly Doppler recordings of the mitral valve 34. During intrauterine life, systemic and pulmonary circulations act in parallel. Until the present time, assessing diastolic function of the fetal heart implyed in the study of mitral and tricuspid flows.

From the 10th gestational week onwards, E and A waves may be identified 34. The profile of diastolic filling through the atrioventricular valves shows a higher diastolic velocity in the atrial contraction phase (A wave) than in the beginning of diastole (E wave) 35,36. The E/A ratio is < 1 during the entire fetal life.

According to Tsyvian et al 12, in addition to myocardial hypertrophy in fetuses of diabetic mothers, an alteration in left ventricular filling occurs between the 20th and 36th gestational weeks. Left ventricular filling depends on myocardial diastole and is modified by several factors. An influence of the deterioration of the active force of afterload and compliance of the ventricular wall is observed. The ratio between early (E) and late (A) ventricular filling at the level of mitral and tricuspid valves (E/A ratio) at echocardiography is used to establish the contribution of atrial contraction to total transmitral flow. As already mentioned, these indices have been the major indirect measurements of diastolic function. Rizzo et al 13 reported a reduction in diastolic function in fetuses of diabetic mothers expressed by this ratio. A reduced ventricular compliance in fetuses of diabetic mothers could be secondary to wall thickening or to other factors, such as metabolic alterations in the uterine environment associated with qualitative changes in collagen (an increase in the fluorescent collagen in the myocardium) 12. The higher E wave velocity in mitral and tricuspid valves in the group of fetuses of diabetic mothers with myocardial hypertrophy found in this study could reflect an altered pattern of relaxation. Tsyvian et al 12, in a study including fetuses of insulin-dependent diabetic mothers, showed a reduction in diastolic function, using the E/A ratio. Macklon et al 37, studying the cardiac function of fetuses of diabetic mothers between the 18th and 20th gestational weeks, found no difference comparing to the control group, contrary to results of previous studies reporting a reduction in E/A ratio in the atrioventricular valves and high values of peak velocity in the outflow tracts between the 20th and 36th gestational weeks. These findings may merely reflect the early phase in which these fetuses were examined, indicating that functional changes become evident late in gestations influenced by diabetes, or suggest that the analysis of the atrioventricular flows may not be sensitive enough to assess diastolic function.

Rizzo et al 38, studying cardiac and venous flows by using an association of transvaginal and Doppler echocardiograms, reported evidence of dramatic changes in the flow pattern between the 11th and 20th gestational weeks. These changes are more significant than those occurring in late pregnancy, suggesting a period of rapid development of the fetal heart. Therefore, metabolic abnormalities, such as those observed in maternal diabetes, may affect and hinder the early development of the fetal heart. When studying the cardiac venous flow of fetuses of controlled and noncontrolled diabetic mothers and comparing it with that in a control group, fetuses of diabetic mothers had a smaller increase in the E/A ratio, a smaller decrease in the reverse flow in the inferior vena cava, and pulsations in the umbilical vein up to the 16th gestational week. These alterations may be the reflex of changes in preload, afterload, or ventricular compliance.

This study assesses the behavior of the ductus venosus flow in fetuses of diabetic mothers with and without myocardial hypertrophy, and compares it with that in healthy fetuses of nondiabetic mothers. Fetuses of diabetic mothers with septal hypertrophy showed a significantly higher pulsatility index of the ductus venosus than fetuses of diabetic mothers without septal hypertrophy and control fetuses, confirming the conceptual hypothesis. This behavior may be attributed to changes in diastolic ventricular function in fetuses with myocardial hypertrophy, because the pulsatility index of the ductus venosus flow represents its impedance during the cardiac cycle, which is influenced by ventricular filling capacity. It is worth stressing that the difference found between groups II and III suggests that other factors, in addition to myocardial hypertrophy, interfere with fetal diastolic function in maternal diabetes.

Although the pulse index of the ductus venosus did not have a normal distribution, the values of the mean and median ductus venosus flows did not disagree. Therefore, we chose to report the means and to perform the parametric tests for comparison with other studies.

Assessment of the flow through the mitral and tricuspid valves showed that the E wave in both valves was significantly greater in fetuses with myocardial hypertrophy than in control fetuses, suggesting that the diastolic relaxation of both ventricles was altered in the presence of wall hypertrophy. No difference was observed in mitral and tricuspid A waves (reflecting an alteration in ventricular compliance). However, the results observed in the analysis of the ductus venosus flow suggest that ventricular compliance is impaired as a consequence of myocardial hypertrophy and maternal diabetes, indicating that the assessment of the ductus venosus may be more sensitive than the analysis of atrioventricular flows for detecting a decrease in ventricular compliance.

Our results differ from those of Rizzo et al 38 probably because our study comprised pregnant women at more advanced gestational ages, emphasizing the idea that earlier gestational changes are more evident than those appearing later, which was suggested by the authors themselves. In addition, in the study by Rizzo et al 38, fetuses of diabetic mothers were not divided into 2 groups (with and without hypertrophy), as in our study. Knowing that myocardial hypertrophy is related to abnormalities in ventricular relaxation, changes in the early filling phase were expected in fetuses of diabetic mothers with myocardial hypertrophy as compared with fetuses of diabetic mothers without myocardial hypertrophy and fetuses of nondiabetic mothers, which was actually shown.

In conclusion, fetuses of diabetic mothers with myocardial hypertrophy have impairment in ductus venosus flow with an increase in the pulsatility index of that flow as compared with fetuses of diabetic mothers with normal myocardial thickness and normal fetuses of nondiabetic mothers. This behavior may be related to changes in fetal diastolic function, which affect ventricular relaxation and compliance, as a consequence of myocardial hypertrophy and maternal diabetes mellitus.

References

Correspondence to

Paulo Zielinsky

Instituto de Cardiologia do Rio Grande do Sul - Unidade de Pesquisa

Av. Princesa Isabel, 395

Cep 90620 001 - Porto Alegre, RS, Brazil

E-mail:

zielinsky@cardiol.br /

pesquisa@cardnet.tche.br

Received for publication: 6/25/03

Accepted for publication: 12/11/03

English version by Stela Maris Costalonga