O papel da ecocardiografia no tratamento percutâneo dos defeitos septais
Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia - São Paulo, SP
Nos últimos anos, o tratamento percutâneo dos defeitos septais atriais e ventriculares, evoluiu significativamente, estabelecendo-se como modalidade terapêutica factível, segura e eficaz. A ecocardiografia possui papel fundamental neste cenário, identificando os candidatos adequados para o procedimento, monitorando o implante da prótese e avaliando a taxa de oclusão no seguimento. Os dispositivos disponíveis para a oclusão percutânea dos defeitos septais sofreram modificações e aperfeiçoamento ao longo do tempo. Da mesma forma, grandes avanços tecnológicos ocorreram também na área da ecocardiografia, tais como o advento da ecocardiografia transesofágica multiplanar de alta resolução, da ecocardiografia tridimensional
Nos últimos 35 anos, os equipamentos de ultra-som sofreram grande aprimoramento tecnológico, o que fez com que a ecocardiografia se tornasse um instrumento indispensável para o diagnóstico das cardiopatias congênitas. Na área da cardiologia intervencionista pediátrica, a ecocardiografia vem tendo papel primordial na identificação e seleção dos pacientes candidatos aos procedimentos percutâneos, na monitoração e no seguimento tardio daqueles assim tratados. Dentre os procedimentos intervencionistas, aqueles que mais necessitam do apoio da ecocardiografia são a oclusão dos defeitos dos septos atrial e ventricular. Neste capítulo, estaremos discutindo o papel da ecocardiografia no tratamento percutâneo da comunicação interatrial, do forame oval patente e da comunicação interventricular.
As comunicações interatriais correspondem a, aproximadamente, 7% de todas as cardiopatias congênitas, atingindo, predominantemente, o sexo feminino, na proporção de 2:11. O tipo anatômico mais freqüente é aquele localizado na região da fossa oval (75% dos casos), também denominado comunicação interatrial do tipo
Aqueles pacientes com suspeita clínica de comunicação interatrial são inicialmente submetidos ao estudo ecocardiográfico transtorácico. Além da identificação do defeito, são avaliados o retorno venoso pulmonar, o grau de repercussão hemodinâmica, os sinais de hipertensão pulmonar e a presença de defeitos associados que necessitem abordagem terapêutica3. As informações mais específicas referentes às características dos defeitos, como número de orifícios, dimensões dos mesmos, localização no septo e características das bordas que os circundam, são mais bem avaliadas pela ecocardiografia transesofágica, que pode ser realizada ambulatorialmente ou imediatamente antes do implante, já na sala de hemodinâmica3-5. Na nossa experiência, a realização do estudo transesofágico antes do paciente entrar na sala de cateterismo traz vantagens quanto à programação do procedimento, seleção do dispositivo que será empregado e aconselhamento familiar.
O tratamento percutâneo da comunicação interatrial está indicado nas seguintes condições: a) comunicação interatrial do tipo
Todos estes critérios se aplicam quando se pretende utilizar as próteses da linha Amplatzer, as mais freqüentemente utilizadas no mercado atualmente. Em se tratando do implante da prótese Helex, a segunda mais comumente empregada, o diâmetro da comunicação interatrial não deve exceder 15 mm. Esta linha de dispositivo está disponível nos diâmetros de 15, 20, 25, 30 e 35 mm. Como a escolha do seu tamanho se baseia em uma relação de 1,7 a 2 para 1 com o diâmetro estirado (diâmetro da comunicação interatrial obtido na sala de hemodinâmica em que se coloca um balão complacente através do orifício, distendendo-o de modo que o mesmo adquira uma configuração circular), é possível a oclusão de orifícios distendidos de, no máximo, 20 mm6.
Graças à crescente experiência mundial no tratamento percutâneo do defeito do septo interatrial, ao aprimoramento dos dispositivos oclusores e à melhoria da qualidade das imagens ecocardiográficas, incluindo ecocardiografia transesofágica de alta resolução, reconstrução tridimensional e ecocardiografia intracardíaca, as indicações, que antes eram restritas a casos inquestionavelmente favoráveis, foram ampliadas para casos denominados complexos, em que se sabe que o implante é factível e efetivo, porém, com taxas de sucesso discretamente menores e tempo de procedimento mais prolongado7. Considera-se comunicação interatrial de anatomia complexa aquela que apresenta as seguintes características: diâmetro estirado acima de 26 mm; bordas deficientes, medindo menos que 4 mm na região anterior, posterior ou inferior do septo; dois orifícios distantes entre si; septo interatrial multifenestrado e aneurisma do septo interatrial (septo interatrial redundante e móvel com excursão maior que 10 mm)7. A
Independentemente do tipo da sonda empregada (biplanar ou multiplanar), o estudo transesofágico deve seguir uma metodologia de estudo padronizada, a fim de se obter todas as informações necessárias. Preferimos iniciar pelos cortes no plano transverso (0º na sonda multiplanar), deslocando lenta e progressivamente a sonda, a partir do plano que evidencia a veia cava superior e a raiz aórtica até atingir o nível do assoalho do átrio direito, identificado pela presença do seio coronariano e da valva de Eustáquio. A seguir, passamos para o plano longitudinal (90º), com o corte que contém o apêndice atrial esquerdo e a valva mitral, imprimindo à sonda rotação lenta no sentido anti-horário, a fim de se obter uma varredura do septo atrial da porção anterior para a posterior. Esta padronização permite ao examinador reconstruir mentalmente o defeito em três dimensões, bem como definir com bastante exatidão as características dos defeitos complexos5,8.
O procedimento de oclusão da comunicação interatrial é continuamente monitorado pela ecocardiografia transesofágica ou intracardíaca. Quando isto é feito por via transesofágica, mesmo que o paciente seja adulto, há necessidade do emprego da anestesia geral. Os principais passos da ecocardiografia durante o implante são:
1. Medida do diâmetro estirado - Além da medida, deve-se verificar se o balão está obstruindo totalmente o defeito e se não aparecem defeitos adicionais com a oclusão do defeito principal. A escolha do tamanho da prótese Amplatzer depende das dimensões do orifício distendido pelo cateter-balão (diâmetro estirado). O estiramento com o cateter-balão afasta por compressão as bordas finas, formadas pelo
2. Orientar o hemodinamicista quanto à localização do disco do átrio esquerdo, previamente à abertura dos demais componentes do dispositivo, para que ele esteja próximo do septo interatrial, sem protruir através do defeito.
3.Demonstrar o posicionamento do dispositivo após a abertura de todos os seus componentes. A prótese só deverá ser liberada quando for demonstrada a presença de tecido do septo interatrial entre seus dois discos e se não houver qualquer comprometimento funcional de estruturas venosas e valvares do coração.
4. Rastreamento de possível fluxo residual, graduando-o quando presente. No período que se segue à liberação, é possível identificar pequeno fluxo central de baixa velocidade através das malhas da prótese, que normalmente desaparece no dia seguinte ao implante5.
Em situações especiais, como de comunicações interatriais amplas em crianças pequenas ou com dimensões superiores a 35 mm, em adultos, alguns autores têm abandonado a realização do diâmetro estirado para a seleção do dispositivo. Nestes casos, faz-se a medida do comprimento superior-inferior do septo interatrial em posição de quatro câmaras (a zero grau pela ecocardiografia transesofágica). O dispositivo é escolhido de modo que o diâmetro do disco esquerdo não exceda o comprimento total do septo (Dr. Zahid Amin, comunicação pessoal). Esta nova tática, além de viabilizar o procedimento percutâneo, evita o superdimensionamento da prótese, que pode, raramente, resultar em erosão da parede da aorta para o átrio direito ou esquerdo, fístulas aorto-camerais ou derrame pericárdico com tamponamento cardíaco9. Seguindo as indicações previamente descritas, só é possível ocluir estes defeitos percutaneamente se as bordas ao redor do orifício medirem pelo menos 5 mm, exceção feita àquela junto à aorta, que pode estar ausente, não contra-indicando o procedimento. A
O seguimento dos pacientes submetidos ao implante de prótese para comunicação interatrial é feito por avaliações clínicas seriadas e ecocardiograma transtorácico no dia seguinte ao implante, depois de um, três, 12 meses e, posteriormente, a cada ano. Os principais parâmetros avaliados pela ecocardiografia são o adequado posicionamento do dispositivo, a presença de fluxo residual e a medida das dimensões das cavidades cardíacas direitas3. Avaliando-se o diâmetro diastólico do ventrículo direito no eixo paraesternal longitudinal pré-implante e durante o seguimento tardio, temos observado que o ventrículo direto retorna às suas dimensões normais dentro do primeiro ano pós-procedimento4.
No começo da nossa experiência, repetíamos rotineiramente o ecocardiograma transesofágico após o terceiro mês de implante. Diante dos excelentes resultados tardios, observados no nosso serviço, e na experiência mundial com relação à baixa taxa de complicações tardias, ao desaparecimento dos pequenos fluxos residuais e à redução do perfil do dispositivo, temos acompanhado os pacientes com ecocardiograma transtorácico apenas, reservando o estudo transesofágico àqueles com suspeita de complicação. Embora complicações como fístulas da aorta para os átrios direito ou esquerdo, derrame pericárdico secundário à perfuração atrial, e formação de trombo ou vegetação no dispositivo tenham sido raramente descritas na literatura, nenhuma destas anormalidades foram observadas na nossa experiência que já consta de 144 casos, incluindo os pacientes tratados com as próteses Amplatzer e Helex. Tampouco foi observado comprometimento da função das valvas atrioventriculares e do deságüe das veias pulmonares ou sistêmicas.
Aproximadamente 25% da população geral são portadores de forame oval patente10. Na quase totalidade destes casos, o forame oval não tem implicações patológicas, sendo apenas uma variação anatômica da normalidade, casualmente observada durante o exame ecocardiográfico de rotina. Entretanto, em pacientes jovens (< 55 anos) com acidente vascular de causa indeterminada após investigação extensa (incluindo causas neurológicas, cardíacas, vasculares, hematológicas e reumatológicas), o forame oval patente é encontrado em até 60% dos casos. Baseado nesta diferença epidemiológica, postulou-se que o forame oval patente, funcionando como válvula, pode permitir uma inversão de fluxo no plano atrial (da direita para a esquerda) em situações de aumento da pressão no átrio direito, associando-se a processos embólicos para a circulação sistêmica (embolia paradoxal)11. Por este motivo, é obrigatória a investigação de inversão de fluxo no plano atrial pelo forame oval em indivíduos que apresentaram manifestações de isquemia cerebral sem outras causas aparentes. Esta pesquisa é realizada por meio da ecocardiografia transesofágica. Além da visualização anatômica do orifício na fossa oval, é necessária a documentação da passagem de fluxo do átrio direito para o átrio esquerdo, empregando-se contraste. Com o objetivo de se obter um contraste rico em microbolhas, utiliza-se a solução salina fisiológica agitada na proporção de 9 para cada 1 ml de ar injetado rapidamente em veia periférica. Neste momento, para que haja aumento das pressões no lado direito do coração, solicita-se ao paciente que realize a manobra de Valsalva. É confirmada a presença de fluxo invertido pelo forame oval quando o contraste, após encher toda a cavidade atrial direita, é encontrado na quantidade de pelo menos cinco microbolhas no interior do átrio esquerdo, dentro dos três primeiros ciclos cardíacos após a injeção5.
Nestes pacientes, a oclusão percutânea do forame oval tem sido realizada com segurança e eficácia, com o objetivo de prevenir recorrências dos fenômenos tromboembólicos12. Apesar de ainda não haver estudos prospectivos e randomizados comparando a terapêutica medicamentosa (com antiplaquetários ou anticoagulantes) com a percutânea, os estudos longitudinais observacionais já publicados demonstram que a oclusão com dispositivos é, no mínimo, tão eficaz quanto a terapêutica clínica, sendo mais efetiva em alguns sub-grupos de pacientes, tais como aqueles que apresentam mais de um episódio de acidente vascular cerebral anterior ou recorrência em vigência de tratamento farmacológico13. Alguns aspectos anatômicos do septo interatrial têm particular importância na correta seleção do diâmetro e do formato do dispositivo para a oclusão percutânea e devem ser adequadamente observados durante o estudo ecocardiográfico. São eles: a) presença ou não de aneurisma do septo interatrial (definido por excursão > que 10 mm do septo)7, b) o forame oval em túnel, e c) a presença de outros orifícios no septo interatrial. A investigação ecocardiográfica do septo interatrial também é obrigatória em mergulhadores profissionais, já que os portadores de forame oval patente apresentam risco cinco vezes maior de sofrerem doença descompressiva em relação àqueles que têm o septo interatrial íntegro14. Recentemente, o forame oval tem sido associado a casos de enxaqueca com aura e sua oclusão associada à melhora da intensidade e freqüência dos episódios15.
O procedimento de oclusão percutânea do forame oval é, de modo geral, bastante rápido e simples e pode ou não ser realizado sob monitorização ecocardiográfica, ficando esta escolha a critério do hemodinamicista. A
A profilaxia medicamentosa com aspirina é mantida por seis a 12 meses após o tratamento intervencionista. Só é possível interromper o uso da medicação quando um novo estudo transesofágico com microbolhas não demonstrar a passagem de contraste para o átrio esquerdo. Este exame é normalmente realizado seis meses após o procedimento.
Atualmente disponível no mercado brasileiro, o AcuNav™ vem revolucionando o cateterismo intervencionista, principalmente nas áreas de eletrofisiologia e do tratamento percutâneo de defeitos septais. O AcuNav™ é um transdutor de ultra-som, destinado ao sistema venoso, que promove imagens de alta resolução e penetração de até 12 cm no coração. O cateter atualmente comercializado é 10 French, com 90 cm de comprimento, introduzido no sistema venoso por uma bainha 11 French. Ele é dotado de um transdutor, acoplado à sua extremidade distal, que permite aquisição de imagens setoriais de 90º. A sua ponta pode ser mobilizada nos sentidos ântero-posterior e lateral (esquerdo-direito), no interior das câmaras cardíacas, gerando imagens bidimensionais e permitindo, também, a utilização dos recursos de Doppler (pulsátil, contínuo e mapeamento de fluxo em cores). O cateter é compatível com a linha de equipamentos Sequoia™, Aspen™ e Cypress™ (
As principais vantagens do ecocardiograma intracardíaco, para o tratamento percutâneo das comunicações interatriais e do forame oval, são a obtenção de imagens de melhor qualidade, já que o transdutor encontra-se dentro do átrio direito, a melhor visibilização da porção póstero-inferior do septo interatrial (a borda mais dificilmente visibilizada na ecocardiografia transesofágica), menor exposição à radiação por redução do tempo de procedimento, necessidade de apenas um operador (o próprio hemodinamicista obtém as imagens ecocardiográficas), e tornar desnecessário o uso da anestesia geral em adolescentes e adultos, por dispensar a ecocardiografia transesofágica16-20.
Estudos recentes comprovam que todas as medidas realizadas pela ecocardiografia intracardíaca têm ótima correlação com aquelas obtidas pelo estudo transesofágico, e que as imagens demonstrando a posição de guias, cateteres e discos dos dispositivos são de qualidade superior21,22. Por estas vantagens, o monitoramento da oclusão percutânea da comunicação interatrial e do forame oval patente pela ecocardiografia intracardíaca tem se tornado a prática de escolha na faixa etária de adolescentes e adultos nos países da América do Norte e da Europa. Esta prática vem se difundindo mais lentamente nos países em desenvolvimento, principalmente devido ao alto custo do transdutor, que teoricamente deve ser utilizado apenas uma vez. Na prática, entretanto, o equipamento pode ser reesterilizado e reutilizado por cerca de 10 vezes, dependendo do cuidado com o qual é manuseado (Carlos Zabal, comunicação pessoal). A
A comunicação interventricular é o defeito congênito mais freqüente, correspondendo a cerca de 20% de todas as cardiopatias congênitas23. Em aproximadamente 80% dos casos, ela é localizada na área membranosa do septo, com extensões variáveis para as porções da via de entrada e de saída ventricular, sendo por isso denominada perimembranosa23. Com o desenvolvimento do dispositivo da família Amplatzer, apropriado para essa região do septo, o tratamento percutâneo, que anteriormente restringia-se aos defeitos localizados na região muscular, estendeu-se também para defeitos localizados na região membranosa24,25. Embora, virtualmente, todas as comunicações interventriculares perimembranosas possam ser ocluídas por via percutânea, alguns aspectos importantes devem ser cuidadosamente analisados pela ecocardiografia. Diferente da comunicação interatrial, a avaliação pré-procedimento, na maior parte dos candidatos ao implante, é realizada pela ecocardiografia transtorácica. Na nossa prática clínica, temos realizado ecocardiograma transesofágico apenas em pacientes adultos, com janelas ecocardiográficas muito desfavoráveis, em que a adequada avaliação anatômica do defeito está comprometida.
Como mencionado anteriormente, alguns aspectos anatômicos e funcionais devem ser avaliados previamente à indicação do tratamento percutâneo da comunicação interventricular: A) Localização: sendo esta perimembranosa, é importante ressaltar se está mais situada na região de entrada ou de saída ventricular. B) Distância da borda da comunicação para os folhetos da valva aórtica. Embora a ausência de tecido separando os folhetos valvares aórticos do orifício não seja uma contra-indicação absoluta para o procedimento, sabe-se que nesta situação ele é mais trabalhoso e requer mais cuidado. De modo geral, é preferível que o defeito tenha uma distância de pelo menos 2 mm da valva aórtica. C) Presença de tecido acessório em torno do defeito: por vezes existe uma pequena quantidade de tecido frouxo em torno do orifício, que não reduz significativamente o fluxo através do mesmo. Nestes casos, a prótese deverá ficar ancorada no próprio septo muscular. Por outro lado, existem defeitos que apresentam quantidade abundante de tecido ao seu redor, formando um verdadeiro aneurisma, que reduz significativamente o orifício original de fluxo. Estes defeitos podem ser ocluídos com próteses menores que os anteriores, que são posicionadas no interior do saco aneurismático e não comprometem o funcionamento das valvas aórtica e tricúspide. D) Presença de prolapso de folheto valvar aórtico. Sabe-se que de 2 a 7% das comunicações interventriculares podem associar-se a prolapso do folheto coronariano direito da valva aórtica, levando ou não a diferentes graus de insuficiência aórtica. Apesar deste achado ser uma contra-indicação ao procedimento percutâneo nos protocolos de estudo nos Estados Unidos, o implante de dispositivos nestas situações tem sido realizado com segurança e ótimos resultados em médio prazo. Na nossa experiência de 29 casos, três pacientes apresentavam tal complicação e, em todos, a prótese foi implantada com sucesso. Dois persistiram sem insuficiência aórtica e um apresentou mínima progressão da insuficiência previamente existente, caracterizada como discreta. A monitoração destes pacientes com ecocardiogramas seriados é obrigatória. E) Presença de defeitos associados, como membrana subvalvar aórtica e banda muscular anômala do ventrículo direito, que necessitem abordagem terapêutica cirúrgica. Lesões, como estenose valvar pulmonar ou aórtica, canal arterial persistente e coartação da aorta, podem também ser tratadas percutaneamente, dependendo de suas particularidades anatômicas. F) Presença de sinais de repercussão hemodinâmica, como a dilatação das câmaras cardíacas esquerdas, que justifiquem a intervenção. G) Ausência de hipertensão arterial pulmonar fixa.
A comunicação interventricular muscular também pode ser tratada por via percutânea, esteja ela localizada na região trabecular do septo ou nas porções apicais. Embora existam menos variações anatômicas, é comum a presença de múltiplos orifícios, particularmente no ápex ventricular. Quando o orifício é único, a prótese Amplatzer para comunicação interventricular muscular é a melhor opção, pois apresenta discos de retenção pequenos, que ocupam pouca extensão do septo interventricular. Em casos de comunicações interventriculares múltiplas, próteses da linha CardioSEAL podem ser mais adequadas, devendo ser implantadas no orifício mais central. Recentemente, tem-se adotado a abordagem híbrida para o manejo de pacientes de baixa faixa etária (< 6 meses) e com defeitos musculares amplos. Estes pacientes são levados ao centro cirúrgico, onde são submetidos à toracotomia para exposição do coração. Por meio de punção da parede livre do ventrículo direito, um fio-guia é avançado através da comunicação interventricular para o ventrículo esquerdo, utilizando-se a ecocardiografia transesofágica para monitoração destes passos. Uma bainha curta é avançada até o ventrículo esquerdo sobre o guia, possibilitando o implante de próteses por via perventricular. Esta abordagem inovadora e revolucionária, na qual o intervencionista, o ecocardiografista e o cirurgião trabalham em conjunto, evita os efeitos deletérios da circulação extracorpórea, proporcionando taxas de oclusão acima de 90%26.
O ideal é utilizar sondas multiplanares, pois planos intermediários entre 0 e 180º podem facilitar a visibilização da comunicação interventricular e da posição do dispositivo, dependendo da localização do defeito do septo. De maneira semelhante ao implante da prótese para comunicação interatrial, a ecocardiografia auxilia na medida do orifício e na escolha do número do dispositivo a ser empregado, monitora o posicionamento de guias, cateteres e bainhas no interior do coração e determina a disposição dos discos da prótese, antes e após a sua liberação24. Também se constitue em função primordial da ecocardiografia, a análise cuidadosa da função das valvas aórtica e tricúspide e a detecção e graduação de possível fluxo residual. Embora as imagens ecocardiográficas tragam um grande auxílio ao procedimento, a fluoroscopia e a angiografia são indispensáveis no decorrer da intervenção.
O seguimento dos pacientes submetidos ao implante percutâneo da comunicação interventricular é realizado por consultas clínicas e ecocardiogramas transtorácicos seriados, quando devemos nos deter em avaliar os seguintes parâmetros: a) dimensões das cavidades cardíacas esquerdas (normalmente após o primeiro ano de tratamento, estas já retornaram às dimensões normais24); b) posicionamento do dispositivo do septo interventricular; c) presença de fluxo residual; d) avaliação e medida do gradiente de fluxo na via de saída do ventrículo esquerdo; e e) função das valvas aórtica e tricúspide.
A nossa experiência atual consta de 29 casos tratados com prótese para comunicações interventriculares perimembranosas e um, com a prótese para comunicações musculares. Independentemente das características morfológicas do defeito, todos os procedimentos foram realizados com sucesso. Notou-se a presença de fluxo residual imediato em 25% dos casos. Em um período de seguimento médio de 10 ± 8,5 meses, apenas dois pacientes persistem com discreto fluxo residual, dentre os quais um com menos de um mês de seguimento. Em dois outros casos, observamos gradientes na via de saída do ventrículo esquerdo variando de 17 a 25 mmHg, no dia seguinte após o procedimento, que desapareceram durante a evolução, possivelmente devido à redução espontânea do perfil do dispositivo e ao processo de epitelização, que ocorre dentro dos primeiros seis meses após o implante24,27. A
Em meados dos anos 90, vários estudos surgiram demonstrando a viabilidade e a acurácia da ecocardiografia tridimensional na avaliação do coração28. Nesta mesma época, o cateterismo terapêutico se consagrava como técnica eficaz e segura para o tratamento das comunicações interatriais. Com isso, vários estudos foram publicados demonstrando a avaliação tridimensional do septo interatrial e de seus defeitos, e as relações do dispositivo implantado com as estruturas cardíacas contíguas29-33. A reconstrução tridimensional era feita a partir de imagens obtidas pela ecocardiografia transesofágica, visibilizando as margens do defeito por meio de uma varredura automática do septo interatrial, entre zero e 180º, obtidas a cada dois ou três graus, sincronizados ao ciclo cardíaco e respiratório do paciente. Pela necessidade de total imobilidade do paciente, a maioria dos estudos era realizada na própria sala de hemodinâmica sob anestesia geral32,33. Utilizando-se a linha de equipamentos
As principais vantagens da ecocardiografia tridimensional para a avaliação das comunicações interatriais são as de demonstrar claramente as características do septo intertatrial e de seus defeitos, com especial visibilização da extensão da borda ântero-superior, estabelecer o formato do defeito e permitir obtenção de todas as dimensões do orifício28,29,34. Nesta modalidade de imagem, é possível fazer uma apreciação
Recentemente, tornou-se disponível no mercado um sistema de reconstrução tridimensional
Já existe relato de emprego deste equipamento para monitoração de oclusão percutânea da comunicação interatrial em uma criança de seis anos e 22 kg, com imagens obtidas pela via subcostal35. O posicionamento dos cateteres, guias e do balão medidor, e a abertura dos discos do dispositivo Amplatzer foram orientados pela ecocardiografia tridimensional
Como pudemos observar, existem várias técnicas percutâneas para a abordagem dos defeitos septais. Avanços tecnológicos vêm tornando estes procedimentos factíveis, efetivos e seguros. A ecocardiografia exerce papel fundamental para a identificação dos pacientes que podem se beneficiar destes procedimentos, para a monitoração do implante dos dispositivos e para o acompanhamento imediato e tardio pós-oclusão. Da mesma forma que os dispositivos e as técnicas percutâneas vêm se tornando cada vez mais elaborados e adequados para estas abordagens terapêuticas, a ecocardiografia vem acompanhando esta evolução, trazendo informações mais completas e precisas para o hemodinamicista, auxiliando a intervenção e tornando-a ainda mais simples e segura.
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Simone Rolim F. Fontes Pedra Av. Dr. Dante Pazzanese, 500 – 14º 04012-180 - São Paulo, SP E-mail:
Recebido em 08/10/04
Aceito em 30/03/05
The role of echocardiography in the percutaneous treatment of septal defects
Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia - São Paulo, SP - Brazil
In the last few years, percutaneous treatment of atrial and ventricular septal defects has developed significantly, having been established as a feasible, safe and effective therapeutic modality. Echocardiography has a primary role in this scenario, identifying suitable candidates for the procedure, monitoring the device implantation and evaluating the rate of occlusion during follow-up. The available devices for percutaneous occlusion of septal defects have been progressively modified and improved. Similarly, a great technological advancement has also occurred in the echocardiography area, such as the advent of high-resolution transesophageal multiplan probes, on and off-line three-dimensional (3-D echo) and intracardiac echocardiography.
In some centers, the latter has become the procedure of choice for monitoring percutaneous occlusion of atrial septal defect in adult patients, as it does not require general anesthesia, thus making the procedure even simpler.
In this review article, we will discuss the role of echocardiography to evaluate patients before, during and after interventional procedures for occlusion of septal defects, including the
In the last few years, ultrasound equipment underwent great technological development, which made echocardiography a mandatory tool in the diagnosis of congenital heart disease. In the area of pediatric interventional cardiology, echocardiography has a primary role in the identification and selection of patients who are candidates to percutaneous procedures, and in the monitoring and late follow-up of such patients. Among the interventional procedures, those that need the support of echocardiography are the occlusion of atrial and ventricular septal defects. In this study, we will discuss the role of echocardiography in the percutaneous treatment of atrial and ventricular septal defects and patent foramen ovale (PFO).
Atrial septal defects (ASD) correspond to approximately 7% of all congenital heart disease, being more frequently in females, at a proportion of 2:11. The most frequent anatomic type is the one located in the fossa ovalis (75% of the cases), also denominated
Patients with clinical suspicion of ASD are initially submitted to a transthoracic echocardiography. In addition to the defect identification, the pulmonary venous return, degree of hemodynamic impact, signs of pulmonary hypertension and the presence of associated defects that need therapeutic approach are also assessed3. The more specific information regarding the characteristics of the defects, as well as number and dimension of orifices, their localization in the septum, and characteristics of the rims that surround them are better evaluated by transesophageal echocardiography (TTE), which can be performed at the outpatient clinic basis or immediately before the procedure, in the catheterization laboratory3-5. In our experience, performing TEE in the echocardiography laboratory shows advantages concerning the procedure programming, device selection and family counseling.
Percutaneous treatment of ASD is indicated in the following conditions: a)
All these criteria are applied when one intends to use the Amplatzer septal occluder, which is currently the most frequently device utilized in the market. Regarding the implant of the Helex device, the second device most commonly used, the diameter of the ASD must not exceed 15 mm. This device line is available with diameters of 15, 20, 25, 30 and 35 mm. As the choice of size is based on a 1.7-2:1 ratio with stretched diameter (diameter of the ASD obtained in the catheterization laboratory, in which a complacent balloon is inserted into the orifice, distending it until it acquires a circular shape), it is possible to occlude stretched orifices that do not exceed 20 mm6.
As a result of the increasing global experience in the percutaneous treatment of ASD, as well as the development of occlusion devices and the improvement of the quality of echocardiographic images, including high-resolution TEE, three-dimensional reconstruction and intracardiac echocardiography (ICE), the indications, previously restricted to unquestionably favorable cases, were expanded to include the so-called complex cases, in which the implant is known to be feasible and effective, but with slightly lower success rates and more prolonged procedure time7.
Complex anatomy ASD is considered when it has the following characteristics: stretched diameter > 26 mm; deficient rims, measuring less than 4 mm in the anterior, posterior or inferior septal region; two orifices that are apart; multifenestrated interatrial septum and interatrial septum aneurysm (redundant and mobile interatrial septum with an excursion > 10 mm)7.
Regardless of the type of probe utilized (biplane or multiplane), TEE must follow a standard methodology, in order to obtain all necessary information. Our group chooses to start with sectional images at the transverse plane (0º in the multiplane probe), slowly and progressively moving the probe, from the plane that evidences the superior vena cava until the floor of the right atrium is reached, identified by the presence of the coronary sinus and the Eustachian valve. Subsequently, we move on to the longitudinal plane (90º), with the section that contains the left atrial appendix and the mitral valve, using a slow anti-clockwise rotation of the probe in order to obtain a scan of the atrial septum from the anterior to the posterior portion. This standardization allows the examiner to mentally reconstruct a three-dimensional model of the defect, as well as define the characteristics of complex defects with precision5, 8.
Atrial septal defects occlusion is continuously monitored by TEE or ICE. When this is accomplished by TEE, even in adults, it is necessary to utilize general anesthesia. The main steps of the echocardiography during the implant are:
1. Measurement of the stretched diameter. In addition, it is necessary to verify whether the balloon is obstructing the defect completely and if there are no additional defects with the occlusion of the main defect. The choice of the Amplatzer device size depends on the stretched diameter. The balloon-catheter separates, by compression, the thin rims formed by the
2. To guide the interventionalist regarding the localization of the left atrium disc before the release of the remaining device components, so it will be near the interatrial septum, without protruding through the defect.
3. To demonstrate the device positioning after the release of all its components. The device can only be released when the presence of interatrial septum tissue between its two discs is demonstrated, and when there is no functional involvement of cardiac venous and valve structures.
4. Scanning for a possible residual shunt, grading it when present. In the period that follows the release, it is possible to identify a low velocity central flow through the device mesh, which normally disappears on the day after the implant5.
Under special circumstances, such as large ASDs in small children, or those with dimensions > 35 mm in adults, some authors have discontinued the stretched diameter technique for device selection. In these cases, the measurement of the upper-lower length of the interatrial septum is performed, in the four-chamber view (0º by TEE). The device is chosen so that the left disc diameter does not exceed total septum length (Dr. Zahid Amin, personal communication). This new technique, in addition to allowing the percutaneous procedure, prevents the overestimation of the device size, which eventually could result in the erosion of the aorta wall to the right or left atrium, aortic-sinus fistula or pericardial effusion with cardiac tamponade9. Following the previously described indications, it is only possible to perform the percutaneous occlusion of these defects if the rims around the orifice measure at least 5 mm, except for that close to the aorta, which may be absent, although it does not contraindicate the procedure.
Echocardiography in the follow-up of percutaneous closure of ASD
The follow-up of patients who underwent device closure of ASD is carried out through sequenced clinical evaluations and transthoracic echocardiogram on the day after the implantation, one, three and twelve months after, and every year, thereafter. The main parameters evaluated by echocardiography are device positioning, presence of residual shunt and measurement of right cardiac chamber dimensions3. By assessing the diastolic diameter of the right ventricle at the longitudinal paraesternal axis before the implantation and during the late follow-up, we have observed that the right ventricle returns to its normal dimensions within the first year post-procedure4.
In the beginning of our experience, we routinely repeated TEE after the third month post-implantation. In face of the excellent late results, not only in our institution but worldwide regarding the low late complication rates, the disappearance of small residual shunts and the reduction of the device profile, we have followed patients with transthoracic echocardiogram only, being TEE utilized only in case of complications. Although complications such as aortic fistula to the right or left atriums, pericardial effusion secondary to atrial perforation and thrombus or vegetation formation in the device have been rarely described in literature, none of these abnormalities were observed in our experience, which consists of 144 cases, including patients treated with Amplatzer and Helex devices. Compromise of the atrioventricular valve function and pulmonary or systemic vein return were not observed either.
Approximately 25% of the general population has a PFO10. In almost all cases, it does not have pathological implications, being just a variation of the normal condition, casually observed during the routine echocardiographic assessment. However, young patients (< 55 yrs) with stroke of undetermined cause after extensive investigation (including neurological, cardiac, vascular, hematological and rheumatological causes), PFO is found in up to 60% of the cases. Based on this epidemiological difference, it was postulated that PFO, functioning as a valve, could allow inversion of shunt at the atrial level (from right to left) in situations of high pressures in the right atrium, associating to embolic events for the systemic circulation (paradoxical embolism)11. Thus, looking for PFO is mandatory in individuals who have evidence of cerebral ischemia without other apparent causes. This assessment is performed with TEE. In addition to the anatomical visualization of the orifice in the fossa ovale, it is necessary to document the right to left shunt, using contrast. To obtain a contrast rich in microbubbles, physiological saline solution is agitated with air (9 ml of saline solution and 1 ml of air) and injected rapidly in a peripheral vein. At this moment, the patient is requested to perform the Valsalva maneuver to increase pressure on the right side of the heart. The presence of right to left shunt is confirmed when the contrast, after filling up the right atrial cavity, is found inside the left atrium with an amount of at least 5 microbubbles, during the first three cardiac cycles after the injection5.
In these patients, percutaneous occlusion of the PFO has been carried out safely and effectively, to prevent recurrences of thromboembolic phenomena12. Despite the lack of prospective and randomized studies comparing pharmacological approach (anti-platelet and anti-coagulant drugs) with percutaneous treatment, previously published observational longitudinal studies have shown that occlusion with devices is at least, as effective as the clinical treatment, being more effective in some subgroups of patients, such as those presenting with more than one previous episode of stroke or recurrence during pharmacological treatment13. Some anatomical aspects of the interatrial septum are particularly important for appropriate selection of the diameter and shape of the device that will be used, and must be adequately observed during the echocardiographic study. They are: a) the presence of interatrial septum aneurysm (defined by excursion > 10 mm of the septum); b) tunnel-shaped foramen ovale, and c) the presence of other orifices in the interatrial septum. Echocardiographic assessment of interatrial septum is also mandatory for professional divers, as there is a five-fold increased risk of suffering decompression sickness for those who have PFO compared to those with intact interatrial septum14.
Recently, PFO has been associated to migraine with aura and its occlusion has demonstrated reduction on intensity and frequency of the migraine episodes15.
Percutaneous occlusion of PFO is, in general, quite rapid and simple, and can be carried out under echocardiographic monitoring, according to the interventionalist’s choice.
Drug prophylaxis with aspirin is maintained for 6 to 12 months after percutaneous closure. Treatment can be withdrawn only when a new TEE with microbubbles does not reveal any right to left shunting at atrial level. This evaluation is normally carried out six months after the procedure.
Currently available in the Brazilian market, the AcuNavTM has revolutionized interventional cardiology, especially in the areas of electrophysiology and percutaneous treatment of septal defects. The AcuNavTM is an ultrasound transducer performed to undergo the venous system, which results in high-resolution images and is capable of 12 cm penetration in the heart. The current commercialized catheter is a 90 cm long 10 French catheter, introduced in the venous system through an 11 French sheath. It has a transducer coupled to the distal extremity, which allows capture of section images of 90º. Its tip can be moved to the anterior-posterior and lateral (left-right) directions inside the cardiac chambers, generating bidimensional images and also allowing the utilization of Doppler resources (pulsed, continuous, and color flow mapping). The catheter is compatible with Sequoia™, Aspen™ and Cypress™ (
The main advantages of ICE for percutaneous treatment of ASD and PFO are the acquisition of better quality images, as the transducer is placed inside the right atrium, the best view of the posterior-inferior portion of the interatrial septum (the rim that is the hardest to visualize at the TEE), lower exposition to radiation by reducing the duration of the procedure, necessity of only one operator (the interventionalist can obtain the echocardiographic images him or herself) and the preclusion of general anesthesia in adolescents and adults, since TEE is not required16-20.
Recent studies have shown that all measurements obtained on ICE have excellent correlation with those obtained by TEE, with better demonstration of guidewires, catheters and device discs21, 22. Due to such advantages, ICE monitoring of percutaneous occlusion of ASD and PFO has become the standard of care for adolescents and adults in North America and Europe. In developing countries, however, due to the high cost of the transducer, it has been more uncommonly employed. Theoretically the transducer must be used only once. In day by day practice however, the equipment can be re-sterilized and re-utilized around 10 times, depending how carefully its handled (Carlos Zabal, personal communication).
Ventricular septal defect is the most frequent congenital heart disease, corresponding to around 20% of them23. In approximately 80% of the cases, it is located in the membranous portion of the septum, with variable extensions to the inlet and outlet, being thus denominated perimembranous VSD23. With the development of Amplatzer devices appropriate for this septal region, percutaneous closure of VSD was extended from the muscular region to the membranous area24, 25. Although virtually all perimembranous VSDs can be occluded percutaneously, some important features must be carefully assessed by echocardiography. Differently from ASD patient selection, the pre-procedure evaluation is performed by transthoracic echocardiography. In our clinical practice, we have performed TEE only in adults with very unfavorable echocardiographic windows, in whom transthoracic evaluation of the defect is not accurate.
As mentioned previously, some anatomical and functional aspects must be evaluated before the indication of percutaneous treatment of VSD: A) Localization – if the communication is perimembranous, it is important to define if it is located at the ventricular inflow or outflow region. B) Distance from the aortic valve leaflets: Although the absence of tissue separating the aortic valve leaflets from the orifice is not an absolute contraindication for the procedure, it is known that, in this situation, it becomes more complex and requires more care. In general, it is preferable that the defect is at least 2 mm far from the aortic valve. C) Presence of accessory tissue around the defect: sometimes there is a small amount of tricuspid tissue tags around the orifice, which does not significantly reduce flow through it. In these cases, the prosthesis must be attached to the muscular septum. On the other hand, there are defects that present large amounts of tissue around it, forming an aneurysm, which significantly reduces the original flow orifice. These defects may be occluded with smaller devices, which are positioned inside the aneurysmatic sac and do not compromise tricuspid and aortic valves function. D) Presence of aortic valve prolapse. It is known that 2 to 7% of the VSDs can be associated to a prolapse of the right coronary leaflet of the aortic valve, leading to different degrees of aortic insufficiency. Although this finding is a contraindication to the percutaneous procedure in study protocols in the United States, device implantation under these circumstances has been carried out safely and effectively with excellent medium-term results. In our experience of 29 cases, three patients had such complication, all with successful device implantation. Two of them persisted with no aortic insufficiency and one showed a minimal progression of the previously mild existing insufficiency. Monitoring serially these patients with echocardiography is mandatory. E) Presence of associated defects, such as subaortic membrane and right ventricular muscle band which might need surgical approach. Lesions such as pulmonary or aortic valve stenosis, persistent duct arteriosus and aortic coarctation can also be treated percutaneously, depending on their anatomical features. F) Presence of the left chambers overload that justifies the intervention. G) Absence of fixed pulmonary arterial hypertension.
Muscular VSDs located in the trabecular and apical regions of the septum can also be treated percutaneously. Although there are fewer anatomical variations, the presence of multiple orifices is common, particularly in the ventricular apex. When there is a single orifice, the Amplatzer device is the best choice, as it has small retention discs that occupy little space of the interventricular septum. In case of multiple orifices, CardioSEAL devices are more appropriate, as long as implanted in the most central orifice.
Recently, hybrid approach for the management of very young patients (< 6 mo) with large muscular defects has been utilized. These patients are taken to the operating room for a thoracotomy to expose the heart and, through a right ventricular free wall puncture a guidewire is introduced in the left ventricle through the VSD. A short sheath is then advanced over the guidewire allowing the device positioning. The procedure is performed under TEE monitoring. This innovative and revolutionary approach, in which interventionalist, echocardiographer and cardiac surgeon work together, prevents the deleterious effects of extracorporeal circulation, resulting in occlusion rates > 90%26.
Multiplane probes are more suitable for this procedure, as intermediate planes between 0º and 180º can provide visualization of the VSD and device positioning. Similarly to ASD closure, echocardiography helps in the orifice measurement and device size choice, monitors the guidewires, catheters and sheaths position inside the heart and determines the location of the devices discs, before and after its release24. The primary functions of the echocardiography also include careful evaluation of aortic and tricuspid valves, detection and grading of possible residual shunts. Although echocardiographic pictures are of great help for the procedure, fluoroscopy and angiography are crucial during the intervention.
The follow-up of patients who underwent percutaneous occlusion of VSD is carried out through clinical assessments and serial transthoracic echocardiograms, when the following parameters must be evaluated: a) left cardiac cavity dimensions (normally after the first year of treatment, these have returned to normal dimensions24); positioning of the device in the interventricular septum; c) presence of residual shunt; d) evaluation and measurement of a possible flow gradient in the left ventricular outflow tract; and e) aortic and tricuspid valve function.
Our current experience consists of 29 cases treated percutaneously for perimembranous VSD and one for muscular VSD. Regardless of the morphological characteristics of the defect, all the procedures were carried out successfully. The presence of immediate residual shunt was noticed in 25% of the cases. Over a mean follow-up period of 10 ± 8.5 months, only two patients persisted with slight residual shunt, with one of them having less than one-month follow-up. Two other cases presented a gradient at the left ventricular outflow tract (17 and 25 mmHg on the day after the procedure) that disappeared during follow-up, possibly due to the spontaneous reduction of the device profile and the epithelization process which occurs within the first six months after the implant24,27.
In the mid-90s, several studies showed the feasibility and accuracy of 3-D echo in the assessment of the heart28. At the same time, interventional cardiology was established as an effective and safe technique for ASD occlusion. Consequently, several studies were published showing three-dimensional evaluation of the interatrial septum and its defects, and the connections between the implanted device and the adjacent cardiac structures29-33. Three-dimensional reconstruction was initially performed from TEE pictures obtained every two to three degrees, from zero to 180º, synchronized to the patient’s cardiac and respiratory cycle. Because of total immobilization of the patient was required, most of the studies were performed in the catheterization laboratory under general anesthesia32,33. Using the Hewlett-Packard Sonos (Philips, Bothel, WA, EUA) and Echo-Scan TomTec Imaging Systems Inc., (Boulder, CO, EUA), 3 to 10 minutes were required to acquire the pictures, depending on the patient’s heart rate. Time for reconstruction was about 3 to 5 minutes, but it could take up to 40 minutes to prepare a set of images29,32.
3-D echo main advantages to evaluate ASD are the clear demonstration of ASD characteristics, with a particular visualization of the extension of the anterior-superior rim, defining the defect shape and allowing measurement of all orifice dimensions28,29,34, In this image modality, it is possible evaluate the defect
Live 3-D echo has recently become available in the market. To date, only thoracic transducers are available, which does not provide ideal assessment of interatrial septum defects in older children and adults.
Recently a report described the use of this technology to monitor an ASD occlusion in a six-year-old child weighing 22 kg, using subcostal views35. Catheters’ and guidewires’ position, balloon measurement of the defect and discs release were all guided with live 3-D pictures, which accurately identified septal tissue between the discs and provided better pictures of the posterior-inferior rim. Decreased fluoroscopy time, better outline of the defect shape, elimination of esophageal intubation and more reliability regarding the device positioning were highlighted as the main benefits of this type of monitoring35. With the future development of a transesophageal transducer for live 3-D images, the method will be also useful in procedures for older children and adults.
As described in previous paragraphs, there are different percutaneous techniques to treat septal defects. Technological developments have made the procedures feasible, effective and safe. Echocardiography has a primary role in identifying patients that benefit from such procedures, in monitoring them and in the immediate and late post-occlusion follow-up. Similarly to the advances in the devices and percutaneous field, echocardiography has evolved to provide more complete and precise information for the interventionalist, helping in the procedure and making it even safer and simpler.
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