Marcelo Tavares
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
With technological advancement, physical examination is no longer sufficient for a more accurate assessment of critically ill patients, especially in premature newborns where clinical signs may not be interpreted objectively. Therefore, there is great interest in training neonatologists in its practice, with major global centers already incorporating it permanently into their residency and continuing medical education programs. This review article discusses our experience in teaching institutionally focused echocardiography.
As medical students in Brazil, we often hear the phrase "The clinic is sovereign," which, to a certain extent, is true; the clinic is essential for indicating and interpreting test results, as well as therapeutic management of our patients. However, in a scenario where the number of premature and critically ill newborns is increasing, physical examination is no longer sufficient to manage them assertively, especially in hemodynamic assessment, for example, repercussions of ductus arteriosus or even pulmonary hypertension. Accordingly, echocardiography has become an essential tool in the clinical management of newborns.
Targeted neonatal echocardiography (TnECHO) can lead to changes in clinical management in up to 80% of critical cases.
Training in TnECHO is already available in several neonatology residencies in Brazil,
The term TnECHO encompasses a wide range of procedures, ranging from isolated qualitative assessment of cardiac function to more advanced forms of quantitative assessment of cardiac function and Doppler flow.
With respect to basic assessment, the latest TnECHO consensus published suggests that at least 25 assessments of cardiac function are necessary to enable neonatologist to perform TnECHO.
It is our understanding that TnECHO in neonatal intensive care units should be performed by neonatologists, and not by other pediatric specialties, since only a specialized professional can combine the interpretation of the data obtained with the clinical management of premature newborns, who are completely different from other pediatric age groups. However, it is important for neonatologists to be aware of the limitations of each form of training, always requesting echocardiography performed by pediatric echocardiographers during the patient's first examination, as soon as possible, or whenever there are doubts in relation to the presence of congenital heart defects.
Below, we describe our vision regarding the training of neonatologists.
Neonatologist training can be divided into basic and advanced, based on the duration and content of the course.
The main objective of this course is to carry out a quick examination, at the bedside, to answer specific clinical questions, in critical situations such as shock, for example. In our experience, the content is taught by means of theoretical and practical classes. Theoretical classes cover the following topics: how to adjust and use the echocardiography device; basic concepts of Doppler analysis; acquisition of echocardiographic plans with identification of the corresponding cardiac structures; assessment of cardiac function, either qualitatively or using left ventricular shortening fraction; identification and interpretation of intra- and extracardiac shunts; cardiac blood volume through assessment of size and respiratory variation of the inferior vena cava; identification of signs of pulmonary hypertension and calculation of pulmonary pressure through tricuspid insufficiency; and assessment of the pericardium, identifying whether there is pericardial effusion with eventual signs of cardiac tamponade (
In practical classes, lasting 8 hours in total, students practice the acquisition of echocardiographic plans on real patients, for instance, adjusting the device to obtain the best images in order to recognize the normal anatomical structures of each plane, thus enabling them to recognize abnormal patterns, such as those occurring in congenital heart disease, cardiac dysfunction, or pericardial effusion.
Each student must perform at least eight complete exams under supervision (
At the end of the course, students undergo theoretical and practical assessment, where they perform 2 echocardiograms without supervision and answer a questionnaire for each exam, with general questions about the exams, for example: whether or not there are intra- and extracardiac shunts and, if so, which; whether heart function is normal or not; whether or not there is pericardial effusion; whether or not there is valve insufficiency and whether it is possible to estimate pulmonary pressure; whether they found any other additional information; and their final interpretation of the exam. This questionnaire, along with the images, are evaluated by the course instructor who assigns a grade indicating whether or not the student is qualified.
Six months later, the student must carry out two additional complete exams without supervision and send the images to the instructor, along with the answers to the previously sent questionnaire.
In order to take the advanced course, students must have basic prior knowledge of echocardiography and the unique characteristics of transitional neonatal circulation, including persistence of fetal pattern or pulmonary hypertension, repercussions of intra- or extracardiac shunts, and the suspicion of severe heart diseases, such as total anomalous drainage of the pulmonary veins, critical obstruction of the right or left ventricular outflow tract, or critical aortic coarctation. During this phase, students are able to indicate or contraindicate the initiation of prostaglandin E1 to maintain ductal patency.
Students learn to quantify systolic function by estimating left ventricular shortening fraction or ejection fraction, which can be obtained in M mode (in the parasternal short-axis plane at the level of the papillary muscles) or 2-dimensional mode (in the parasternal longitudinal plane at the level of the mitral valve chordae). We believe that the ejection fraction estimated by the biplanar Simpson method should only be performed in specific cases, as it requires more time and experience to perform. In the absence of significant shunts, we can still calculate cardiac output.
| Tool | Technique | Reference Values |
|---|---|---|
| Fractional Shortening | M-Mode: Position cursors between the papillary muscles in the parasternal short-axis view. |
30-45% |
| Ejection Fraction (Teicholz) | M-Mode: Position cursors between the papillary muscles in the parasternal short-axis view. |
55-70% |
| Fractional Area Change (FAC) | Trace the right ventricle in the apical 4-chamber view or in the intermediate plane with a more pronounced anteriorization from the apical 4-chamber view, visualizing the right ventricular outflow tract, at end-diastole and systole. |
≥ 35% |
| Tricuspid Annular Plane Systolic Excursion (TAPSE) | In the apical 4-chamber view, position the cursor encompassing the lateral tricuspid annulus and the apex of the right ventricle. | Values vary with gestational age. |
| Left Ventricular Cardiac Output (LVCO) | Position the pulsed Doppler cursor at the aortic valve level in the apical 5-chamber view and trace the area obtained for the device to calculate the VTI. |
150-300 ml/kg/min |
| Right Ventricular Cardiac Output (RVCO) | Parasternal short-axis view of the right ventricular outflow tract: |
150-300 ml/kg/min |
Assessment of diastolic function is more complex, due to the high heart rates found in newborns. To put it simply, we usually find E < A waves on mitral Doppler of premature newborns. In these patients, the E > A wave may correspond to an increase in pulmonary venous return, as in the case of pulmonary hyperflow through a large ductus arteriosus. In mature newborns, an E > A wave is observed. We can also use isovolumetric relaxation time (IVRT), although it is technically difficult due to the fact that tachycardia is usually present. Hemodynamically significant ductus arteriosus tends to cause E > A waves in the mitral valve and shortening of the IVRT.
Function can be quantified using fractional area shortening (FAC) by tracing the right ventricular cavity in diastole and systole, which, in newborns, can be obtained in the apical 4-chamber or 3-chamber plane where the outflow tract is included,
Students are encouraged to check for indirect signs of pulmonary hypertension, such as dilation of the right chambers, right ventricular systolic dysfunction, and inversion of intra- and extracardiac shunts. Additionally, in the advanced course, we recommend performing the following quantifications:
Assessment of pulmonary artery systolic pressure (PASP) through tricuspid insufficiency, when present, using the formula: PASP = 4 × maximum velocity of the tricuspid regurgitant jet
In the absence of significant tricuspid and/or pulmonary insufficiency, we can use the ratio of ejection time divided by pulmonary flow acceleration time, considering normal values < 4 (
In the event that direct objective measurements are not possible, students can evaluate other common findings in pulmonary hypertension in newborns, for example, rectification of the interventricular septum during systole and the eccentricity index, which is calculated on the ventricular short axis, at the level of the papillary muscle of the mitral valve, dividing the diameter of the horizontal axis by the vertical axis of the ventricle, as shown in
Note: In patients with significant pulmonary hypertension and in those with bronchopulmonary dysplasia, we recommend assessment of pulmonary vein flow velocities to rule out possible stenoses. Premature newborns under 29 weeks of gestational age should undergo a complete assessment of pulmonary flow hemodynamics at 8 postnatal weeks or 36 weeks corrected gestational age.
Patent ductus arteriosus is a common finding in newborns, with a high incidence in premature patients, and it is one of the topics that neonatologists most frequently ask about in courses.
The starting point that must be emphasized is the exact location of the measurement of the diameter of the ductus arteriosus, because, depending on the angle used to acquire the 2-dimensional image, the size may be overestimated. The measurement must be taken at the narrowest point (which is the real flow limiter) in the high parasternal plane (channel view) or in the suprasternal plane with angulation to the left, and it should be classified as small (< 1.5 mm), moderate (between 1.5 and 3 mm), or large (> 3 mm).
Neonatologists assess the following echocardiographic findings in hemodynamically significant ductus arteriosus:
Ratio of the size of the ductus arteriosus to the left pulmonary artery, preferably using the high parasternal plane.
Ductus arteriosus flow patterns on Doppler (
Flow with end-diastolic velocity < 2 m/s indicates no restriction and presents a pulsatile pattern. This type of flow typically has important repercussions, and the channel is usually large.
Flow with end-diastolic velocity > 2 m/s (diastolic velocity close to systolic velocity or diastolic velocity at least 50% of systolic velocity) indicates restrictive flow.
"Increasing" flows are the ones that have a small component of flow from the pulmonary artery to the aorta (generally less than 30% of the cardiac cycle) and are found in the transitional period of pulmonary circulation. This pattern indicates a drop in pulmonary pressure and the possibility of future hemodynamic repercussions in the event that the ductus does not decrease in size or close spontaneously.
Exclusive right-to-left flow or bidirectional pattern (right-to-left flow greater than 30% of the cardiac cycle) is the pattern found in pulmonary hypertension.
Signs of pulmonary hyperflow:
Increased left ventricular cardiac output (major repercussion with values above 300 ml/kg/min);
Dilation of the left chambers with a ratio between the aorta and the left atrium greater than 1.5 (consider the presence of interatrial communications as a limitation);
Increased end-diastolic velocity in the left pulmonary artery (> 0.25 m/s);
Mitral flow with E > A in premature infants and E > A in full-term infants or in the presence of mitral insufficiency;
Increased velocity of venous return through the pulmonary vein (D wave > 0.5 m/s).
Signs of pulmonary hypoflow:
Absence of anterograde diastolic flow in the descending aorta on pulsed Doppler;
Presence of reverse diastolic flow in the descending aorta (indicative of important "steal" of systemic flow);
Absence of anterograde diastolic flow in the mesenteric artery;
Presence of reverse diastolic flow in the mesenteric artery (indicative of large "steal" of systemic flow).
Accordingly, we believe that performance of TnECHO is fundamental to excellent quality in the management of critical newborns, especially premature ones. We must remain committed to training neonatologists to perform TnECHO and recognize the method's limitations. Teaching programs are needed for remote areas where few medical specialties exist (Central Illustration).
There were no external funding sources for this study.
This study is not associated with any thesis or dissertation work.
This article does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.
Marcelo Tavares
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
Com o avanço tecnológico, o exame físico não é mais suficiente para uma avaliação mais assertiva de pacientes criticamente enfermos, principalmente em reécm-nascidos prematuros onde os sinais clínicos podem não ser interpretados de forma objetiva. Desta forma, há um grande interesse no treinamento de médicos neonatologistas para sua realização, determinando que os grandes centros mundiais já o façam de forma permanente nos seus programas de residência e educação médica continuada. O presente artigo de revisão trata da nossa experiência no ensino do ecocardiograma focado institucional.
Desde acadêmicos de medicina escutamos esta frase que, de certa forma, é verdade: a clínica é essencial para indicar e interpretar os resultados dos exames, bem como para a condução terapêutica dos nossos pacientes. Contudo, em um cenário de aumento de recém-nascidos prematuros e criticamente doentes, o exame físico não é mais suficiente para conduzi-los de forma assertiva, principalmente na avaliação hemodinâmica, como as repercussões de canal arterial ou mesmo da hipertensão pulmonar. Desta forma, o ecocardiograma se tornou uma ferramenta essencial na condução clínica dos recém-nascidos.
O ecocardiograma focado (EcoF) pode causar mudança de conduta clínica em até 80% dos casos críticos.
Os treinamentos de EcoF já estão disponíveis em várias residências de neonatologia no Brasil,
O termo EcoF compreende uma vasta gama de procedimentos, que vai desde a avaliação isolada da função cardíaca, de forma qualitativa, até as formas mais avançadas de avaliação quantitativa de função cardíaca e dos fluxos ao Doppler.
Em relação à avaliação básica, acredita-se ser necessário pelo menos 25 avaliações de função cardíaca para capacitar o neonatologista à sua realização, conforme sugerido no último consenso de EcoF publicado.
Entendemos que o EcoF nas unidades de terapia intensiva neonatais seja realizado pelo neonatologista e não por outras especialidades pediátricas, uma vez que apenas o profissional especializado consegue unir a interpretação dos dados obtidos com a conduta clínica de recém-nascidos prematuros, que é completamente diferente de outras faixas etárias pediátricas. Contudo, é importante que o neonatologista tenha conhecimento das limitações de cada treinamento, e solicite o ecocardiograma realizado por ecocardiografistas pediátricos sempre no primeiro exame do paciente, assim que possível, ou sempre que houver dúvidas em relação à presença de cardiopatias congênitas.
A seguir, descrevemos nossa visão sobre capacitação dos neonatologistas.
O treinamento dos neonatologistas pode ser dividido em básico e avançado, baseando-se no tempo de duração e conteúdo do curso.
O objetivo principal deste curso consiste em realizar um exame rápido, à beira do leito, para responder dúvidas clínicas específicas, em situações críticas como choque, por exemplo. Na nossa experiência, o conteúdo é ensinado através de aulas teóricas e práticas. Nas aulas teóricas, são abordados os seguintes temas: como ajustar e utilizar o aparelho de ecocardiograma; conceitos básicos da análise ao Doppler; aquisição dos planos ecocardiográficos com identificação das estruturas cardíacas correspondentes; avaliação de função cardíaca de forma qualitativa ou através da fração de encurtamento do ventrículo esquerdo; identificação e interpretação dos shunts intra e extracardíacos; volemia cardíaca através da avaliação do tamanho e variação respiratória da veia cava inferior; identificação de sinais de hipertensão pulmonar e cálculo da pressão pulmonar através da insuficiência tricúspide; e avaliação do pericárdio identificando se há derrame pericárdico com eventuais sinais de tamponamento cardíaco (
Nas aulas práticas, com duração de 8 horas no total, os alunos exercitam a aquisição dos planos ecocardiográficos em pacientes reais, como ajustar o aparelho para obtenção das melhores imagens de forma a reconhecer as estruturas anatômicas normais de cada plano, capacitando-os a reconhecer padrões anormais como os que ocorrem em cardiopatia congênita, disfunção cardíaca ou derrame pericárdico.
Cada aluno deverá realizar pelo menos oito exames completos sob supervisão (
Ao término do curso, o aluno passa por uma avaliação teórica e prática, onde os alunos realizam 2 ecocardiogramas sem supervisão, e respondem a um questionário para cada exame, com perguntas gerais sobre os exames, como: se há ou não shunts intra e extracardíacos e se houver, quais; se a função cardíaca está normal ou não; se há derrame pericárdico ou não; se há insuficiência valvar ou não e se é possível estimar pressão pulmonar; se encontrou alguma outra informação adicional e sua interpretação final do exame. Este questionário e as imagens são avaliados pelo instrutor do curso que dará uma nota para aptidão ou não do aluno.
Após 6 meses, o aluno deverá realizar mais 2 exames completos sem supervisão e enviar as imagens para o instrutor, junto com as repostas ao questionário previamente enviado.
Para realização deste curso, o aluno deverá ter conhecimento prévio básico do ecocardiograma e das características próprias da fase de transição da circulação neonatal, englobando persistências de padrão fetal ou hipertensão pulmonar, repercussão de shunts intra/extracardíacos e a suspeita de cardiopatias graves como drenagens anômalas totais das veias pulmonares, obstrução crítica da via de saída do ventrículo direito ou esquerdo ou coarctação de aorta crítica. Nesta fase, os alunos são capazes de indicar ou contraindicar o início de prostaglandina E1 para manutenção da permeabilidade do canal arterial.
Os alunos aprendem a quantificar a função sistólica através da estimativa da fração de encurtamento ou da fração de ejeção do ventrículo esquerdo, podendo ser obtida pelo modo M (no plano paraesternal eixo curto ao nível dos músculos papilares) ou bidimensional (no plano paraesternal longitudinal ao nível das cordoalhas da valva mitral). Nós acreditamos que a fração de ejeção estimada pelo método de Simpson biplanar deve ser realizada apenas em casos específicos, por demandar maior tempo e experiência para sua realização. Na ausência de shunts significativos, podemos, ainda, calcular o débito cardíaco.
| Ferramenta | Técnica | Valores de referência |
|---|---|---|
| Fração de encurtamento | Modo M: Posicionar cursos entre os músculos papilares no plano paraesternal eixo curto |
30-45% |
| Fração de ejeção |
Modo M: Posicionar cursos entre os músculos papilares no plano paraesternal eixo curto |
55-70% |
| Fração de encurtamento de área (FAC) | Realizar tracejamento do ventrículo direito no plano apical 4-camaras ou no plano intermediário com anteriorização mais acentuada a partir do plano apical 4-câmaras com visibilização da via de saída do ventrículo direito, ao final da diástole e na sístole. |
Maior ou igual a 35% |
| Excursão sistólica do anel tricúspide durante a sístole (TAPSE) | No plano apical 4 câmaras, posicionando o cursor englobando o anel lateral tricúspide e o ápice do ventrículo direito | Valores variam com a idade gestacional |
| Débito cardíaco do VE |
Posicionar cursor do Doppler pulsado ao nível da valva aórtica no plano apical 5-câmaras e tracejar a área obtida para o aparelho calcular a VTI |
150-300 ml/kg/min |
| Débito cardíaco do ventrículo direito (DCVD) | Plano paraesternal eixo curto da via de saída do VD: |
150-300 ml/kg/min |
A avaliação da função diastólica é mais complexa devido às altas frequências cardíacas encontradas nos recém-nascidos. De forma simplificada, encontramos habitualmente ondas E < A ao Doppler mitral dos recém-nascidos prematuros; nestes pacientes a onda E > A pode corresponder a um aumento do retorno venoso pulmonar como no caso de hiperfluxo pulmonar pelo canal arterial de grande calibre. Já nos recém-nascidos maduros observa-se onda E > A. Podemos utilizar, ainda, o tempo de relaxamento isovolumétrico (TRIV), apesar de ser tecnicamente difícil devido a taquicardia habitual. Canal arterial com repercussão hemodinâmica tende a causar onda E > A na valva mitral e encurtamento do TRIV.
A quantificação da função pode ser realizada pela fração de encurtamento de área (FAC) através do tracejamento da cavidade ventricular direita na diástole e na sístole, que nos recém-nascidos pode ser obtido no apical 4-câmaras ou no plano 3-câmaras onde é incluída sua via de saída,
Os alunos são estimulados a verificar sinais indiretos de hipertensão pulmonar, tais como dilatação de câmaras direitas, disfunção sistólica ventricular direita e inversão de shunts intra e extracardíacos. Adicionalmente, no curso avançado, recomendamos realizar as seguintes quantificações:
Avaliação da pressão sistólica da artéria pulmonar (PSAP) através da insuficiência tricúspide, quando presente, por meio da fórmula: PSAP = 4 × velocidade máxima do jato regurgitante tricuspídeo
Na ausência de insuficiências tricúspide e/ou pulmonar significativas, podemos usar o índice entre o tempo de ejeção dividido pelo tempo de aceleração do fluxo pulmonar, considerando valores normais < 4 (
Em caso de impossibilidade de medidas objetivas diretas, os alunos podem avaliar outros achados comuns em hipertensão pulmonar do recém-nascido como retificação do septo interventricular durante a sístole e o índice de excentricidade que é calculado no eixo curto dos ventrículos, ao nível do músculo papilar da valva mitral, dividindo o diâmetro do eixo horizontal pelo vertical do ventrículo conforme a
Observação: Em pacientes com hipertensão pulmonar significativa e naqueles com displasia broncopulmonar, recomendamos avaliação das velocidades do fluxo das veias pulmonares para descartar possíveis estenoses. Recém-nascidos prematuros menores que 29 semanas de gestação devem ter uma avaliação completa da hemodinâmica do fluxo pulmonar com 8 semanas pós-natal ou 36 semanas de idade gestacional corrigida.
A persistência do canal arterial é um achado comum em recém-nascidos com alta incidência nos prematuros e um dos temas mais perguntados pelos neonatologistas nos cursos.
O ponto inicial que deve ser enfatizado é o local exato da medida do diâmetro do canal arterial, já que dependendo da angulação que seja utilizada na aquisição da imagem bidimensional, pode haver superestimação do tamanho. A medida deve ser realizada no ponto mais estreito (que é o limitador real do fluxo) no plano paraesternal alto (corte do canal) ou no supraesternal com angulação para esquerda, sendo classificados em pequenos (< 1,5 mm), moderados (entre 1,5 e 3 mm) e grandes (> 3 mm).
Os neonatologistas avaliam os seguintes achados ecocardiográficos nos canais com significância hemodinâmica:
Relação do tamanho do canal arterial com a artéria pulmonar esquerda utilizando preferencialmente o plano paraesternal alto.
Padrões de fluxo do canal arterial ao Doppler (
Fluxo com velocidade diastólica final < 2 m/s indica ausência de restrição e apresenta padrão pulsátil. Este tipo de fluxo costuma apresentar bastante repercussão e o canal é grande habitualmente.
Fluxo com velocidade diastólica final > 2 m/s (velocidade diastólica próxima da sistólica ou velocidade diastólica de pelo menos 50% da sistólica) indica fluxo restritivo.
Fluxo "em crescimento" são aqueles que tem um pequeno componente de fluxo da artéria pulmonar para a aorta (em geral menor que 30% do ciclo cardíaco) e são encontrados no período transicional da circulação pulmonar. Este padrão indica queda da pressão pulmonar e possibilidade de repercussão hemodinâmica futura caso o canal não diminua de tamanho ou feche espontaneamente.
Fluxo direita-esquerda exclusivo ou padrão bidirecionado (fluxo direita-esquerda maior que 30% do ciclo cardíaco) é o padrão encontrado na hipertensão pulmonar.
Sinais de hiperfluxo pulmonar:
Aumento do débito cardíaco do ventrículo esquerdo (grande repercussão com valores acima de 300 ml/kg/min);
Dilatação das câmaras esquerdas com relação entre a aorta e o átrio esquerdo maior que 1,5 (considerar presença de comunicações interatrial como limitação);
Velocidade diastólica final aumentada na artéria pulmonar esquerda (> 0,25 m/s);
Fluxo mitral com E > A nos prematuros e E > A nos termos ou presença de insuficiência mitral;
Aumento da velocidade do retorno venoso pela veia pulmonar (onda D > 0,5 m/s).
Sinais de hipofluxo pulmonar:
Ausência de fluxo diastólico anterógrado na aorta descendente ao Doppler pulsátil;
Presença de fluxo diastólico reverso na aorta descendente (indicativo de grande "roubo" de fluxo sistêmico);
Ausência de fluxo diastólico anterógrado em artéria mesentérica;
Presença de fluxo diastólico reverso em artéria mesentérica; (indicativo de grande "roubo" de fluxo sistêmico).
Desta forma, acreditamos que a realização do EcoF é fundamental para a excelência da qualidade no manejo dos recém-nascidos críticos, principalmente nos prematuros. Devemos manter empenho em treinar os neonatologistas para sua realização e, também, para reconhecer as limitações do método. Programas de ensino para áreas remotas onde existem poucas especialidades médicas são necessárias (Figura Central).
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Este artigo não contém estudos com humanos ou animais realizados por nenhum dos autores.