Frazione di eiezione: come misurare la funzione sistolica globale

La frazione di eiezione è una misurazione della capacità di un ventricolo cardiaco di contrarsi e di espellere sangue ad ogni battito, ed è fondamentale per la valutazione della funzione sistolica globale. È spesso usata nella clinica dei pazienti con diagnosi di scompenso cardiaco per valutare gli effetti della terapia o la progressione della malattia.

In questo articolo comprenderai tutto l’essenziale da sapere sul valore della FE ma per comprendere appieno, è importante avere una buona conoscenza dell’anatomia e della fisiologia del cuore e dei suoi componenti. Ti consigliamo di leggere gli altri contenuti sull’argomento per avere una comprensione completa del cuore e del suo funzionamento.

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Per ulteriori informazioni sull’argomento, ti consigliamo inoltre un manuale che ti insegni a interpretare l’elettrocardiogramma in modo semplice ed essenziale. Questo ti aiuterà a comprendere meglio i meccanismi del cuore e le sue funzioni. In generale, se sei interessato alla medicina e alla cardiologia, questo manuale sarà un’ottima fonte di conoscenza per te.

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Che cos’è la frazione di eiezione?

La frazione di eiezione (FE) è un valore che restituisce la misura del volume di sangue espulso dal ventricolo ad ogni battito. È utilizzato come indice di funzionalità cardiaca ed è alla base di diagnosi di molte patologie cardiache.

Al suo interno, la camera del ventricolo sinistro ha una forma pressoché simile a quella di un proiettile: un cilindro tronco sulla base leggermente arrotondato sull’apice. Questa forma rappresenta un’approssimazione generica che può raggruppare anatomie diverse (non tutti i ventricoli hanno esattamente la stessa forma e il cuore, a causa di alcune patologie, può cambiare notevolmente forma nel tempo) (Otto, 2014). Il nome di questa geometria è spesso definita “emiellissoide di rotazione”.

È certo che il ventricolo si riempie e si svuota ad ogni ciclo cardiaco, quello che bisogna considerare però, è che non tutto il volume di sangue lascia la camera cardiaca ad ogni battito.

Una parte considerevole di sangue rimane fisiologicamente nel ventricolo ad ogni sistole, rimanendo in attesa di un prossimo ciclo per irrompere nel circolo sistemico (Alloatti, G., Antonutto, G., Bottinelli, R.,& et al., 2010). Questa percentuale di sangue che viene espulsa nel circolo arterioso o in quello venoso viene definita frazione di eiezione (FE) ed è un parametro fondamentale per scegliere la migliore strategia diagnostica e terapeutica.

Ripetiamo, la frazione di eiezione (FE) è un parametro che indica la funzione sistolica globale del ventricolo. Al fine di ottenere questo valore in percentuale è necessario disporre di due dati principali:

• EDV (End Diastolic Volume): è il volume telediastolico, ovvero il massimo volume di riempimento ventricolare raggiunto dalla camera alla fine della diastole isotonica.
• ESV (End Sistolic Volume): è il volume telesistolico, vale a dire il massimo volume di svuotamento ventricolare raggiunto dalla camera alla fine della sistole isotonica.

A partire da questi due dati sarà facile calcolare la differenza in percentuale dei due volumi, dunque la frazione di eiezione:

FE(%)= EDV-ESV/ EDV * 100

I fattori che influenzano la frazione di eiezione

Il grado di svuotamento e quindi di frazione di eiezione è influenzato da diversi fattori tra cui il livello di precarico e postcarico, la contrattilità e la geometria ventricolare (Otto, 2014):

• Precarico
  • Rappresenta, il quantitativo di sangue presente all’interno del ventricolo ad inizio sistole, ed è correlato al ritorno venoso polmonare, alla pressione atriale sx, alla capacità di rilasciamento attivo e alla compliance della parete cardiaca ventricolare sinistra (caratteristiche della funzione diastolica del cuore).
• Postcarico
  • Con postcarico si intende la somma di tutte le resistenze, le pressioni e le forze contrarie ed oppositive che il ventricolo sinistro deve affrontare durante la sistole e che si oppongono allo svuotamento di sangue; si tratta di forze dovute alle resistenze periferiche (calibro dei vasi arteriosi periferici) e ai volumi ematici già presenti nel sistema vascolare e nelle periferie. L’incontro tra queste due forze opposte è causa della pressione arteriosa sistemica.

Il precarico è correlato alla performance sistolica per mezzo della Legge di Starling. Fino ad un certo plateau, un maggior riempimento ventricolare comporta un maggior volume sistolico (come un elastico, che più è tirato più forza esercita).

Superato quel plateau, un ulteriore riempimento di sangue nel ventricolo (come slabbrare un elastico) non comporta più un incremento di contrattilità ma solo un aumento della pressione a monte, ovvero nel circolo polmonare (Sarti, 2009).

Quindi tra tutti i fattori elencati il precarico del ventricolo sinistro nel paziente con scompenso cardiaco è uno dei più importanti.

Come si misura la frazione di eiezione con l’ecografo?

La frazione di eiezione è ad oggi la metodica più utilizzata nella clinica (Otto, 2014) per misurare la funzione sistolica globale.

Non è una valutazione della sola contrattilità ma di come quest’ultima si associ al precarico e postcarico e realizzi un volume sistolico di sangue pompato fuori dal ventricolo sinistro ad ogni ciclo cardiaco.

Per valutare i volumi nelle fasi di telediastole (EDV) e telesistole (ESV) sono state valutate diverse forme geometriche da applicare alle immagini ecografiche e ognuna di essa ha manifestato pregi e limiti; perciò la figura emiellissoide di rotazione è solo una delle varie approssimazioni che si fanno del ventricolo sinistro.

Ad oggi il modello geometrico che aderisce maggiormente alle forme dei ventricoli e che presenta ampia flessibilità tra cuore e cuore è quello ricavato dal metodo Simpson modificato.

Si misura contornando durante l’ecografia cardiaca, in due differenti immagini eco, i bordi endocardici nei momenti di telediastole (quando il ventricolo è al massimo del riempimento di volume) e in telesistole (quando ha espulso tutto il sangue possibile) (Otto, 2014).

Questa metodica si presta ad un esperimento mentale. Immaginate mentalmente di poter disporre a piacimento di un certo numero di dischi del classico gioco della Torre di Hanoi e di poterli inserire all’interno di un ventricolo sinistro congelato nel tempo.

I dischi di diversa misura vengono adattati all’interno del ventricolo in base alla loro grandezza, in fondo al ventricolo il disco più piccolo e via via sempre più larghi fino ad ottenere una serie di dischi, tutti impilati lungo l’asse lungo della camera cardiaca e riempendola completamente.

Ora che con l’immaginazione avete riempito il vostro cuore virtuale con questi dischetti, svuotatelo di nuovo, misurate e sommate i volumi di tutti i dischi ed ecco che adesso sapete quanto è grande il volume del vostro ventricolo. Il metodo con cui si ricavano i volumi e la FE è molto simile a questo processo.

L’ecografista o il sonographer eseguirà una serie di immagini del cuore da prospettive diverse in momenti diversi del ciclo cardiaco ricavando due immagini in telediastole e due immagini in telesistole dello stesso ventricolo ma da “inquadrature” diverse.

Poi delineerà i contorni del ventricolo e la macchina farà il resto, simulando tutti i dischi con cui si possono ricavare i volumi dalle immagini in telediastole e in telesistole.

Questa tecnica viene chiamata Simpson modificato Biplano ed è al momento la metodica più diffusa e validata, che assicura maggiore affidabilità e minor spreco di risorse in termini di tempo perché il suo utilizzo è veloce e non necessità di particolari software.

Quali sono i valori di riferimento della frazione di eiezione?

Le linee guida ufficiali dell’American Society of Echocardiography e la European Association of Cardiovascular Imaging indicano piccole differenze di valori tra uomini e donne, in generale.

Una frazione di eiezione normale ha valori compresi tra 54% e 74% con una tolleranza di ±2% (negli uomini considerare meno due punti); al di sotto del 54% e fino al 41% la frazione di eiezione è considerata lievemente ridotta; dal 40% al 30% la FE è moderatamente ridotta; per definirla severamente ridotta dovremmo avere di fronte un valore inferiore al 30% (Lang, R. M., 2015).

Questi valori dovranno sempre essere contestualizzati in base al quadro clinico del paziente per cui in presenza di un’insufficienza mitralica moderata o severa, una FE che non sia superiore al 60% non può essere definita normale perché il volume di sangue che ritorna in atrio a causa della valvola incontinente dovrà essere conteggiato.

Oppure, una frazione di eiezione di un ventricolo severamente dilatato (che si riempie più del normale) di un paziente a riposo, può essere adeguata anche se intorno al 30%, perché il 30% di un grosso volume può corrispondere comunque ad una sufficiente percentuale di volume circolante.

La situazione cambia quando lo stesso cuore è sottoposto a sforzo; in questo caso la FE non incrementandosi non risponde alle maggiori richieste metaboliche dell’organismo slatentizzando il quadro patologico (Sarti, 2009).

A ragione di ciò, e alla luce di un valore di FE fuori norma, è sempre bene chiedere ad un professionista esperto di farci contestualizzare la situazione clinica del paziente, soprattutto se, da decisioni prese da questo valore, ne va della salute del nostro assistito o parente.