Marcelo Tavares
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
The assessment of coronary flow reserve is an extremely important step in stress echocardiography, both within and outside the context of coronary artery disease. For some, it is seen as an impossible parameter; for others, it is essential. In any case, everything begins with the proper visualization of the coronary arteries at rest. In this article, we will address theoretical and practical concepts for incorporating coronary flow study into the routine of the echocardiographer.
The study of coronary flow by echocardiography is still considered, by many authors, a utopia. Practically speaking, we learn that coronary assessment is limited to the visualization of their ostia, often only through transesophageal study. However, identification of the flow in the Left Anterior Descending artery (LAD) at rest, in the mid-distal third, is possible in more than 90% of patients.
Coronary flow is biphasic, due to changes in resistance that the myocardial vascular system undergoes during the cardiac cycle. Coronary flow (Q) is regulated by the relationship between perfusion pressure (P) and the resistance offered by extramural arteries (R1), intramural arterioles R2), and compression of subendocardial arterioles caused by ventricular contraction on the blood inside the left ventricle. Since these resistances are lower during diastole, coronary flow is predominantly diastolic in the left coronary artery and more balanced in the right coronary artery, where subendocardial compression is less (
Thus, two components of coronary flow can be distinguished: capacitance flow, which depends on the ventricular wall decompression of the left ventricle and the dilation of intramural arterioles (vascular tone), and conductance flow, which depends on the resistance to blood passage through the arteriolar-capillary system (vascular resistance). The more compliant the vascular bed, the greater the acceleration of conductance flow; and the lower the resistance to flow passage, the faster the deceleration of the conductance component (
Coronary flow supplies oxygen to the myocardium according to demand. When oxygen demand increases – for example, during exercise – the coronary arteries increase flow through vasodilation, which leads to increased velocity, especially in epicardial and intramural arteries. The difference in velocity between the resting state and hyperemia (caused by the increased oxygen supply to the myocardium) allows estimation of the so-called CFR. The methods used to measure it, either through hemodynamic study or by obtaining coronary flow via ultrasound, are physical exercise or pharmacologically induced vasodilation (dipyridamole, adenosine, papaverine).
Undoubtedly, the main limitation for the study of coronary flow is the absence of a specific preset. Some equipment already provides it by default. However, additional adjustments are often required. Since the coronary artery in the mid-distal third is a very subtle structure and the flow is of low velocity, in general, the following adjustments should be made to color and pulsed Doppler:
Color Doppler
Pulsed Doppler
Frequency in the range of 2.5 to 2.9 MHz
Frequency in the range of 2.5 to 2.9 MHz
PRF around 20 cm/s
Velocity scale around 50 cm/s
High gain
Reduced low-velocity filter
High persistence
Sample volume between 2 to 4 mm
High low-velocity filter
Low PRF deactivated
High frame rate
Side-by-side” layout
Sample volume about 1 mm
Low tissue prioritization
Although there are variations in these parameters among different devices, this is generally the conceptual approach. It is not mandatory to use a pediatric transducer, since current adult transducers operate across a wide frequency range. If available, the use of a higher-frequency transducer may facilitate coronary visualization.
The key point for visualizing the LAD is to identify the anterior interventricular groove. For this purpose, two approaches can be used:
1. Modified short-axis view
Starting from the parasternal short-axis view, approximately at the level of the papillary muscles, one should attempt to visualize the anterior interventricular groove, at the transition between the RV and LV, in the subepicardial region of the junction between the anteroseptal and anterior walls, where the mid portion of the LAD passes. Once the flow – predominantly diastolic—has been detected, the transducer can be slowly rotated clockwise to better align the ultrasound beam with the anterior interventricular groove, thereby allowing detection of larger segments of the artery.
2. Modified parasternal long-axis view
From the traditional parasternal long-axis view, the transducer is slid one or two intercostal spaces lower. Next, the ultrasound beam is angled anteriorly, pointing the transducer toward the patient’s left shoulder. This maneuver is crucial to remove part of the right ventricle from the image and expose the interventricular groove. If any portion of the right ventricle remains visible in this view, the transducer should be rotated clockwise until this chamber disappears. The resulting image will be a transitional view between the parasternal long-axis and the short-axis. The interventricular groove will then be exposed. Its location is quite superficial in the patient’s chest, which increases the success rate for visualizing the LAD compared with other coronary arteries.
After this step, color Doppler should be activated. The LAD is visualized as a small tubular, pulsatile structure, with upward flow (red) and predominantly diastolic. If a circular structure with the same characteristics is identified, the transducer should be subtly rotated clockwise to open the vessel longitudinally (Video 1). It is extremely important, when studying coronary flow, to activate electrocardiographic monitoring.
It is often possible to perform a sweep of the LAD over a wide extension, both proximally and distally, which allows the study of flow at different points. It is not uncommon to find areas of aliasing on color Doppler, which may correspond to a stenotic segment.
On pulsed Doppler, a biphasic flow is identified, with a predominant diastolic component and a trapezoidal appearance. Diastolic velocity is usually approximately twice the systolic velocity. Some authors, instead of evaluating only velocities, study the Velocity-Time Integral (VTI). From a practical standpoint, velocity analysis appears much simpler and faster, especially when used during stress echocardiography.
The success rate for visualizing the Posterior Descending branch (PD) is between 60% and 70%.
Among the three coronary arteries, this is technically the most difficult to study, with feasibility below 60%.
Color Doppler will demonstrate one or more small vessels in the lateral wall, pulsatile, upward (red), and diastolic. Again, it is important to highlight that the study should always be performed with electrocardiographic monitoring. The pulsed Doppler characteristics are similar to those of the other coronary arteries, as previously described.
During coronary flow assessment, some structures may mimic the LAD. A vessel commonly found in a similar topographic location is the internal thoracic artery. However, its Doppler flow pattern is distinct: predominantly systolic and with higher velocity. Small pericardial effusions may present with a flow resembling that seen on color Doppler; however, pulsed Doppler does not reveal the predominant diastolic pattern. In certain situations, a blue (downward) flow may be identified in the interventricular groove, in contrast to the usual red flow. This may indicate LAD occlusion with retrograde flow or the presence of a septal branch of the LAD itself. The PD flow may be confused with the inflow tract of the right ventricle. Nevertheless, the pulsed Doppler pattern is quite different from the characteristic coronary flow.
In general, the diastolic velocity of coronary flow is below 40 cm/s. Obviously, this velocity is influenced by several factors. Hyperkinesia, tachycardia, hypertension, and anemia, for example, may increase it even in the absence of stenosis. The systolic component usually does not exceed 60% of the diastolic velocity.
According to a recent study by Cortigiani et al.,
In coronary artery disease, the simple identification of a patent distal LAD flow in a patient with wall motion abnormalities in the same territory adds important clinical information. It is not uncommon to directly visualize points of turbulent, high-velocity flow on Doppler. Some authors suggest a cutoff above 80 cm/s, while others propose above 1 m/s, for the detection of significant obstruction.
The identification of a “velocity jump” is an interesting parameter that raises the possibility of significant LAD stenosis. This occurs when the diastolic velocity doubles in different regions of the vessel under study (for example, proximal vs. distal). In addition, an increase in the systolic component of coronary flow velocity is another relevant finding. A diastolic-to-systolic velocity ratio below 1.5 shows a sensitivity of 81.8% and a specificity of 85.7% for the diagnosis of coronary stenosis
The coronary flow pattern with rapid diastolic deceleration, often accompanied by reversed systolic flow, is a strong indicator of the no-reflow phenomenon in patients with acute coronary syndrome undergoing percutaneous coronary intervention. Its pathophysiology lies in damage to the coronary microcirculation, such as endothelial injury and distal embolization, which prevent adequate filling of the vascular bed, increase distal pressure, and accelerate flow deceleration. Studies have shown that the deceleration times significantly shorter in these patients (152 ± 109 ms) compared with those without the phenomenon (395 ± 128 ms), indicating severe impairment of myocardial perfusion.
Similarly, in patients with hypertrophic cardiomyopathy, coronary Doppler also reveals an atypical flow pattern, characterized by reduction, absence, or inversion of systolic flow.
The incorporation of multiple parameters, in addition to wall motion assessment, transforms stress echocardiography into a powerful and highly versatile clinical tool.
The addition of coronary flow assessment to stress echocardiography, after adequate training, does not significantly increase the examination time. Its interpretation takes only a few seconds and is based on the ratio between coronary velocity during stress and at rest. The discriminatory value of 2.0 separates normal from pathological. All stress modalities allow CFR evaluation. The success rate is highest in studies with vasodilators (above 90%), followed by dobutamine (around 80%) and bicycle exercise (about 70%).
After acquiring all the baseline images, the diastolic velocity of the distal LAD is recorded as far as possible. Without removing the transducer from the patient’s chest, and maintaining continuous visualization of the coronary artery at the same point and angle, dipyridamole is administered at a dose of 0.84 mg/kg over four minutes. The maximum velocity is then recorded up to one minute after the end of the infusion (fifth minute of the test). Under normal conditions, the LAD velocity doubles within a few minutes after the start of the test.
Unlike the dipyridamole protocol, in which the LAD is continuously monitored, in the dobutamine test the LAD velocity is measured at rest and again after an increment of 50 beats compared with baseline heart rate and/or when 75% of the predicted maximum heart rate is reached, which usually occurs during the high-dose stages of the drug.
The evaluation of CFR during exercise is more challenging. As workload increases, trunk movement and hyperventilation impair the acoustic window and make visualization of the LAD more difficult.
For less experienced operators, we recommend a strategy similar to the dipyridamole protocol: locate the LAD at rest with color Doppler and ensure its continuous visualization in the imaging sector from the beginning of the test. This approach favors velocity measurement always at the same point and with the same angulation. However, the main limitation of this strategy is the loss of two-dimensional recordings at low workload, which are particularly useful in studies performed with a cycle ergometer.
Another approach, technically more demanding, is to begin LAD monitoring during exercise immediately after acquiring two-dimensional images at low workload, ensuring that velocity is measured at the same point and with the same angulation used at rest (Video 6).
In healthy individuals, coronary velocity doubles already in the early stages of exercise (up to 75 watts). The same concepts applied in the dobutamine protocol regarding heart rate are used for CFR evaluation if this doubling does not occur promptly.
It is worth noting that, although CFR assessment in the LAD is the most commonly used, it can also be performed in the other coronary arteries; however, the success rate tends to be lower.
Coronary flow assessment by echocardiography is no longer a utopia and has already become a reality capable of transforming echocardiography laboratories. At rest or under stress, with vasodilators or during exercise, the possibilities are broad and the information obtained is highly relevant. It is possible to detect significant coronary obstructions at rest and anticipate stress-echo results even before ischemia appears.
Identifying higher risk in patients with normal segmental wall motion but reduced CFR has a direct clinical impact. Echocardiography, therefore, should not be regarded as a mere adjunct, but rather as the main player.
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.
The authors did not use any artificial intelligence tools in the development of this work.
The underlying content of the research text is contained within the manuscript.
There were no external funding sources for this study.
Marcelo Tavares
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
A avaliação da reserva de fluxo coronariano constitui uma etapa extremamente importante da ecocardiografia de estresse, dentro e fora do contexto da doença arterial coronariana. Para alguns, é vista como um parâmetro impossível; para outros, é essencial. De todo modo, tudo começa com a adequada visualização das artérias coronárias em repouso. Neste artigo, abordaremos conceitos teórico-práticos para a incorporação do estudo do fluxo coronariano à rotina do ecocardiografista.
O estudo do fluxo coronariano pela ecocardiografia ainda é considerado, por muitos autores, uma utopia. De maneira prática, aprendemos que a avaliação das coronárias se limita à visualização de seus óstios, muitas vezes apenas ao estudo transesofágico. No entanto, a identificação do fluxo da Artéria Descendente Anterior (ADA) em repouso, no terço médio distal, é possível em mais de 90% dos pacientes.
O fluxo coronariano é bifásico, devido às mudanças de resistência que sofre o sistema vascular miocárdico durante o ciclo cardíaco. O fluxo coronariano (Q) é regulado pela relação entre a pressão de perfusão (P) e a resistência oferecida pelas artérias extramurais (R1), arteríolas intramurais (R2) e pela compressão sobre as arteríolas subendocárdicas, provocada pela contração ventricular sobre o sangue no interior do Ventrículo Esquerdo (VE) (R3). Como essas resistências são menores na diástole, o fluxo coronariano é predominantemente diastólico para a coronária esquerda e balanceado para a coronária direita, onde a compressão subendocárdica é menor (
Assim, distinguem-se dois componentes no fluxo coronariano: o fluxo de capacitância, que depende da descompressão parietal do VE e da dilatação das arteríolas intramurais (tônus vascular) e o fluxo de condutância, dependente da resistência oferecida à passagem do sangue pelo sistema arteriolar-capilar (resistência vascular). Quanto mais complacente for o leito vascular, maior a aceleração do fluxo de condutância; e quanto menor a resistência oferecida à passagem do fluxo, mais rápida a desaceleração do componente de condutância (
O fluxo coronariano fornece oxigênio ao miocárdio por demanda. Quando há aumento da demanda de O2, durante o exercício por exemplo, as coronárias aumentam o fluxo por vasodilatação, o que provoca aumento da velocidade, principalmente nas artérias epicárdicas e intramurais. A diferença de velocidade entre o estado de repouso e a hiperemia (provocada pelo aumento da oferta de O2 para o miocárdio) permite estimar a denominada RFC. Os métodos empregados para medi-la por meio do estudo hemodinâmico ou pela obtenção do fluxo de coronárias pela ultrassonografia, são o esforço físico ou a vasodilatação induzida por fármacos (dipiridamol, adenosina, papaverina).
Sem dúvida, a principal limitação para o estudo do fluxo coronariano é a ausência de um preset específico. Alguns equipamentos já o disponibilizam de fábrica. No entanto, muitas vezes, são necessários ajustes adicionais. Como a coronária no terço médio distal é uma estrutura muito sutil e o fluxo é de baixa velocidade, de maneira geral, devemos realizar os seguintes ajustes ao Doppler colorido e pulsátil:
Embora existam variações nesses parâmetros entre aparelhos, de forma geral, essa é a abordagem conceitual. Não é obrigatório utilizar transdutor pediátrico, já que os transdutores adultos atuais trabalham com uma ampla faixa de frequência. Se disponível, pode ser que o emprego de um transdutor com frequência mais elevada facilite a visualização das coronárias.
Doppler Colorido
Doppler Pulsátil
Frequência na faixa de 2,5 a 2,9 MHz
Frequência na faixa de 2,5 a 2,9 MHz
PRF de cerca de 20 cm/s
Escala velocidade de cerca de 50 cm/s
Ganho elevado
Filtro de baixa velocidade reduzido
Persistência elevada
Volume de amostra entre 2 a 4 mm
Filtro de baixa velocidade elevado
Low PRF desativado
Velocidade de quadros elevada
Layout “lado a lado”
Volume de amostra de cerca de 1 mm
Priorização de tecido baixa
O ponto chave para visualizar a ADA é identificar o sulco interventricular anterior. Para isso, duas abordagens podem ser utilizadas:
1. Eixo curto modificado
A partir do corte paraesternal de eixo menor, aproximadamente ao nível dos músculos papilares, procura-se visualizar o sulco interventricular anterior, na transição entre o VD e o VE, na região subepicárdica da junção entre as paredes anterosseptal e anterior, onde passa a porção média da artéria descendente anterior. Uma vez detectado o fluxo, predominantemente diastólico, pode-se girar o transdutor lentamente em sentido horário para melhor alinhar o feixe ultrassônico com o sulco interventricular anterior e, assim, detectar segmentos maiores da artéria.
2. Corte paraesternal longitudinal modificado
A partir do corte paraesternal longitudinal tradicional, desliza-se o transdutor um ou dois espaços intercostais abaixo. Em seguida, anterioriza-se o feixe de ultrassom, direcionando o transdutor em direção ao ombro esquerdo do paciente. Essa manobra é crucial para retirar parte do ventrículo direito da imagem e expor o sulco interventricular. Caso ainda permaneça parte do ventrículo direito nesse corte, deve-se girar o transdutor no sentido horário até que essa cavidade desapareça. O corte obtido será uma imagem de transição entre o eixo longo paraesternal e o eixo curto. Assim, o sulco interventricular será exposto. Sua localização é bastante superficial no tórax do paciente, o que aumenta a taxa de sucesso na visualização da ADA em comparação com as demais coronárias.
Após esse passo, deve-se ativar o Doppler colorido. A ADA é visualizada como uma pequena estrutura tubular, pulsátil, com fluxo ascendente (vermelho) e predominantemente diastólico. Caso se identifique uma estrutura circular com as mesmas características descritas anteriormente, deve-se girar sutilmente o transdutor no sentido horário, para abrir longitudinalmente o vaso (Video 1). É de extrema importância, ao estudar o fluxo coronariano, ativar a monitorização eletrocardiográfica.
Muitas vezes é possível realizar uma varredura da ADA em ampla extensão, tanto proximal quanto distal, o que permite estudar o fluxo em diferentes pontos. Não é incomum encontrar áreas com
Ao Doppler pulsátil, identifica-se um fluxo bifásico, com componente diastólico predominante, de aspecto trapezoidal. A velocidade diastólica costuma ser aproximadamente o dobro da velocidade sistólica. Alguns autores, em vez de avaliar apenas as velocidades, estudam o integral de velocidade. Do ponto de vista prático, a análise das velocidades parece muito mais simples e rápida, especialmente quando utilizada durante a ecocardiografia de estresse.
A taxa de sucesso de visualização do ramo Descendente Posterior (DP) é de entre 60 e 70%.
Dentre as três coronárias, esta é a tecnicamente mais difícil, com factibilidade inferior a 60%.
O Doppler colorido irá demonstrar um ou mais pequenos vasos na parede lateral, pulsátil, ascendente (vermelho) e diastólico. Novamente, destaca-se aqui a importância de realizar o estudo sempre com monitorização eletrocardiográfica. As características ao Doppler pulsátil são semelhantes às demais coronárias, como descritas anteriormente.
Durante a avaliação do fluxo coronariano, podemos nos deparar com algumas estruturas que simulam a ADA. Um vaso comumente encontrado em topografia semelhante é a artéria torácica interna. No entanto, o padrão de fluxo ao Doppler é distinto: predominantemente sistólico e com maior velocidade. Pequenos derrames pericárdicos podem ter fluxo semelhante ao Doppler colorido; porém, ao estudo com o Doppler pulsátil não se identifica o padrão diastólico predominante. Em certas situações, um fluxo azul (descendente) pode ser identificado no sulco interventricular, em oposição ao vermelho habitual; isso pode indicar oclusão da ADA com fluxo retrógrado ou a identificação de um ramo septal da própria ADA. O fluxo da DP pode ser confundido com o fluxo da via de entrada do ventrículo direito. Entretanto, o fluxo ao Doppler pulsátil é bastante diferente do fluxo coronariano característico.
Geralmente, a velocidade diastólica do fluxo coronariano é inferior a 40 cm/s. Obviamente que essa velocidade é influenciada por diversos fatores. Hiperdinamia, taquicardia, hipertensão e anemia, por exemplo, podem elevá-la mesmo na ausência de estenose. O componente sistólico não costuma exceder a 60% da velocidade de componente diastólico.
De acordo com um recente estudo de Cortigiani et al.,
Na doença arterial coronariana, a simples identificação de um fluxo prévio da ADA distal em um paciente com alteração de motilidade no mesmo território, adiciona uma importante informação do ponto de vista clínico. Não é infrequente a visualização direta de pontos com o fluxo turbulento e de alta velocidade ao Doppler. Alguns autores sugerem o ponto de corte acima de 80 cm/s, outros acima de 1 m/s, para detecção de obstrução significativa.
A identificação de “salto de velocidade” é um interessante parâmetro que levanta a possibilidade de estenose importante da ADA. Isso ocorre quando a velocidade diastólica duplica em diferentes regiões do vaso estudado (por exemplo proximal x distal). Além disso, um incremento na velocidade do componente sistólico do fluxo coronariano é outro achado relevante. Uma relação da velocidade diastólica e sistólica inferior a 1,5 apresenta sensibilidade de 81,8% e especificidade de 85,7% para o diagnóstico de estenose coronária
O padrão de fluxo coronariano com rápida desaceleração diastólica, frequentemente acompanhado de fluxo sistólico reverso, é um forte indicador do fenômeno de
De forma similar, em pacientes com miocardiopatia hipertrófica, o Doppler coronário também evidencia um padrão atípico de fluxo, marcado pela redução, ausência ou inversão do fluxo sistólico
A incorporação de múltiplos parâmetros, além da avaliação da motilidade parietal, na ecocardiografia de estresse transforma esse método em uma ferramenta clínica poderosa e extremamente versátil.
A adição da avaliação do fluxo coronariano ao ecocardiograma de estresse, após treinamento adequado, não aumenta significativamente o tempo de execução do exame. Sua interpretação leva poucos segundos e é baseada na relação entre a velocidade da coronária ao estresse e em repouso. O valor discriminatório de 2,0 separa o normal do patológico. Todas as modalidades de estresse permitem a avaliação da RFC. A taxa de sucesso é maior nos estudos com vasodilatador (acima de 90%), seguida da dobutamina (por volta de 80%) e do exercício em bicicleta (cerca de 70%).
Após realizar a captura de todas as imagens necessárias para a linha de base, registra-se a velocidade diastólica da ADA o mais distal possível. Sem retirar o transdutor do tórax do paciente, mantendo a visualização da coronária continuamente no mesmo ponto e na mesma angulação, inicia-se a administração de dipiridamol na dose de 0,84 mg/Kg em quatro minutos. Registra-se, então a velocidade máxima obtida até um minuto após o término da infusão (quinto minuto de exame). Em situações normais, a velocidade da ADA duplica poucos minutos após o início da prova.
Diferentemente do protocolo com dipiridamol, no qual a ADA é monitorizada continuamente, no teste com dobutamina a velocidade da ADA é aferida em repouso e, novamente, após um incremento de 50 batimentos em relação à frequência cardíaca basal e/ou quando se atinge 75% da frequência cardíaca máxima prevista, o que geralmente ocorre nas etapas de altas doses do fármaco.
A avaliação da RFC durante o exercício é mais desafiadora. À medida que a carga aumenta, a movimentação do tronco e a hiperventilação prejudicam a janela acústica e dificultam a visualização da ADA.
Para operadores menos experientes, recomendamos uma estratégia análoga ao protocolo com dipiridamol: localizar a ADA em repouso no Doppler colorido e assegurar sua visualização contínua no setor de imagem desde o início do exame. Essa abordagem favorece a mensuração da velocidade sempre no mesmo ponto e com a mesma angulação. No entanto, a principal limitação dessa abordagem é a perda dos registros do exame bidimensional em baixa carga de esforço, particularmente úteis em estudos realizados no cicloergômetro.
Outro enfoque, mais difícil do ponto de vista técnico, é iniciar a monitorização da ADA durante o esforço imediatamente após a aquisição das imagens bidimensionais em carga baixa, garantindo que a velocidade seja mensurada no mesmo ponto e com a mesma angulação utilizados em repouso (Video 6).
Em indivíduos normais, a velocidade da coronária duplica já nas etapas iniciais do exercício (até 75 watts). Utilizam-se os mesmos conceitos aplicados ao protocolo com dobutamina em relação à frequência cardíaca para avaliação da RFC, caso essa duplicação não ocorra rapidamente.
Vale destacar que, embora a avaliação da RFC na ADA seja a mais utilizada, ela também pode ser realizada nas demais coronárias; contudo, a taxa de sucesso tende a ser menor.
A avaliação do fluxo coronariano por ecocardiografia deixou de ser uma utopia e já se consolidou como uma realidade capaz de transformar os laboratórios de ecocardiografia. Em repouso ou sob estresse, com vasodilatadores ou durante o exercício, as possibilidades são amplas e as informações obtidas, altamente relevantes. É possível detectar obstruções coronarianas significativas em repouso e antecipar os resultados do ecoestresse antes mesmo do surgimento de isquemia. Identificar maior risco em pacientes com motilidade segmentar normal, mas com RFC reduzida, tem impacto clínico direto. A ecocardiografia, portanto, não deve ser tratada como um mero coadjuvante, mas sim como protagonista.
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Este artigo não contém estudos com humanos ou animais realizados por nenhum dos autores.
Os autores não utilizaram ferramentas de inteligência artificial no desenvolvimento deste trabalho.
Os conteúdos subjacentes ao texto da pesquisa estão contidos no manuscrito.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.