漏 Borgis - Post阷y Nauk Medycznych 5/2014, s. 346-351
*Rados艂aw Chutkowski, Ma艂gorzata Malec-Milewska
Kardiometria elektryczna – nowa metoda nieinwazyjnego monitorowania hemodynamicznego
Electrical velocimetry – a new noninvasive hemodynamic monitoring system
Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii, Centrum Medyczne Kszta艂cenia Podyplomowego, Warszawa
p.o. Kierownika Kliniki: dr med. Ma艂gorzata Malec-Milewska
Streszczenie
Monitorowanie parametr贸w hemodynamicznych uk艂adu kr膮偶enia, a zw艂aszcza rzutu serca (CO) i obj臋to艣ci wyrzutowej (SV), jest niezb臋dne nie tylko u pacjent贸w z chorobami uk艂adu kr膮偶enia, chorobami endokrynologicznymi (np. nadczynno艣ci膮 tarczycy), neurologicznymi, ale r贸wnie偶 u pacjent贸w po urazach czy w sepsie. Najpro艣ciej metody oceniaj膮ce prac臋 serca i uk艂ad kr膮偶enia mo偶emy podzieli膰 na dwie grupy – metody inwazyjne i nieinwazyjne. Metody inwazyjne wymagaj膮 za艂o偶enia specjalnych cewnik贸w do serca lub do 偶y艂y centralnej i t臋tnicy. Natomiast metody nieinwazyjne nie naruszaj膮 ci膮g艂o艣ci sk贸ry i tkanek pacjenta. Do metod inwazyjnych zaliczamy: metody Ficka (bezpo艣redni膮 i po艣redni膮), metod臋 rozcie艅cze艅 barwnika, metod臋 termodilucji (PATD, PAC-CO), metod臋 ci膮g艂ego pomiaru rzutu serca (PAC-CCO), wentrykulografi臋 oraz metody oparte na analizie fali t臋tna (PWA): analiza konturu pulsu (PICCO), analiza mocy pulsu (LIDCO) i APCO (Vigileo). Do metod nieinwazyjnych zaliczamy: rezonans magnetyczny, echokardiografi臋, fotoakustyczn膮 ocen臋 gaz贸w oddechowych, elektryczn膮 bioimpedancj臋 klatki piersiowej (TEB) i kardiometri臋 elektryczn膮 (ang. electrical velocimetry – EV). Metoda kardiometrii elektrycznej (EV) opiera si臋 na zmodyfikowanym pomiarze elektrycznej bioimpedancji klatki piersiowej (TEB). Jest to stosunkowo nowa metoda, charakteryzuj膮ca si臋 ci膮g艂o艣ci膮 pomiaru, 艂atwo艣ci膮 wykonania, praktycznie brakiem koszt贸w eksploatacyjnych (potrzebne s膮 cztery elektrody EKG), mo偶liwo艣ci膮 zastosowania u wi臋kszo艣ci pacjent贸w. W nielicznych przeprowadzonych dotychczas badaniach kardiometria elektryczna wykazuje istotn膮 korelacj臋 z innymi metodami oceny rzutu serca. Z tych powod贸w mo偶e by膰 cennym narz臋dziem diagnostycznym.
Summary
Cardiovascular monitoring of the hemodynamic parameters: cardiac output (CO) and stroke volume (SV) in particular, is essential not only in patients with cardiac, endocrinological (e.g. hyperthyroidism) or neurological diseases, but also in traumatic or septic patients. In general, hemodynamic monitoring systems can be divided into noninvasive and invasive methods. Invasive methods require catheterization the heart or central vein and artery. Noninvasive methods require no skin and tissue damage. Invasive methods are: Fick’s method (direct and indirect), indicator dilution systems, thermodilution (PATD, PAC-CO), continuous cardiac output (PAC-CCO) system, ventriculography and pulse waveform analysis (PWA) systems: pulse contour analysis (PICCO), pulse power analysis (LIDCO) and APCO (Vigileo). Noninvasive methods are MRI, echocardiography, inert gas rebreathing system, thoracic electric bioimpedance (TEB) and electrical velocimetry (EV). Electrical velocimetry is based on the modified thoracic bioimpedance measurement. It is a new method, which enables continuous monitoring, is easy to apply, not expensive (requires applying only 4 skin ECG electrodes), and may be used in most patients. Electrical velocimetry shows good correlation with other cardiac output monitoring systems according to the limited number of studies that are available. For these reasons electrical velocimetry might be an important diagnostic tool.
Wst臋p
Choroby uk艂adu kr膮偶enia zajmuj膮 pierwsze miejsce w statystykach dotycz膮cych zachorowalno艣ci i stanowi膮 g艂贸wn膮 przyczyn臋 zgon贸w. Aby m贸c je skutecznie rozpoznawa膰 i leczy膰, potrzebne s膮 nowoczesne narz臋dzia diagnostyczne, umo偶liwiaj膮ce ocen臋 parametr贸w hemodynamicznych uk艂adu kr膮偶enia. Istnieje wiele metod oceny funkcji uk艂adu kr膮偶enia, a najpro艣ciej mo偶na podzieli膰 je ze wzgl臋du na stopie艅 agresywno艣ci na: metody inwazyjne, mniej inwazyjne (o ograniczonej inwazyjno艣ci) i nieinwazyjne. Do metod inwazyjnych zwi膮zanych z konieczno艣ci膮 cewnikowania prawego lub lewego serca zaliczamy: bezpo艣redni膮 metod臋 Ficka, po艣redni膮 metod臋 Ficka, metod臋 rozcie艅cze艅 barwnika, metod臋 termodilucji (PATD, PAC-CO), metod臋 ci膮g艂ego pomiaru rzutu serca (PAC-CCO) czy wentrykulografi臋. Do metod mniej inwazyjnych zaliczamy te oparte na analizie fali t臋tna (PWA): analiz臋 konturu fali t臋tna (ang. pulse contour analysis – PICCO), analiz臋 mocy fali t臋tna (ang. pulse power analysis – LIDCO) i algorytm APCO (Vigileo). Ostatnia grupa to metody nieinwazyjne, a w艣r贸d nich: rezonans magnetyczny, echokardiografia, fotoakustyczna ocena gaz贸w oddechowych, elektryczna bioimpedancja klatki piersiowej (TEB) czy kardiometria elektryczna (ang. electrical velocimetry – EV). Ka偶da z tych metod ma swoje zalety i wady. Metody inwazyjne s膮 czasoch艂onne, skomplikowane, kosztowne, obarczone ryzykiem zaka偶enia i wymagaj膮 przeszkolonego personelu, a wyniki nie zawsze s膮 powtarzalne. Niestety r贸wnie偶 w艣r贸d metod nieinwazyjnych nie ma jednej idealnej. Nawet stosunkowo tania echokardiografia wymaga du偶ego do艣wiadczenia od osoby wykonuj膮cej badania, a jej dost臋pno艣膰 bywa bardzo r贸偶na (1).
Obiecuj膮co prezentuj膮 si臋 dwie spo艣r贸d metod nieinwazyjnych. S膮 to elektryczna bioimpedancja klatki piersiowej (TEB), zwana te偶 kardiografi膮 impedancyjn膮 (ICG), i kardiometria elektryczna (EV). W艣r贸d zalet TEB i EV s膮 wymieniane: mo偶liwo艣膰 d艂ugotrwa艂ego i ci膮g艂ego pomiaru rzutu serca (CO), systemowego oporu naczyniowego (SVR), p艂ynu w klatce piersiowej (TFC), 艂atwo艣膰 stosowania, niskie koszty eksploatacyjne, praktycznie brak ogranicze艅 stosowania co do miejsca, czasu, stanu czy wieku chorego. Ograniczeniem tych metod jest niedok艂adno艣膰 pomiar贸w u pacjent贸w z zaburzeniami rytmu i z niedomykalno艣ci膮 zastawki aortalnej (1, 2).
Warto te偶 wspomnie膰, 偶e w naszym kraju znacz膮cy wk艂ad w rozw贸j nieinwazyjnych metod monitorowania hemodynamicznego serca wni贸s艂 dr hab. in偶. Gerard Cybulski. Skonstruowa艂 on polski przeno艣ny kardiograf impedancyjny typu Holtera (3). W wielu polskich o艣rodkach kardiografia impedancyjna od lat jest z powodzeniem wykorzystywana do monitorowania parametr贸w hemodynamicznych w leczeniu nadci艣nienia t臋tniczego, zespo艂u metabolicznego, niewydolno艣ci serca czy w testach z pr贸b膮 Valsalvy (3-6).
Podstawy fizyczne metody
Kardiometria elektryczna jest nieinwazyjn膮 metod膮 oceny hemodynamicznej uk艂adu kr膮偶enia, u podstaw kt贸rej le偶y elektryczna bioimpedancja klatki piersiowej (TEB).
TEB polega na okre艣leniu bezpo艣redniej zale偶no艣ci mi臋dzy zmian膮 oporno艣ci tkanek (bioimpedancj膮) a przep艂ywem krwi przez du偶e naczynia t臋tnicze w badanej okolicy cia艂a (np. w klatce piersiowej). Mi臋sie艅 sercowy cyklicznie kurczy si臋 i rozkurcza, powoduj膮c pulsacyjny przep艂yw krwi. W czasie skurczu krew jest wrzucana z prawej komory do pnia p艂ucnego, a z lewej komory do aorty. Obj臋to艣膰 kom贸r w skurczu maleje, a pr臋dko艣膰 i obj臋to艣膰 przemieszczanej krwi narasta, powoduj膮c rozszerzenie aorty wst臋puj膮cej i t臋tnic p艂ucnych (ryc. 1). Poszczeg贸lne tkanki ludzkiego cia艂a maj膮 w艂asny op贸r elektryczny (impedancj臋), kt贸ry wynika z ich budowy (rodzaj贸w pierwiastk贸w, atom贸w), g臋sto艣ci i temperatury. Impedancja jest odwrotno艣ci膮 przewodno艣ci. Klatka piersiowa sk艂ada si臋 z tkanek o wysokim oporze – tkanka t艂uszczowa, mi臋艣nie, ko艣ci, p艂uca (R = 2000-5000 Ω-cm), i krwi, kt贸ra jest dobrym przewodnikiem (R = 130 Ω-cm). Najlepszym przewodnikiem pr膮du elektrycznego jest osocze krwi (R = 65 Ω-cm), w kt贸rym s膮 zawieszone elementy morfotyczne maj膮ce du偶o wi臋ksz膮 oporno艣膰 elektryczn膮. Spo艣r贸d element贸w morfotycznych istotne znaczenie maj膮 tylko erytrocyty. Krwinki czerwone maj膮 kszta艂t dwuwkl臋s艂ego dysku. Podczas skurczu lewej komory dochodzi do szybkiego przep艂ywu krwi do aorty. Szczyt tego przep艂ywu wyst臋puje tu偶 po otwarciu zastawki aortalnej, wymuszaj膮c r贸wnoleg艂e uk艂adanie si臋 erytrocyt贸w wzgl臋dem siebie i 艣ciany naczynia. Takie ustawienie krwinek czerwonych u艂atwia przep艂yw pr膮du elektrycznego, czyli spada mierzone napi臋cie pr膮du, a wzrasta przewodno艣膰 (maleje impedancja). W czasie rozkurczu lewej komory serca zastawka aortalna jest zamkni臋ta i w aorcie nie ma przep艂ywu krwi. Sytuacja ta powoduje, 偶e erytrocyty uk艂adaj膮 si臋 chaotycznie, stanowi膮c dodatkowy op贸r, kt贸ry musi pokona膰 przy艂o偶ony pr膮d elektryczny. Skutkiem tego jest wzrost mierzonego napi臋cia pr膮du elektrycznego i spadek przewodno艣ci (wzrost impedancji) (ryc. 2) (1, 2, 7, 8).
Ryc. 1. Przep艂yw krwi przez aort臋 – rozszerzenie obj臋to艣ciowe tu偶 po otwarciu zastawki aortalnej (9).
Ryc. 2. Przep艂yw pr膮du przez aort臋.
TEB jest metod膮 nieinwazyjn膮, ci膮g艂膮, a zastosowanie ma艂ych pr膮d贸w 2-4 mA o cz臋stotliwo艣ci 20-100 Hz jest ca艂kowicie nieodczuwalne i bezpieczne. W ci膮g艂ym pomiarze elektrycznej bioimpedancji klatki piersiowej rejestrowany sygna艂 przedstawiony jest jako fala bioimpedancyjna. Krzywa ta stanowi g艂贸wnie odzwierciedlenie zmian zachodz膮cych w aorcie wst臋puj膮cej, a wi臋c jest zale偶na od cyklu pracy mi臋艣nia sercowego i swoim kszta艂tem przypomina kszta艂t fali ci艣nienia t臋tniczego. Tak wi臋c podstaw膮 kardiografii impedancyjnej jest model interpretacji sygna艂u bioimpedancji, zak艂adaj膮cy, 偶e bezpo艣rednio po otwarciu zastawki aortalnej i wzro艣cie obj臋to艣ci (rozszerzenie obj臋to艣ciowe) w podatnej aorcie wst臋puj膮cej dochodzi do gwa艂townego wzrostu przewodno艣ci elektrycznej w klatce piersiowej, czyli spadku bioimpedancji (1, 2, 7, 8).
W 2001 roku Bernstein i Osypka zaproponowali inny model interpretacji sygna艂u bioimpedancji, na kt贸rym zosta艂a oparta nowa metoda zwana kardiometri膮 elektryczn膮 (ang. electrical velocimetry) (9, 10). Jest to model elektrycznego pomiaru pr臋dko艣ci przep艂ywu (EV), kt贸rego podstaw膮 s膮 zmiany przewodno艣ci krwi w aorcie. Zak艂ada on, 偶e zmiana ustawienia erytrocyt贸w z chaotycznego (brak przep艂ywu) na ukierunkowanie zgodne (r贸wnoleg艂e do kierunku przep艂ywu) po otwarciu zastawki aortalnej wywo艂uje gwa艂towny wzrost przewodno艣ci (z gwa艂townym spadkiem impedancji).
Urz膮dzenia wykorzystuj膮ce metod臋 kardiometrii elektrycznej AESCULON® i ICON® dokonuj膮 pomiaru elektrycznej bioimpedancji klatki piersiowej (TEB) – g艂贸wnie zmian bioimpedancji zale偶nie od cyklu pracy serca, dzi臋ki kt贸rym wyliczaj膮 obj臋to艣膰 wyrzutow膮 serca (SV).
Pomiar dokonywany jest przez uk艂ad czterech elektrod EKG umieszczanych na sk贸rze. Dwie elektrody przykleja si臋 po lewej stronie na szyi (jedna pod drug膮), a kolejne dwie – na klatce piersiowej w linii 艣rodkowo-pachowej lewej, na wysoko艣ci wyrostka mieczykowatego (te偶 jedna pod drug膮) (ryc. 3). Przez par臋 zewn臋trznych elektrod przep艂ywa pr膮d zmienny (AC) o sta艂ej amplitudzie, wytwarzany przez aparat. Pr膮d ten p艂ynie w klatce piersiowej przez tkanki o najni偶szym oporze (krew jest najlepszym przewodnikiem), pokonuj膮c jak najkr贸tsz膮 drog臋, kt贸r膮 jest aorta wst臋puj膮ca i zst臋puj膮ca. Para wewn臋trznych elektrod rejestruje powsta艂e napi臋cie i wytwarza powierzchniowy zapis EKG (9, 11).
Ryc. 3. Rozmieszczenie elektrod EKG (9).
Wska藕nik podanego pr膮du i zmierzonego napi臋cia jest r贸wny przewodno艣ci, kt贸ra jest odwrotno艣ci膮 impedancji. Na bioimpedancj臋 mierzon膮 w czasie Z(t) sk艂adaj膮 si臋 trzy warto艣ci: impedancja podstawowa Z0, kt贸ra jest pseudostatyczn膮 cz臋艣ci膮 impedancji, a jej wielko艣膰 wynika g艂贸wnie z obj臋to艣ci p艂yn贸w w klatce piersiowej, do kt贸rych wliczana jest te偶 krew; zmiany impedancji zale偶ne od oddychania ΔZR; zmiany impedancji zale偶ne od cyklu pracy serca ΔZC:
Z(t) = Z0 + ΔZR + ΔZC
W prezentowanej metodzie przy obliczaniu obj臋to艣ci wyrzutowej serca (SV) zmiany impedancji zale偶ne od oddychania ΔZR traktowane s膮 jako artefakt i zostaj膮 wyt艂umione (12).
Przebieg zapisu zmian impedancji zale偶nych od cyklu pracy serca ΔZC w czasie ma kszta艂t fali sygna艂u zbli偶ony do kszta艂tu fali ci艣nienia t臋tniczego.
Obecnie stosowane rozwi膮zania techniczne sprawiaj膮, 偶e 艂atwiej jest mierzy膰 impedancj臋 ni偶 przewodno艣膰. Odwr贸cona zmiana impedancji zale偶na od cyklu pracy serca (ZC) oznaczona jest jako -dZ(t). Przedstawiaj膮c t臋 odwr贸con膮 krzyw膮 zmiany impedancji -dZ(t), otrzymuje si臋 krzyw膮 podobn膮 do krzywej zmiany przewodno艣ci. Nale偶y pami臋ta膰, 偶e odwr贸cona krzywa zmiany impedancji -dZ(t) jest w rzeczywisto艣ci wyliczonym sztucznym sygna艂em, kt贸rego kszta艂t przypomina przebieg fali ci艣nienia aortalnego. Kolejnym sztucznym sygna艂em uzyskanym na drodze oblicze艅 jest krzywa -dZ(t)/dt, kt贸ra jest wyliczon膮 pochodn膮 czasu odwr贸conej krzywej impedancji -dZ(t) (2, 8, 11).
Analizuj膮c przebieg krzywej -dZ(t)/dt, mo偶na wyznaczy膰 trzy charakterystyczne punkty:
– punkt B – moment otwarcia zastawki aortalnej, czyli pocz膮tek wyrzutu krwi z lewej komory (LVET),
– punkt C – szczyt akceleracji przep艂ywu krwi w aorcie,
– punkt X – moment zamkni臋cia zastawki aortalnej, czyli zako艅czenie wyrzutu krwi z lewej komory (LVET).
Patrz膮c na przebieg r贸wnoleg艂ych zapis贸w EKG, krzywych impedancji i pletyzmogramu pulsowego w czasie (ryc. 4), wida膰, 偶e im wy偶sza pr臋dko艣膰 przep艂ywu krwi w aorcie spowodowana wzrostem kurczliwo艣ci serca, tym wy偶sze jest nachylenie sygna艂u -dZ(t) oraz wy偶sza jest warto艣膰 szczytowej amplitudy -dZ(t)/dt (12).
Ryc. 4. Krzywe rejestrowane r贸wnolegle: I – powierzchniowy zapis EKG, II – odwr贸cona zmiana impedancji zale偶na od cyklu pracy serca ΔZC, opisana jako -dZ(t), III – obliczona pochodna czasu -dZ(t), opisana jako -dZ(t)/dt, IV – pletyzmogram pulsowy z pulsoksymetru palcowego (14).
Metody te nie pozwalaj膮 na bezpo艣redni pomiar najistotniejszych parametr贸w hemodynamicznych, takich jak rzut serca CO czy obj臋to艣膰 wyrzutowa SV, a do interpretacji wynik贸w pomiar贸w trzeba u偶y膰 modelu teoretycznego.
Model elektrycznego pomiaru pr臋dko艣ci przep艂ywu (EV) bierze pod uwag臋 wska藕nik szczytowej akceleracji przep艂ywu aortalnego, jako amplitud臋 szczytow膮 -dZ(t)/dt podzielon膮 przez impedancj臋 podstawow膮 Z0 oraz wska藕nik kurczliwo艣ci (ICON):
W metodzie elektrycznej bioimpedancji klatki piersiowej (TEB) obj臋to艣膰 wyrzutow膮 serca SVTEB oblicza si臋 z iloczynu sta艂ej pacjenta Cp (ml), wska藕nika 艣redniej pr臋dko艣ci przep艂ywu krwi V–FT (s-1) w czasie przep艂ywu FT oraz czasu przep艂ywu FT (s):
SVTEB = Cp x V–FT x FT
W modelu kardiometrii elektrycznej wska藕nik 艣redniej pr臋dko艣ci przep艂ywu krwi V–FT obliczony jest ze zmierzonego wska藕nika szczytowej akceleracji przep艂ywu krwi w aorcie (patent mi臋dzynarodowy):
Model EV wprowadza korekt臋 czasu przep艂ywu o cz臋sto艣膰 akcji serca, tj. wykorzystuje skorygowany czas przep艂ywu FTC do obliczenia obj臋to艣ci wyrzutowej:
gdzie LVET to zmierzony czas wyrzutu krwi z lewej komory, a TRR to zmierzony odst臋p R-R. A zatem wzrost obj臋to艣ci wyrzutowej lewej komory zale偶y od wyd艂u偶enia skorygowanego czasu przep艂ywu FTC albo od wyd艂u偶enia czasu wyrzutu krwi z lewej komory LVET.
Model kardiometrii elektrycznej wprowadza jako sta艂膮 pacjenta „obj臋to艣膰 tkanki reaktywnej elektrycznie” (VEPT). Warto艣膰 ta jest w g艂贸wnej mierze pochodn膮 masy cia艂a, dlatego istotne znaczenie ma dok艂adny pomiar masy cia艂a pacjenta. B艂膮d tego pomiaru skutkuje podobnej wielko艣ci b艂臋dem obj臋to艣ci wyrzutowej serca (SV):
SV = VEPT x V–FT x FTC
Poniewa偶 rzut serca (pojemno艣膰 minutowa) CO (l/min) jest iloczynem obj臋to艣ci wyrzutowej serca SV (ml) i cz臋sto艣ci akcji serca HR (1/min), b艂膮d ten b臋dzie si臋 przek艂ada艂 na wyliczon膮 warto艣膰 rzutu serca CO:
CO = SV x HR
Podsumowuj膮c obie metody: kardiometri臋 elektryczn膮 (EV) i kardiografi臋 impedancyjn膮 (ICG), r贸偶ni膮 si臋 one modelem zastosowanym do pomiar贸w impedancji, a zw艂aszcza interpretacj膮 przyczyny zmiany impedancji po otwarciu zastawki aortalnej (2, 8, 12).
W modelu kardiografii impedancyjnej za艂o偶ono, 偶e wzrost przewodno艣ci (spadek impedancji) zale偶y tylko od rozszerzenia obj臋to艣ciowego aorty wst臋puj膮cej. W modelu tym pochodna czasu odwr贸conej krzywej impedancji dZ(t)/dt oznacza pr臋dko艣膰 zmiany obj臋to艣ci, ale tylko w kierunku promieniowym, a nie w kierunku przep艂ywu. Tym samym
jest miar膮 szczytowej pr臋dko艣ci przep艂ywu (zmiany obj臋to艣ciowej).
Natomiast w modelu kardiometrii elektrycznej (EV) za艂o偶ono, 偶e nag艂y wzrost przewodno艣ci (spadek impedancji) spowodowany jest wyr贸wnaniem ukierunkowania erytrocyt贸w poprzez pulsacyjny przep艂yw krwi w aorcie. Oznacza to, 偶e zmiana impedancji zale偶y od zmiany pr臋dko艣ci przep艂ywu krwi (w kierunku przep艂ywu krwi). W modelu tym dZ(t)/dt oznacza przyspieszenie przep艂ywu krwi – w kierunku przep艂ywu, a
jest miar膮 szczytowej akceleracji (przep艂ywu krwi) (12).
W modelu kardiometrii elektrycznej dzi臋ki analizie cyklicznych zmian elektrokardiogramu, krzywej impedancji, krzywej pletyzmograficznej i pomiar贸w ci艣nienia t臋tniczego uzyskano szereg parametr贸w hemodynamicznych. Okre艣lane parametry to: rzut serca (CO), obj臋to艣膰 wyrzutowa serca (SV), indeks sercowy (CI), indeks wyrzutowy serca (SI), obwodowy op贸r naczyniowy (SVR), indeks obwodowego oporu naczyniowego (SVRI), op贸r naczyniowy (SSVR) i jego indeks, indeks kurczliwo艣ci serca (ICON), praca lewej komory (LCW), praca wyrzutowa lewej komory (LSW), wska藕nik czasu skurczu serca (STR = PEP/LWET), indeks wydajno艣ci serca (CPI), zawarto艣膰 p艂yn贸w w klatce piersiowej (TFC), dow贸z tlenu (DO2) i indeks dowozu tlenu (DO2I).
Nale偶y pami臋ta膰, 偶e monitory AESCULON® i ICON® przed rozpocz臋ciem pracy wymagaj膮 wprowadzenia dodatkowych danych: masy cia艂a i wzrostu pacjenta oraz warto艣ci hemoglobiny i o艣rodkowego ci艣nienia 偶ylnego.
Zastosowanie kliniczne kardiometrii elektrycznej i por贸wnanie z innymi metodami pomiaru rzutu serca
Kardiometria elektryczna (EV) jako metoda nieinwazyjnego monitorowania parametr贸w hemodynamicznych uk艂adu kr膮偶enia daje mo偶liwo艣膰 szybkiej diagnozy u chorych w stanie bezpo艣redniego zagro偶enia 偶ycia. Jej przydatno艣膰 zosta艂a oceniona w kilku badaniach klinicznych.
W badaniu przeprowadzonym przez Osthausa i wsp. (13) wykonanym na 37 艣winiach mierzono rzut serca, por贸wnuj膮c kardiometri臋 elektryczn膮 z metod膮 termodilucji przezp艂ucnej (PICCO). Zwierz臋ta by艂y badane w znieczuleniu og贸lnym, a rzut serca oceniano: na pocz膮tku znieczulenia, w trakcie obci膮偶enia obj臋to艣ciowego wlewem do偶ylnym 6% HAES, nast臋pnie obci膮偶enia inotropowego wlewem do偶ylnym epinefryny i w trakcie wykrwawiania po zaprzestaniu wlewu. Autorzy zaobserwowali znacz膮c膮 korelacj臋 mi臋dzy zmian膮 rzutu serca okre艣lanego metod膮 EV i PICCO (wsp贸艂czynnik korelacji r = 0,93). We wnioskach podkre艣lili, 偶e EV jest bezpieczn膮, prost膮, nieinwazyjn膮 i op艂acaln膮 metod膮 ci膮g艂ego monitorowania zmian rzutu serca u 艣wi艅.
Norozi i wsp. (14) okre艣lali rzut serca, mierz膮c go jednocze艣nie u ka偶dego pacjenta metod膮 kardiometrii elektrycznej i bezpo艣redni膮 metod膮 Ficka. Badanie przeprowadzono na dzieciach z wrodzonymi wadami serca, bez zaburze艅 hemodynamicznych. W badaniu uczestniczy艂y 32 osoby, 艣rednia wieku wynios艂a 3,4 roku (przedzia艂 od 12. dnia 偶ycia do 17,8 roku 偶ycia). Badacze zaobserwowali doskona艂膮 korelacj臋 mi臋dzy wynikami uzyskanymi w bezpo艣redniej metodzie Ficka i kardiometrii elektrycznej (r = 0,97), a we wnioskach podkre艣lili, 偶e u pacjent贸w bez zaburze艅 hemodynamicznych uk艂adu kr膮偶enia rodzaj wady serca nie wp艂ywa艂 w znacz膮cy spos贸b na uzyskane wyniki.
W badaniu por贸wnuj膮cym elektryczn膮 kardiometri臋 (EV) z przezprze艂ykow膮 echokardiografi膮 dopplerowsk膮 (TEE) Schmidt i wsp. (15) oceniali rzut serca i obj臋to艣膰 wyrzutow膮. Badanie by艂o przeprowadzone na 37 chorych zakwalifikowanych do operacji pomostowania aortalno-wie艅cowego. W trakcie zabiegu pacjenci byli monitorowani jednocze艣nie obiema metodami, a uzyskane wyniki okaza艂y si臋 zbie偶ne, wsp贸艂czynnik korelacji r = 0,93. We wnioskach autorzy podkre艣lili, 偶e obie metody daj膮 podobne wyniki i mog膮 by膰 stosowane zamiennie.
Kardiometria elektryczna jest stosowana do diagnozowania przyczyn niewydolno艣ci mi臋艣nia sercowego. Spadek kurczliwo艣ci mi臋艣nia sercowego mo偶e spowodowa膰 zast贸j w uk艂adzie 偶ylnym i w kr膮偶eniu ma艂ym. Efektem upo艣ledzenia serca jako pompy b臋dzie wzrost obci膮偶enia wst臋pnego, widoczny jako podwy偶szona warto艣膰 ilo艣ci p艂ynu w klatce piersiowej (TFC) – w mi膮偶szu p艂ucnym, op艂ucnej czy du偶ych naczyniach krwiono艣nych. Natomiast wzrost obci膮偶enia nast臋pczego b臋dzie manifestowa艂 si臋 podwy偶szon膮 warto艣ci膮 oporu obwodowego (SVR), do obliczenia kt贸rego uwzgl臋dniane s膮 rzut serca i cz臋sto艣膰 pracy serca.
R贸wnie偶 w niewydolno艣ci serca kardiometria elektryczna jest wykorzystywana do oceny funkcji hemodynamicznej lewej komory zar贸wno w spoczynku, jak i podczas pr贸b wysi艂kowych. Mo偶e by膰 szczeg贸lnie przydatna u pacjent贸w z niespecyficznymi dolegliwo艣ciami. Metoda ta jest coraz cz臋艣ciej wykorzystywana do optymalnego ustawienia stymulatora serca, a szczeg贸lnie w terapii resynchronizacyjnej.
Kardiometria elektryczna (EV) jest dobrym sposobem diagnozowania i monitorowania nadci艣nienia t臋tniczego. Poprzez ocen臋 parametr贸w hemodynamicznych, takich jak: rzut serca (CO), indeks sercowy (CI), zawarto艣膰 p艂ynu w klatce piersiowej (TFC), wska藕nik wyrzutowy (SI) mo偶na te偶 skutecznie modyfikowa膰 dotychczasowe leczenie nadci艣nienia t臋tniczego.
Metoda kardiometrii elektrycznej mo偶e te偶 by膰 z powodzeniem stosowana w szybkim r贸偶nicowaniu rodzaj贸w wstrz膮su oraz w rozpoznawaniu i monitorowaniu gro藕nych zaburze艅 hemodynamicznych wyst臋puj膮cych w innych stanach chorobowych, np. w ostrej niewydolno艣ci oddechowej, w niewydolno艣ci nerek czy innych chorobach endokrynologicznych.
Kolejnym miejscem, gdzie kardiometria elektryczna zaczyna by膰 wykorzystywana, s膮 sale operacyjne. Monitorowanie 艣r贸doperacyjne pacjent贸w znieczulanych og贸lnie i przewodowo do zabieg贸w niekardiochirurgicznych mo偶e by膰 w dowolnym momencie zabiegu rozszerzone o kardiometri臋 elektryczn膮. Dzi臋ki tej metodzie mo偶na na bie偶膮co ocenia膰 stan mi臋艣nia sercowego i uk艂adu kr膮偶enia, co pozwala na bezzw艂oczne podejmowanie trafnych decyzji terapeutycznych. Oczywistym jest, 偶e przebieg znieczulenia zale偶y nie tylko od obci膮偶e艅, jakie posiada pacjent czy od wybranej techniki anestezji, ale r贸wnie偶 od dzia艂a艅 prowadzonych przez operator贸w. 艢r贸doperacyjne monitorowanie parametr贸w hemodynamicznych jest szczeg贸lnie wa偶ne u pacjent贸w obci膮偶onych kardiologicznie lub maj膮cych kilka schorze艅 internistycznych (np. ChNS, NT, cukrzyca, niewydolno艣膰 nerek, oty艂o艣膰). Oceniaj膮c parametry hemodynamiczne, takie jak: rzut serca (CO), obj臋to艣膰 wyrzutowa serca (SV), obwodowy op贸r naczyniowy (SVR), indeks kurczliwo艣ci serca (ICON), praca wyrzutowa lewej komory (LSW), wska藕nik czasu skurczu serca (STR = PEP/LWET), zawarto艣膰 p艂yn贸w w klatce piersiowej (TFC) czy dow贸z tlenu (DO2), anestezjolog ma mo偶liwo艣膰 natychmiastowego korygowania dawek anestetyk贸w, analgetyk贸w, ograniczania lub przyspieszania p艂ynoterapii czy podawania lek贸w oddzia艂uj膮cych na mi臋sie艅 sercowy (leki antyarytmiczne, aminy katecholowe). Kardiometria elektryczna (EV) pomaga te偶 w optymalnym ustawieniu parametr贸w wentylacji mechanicznej u pacjent贸w kardiologicznych poddanych zabiegom operacyjnym w znieczuleniu og贸lnym, jak i u chorych wentylowanych mechanicznie w oddzia艂ach intensywnej terapii. Dzi臋ki ci膮g艂ej ocenie rzutu serca (CO), obj臋to艣ci wyrzutowej serca (SV), zawarto艣ci p艂yn贸w w klatce piersiowej (TFC) i dowozu tlenu (DO2) mo偶na obserwowa膰 skuteczno艣膰 prowadzonej respiratoroterapii, ocenia膰 jej wp艂yw na niewydolny mi臋sie艅 sercowy i korygowa膰 nastawy wentylacji, takie jak: cz臋sto艣膰 oddech贸w, obj臋to艣膰 oddechowa, ci艣nienie szczytowe na wdechu (PIP), ci艣nienie ko艅cowo-wydechowe (PEEP) czy st臋偶enie tlenu w mieszaninie oddechowej (FiO2).
Kardiometria elektryczna nie sprawdza si臋 u pacjent贸w z ci臋偶k膮 niedomykalno艣ci膮 aortaln膮 oraz u chorych z ci臋偶k膮 niewydolno艣ci膮 mi臋艣nia sercowego leczonych kontrapulsacj膮 wewn膮trzaortaln膮. Jest to spowodowane zak艂贸ceniem prawid艂owego pulsacyjnego przep艂ywu krwi w aorcie.
Wnioski
Kardiometria elektryczna (EV) jest metod膮 nieinwazyjn膮, kt贸ra w spos贸b ci膮g艂y dostarcza informacji o przep艂ywie krwi, poziomie p艂yn贸w, kurczliwo艣ci serca i uk艂adzie kr膮偶enia. Do jej zalet nale偶膮: 艂atwo艣膰 i szybko艣膰 wykonania, powtarzalno艣膰, op艂acalno艣膰, brak oddzia艂ywania na pacjenta, mo偶liwo艣膰 ci膮g艂ego monitorowania parametr贸w hemodynamicznych. Cechy te sprawiaj膮, 偶e kardiometria elektryczna jest stosowana w diagnostyce i monitorowaniu leczenia chor贸b serca, uk艂adu kr膮偶enia, schorze艅 innych uk艂ad贸w i nag艂ych stan贸w przebiegaj膮cych z zaburzeniami hemodynamicznymi, jak r贸wnie偶 jest wykorzystywana jako element monitorowania 艣r贸doperacyjnego i w oddzia艂ach intensywnej terapii, gdzie pomaga w natychmiastowym podejmowaniu trafnych decyzji terapeutycznych.
W chwili obecnej jest bardzo ma艂o bada艅 por贸wnuj膮cych t臋 metod臋 z innymi metodami oceny parametr贸w hemodynamicznych uk艂adu kr膮偶enia, ale wszystkie te badania wykaza艂y znamienn膮 zgodno艣膰 wynik贸w uzyskiwanych za pomoc膮 kardiometrii elektrycznej z wynikami pozosta艂ych metod. Sytuacja ta zach臋ca do dalszych bada艅 i r贸wnocze艣nie pozwala na coraz szersze wykorzystywanie kardiometrii elektrycznej.
Pi艣miennictwo
1. Krzesi艅ski P, Gielerak G, Kowal J: Kardiografia impedancyjna – nowoczesne narz臋dzie terapii monitorowanej chor贸b uk艂adu kr膮偶enia. Kardiologia Polska 2009; 67: 65-71.
2. Kim DW: Detection of physiological events by impedance. Yonsei Med J 1989; 30: 1-11.
3. Cybulski G, Ko藕luk E, Michalak E et al.: Holter-type impedance cardiography device. A system for continuous and non-invasive monitoring of cardiac haemodynamics. Kardiologia Polska 2004; 61(8): 138-146.
4. Niewiadomski W, Pilis W, Laskowska D et al.: Effects of a brief Valsalva manoeuvre on hemodynamic response to strength exercises. Clin Physiol Funct Imaging 2012; 32(2): 145-157.
5. Cybulski G: Reokardiograficzna optymalizacja leczenia hipotensyjnego. Kardiologia Polska 2012; 70(6): 608.
6. Niewiadomski W, Pilis A, Strasz A et al.: In aged men, central vessel transmural pressure is reduced by brief Valsalva manoeuvre during strength exercise. Clin Physiol Funct Imaging 2013 Aug 26; doi: 10.1111/cpf.12080.
7. Woltjer HH, Bogaard HJ, de Vries PM: The technique of impedance cardiography. Eur Heart J 1997; 18: 1396-1403.
8. Summers RL, Shoemaker WC, Peacock WF et al.: Bench to bedside: electrophysiologic and clinical principles of noninvasive hemodynamic monitoring using impedance cardiography. Acad Emerg Med 2003; 10: 669-680.
9. Wong J: Non-invasive output and oxygen delivery measurements in acute critical anemia PAS 2010, Vancouver.
10. Zoremba N, Bickenbach J, Krauss B et al.: Comparison of electrical velocimetry and thermodilution techniques for the measurement of cardiac output. Acta Anaesthesiol Scand 2007; 51: 1314-1319.
11. Suttner S, Sh枚llhorn T, Boldt J et al.: Noninvasive assessment of cardiac output using thoracic electrical bioimpedance in hemodynamically stable and unstable patients after cardiac surgery: a comparison with pulmonary artery thermodilution. Intensive Care Med 2006 Dec; 32(12): 2053-2058.
12. Bernstein DP, Osypka MJ: Apparatus and method for determining an approximation of stroke volume and cardiac output of the heart. US Patent 6,511,438 B2, January 2 2003.
13. Osthaus WA, Hubert D, Beck C et al.: Comparison of electrical velocimetry and transpulmonary thermodilution for measuring cardiac output in piglets. Pediatric Anesthesia 2007 Aug 17; 8: 749-755.
14. Norozi K, Beck C, Osthaus WA et al.: Electrical velocimetry for measuring cardiac output in children with congenital heart disease. Br J Anaesth 2008; 100(1): 88-94.
15. Schmidt C, Theilmeier G, Van Aken H et al.: Comparison of electrical velocimetry and transoesophageal doppler echocardiography for measuring stroke volume and cardiac output. Br J Anaesth 2005 Nov; 95(5): 603-610.
otrzymano: 2014-02-19
zaakceptowano do druku: 2014-03-26

Adres do korespondencji:
*Rados艂aw Chutkowski
Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii CMKP
ul. Czerniakowska 231, 00-416 Warszawa
tel. +48 (22) 584-12-20
rchutkowski@o2.pl

Post阷y Nauk Medycznych 5/2014
Strona internetowa czasopisma Post阷y Nauk Medycznych