Monitorowanie funkcji układu krążenia przy pomocy echokardiografii przezprzełykowej – przydatność metody

Od czasu zastosowania cewnika Swan-Ganza w praktyce klinicznej nastąpił istotny postęp w monitorowaniu układu krążenia. Przez dziesięciolecia informacje uzyskiwane za pomocą cewnika wprowadzonego do tętnicy płucnej były niezastąpione w czasie prowadzenia znieczulenia u chorych z dużym ryzykiem operacyjnym jak i w planowaniu leczenia pacjentów hospitalizowanych w oddziałach intensywnej terapii. Podstawowymi zaletami cewnika Swan-Ganza są: łatwość założenia, możliwość stosowania przy łóżku chorego i ciągłość monitorowania parametrów hemodynamicznych. Jest to inwazyjna metoda monitorowania układu krążenia, która niesie ze sobą możliwość wystąpienia mniej lub bardziej poważnych powikłań. Wieloletnie doświadczenia kliniczne dowodzą, że uzyskane za pomocą cewnika informacje o ciśnieniach panujących w prawym przedsionku, prawej komorze, tętnicy płucnej i pośrednio w lewym przedsionku nie zawsze korelują z wypełnieniem tych jam serca. Szczególnie duże rozbieżności pomiędzy wartościami ciśnienia a objętością krwi charakteryzują chorych wentylowanych mechanicznie z zastosowaniem dodatniego ciśnienia w końcowej fazie wydechu, z obniżoną podatnością płuc i serca oraz pacjentów z szybką częstością pracy serca [1].

Od końca lat osiemdziesiątych zaczęły pojawiać się doniesienia o nowej, nieinwazyjnej metodzie monitorowania układu krążenia. Dzisiaj próbuje się upowszechnić echokardiografię przezprzełykową (TEE) jako metodę służącą do oceny funkcji serca w czasie operacji i we wczesnym okresie pooperacyjnym. Współcześnie najczęściej stosowana jest w kardiochirurgii, służy także w rozstrzyganiu problemów terapeutycznych u chorych leczonych w oddziałach intensywnej terapii [1,2,3]. Istotnym ograniczeniem metody jest brak możliwości jej stosowania w ciągłym monitorowaniu stanu hemodynamicznego. Należy wspomnieć także o złej tolerancji sondy u chorych przytomnych, możliwości wystąpienia powikłań u pacjentów z zaburzeniami krzepnięcia krwi, po urazach klatki piersiowej i u chorych, u których nie dysponujemy informacjami o współistniejących i przebytych chorobach. Entuzjazm, jaki wzbudza TEE prowadzi do skrajnych postaw polegających na wygłaszaniu kontrowersyjnych opinii dotyczących diagnostyki pacjentów w ciężkim stanie ogólnym. Zasugerowano, że niewykonanie u tych chorych TEE może być przyczyną niedostatecznego leczenia wynikającego z niepełnej diagnostyki [1]. Być może usprawiedliwieniem dla tego rodzaju poglądów jest fakt, że po wykonaniu badania przezprzełykowego u 44% chorych następowała zmiana dotychczasowej terapii. Wszyscy omawiani pacjenci byli monitorowani przy użyciu cewnika Swan-Ganza. Okazało się także, że u 52% chorych z objawami niestabilności układu krążenia przyczyna tego stanu została wyjaśniona na podstawie TEE [1,2].

Zupełnie zrozumiałe jest śródoperacyjne używanie TEE. W intensywnej terapii ma ono przewagę nad badaniem przezklatkowym, ponieważ nie zawsze można chorego ułożyć na lewym boku, obrazy u chorych wentylowanych mechanicznie bywają nieczytelne, a obecność drenów czy opatrunku na klatce piersiowej uniemożliwia przyłożenie głowicy. Znacznie łatwiej i pewniej można ocenić w badaniu przezprzełykowym funkcję sztucznych zastawek serca, aortę wstępującą i zstępującą, stwierdzić obecność tamponady i wegetacji na zastawkach [2].

Badanie przezprzełykowe wykonywane jest w pewnym, określonym porządku i składa się z kilku typowych projekcji. Najczęściej zaczyna się od poprzecznej projekcji przezżołądkowej, w której ocenie podlega globalna kurczliwość lewej i prawej komory, ich wypełnienie oraz identyfikowane są ewentualne obecne zaburzenia kurczliwości odcinkowej (ryc. 1).

Podciągając głowicę kilka centymetrów, pozostawiając ją w dalszym ciągu w żołądku, uzyskujemy obraz zastawki mitralnej, z możliwością podziału płatków przedniego i tylnego na segmenty, co ma zasadnicze znaczenie w sytuacji operacji naprawczej tej zastawki. Następnym etapem badania są projekcje przezprzełykowe. W środkowym odcinku przełyku uzyskujemy obraz czterojamowy, który pozwala na ocenę morfologii i funkcji zastawek mitralnej i trójdzielnej oraz kurczliwości przegrody międzykomorowej i wolnej ściany prawej komory (ryc. 2).

Zastosowanie metody dopplera pulsacyjnego pozwala na zobrazowanie przepływu krwi przez zastawkę mitralną i na tej podstawie ocenę funkcji rozkurczowej lewej komory. Podciągnięcie sondy o kolejne kilka centymetrów umożliwia uzyskanie projekcji pięciojamowej z uwidocznieniem drogi wypływu lewej komory (ryc. 3). Na tej samej wysokości, zmieniając położenie sondy można obejrzeć uszko lewego przedsionka w poszukiwaniu skrzeplin. Podciągnięcie głowicy jeszcze wyżej umożliwia uzyskanie poprzecznej projekcji przez zastawkę aortalną (ryc. 4), a zmiana kąta wiązki fal pozwala uwidocznić aortę wstępującą (ryc. 5). Projekcja w górnym przełyku obrazuje pień tętnicy płucnej i jego rozgałęzienie. W ten sposób w wielkim skrócie wygląda rutynowe, przezprzełykowe badanie echokardiograficzne [2].

Udowodniono przydatność badania przezprzełykowego w ocenie hemodynamiki układu krążenia – funkcji serca i stopnia jego wypełnienia. Metoda jest szczególnie przydatna w ocenie wydolności prawej komory, której dysfunkcja powoduje początkowo obniżenie obciążenia wstępnego lewej komory a w konsekwencji spadek ciśnienia systemowego krwi [4].

Analizując odcinkową kurczliwość ścian lewej komory określa się ją jako normokinezę, hipokinezę, akinezę i dyskinezę. Poszczególne segmenty mięśnia są zaopatrywane przez trzy największe tętnice wieńcowe. Projekcja przezżołądkowa poprzeczna pozwala na zidentyfikowanie naczynia, w którym występują zaburzenia przepływu krwi. Część epizodów niedokrwienia mięśnia sercowego nie ma odzwierciedlenia w elektrokardiogramie. Odcinkowe zaburzenia kurczliwości mięśnia są bardziej czułym wskaźnikiem niedokrwienia niż zmiany w odcinku ST EKG. Dotyczy to szczególnie niedokrwienia występującego w tylnym i bocznym kwadrancie lewej komory, gdzie jest rozpoznawane 55% wszystkich udokumentowanych ultrasonograficznie zmian niedokrwiennych. Czułość badania EKG w rozpoznawaniu niedokrwienia rośnie, jeżeli używany jest system 12 odprowadzeń, co nie jest standardem monitorowania w salach operacyjnych [5]. Stosując śródoperacyjnie TEE stwierdzono, że incydenty niedokrwienia mają miejsce we wszystkich etapach operacji kardiochirurgicznych. Przyczyną niepowodzeń w okresie pooperacyjnym (zespół małego rzutu, zawał mięśnia sercowego) są niedokrwienia pojawiające się po zakończeniu krążenia pozaustrojowego. Odcinkowe zaburzenia kurczliwości obserwuje się również pomimo prawidłowej rewaskularyzacji tętnic wieńcowych, co może być wynikiem ostrego (ogłuszenie) lub przewlekłego (zamrożenie) niedokrwienia. Takie zmiany są potencjalnie odwracalne. Wykrycie odcinkowych zaburzeń kurczliwości obliguje anestezjologa do działań zmierzających do poprawy bilansu tlenowego mięśnia sercowego, a chirurga do kontroli drożności zespoleń [5]. Można więc przypisać TEE unikalną zdolność selekcjonowania chorych predysponowanych do powikłań w okresie pooperacyjnym.

Nieprawidłowa ruchomość przegrody międzykomorowej jest częstym zjawiskiem po operacjach serca. Echokardiografii przezprzełykowej zawdzięczamy wyjaśnienie tej powszechnej patologii. Przyczyną nieprawidłowości jest niedostateczna protekcja mięśnia prawej komory w czasie zatrzymania serca i w konsekwencji upośledzenie ruchomości pierścienia zastawki trójdzielnej. Udowodniono, że prawidłowy ruch pierścienia zastawki trójdzielnej ma istotny wpływ na objętość wyrzutową prawej komory. Nieprawidłowy ruch pierścienia nie pozwala na pełny skurcz wolnej ściany prawej komory i zmniejsza objętość wyrzutową. Postawiono tezę, że przesunięcie przegrody na stronę prawej komory pozwala utrzymać prawidłowy jej rzut. Nieprawidłowy ruch przegrody i pierścienia zastawki trójdzielnej u części pacjentów ulega normalizacji, u części pozostaje na zawsze. Zjawisko to wyjaśnia obecność zrostów pomiędzy prawą komorą a ścianą klatki piersiowej, które ograniczają ruchomość komory a występują w pewnym procencie chorych po operacji. Śródoperacyjnie można próbować przywrócić prawidłowy ruch przegrody poprzez istotne zwiększenie wypełnienia łożyska naczyniowego [6].

Echokardiografia przezprzełykowa jest coraz częściej używana do pomiaru rzutu minutowego serca, a wyniki porównywalne ze złotym standardem pomiaru – metodą termodilucji. Echokardiograficznie objętość wyrzutowa lewej komory wyliczana jest na podstawie równania:

SV (ml) = VTI (cm) x CSA (cm²)

gdzie SV = objętość wyrzutowa, VTI = całka prędkości w funkcji czasu (velocity-time integral), reprezentuje ruch krwinek czerwonych w czasie jednego skurczu serca i CSA = pole powierzchni zastawki

Przepływ przez zastawkę, reprezentowany w równaniu przez VTI jest obrazowany w metodzie dopplerowskiej. Prawidłowy wynik pomiaru jest możliwy tylko wtedy, jeśli fala ultradźwięków jest równoległa do kierunku przepływu krwi (kąt pomiędzy nimi nie powinien być większy niż 20%) [7]. Niewyjaśniony pozostaje problem, którą z dopplerowskich metod badania przepływu wybrać: ciągłą czy pulsacyjną. Katz i wsp. [8] proponują metodę fali ciągłej, uzasadniając swoje stanowisko większą dokładnością tej metody w przypadku pomiaru przepływu przez zdrową zastawkę. Pomiar rzutu można wykonywać wykorzystując przepływ przez zastawki: mitralną, pnia płucnego i aortalną. Warunkiem dokonywania pomiarów jest brak patologii zastawki. Pole powierzchni zastawki można obliczyć korzystając ze wzoru, mierząc średnicę pierścienia lub w projekcji poprzecznej obrysowując pole powierzchni jej otwarcia. Stwierdzono jednoznacznie, że w przypadku pomiaru powierzchni zastawki aortalnej najbardziej wiarygodny wynik daje pomiar powierzchni trójkąta równoramiennego, jaki stanowi otwarta zastawka. Mierzy się każdy bok trójkąta, uśrednia jego długość i stosuje następujący wzór:

CSA = 0,5 x cos 30o x L₂ = 0,433 x L₂

gdzie L = długość boku trójkąta [9]

Pomiar rzutu przez zastawkę mitralną zakłada okrągły kształt ujścia zastawki, taki sam przez cały czas rozkurczu. Obydwa założenia mogą być przyczyną nieścisłości pomiaru. U pacjentów kwalifikowanych do operacji kardiochirurgicznych jak i tych leczonych w oddziałach intensywnej terapii mamy często do czynienia z niedomykalnością zastawki mitralnej, co również jest przyczyną fałszywych wyników. Brak jasnej definicji echokardiograficznej zastawki pnia płucnego uniemożliwia precyzyjne zmierzenie jej średnicy, która zmienia się w czasie trwania skurczu. U około 20% chorych nie ma możliwości uzyskania dobrego echograficznego obrazu tętnicy płucnej. To wszystko powoduje, że pomiar rzutu serca z wykorzystaniem przepływu przez zastawkę pnia płucnego jest nieprecyzyjny lub niemożliwy do wykonania [10]. Najbardziej wiarygodne i porównywalne z metodą termodilucji pomiary daje wykorzystanie zastawki aortalnej i pomiar przepływu w głębokiej projekcji przezżołądkowej. W tym przypadku mierzony jest rzut lewej komory serca, a wymagana projekcja jest możliwa do uzyskania w dużym procencie chorych. Przeprowadzone badania udowodniły, że pomiar przepływu przez zastawkę aortalną metodą fali ciągłej i kalkulacja powierzchni zastawki na podstawie pola jej otwarcia pozwalają na wyliczenie objętości wyrzutowej lewej komory porównywalnej z wartościami zmierzonymi w metodzie termodilucji [8,11,12,13]. Obie metody mają pewne ograniczenia. Dla termodilucji są to: nieprecyzyjna objętość wstrzykiwanego roztworu, zmiany pozycji cewnika oraz nieadekwatna różnica temperatur pomiędzy krwią i roztworem [7]. Słabe strony metody echograficznej zostały już wymienione. Poważnym problemem jest brak doświadczenia badającego.

Ciśnienie zaklinowania w tętnicy płucnej jest wykorzystywane do oceny funkcji lewej komory u chorych w ciężkim stanie ogólnym, wymagających intensywnej terapii. Na podstawie wartości ciśnienia zaklinowania zostają podjęte decyzje o włączeniu katecholamin, leków rozszerzających naczynia czy płynoterapii. Postępowanie terapeutyczne oparte jest na założeniu, według którego zmiany wartości ciśnienia zaklinowania są proporcjonalne do zmian objętości późnorozkurczowej w lewej komorze. Zastosowanie echokardiografii przezprzełykowej pozwoliło na udowodnienie nieprawdziwości tego założenia. Bezkrytyczne uznawanie wartości ciśnienia zaklinowania za wskaźnik wypełnienia lewej komory prowadzi do fałszywych wniosków terapeutycznych.

Długość włókien mięśniowych jest determinowana przez objętość krwi w lewej komorze a nie przez ciśnienia tam panujące. Udowodniono, że u 50% badanych w czasie znieczuleń ogólnych do różnych typów operacji miały miejsce sytuacje, w których ciśnienie zaklinowania zachowywało się odwrotnie proporcjonalnie do wypełnienia lewej komory [14]. Możliwości rozpoznawania hypowolemii i ocena odpowiedzi układu krążenia na podanie płynów jest ograniczona u chorych w znieczuleniu ogólnym, ponieważ standardowe monitorowanie (częstość pracy serca, ciśnienie tętnicze krwi, rzut minutowy serca) nie informuje o objętości końcowo-rozkurczowej lewej komory. Echokardiografia przezprzełykowa pozwala na ocenę wielkości jamy lewej komory i podejmowanie decyzji o bezpiecznym wypełnianiu łożyska naczyniowego. Wykorzystuje się w tym celu projekcję przezżołądkową w osi krótkiej, na wysokości mięśni brodawkowatych i wyznacza pole powierzchni lewej komory w czasie skurczu i rozkurczu. Przyjmuje się, że pole powierzchni lewej komory w czasie skurczu powinno wynosić 5cm² m^-2 powierzchni ciała. Obecność odcinkowych zaburzeń kurczliwości mięśnia sercowego nie zakłóca wykrywania objawów hypowolemii w badaniu przezprzełykowym. Zmniejszenie pola powierzchni lewej komory w odpowiedzi na utratę objętości może wynikać z obniżenia obciążenia następczego i poprawy kurczliwości w wyniku aktywacji układu współczulnego. Wyliczono, że czułość echokardiografii w średniego stopnia utracie objętości krwi krążącej wynosi 80-90%, a specyficzność tej metody 80% [15].

Specjaliści w dziedzinie echokardiografii przezprzełykowej pokusili się także o ocenę obciążenia następczego lewej komory. Posłużył im do tego końcowo-skurczowy wskaźnik ciśnienia i pola powierzchni (end-systolic pressure-area product). Wskaźnik ten skalkulowano mnożąc pole powierzchni lewej komory mierzone w osi krótkiej na wysokości mięśni brodawkowatych w czasie skurczu przez skurczowe ciśnienie tętnicze krwi (norma 352 – 1012 mm Hg cm2). Twórcy tej teorii dowodzą, że wskaźnik ten lepiej niż systemowe opory naczyniowe odzwierciedla dynamiczne zmiany obciążenia następczego lewej komory [16].

Ocena funkcji komór serca i wykrycie powikłań, które można skorygować operacyjnie u chorych we wczesnym okresie pooperacyjnym ma zasadniczy wpływ na efektywność zabiegowego leczenia wad i choroby niedokrwiennej serca. Echokardiografia przezprzełykowa wydaje się być narzędziem z wyboru do monitorowania funkcji układu krążenia u chorych poddawanych operacjom kardiochirurgicznym [17]. Oferuje ona także natychmiastową informację o przyczynie destabilizacji układu krążenia u pacjentów leczonych w oddziałach intensywnej terapii. Nie wymaga transportu chorego, który w części przypadków nie jest możliwy. Zdarza się, że badanie ratuje życie i obniża koszty leczenia [10].