Tato kapitola se zabývá vztahem oddílu G7(iv) osnovy CICM Primary 2017, který očekává, že kandidát zkoušky „popíše metody měření srdečního výdeje včetně kalibrace, zdrojů chyb a omezení“. Souvisí také s oddílem G7 (vi) „nastínit metody a zásady používané k měření regionálního krevního průtoku“, protože metody měření krevního průtoku jsou stejné bez ohledu na to, zda se měří celkový nebo regionální průtok. To je běžný rys minulých zkoušek první části CICM a mělo by to být pro opravujícího kandidáta prioritou, a to navzdory skutečnosti, že mnoho zde popsaných technik trpí postupnou ztrátou popularity u lůžka pacienta. Historicky se objevily:

• Otázka 10 z druhé písemné práce z roku 2017 (porovnání dvou metod)
• Otázka 19 z první písemné práce z roku 2014 (samotná termodiluce)
• Otázka 12 z první písemné práce z roku 2011 (technika ředění indikátorů)

Nejděsivější potenciální variantou těchto otázek by pravděpodobně muselo být něco, kde by školenci museli vytvořit tabulku, která by srovnávala a porovnávala výhody a omezení jednotlivých metod. Doufejme, že tento tabulkový přehled bude užitečný, pokud se toho ještě někdy dočkáme:

Z různých důvodů, z nichž v neposlední řadě je jejich význam pro termodiluční měření srdečního výdeje, jsou indikátorová diluční metoda a Fickův princip diskutovány především v části týkající se Swan-Ganzových katétrů pro plicní tepnu. Protože tyto koncepty dostaly vlastní kapitoly, budou zde tvořit pouze část matně osvětleného pozadí.

Jako u každého základního tématu, ani zde nechybí kvalitní recenzovaná literatura. Ehlers et al (1986) nabízí vynikající stručný přehled hlavních technik, který obsahuje pragmatické členění typu „výhody/nevýhody“. Volně dostupný článek Lavdanitiho (2008) je téměř stejně dobrý, jen nemá stejnou strukturu. Jhanji, Dawson & Pearce (2008) jsou další volnou alternativou.

Měření srdečního výdeje Fickovou metodou

Nejjednodušeji řečeno, Fickova metoda měření srdečního výdeje spočívá v pozorování, že celkový příjem kyslíku organismem se rovná součinu srdečního výdeje a rozdílu obsahu kyslíku v arteriální a žilní krvi. Logicky se tento princip nazývá Fickův princip. Přerovnáním rovnice:

Celá tato věc je podrobněji rozebrána v samostatné kapitole zabývající se Fickovým principem. Postačí říci, že správné použití této metody vyžaduje těžkopádné měření celkového množství vdechovaného a vydechovaného kyslíku (obvykle pomocí nějaké masky nebo sběrného vaku) a také současné měření arteriální a smíšené žilní krve. To jsou základní složky „přímé“ Fickovy metody. Existují také „nepřímé“ varianty, kdy je jedno z nepohodlnějších měření nahrazeno nějakou odhadovanou hodnotou, např. když se k odhadu VO2 použije nomogram založený na věku/váze/pohlaví. Je zřejmé, že použití odhadů vnáší do měření, které už tak není nijak zvlášť přesné, prvek chyby. Přímá Fickova metoda, i když je prováděna za dokonalých laboratorních podmínek, má podle zajímavé studie Seelyho et al (1950) na zvířatech chybu v rozsahu přibližně ±8 %.

Metoda:

• Spotřeba kyslíku (VO2) se měří porovnáním množství vdechovaného a vydechovaného kyslíku, obvykle pomocí sběrného vaku a/nebo průtokoměru
• Obsah kyslíku ve smíšeném žilním řečišti a obsah kyslíku v arteriálním řečišti se měří přímo, z krevního řečiště
• Alternativně lze u nepřímé metody provádět odhady:
  • VO2 lze odhadnout z nomogramů
  • Obsah kyslíku ve smíšené žíle lze předpokládat na základě normálních hodnot nebo odhadnout z centrálních žilních vzorků
  • Obsah kyslíku v tepně lze odhadnout z pulzní oxymetrie

Zdroje chyb:

• Přímá metoda se stává nepřesnou, pokud je srdeční výdej nepravidelný po dobu, kdy se měření provádí
• Přímá metoda přináší řadu nepřesností, jejichž velikost a směr by byl určen především tím, která naměřená hodnota je nahrazena odhadem.

Výhody:

• Tato metoda je obecně považována za „zlatý standard“
• Přesnost je přijatelná pro účely každodenního hemodynamického řízení
• Potřebné údaje pro výpočet nepřímého měření Fickova srdečního výdeje jsou již u mnoha pacientů na jednotkách intenzivní péče k dispozici (tj.tj. demografické údaje pacienta a arteriální linka)

Omezení:

• Měření VO2 trvá několik minut
• Srdeční výdej musí zůstat stabilní po celou dobu měření
• Pro přímou metodu je třeba provést invazivní měření, tj.tj. pacient bude potřebovat odběr arteriální krve a katétr do plicní tepny
• Rozsah chyb je přibližně ±8 %, jak bylo uvedeno výše (ve srovnání s průtokovým rotametrem měřícím průtok krve v hlavní plicní tepně)

Měření srdečního výdeje ředěním indikátoru

Z nějakého důvodu, který zřejmě zcela nesouvisí s jeho významem pro vyšetření, byla metodě měření srdečního výdeje ředěním indikátoru věnována celá kapitola. Naštěstí nemá smysl ji číst, protože základy jsou shrnuty zde. Stručně řečeno, tato metoda vychází z předpokladu, že intravenózní podání známé dávky látky lze použít k měření srdečního výdeje měřením rychlosti průchodu této látky určitým následným detektorem. Přesněji řečeno, ke stanovení průtoku lze použít plochu pod křivkou koncentrace/čas:

Srdeční výdej = indikátorová dávka / plocha pod křivkou koncentrace/čas

Jedná se o zjednodušení Stewartovy-Hamiltonovy rovnice:

• V̇ = m/Ct,
  kde
  • V̇ = průtok nebo srdeční výdej
  • C = koncentrace
  • m = dávka indikátoru, a
  • t = čas

Metoda

• Indikátorová látka se vstříkne do krevního oběhu, před detektorem
• Detektor měří
• Koncentrace indikátoru v průběhu času se zaznamenává jako křivka
• Plocha pod touto křivkou se integruje, čímž se získá jmenovatel pro rovnici srdečního výdeje (V̇ = m/Ct)
• K dispozici je více variant této ředicí metody:
  • Termodiluce (pomocí PA katétru nebo PiCCO)
  • Ředění pomocí lithia (LiDCO)
  • Ředění pomocí fyziologického roztoku (původní Stewartova metoda)
  • Ředění pomocí indikátorového barviva (pomocí indocyaninové zeleně nebo Evansovy modři)

Zdroje chyb:

• Technika podání injekce (teplota, rychlost injekce, objem injekce, načasování s dechovým cyklem) hraje hlavní roli při správném záznamu měření.
• Faktory související s pacientem (např. intrakardiální zkraty, patologie chlopní) mohou rozptýlit nebo zředit vstříknutý indikátor, což vede k podhodnocení srdečního výdeje
• Objem vstříknutého indikátoru musí být kalibrován podle tělesné velikosti pacienta, tj. velký objem injektátu nadhodnotí srdeční výdej malého dítěte
• Pro termodiluční verzi rovnice je zapotřebí mnoho korekčních faktorů, z nichž většina se spíše odhaduje než měří
• Výpočet plochy (Ct) může ztratit přesnost, pokud je vzorkovací frekvence detektoru příliš nízká

Výhody:

• Přístup ke smíšené žilní a arteriální krvi není nezbytný
• Mnoho možností indikátorů (fyziologický roztok studené nebo pokojové teploty, barvivo, lithium atd.)
• Je pohodlný: Díky elektronickým výpočtům může být termodiluční měření srdečního výdeje automatizované a kontinuální
• Dobrá korelace se zlatým standardem měření srdečního výdeje

Omezení:

• Použití barviva omezuje četnost a opakovatelnost měření, protože způsobuje recirkulaci a i nejrychleji odbouraná barviva se po několika minutách vylučují.
• Ruční integrace plochy pod křivkou koncentrace/čas je pracná
• Automatický výpočet srdečního výdeje zahrnuje použití korekčních faktorů a koeficientů, což snižuje jeho přesnost
• Metoda je závislá na rovnoměrném promíchávání krve a jednosměrném průtoku
• Termodiluční měření má řadu potenciálních zdrojů chyb
• V laboratorních podmínkách je shoda mezi touto metodou a přímou Fickovou metodou v rozmezí 25 %.

Měření srdečního výdeje pomocí analýzy obrysu pulzu

Monitorování srdečního výdeje pomocí zařízení pro monitorování obrysu pulzu (PiCCO) je metoda kontinuálního monitorování srdečního výdeje pomocí tvaru křivky arteriálního tlaku. Podrobně se jí zabývá také Jörn Grensemann (2018), pokud vás zajímají podrobnosti. Je více než pravděpodobné, že ne, v tom případě:

Metoda

• Křivka arteriálního tlaku je měření tlaku, které lze pomocí kalibračního faktoru převést na měření objemu.
• Tento kalibrační faktor je odvozen z informací o vztahu tlaku a objemu v aortě a zahrnuje arteriální impedanci, arteriální poddajnost a systémovou cévní rezistenci.
• Tyto proměnné lze měřit přímo pomocí měření ředění indikátorů nebo je lze odhadnout z nomogramů na základě demografických údajů o pacientovi.
• Tlak./čas arteriální křivky lze pak převést na křivku průtok/čas a zdvihový objem lze pak určit integrací plochy pod křivkou průtok/čas.

Zdroje chyb:

• Pokud jsou proměnné, které se používají k vytvoření kalibračního faktoru, měřeny přímo, např. termodilucí, pak zdědí všechny zdroje chyb, které jsou této metodě měření srdečního výdeje vlastní.
• Pokud se kalibrační faktor odhaduje z nomogramů, pak to samozřejmě přináší chybu, protože nomogramy nemusí odrážet realitu daného pacienta.
• Pokud je přístroj používán delší dobu a stav pacienta se změnil (konkrétně vlastnosti arteriálního cévního systému), je třeba kalibrační faktor přepočítat, jinak budou měření nepřesná.

Výhody:

• Méně invazivní (obvykle nevyžaduje smíšenou žilní krev – pouze arteriální a centrální žilní katétr )
• Pohodlné (stejně potřebujete arteriální katétr a CVC)
• Kontinuální (analýza pulzních kontur může být automatizovaná a kontinuální)

Omezení:

• Vychyluje se z kalibrace mezi měřeními termodiluce
• Bývá zmatena fibrilací síní, protože obrys pulzu se stává nepravidelným
• Bývá zmatena IABP
• Neúčinná všude tam, kde průtok není pulzní (např. ECMO)

Měření srdečního výdeje dopplerovským měřením rychlosti

Znovu, z nějakého důvodu dostalo dopplerovské měření srdečního výdeje v LVOT nakonec vlastní (velmi stručnou) kapitolu, přestože nebylo nikdy zmíněno v žádném zkouškovém prostředí. Podrobnější pojednání o této technice a jejích omezeních publikovali Huntsman et al ( 1983). Stručně řečeno, vychází z předpokladu, že objem krve, která během systoly vystupuje ze srdce, lze matematicky znázornit jako v podstatě válcový sloupec. Plochý rozměr tohoto sloupce (tj. plocha průřezu výtokového traktu LK) samozřejmě není dokonale kruhový, ale pro standardy přesnosti monitorování srdečního výdeje se mu dostatečně blíží a máme tendenci jej aproximovat ze dvou echových měření LVOT. Sloupec s touto kruhovou základnou ve tvaru LVOT se pohybuje ve směru systémové cirkulace určitou rychlostí. Tato rychlost samozřejmě není konstantní, protože srdeční výdej je pulzující, ale to nevadí, pokud ji změříte a vykreslíte jako rychlost v čase. Tím získáte plochu pod křivkou rychlost-čas, která se jinak označuje jako integrál rychlost-čas. Plocha průřezu aorty vynásobená vzdáleností, kterou urazí sloupec krve, vám tedy dává objem vypuzený za jeden tep; a jakmile máte k dispozici zdvihový objem a srdeční frekvenci, máte srdeční výdej, resp:

CO = HR × (VTI × CSA)

kde:

• CO je srdeční výdej,
• HR je srdeční frekvence,
• VTI je integrál rychlosti a času, tj.tj. plocha pod křivkou rychlost/čas
• CSA je plocha průřezu LVOT
  • Takže VTI × CSA je zdvihový objem

Metoda

• VTI LVOT se vypočítá umístěním objemu pulzního dopplerovského vzorku do výtokového traktu a záznamem rychlosti v čase.
• Obvykle se k tomu používá „apikální pětikomorový“ pohled, kdy je objem vzorku umístěn pod aortální chlopní.
• V této poloze se zaznamená graf rychlost/čas pulzní dopplerovské vlny a VTI se sleduje od nejvzdálenějšího okraje modální rychlosti.

Zdroje chyb:

• Sonda musí směřovat ve směru toku krve; jakýkoli úhel mimo tento směr vede ke změně VTI a stává se zdrojem nepřesnosti. Většina autorů (např. Blanko, 2020) uvádí, že pro vládní práci je dostačující cokoli v rozmezí 20°.
• Tréninkový objem stanovený metodou VTI LVOT se bude v průběhu dechového cyklu lišit (až o 10 %), což znamená, že k přesnému odhadu průměrného minutového srdečního výdeje je třeba provádět sériová měření (3-4 tepy). Stříbrná stránka: tato variabilita může být sama o sobě použita k předpovědi reakce na tekutiny.
• Variabilita zdvihového objemu při fibrilaci síní činí tuto metodu u pacientů s fibrilací síní méně přesnou a k jejímu zohlednění je třeba sledovat a zprůměrovat více tepů (5-7).
• Sledování VTI je subjektivní
• Metoda předpokládá laminární proudění, což aortální proudění není.

Výhody:

• Neinvazivní
• Snadno dostupná
• Ve správných rukou poměrně přesná (Villavicencio et al, 2019)

Omezení:

• Obtížně reprodukovatelné
• Variabilita mezi pozorovateli
• Omezené dostupností ultrazvukového okna (tj.tj. nemožné, pokud má pacient v mediastinu obvazy nebo plyn)
• Přesnost závislá na úhlu paprsku

Shodou okolností existuje mnoho různých způsobů měření těchto parametrů a dopplerovský ultrazvuk je pouze jednou z metod, která je populárnější díky své neinvazivitě. Jedna by mohla být mnohem invazivnější. Například Ehlers et al (1986) popisují vyhřívané senzory v těle, které využívají přenos tepla mezi horkým drátem a krví ke stanovení rychlosti průtoku, podobně jako anemometry s horkým drátem používané k měření průtoku plynů v mechanických ventilátorech.

Další metody měření srdečního výdeje

Zbytek jsou, pro nedostatek lepšího slova, výklenkové možnosti. Člověk může projít celou svou kariéru v kritické péči, aniž by se setkal byť jen s jednou z těchto metod, a zahrnout je do jakékoliv zkoušky by bylo vrcholem hrubosti. Jsou zde zahrnuty skutečně jen proto, že jsou občas zmiňovány v učebnicích, a to v pořadí od nejinvazivnější po nejméně invazivní:

• Rotační průtokoměr: tato metoda, nejbrutálněji hloupá ze všech dosud zmíněných metod, je také nejpřesnější a nejinvazivnější. Invazivní v tom smyslu, že se při měření srdečního výdeje musí organismus v podstatě zničit. Metoda vyžaduje odpojení hlavní plicní tepny od plicního oběhu, takže veškerý průtok krve vycházející z pravého srdce musí projít rotametrem, než se vrátí zpět do systémového oběhu. Tímto způsobem alespoň nezůstane ani kapka krevního průtoku nezměřena, usoudili Seely et al (1950), kteří to označili za „zlatý standard“, podle něhož se měří přímou Fickovou metodou. Netřeba dodávat, že se používá pouze u obětovaných laboratorních zvířat.
• Elektromagnetická průtoková sonda: Krev je vodič, a když se pohybuje magnetickým polem, indukuje se v ní napětí, které je úměrné její rychlosti. Měřením tohoto napětí lze tedy měřit rychlost krve, pokud je známa intenzita magnetického pole. K tomu je zapotřebí elektromagnet, který obklopí cévu, a elektrody, které jsou v kontaktu se stěnou cévy. To bude samozřejmě poněkud rušivé, pokud je cévou zájmu aorta. „Nevhodné ve většině klinických situací“, tak tuto metodu popisují Ehlers et al (1986).
• Transtorakální impedance: Elektrická vodivost hrudníku silně souvisí s objemem krve v něm obsažené a při pumpování srdce se tento objem krve mění (o objem přibližně rovný zdvihovému objemu). To je základem měření hrudní impedance srdečního výdeje. Tato technika vyžaduje, aby byly na pacienta umístěny elektrody, mezi kterými protéká proud o konstantní velikosti a vysoké frekvenci. Změny impedance v čase se zaznamenávají jako napěťový signál. Jeho tvar je zřejmě podobný průběhu arteriálního tlaku. Bohužel tuto metodu znemožňuje v podstatě vše, co by mohlo znemožnit i monitorování EKG (např. artefakty z pohybu pacienta). Navíc rozdíly ve složení krve a odchylky v umístění elektrod způsobují velké a nepředvídatelné chyby.
• Magnetická susceptibilní pletysmografie: tato technika se opírá o skutečnost, že magnetické pole proniká do srdečního svalu jinak než do srdeční krve, a tak lze pomocí magnetometru měřit změny objemu srdeční krve a polohy srdce. Tento přístroj se umístí na hrudník a zbytek těla je obklopen magnetickým polem. Jedná se o nejméně invazivní techniku (nejsou zapotřebí žádné lepivé elektrody ani vysokofrekvenční proud), ale zahrnuje držení pacienta uvnitř obrovského zařízení, které vytváří rovnoměrné magnetické pole. To bude těžké vysvětlit řediteli vašeho oddělení.

.