Dette kapitel undersøger forholdet til afsnit G7(iv) i 2017 CICM Primary Syllabus, som forventer, at eksaminanden skal “beskrive metoderne til måling af hjertemængde, herunder kalibrering, fejlkilder og begrænsninger”. Det er også relevant i forhold til afsnit G7 (vi), “skitsere de metoder og principper, der anvendes til måling af regional blodgennemstrømning”, da metoderne til måling af blodgennemstrømning er de samme, uanset om der måles total eller regional gennemstrømning. Dette er et fælles træk ved tidligere CICM First Part Exams og bør være en prioritet for den reviderende kandidat, på trods af at mange af de teknikker, der er beskrevet her, har lidt under et progressivt tab af popularitet ved sengekanten. Historiske optrædener har omfattet:

• Spørgsmål 10 fra den anden prøve fra 2017 (sammenlign to metoder)
• Spørgsmål 19 fra den første prøve fra 2014 (termodilution alene)
• Spørgsmål 12 fra den første prøve fra 2011 (indikatorfortyndingsteknik)

Den mest skræmmende potentielle variation af disse spørgsmål må nok være noget, hvor praktikanterne skal lave en tabel, der sammenligner og kontrasterer fordele og begrænsninger ved hver metode. Forhåbentlig vil denne tabelformede oversigt være til nytte, hvis vi nogensinde ser dette ske igen:

Af forskellige årsager, ikke mindst på grund af deres relevans for termodilutionsmålinger af hjertemængden, behandles indikatorfortyndingsmetoden og Fick-princippet hovedsagelig i afsnittet om Swan-Ganz-pulmonalarteriekatetre. Da disse begreber har fået deres egne kapitler, vil de her kun udgøre en del af den svagt belyste baggrund.

Som med ethvert centralt emne er der ingen mangel på peer-reviewed litteratur af høj kvalitet. Ehlers et al (1986) giver en glimrende kort oversigt over de vigtigste teknikker, som indeholder en pragmatisk “fordele/ulemper”-opdeling af en slags opdeling. En frit tilgængelig artikel af Lavdaniti (2008) er næsten lige så god, blot uden den samme struktur. Jhanji, Dawson & Pearce (2008) er et andet gratis alternativ.

Cardiac output measurement by the Fick method

Simpelt sagt bygger Fick-metoden til måling af cardiac output på den iagttagelse, at kroppens samlede iltoptagelse af ilt er lig med produktet af cardiac output og forskellen i arteriel-venøs iltindhold. Logisk set kaldes dette princip for Fick-princippet. Ved omlægning af ligningen:

Dette hele er behandlet mere detaljeret i et særskilt kapitel, der omhandler Fick-princippet. Det er tilstrækkeligt at sige, at en korrekt anvendelse af denne metode kræver en besværlig måling af den samlede indåndede og udåndede ilt (normalt ved hjælp af en form for maske eller opsamlingspose) samt samtidige målinger af arterielt og blandet venøst blod. Dette ville være de væsentlige bestanddele af den “direkte” Fick-metode. Der findes også “indirekte” muligheder, hvor en af de mere besværlige målinger erstattes af en eller anden form for estimeret værdi, f.eks. hvor man bruger et alders-/vægt-/kønsbaseret nomogram til at estimere VO2. Det er klart, at brugen af skøn indfører et fejlelement i en måling, som i forvejen ikke er særlig præcis. Den direkte Fick-metode har, selv når den udføres under perfekte laboratorieforhold, et fejlområde på omkring ±8 % ifølge en interessant dyreundersøgelse af Seely et al (1950).

Metode:

• Syreforbruget (VO2) måles ved at sammenligne mængden af indåndet ilt og udåndet ilt, normalt ved hjælp af en opsamlingspose og/eller flowmeter
• Det blandede venøse iltindhold og det arterielle iltindhold måles direkte, fra blodbanen
• Alternativt kan der ved den indirekte metode foretages skøn:
  • VO2 kan estimeres ud fra nomogrammer
  • Det blandede venøse iltindhold kan antages på grundlag af normale værdier eller estimeres ud fra centralvenøse prøver
  • Arterielt iltindhold kan estimeres ud fra pulsoximetri

Fejlkilder:

• Den direkte metode bliver unøjagtig, hvis hjertemængden er uregelmæssig i den periode, hvor målingerne indsamles
• Den indirekte metode introducerer en række unøjagtigheder, hvis størrelse og retning hovedsageligt vil blive bestemt af, hvilken målt værdi der erstattes af et skøn.

Fordele:

• Denne metode betragtes i vid udstrækning som “guldstandard”
• Nøjagtigheden er acceptabel til daglige hæmodynamiske styringsformål
• De nødvendige data til beregning af en indirekte Fick-kardiac output-måling er allerede tilgængelige hos mange intensivpatienter (i.dvs. patientdemografi og en arteriel linje)

Begrænsninger:

• Målingen af VO2 tager nogle minutter
• Hjertevolumen skal forblive stabilt i hele målingens varighed
• For den direkte metode skal der foretages invasive målinger, dvs.dvs. patienten skal have arteriel blodprøvetagning og et pulmonalarteriekateter
• Fejleområdet er som nævnt ovenfor omkring ±8% (sammenlignet med et flowrotameter, der måler blodgennemstrømningen i hovedpulmonalarterien)

Hjertekapacitetsmåling ved indikatorfortynding

Af en eller anden grund, der tilsyneladende er helt uden forbindelse med dens eksamensbetydning, blev der afsat et helt kapitel til indikatorfortyndingsmetoden til måling af hjertekapaciteten. Heldigvis er der ingen grund til at læse det, da grundprincipperne er opsummeret her. Kort fortalt bygger denne metode på den forudsætning, at man ved at give en kendt dosis af et stof intravenøst kan måle hjertemængden ved at måle den hastighed, hvormed dette stof passerer til en eller anden detektor i et senere led. Mere præcist kan arealet under koncentrations-/tidskurven bruges til at bestemme flowet:

Cardiac output = indikatordosis / areal under koncentrations-/tidskurven

Dette er en forenkling af Stewart-Hamilton-ligningen:

• V̇ = m/Ct,
  hvor
  • V̇ = flow eller cardiac output
  • C = koncentration
  • m = dosis af indikatoren, og
  • t = tid

Metode

• Indsprøjtes et indikatorstof i blodbanen, opstrøms en detektor
• Detektoren måler
• Koncentrationen af indikatoren over tid registreres som en kurve
• Overfladen under denne kurve integreres for at give nævneren til ligningen for hjertemængden (V̇ = m/Ct)
• Der findes flere varianter af denne fortyndingsmetode:
  • Thermodilution (ved PA-kateter eller ved PiCCO)
  • Lithiumfortynding (LiDCO)
  • Ledningsfortynding ved hjælp af saltvand (den oprindelige Stewart-metode)
  • Indikatorfarvefortynding (ved hjælp af indocyaningrønt eller Evans Blue)

Fejlkilder:

• Injektionsteknik (temperatur, injektionshastighed, mængde af injektion, timing i forhold til åndedrætscyklus) spiller en vigtig rolle for korrekt registrering af målingerne.
• Patientfaktorer (f.eks. intrakardiale shunts, klappatologi) kan sprede eller fortynde den injicerede indikator, hvilket resulterer i en undervurdering af hjertevolumen
• Mængden af injektionsprodukt skal kalibreres i forhold til patientens kropsstørrelse, dvs. en stor injectatmængde vil overvurdere hjertekapaciteten hos et lille barn
• Der kræves talrige korrektionsfaktorer til termodilutionsversionen af ligningen, hvoraf de fleste er estimerede snarere end målte
• Beregningen af (Ct)-området kan miste i nøjagtighed, hvis detektorens samplingfrekvens er for lav

Vanskeligheder:

• Access til blandet veneblod og arterieblod er ikke afgørende
• Numre indikatormuligheder (kold eller stuetemperatur saltvand, farvestof, lithium osv.)
• Det er praktisk: Med elektroniske beregninger kan termodilutionsmåling af cardiac output automatiseres og foretages kontinuerligt
• God korrelation med guldstandardmålinger af cardiac output

Begrænsninger:

• Brug af farvestof begrænser hyppigheden og gentageligheden af målingerne, da det producerer recirkulation, og selv de hurtigst clearede farvestoffer forsvinder efter nogle minutter.
• Den manuelle integration af arealet under koncentrations-/tidskurven er besværlig
• Automatiseret beregning af cardiac output indebærer anvendelse af korrektionsfaktorer og koefficienter, hvilket reducerer dens nøjagtighed
• Metoden er afhængig af ensartet blanding af blodet og ensrettet strømning
• Thermodilutionsmålinger har mange potentielle fejlkilder
• Under laboratorieforhold er overensstemmelsen mellem denne metode og den direkte Fick-metode inden for en margin på 25 %.

Måling af hjertets output ved hjælp af pulskonturanalyse

Cardiac output monitoring by pulse contour cardiac output monitor devices (PiCCO) er en metode til kontinuerlig overvågning af hjertets output ved hjælp af formen af den arterielle trykbølgeform. Den er også omtalt ret detaljeret af Jörn Grensemann (2018), hvis detaljer er det, du er ude efter. Det er det højst sandsynligt ikke, og i så fald:

Metode

• Den arterielle bølgeform er en trykmåling, som kan omdannes til en volumenmåling ved hjælp af en kalibreringsfaktor.
• Denne kalibreringsfaktor er afledt af oplysninger om forholdet mellem tryk og volumen i aorta og inkorporerer arteriel impedans, arteriel compliance og systemisk vaskulær modstand.
• Disse variabler kan måles direkte ved hjælp af indikatorfortyndingsmålinger, eller de kan estimeres ud fra nomogrammer baseret på patientdemografiske data.
• Trykket./tid arteriel bølgeform kan derefter konverteres til en flow/tid-bølgeform, og slagvolumenet kan derefter bestemmes ved at integrere arealet under flow/tid-kurven.

Fejlkilder:

• Hvis de variabler, der anvendes til at generere kalibreringsfaktoren, måles direkte, f.eks.
• Hvis kalibreringsfaktoren estimeres ud fra nomogrammer, medfører dette naturligvis en fejl, fordi nomogrammerne måske ikke repræsenterer virkeligheden for en given patient.
• Hvis apparatet anvendes i en længere periode, og patientens tilstand har ændret sig (specielt egenskaberne ved det arterielle vaskulære system), skal kalibreringsfaktoren genberegnes, da målingerne ellers vil være unøjagtige.

Fordele:

• Mindre invasiv (kræver normalt ikke blandet veneblod – kun et arterielt og centralt venekateter )
• Bekvem (man har alligevel brug for et arteriekateter og CVC)
• Kontinuerlig (pulskonturanalysen kan være automatiseret og kontinuerlig)

Begrænsninger:

• Driver fra kalibrering mellem termodilutionsmålinger
• Kommes forvirret af atrieflimren, da pulskonturen bliver uregelmæssig
• Kommes forvirret af IABP
• Ineffektivt overalt, hvor flowet er ikke-pulserende (f.eks. ECMO)

Cardiac output measurement by Doppler velocity measurement

Again, af en eller anden grund endte LVOT Doppler-måling af cardiac output med at få sit eget (meget korte) kapitel, selv om det aldrig er blevet nævnt i nogen eksamenssituation. En mere detaljeret diskussion af denne teknik og dens begrænsninger er blevet offentliggjort af Huntsman et al ( 1983). Kort sagt hviler den på den antagelse, at blodets volumen, når det bevæger sig ud af hjertet under systolen, matematisk set kan repræsenteres som en cylinderformet søjle. Den flade dimension af denne søjle (dvs. tværsnitsarealet af LV-udstrømningskanalen) er naturligvis ikke perfekt cirkulær, men den er tæt nok på i forhold til nøjagtighedsstandarderne for overvågning af hjertemængden, og vi har en tendens til at tilnærme os den ud fra to ekkomålinger af LVOT. Søjlen med denne cirkulære LVOT-formede base bevæger sig i retning af den systemiske cirkulation med en vis hastighed. Denne hastighed er naturligvis ikke konstant, da hjertemængden er pulserende, men det er ligegyldigt, så længe man måler den og viser den som hastighed over tid. Herved får man arealet under hastigheds-tidskurven, som ellers kaldes hastigheds-tidsintegralet. Aortaens tværsnitsareal multipliceret med den afstand, som blodsøjlen tilbagelægger, giver således det volumen, der udstødes pr. slag, og når man har slagvolumen og hjertefrekvens, har man cardiac output, eller:

CO = HR × (VTI × CSA)

hvor:

• CO er hjertemængden,
• HR er hjertefrekvensen,
• VTI er hastigheds-tids-integralet, dvs.dvs. arealet under hastigheds-/tidskurven
• CSA er LVOT’s tværsnitsareal
  • Så VTI × CSA er slagvolumen

Metode

• LVOT VTI beregnes ved at placere det pulserende Doppler-prøvevolumen i udstrømningskanalen og registrere hastigheden over tid.
• Dette gøres normalt ved hjælp af “apikalt femkammer”-visningen, hvor prøvevolumenet er placeret under aortaklappen.
• Dopplerhastighed/tidsplotet med pulsbølger registreres i denne position, og VTI spores fra den yderste kant af den modale hastighed.

Fejlkilder:

• Sonden skal pege i blodstrømmens retning; enhver vinkel væk fra denne retning vil resultere i en ændret VTI og blive en kilde til unøjagtighed. De fleste forfattere (f.eks. Blanko, 2020) foreslår, at alt inden for 20° er godt nok til statsligt arbejde.
• Slagvolumenet bestemt ved LVOT VTI-metoden vil variere i løbet af respirationscyklussen (med op til 10 %), hvilket betyder, at der skal indsamles seriemålinger (3-4 slag) for at få et nøjagtigt skøn over det gennemsnitlige hjertemængde i løbet af et minut. Silver lining: Denne variabilitet kan i sig selv bruges til at forudsige væskeresponsivitet.
• Variabilitet i slagvolumenet ved atrieflimren gør denne metode mindre nøjagtig hos AF-patienter, og flere slag (5-7) skal spores og gennemsnitliggøres for at justere for dette.
• Sporing af VTI er subjektiv
• Metoden forudsætter laminær strømning, hvilket aortastrømning ikke er.

Fordele:

• Non-invasiv
• Let tilgængelig
• I de rette hænder, ret præcis (Villavicencio et al, 2019)

Begrænsninger:

• Svært at reproducere
• Interobserver variabilitet
• Begrænset af ultralydsvinduets tilgængelighed (i.dvs. umuligt, hvis patienten har forbindinger eller gas i mediastinum)
• Nøjagtighed afhængig af strålevinkel

I øvrigt er der mange forskellige måder at måle disse parametre på, og Doppler-ultralyd er kun én metode, som er blevet mere populær på grund af sin ikke-invasivitet. Man kunne være meget mere indgribende. Ehlers et al (1986) beskriver f.eks. opvarmede in-dwelling-sensorer, der bruger varmeoverførsel mellem en varm ledning og blodet til at bestemme flowhastigheden, svarende til de varmtrådsanemometre, der bruges til at måle gasflowet i mekaniske ventilatorer.

Andre metoder til måling af hjertemængden

Resten af disse er, i mangel af et bedre ord, nichemuligheder. Man kan gennemgå hele sin karriere inden for intensivpleje uden nogensinde at støde på blot én af disse metoder, og at inkludere dem i nogen form for eksamen ville være toppen af uhøflighed. De er egentlig kun medtaget her, fordi de lejlighedsvis nævnes i lærebøger, anført i rækkefølge fra mest invasiv til mindst invasiv:

• Flow-måling af rotameter: Denne metode, den mest brutalt dumme af alle de hidtil nævnte metoder, er også den mest præcise og den mest invasive. Invasiv i den forstand, at man dybest set er nødt til at ødelægge organismen, mens man måler dens hjertemængde. Metoden kræver, at hovedpulsåren afbrydes fra lungekredsløbet, således at al den blodstrøm, der kommer ud af højre hjerte, skal passere gennem rotameteret, før den returneres tilbage til det systemiske kredsløb. På denne måde går i det mindste ikke en eneste dråbe blodgennemstrømning tabt, mente Seely et al (1950), der beskrev dette som den “guldstandard”, som den direkte Fick-metode skal måles i forhold til. Det er overflødigt at sige, at den kun anvendes på offerdyr i laboratoriet.
• Elektromagnetisk flowprobe: Blod er en leder, og når det bevæger sig gennem et magnetfelt, induceres der en spænding i det, som er proportional med dets hastighed. Man kan således måle blodets hastighed ved at måle denne spænding, hvis magnetfeltets styrke er kendt. Dette kræver en elektromagnet, der omkranser blodkarret, og elektroder, der skal være i kontakt med karvæggen. Det vil naturligvis være noget indgribende, hvis det pågældende kar er aorta. “Uhensigtsmæssig i de fleste kliniske situationer” er, hvordan Ehlers et al (1986) beskriver denne metode.
• Transthoracic impedance: Den elektriske ledningsevne i brystkassen er stærkt relateret til den blodmængde, der er indeholdt i den, og når hjertet pumper, ændres denne blodmængde (med en mængde, der omtrent svarer til slagvolumenet). Dette er grundlaget for thorakal impedansmåling af hjertekapaciteten. Teknikken kræver, at der anbringes elektroder på patienten, og at en strøm af konstant størrelse og med høj frekvens strømmer mellem dem. Impedansvariationen over tid registreres som et spændingssignal. Tilsyneladende har det samme form som bølgeformen for det arterielle tryk. Desværre er denne metode frustreret af stort set alt det, som også kan frustrere EKG-overvågning (f.eks. artefakt fra patientens bevægelse). Desuden giver forskelle i blodets sammensætning og variationer i elektrodeplacering store og uforudsigelige fejl.
• Magnetisk susceptibilitets-plethysmografi: Denne teknik bygger på, at magnetfeltet trænger anderledes ind i hjertemusklen end i hjerteblodet, og derfor kan ændringerne i hjertets blodvolumen og hjertets position måles af et magnetometer. Dette apparat anbringes på brystet, og resten af kroppen er omgivet af et magnetfelt. Dette er den mindst invasive teknik (der kræves ingen klæbende elektroder eller højfrekvent strøm), men den indebærer, at patienten holdes inde i et stort apparat, der producerer et ensartet magnetfelt. Det bliver svært at forklare for din afdelingsleder.