Ez a fejezet a 2017-es CICM elsődleges tanterv G7(iv) szakaszának összefüggéseit vizsgálja, amely elvárja, hogy a vizsgázó “ismertesse a szívteljesítmény mérési módszereit, beleértve a kalibrációt, a hibaforrásokat és a korlátozásokat”. Ugyancsak releváns a G7 (vi) szakaszhoz, “a regionális véráramlás mérésére használt módszerek és elvek felvázolása”, mivel a véráramlás mérésének módszerei ugyanazok, függetlenül attól, hogy a teljes vagy a regionális véráramlás mérésére kerül sor. Ez a korábbi CICM első részvizsgák közös jellemzője, és a javító jelöltnek prioritást kell élveznie, annak ellenére, hogy az itt leírt technikák közül sokan fokozatosan veszítettek népszerűségükből az ágy mellett. A múltban megjelentek többek között:

• A 2017-es második dolgozat 10. kérdése (két módszer összehasonlítása)
• A 2014-es első dolgozat 19. kérdése (csak termodilúció)
• A 2011-es első dolgozat 12. kérdése (indikátorhígítási technika)

E kérdések legijesztőbb lehetséges variációja valószínűleg olyasmi lenne, ahol a gyakornokoknak egy táblázatot kell készíteniük, amely összehasonlítja és szembeállítja az egyes módszerek előnyeit és korlátait. Remélhetőleg ez a táblázatos összefoglaló hasznos lesz, ha valaha is találkozunk ilyesmivel:

Ezeknek számos oka lehet, amelyek közül nem utolsósorban a szívtérfogat termodilúciós mérése szempontjából való jelentőségük miatt az indikátorhígítási módszer és a Fick-elv elsősorban a Swan-Ganz tüdőartéria katéterekre vonatkozó részben kerül tárgyalásra. Mivel ezek a fogalmak saját fejezetet kaptak, itt csak a halványan megvilágított háttér részét képezik.

Mint minden központi témában, minőségi, szakmailag lektorált irodalomban sincs hiány. Ehlers et al (1986) kiváló rövid áttekintést nyújt a főbb technikákról, amely egyfajta pragmatikus “előnyök/hátrányok” bontást tartalmaz. Lavdaniti (2008) szabadon hozzáférhető cikke majdnem ugyanilyen jó, csak éppen nem ilyen szerkezetben. Jhanji, Dawson & Pearce (2008) egy másik szabadon hozzáférhető alternatíva.

Szívteljesítménymérés a Fick-módszerrel

A legegyszerűbben megfogalmazva, a szívteljesítmény mérésének Fick-módszere azon a megfigyelésen alapul, hogy a szervezet teljes oxigénfelvétele egyenlő a szívteljesítmény és az artériás-venózus oxigéntartalom különbségének szorzatával. Logikailag ezt az elvet Fick-elvnek nevezik. Az egyenletet átrendezve:

Az egészet részletesebben a Fick-elvvel foglalkozó külön fejezetben tárgyaljuk. Elég, ha csak annyit mondunk, hogy a módszer megfelelő alkalmazásához a belélegzett és kilélegzett oxigén teljes mennyiségének körülményes mérése szükséges (általában valamilyen maszk vagy gyűjtőzsák segítségével), valamint az artériás és a kevert vénás vér egyidejű mérése. Ezek lennének a “közvetlen” Fick-módszer alapvető összetevői. Léteznek “közvetett” lehetőségek is, ahol a kényelmetlenebb mérések egyikét valamilyen becsült értékkel helyettesítjük, pl. amikor egy életkor/testsúly/nem alapú nomogramot használunk a VO2 becsléséhez. Nyilvánvaló, hogy a becslések használata hibaelemet visz be egy olyan mérésbe, amely amúgy sem túl pontos. A Seely és munkatársai (1950) érdekes állatkísérlete szerint a közvetlen Fick-módszer még tökéletes laboratóriumi körülmények között is ±8% körüli hibahatárral rendelkezik.

Módszer:

• Az oxigénfogyasztást (VO2) a belélegzett és a kilélegzett oxigén mennyiségének összehasonlításával mérik, általában gyűjtőzsák és/vagy áramlásmérő segítségével
• A kevert vénás oxigéntartalmat és az artériás oxigéntartalmat közvetlenül, a véráramból mérik
• Alternatívaként, az indirekt módszer esetében becslések is készíthetők:
  • A VO2 nomogramokból becsülhető
  • A vegyes vénás oxigéntartalom normál értékek alapján feltételezhető, vagy centrális vénás mintákból becsülhető
  • Az artériás oxigéntartalom pulzoximetriából becsülhető

Hibaforrások:

• A közvetlen módszer pontatlanná válik, ha a szívteljesítmény ingadozó a mérések gyűjtésének időtartama alatt
• A közvetett módszer számos pontatlanságot vezet be, amelyek nagyságát és irányát elsősorban az határozná meg, hogy melyik mért értéket helyettesítjük becsléssel.

Előnyei:

• Ezt a módszert széles körben “arany standard”-nak tekintik
• A pontossága elfogadható a mindennapi hemodinamikai kezelés céljaira
• Az indirekt Fick-féle szívtérfogatmérés kiszámításához szükséges adatok már sok intenzív betegnél rendelkezésre állnak (i.pl. a beteg demográfiai adatai és artériás vezeték)

Korlátozások:

• A VO2 mérése néhány percet vesz igénybe
• A szívteljesítménynek stabilnak kell maradnia a mérés időtartama alatt
• A közvetlen módszerhez invazív méréseket kell végezni, ill.azaz a páciensnek artériás vérvételre és tüdőartéria-katéterre van szüksége
• A hibatartomány a fent említettek szerint ±8% körül van (a fő tüdőartériában a véráramlást mérő áramlásrotaméterrel összehasonlítva)

Szívteljesítménymérés indikátorhígítással

A szívteljesítmény mérésének indikátorhígításos módszerével valamiért, ami nyilvánvalóan teljesen független a vizsgálati jelentőségétől, egy egész fejezetet szenteltek. Szerencsére nincs értelme elolvasni, mivel az alapokat itt összefoglaltuk. Röviden, ez a módszer azon az előfeltevésen alapul, hogy egy anyag ismert dózisának intravénás beadása felhasználható a szívteljesítmény mérésére azáltal, hogy mérjük az anyag áthaladási sebességét egy utána következő detektoron. Pontosabban, a koncentráció/idő görbe alatti terület felhasználható az áramlás meghatározására:

Szívteljesítmény = indikátordózis / koncentráció-idő görbe alatti terület

Ez a Stewart-Hamilton-egyenlet egyszerűsítése:

• V̇ = m/Ct,
  ahol
  • V̇ = áramlás, vagy szívteljesítmény
  • C = koncentráció
  • m = az indikátor dózisa, és
  • t = idő

Módszer

• A véráramba indikátoranyagot fecskendeznek, egy detektor előtt
• A detektor méri a
• Az indikátor koncentrációját az idő múlásával görbeként rögzítik
• A görbe alatti területet integrálják, hogy megkapják a szívteljesítmény egyenlet nevezőjét (V̇ = m/Ct)
• A hígítási módszernek többféle változata létezik:
  • Hőhígítás (PA-katéterrel vagy PiCCO-val)
  • Lítiumhígítás (LiDCO)
  • Konduktivitáshígítás sóoldattal (az eredeti Stewart-módszer)
  • Indikátorfesték-hígítás (indocianin-zöld vagy Evans-kék használatával)

Hibaforrások:

• A mérések helyes rögzítésében nagy szerepet játszik az injekció beadásának technikája (hőmérséklet, az injekció sebessége, az injekció mennyisége, időzítés a légzési ciklushoz).
• A betegre ható tényezők (pl. intrakardiális söntök, billentyűpatológia) szétszórhatják vagy felhígíthatják az injektált indikátort, ami a szívteljesítmény alulbecslését eredményezi
• Az injektátum mennyiségét a beteg testméretéhez kell kalibrálni, ill. a nagy injektátummennyiség túlbecsüli egy kisgyermek szívműködését
• Az egyenlet termodilúciós változatához számtalan korrekciós tényezőre van szükség, amelyek többsége inkább becsült, mint mért
• A (Ct) terület kiszámítása elveszítheti pontosságát, ha a detektor mintavételi sebessége túl alacsony

Hátrányok:

• A vegyes vénás és artériás vérhez való hozzáférés nem elengedhetetlen
• Számos indikátor lehetőség (hideg vagy szobahőmérsékletű sóoldat, festék, lítium stb.)
• Kényelmes: Elektronikus számításokkal a termodilúciós szívtérfogatmérés automatizálható és folyamatos
• Jó korreláció a szívtérfogat arany standard méréseivel

Korlátozások:

• A festék használata korlátozza a mérések gyakoriságát és megismételhetőségét, mivel recirkulációt okoz, és még a leggyorsabban kiürülő festékek is kiürülnek néhány perc után.
• A koncentráció/idő görbe alatti terület kézi integrálása munkaigényes
• A szívteljesítmény automatizált számítása korrekciós faktorok és együtthatók használatát igényli, ami csökkenti a pontosságot
• A módszer a vér egyenletes keveredésére és egyirányú áramlásra támaszkodik
• A termodilúciós mérések számos lehetséges hibaforrással rendelkeznek
• Laboratóriumi körülmények között a módszer és a közvetlen Fick-módszer közötti egyezés 25%-os határon belül van.

Szívteljesítménymérés pulzuskontúr-elemzéssel

A pulzuskontúr szívteljesítményt monitorozó készülékekkel (PiCCO) történő szívteljesítmény-monitorozás az artériás nyomás hullámformájának felhasználásával a szívteljesítmény folyamatos monitorozására szolgáló módszer. Ezt Jörn Grensemann (2018) is részletesen tárgyalja, ha a részletesség az, amit keres. Több mint valószínű, hogy nem, ebben az esetben:

Módszer

• Az artériás hullámforma egy nyomásmérés, amely egy kalibrációs tényező segítségével térfogatméréssé alakítható.
• Ezt a kalibrációs tényezőt az aorta nyomás-térfogat kapcsolatára vonatkozó információkból vezetik le, és magában foglalja az artériás impedanciát, az artériás compliance-t és a szisztémás érellenállást.
• Ezek a változók közvetlenül mérhetők indikátorhígításos mérésekkel, vagy a beteg demográfiai adatain alapuló nomogramokból becsülhetők.
• A nyomás./idő artériás hullámforma ezután átalakítható áramlás/idő hullámformává, majd a stroke térfogat meghatározható az áramlás/idő görbe alatti terület integrálásával.

Hibaforrások:

• Ha a kalibrációs tényező előállításához használt változókat közvetlenül mérik, pl. termodilúcióval, akkor öröklik az összes hibaforrást, amely a szívteljesítménymérés ezen módszerében rejlik.
• Ha a kalibrációs tényezőt nomogramokból becsülik, ez nyilvánvalóan hibát vezet be, mivel a nomogramok nem feltétlenül tükrözik az adott beteg valóságát.
• Ha a készüléket hosszabb ideig használják, és a beteg állapota megváltozott (különösen az artériás érrendszer tulajdonságai), a kalibrációs tényezőt újra kell számítani, különben a mérések pontatlanok lesznek.

Előnyei:

• Kisebb invazivitás (általában nem igényel vegyes vénás vért – csak artériás és centrális vénás katétert )
• Kényelmes (amúgy is szükség van artériás katéterre és CVC-re)
• Folyamatos (a pulzuskontúrelemzés automatizált és folyamatos lehet)

Korlátozások:

• Eltér a kalibrációtól a termodilúciós mérések között
• Megzavarja a pitvarfibrilláció, mivel a pulzuskontúr szabálytalanná válik
• Megzavarja az IABP
• Nem hatékony ott, ahol az áramlás nem pulzál (pl. ECMO)

Szívteljesítménymérés Doppler sebességméréssel

Még egyszer, valamiért a LVOT Dopplerrel történő szívteljesítménymérése saját (nagyon rövid) fejezetet kapott, annak ellenére, hogy soha nem került említésre semmilyen vizsgaszituációban. Ennek a technikának és korlátainak részletesebb tárgyalását Huntsman et al ( 1983) publikálta. Röviden, azon a feltételezésen alapul, hogy a vér térfogata, ahogyan a szívből a szisztolé során távozik, matematikailag alapvetően egy hengeres oszlopként ábrázolható. Ennek az oszlopnak a lapos dimenziója (azaz az LV kiáramlási traktus keresztmetszeti területe) nyilvánvalóan nem tökéletesen kör alakú, de a szívtérfogat monitorozásának pontossági szabványaihoz elég közel áll, és hajlamosak vagyunk azt az LVOT két visszhangos méréséből közelíteni. Az ilyen kör alakú LVOT-alakú alappal rendelkező oszlop valamilyen sebességgel mozog a szisztémás keringés irányába. Ez a sebesség nyilvánvalóan nem állandó, mivel a szívteljesítmény pulzáló, de ez nem számít, amíg megmérjük és sebességként ábrázoljuk az idő függvényében. Ez adja a sebesség-idő görbe alatti területet, amelyet más néven sebesség-idő integrálnak neveznek. Így az aorta keresztmetszeti területe, megszorozva a véroszlop által megtett távolsággal, megadja az ütésenként kilökött térfogatot; és ha megvan a lökettérfogat és a pulzusszám, akkor megvan a szívteljesítmény; vagy:

CO = HR × (VTI × CSA)

melyben:

• CO a szívteljesítmény,
• HR a pulzusszám,
• VTI a sebesség-idő integrál, ill.azaz a sebesség/idő görbe alatti terület
• CSA az LVOT keresztmetszeti területe
  • Így a VTI × CSA a lökettérfogat

Módszer

• ALVOT VTI-t úgy számítjuk ki, hogy az impulzusdoppler mintatérfogatot a kiáramlási traktusba helyezzük és a sebességet idővel regisztráljuk.
• Ez általában az “apikális öt kamra” nézetben történik, amikor a mintatérfogatot az aortabillentyű alá helyezik.
• Az impulzushullám Doppler sebesség/idő diagramot ebben a helyzetben rögzítik, és a VTI-t a modális sebesség legkülső szélétől követik nyomon.

Hibaforrások:

• A szondának a véráramlás irányába kell mutatnia; az ettől az iránytól eltérő bármely szög megváltozott VTI-t eredményez, és pontatlansági forrássá válik. A legtöbb szerző (pl. Blanko, 2020) azt javasolja, hogy a kormányzati munkához minden 20°-on belüli érték elég jó.
• A LVOT VTI módszerrel meghatározott lüktetési térfogat a légzési ciklus során változik (akár 10%-kal), ami azt jelenti, hogy sorozatos méréseket (3-4 ütés) kell gyűjteni ahhoz, hogy pontosan meg lehessen becsülni az átlagos szívtérfogatot egy perc alatt. Ezüstérme: ez a változékonyság önmagában felhasználható a folyadékreakció előrejelzésére.
• A pitvarfibrillációban a lüktetési térfogat változékonysága miatt ez a módszer kevésbé pontos AF-es betegeknél, és több ütést (5-7) kell követni és átlagolni, hogy ezt korrigálni lehessen.
• A VTI követése szubjektív
• A módszer lamináris áramlást feltételez, ami az aortaáramlás nem.

Előnyei:

• nem invazív
• könnyen elérhető
• megfelelő kezekben elég pontos (Villavicencio et al, 2019)

Korlátozások:

• Nehéz reprodukálni
• Interobserver variabilitás
• Limited by ultrasound window availability (i.azaz lehetetlen, ha a betegnek kötszerek vagy gáz van a mediastinumban)
• A pontosság a sugárnyaláb szögétől függ

Az ilyen paraméterek mérésének számos különböző módja van, és a Doppler-ultrahang csak egy módszer, amelyet a nem invazivitása tesz népszerűbbé. Lehetne sokkal beavatkozóbb is. Ehlers és munkatársai (1986) például olyan fűtött belsejű érzékelőket írnak le, amelyek egy forró huzal és a vér közötti hőátadást használnak az áramlási sebesség meghatározására, hasonlóan a mechanikus lélegeztetőgépekben a gázáramlás mérésére használt forró huzalos anemométerekhez.

Más szívteljesítménymérési módszerek

A többi, jobb szó híján, hiánypótló lehetőség. Az ember végigjárhatja egész pályafutását a kritikus betegellátásban anélkül, hogy valaha is találkozna akár csak egy ilyen módszerrel is, és ezek bármilyen vizsgán való szerepeltetése a durvaság csúcsa lenne. Valójában csak azért szerepelnek itt, mert a tankönyvekben időnként megemlítik őket, a leginvazívabbtól a legkevésbé invazívig terjedő sorrendben felsorolva:

• Áramlásmérő rotameter: ez a módszer, az eddig említett módszerek közül a legbrutálisabb hülyeség, egyben a legpontosabb is, és a leginvazívabb. Invazív abban az értelemben, hogy gyakorlatilag el kell pusztítani a szervezetet, miközben mérjük a szívteljesítményét. A módszerhez a fő tüdőartériát el kell választani a tüdőkeringéstől, így a jobb szívből kilépő teljes véráramlásnak át kell haladnia a rotaméteren, mielőtt visszakerülne a szisztémás keringésbe. Így legalább egyetlen csepp véráram sem marad méretlenül, gondolták Seely és munkatársai (1950), akik ezt nevezték az “arany standardnak”, amelyhez képest a közvetlen Fick-módszert mérni lehet. Mondanom sem kell, hogy ezt csak áldozati laboratóriumi állatokon alkalmazzák.
• Elektromágneses áramlásszonda: a vér vezető, és amikor mágneses térben mozog, feszültséget indukál benne, amely arányos a sebességével. Így ennek a feszültségnek a mérésével mérhető a vér sebessége, ha a mágneses térerősség ismert. Ehhez egy elektromágnesre van szükség, amely körbeveszi az eret, és elektródákra, amelyek érintkeznek az érfallal. Ez nyilvánvalóan kissé tolakodó lesz, ha az érdeklődésre számot tartó ér az aorta. “A legtöbb klinikai helyzetben nem megfelelő” – így jellemzi ezt a módszert Ehlers és munkatársai (1986).
• Transztorakális impedancia: A mellkas elektromos vezetőképessége erősen összefügg a benne lévő vértérfogattal, és ahogy a szív pumpál, ez a vértérfogat változik (körülbelül a lökettérfogattal megegyező mennyiséggel). Ez az alapja a szívteljesítmény mellkasi impedancia mérésének. A technikához elektródákat kell a páciensre helyezni, amelyek között állandó nagyságú és nagy frekvenciájú áram folyik. Az impedancia időbeli változását feszültségjelként rögzítik. Látszólag az alakja hasonló az artériás nyomás hullámformájához. Sajnos ezt a módszert nagyjából minden meghiúsítja, ami az EKG-monitorozást is meghiúsíthatja (pl. a beteg mozgásából adódó artefaktumok). Ezenkívül a vér összetételének különbségei és az elektródák elhelyezésének eltérései nagy és kiszámíthatatlan hibákat okoznak.
• Mágneses szuszceptibilitás-pletizmográfia: Ez a technika arra a tényre támaszkodik, hogy a mágneses tér a szívizmon másképp hatol át, mint a szív vérén, és így a szív vérmennyiségének és a szív helyzetének változása magnetométerrel mérhető. Ezt a készüléket a mellkasra helyezik, a test többi részét pedig mágneses tér veszi körül. Ez a legkevésbé invazív technika (nincs szükség ragadós elektródákra vagy nagyfrekvenciás áramra), de a pácienst egy hatalmas eszközben kell tartani, amely egyenletes mágneses mezőt hoz létre. Ezt nehéz lesz elmagyarázni az osztályvezetőnek.