Questo capitolo esplora la relazione della sezione G7 (iv) del Syllabus primario CICM 2017, che si aspetta che il candidato all’esame “descriva i metodi di misurazione della portata cardiaca, compresa la calibrazione, le fonti di errore e i limiti”. È anche rilevante per la sezione G7 (vi), “delineare i metodi e i principi utilizzati per misurare il flusso sanguigno regionale”, poiché i metodi di misurazione del flusso sanguigno sono gli stessi indipendentemente dal fatto che venga misurato il flusso totale o regionale. Questa è una caratteristica comune agli esami della prima parte del CICM e dovrebbe essere una priorità per il candidato che si occupa della revisione, nonostante il fatto che molte delle tecniche qui descritte abbiano sofferto di una progressiva perdita di popolarità al letto del paziente. Le apparizioni storiche hanno incluso:

• Domanda 10 del secondo esame del 2017 (confrontare due metodi)
• Domanda 19 del primo esame del 2014 (solo termodiluizione)
• Domanda 12 del primo esame del 2011 (tecnica di diluizione dell’indicatore)

La variazione potenziale più spaventosa di queste domande dovrebbe probabilmente essere qualcosa in cui i tirocinanti devono creare una tabella che confronti e contrasti i vantaggi e i limiti di ogni metodo. Speriamo che questo riepilogo tabulato sia utile, se mai dovessimo rivedere questa cosa:

Per una serie di ragioni, non ultima delle quali è la loro rilevanza per le misure di termodiluizione della portata cardiaca, il metodo di diluizione dell’indicatore e il principio di Fick sono principalmente discussi nella sezione riguardante i cateteri arteriosi polmonari Swan-Ganz. Poiché questi concetti hanno i loro propri capitoli, qui formeranno solo una parte dello sfondo poco illuminato.

Come per ogni argomento centrale, non c’è carenza di letteratura di qualità sottoposta a revisione paritaria. Ehlers et al (1986) offrono un’eccellente breve panoramica delle principali tecniche, che presenta una sorta di pragmatica ripartizione “vantaggi/svantaggi”. Un articolo liberamente disponibile di Lavdaniti (2008) è quasi altrettanto buono, solo senza la stessa struttura. Jhanji, Dawson & Pearce (2008) sono un’altra alternativa gratuita.

Misurazione della portata cardiaca con il metodo Fick

Posto nel modo più semplice, il metodo Fick di misurazione della portata cardiaca si basa sull’osservazione che l’assorbimento totale di ossigeno da parte del corpo è uguale al prodotto della portata cardiaca e la differenza del contenuto di ossigeno arterioso-venoso. Logicamente, questo principio è chiamato principio di Fick. Riorganizzando l’equazione:

Tutto questo è discusso in dettaglio in un capitolo separato che tratta del principio di Fick. Basterà dire che la corretta applicazione di questo metodo richiede la misurazione ingombrante dell’ossigeno totale inalato ed esalato (di solito utilizzando una sorta di maschera o sacchetto di raccolta), così come la misurazione simultanea del sangue arterioso e venoso misto. Questi sarebbero gli ingredienti essenziali del metodo Fick “diretto”. Esistono anche opzioni “indirette”, in cui una delle misure più scomode è sostituita da una sorta di valore stimato, ad esempio quando si usa un nomogramma basato su età/peso/sesso per stimare il VO2. Ovviamente, l’uso delle stime introduce un elemento di errore in una misurazione che già non è particolarmente precisa. Il metodo diretto di Fick, anche se eseguito in perfette condizioni di laboratorio, ha un range di errore di circa ±8%, secondo un interessante studio su animali di Seely et al (1950).

Metodo:

• Il consumo di ossigeno (VO2) è misurato confrontando la quantità di ossigeno inspirato e di ossigeno espirato, di solito per mezzo di un sacchetto di raccolta e/o di un flussometro
• Il contenuto di ossigeno venoso misto e il contenuto di ossigeno arterioso sono misurati direttamente, dal sangue
• In alternativa, per il metodo indiretto, si possono fare delle stime:
  • VO2 può essere stimato da nomogrammi
  • Il contenuto di ossigeno venoso misto può essere assunto sulla base di valori normali, o stimato da campioni venosi centrali
  • Il contenuto di ossigeno arterioso può essere stimato dalla pulsossimetria

Fonti di errore:

• Il metodo diretto diventa impreciso se la portata cardiaca è irregolare durante il periodo in cui le misurazioni vengono raccolte
• Il metodo indiretto introduce una varietà di imprecisioni, la cui grandezza e direzione sarebbe determinata principalmente da quale valore misurato viene sostituito da una stima.

Svantaggi:

• Questo metodo è ampiamente considerato come il “gold standard”
• L’accuratezza è accettabile per la gestione emodinamica quotidiana
• I dati necessari per calcolare una misurazione indiretta della portata cardiaca di Fick sono già disponibili in molti pazienti in terapia intensiva (es.e. demografia del paziente e una linea arteriosa)

Limitazioni:

• La misurazione del VO2 richiede alcuni minuti
• La portata cardiaca deve rimanere stabile per tutta la durata della misurazione
• Per il metodo diretto, è necessario effettuare misurazioni invasive, cioè il paziente avrà bisogno di una linea arteriosa.Cioè il paziente avrà bisogno di un prelievo di sangue arterioso e di un catetere per l’arteria polmonare
• L’intervallo di errore è di circa ±8%, come menzionato sopra (se confrontato con un rotametro di flusso che misura il flusso di sangue nell’arteria polmonare principale)

Misurazione della portata cardiaca mediante diluizione dell’indicatore

Per qualche ragione, apparentemente completamente estranea alla sua importanza nell’esame, è stato dedicato un intero capitolo al metodo della diluizione dell’indicatore della portata cardiaca. Fortunatamente, non ha senso leggerlo, poiché le basi sono riassunte qui. In breve, questo metodo si basa sulla premessa che dando una dose nota di una sostanza per via endovenosa si può misurare la gittata cardiaca misurando il tasso di transito di quella sostanza in qualche rilevatore a valle. Per essere più precisi, l’area sotto la curva concentrazione/tempo può essere usata per determinare il flusso:

Gittata cardiaca = dose indicatore / area sotto la curva concentrazione-tempo

Questa è una semplificazione dell’equazione di Stewart-Hamilton:

• V̇ = m/Ct,
  dove
  • V̇ = flusso, o portata cardiaca
  • C = concentrazione
  • m = dose dell’indicatore, e
  • t = tempo

Metodo

• Una sostanza indicatore viene iniettata nel flusso sanguigno, a monte di un rivelatore
• Il rivelatore misura la
• La concentrazione dell’indicatore nel tempo è registrata come una curva
• L’area sotto questa curva è integrata per dare il denominatore per l’equazione della portata cardiaca (V̇ = m/Ct)
• Sono disponibili molteplici varianti di questo metodo di diluizione:
  • Termodiluizione (con catetere PA o con PiCCO)
  • Diluizione con litio (LiDCO)
  • Diluizione con soluzione fisiologica (il metodo originale di Stewart)
  • Diluizione con colorante indicatore (usando verde indocianina o blu Evans)

Fonti di errore:

• La tecnica di somministrazione dell’iniettato (temperatura, velocità di iniezione, volume dell’iniettato, tempistica con il ciclo respiratorio) gioca un ruolo importante nella corretta registrazione delle misure.
• I fattori del paziente (es. shunt intracardiaci, patologia valvolare) possono disperdere o diluire l’indicatore iniettato, con conseguente sottostima della portata cardiaca
• La quantità di iniettato deve essere calibrata in base alle dimensioni del corpo del paziente, cioè un grande volume iniettato sovrastima la gittata cardiaca di un bambino piccolo
• Numerosi fattori di correzione sono richiesti per la versione di termodiluizione dell’equazione, la maggior parte dei quali sono stimati piuttosto che misurati
• Il calcolo dell’area (Ct) può perdere precisione se la frequenza di campionamento del rilevatore è troppo bassa

Avantaggi:

• L’accesso al sangue venoso misto e al sangue arterioso non è essenziale
• Numerose opzioni di indicatori (salina a temperatura fredda o ambiente, colorante, litio, ecc)
• È conveniente: con i calcoli elettronici, la misurazione della gittata cardiaca per termodiluizione può essere automatizzata e continua
• Buona correlazione con le misure gold standard della gittata cardiaca

Limitazioni:

• L’uso del colorante limita la frequenza e la ripetibilità delle misure, poiché produce un ricircolo, e anche i coloranti più rapidi vengono eliminati dopo alcuni minuti.
• L’integrazione manuale dell’area sotto la curva concentrazione/tempo è laboriosa
• Il calcolo automatizzato della portata cardiaca comporta l’uso di fattori di correzione e coefficienti, che ne riduce la precisione
• Il metodo si basa sulla miscelazione uniforme del sangue e sul flusso unidirezionale
• Le misure di termodiluizione hanno numerose fonti potenziali di errore
• In condizioni di laboratorio, l’accordo tra questo metodo e il metodo diretto di Fick è entro un margine del 25%.

Misurazione della portata cardiaca mediante analisi del contorno del polso

Il monitoraggio della portata cardiaca mediante dispositivi di monitoraggio della portata cardiaca del contorno del polso (PiCCO) è un metodo di monitoraggio continuo della portata cardiaca utilizzando la forma dell’onda della pressione arteriosa. È anche discusso in qualche dettaglio da Jörn Grensemann (2018), se il dettaglio è ciò che stai cercando. Più che probabile, non lo è, nel qual caso:

Metodo

• La forma d’onda arteriosa è una misura di pressione, che può essere convertita in una misura di volume per mezzo di un fattore di calibrazione.
• Questo fattore di calibrazione è derivato dalle informazioni sulla relazione pressione-volume nell’aorta, e incorpora l’impedenza arteriosa, la compliance arteriosa e la resistenza vascolare sistemica.
• Queste variabili possono essere misurate direttamente usando misure di diluizione dell’indicatore, o possono essere stimate da nomogrammi basati su dati demografici del paziente.
• La pressione.La forma d’onda arteriosa pressione/tempo può quindi essere convertita in una forma d’onda flusso/tempo, e il volume dell’ictus può essere determinato integrando l’area sotto la curva flusso/tempo.

Fonti di errore:

• Se le variabili che sono usate per generare il fattore di calibrazione sono misurate direttamente, per es. Se il fattore di calibrazione è stimato da nomogrammi, ciò introduce ovviamente un errore perché i nomogrammi possono non rappresentare la realtà di un dato paziente.
• Se il dispositivo viene utilizzato per un periodo di tempo prolungato e le condizioni del paziente sono cambiate (in particolare, le proprietà del sistema vascolare arterioso), il fattore di calibrazione deve essere ricalcolato, altrimenti le misure saranno imprecise.

Vantaggi:

• Meno invasivo (di solito, non richiede sangue venoso misto – solo un catetere arterioso e venoso centrale)
• Conveniente (è necessario comunque un catetere arterioso e CVC)
• Continuo (l’analisi del contorno del polso può essere automatizzata e continua)

Limitazioni:

• Devia dalla calibrazione tra le misure di termodiluizione
• Viene confuso dalla fibrillazione atriale, poiché il contorno del polso diventa irregolare
• Viene confuso dalla IABP
• Inefficace quando il flusso non è pulsatile (es. ECMO)

Misurazione della gittata cardiaca mediante misurazione della velocità Doppler

Ancora una volta, per qualche motivo la misurazione Doppler della gittata cardiaca del LVOT ha finito per ottenere un proprio capitolo (molto breve), anche se non è mai stata menzionata in nessun esame. Una discussione più dettagliata di questa tecnica e dei suoi limiti è stata pubblicata da Huntsman et al (1983). In breve, si basa sul presupposto che il volume del sangue, mentre esce dal cuore durante la sistole, può essere rappresentato matematicamente come una colonna cilindrica. La dimensione piatta di questa colonna (cioè l’area della sezione trasversale del tratto di efflusso del LVOT) non è ovviamente perfettamente circolare, ma è abbastanza vicina per gli standard di precisione del monitoraggio della portata cardiaca, e tendiamo ad approssimarla da due misurazioni eco del LVOT. La colonna con questa base circolare a forma di LVOT si muove in direzione della circolazione sistemica con una certa velocità. Questa velocità non è ovviamente costante, poiché la portata cardiaca è pulsatile, ma questo non importa, purché la si misuri e la si tracci come velocità nel tempo. Questo vi dà l’area sotto la curva velocità-tempo, che è altrimenti indicato come l’integrale della velocità-tempo. Così, l’area della sezione trasversale dell’aorta, moltiplicata per la distanza percorsa dalla colonna di sangue, ti dà il volume espulso per battito; e una volta che hai il volume dell’ictus e la frequenza cardiaca, hai la portata cardiaca; oppure:

CO = HR × (VTI × CSA)

dove:

• CO è la gittata cardiaca,
• HR è la frequenza cardiaca,
• VTI è l’integrale velocità-tempo, cioè l’area sotto la curva della velocità.Cioè l’area sotto la curva velocità/tempo
• CSA è l’area della sezione trasversale del LVOT
  • Quindi, VTI × CSA è il volume dell’ictus

Metodo

• LVOT VTI è calcolato mettendo il volume campione Doppler pulsato nel tratto di efflusso e registrando la velocità nel tempo.
• Di solito, questo viene fatto utilizzando la vista “apicale a cinque camere”, con il volume del campione posto sotto la valvola aortica.
• Il grafico velocità/tempo dell’onda di impulso Doppler viene registrato in questa posizione, e il VTI viene tracciato dal bordo più esterno della velocità modale.

Fonti di errore:

• La sonda deve essere rivolta nella direzione del flusso sanguigno; qualsiasi angolo lontano da questa direzione risulterà in una VTI alterata e diventerà una fonte di imprecisione. La maggior parte degli autori (es. Blanko, 2020) suggeriscono che qualsiasi cosa entro 20° è abbastanza buono per il lavoro governativo.
• Il volume di ictus determinato dal metodo LVOT VTI varierà attraverso il ciclo respiratorio (fino al 10%), il che significa che è necessario raccogliere misure seriali (3-4 battiti) per stimare accuratamente la portata cardiaca media su un minuto. Un aspetto positivo: questa variabilità può essere usata per prevedere la risposta ai fluidi.
• La variabilità dello stroke volume nella fibrillazione atriale rende questo metodo meno accurato nei pazienti con FA, e più battiti (5-7) devono essere tracciati e mediati per compensare questo problema.
• Tracciare la VTI è soggettivo
• Il metodo presuppone un flusso laminare, che il flusso aortico non è.

Vantaggi:

• Non invasivo
• Facilmente disponibile
• Nelle mani giuste, abbastanza preciso (Villavicencio et al, 2019)

Limitazioni:

• Difficile da riprodurre
• Variabilità interosservatore
• Limitata dalla disponibilità della finestra ecografica (cioè.Cioè impossibile se il paziente ha medicazioni o gas nel mediastino)
• L’accuratezza dipende dall’angolo del fascio

Per inciso, ci sono molti modi diversi di misurare questi parametri, e l’ecografia Doppler è solo un metodo, reso più popolare dalla sua non invasività. Uno potrebbe essere molto più invasivo. Per esempio, Ehlers et al (1986) descrivono dei sensori riscaldati all’interno dell’abitacolo che usano il trasferimento di calore tra un filo caldo e il sangue per determinare il tasso di flusso, simile agli anemometri a filo caldo usati per misurare il flusso di gas nei ventilatori meccanici.

Altri metodi di misurazione della portata cardiaca

Il resto di questi sono, per mancanza di una parola migliore, opzioni di nicchia. Uno può passare tutta la sua carriera in assistenza critica senza mai incontrare nemmeno uno di questi metodi, e includerli in qualsiasi tipo di esame sarebbe il massimo della maleducazione. Sono davvero inclusi qui solo perché sono occasionalmente menzionati nei libri di testo, elencati in ordine dal più invasivo al meno invasivo:

• Rotametro a misurazione di flusso: questo metodo, il più brutalmente stupido di tutti i metodi menzionati finora, è anche il più preciso, e il più invasivo. Invasivo, nel senso che si deve praticamente distruggere l’organismo mentre si misura la sua portata cardiaca. Il metodo richiede che l’arteria polmonare principale sia scollegata dalla circolazione polmonare, in modo che tutto il flusso di sangue che esce dal cuore destro debba passare attraverso il rotametro prima di essere restituito alla circolazione sistemica. Almeno in questo modo non una sola goccia di flusso sanguigno non viene misurata, come pensano Seely et al (1950) che lo descrivono come il “gold standard” con cui misurare il metodo diretto di Fick. Inutile dire che è usato solo in animali da laboratorio sacrificali.
• Sonda di flusso elettromagnetica: il sangue è un conduttore, e quando si muove attraverso un campo magnetico, viene indotta in esso una tensione che è proporzionale alla sua velocità. Così, è possibile misurare la velocità del sangue misurando questa tensione, se l’intensità del campo magnetico è nota. Questo richiede un elettromagnete per circondare il vaso sanguigno, ed elettrodi per essere in contatto con la parete del vaso. Questo ovviamente sarà un po’ invadente se il vaso di interesse è l’aorta. “Inappropriato nella maggior parte delle situazioni cliniche” è come Ehlers et al (1986) descrivono questo metodo.
• Impedenza transtoracica: La conduttività elettrica del torace è fortemente correlata al volume di sangue in esso contenuto, e quando il cuore pompa questo volume di sangue cambia (di un volume approssimativamente uguale al volume della corsa). Questa è la base della misurazione dell’impedenza toracica della portata cardiaca. La tecnica richiede il posizionamento di elettrodi sul paziente, con una corrente di grandezza costante e ad alta frequenza che scorre tra loro. La variazione dell’impedenza nel tempo viene registrata come segnale di tensione. Apparentemente la sua forma è simile alla forma d’onda della pressione arteriosa. Sfortunatamente, questo metodo è frustrato da praticamente tutto ciò che potrebbe anche frustrare il monitoraggio ECG (es. artefatto dal movimento del paziente). Inoltre, le differenze nella composizione del sangue e le variazioni nel posizionamento degli elettrodi producono errori grandi e imprevedibili.
• Pletismografia a suscettibilità magnetica: questa tecnica si basa sul fatto che il campo magnetico penetra nel muscolo cardiaco in modo diverso dal sangue cardiaco, e quindi le variazioni di volume del sangue cardiaco e la posizione cardiaca possono essere misurate da un magnetometro. Questo dispositivo è posto sul petto, e il resto del corpo è circondato da un campo magnetico. Questa è la tecnica meno invasiva (non sono necessari elettrodi appiccicosi o corrente ad alta frequenza), ma comporta il mantenimento del paziente all’interno di un enorme dispositivo che produce un campo magnetico uniforme. Questo sarà difficile da spiegare al tuo direttore di unità

.