Este capítulo explora a relação da Seção G7(iv) do Programa de Estudos Primário CICM 2017, que espera que o candidato ao exame “descreva os métodos de medida do débito cardíaco incluindo calibração, fontes de erros e limitações”. É também relevante para a Seção G7(vi), “delinear métodos e princípios usados para medir o fluxo sanguíneo regional”, pois os métodos de medição do fluxo sanguíneo são os mesmos, independentemente de o fluxo total ou regional estar sendo medido. Esta é uma característica comum dos Exames anteriores da Primeira Parte do CICM e deve ser uma prioridade para o candidato revisor, apesar de muitas das técnicas aqui descritas terem sofrido uma perda progressiva de popularidade à beira do leito. As aparências históricas incluem:

• Questão 10 do segundo trabalho de 2017 (compare dois métodos)
• Questão 19 do primeiro trabalho de 2014 (apenas termodiluição)
• Questão 12 do primeiro trabalho de 2011 (técnica de diluição de indicadores)

A variação potencial mais assustadora destas questões teria provavelmente de ser algo em que os estagiários tivessem de criar uma tabela que comparasse e contrastasse as vantagens e limitações de cada método. Esperemos que este resumo tabulado seja útil, se alguma vez virmos isto acontecer novamente:

Por uma variedade de razões, não sendo a menor delas a sua relevância para as medidas de termodiluição do débito cardíaco, o método de diluição do indicador e o Princípio Fick são discutidos principalmente na seção relativa aos cateteres da artéria pulmonar de Swan-Ganz. Como estes conceitos têm seus próprios capítulos, aqui eles formarão apenas uma parte do fundo pouco iluminado.

Como em todos os tópicos centrais, não há falta de literatura revisada por pares de qualidade. Ehlers et al (1986) oferecem uma excelente visão geral das principais técnicas, que apresenta um tipo de desagregação pragmática de “vantagens/desvantagens”. Um artigo de Lavdaniti (2008), disponível gratuitamente, é quase tão bom quanto o anterior, apenas sem a mesma estrutura. Jhanji, Dawson & Pearce (2008) é outra alternativa livre.

Medição do débito cardíaco pelo método Fick

Da forma mais simples, o método Fick para medir o débito cardíaco baseia-se na observação de que a absorção total de oxigênio pelo corpo é igual ao produto do débito cardíaco e da diferença entre o conteúdo de oxigênio artéria-venosa. Logicamente, esse princípio é chamado de princípio Fick. Rearranjando a equação:

Este todo é discutido com mais detalhes em um capítulo separado que trata do Princípio Fick. Basta dizer que a aplicação correta deste método requer a medição incômoda do oxigênio total inalado e exalado (geralmente usando algum tipo de máscara ou saco de coleta), bem como as medições simultâneas de sangue arterial e sangue venoso misto. Esses seriam os ingredientes essenciais do método “directo” Fick. Também existem opções “indiretas”, onde uma das medidas mais inconvenientes é substituída por algum tipo de valor estimado, por exemplo, onde se usa um nomograma baseado em idade/peso/sexo para estimar o VO2. Obviamente, o uso de estimativas introduz um elemento de erro numa medição que já não é particularmente precisa. O método directo Fick, mesmo quando realizado em condições laboratoriais perfeitas, tem um intervalo de erro de cerca de ±8%, de acordo com um interessante estudo animal de Seely et al (1950).

Método:

• O consumo de oxigénio (VO2) é medido comparando a quantidade de oxigénio inalado e exalado, normalmente através de um saco colector e/ou fluxímetro
• O conteúdo de oxigénio venoso misto e o conteúdo de oxigénio arterial são medidos directamente, a partir da corrente sanguínea
• Alternativamente, para o método indirecto, podem ser feitas estimativas:
  • VO2 pode ser estimado a partir de nomogramas
  • Conteúdo de oxigénio venoso misto pode ser assumido com base em valores normais, ou estimado a partir de amostras venosas centrais
  • Conteúdo de oxigénio arterial pode ser estimado a partir de oximetria de pulso

Fontes de erro:

• O método direto torna-se impreciso se o débito cardíaco for errático durante o período em que as medidas estão sendo coletadas
• O método indireto introduz uma variedade de imprecisões, cuja magnitude e direção seriam determinadas principalmente por qual valor medido está sendo substituído por uma estimativa.

Vantagens:

• Este método é amplamente visto como o “padrão ouro”
• A precisão é aceitável para fins de gerenciamento hemodinâmico diário
• Os dados necessários para calcular uma medida indireta do débito cardíaco Fick já estão disponíveis em muitos pacientes de UTI (i.e. demografia do paciente e uma linha arterial)

Limitações:

• A medida do VO2 leva alguns minutos
• O débito cardíaco deve permanecer estável durante a duração da medida
• Para o método direto, medidas invasivas precisam ser tomadas, i.e. o paciente precisará de uma amostra de sangue arterial e um cateter de artéria pulmonar
• A margem de erro é de cerca de ±8%, como mencionado acima (quando comparado a um rotâmetro de fluxo medindo o fluxo sanguíneo na artéria pulmonar principal)

Medição do débito cardíaco por diluição do indicador

Por algum motivo, aparentemente completamente alheio à sua importância no exame, um capítulo inteiro foi dedicado ao método de diluição do indicador de medida do débito cardíaco. Felizmente, não faz sentido lê-lo, pois o básico está resumido aqui. Em suma, este método baseia-se na premissa de que a administração de uma dose conhecida de uma substância por via intravenosa pode ser usada para medir o débito cardíaco, medindo a taxa de trânsito dessa substância em algum detector a jusante. Para ser mais preciso, a área sob a curva concentração-tempo pode ser usada para determinar o fluxo:

Dapresentação cardíaca = dose/área indicadora sob a curva concentração-tempo

Esta é uma simplificação da equação de Stewart-Hamilton:

• V̇ = m/Ct,
  where
  • V̇ = fluxo, ou débito cardíaco
  • C = concentração
  • m = dose do indicador, e
  • t = tempo

Método

• Uma substância indicadora é injectada na corrente sanguínea, a montante de um detector
• O detector mede a
• A concentração do indicador ao longo do tempo é registrada como uma curva
• A área sob esta curva é integrada para dar o denominador para a equação do débito cardíaco (V̇ = m/Ct)
• Múltiplas variações deste método de diluição estão disponíveis:
  • Termodiluição (por cateter PA ou por PiCCO)
  • Diluição de lítio (LiDCO)
  • Diluição de condutividade usando soro fisiológico (método original de Stewart)
  • Diluição de corante indicador (usando verde de indocianina ou azul de Evans)

Fontes de erro:

• Técnica de administração de injetados (temperatura, taxa de injeção, volume de injetados, tempo com ciclo respiratório) desempenha um papel importante no registro correto das medições.
• Factores doentes (ex. shunts intracardíacos, patologia valvular) podem dispersar ou diluir o indicador injectado, resultando numa subestimação do débito cardíaco
• A quantidade de injectável precisa de ser calibrada para o tamanho do corpo do paciente, ou seja um grande volume injetado irá superestimar o débito cardíaco de uma criança pequena
• Numerosos fatores de correção são necessários para a versão de termodiluição da equação, a maioria dos quais são estimados ao invés de medidos
• Computação da área (Ct) pode perder precisão se a taxa de amostragem do detector for muito baixa

Vantagens:

• Acesso ao sangue venoso e arterial misturado não é essencial
• Numerosas opções de indicadores (frio ou temperatura ambiente salina, corante, lítio, etc)
• É conveniente: com cálculos electrónicos, a medição do débito cardíaco por termodiluição pode ser automatizada e contínua
• Correlação com as medições padrão de ouro do débito cardíaco

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Limitações:

• O uso de corante limita a frequência e repetibilidade das medições, uma vez que produz recirculação, e mesmo os corantes mais rapidamente limpos são limpos após alguns minutos.
• A integração manual da área sob a curva concentração/tempo é trabalhosa
• O cálculo automatizado do débito cardíaco envolve o uso de fatores e coeficientes de correção, o que reduz sua precisão
• O método baseia-se na mistura uniforme de sangue e fluxo unidirecional
• As medições de termodiluição têm numerosas fontes potenciais de erro
• Em condições laboratoriais, a concordância entre este método e o método directo Fick está dentro de uma margem de 25%.

Medição do débito cardíaco por análise do contorno do pulso

Monitorização do débito cardíaco por dispositivos de monitorização do débito cardíaco por contorno do pulso (PiCCO) é um método de monitorização contínua do débito cardíaco usando a forma da onda de pressão arterial. Também é discutido em alguns detalhes por Jörn Grensemann (2018), se os detalhes são o que você procura. Mais do que provável, não é, nesse caso:

Método

• A forma de onda arterial é uma medida de pressão, que pode ser convertida em uma medida de volume por meio de um fator de calibração.
• Este fator de calibração é derivado de informações sobre a relação pressão-volume na aorta, e incorpora impedância arterial, complacência arterial e resistência vascular sistêmica.
• Estas variáveis podem ser medidas diretamente usando medidas de diluição do indicador, ou podem ser estimadas a partir de nomogramas baseados em dados demográficos do paciente.
• A pressão./A pressão pode então ser convertida em uma forma de onda de fluxo/tempo, e o volume do curso pode então ser determinado pela integração da área sob a curva fluxo/tempo.

Fontes de erro:

• Se as variáveis que são usadas para gerar o fator de calibração são medidas diretamente, por exemplo por termodiluição, então elas herdam todas as fontes de erro inerentes a esse método de medição do débito cardíaco.
• Se o fator de calibração for estimado a partir dos nomogramas, isso obviamente introduz um erro, pois os nomogramas podem não representar a realidade de um determinado paciente.
• Se o dispositivo for usado por um período prolongado de tempo e a condição do paciente tiver mudado (especificamente, as propriedades do sistema vascular arterial), o fator de calibração precisa ser recalculado, caso contrário, as medições serão imprecisas.

Vantagens:

• Sem invasivo (geralmente, não requer sangue venoso misto – apenas um cateter venoso central e arterial)
• Conveniente (você precisa de um cateter arterial e CVC de qualquer forma)
• Continuo (a análise do contorno do pulso pode ser automatizada e contínua)

Limitações:

• Defeitos de calibração entre medidas de termodiluição
• Becha confundido por fibrilação atrial, à medida que o contorno do pulso se torna errático
• Becha confundido por IABP
• Ineficaz onde o fluxo não é pulsátil (por exemplo ECMO)

Medição do débito cardíaco por Doppler

Ganho, por alguma razão a medição do débito cardíaco por Doppler LVOT acabou obtendo seu próprio capítulo (muito breve), mesmo que nunca tenha sido mencionado em nenhum exame. Uma discussão mais detalhada sobre essa técnica e suas limitações foi publicada por Huntsman et al ( 1983). Resumindo, parte-se do pressuposto de que o volume de sangue, à medida que sai do coração durante a sístole, pode ser representado matematicamente como basicamente uma coluna cilíndrica. A dimensão plana dessa coluna (ou seja, a área da seção transversal da via de saída do VE) obviamente não é perfeitamente circular, mas está suficientemente próxima para os padrões de precisão da monitorização do débito cardíaco, e tendemos a aproximá-la a partir de duas medidas de eco da VSVE. A coluna com essa base circular da VSVE se move na direção da circulação sistêmica com algum tipo de velocidade. Essa velocidade obviamente não é constante, pois o débito cardíaco é pulsátil, mas isso não importa, desde que você a meça e a trace como velocidade ao longo do tempo. Isto dá-lhe a área sob a curva velocidade-tempo, que de outra forma é referida como a integral velocidade-tempo. Assim, a área da secção transversal da aorta, multiplicada pela distância percorrida pela coluna de sangue, dá-lhe o volume ejectado por batimento; e uma vez que tem o volume do AVC e a frequência cardíaca, tem o débito cardíaco; ou:

CO = HR × (VTI × CSA)

where:

• CO é o débito cardíaco,
• HR é a frequência cardíaca,
• VTI é a integral velocidade-tempo, i.e. a área sob a curva velocidade/tempo
• CSA é a área da seção transversal da LVOT
  • Assim, VTI × CSA é o volume do curso

Método

• LVOT VTI é calculado colocando o volume de amostra Doppler pulsado na via de saída e registrando a velocidade ao longo do tempo.
• Usualmente, isto é feito usando a vista “apical cinco câmaras”, com o volume de amostra colocado abaixo da válvula aórtica.
• O gráfico de velocidade/tempo Doppler de onda pulsada é registrado nesta posição, e o VTI é traçado a partir da borda mais externa da velocidade modal.

Fontes de erro:

• A sonda deve estar apontando na direção do fluxo sangüíneo; qualquer ângulo afastado desta direção resultará em um VTI alterado e se tornará uma fonte de imprecisão. A maioria dos autores (ex. Blanko, 2020) sugere que qualquer coisa dentro de 20° é suficientemente boa para o trabalho governamental.
• O volume do AVC determinado pelo método LVOT VTI variará ao longo do ciclo respiratório (em até 10%), o que significa que medições em série (3-4 batimentos) precisam ser coletadas para estimar com precisão o débito cardíaco médio ao longo de um minuto. Forro prateado: essa variabilidade pode ser usada para prever a responsividade ao fluido.
• Variação do volume do AVC na fibrilação atrial torna esse método menos preciso em pacientes com FA, e mais batimentos (5-7) precisam ser traçados e calculados como média para ajustar isso.
• O traçado da VTI é subjetivo
• O método assume fluxo laminar, que não é o fluxo aórtico.

Vantagens:

• Não-invasivo
• Fácilmente disponível
• Nas mãos direita, bastante preciso (Villavicencio et al, 2019)

Limitações:

• Dificuldade de reprodução
• Variabilidade do interobservador
• Limitado pela disponibilidade da janela de ultra-som (i.e. impossível se o paciente tiver curativos ou gás no mediastino)
• Acurácia dependente do ângulo de feixe

Acontece que há muitas maneiras diferentes de medir esses parâmetros, e o ultrassom Doppler é apenas um método, tornado mais popular pela sua não-invasividade. Um poderia ser muito mais intrusivo. Por exemplo, Ehlers et al (1986) descrevem sensores aquecidos em ambiente interno que usam transferência de calor entre um fio quente e o sangue para determinar a taxa de fluxo, semelhante aos anemômetros de fio quente usados para medir o fluxo de gás em ventiladores mecânicos.

Outros métodos de medição do débito cardíaco

Os demais são, por falta de uma palavra melhor, opções de nicho. Pode-se percorrer toda sua carreira em cuidados críticos sem nunca encontrar sequer um desses métodos, e incluí-los em qualquer tipo de exame seria o máximo da rudeza. Eles são realmente incluídos aqui apenas porque são ocasionalmente mencionados em livros didáticos, listados na ordem dos mais invasivos aos menos invasivos:

• Rotâmetro de medição de fluxo: este método, o mais brutalmente estúpido de todos os métodos mencionados até agora, é também o mais preciso, e o mais invasivo. Invasivo, no sentido de que se tem basicamente que destruir o organismo enquanto se mede o seu débito cardíaco. O método requer que a artéria pulmonar principal seja desconectada da circulação pulmonar, de modo que todo o fluxo sanguíneo que sai do coração direito tem que passar pelo rotâmetro antes de ser devolvido à circulação sistêmica. Pelo menos desta forma nem uma única gota de fluxo sanguíneo fica desmedida, figura Seely et al (1950) que descreveram este como o “padrão ouro” contra o qual medir o método direto de Fick. Escusado será dizer que ele só é usado em animais de laboratório sacrificial.
• Sonda de fluxo eletromagnético: o sangue é um condutor, e quando ele se move através de um campo magnético, uma tensão é induzida nele, que é proporcional à sua velocidade. Assim, você pode medir a velocidade do sangue medindo essa voltagem, se a força do campo magnético for conhecida. Isto requer um eletroímã para circundar o vaso sanguíneo, e eletrodos para estar em contato com a parede do vaso. Isso será obviamente um pouco intrusivo se o vaso de interesse for a aorta. “Inadequado na maioria das situações clínicas” é como Ehlers et al (1986) descrevem este método.
• Impedância transtorácica: A condutividade elétrica do tórax está fortemente relacionada ao volume de sangue contido nele, e como o coração bombeia esse volume de sangue muda (por um volume aproximadamente igual ao volume do AVC). Esta é a base da medição da impedância torácica do débito cardíaco. A técnica requer a colocação de eletrodos no paciente, com uma corrente de magnitude constante e alta freqüência para fluir entre eles. A variação da impedância ao longo do tempo é registrada como um sinal de voltagem. Aparentemente a sua forma é semelhante à forma de onda de pressão arterial. Infelizmente, este método é frustrado por praticamente tudo que possa também frustrar a monitoração do ECG (por exemplo, artefato do movimento do paciente). Além disso, diferenças na composição do sangue e variações no posicionamento dos eletrodos produzem erros grandes e imprevisíveis.
• Pletismografia de susceptibilidade magnética: esta técnica baseia-se no fato de que o campo magnético penetra no músculo cardíaco de forma diferente do sangue cardíaco, e assim as mudanças no volume de sangue cardíaco e posição cardíaca podem ser medidas por um magnetômetro. Este dispositivo é colocado no peito e o resto do corpo é rodeado por um campo magnético. Esta é a técnica menos invasiva (não são necessários eléctrodos pegajosos ou corrente de alta frequência), mas envolve manter o paciente dentro de um dispositivo enorme que produz um campo magnético uniforme. Isso vai ser difícil de explicar ao director da sua unidade.