Acest capitol explorează relația dintre secțiunea G7(iv) din Syllabus-ul primar CICM 2017, care se așteaptă ca candidatul la examen să „descrie metodele de măsurare a debitului cardiac, inclusiv calibrarea, sursele de erori și limitările”. Este, de asemenea, relevant pentru Secțiunea G7 (vi), „descrie metodele și principiile utilizate pentru măsurarea fluxului sanguin regional”, deoarece metodele de măsurare a fluxului sanguin sunt aceleași indiferent dacă se măsoară fluxul total sau regional. Aceasta este o trăsătură comună a examenelor anterioare din prima parte a CICM și ar trebui să fie o prioritate pentru candidatul care revizuiește, în ciuda faptului că multe dintre tehnicile descrise aici au suferit de o pierdere progresivă a popularității la patul bolnavului. Aparițiile istorice au inclus:

• Întrebarea 10 din a doua lucrare din 2017 (comparați două metode)
• Întrebarea 19 din prima lucrare din 2014 (doar termodiluția)
• Întrebarea 12 din prima lucrare din 2011 (tehnica diluției indicatoare)

Cea mai înspăimântătoare variantă potențială a acestor întrebări ar trebui probabil să fie ceva în care cursanții trebuie să creeze un tabel care să compare și să contrasteze avantajele și limitările fiecărei metode. Să sperăm că acest rezumat tabelar va fi de folos, dacă vom mai vedea vreodată acest lucru:

Dintr-o varietate de motive, dintre care nu cel mai important este relevanța lor pentru măsurătorile prin termodiluție ale debitului cardiac, metoda diluției indicatoare și principiul Fick sunt discutate în principal în secțiunea referitoare la cateterele de arteră pulmonară Swan-Ganz. Deoarece aceste concepte și-au primit propriile capitole, aici ele vor forma doar o parte a fundalului slab luminat.

Ca în cazul fiecărui subiect central, nu există o lipsă de literatură de calitate evaluată de colegi. Ehlers et al. (1986) oferă o excelentă prezentare succintă a principalelor tehnici, care prezintă o defalcare pragmatică de tip „avantaje/dezavantaje”. Un articol disponibil gratuit al lui Lavdaniti (2008) este aproape la fel de bun, doar că nu are aceeași structură. Jhanji, Dawson & Pearce (2008) reprezintă o altă alternativă gratuită.

Măsurarea debitului cardiac prin metoda Fick

Dispusă în cel mai simplu mod, metoda Fick de măsurare a debitului cardiac se bazează pe observația că absorbția totală de oxigen de către organism este egală cu produsul dintre debitul cardiac și diferența de conținut de oxigen arterial-venos. În mod logic, acest principiu se numește principiul Fick. Rearanjând ecuația:

Toată această chestiune este discutată mai detaliat într-un capitol separat care se ocupă de principiul Fick. Va fi suficient să spunem că aplicarea corectă a acestei metode necesită măsurarea greoaie a oxigenului total inspirat și expirat (de obicei folosind un fel de mască sau sac de colectare), precum și măsurarea simultană a sângelui arterial și a celui venos mixt. Acestea ar fi ingredientele esențiale ale metodei Fick „directe”. Există, de asemenea, opțiuni „indirecte”, în care una dintre măsurătorile mai incomode este înlocuită cu un fel de valoare estimată, de exemplu, în cazul în care se utilizează o nomogramă bazată pe vârstă/greutate/sex pentru a estima VO2. Evident, utilizarea estimărilor introduce un element de eroare într-o măsurare care deja nu este deosebit de precisă. Metoda directă Fick, chiar și atunci când este efectuată în condiții perfecte de laborator, are un interval de eroare de aproximativ ±8%, conform unui studiu interesant pe animale realizat de Seely et al. (1950).

Metodă:

• Consumul de oxigen (VO2) se măsoară prin compararea cantității de oxigen inspirat și a celei expirate, de obicei cu ajutorul unui sac de colectare și/sau al unui debitmetru
• Conținutul de oxigen venos mixt și conținutul de oxigen arterial se măsoară direct, din fluxul sanguin
• Alternativ, pentru metoda indirectă, se pot face estimări:
  • Vo2 poate fi estimată din nomograme
  • Conținutul de oxigen venos mixt poate fi presupus pe baza valorilor normale, sau estimat din probe venoase centrale
  • Conținutul de oxigen arterial poate fi estimat din pulsoximetrie

Surse de eroare:

• Metoda directă devine inexactă dacă debitul cardiac este neregulat în perioada în care se colectează măsurătorile
• Metoda indirectă introduce o varietate de inexactități, a căror magnitudine și direcție ar fi determinate în principal de valoarea măsurată care este înlocuită cu o estimare.

Avantaje:

• Această metodă este privită pe scară largă ca fiind „standardul de aur”
• Precizia este acceptabilă pentru scopuri de management hemodinamic de zi cu zi
• Datele necesare pentru a calcula o măsurare indirectă a debitului cardiac Fick sunt deja disponibile la mulți pacienți din USI (i.e.g. datele demografice ale pacientului și o linie arterială)

Limitări:

• Măsurarea VO2 durează câteva minute
• Debitul cardiac trebuie să rămână stabil pe toată durata măsurării
• Pentru metoda directă, trebuie efectuate măsurători invazive, i.e.adică pacientul va avea nevoie de o prelevare de sânge arterial și de un cateter în artera pulmonară
• Galonul de eroare este de aproximativ ±8%, așa cum s-a menționat mai sus (în comparație cu un rotametru de debit care măsoară fluxul sanguin în artera pulmonară principală)

Măsurarea debitului cardiac prin diluția indicatorului

Dintr-un motiv oarecare, aparent fără nicio legătură cu importanța sa la examen, un întreg capitol a fost dedicat metodei de măsurare a debitului cardiac prin diluția indicatorului. Din fericire, nu are rost să îl citiți, deoarece elementele de bază sunt rezumate aici. Pe scurt, această metodă se bazează pe premisa că administrarea unei doze cunoscute de o substanță pe cale intravenoasă poate fi folosită pentru a măsura debitul cardiac prin măsurarea vitezei de tranzit a acelei substanțe la un detector din aval. Pentru a fi mai precis, aria de sub curba concentrație/timp poate fi folosită pentru a determina debitul:

Debitul cardiac = doza indicatoare / aria de sub curba concentrație-timp

Aceasta este o simplificare a ecuației Stewart-Hamilton:

• V̇ = m/Ct,
  unde
  • V̇ = debitul, sau debitul cardiac
  • C = concentrația
  • m = doza de indicator, și
  • t = timpul

Metodă

• Se injectează o substanță indicatoare în fluxul sanguin, în amonte de un detector
• Detectorul măsoară
• Concentrația indicatorului în timp este înregistrată sub forma unei curbe
• Aria de sub această curbă este integrată pentru a obține numitorul pentru ecuația debitului cardiac (V̇ = m/Ct)
• Există mai multe variante ale acestei metode de diluție:
  • Termodiluție (prin cateter PA sau prin PiCCO)
  • Diluție cu litiu (LiDCO)
  • Diluție de conductivitate folosind soluție salină (metoda originală Stewart)
  • Diluție cu colorant indicator (folosind verde de indocianină sau albastru Evans)

Surse de eroare:

• Tehnica de administrare a injectatului (temperatura, rata de injectare, volumul injectatului, sincronizarea cu ciclul respirator) joacă un rol major în înregistrarea corectă a măsurătorilor.
• Factori ai pacientului (de exemplu, șunturi intracardiace, patologie valvulară) pot dispersa sau dilua indicatorul injectat, ceea ce duce la o subestimare a debitului cardiac
• Cantitatea de injectat trebuie calibrată în funcție de dimensiunile corporale ale pacientului, de ex. un volum mare de injectat va supraestima debitul cardiac al unui copil mic
• Sunt necesari numeroși factori de corecție pentru versiunea de termodiluție a ecuației, majoritatea fiind mai degrabă estimați decât măsurați
• Calcularea suprafeței (Ct) își poate pierde din acuratețe dacă rata de eșantionare a detectorului este prea mică

Vantaje:

• Accesul la sângele venos mixt și la sângele arterial nu este esențial
• Numeroase opțiuni de indicatori (soluție salină la rece sau la temperatura camerei, colorant, litiu, etc)
• Este convenabil: cu ajutorul calculelor electronice, măsurarea debitului cardiac prin termodiluție poate fi automatizată și continuă
• Bună corelație cu măsurătorile standard de aur ale debitului cardiac

Limitări:

• Utilizarea colorantului limitează frecvența și repetabilitatea măsurătorilor, deoarece produce recirculare și chiar și coloranții cei mai rapid eliminați sunt eliminați după câteva minute.
• Integrarea manuală a ariei de sub curba concentrație/timp este laborioasă
• Calculul automatizat al debitului cardiac implică utilizarea unor factori de corecție și coeficienți, ceea ce îi reduce acuratețea
• Metoda se bazează pe amestecarea uniformă a sângelui și pe un flux unidirecțional
• Măsurătorile prin termodiluție au numeroase surse potențiale de eroare
• În condiții de laborator, concordanța dintre această metodă și metoda directă Fick se încadrează într-o marjă de 25%.

Măsurarea debitului cardiac prin analiza conturului pulsului

Monitorizarea debitului cardiac cu ajutorul dispozitivelor de monitorizare a debitului cardiac cu contur de puls (PiCCO) este o metodă de monitorizare continuă a debitului cardiac prin utilizarea formei formei de undă a presiunii arteriale. Aceasta este, de asemenea, discutată în detaliu de Jörn Grensemann (2018), dacă detaliile sunt ceea ce căutați. Mai mult ca sigur, nu este, caz în care:

Metoda

• Forma de undă arterială este o măsurătoare de presiune, care poate fi convertită într-o măsurătoare de volum prin intermediul unui factor de calibrare.
• Acest factor de calibrare este derivat din informații despre relația presiune-volum în aortă și încorporează impedanța arterială, complianța arterială și rezistența vasculară sistemică.
• Aceste variabile pot fi măsurate direct cu ajutorul măsurătorilor de diluție a indicatorului sau pot fi estimate din nomograme bazate pe datele demografice ale pacientului.
• Presiunea./timp forma de undă arterială poate fi apoi convertită într-o formă de undă flux/timp, iar volumul accidentului vascular cerebral poate fi apoi determinat prin integrarea ariei de sub curba flux/timp.

Surse de eroare:

• Dacă variabilele care sunt folosite pentru a genera factorul de calibrare sunt măsurate direct, de ex. prin termodiluție, atunci ele moștenesc toate sursele de eroare inerente acestei metode de măsurare a debitului cardiac.
• Dacă factorul de calibrare este estimat din nomograme, acest lucru introduce în mod evident o eroare, deoarece nomogramele pot să nu reprezinte realitatea unui anumit pacient.
• Dacă dispozitivul este utilizat pentru o perioadă prelungită de timp și starea pacientului s-a schimbat (în special, proprietățile sistemului vascular arterial), factorul de calibrare trebuie recalculat, altfel măsurătorile vor fi inexacte.

Avantaje:

• Mai puțin invaziv (de obicei, nu necesită sânge venos mixt – doar un cateter arterial și venos central )
• Convenabil (oricum aveți nevoie de un cateter arterial și de un CVC)
• Continuu (analiza conturului pulsului poate fi automatizată și continuă)

Limitări:

• Direcții de calibrare între măsurătorile de termodiluție
• Se confundă cu fibrilația atrială, deoarece conturul pulsului devine neregulat
• Se confundă cu IABP
• Ineficace ori de câte ori fluxul este nepulsatil (de ex. ECMO)

Măsurarea debitului cardiac prin măsurarea vitezei Doppler

Din nou, dintr-un motiv oarecare, măsurarea Doppler a debitului cardiac prin LVOT a ajuns să primească propriul capitol (foarte scurt), chiar dacă nu a fost niciodată menționată în niciun cadru de examen. O discuție mai detaliată a acestei tehnici și a limitărilor sale a fost publicată de Huntsman et al ( 1983). Pe scurt, se bazează pe ipoteza că volumul de sânge, pe măsură ce iese din inimă în timpul sistolei, poate fi reprezentat matematic ca fiind practic o coloană cilindrică. Dimensiunea plană a acestei coloane (adică aria secțiunii transversale a tractului de ieșire al LV) nu este în mod evident perfect circulară, dar este suficient de apropiată pentru standardele de acuratețe ale monitorizării debitului cardiac, iar noi tindem să o aproximăm din două măsurători eco ale LVOT. Coloana cu această bază circulară în formă de LVOT se deplasează în direcția circulației sistemice cu un fel de viteză. Această viteză nu este, evident, constantă, deoarece debitul cardiac este pulsatil, dar acest lucru nu contează atâta timp cât o măsurați și o reprezentați ca viteză în timp. Acest lucru vă oferă aria de sub curba viteză-timp, care este altfel denumită integrală viteză-timp. Astfel, aria secțiunii transversale a aortei, înmulțită cu distanța parcursă de coloana de sânge, vă dă volumul ejectat pe bătaie; și odată ce aveți volumul accidentului vascular cerebral și frecvența cardiacă, aveți debitul cardiac; sau:

CO = HR × (VTI × CSA)

unde:

• CO este debitul cardiac,
• HR este frecvența cardiacă,
• VTI este integrala viteză-timp, i.e.adică aria de sub curba viteză/timp
  • CSA este aria secțiunii transversale a LVOT
    • Astfel, VTI × CSA este volumul accidentului vascular cerebral

Metodă

• VTI LVOT se calculează prin plasarea volumului eșantionului Doppler pulsat în tractul de evacuare și înregistrarea vitezei în timp.
• De obicei, acest lucru se face folosind vederea „apicală cu cinci camere”, cu volumul de probă plasat sub valva aortică.
• Pratgraful de viteză/timp Doppler cu unde pulsate se înregistrează în această poziție, iar VTI este trasat de la marginea cea mai exterioară a vitezei modale.

Surse de eroare:

• Sonda trebuie să fie îndreptată în direcția fluxului sanguin; orice unghi care se îndepărtează de această direcție va avea ca rezultat o modificare a VTI și va deveni o sursă de inexactitate. Majoritatea autorilor (de exemplu, Blanko, 2020) sugerează că orice unghi cuprins între 20° este suficient de bun pentru activitatea guvernamentală.
• Volumul cerebral determinat prin metoda VTI LVOT va varia de-a lungul ciclului respirator (cu până la 10%), ceea ce înseamnă că trebuie colectate măsurători în serie (3-4 bătăi) pentru a estima cu exactitate debitul cardiac mediu pe parcursul unui minut. Partea bună a lucrurilor: această variabilitate poate fi folosită la rândul ei pentru a prezice reacția la fluide.
• Variabilitatea volumului cerebral în fibrilația atrială face ca această metodă să fie mai puțin precisă la pacienții cu fibrilație atrială, iar mai multe bătăi (5-7) trebuie să fie trasate și mediate pentru a se ajusta acest lucru.
• Trasarea VTI este subiectivă
• Metoda presupune un flux laminar, ceea ce nu este cazul fluxului aortic.

Vantaje:

• Non-invaziv
• Facil de obținut
• În mâinile potrivite, destul de precis (Villavicencio et al, 2019)

Limitări:

• Dificil de reprodus
• Variabilitate între observatori
• Limitată de disponibilitatea ferestrei ecografice (i.adică imposibil dacă pacientul are pansamente sau gaze în mediastin)
• Precizia depinde de unghiul fasciculului

În mod întâmplător, există o mulțime de modalități diferite de măsurare a acestor parametri, iar ecografia Doppler este doar o metodă, făcută mai populară datorită caracterului său neinvaziv. Una ar putea fi mult mai intruzivă. De exemplu, Ehlers și colab. (1986) descriu senzorii cu încălzire în locuință care folosesc transferul de căldură între un fir fierbinte și sânge pentru a determina rata de curgere, similar cu anemometrele cu fir fierbinte folosite pentru a măsura fluxul de gaz în ventilatoarele mecanice.

Alte metode de măsurare a debitului cardiac

Celelalte sunt, din lipsă de un cuvânt mai bun, opțiuni de nișă. Cineva își poate parcurge întreaga carieră în îngrijirea critică fără să întâlnească vreodată măcar una dintre aceste metode, iar includerea lor în orice fel de examen ar fi culmea nesimțirii. Ele sunt într-adevăr incluse aici doar pentru că sunt menționate ocazional în manuale, enumerate în ordinea de la cea mai invazivă la cea mai puțin invazivă:

• Rotametrul de măsurare a fluxului: această metodă, cea mai brutal de stupidă dintre toate metodele menționate până acum, este, de asemenea, cea mai precisă și cea mai invazivă. Invazivă, în sensul că, practic, trebuie să distrugi organismul în timp ce îi măsori debitul cardiac. Metoda presupune ca artera pulmonară principală să fie deconectată de la circulația pulmonară, astfel încât tot fluxul sanguin care iese din inima dreaptă trebuie să treacă prin rotametru înainte de a fi returnat în circulația sistemică. Cel puțin în acest mod, nici măcar o singură picătură de flux sanguin nu rămâne nemăsurată, au constatat Seely et al. (1950), care au descris această metodă ca fiind „standardul de aur” în raport cu care să se măsoare metoda directă Fick. Inutil să mai spunem că este folosită doar pe animale de laborator sacrificate.
• Sondă electromagnetică de debit: sângele este un conductor, iar când se deplasează printr-un câmp magnetic, i se induce o tensiune, care este proporțională cu viteza sa. Astfel, se poate măsura viteza sângelui prin măsurarea acestei tensiuni, dacă intensitatea câmpului magnetic este cunoscută. Acest lucru necesită un electromagnet care să înconjoare vasul de sânge, iar electrozii să fie în contact cu peretele vasului. În mod evident, acest lucru va fi oarecum intruziv dacă vasul de interes este aorta. „Inadecvată în majoritatea situațiilor clinice” este modul în care Ehlers et al. (1986) descriu această metodă.
• Impedanță transtoracică: Conductivitatea electrică a toracelui este strâns legată de volumul de sânge conținut în acesta, iar pe măsură ce inima pompează acest volum de sânge se modifică (cu un volum aproximativ egal cu volumul cerebral). Aceasta este baza măsurării prin impedanță toracică a debitului cardiac. Tehnica necesită plasarea de electrozi pe pacient, iar între aceștia trebuie să circule un curent de intensitate constantă și frecvență ridicată. Variația impedanței în timp este înregistrată sub forma unui semnal de tensiune. Aparent, forma sa este similară cu forma de undă a presiunii arteriale. Din păcate, această metodă este zădărnicită de cam tot ceea ce ar putea zădărnici și monitorizarea ECG (de exemplu, artefactul datorat mișcării pacientului). În plus, diferențele în compoziția sângelui și variațiile în poziționarea electrozilor produc erori mari și imprevizibile.
• Pletismografia cu susceptibilitate magnetică: această tehnică se bazează pe faptul că câmpul magnetic pătrunde în mușchiul cardiac în mod diferit față de sângele cardiac și astfel modificările volumului de sânge cardiac și poziția cardiacă pot fi măsurate de un magnetometru. Acest dispozitiv este plasat pe piept, iar restul corpului este înconjurat de un câmp magnetic. Aceasta este cea mai puțin invazivă tehnică (nu sunt necesari electrozi lipicioși sau curent de înaltă frecvență), dar implică menținerea pacientului în interiorul unui dispozitiv imens care produce un câmp magnetic uniform. Acest lucru va fi dificil de explicat directorului unității dvs.

.