przy wyborze urządzenia do monitorowania wyjścia sercowego do użytku klinicznego rolę odgrywają różne czynniki (Tabela 1): czynniki instytucjonalne mogą w dużej mierze ograniczać wybór dostępnych urządzeń. Z drugiej strony ważne czynniki związane z urządzeniem, np. inwazyjność (Rysunek 1), mogą ograniczać obszar zastosowania. Ponadto specyficzne dla pacjenta warunki mogą dyktować stosowanie inwazyjnego lub określonego minimalnie lub nieinwazyjnego urządzenia.

inwazyjne monitorowanie wyjścia sercowego

PAC był klinicznym standardem monitorowania wyjścia sercowego przez ponad 20 lat i technika ta była szeroko badana. Jego powikłania są dobrze znane i pomimo rozwoju w ostatnich latach, PAC odgrywa wyraźną rolę w opiece nad pacjentem. Dogłębna analiza wykracza poza zakres tego artykułu, ale należy zauważyć pewne techniczne aspekty i ograniczenia: Pomiar mocy wyjściowej serca za pomocą przerywanego termodilu tętnicy płucnej, który opiera się na zasadzie Stewarta-Hamiltona, jest uważany za „referencyjny standard monitorowania mocy wyjściowej serca”, z którym porównuje się wszystkie nowe urządzenia do pomiaru mocy wyjściowej serca. Jednak zależność od operatora, różne stany pacjenta (np. niewydolność zastawki dwudzielnej lub trójdzielnej, przetoka) lub Nieprawidłowe ustawienie PAC mogą wpływać na wiarygodną ocenę pojemności minutowej serca . Natomiast ciągła ocena pojemności minutowej serca może przezwyciężyć niektóre z tych

ograniczeń. Przerywane nagrzewanie żarnika termicznego powoduje zmiany temperatury tętnicy płucnej, które są mierzone za pomocą termistora dystalnego i dopasowywane do sygnału wejściowego. Na podstawie korelacji krzyżowej sygnałów wejściowych i wyjściowych z krzywej wypłukiwania termodilu wytwarzane są przerywane wartości mocy wyjściowej serca. Wartości te są następnie uśredniane w celu wyświetlania ciągłych odczytów pojemności minutowej serca, co skutkuje opóźnieniem czasu reakcji o kilka minut po indukcji zmian pojemności minutowej serca (np. dla Opti-Q™, Abbott, Abbott Park, IL and vigilance™catheters, Edwards LifeSiences, Irvine, CA) . Cewnik z ciągłym wyjściem sercowym fast response (truCCOMS™, Omega Critical Care, East Klibride, GB) umożliwia bardziej zsynchronizowane ciągłe monitorowanie wyjścia sercowego . Dodatkowe zmienne hemodynamiczne, które można ocenić za pomocą PAC i są najczęściej używane, to konwencjonalne ciśnienie napełniania, ciśnienie tętnicy płucnej i mieszane nasycenie tlenem żylnym (SvO2). Dlatego PAC jest nadal wskazany, gdy pożądane jest dodatkowe monitorowanie ciśnienia w tętnicy płucnej i SvO2. Jest również wskazany w sytuacjach, gdy mniej inwazyjne techniki są przeciwwskazane lub nie zapewniają dokładnych wartości pojemności minutowej serca.

małoinwazyjne monitorowanie wyjścia sercowego

małoinwazyjne urządzenia do monitorowania wyjścia sercowego wykorzystują jedną z czterech głównych zasad pomiaru wyjścia sercowego: analizę konturu pulsu, technologię pulsacyjnego Dopplera, stosowaną zasadę Ficka i bioimpedancję / bioreactancję. Ponadto urządzenia wykorzystujące analizę konturu impulsów można również podzielić na systemy skalibrowane i niekalibrowane.

analiza ciśnienia pulsacyjnego

analiza ciśnienia pulsacyjnego opiera się na zasadzie, że SV można w sposób ciągły oszacować, analizując przebieg ciśnienia tętniczego uzyskany z linii tętniczej. Na charakterystykę przebiegu ciśnienia tętniczego wpływa interakcja między SV A indywidualną zgodnością naczyniową, impedancją aorty i obwodowym oporem tętniczym. Do niezawodnego pomiaru mocy wyjściowej serca przy użyciu wszystkich urządzeń wykorzystujących technologię analizy ciśnienia pulsacyjnego, optymalny sygnał przebiegu tętniczego (tj., eliminując tłumienie lub zwiększony rezonans rurki) jest warunkiem wstępnym. Ponadto nie można przecenić faktu, że ciężkie zaburzenia rytmu serca mogą zmniejszać dokładność pomiaru pojemności minutowej serca, a zastosowanie wewnątrzaortalnej pompy balonowej wyklucza odpowiednie działanie urządzenia. Ponadto analiza ciśnienia pulsacyjnego może być z ograniczoną dokładnością w okresach niestabilności hemodynamicznej, tj. szybkich zmian oporu naczyniowego. Może to być szczególnie problem w przypadku nieskalibrowanej analizy ciśnienia pulsacyjnego. Natomiast skalibrowana analiza ciśnienia tętna może wymagać częstej rekalibracji w celu dokładnego oszacowania pojemności minutowej serca w takich sytuacjach. Dostępna jest coraz większa liczba skalibrowanych i niekalibrowanych urządzeń, które mierzą pojemność minutową serca w oparciu o metodę analizy ciśnienia pulsacyjnego.

System PiCCOplus™(Pulsion Medical Systems, Monachium, Niemcy): System PiCCO™wykorzystuje dedykowany cewnik z końcówką termistorową, który jest zazwyczaj umieszczany w tętnicy udowej, w celu oceny SV na zasadzie beat-to-beat. Alternatywnie można zastosować cewnik promieniowy lub ramienny, ale cewniki te muszą być dłuższe niż cewnik udowy w celu odpowiedniej oceny sygnału fali tętniczej aorty. Kalibracja mocy wyjściowej serca poprzez termodilucję transpulmonarną wymaga wprowadzenia centralnej linii żylnej. Proces kalibracji jest również stosowany do regulacji indywidualnej impedancji aorty i musi być powtarzany co osiem godzin u pacjentów stabilnych hemodynamicznie. Jednak w sytuacjach niestabilności hemodynamicznej kalibrację należy wykonywać częściej (ostatecznie co godzinę). Niemniej jednak w wielu badaniach udało się zwalidować System PiCCOplus™w różnych populacjach pacjentów .

premiera niekalibrowanego urządzenia firmy Pulsion Medical Systems, systemu PulsioFlex™, można się spodziewać w 2011 roku. System będzie wymagał specjalnego dodatkowego czujnika, który można podłączyć do regularnego inwazyjnego zestawu do monitorowania ciśnienia tętniczego.

System LiDCO™plus i LiDCO™rapid: Systemy LiDCO™plus i LiDCO™rapid (LiDCO Ltd, Londyn, Wielka Brytania) wykorzystują ten sam algorytm ciśnienia impulsu (PulseCO™) do śledzenia ciągłych zmian SV. Algorytm ten opiera się na założeniu, że zmiana mocy netto w układzie w mgnieniu oka jest różnicą między ilością krwi wchodzącej do układu (SV) a ilością krwi wypływającej obwodowo. Wykorzystuje zasadę zachowania masy (mocy) i zakłada, że po korekcji zgodności Istnieje liniowa zależność między mocą netto a przepływem netto. Dlatego też systemy LiDCO należy traktować jako techniki analizy mocy impulsów. LiDCO ™ plus wymaga kalibracji przy użyciu techniki rozcieńczania wskaźnika transpulmonarnego litu, którą można przeprowadzić przez obwodową linię żylną . Natomiast LiDCO ™ rapid wykorzystuje nomogramy do szacowania pojemności minutowej serca. Badania kliniczne wykazały wiarygodną ocenę pojemności minutowej serca przy użyciu PulseCO, o ile nie obserwuje się większych zmian hemodynamicznych . Jeśli chodzi o LiDCO™plus, na niezawodność systemu kalibracji litu mogą negatywnie wpłynąć wysokie maksymalne dawki środków zwiotczających mięśnie, które reagują krzyżowo z czujnikiem litu. Można temu zaradzić, jeśli kalibracja litu zostanie przeprowadzona przed lub 30 minut po podaniu środka zwiotczającego mięśnie. Wykazano, że system LiDCO™plus w połączeniu z protokołem leczenia hemodynamicznego (ukierunkowanym na dostarczanie tlenu > 600 ml/min/m2 pc.) wiąże się ze zmniejszeniem powikłań i wydłużeniem pobytu w szpitalu u pacjentów po dużych operacjach ogólnych. Podstawowym wskazaniem dla nieskalibrowanego LiDCO ™ rapid jest jego okołooperacyjne zastosowanie do optymalizacji SV. Dlatego też analiza trendu Lidkorapidowego jest ważniejsza niż bezwzględne wartości pojemności minutowej serca (które mogą się różnić w porównaniu do pojemności minutowej ocenianej przez PAC).

System FloTrac™/Vigileo™: System FloTrac™/Vigileo™(Edwards LifeSciences, Irvine, USA) wymaga zastrzeżonego przetwornika, FloTrac™, który jest podłączony do standardowego, niezastrzeżonego cewnika tętniczego promieniowego lub udowego i jest podłączony do monitora Vigileo™. System FloTrac™ / Vigileo™nie wymaga kalibracji. Aby oszacować pojemność minutową serca, odchylenie standardowe ciśnienia tętna pobrane w ciągu 20 sekund jest skorelowane z „normalną” SV na podstawie danych demograficznych pacjenta (wiek, płeć, wzrost i waga) oraz wbudowanej bazy danych zawierającej informacje o pojemności minutowej serca ocenianej przez PAC w różnych scenariuszach klinicznych. Impedancja wynika również z tych danych, natomiast zgodność naczyniowa i opór są określane za pomocą analizy przebiegu tętniczego. Po sprzecznych wynikach wczesnych badań walidacyjnych algorytm wyjścia sercowego był wielokrotnie modyfikowany w ciągu ostatnich 5 lat. Spowodowało to poprawę wydajności przede wszystkim w Warunkach okołooperacyjnych . Dalsze modyfikacje oprogramowania rozwiązały problem ograniczonej dokładności w sytuacjach hiperdynamicznych, a wstępne dane wykazały poprawę pomiarów pojemności minutowej serca w tych szczególnych warunkach. Jednak dokładność urządzenia podczas szybkich zmian hemodynamicznych pozostaje głównym problemem . Niemniej jednak badanie z wykorzystaniem systemu Flotrac™/Vigileo™do wewnątrzoperacyjnej optymalizacji hemodynamicznej wykazało ostatnio zmniejszoną częstość powikłań i zmniejszoną długość pobytu w szpitalu .

nowe urządzenie do monitorowania wyjścia sercowego oparte na analizie ciśnienia tętna, które jest kalibrowane przez termodylucję transpulmonarną-system EV 1000™/VolumeView™firmy Edwards Lifesciences-jest obecnie testowane i wkrótce zostanie wprowadzone do użytku w codziennej praktyce.

Metoda analizy zapisu ciśnienia (PRAM): Inną metodą ciągłego szacowania SV bez kalibracji jest PRAM-MostCare® (Vytech, Padova, Włochy), która opiera się na matematycznej ocenie sygnału ciśnienia uzyskanego z przewodu tętniczego bez kalibracji. Wózek został do tej pory zatwierdzony w modelu świni w różnych stanach hemodynamicznych i u ludzi poddawanych zabiegom kardiochirurgicznym . Podobnie jak w przypadku innych urządzeń wykorzystujących analizę konturu pulsu, na dokładność mocy wyjściowej serca pochodzącej z wózka ma wpływ jakość sygnału ciśnienia i czynniki, które zakłócają zdolność do wykrywania sygnału ciśnienia.

Nexfin™: NEXFIN ™ HD (Bmeye B. V, Amsterdam, Holandia) to całkowicie nieinwazyjne urządzenie do analizy ciśnienia pulsu, które ocenia ciśnienie pulsu za pomocą pletyzmografii fotoelektrycznej w połączeniu z techniką zacisku głośności (nadmuchiwany mankiet na palec). Pojemność minutowa serca jest obliczana za pomocą tzw. metody Model-flow (symulacja trójelementowego modelu Windkessela). Jeśli chodzi o walidację urządzenia, dostępne są tylko ograniczone opublikowane dane .

dopplerowskie urządzenia monitorujące wyjście sercowe

wyjście sercowe można oszacować nieinwazyjnie za pomocą sond dopplerowskich przełykowych lub przezskórnych. Urządzenia dopplerowskie przełyku mierzą przepływ krwi w aorcie zstępującej i szacują pojemność minutową serca, mnożąc pole przekroju aorty przez prędkość przepływu krwi. Średnicę aorty uzyskuje się z wbudowanego nomogramu lub poprzez bezpośredni pomiar za pomocą echokardiografii w trybie M. Kilka sond dopplerowskich przełyku jest dostępnych na rynku: ODM II™(Abbott, Maidenhead, Wielka Brytania), CardioQ™(Deltex Medical Ltd, Chichester, Sussex, Wielka Brytania) i HemoSonic100™(Arrow, Reading, PA, USA). To ostatnie urządzenie jest połączeniem sondy dopplerowskiej I M-mode, której produkcja została ostatnio wstrzymana. Istnieje kilka ograniczeń dotyczących stosowania urządzeń Doppler przełyku. Po pierwsze, urządzenie mierzy przepływ krwi w aorcie zstępującej i zakłada stałą przegrodę między przepływem do naczyń głowowych i do aorty zstępującej. Chociaż może to być ważne u zdrowych ochotników, zależność ta może ulec zmianie u pacjentów ze współistniejącymi chorobami i w warunkach niestabilności hemodynamicznej. Po drugie, sondy dopplerowskie są mniejsze niż konwencjonalne sondy echokardiograficzne przełyku i pozycja może się nieumyślnie zmieniać, ograniczając w ten sposób ciągłą ocenę pojemności minutowej serca. Ponieważ pozycja sondy ma kluczowe znaczenie dla uzyskania dokładnego pomiaru przepływu krwi aorty, urządzenie to jest zależne od operatora, a badania wykazały, że wymagane jest 10-12 wejść w celu uzyskania dokładnych pomiarów ze zmiennością wewnątrz-i między – obserwatora wynoszącą 8-12% . Co więcej, obszar przekroju aorty nie jest stały, ale raczej dynamiczny u każdego pacjenta. Tak więc zastosowanie nomogramu może skutkować mniej dokładnym oszacowaniem pojemności minutowej serca. Pomimo pewnych ograniczeń urządzeń dopplerowskich przełyku, ich użyteczność wydaje się być potwierdzone przez kilka okołooperacyjnych badań optymalizacji hemodynamicznej, które konsekwentnie wykazały zmniejszenie częstości powikłań i długość pobytu w szpitalu .

alternatywnie do drogi przełykowej, do oceny pojemności minutowej serca, choć sporadycznie, można zastosować metodę przeztworkową. Urządzenie USCOM™(USCOM, Sidney, Australia) celuje w zastawki płucne i aortalne, do których dostęp uzyskuje się przez okna przystawne i nadstawne, w celu oceny pojemności minutowej serca całkowicie nieinwazyjnie. Badania walidacyjne ujawniły sprzeczne wyniki, które można wyjaśnić przede wszystkim nieodłącznym problemem wykrywania zmiennych sygnałów .

zastosowana zasada Ficka

częściowe ponowne oddychanie CO2: system NICO™(Nova-metrix Medical Systems, Wallingford, USA) stosuje zasadę Ficka do dwutlenku węgla (CO2) w celu uzyskania pomiaru mocy wyjściowej serca u pacjentów intubowanych, uśpionych i wentylowanych mechanicznie za pomocą zastrzeżonej jednorazowej pętli ponownego oddychania, która jest przymocowana do obwodu respiratora. System NICO™składa się z czujnika Podczerwieni głównego strumienia do pomiaru CO2, jednorazowego czujnika przepływu powietrza i pulsoksymetru. Wytwarzanie CO2 oblicza się jako produkt stężenia CO2 i przepływu powietrza podczas cyklu oddychania, podczas gdy zawartość CO2 w tętnicy pochodzi z końcowego pływu CO2 i odpowiadającej mu krzywej dysocjacji. Co trzy minuty, częściowy stan ponownego oddychania jest generowany za pomocą dołączonej pętli ponownego oddychania, co skutkuje zwiększeniem końcowego pływu CO2 i zmniejszoną eliminacją CO2. Zakładając, że pojemność minutowa serca nie zmienia się znacząco między stanem normalnym a stanem ponownego oddychania, do obliczenia pojemności minutowej wykorzystuje się różnicę między współczynnikami normalnego i ponownego oddychania. Istnieje kilka ograniczeń tego urządzenia, w tym konieczność intubacji i wentylacji mechanicznej ze stałymi ustawieniami wentylatora i minimalnymi nieprawidłowościami wymiany gazowej . Zmiany ustawień respiratora, wspomagane mechanicznie oddychanie spontaniczne, obecność zwiększonej frakcji przetoki płucnej i niestabilność hemodynamiczna były związane ze zmniejszoną dokładnością . Tak więc, technika ta może być stosowana w precyzyjnie zdefiniowanych warunkach klinicznych tylko do pacjentów wentylowanych mechanicznie.

pulsacyjna densytometria barwnika: analizator DDG-330® (Nihon Kohden, Tokio, Japonia) umożliwia przerywany pomiar mocy wyjściowej serca w oparciu o rozcieńczenie barwnika przezskórnego z detekcją sygnału przezskórnego dostosowaną do pulsoksymetrii (pulsacyjna densytometria barwnika): stężenie zieleni indocyjaninowej (ICG) jest szacowane w przepływie krwi tętniczej za pomocą optycznych pomiarów absorbancji po wstrzyknięciu żylnym. Pojemność minutową serca oblicza się na podstawie krzywej rozcieńczania barwnika zgodnie z zasadą Stewarta-Hamiltona. Niestety wiele czynników, na przykład, zwężenie naczyń, obrzęk śródmiąższowy, ruch lub artefakty światła otoczenia, może ograniczyć wiarygodną ocenę przerywanej pojemności minutowej serca .

Bioimpedancja i bioreaktancja

bioimpedancja elektryczna wykorzystuje stymulację prądu elektrycznego do identyfikacji zmian impedancji klatki piersiowej lub ciała wywołanych cyklicznymi zmianami przepływu krwi spowodowanymi biciem serca. Wydajność serca jest stale szacowana za pomocą elektrod skórnych (BioZ®, CardioDynamics, San Diego, USA) lub elektrod zamontowanych na rurce intubacyjnej (Ecom™, Conmed Corp, Utica, USA), analizując występujące zmiany sygnału za pomocą różnych modeli matematycznych. Pomimo wielu dostosowań algorytmów matematycznych, kliniczne badania walidacyjne nadal wykazują sprzeczne wyniki .

Ostatnio jednak wprowadzono Bioreactance® (NICOM®, Cheetah Medical Ltd, Maidenhead, Berkshire, UK) modyfikację bioimpedancji klatki piersiowej . W przeciwieństwie do bioimpedancji, która opiera się na analizie zmian amplitudy napięcia transthoracicznego w odpowiedzi na prąd wysokiej częstotliwości, Technika Bioreactance® analizuje zmiany widm częstotliwości dostarczanego prądu oscylacyjnego. Takie podejście ma skutkować wyższym stosunkiem sygnału do szumu, a tym samym lepszą wydajnością urządzenia. W rzeczywistości wstępne badania walidacyjne ujawniają obiecujące wyniki .