Summary
Frank-Starling-Sarnoff-kurvan är kliniskt viktig och beskriver förhållandet mellan hjärtbelastning och effektutgång. Denna rapport illustrerar en ny metod för samtidig jugular venös och halspulsåderll Dopplervelocimetri som övergående surrogat av hjärtspänning respektive utgång; detta tillvägagångssätt möjliggörs av trådlöst, bärbart dopplerultraljud.
Abstract
En förspänningsutmaning (PC) är en klinisk manöver som för det första ökar hjärtfyllningen (dvs. förspänningen) och för det andra beräknar förändringen i hjärtminutvolymen. I grund och botten är en PC en sängmetod för att testa Frank-Starling-Sarnoff-kurvan (dvs "hjärtfunktion"). Normalt har denna kurva en brant lutning så att en liten förändring i hjärtbelastningen genererar en stor förändring i slagvolymen (SV) eller hjärtminutvolymen. Men i olika sjukdomstillstånd plattar lutningen av detta förhållande så att ökad volym i hjärtat leder till liten ökning av SV. I detta patologiska scenario är det osannolikt att ytterligare hjärtförbelastning (t.ex. intravenös vätska) är fysiologiskt effektiv och kan leda till skada om organstockning utvecklas. Därför är det kliniskt användbart att dra slutsatser om både hjärtförspänning och hjärtutgång eftersom det kan leda intravenös (IV) vätskeåterupplivning. Följaktligen är målet med detta protokoll att beskriva en metod för att samtidigt spåra surrogaten för hjärtbelastning och utgång med hjälp av en ny, trådlös, bärbar ultraljud under en väl validerad förspänningsutmaning.
Introduction
I grunden beskriver Frank-Starling-Sarnoff-kurvan förhållandet mellan hjärtbelastning och utgång 1,2,3,4. Historiskt avbildas denna kurva genom att plotta det högra förmakstrycket på abscissen och hjärtminutvolymen eller slagvolymen (SV)5 på ordinatet. Att bedöma lutningen på denna kurva är kliniskt viktigt eftersom förhållandet mellan hjärtfyllning och utgång är dynamiskt; Således informerar kurvans lutning återupplivningsstrategin 1,4. Specifikt, om lutningen på Frank-Starling-Sarnoff-kurvan (dvs. "hjärtfunktion") är brant, ökar ökningen av förspänningen (t.ex. administrering av intravenös vätska) utgången. Däremot, om lutningen på hjärtfunktionskurvan är grund, ökar inte tillförseln av intravenös (IV) vätska SV2.
Att veta när IV-vätska ökar eller inte ökar SV är viktigt så att den behandlande läkaren kan undvika fysiologiskt ineffektiv vätska 4,6, med andra ord scenariot där att ge IV-vätska till en patient inte ökar SV 7,8. Att identifiera detta relativt vanliga kliniska tillstånd uppnås via en förspänningsutmaning (PC), vilket är en klinisk manöver som "testar" lutningen på hjärtfunktionskurvan3. En PC uppnås genom att snabbt öka hjärtfyllningen och mäta förändringen i SV9. Som ovan kan IV-vätska fungera som en PC, liksom gravitationsmanövrar som att flytta huvudet under hjärtnivån (dvs. Trendelenburg-positionering)10 eller flytta från en halvliggande position till liggande med benen upphöjda (dvs. en passiv benhöjning)11. Faktum är att passiv benhöjning (PLR) är en väl accepterad och väl validerad dator som används på moderna intensivvårdsavdelningar och rekommenderas av experter före IV-vätskeadministration under sepsisåterupplivning 4,12. Det är viktigt att det föreslås att läkaren under PLR bör mäta både hjärtbelastningen (t.ex. förändringen i höger förmakstryck) och utgången (t.ex. förändringen i SV) för att på ett adekvat sätt testa hjärtfunktionskurvan13. Det förstnämnda utförs dock sällan eftersom samtidiga åtgärder är besvärliga och en invasiv kateter placerad i höger förmak ofta krävs.
Ultrasonografiska surrogat av hjärtfyllning och produktion har ökat i popularitet under de senaste decennierna, särskilt på akutavdelningar och intensivvårdsavdelningar 2,14. Specifikt fungerar den samtidiga bedömningen av både en stor ven och en stor artär som ett surrogat för hjärtbelastning respektiveutgång 2,15. Till exempel har morfologiska förändringar i stor vendoppler visat sig spåra rätt förmakstryck - detta gäller för den inre jugular 16,17,18, lever- och portalvenerna 19, överlägsen vena cava 20, sämre vena cava 21, lårbensvener 22 och till och med intrarenala vener 23. Således fungerar stor vendopplervelocimetri som ett surrogat för hjärtfyllning2. Dopplern i en stor artär kan emellertid tillfälligt spåra förändringar i hjärtminutvolymen. Till exempel har mätningar av vanlig halspulsådersystolisk tid 24,25, hastighet 26,27,28 och flöde 29,30 visat löfte för att upptäcka SV-förändringar.
Ett nytt, trådlöst, bärbart, kontinuerligt vågdopplerultraljud som samtidigt insonerar både den inre halsvenen och den gemensamma halspulsådern har tidigare beskrivits 14,15,27,28,31,32,33,34,35,36 . Här illustreras en metod som använder denna enhet under en vanligt använd, klinisk PC-den passiva benhöjningen. Vidare beskrivs de interna jugulära och vanliga halspulsåderiella dopplermorfologierna under PC som möjliga surrogat av hjärtbelastning respektive utgång. Detta protokoll är kliniskt viktigt eftersom det ger både en praktisk och fysiologisk grund för framtida patientstudier. Till exempel kan patienter (t.ex. perioperativ miljö, sepsis, kritiskt sjuk) och polikliniska (t.ex. hjärtsvikt, dialys) övervakas med den metod eller modifieringar av denna som beskrivs nedan.
Protocol
När du utför en förspänningsutmaning med det trådlösa, bärbara Doppler-ultraljudssystemet finns det ett antal kritiska steg som användaren bör överväga. Skriftligt och informerat samtycke erhölls för detta protokoll; Studien har granskats och godkänts av Hälsoetiska prövningsnämnden Norr. De förfaranden som följdes överensstämde med de lokala etiska normerna i kommittén för mänskliga experiment och med Helsingforsdeklarationen från 1975.
1. Identifiera en lämplig patient
- Identifiera en patient på vilken den bärbara Doppler-ultraljudsenheten kommer att placeras. Se till att patienten är lugn och relativt orörlig för att minimera fonation och deglutition under hela bedömningen (1-5 min).
- Placera patienten i halvliggande eller halvfowler-position i sjukhussängen eller gurneyen. Justera sängen specifikt så att bålen ligger i en vinkel på 30-45 ° över horisontellt.
2. Erhålla halspulsådern och inre jugular Doppler-signaler
- Slå på den bärbara Doppler-ultraljudet genom att trycka på den runda knappen i mitten av ultraljudsenheten. Blå lampor runt knappens periferi blinkar, vilket signalerar att enheten är på och redo att paras ihop med en smart enhet.
- Slå på den dedikerade applikationen på den smarta enheten. Tryck på startknappen på applikationen för smarta enheter. Observera listan som visas i applikationen som visar de upptäckbara, bärbara ultraljudsenheterna i fysisk närhet av den smarta enheten. Matcha numret som fästs på framsidan av önskad ultraljudsenhet till den angivna enheten i applikationslistan. Tryck på anslut för att para ihop önskad ultraljudsenhet med applikationen.
- Kontrollera att önskad ultraljudsenhet är ihopparad genom att observera vita blinkande lampor runt knappen i mitten av enheten. Tryck på rätt i applikationen för den smarta enheten för att slutföra parkopplingen.
- Applicera en liten mängd ultraljudsgel på givarkilens stora yta på baksidan av ultraljudsenheten.
OBS: Gelapplikationen producerar en karakteristisk Doppler-signalartefakt, som kan ses på den smarta enhetens applikation. - Tryck på givarkilens stora yta för att säkerställa att enheten är aktiv och ihopparad med applikationen för smarta enheter. Se till att volymen på applikationen för smarta enheter är påslagen genom att trycka på volymikonknappen i det övre högra hörnet av applikationsdisplayen.
- Med patientens nacke något utsträckt, notera larynxens framträdande och håll ultraljudsenheten så att givarkilens stora ansikte vetter nedåt mot patientens hjärta. Placera enhetens kil på den laterala aspekten av patientens larynxframträdande. Leta efter ett ljud- och visuellt svar på applikationen för smarta enheter: den övre delen av applikationen visar ett vågformsspektrum för halspulsådern och halsvenen. Den nedre delen av applikationen kvantifierar den korrigerade flödestiden (ccFT) för varje hjärtcykel, som visas som gröna staplar.
- Skjut givarens ansikte på patientens hals i sidled från ett vinkelrätt plan definierat av luftstrupen tills halspulsåderdopplerspektrumet detekteras både visuellt och hörbart på den smarta enhetens applikation.
OBS: Hos de flesta patienter detekteras ljud- och visuella dopplerspektra i halspulsådern och halsvenen inom några centimeter från den laterala larynxgränsen.
3. Optimering av halspulsådern och inre jugular Doppler-signaler
- Medan du håller enheten på plats, observera halspulsåderdopplerspektrumet och dess funktioner på toppen av applikationsdisplayen. En bra halspulsåderdopplersignal identifieras av dess karakteristiska skarpa hastighetsslag med ett bra signal-brusförhållande och ett tydligt dirotiskt hack, som avgränsar slutet av mekanisk systol. Applikationen börjar automatiskt spåra dopplerspektrumet när en tillräckligt stark signal erhålls, indikerad av en vit linje runt vågformens maximum.
- Medan du håller enheten på plats, observera hastighetsmätningarna med hjälp av skalan längst upp till vänster på den smarta enhetens display. Använd auto-spår över halspulsådern maximalt, se till att spåret är i ett typiskt intervall. Den maximala systoliska hastigheten hos halspulsådern är typiskt mellan 50 cm / s och 120 cm / s, och den änddiastoliska hastigheten är vanligtvis mindre än 20 cm / s.
- Skjut långsamt ultraljudsenheten i sidled något med några millimeter medan du tittar på det dirotiska hacket på artärspektrumet för att säkerställa att en klar hastighet nadir observeras på ett tillförlitligt sätt. Om den dicrotiska hackhastigheten blir svår att se, upprepa detta steg, men skjut ultraljudsenheten medialt.
- Upprepa steg 3.1-3.3 över den kontralaterala halspulsådern för att bedöma närvaron av en tydligare dirotisk hackhastighet.
- Efter att ha observerat närvaron av en tydlig dirotisk hakhastighet på båda halspulsåderna, välj den sida av nacken som enheten kommer att fästas på. Välj den sida som har den mest uppenbara dicrotiska hackhastigheten. Om båda sidor av halsen har lika acceptabla dicrotiska hackhastigheter, välj den sida av nacken med det mest robusta inre jugulära dopplerspektrumet.
4. Fäster ultraljudsenheten i nacken
- Förbered dig på att fästa enheten vid den valda halspulsådern genom att visuellt notera var på nacken den bästa signalen erhölls. Använd vid behov en hudmarkeringspenna för att identifiera den optimala placeringspositionen. Lyft enheten från nacken och ta bort skyddsunderlaget från limet som är fäst vid ultraljudsenheten.
- Observera givarens ansikte på ultraljudsenheten och bestäm om det finns en tillräcklig mängd ultraljudsgel kvar. Om det behövs, applicera en liten mängd ultraljudsgel på givarens ansikte. Ta bort överskott av ultraljudsgel från halsen som kan ha varit kvar under signalupptäckten eftersom detta kan störa enhetens vidhäftning.
- Sätt tillbaka enheten i halsen till den plats som identifierades i steg 4.1, med givarkilens stora yta pekande nedåt mot hjärtat. Släta limmets vingar över halsen. Ta bort skyddsunderlaget från limets spetsar efter att ha dragit hårt; Placera filmen mot huden för att helt fästa enheten i nacken. Övervaka karotis- och halsspektra under hela vidhäftningen för att säkerställa att signalen inte går förlorad.
5. Utföra en förspänningsutmaning via en passiv benhöjning (PLR)
- Se till att patienten befinner sig i halvliggande position på sjukhussängen eller gurney, som identifieras i steg 1.2.
- Rensa data för smarta enhetsprogram genom att trycka på Starta om på applikationen för smarta enheter. Tryck på börja utvärdera applikationen för smarta enheter för att få baslinjemåtten för passiv benhöjning (PLR). Börja med 30-60 s vilobaslinje med patienten i halvliggande position på sjukhussängen eller gurney. Leta efter en markör som visas längst ned på programdisplayen för att ange början av utvärderingen.
- Förbered nödvändiga åtgärder för att utföra en PLR (t.ex. få extra omvårdnadshjälp efter behov).
- När du är redo att utföra en PLR, tryck på markeringsintervention på den smarta enhetens applikation för att beteckna början på förladdningsutmaningen (i det här fallet en PLR). Leta efter en markör som visas på den nedre delen av programdisplayen för att beteckna början av åtgärden. Utför en PLR; Utan att röra patienten, flytta sjukhussängen eller gurney så att torso flyttas nedåt till horisontalen och benen lyfts till 30-45 ° över horisontalplanet.
OBS: Användaren måste vara mycket noga med att hålla patienten helt passiv under denna manöver. - Håll patienten i PLR-position i 90-120 s.
OBS: Under hela manövern är det absolut nödvändigt att patienten håller nacken helt stilla för att inte ändra insonationsvinkeln mellan givarytan och kärlen i nacken. Om det behövs, stabilisera patientens nacke manuellt. - Observera det jugulära dopplerspektrumet på applikationen för smarta enheter under ingreppet; bedöma för förändringar i den absoluta jugulära venösa hastigheten och dess mönster som ett surrogat för det jugulära venösa trycket.
- Observera utvecklingen av de gröna staplarna på applikationen för smarta enheter under ingreppet. bedöma om det finns ändringar i ccFT före och efter starten av förspänningsutmaningen. Den smarta enhetsapplikationen kvantifierar automatiskt ccFT för varje hjärtcykel och representerar detta som en grön stapel.
- När ingreppet är klart trycker du på slutbedömningen på applikationen för smarta enheter. Leta efter en markör som visas längst ned på programvisningen för att ange slutet på utvärderingen.
- Sätt tillbaka patienten till utgångsläget, halvliggläget.
- Om du vill kan du trycka på spara i programmet för smarta enheter för att spara utvärderingen och exportera datafilerna (se ytterligare dataanteckningar för mer information).
6. Observera förändringarna i den karotiskorrigerade flödestiden (ccFT) i applikationen för den smarta enheten efter den slutförda bedömningen
- Observera de bedömda ändringarna i ccFT som visas i en gul ruta längst ned till höger i applikationen.
OBS: Applikationen för smarta enheter kvantifierar automatiskt förändringarna i ccFT mellan de registrerade baslinjemätningarna och förspänningsutmaningen/interventionsmätningarna. - Tryck på spara i programmet och vänta tills data delas upp i följande filer: två filer i .txt format som innehåller IQ- och Tick-data från Doppler-enhetens hårdvara; en PKL-formatfil som innehåller spektrograminformationen (använd detta för att visualisera realtidsinsamlade data online); och två .json-formatfiler som innehåller sessionsinformation (t.ex. datum och tid, maskinvaruinställningar för smarta enheter, användarinställningar med mera) och realtidsberäkningar per hjärtcykel.
Representative Results
När det gäller tolkning av det kontinuerliga venös-arteriella Doppler-ultraljudet under en förspänningsutmaning illustreras allmänna fysiologiska svar i figur 1, figur 2, figur 3 och figur 4.
För det första, hos en patient med en normal, upprätt hjärtfunktionskurva, åtföljs en liten ökning av hjärtbelastningen (t.ex. som antas av jugular venös doppler) av en relativt stor ökning av slagvolymen (t.ex. som indikeras av ccFT-förstärkning)2,14,36; Detta exemplifieras av figur 1. Att dra slutsatser om förändringar i det jugulära venösa trycket (JVP) från det jugulära dopplerspektrumet under förspänningsutmaningen förtjänar lite utarbetande. Återigen är denna fysiologiska variabel ett surrogat för hjärtbelastning eller fyllning. Normalt kollapsas halsvenen i upprätt läge när det jugulära venösa trycket är mindre än atmosfärstrycket. I dopplerspektrumet översätts detta till en relativt hög hastighet (dvs vanligtvis mer än 50 cm / s) med minimala pulsationer och låg amplitud (dvs intensiteten eller "ljusstyrkan" hos jugularsignalen). Sedan, om det jugulära venösa trycket stiger under manövern, avrundar venen i diameter, dess hastighet faller (dvs vanligtvis till mindre än 50 cm / s), intensiteten (dvs "ljusstyrka") ökar och vågformen blir mer pulserande 2,14,36. Som visas i figur 1 indikerar förändringen i den venösa dopplermorfologin att halsvenen har ökat i diameter (dvs. fallande hastighet, stigande amplitud) och börjar följa de högra förmakstryckböjningarna. Även om det inte avbildas, med ökat höger förmakstryck, kan "v" -vågen under sen systol klyva den monofasiska vågen som ses i figur 1 till en systolisk "s" hastighetsvåg och en diastolisk "d" hastighetsvåg 2,14,36. I ännu opublicerade data hos friska frivilliga observerade vi att jugular venös Doppler-morfologi var den mest exakta venösa ultraljudsmåttet för att skilja låga från höga förspänningstillstånd.
Däremot visas en onormal reaktion i figur 2. Ett kliniskt exempel på denna patofysiologi är en hypovolemisk, venodilaterad, septisk patient med utvecklande septisk hjärtdysfunktion 2,15,36. En sådan patient har minskad venös återkomst (vilket minskar hjärtbelastningen, dvs det högra förmaks- eller jugulära venösa trycket) och samtidigt deprimerad hjärtfunktion 2,15,35,36. Därför visar denna patient vid baslinjen en kontinuerlig, låg-JVP venös dopplermorfologi som ökar (dvs. blir mer pulserande) under förspänningsutmaningen utan en signifikant ökning av ccFT. Detta beskriver effektivt en tillplattad lutning av hjärtfunktionskurvan.
Resultaten från kontinuerlig venös arteriell doppler kan också varna den behandlande läkaren för problem med PLR själv. Till exempel, i vissa situationer, kanske PLR inte rekryterar tillräckligt med venöst blod från de nedre extremiteterna och splanchnic cirkulationen för att generera en fysiologiskt effektiv förspänningsutmaning4. Utan att bedöma hjärtfyllningen kan detta resultera i en "falskt negativ" PLR. Men om läkaren ser lite ccFT-svar (dvs. som en strokevolymsurrogat) i kombination med ingen förändring i venös doppler (dvs. som ett surrogat för förspänning), kan detta förebåda en ineffektiv PLR, som ses i figur 3.
Slutligen är det viktigt att PLR-manövern är trogen sin namne, vilket innebär att patienten inte anstränger sig när bålen faller och benen höjer13. Detta undviker adrenerg urladdning, vilket kan öka hjärtfunktionen oberoende av venös retur; Som beskrivs i figur 4 kan dock detta oönskade scenario indikeras av parametrarna för en stigande slagvolym i artärsignalen i kombination med en venös dopplermorfologi, vilket tyder på minskat venöst tryck.
Figur 1: Ökad lutning på hjärtfunktionskurvan. I ett exempel på ett "normalt" eller "förväntat" resultat utvecklas den venösa vågformen från att vara hög hastighet, låg amplitud och icke-pulserande till att vara lägre hastighet, högre amplitud och pulserande karaktär. Den pulserande venösa vågformen kan markeras av en monofasisk signal, som ses här. Samtidigt visar den arteriella dopplervågformen en ökning av ccFT från baslinjen, vilket tyder på att ökningen av hjärtbelastningen möts av en stigande hjärtminutvolym. Dessa svar, sammantaget, indikerar en "hjärtfunktion" -kurva med en brant lutning. Y-axeln på spektrumet representerar hastigheten i centimeter per sekund. Den positiva hastigheten är mot hjärnan (t.ex. halspulsådern), medan den negativa hastigheten är mot hjärtat (t.ex. halshastigheten). X-axeln på spektrumet är tid. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Tillplattad lutning på hjärtfunktionskurvan. Ett "onormalt" svar under en förspänningsutmaning markeras av en venös dopplervågform som utvecklas som ovan men med ett arteriellt svar som inte avslöjar någon signifikant förändring eller till och med en minskning av ccFT jämfört med baslinjen, som ses här. Denna konstellation av venösa och arteriella fynd innebär en platt eller potentiellt nedsatt hjärtfunktionskurva med ökad förspänning. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Ingen förändring i venös doppler. En förspänningsutmaning som inte visar någon signifikant förändring i den venösa dopplervågformen kan representera en otillräcklig förändring i hjärtfyllning, vilket innebär att ingen förändring i artärspektrumet förväntas. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Fallande förspänning under en förspänningsutmaning. En förspänningsutmaning som visar stigande venös hastighet och en signifikant ökning av arteriella dopplermätningar kan innebära ökad adrenerg ton (dvs. sympatisk stimulering) så att hjärtfunktionen ökar oberoende av venös retur. Denna omständighet kan vara resultatet av en "icke-passiv" benhöjning, till exempel om patienten anstränger sig för att ändra sin kroppsposition. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Enheten på en volontär. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Discussion
Huvudsyftet med detta visuella experiment är att beskriva ett protokoll för att samtidigt spåra surrogaten för hjärtspänning och utgång under en välvaliderad dator med hjälp av en trådlös, bärbar ultraljud. Målet är inte att beskriva ett specifikt studieprotokoll i patienter i sig. Beskrivningen av kontinuerlig venös och arteriell doppler fungerar dock som en praktisk och fysiologisk grund för att utforma studier på patienter som både behöver återupplivning (t.ex. perioperativ period, sepsis) eller återupplivning (t.ex. hjärtsvikt, dialys, underlåtenhet att frigöra sig från mekanisk ventilation)15,36.
Den beskrivna metoden använder en bärbar, kontinuerlig vågdopplerultraljud som samtidigt insonerar en större ven och artär för att härleda hjärtfunktionen under en PC15. Avgörande för denna metod är valet av en lämplig, samarbetsvillig patient och säkerställande av en minimal vinkelförändring mellan kärlen och givaren under hela bedömningen. Dessutom är det viktigt att säkerställa en tydlig och konsekvent dirotisk hackhastighet för att möjliggöra en konsekvent mätning av den systoliska tiden. Slutligen måste användaren uppskatta den venösa dopplermorfologin och dess variation över ett spektrum av jugulärt venöst tryck (JVP), som diskuterats ovan i de representativa resultaten.
Som en modifiering av den beskrivna metoden, istället för en PLR, kan PC: n bestå av en snabb infusion av intravenös vätska9, flytta en helt liggande patient från horisontellt till huvudet nedåt med 15-30 ° (dvs. Trendelenburg-positionering)10, eller andningsmanövrer såsom slutexpiratorisk ocklusion34. Dessa tillvägagångssätt är fördelaktiga eftersom det finns mindre patientrörelse och uppenbarligen en minskad risk för vinkelförändring under bedömningen. I allmänhet kräver felsökning av alla datorer med den bärbara ultraljudet stabil nackpositionering, extra lim för att säkra insonationsvinkeln, förlängningen av bedömningen när fonations- eller deglutitionsartefakter uppstår, ompositionering av enheten eller tillsats av ultraljudsgel för att optimera den akustiska kopplingen till patienten31.
Det finns begränsningar för metoden för kardiovaskulär inferens som beskrivs i detta manuskript. När det gäller den jugulära venösa signalen är dopplermorfologin ett surrogat för det jugulära venösa trycket, vilket i sig är ett surrogat för det högra förmakstrycket37,38,39,40. Därför är det inte säkert att hjärtbelastningen ökar baserat på enbart venösa dopplerförändringar. Ändå varierar den venösa dopplervågformen sin morfologi baserat på tryckböjningarna i höger förmak17,18,41; Detta har observerats i flera stora vener förutom jugularen. Till exempel uppskattar utvärderingar av den överlägsna och underlägsna vena vena cava och lever-, portal-, intrarenal- och lårbensvenerna kvalitativt ventrycket42. Mer specifikt bildas den framträdande venösa hastighetsvågen under systol av x-nedstigningen av det högra förmakstrycket och den diastoliska hastighetsvågen genom y-nedstigningen av det högra förmakstrycket. Hastigheten nadir mellan systol och diastol beror på höger förmakstryck "v våg"16,17,18,42.
Dessutom, medan varaktigheten av mekanisk systol är direkt proportionell mot slagvolymen, förmedlas den systoliska tiden, liknande SV, av hjärtfrekvensen, förspänningen, efterbelastningen och kontraktiliteten43. Medan ccFT-ekvationen korrigerar för hjärtfrekvens, är en begränsning av ccFT som ett surrogat för slagvolymen att den bestäms av andra hemodynamiska ingångar. Ändå har ökningar av ccFT med minst 7 ms 24 eller med +2%-4% visat sig exakt detektera en 10% ökning av SV hos kritiskt sjuka patienter 24, friska frivilliga som utför en förspänningsmodifierande manöver44,45 och friska frivilliga som genomgår simulerad måttlig till svår blödningsåterupplivning27. Dessutom har ccFT använts för att noggrant spåra förändrade SV i den elektiva kirurgiska populationen under andningsmanövrar46. Således, förutsatt att efterbelastning och kontraktilitet är relativt konstanta under en fokuserad PC, varierar ccFT främst på grund av förändringar i SV.
Dessutom har de absoluta och relativa kontraindikationerna för detta tillvägagångssätt ännu inte utarbetats, särskilt hos patienter. Som nämnts ovan är den vanligaste kontraindikationen sannolikt en oförmåga att samarbeta (t.ex. delirious, talande, rörelse, rigor). Detta gäller för många moderna vitala teckenmonitorer, även om den bärbara ultraljudet är särskilt känslig för fonation och nackrörelse. Följaktligen fungerar enheten mycket bra i intuberade och förlamade patienter i operationssalen; En studie med enheten på patienter som får elektiv koronar bypass-transplantation är för närvarande inskriven. Fysiologisk variation mellan de motsatta halspulsådern hos en viss patient är möjlig; Denna oro mildras dock eftersom patienten i PC-paradigmet fungerar som sin egen kontroll (dvs. en pre-post-intervention). Följaktligen förväntar vi oss att medan de olika sidorna av halsen (figur 5) kan producera något olika venösa och arteriella dopplersignaler, bör förändringen vara konsekvent utan några signifikanta ensidiga avvikelser (t.ex. stenos). Fysiska begränsningar kan också utgöra problem (t.ex. centrala linjer, halsband för livmoderhalsen, trakeotomiband, trauma, korta halsar eller svår cervikal kyfos). Fysiologiska kontraindikationer såsom måttlig till svår karotisstenos, aortastenos, arytmi och onormala andningsmönster är också av potentiell oro. I allmänhet är dock en PLR med realtidsmätningar av hjärtminutvolym resistent mot många av dessa problem, inklusive arytmi 4,11. Enheten studeras för närvarande både hos spontant andande akutavdelningspatienter och i operationssalen; Andelen med oanvändbara signaler kommer att hämtas från dessa data.
Betydelsen av metoden som beskrivs ovan är att det vidhäftade ultraljudet kan sampla minuter av kontinuerliga data, medan handhållna tillvägagångssätt vanligtvis är begränsade till några hjärtcykler48,49. Dessutom mäter programvaran för det bärbara ultraljudet den arteriella dopplervariationskoefficienten. Från detta implementeras ett "smart fönster" för att prova ett tillräckligt antal hjärtcykler vid baslinjen och under interventionen; Detta statistiska instrument skräddarsyr mätprecisionen för varje förspänningsutmaning47. Dessutom, med tanke på att den bärbara ultraljudet förblir fäst vid patienten, minskar risken för mänskliga faktorer50,51 som ökar mätvariationen; Detta gäller för både arteriell och venös insonation. En annan viktig aspekt av denna metod är att samtidig venös och arteriell Doppler-bedömning gör det möjligt för läkaren att indirekt bedöma hjärtbelastningen under en dynamisk manöver; Detta rekommenderas av experter på området13 men utförs sällan eftersom det är besvärligt att mäta rätt förmakstryck. Följaktligen ger kontinuerlig venös arteriell doppler under en PC en djupare bild av hjärtfunktionen vid sängen. Även om denna metod som beskrivs ovan kan användas för att bedöma intravenös vätskeåterupplivning, är den också lovande för att mäta "återupplivning"15,52 eller förutsäga avvänjning från mekanisk ventilation53 och bör undersökas i framtida klinisk forskning. Till exempel kan diuresen hos patienter med volymöverbelastning avslöjas genom tecken på fallande höger förmakstryck i den venösa dopplersignalen när volymavlägsnandet fortskrider. Vidare, om patienten får en PLR före och efter dialys, bör förändringen i arteriella dopplermått indikera ökad hjärtfunktion, som tidigare rapporterats52.
En metod för kontinuerlig venös-arteriell doppler under en PC uppnås bäst genom att följa de sex allmänna stegen som beskrivs ovan i protokollavsnittet. Ett nytt, trådlöst, bärbart Doppler-ultraljudssystem hjälper detta paradigm genom att fästa vid en patient och möjliggöra en relativt fast insonationsvinkel under förspänningsförändringen. I grund och botten kan samtidig, momentan, venös-arteriell doppler utarbeta de två axlarna i Frank-Starling-Sarnoff-förhållandet och därför ge nya insikter om hjärtfunktionen. Detta är särskilt viktigt vid hantering av akut sjuka patienter; Både volymadministration och borttagning kan förfinas med detta nya tillvägagångssätt. Medan ovanstående diskussion till stor del är begränsad till slutenvårdsapplikationer, är ytterligare polikliniska användningar inom områdena hjärtsvikt, kronisk njursvikt och pulmonell hypertension också möjligheter. Följaktligen kan kontinuerlig venös arteriell doppler låsa upp oförutsedda utforskningskanaler inom hemodynamik och relaterade medicinska discipliner.
Disclosures
J.E.S.K., S.O.G., D.J., L.M.H., E.R., G.C., J.K.E. arbetar för Flosonics Medical, start-up som bygger det bärbara dopplerultraljudet; R.A. och B.N. har inte redovisat några motstridiga intressen.
Acknowledgments
Ingen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| FloPatch | Flosonics | ||
| iPad | Apple | ||
| ultrasound gel |
References
- Berlin, D. A., Bakker, J. Starling curves and central venous pressure. Critical Care. 19 (1), 55 (2015).
- Kenny, J. -E. S. Assessing fluid intolerance with Doppler ultrasonography: A physiological framework. Medical Sciences. 10 (1), 12 (2022).
- Monnet, X., Marik, P. E., Teboul, J. -L. Prediction of fluid responsiveness: An update. Annals of Intensive Care. 6 (1), 111 (2016).
- Monnet, X., Shi, R., Teboul, J. -L. Prediction of fluid responsiveness. What's new. Annals of Intensive Care. 12 (1), 46 (2022).
- Kenny, J. -E. S., Barjaktarevic, I. Letter to the editor: Stroke volume is the key measure of fluid responsiveness. Critical Care. 25 (1), 104 (2021).
- Malbrain, M. L., et al. Principles of fluid management and stewardship in septic shock: It is time to consider the four D's and the four phases of fluid therapy. Annals of Intensive Care. 8 (1), 66 (2018).
- Douglas, I. S., et al. Fluid response evaluation in sepsis hypotension and shock: A randomized clinical trial. Chest. 158 (4), 1431-1445 (2020).
- Latham, H. E., et al. Stroke volume guided resuscitation in severe sepsis and septic shock improves outcomes. Journal of Critical Care. 42, 42-46 (2017).
- Barthélémy, R., et al. Accuracy of cumulative volumes of fluid challenge to assess fluid responsiveness in critically ill patients with acute circulatory failure: A pharmacodynamic approach. British Journal of Anaesthesia. 128 (2), 236-243 (2021).
- Ma, G. -G., et al. Change in left ventricular velocity time integral during Trendelenburg maneuver predicts fluid responsiveness in cardiac surgical patients in the operating room. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 11 (7), 3133 (2021).
- Monnet, X., et al. Passive leg raising predicts fluid responsiveness in the critically ill. Critical Care Medicine. 34 (5), 1402-1407 (2006).
- Bentzer, P., et al. Will this hemodynamically unstable patient respond to a bolus of intravenous fluids. JAMA. 316 (12), 1298-1309 (2016).
- Monnet, X., Teboul, J. -L.
- Kenny, J. -ÉS. Functional hemodynamic monitoring with a wireless ultrasound patch. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 35 (5), 1509-1515 (2021).
- Kenny, J. -ÉS., et al. Inferring the Frank-Starling curve from simultaneous venous and arterial Doppler: Measurements from a wireless, wearable ultrasound patch. Frontiers in Medical Technology. 3, 676995 (2021).
- Sivaciyan, V., Ranganathan, N. Transcutaneous doppler jugular venous flow velocity recording. Circulation. 57 (5), 930-939 (1978).
- Ranganathan, N., Sivaciyan, V., Pryszlak, M., Freeman, M. R. Changes in jugular venous flow velocity after coronary artery bypass grafting. The American Journal of Cardiology. 63 (11), 725-729 (1989).
- Ranganathan, N., Sivaciyan, V. Jugular venous pulse descents patterns - Recognition and clinical relevance. CJC Open. , (2022).
- Abu-Yousef, M. M. Normal and respiratory variations of the hepatic and portal venous duplex Doppler waveforms with simultaneous electrocardiographic correlation. Journal of Ultrasound in Medicine. 11 (6), 263-268 (1992).
- Appleton, C. P., Hatle, L. K., Popp, R. L. Superior vena cava and hepatic vein Doppler echocardiography in healthy adults. Journal of the American College of Cardiology. 10 (5), 1032-1039 (1987).
- Reynolds, T., Appleton, C. P. Doppler flow velocity patterns of the superior vena cava, inferior vena cava, hepatic vein, coronary sinus, and atrial septal defect: A guide for the echocardiographer. Journal of the American Society of Echocardiography. 4 (5), 503-512 (1991).
- Abu-Yousef, M. M., Kakish, M., Mufid, M. Pulsatile venous Doppler flow in lower limbs: Highly indicative of elevated right atrium pressure. American Journal of Roentgenology. 167 (4), 977-980 (1996).
- Iida, N., et al. Clinical implications of intrarenal hemodynamic evaluation by Doppler ultrasonography in heart failure. JACC: Heart Failure. 4 (8), 674-682 (2016).
- Barjaktarevic, I., et al. Ultrasound assessment of the change in carotid corrected flow time in fluid responsiveness in undifferentiated shock. Critical Care Medicine. 46 (11), 1040-1046 (2018).
- Mackenzie, D. C., et al. Ultrasound measurement of carotid flow time changes with volume status. Critical Care. 18 (1), 131 (2014).
- Pace, R., et al. Carotid vs aortic velocity time integral and peak velocity to predict fluid responsiveness in mechanically ventilated patients. A comparative study. Minerva Anestesiologica. 88 (5), 352-360 (2021).
- Kenny, J. -ÉS., et al. Carotid artery velocity time integral and corrected flow time measured by a wearable Doppler ultrasound detect stroke volume rise from simulated hemorrhage to transfusion. BMC Research Notes. 15 (1), 7 (2022).
- Kenny, J. -ÉS., et al. Carotid Doppler ultrasonography correlates with stroke volume in a human model of hypovolaemia and resuscitation: analysis of 48 570 cardiac cycles. British Journal of Anaesthesia. 127 (2), 60-63 (2021).
- Marik, P. E., Levitov, A., Young, A., Andrews, L. The use of bioreactance and carotid Doppler to determine volume responsiveness and blood flow redistribution following passive leg raising in hemodynamically unstable patients. Chest. 143 (2), 364-370 (2013).
- Effat, H., Hamed, K., Hamed, G., Mostafa, R., El Hadidy, S. Electrical cardiometry versus carotid Doppler in assessment of fluid responsiveness in critically ill septic patients. Egyptian Journal of Critical Care Medicine. 8 (4), 96-113 (2021).
- Kenny, J. -ÉS., et al. A novel, hands-free ultrasound patch for continuous monitoring of quantitative Doppler in the carotid artery. Scientific Reports. 11, 7780 (2021).
- Kenny, J. S., et al. A wireless wearable Doppler ultrasound detects changing stroke volume: Proof-of-principle comparison with trans-esophageal echocardiography during coronary bypass surgery. Bioengineering. 8 (12), 203 (2021).
- Kenny, J. -E. S., et al. A wearable patch to assess changes in carotid blood velocity during passive leg raising. European Journal of Anesthesiology. 36, 223 (2019).
- Kenny, J. ÉS., et al. A wearable carotid Doppler tracks changes in the descending aorta and stroke volume induced by end-inspiratory and end-expiratory occlusion: A pilot study. Health Science Reports. 3 (4), 190 (2020).
- Kenny, J. -E. S., Eibl, J. K., Mackenzie, D. C., Barjaktarevic, I. Guidance of intravenous fluid by ultrasound will improve with technology. Chest. 161 (2), 132-133 (2021).
- Kenny, J. -ÉS., Munding, C. E., Eibl, A. M., Eibl, J. K. Wearable ultrasound and provocative hemodynamics: A view of the future. Critical Care. 26 (1), 329 (2022).
- Guarracino, F., et al. Jugular vein distensibility predicts fluid responsiveness in septic patients. Critical Care. 18 (6), 647 (2014).
- Hossein-Nejad, H., Mohammadinejad, P., Ahmadi, F. Internal jugular vein/common carotid artery cross-sectional area ratio and central venous pressure. Journal of Clinical Ultrasound. 44 (5), 312-318 (2016).
- Lipton, B. Estimation of central venous pressure by ultrasound of the internal jugular vein. The American Journal of Emergency Medicine. 18 (4), 432-434 (2000).
- Donahue, S. P., Wood, J. P., Patel, B. M., Quinn, J. V. Correlation of sonographic measurements of the internal jugular vein with central venous pressure. The American Journal of Emergency Medicine. 27 (7), 851-855 (2009).
- Tang, W. W., Kitai, T. Intrarenal venous flow: A window into the congestive kidney failure phenotype of heart failure. JACC: Heart Failure. 4 (8), 683-686 (2016).
- McNaughton, D. A., Abu-Yousef, M. M. Doppler US of the liver made simple. Radiographics. 31 (1), 161-188 (2011).
- Boudoulas, H.
- Kenny, J. -ÉS., et al. Diagnostic characteristics of 11 formulae for calculating corrected flow time as measured by a wearable Doppler patch. Intensive Care Medicine Experimental. 8 (1), 54 (2020).
- Kenny, J. -ÉS., et al. A carotid Doppler patch accurately tracks stroke volume changes during a preload-modifying maneuver in healthy volunteers. Critical Care Explorations. 2 (1), 0072 (2020).
- Kimura, A., Suehiro, K., Juri, T., Tanaka, K., Mori, T. Changes in corrected carotid flow time induced by recruitment maneuver predict fluid responsiveness in patients undergoing general anesthesia. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 36 (4), 1069-1077 (2021).
- Kenny, J. -ÉS., et al. Carotid Doppler measurement variability in functional hemodynamic monitoring: An analysis of 17,822 cardiac cycles. Critical Care Explorations. 3 (6), 0439 (2021).
- Kenny, J. -ÉS., Barjaktarevic, I. Timing and measurement variability are critical when using carotid Doppler to infer hemodynamics. Ultrasound in Medicine and Biology. 46 (12), 3485-3486 (2020).
- Kenny, J., Cannesson, M., Barjaktarevic, I. Minimizing measurement variability in carotid ultrasound evaluations. Journal of Ultrasound in Medicine. 40 (4), 855-856 (2020).
- Lui, E. Y., Steinman, A. H., Cobbold, R. S., Johnston, K. W. Human factors as a source of error in peak Doppler velocity measurement. Journal of Vascular Surgery. 42 (5), 972-979 (2005).
- Gill, R. W. Measurement of blood flow by ultrasound: Accuracy and sources of error. Ultrasound in Medicine and Biology. 11 (4), 625-641 (1985).
- Chebl, R. B., et al. Corrected carotid flow time and passive leg raise as a measure of volume status. American Journal of Emergency Medicine. 37 (8), 1460-1465 (2019).
- Dres, M., et al. Passive leg raising performed before a spontaneous breathing trial predicts weaning-induced cardiac dysfunction. Intensive Care Medicine. 41 (3), 487-494 (2015).
