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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
Ingen.