Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Непрерывное венозно-артериальное допплеровское ультразвуковое исследование во время предварительной нагрузки

Published: January 20, 2023 doi: 10.3791/64410
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 2, 2, 2, 1,2,3, 1,3, 1,3
1Health Sciences North Research Institute, 2Flosonics Medical, 3Northern Ontario School of Medicine

Summary

Кривая Франка-Старлинга-Сарноффа клинически важна и описывает взаимосвязь между сердечной преднагрузкой и выбросом. Этот отчет иллюстрирует новый метод одновременной допплеровской велосиметрии яремных вен и сонных артерий в качестве транзиторных суррогатов сердечной преднагрузки и выброса соответственно; этот подход обеспечивается беспроводным носимым допплеровским ультразвуком.

Abstract

Задача с предварительной нагрузкой (ПК) — это клинический маневр, который, во-первых, увеличивает наполнение сердца (т. е. преднагрузку) и, во-вторых, рассчитывает изменение сердечного выброса. По сути, ПК — это прикроватный подход для тестирования кривой Франка-Старлинга-Сарноффа (т.е. «сердечной функции»). Обычно эта кривая имеет крутой наклон, так что небольшое изменение сердечной преднагрузки вызывает большое изменение ударного объема (SV) или сердечного выброса. Однако при различных болезненных состояниях наклон этой взаимосвязи сглаживается настолько, что увеличение объема в сердце приводит к небольшому подъему SV. В этом патологическом сценарии дополнительная сердечная преднагрузка (например, внутривенная жидкость) вряд ли будет физиологически эффективной и может привести к вреду, если орган разовьется. Таким образом, вывод как о предварительной нагрузке сердца, так и о выходе является клинически полезным, поскольку он может направлять внутривенную (IV) инфузионную реанимацию. Соответственно, цель этого протокола состоит в том, чтобы описать метод одновременного отслеживания суррогатов сердечной преднагрузки и выхода с использованием нового беспроводного носимого ультразвука во время хорошо проверенного испытания предварительной нагрузки.

Introduction

В своей основе кривая Франка-Старлинга-Сарноффа описывает взаимосвязь между предварительной нагрузкой сердца и выходом 1,2,3,4. Исторически сложилось так, что эта кривая изображается путем построения графика давления в правом предсердии на абсцисс и сердечного выброса или ударного объема (SV)5 на ординате. Оценка наклона этой кривой клинически важна, потому что взаимосвязь между наполнением сердца и выбросом является динамической; Таким образом, наклон кривой информирует о стратегии реанимации 1,4. В частности, если наклон кривой Франка-Старлинга-Сарноффа (т.е. «сердечная функция») крутой, то увеличение предварительной нагрузки (например, введение внутривенной жидкости) увеличивает выход. Напротив, если наклон кривой сердечной функции неглубокий, то внутривенное (IV) введение жидкости не увеличивает SV2.

Знание того, когда внутривенная жидкость увеличивает или не увеличивает SV, важно для того, чтобы лечащий врач мог избежать физиологически неэффективной жидкости 4,6, другими словами, сценария, при котором внутривенное введение жидкости пациенту не увеличивает SV 7,8. Идентификация этого относительно распространенного клинического состояния достигается с помощью задачи предварительной нагрузки (PC), которая представляет собой клинический маневр, который «проверяет» наклон кривой сердечной функции3. ПК достигается за счет быстрого увеличения сердечного наполнения и измерения изменения SV9. Как указано выше, внутривенная жидкость может действовать как ПК, как и гравитационные маневры, такие как перемещение головы ниже уровня сердца (т. е. положение Тренделенбурга)10 или переход из полулежачего положения в лежачее положение с приподнятыми ногами (т. е. пассивный подъем ног)11. Фактически, пассивный подъем ног (PLR) является хорошо принятым и хорошо проверенным ПК, который используется в современных отделениях интенсивной терапии и рекомендован экспертами перед внутривенным введением жидкости во время реанимации сепсиса 4,12. Важно отметить, что во время PLR клиницист должен измерять как преднагрузку сердца (например, изменение давления в правом предсердии), так и выход (например, изменение SV), чтобы адекватно проверить кривуюсердечной функции 13. Однако первый выполняется редко, так как одновременные меры являются громоздкими, и часто требуется инвазивный катетер, помещенный в правое предсердие.

За последние несколько десятилетий популярность ультразвуковых суррогатов сердечного наполнения и выхода возросла, особенно в отделениях неотложной помощи и отделениях интенсивной терапии 2,14. В частности, одновременная оценка как большой вены, так и крупной артерии действует как суррогат сердечной преднагрузки и выброса, соответственно 2,15. Например, было обнаружено, что морфологические изменения допплерографии больших вен отслеживают давление в правом предсердии - это верно для внутренней яремной 16,17,18, печеночной и портальной вен 19, верхней полой вены 20, нижней полой вены 21, бедренных вен 22 и даже внутрипочечных вен 23. Таким образом, допплеровская велоциметрия больших вен действует как суррогат сердечного наполнения2. Однако допплерография крупной артерии может временно отслеживать изменения сердечного выброса. Например, измерения общего систолического времени сонной артерии 24,25, скорости 26,27,28 и потока 29,30 показали многообещающие результаты для выявления изменений SV.

Ранее было описано новое, беспроводное, носимое, непрерывное допплеровское ультразвуковое исследование, которое одновременно инзонирует как внутреннюю яремную вену, так и общую сонную артерию 14,15,27,28,31,32,33,34,35,36 . Здесь проиллюстрирован способ использования этого устройства во время обычно применяемого клинического ПК - пассивного подъема ног. Кроме того, морфология допплерографии внутренней яремной и общей сонных артерий во время ПК описывается как возможные суррогаты сердечной преднагрузки и выхода соответственно. Этот протокол имеет клиническое значение, поскольку он обеспечивает как практическую, так и физиологическую основу для будущих исследований пациентов. Например, стационарные пациенты (например, периоперационные условия, сепсис, критические пациенты) и амбулаторные пациенты (например, застойная сердечная недостаточность, диализ) могут контролироваться с помощью метода или его модификаций, описанных ниже.

Protocol

При выполнении задачи предварительной нагрузки с использованием беспроводной носимой доплеровской ультразвуковой системы пользователь должен учитывать ряд важных шагов. Для этого протокола было получено письменное и информированное согласие; исследование было рассмотрено и одобрено Советом по этике исследований Севера медицинских наук. Применяемые процедуры соответствовали местным этическим стандартам Комитета по экспериментам на людях и Хельсинкской декларации 1975 года.

1. Идентификация подходящего пациента

  1. Определите пациента, на которого будет установлен носимый аппарат допплеровского ультразвука. Убедитесь, что пациент спокоен и относительно неподвижен, чтобы свести к минимуму фонацию и деглотацию на время оценки (1-5 минут).
  2. Расположите пациента в полулежачем или полуфаулерском положении на больничной койке или каталке. В частности, отрегулируйте кровать так, чтобы туловище находилось под углом 30-45° над горизонталью.

2. Получение сонной артерии и внутренних яремных допплеровских сигналов

  1. Включите носимое допплеровское ультразвуковое исследование, нажав круглую кнопку в центре ультразвукового устройства. Синие индикаторы по периферии кнопки будут мигать, сигнализируя о том, что устройство включено и готово к сопряжению со смарт-устройством.
  2. Включите специальное приложение на смарт-устройстве. Нажмите кнопку «Пуск » в приложении смарт-устройства. Обратите внимание на список, отображаемый в приложении, показывающий обнаруживаемые, носимые, ультразвуковые устройства в непосредственной близости от смарт-устройства. Сопоставьте номер, нанесенный на лицевую сторону нужного ультразвукового аппарата, с указанным устройством в списке приложений. Нажмите «Подключить », чтобы подключить нужное ультразвуковое устройство к приложению.
  3. Убедитесь, что желаемое ультразвуковое устройство сопряжено, наблюдая за белыми мигающими огнями вокруг кнопки в центре устройства. Нажмите правильно в приложении смарт-устройства, чтобы завершить сопряжение.
  4. Нанесите небольшое количество ультразвукового геля на большую поверхность клина датчика на задней панели ультразвукового устройства.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Нанесение геля создает характерный артефакт доплеровского сигнала, который можно увидеть в приложении смарт-устройства.
  5. Коснитесь большой лицевой стороны клина датчика, чтобы убедиться, что устройство находится в режиме реального времени и сопряжено с приложением смарт-устройства. Убедитесь, что громкость в приложении смарт-устройства включена, нажав кнопку со значком громкости в правом верхнем углу дисплея приложения.
  6. Слегка вытянув шею пациента, обратите внимание на выступ гортани и держите ультразвуковое устройство так, чтобы большая грань клина датчика была обращена вниз к сердцу пациента. Поместите клин устройства на боковую сторону выступа гортани пациента. Ищите звуковой и визуальный отклик в приложении для смарт-устройства: в верхней части приложения будет отображаться спектр формы волны для сонной артерии и яремной вены. Нижняя часть приложения количественно определяет скорректированное время потока (ccFT) для каждого сердечного цикла, отображаемое в виде зеленых полос.
  7. Сдвиньте лицо датчика на шею пациента латерально от перпендикулярной плоскости, определенной трахеей, до тех пор, пока допплеровский спектр сонной артерии не будет обнаружен как визуально, так и звуково в приложении смарт-устройства.
    ПРИМЕЧАНИЕ: У большинства пациентов аудиовизуальные допплеровские спектры сонной артерии и яремной вены обнаруживаются в пределах нескольких сантиметров от боковой границы гортани.

3. Оптимизация сонной артерии и внутренних яремных допплеровских сигналов

  1. Удерживая устройство на месте, наблюдайте за спектром допплера сонной артерии и его функциями в верхней части дисплея приложения. Хороший допплеровский сигнал сонной артерии определяется характерным ударом вверх с резкой скоростью с хорошим отношением сигнал/шум и четкой дикротической выемкой, которая разграничивает конец механической систолы. Приложение автоматически начнет трассировку доплеровского спектра, как только будет получен достаточно сильный сигнал, обозначенный белой линией вокруг максимума формы сигнала.
  2. Удерживая устройство на месте, наблюдайте за измерениями скорости с помощью шкалы в верхней левой части дисплея смарт-устройства. Используя автотрассировку по максимуму сонной артерии, убедитесь, что трассировка находится в типичном диапазоне. Пиковая систолическая скорость сонной артерии обычно составляет от 50 см / с до 120 см / с, а конечная диастолическая скорость обычно составляет менее 20 см / с.
  3. Медленно сдвиньте ультразвуковое устройство немного вбок на несколько миллиметров, глядя на дикротическую выемку в спектре артерии, чтобы убедиться, что надир с четкой скоростью наблюдается надежно. Если скорость дикротической выемки становится трудновидимой, повторите этот шаг, но сдвиньте ультразвуковое устройство медиально.
  4. Повторите шаги 3.1-3.3 над контралатеральной сонной артерией, чтобы оценить наличие более четкой скорости дикротической выемки.
  5. Понаблюдав за наличием четкой дикротической скорости выемки на обеих сонных артериях, выберите ту сторону шеи, к которой будет приклеиваться устройство. Выберите сторону с наиболее очевидной скоростью дикротической выемки. Если обе стороны шеи имеют одинаково приемлемые дикротические скорости выемки, выберите сторону шеи с наиболее надежным внутренним яремным доплеровским спектром.

4. Приклеивание ультразвукового аппарата к шее

  1. Приготовьтесь прикрепить устройство к выбранной сонной артерии, визуально отметив, где на шее был получен лучший сигнал. При необходимости используйте ручку для маркировки кожи, чтобы определить оптимальное положение размещения. Поднимите устройство с шеи и снимите защитную подложку с клея, прикрепленного к ультразвуковому устройству.
  2. Понаблюдайте за поверхностью датчика на ультразвуковом устройстве и определите, осталось ли достаточное количество ультразвукового геля. При необходимости повторно нанесите небольшое количество ультразвукового геля на лицевую сторону датчика. Удалите излишки ультразвукового геля с шеи, которые могли остаться во время обнаружения сигнала, так как это может помешать адгезии устройства.
  3. Верните устройство на шею в место, указанное на шаге 4.1, так, чтобы большая поверхность клина датчика была направлена вниз к сердцу. Разгладьте крылья клея поперек горловины. Снимите защитную подложку с кончиков клея после плотного натяжения; Поместите пленку на кожу, чтобы полностью закрепить устройство на шее. Контролируйте каротидный и яремный спектры на протяжении всей адгезии, чтобы убедиться, что сигнал не теряется.

5. Выполнение задачи с преднатягом с помощью пассивного подъема ног (PLR)

  1. Убедитесь, что пациент находится в полулежачем положении на больничной койке или каталке, как указано на шаге 1.2.
  2. Очистите данные приложения смарт-устройства, нажав кнопку «Перезагрузить» в приложении смарт-устройства. Нажмите «Начать оценку » в приложении смарт-устройства, чтобы получить базовые показатели пассивного подъема ног (PLR). Начните с 30-60 секунд исходного уровня покоя, когда пациент находится в полулежачем положении на больничной койке или каталке. Найдите маркер, отображаемый в нижней части дисплея приложения, чтобы обозначить начало оценки.
  3. Подготовьте необходимые меры для выполнения PLR (например, при необходимости получите дополнительную сестринскую помощь).
  4. Когда все будет готово к выполнению PLR, нажмите кнопку «Отметить вмешательство » в приложении смарт-устройства, чтобы обозначить начало задачи предварительной загрузки (в данном случае PLR). Найдите маркер, отображаемый в нижней части дисплея приложения, чтобы обозначить начало вмешательства. Выполнить PLR; Не прикасаясь к больному, переставьте больничную койку или каталку так, чтобы туловище было перемещено вниз к горизонтали, а ноги были подняты на 30-45° над горизонталью.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Пользователь должен проявлять большую осторожность, чтобы пациент оставался полностью пассивным во время этого маневра.
  5. Держите пациента в положении PLR в течение 90-120 с.
    ПРИМЕЧАНИЕ: На протяжении всего маневра крайне важно, чтобы пациент держал шею полностью неподвижно, чтобы не изменить угол интонации между лицом датчика и сосудами шеи. При необходимости вручную стабилизируйте шею пациента.
  6. Наблюдайте за яремным допплеровским спектром в приложении смарт-устройства во время вмешательства; оценить изменения абсолютной скорости яремной вены и ее характер в качестве суррогата яремного венозного давления.
  7. Наблюдайте за эволюцией зеленых полос в приложении смарт-устройства во время вмешательства; оценить изменения в ccFT до и после начала испытания предварительной нагрузки. Приложение для смарт-устройств автоматически количественно определяет ccFT для каждого сердечного цикла и представляет его в виде зеленой полосы.
  8. После завершения вмешательства нажмите «Завершить оценку » в приложении смарт-устройства. Найдите маркер, который будет отображаться в нижней части дисплея приложения, чтобы обозначить окончание оценки.
  9. Верните пациента обратно в исходное, полулежачее положение.
  10. При необходимости нажмите кнопку «Сохранить» в приложении смарт-устройства, чтобы сохранить оценку и экспортировать файлы данных (дополнительные сведения см. в дополнительных примечаниях к данным).

6. Наблюдение за изменениями времени потока с коррекцией сонных артерий (ccFT) в приложении смарт-устройства после завершенной оценки

  1. Наблюдайте за оцененными изменениями в ccFT, отображаемыми в желтом поле в правом нижнем углу приложения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Приложение для интеллектуальных устройств автоматически количественно оценивает изменения в ccFT между записанными базовыми измерениями и измерениями предварительной нагрузки/вмешательства.
  2. Нажмите кнопку «Сохранить » в приложении и дождитесь разделения данных на следующие файлы: два файла формата .txt, содержащие данные IQ и Tick с аппаратного обеспечения доплеровского устройства; один файл формата PKL, содержащий информацию спектрограммы (используйте его для визуализации собранных данных в режиме реального времени в режиме онлайн); и два файла формата .json, содержащие информацию о сеансе (например, дату и время, аппаратные параметры смарт-устройства, пользовательские настройки и т. д.) и расчеты в реальном времени для каждого сердечного цикла.

Representative Results

Что касается интерпретации непрерывного венозно-артериального допплеровского ультразвука во время предварительной нагрузки, общие физиологические реакции проиллюстрированы на рисунке 1, рисунке 2, рисунке 3 и рисунке 4.

Во-первых, у пациента с нормальной, вертикальной кривой сердечной функции небольшое увеличение сердечной преднагрузки (например, как вытекает с помощью допплерографии яремных вен) сопровождается относительно большим увеличением ударного объема (например, как показано увеличением ccFT)2,14,36; это показано на рисунке 1. Вывод об изменениях яремного венозного давления (JVP) из яремного допплеровского спектра во время испытания предварительной нагрузкой заслуживает некоторой детализации. Опять же, эта физиологическая переменная является суррогатом сердечной преднагрузки или наполнения. В норме яремная вена разрушается в вертикальном положении, когда яремное венозное давление меньше атмосферного. В доплеровском спектре это означает относительно высокую скорость (т.е. обычно более 50 см/с) с минимальными пульсациями и низкой амплитудой (т.е. интенсивностью или «яркостью» яремного сигнала). Затем, если во время маневра повышается давление в яремной вене, вена округляется в диаметре, ее скорость падает (т.е. обычно до менее чем 50 см/с), интенсивность (т.е. «яркость») увеличивается, и форма волны становится более пульсирующей 2,14,36. Как показано на рисунке 1, изменение морфологии венозного допплера указывает на то, что яремная вена увеличилась в диаметре (т.е. скорость падения, увеличение амплитуды) и начинает следовать за отклонениями давления в правом предсердии. Хотя это и не изображено, при повышенном давлении в правом предсердии зубец «v» во время поздней систолы может расщеплять монофазную волну, показанную на рисунке 1, на систолическую волну скорости «s» и диастолическую волну скорости «d» 2,14,36. В еще не опубликованных данных у здоровых добровольцев мы наблюдали, что морфология допплерографии яремных вен была наиболее точным венозным ультразвуковым измерением для различения состояний с низкой и высокой предварительной нагрузкой.

Напротив, ненормальная реакция изображена на рисунке 2. Клиническим примером этой патофизиологии является гиповолемический, вено-дилатированный, септический пациент с развивающейся септической сердечной дисфункцией 2,15,36. У такого пациента снижается венозный возврат (что снижает преднагрузку на сердце, т.е. давление в правом предсердии или яремной вене) и одновременно угнетается сердечная функция 2,15,35,36. Таким образом, на исходном уровне этот пациент демонстрирует непрерывную морфологию венозной допплерографии с низким уровнем JVP, которая увеличивается (т.е. становится более пульсирующей) во время предварительной нагрузки без значительного повышения ccFT. Это эффективно описывает уплощенный наклон кривой сердечной функции.

Результаты непрерывной венозно-артериальной допплерографии также могут предупредить лечащего врача о проблемах с самой PLR. Например, в некоторых ситуациях ПЛР может не набирать достаточное количество венозной крови из нижних конечностей и спланхнического кровообращения для создания физиологически эффективной предварительной нагрузки4. Без оценки сердечного наполнения это может привести к «ложноотрицательному» PLR. Однако, если клиницист видит небольшой ответ ccFT (т.е. в качестве суррогата инсультного объема) в сочетании с отсутствием изменений в венозном допплере (т.е. в качестве суррогата предварительной нагрузки), это может предвещать неэффективную PLR, как показано на рисунке 3.

Наконец, очень важно, чтобы маневр PLR соответствовал своему тезке, а это означает, что пациент не испытывает напряжения, когда туловище падает, а ноги поднимаются13. Это позволяет избежать адренергического разряда, который может увеличить сердечную функцию независимо от венозного возврата; однако, как описано на рисунке 4, этот нежелательный сценарий может быть обозначен параметрами увеличения ударного объема в артериальном сигнале в сочетании с морфологией венозной допплерографии, что свидетельствует о снижении венозного давления.

Figure 1
Рисунок 1: Увеличенный наклон кривой сердечной функции. В примере «нормального» или «ожидаемого» результата форма венозного сигнала прогрессирует от высокой скорости, низкой амплитуды и непульсирующей до более низкой скорости, более высокой амплитуды и пульсирующего характера. Пульсирующая венозная волна может быть отмечена монофазным сигналом, как показано здесь. В то же время артериальная допплеровская волна показывает увеличение ccFT по сравнению с исходным уровнем, что позволяет предположить, что увеличение сердечной преднагрузки сопровождается увеличением сердечного выброса. Эти ответы, взятые вместе, указывают на кривую «сердечной функции» с крутым наклоном. Ось Y в спектре представляет скорость в сантиметрах в секунду. Положительная скорость направлена к мозгу (например, сонной артерии), а отрицательная - к сердцу (например, скорость яремной артерии). Ось X в спектре — это время. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Уплощенный наклон кривой сердечной функции. «Ненормальный» ответ во время предварительной нагрузки отмечен венозной допплеровской формой волны, которая развивается, как указано выше, но с артериальным ответом, который не показывает значительных изменений или даже снижения ccFT по сравнению с исходным уровнем, как показано здесь. Это созвездие венозных и артериальных признаков подразумевает плоскую или, возможно, нарушенную кривую сердечной функции с повышенной предварительной нагрузкой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Отсутствие изменений в венозной допплерографии. Задача предварительной нагрузки, которая не показывает значительных изменений в форме венозной допплеровской волны, может представлять собой неадекватное изменение сердечного наполнения, что означает, что никаких изменений в артериальном спектре не ожидается. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Падение предварительного натяга во время испытания с предварительным натягом. Проблема с предварительной нагрузкой, которая показывает повышение венозной скорости и значительное увеличение артериальных допплеровских показателей, может означать повышенный адренергический тонус (т.е. симпатическую стимуляцию), так что сердечная функция увеличивается независимо от венозного возврата. Это обстоятельство может быть результатом «непассивного» подъема ног, например, если пациент напрягается, чтобы изменить положение тела. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5: Устройство на добровольце. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Discussion

Основная цель этого визуального эксперимента состоит в том, чтобы описать протокол для одновременного отслеживания суррогатов сердечной предварительной нагрузки и выхода во время хорошо проверенного ПК с использованием беспроводного носимого ультразвука. Цель состоит не в том, чтобы описать конкретный протокол исследования у пациентов как таковой. Однако описание непрерывной венозной и артериальной допплерографии служит практической и физиологической основой для планирования исследований у пациентов, нуждающихся как в реанимации (например, периоперационный период, сепсис), так и в дереанимации (например, застойная сердечная недостаточность, диализ, неспособность освободиться от искусственной вентиляции легких)15,36.

В описанном способе используется носимый непрерывно-волновой допплеровский ультразвук, который одновременно инзонирует крупную вену и артерию, чтобы определить сердечную функцию во время ПК15. Решающее значение для этого метода имеет выбор подходящего, сотрудничающего пациента и обеспечение минимального изменения угла между сосудами и датчиком на протяжении всей оценки. Кроме того, обеспечение четкой и последовательной скорости дикротической выемки имеет первостепенное значение для обеспечения последовательного измерения систолического времени. Наконец, пользователь должен оценить морфологию венозной допплерографии и ее вариации в спектре яремного венозного давления (JVP), как обсуждалось выше в репрезентативных результатах.

В качестве модификации описанного способа, вместо PLR, ПК может состоять из быстрой инфузии внутривенной жидкости9, перемещения пациента из горизонтального положения на голову вниз на 15-30° (т.е. положение Тренделенбурга)10 или дыхательных маневров, таких как окклюзия в конце выдоха34. Эти подходы полезны тем, что меньше движений пациента и, якобы, снижается риск изменения угла во время оценки. Как правило, устранение неполадок на всех ПК с носимым ультразвуком требует стабильного положения шеи, дополнительного клея для обеспечения угла инзонации, продления оценки при возникновении артефактов фонации или деглотации, изменения положения устройства или добавления ультразвукового геля для оптимизации акустической связи с пациентом31.

Существуют ограничения в методе сердечно-сосудистого вывода, описанном в этой рукописи. Что касается яремного венозного сигнала, то морфология допплера является суррогатом яремного венозного давления, которое само по себе является суррогатом давления в правом предсердии37,38,39,40. Таким образом, нет уверенности в том, что предварительная нагрузка сердца увеличивается только на основе венозных допплеровских изменений. Тем не менее, форма венозного допплеровского сигнала изменяет свою морфологию в зависимости от отклонения давления в правом предсердии17,18,41; Это наблюдалось в нескольких больших венах в дополнение к яремной. Например, оценки верхней и нижней полой вены, а также печеночной, воротной, внутрипочечной и бедренной вен позволяют качественно оценить венозное давление42. В частности, заметная волна венозной скорости во время систолы образуется x-снижением давления в правом предсердии, а волна диастолической скорости - y-снижением давления в правом предсердии. Скорость надира между систолой и диастолой обусловлена давлением в правом предсердии «v»16,17,18,42.

Кроме того, в то время как продолжительность механической систолы прямо пропорциональна ударному объему, систолическое время, аналогичное SV, опосредовано частотой сердечных сокращений, преднагрузкой, постнагрузкой и сократительной способностью43. В то время как уравнение ccFT корректирует частоту сердечных сокращений, ограничение ccFT в качестве суррогата ударного объема заключается в том, что он определяется другими гемодинамическими входами. Тем не менее, было показано, что увеличение ccFT по крайней мере на 7 мс 24 или на +2%-4% точно обнаруживает повышение SV на 10% у пациентов в критическом состоянии 24, здоровых добровольцев, выполняющих маневрмодификации предварительной нагрузки 44,45, и здоровых добровольцев, проходящих реанимацию с симулированным кровоизлиянием средней и тяжелой степенитяжести 27. Кроме того, ccFT использовался для точного отслеживания изменения SV в плановой хирургической популяции во время дыхательных маневров46. Таким образом, предполагая, что постнагрузка и сократительная способность относительно постоянны во время сфокусированного ПК, ccFT изменяется в основном из-за изменений в SV.

Кроме того, абсолютные и относительные противопоказания для этого подхода еще предстоит определить, особенно у пациентов. Как отмечалось выше, наиболее распространенным противопоказанием, вероятно, является неспособность к сотрудничеству (например, бред, речь, движение, строгость). Это верно для многих современных мониторов жизненно важных функций, хотя носимый ультразвук особенно чувствителен к фонации и движению шеи. Соответственно, устройство очень хорошо работает у интубированных и парализованных пациентов в операционной; В настоящее время проводится исследование с использованием устройства на пациентах, получающих плановое аортокоронарное шунтирование. Возможны физиологические различия между противоположными сонными артериями у конкретного пациента; однако это беспокойство смягчается, потому что в парадигме ПК пациент действует как свой собственный контроль (т. е. вмешательство до поста). Соответственно, мы ожидаем, что, хотя разные стороны шеи (рис. 5) могут продуцировать несколько разные венозные и артериальные допплеровские сигналы, изменение должно быть последовательным, за исключением каких-либо значительных односторонних аномалий (например, стеноза). Физические ограничения также могут создавать проблемы (например, центральные линии, шейно-позвоночные воротники, трахеотомические ремни, травма, короткие шеи или тяжелый шейный кифоз). Физиологические противопоказания, такие как стеноз сонной артерии средней и тяжелой степени, аортальный стеноз, аритмия и аномальные дыхательные паттерны, также вызывают потенциальную озабоченность. Однако, как правило, PLR с измерениями сердечного выброса в режиме реального времени устойчив ко многим из этих проблем, включая аритмию 4,11. В настоящее время устройство изучается как у пациентов отделения неотложной помощи со спонтанным дыханием, так и в операционной; Доля с непригодными для использования сигналами будет почерпнута из этих данных.

Значение метода, описанного выше, заключается в том, что адгезивный ультразвук может отбирать минуты непрерывных данных, в то время как ручные подходы обычно ограничены несколькими сердечными циклами48,49. Кроме того, программное обеспечение для носимого ультразвука измеряет коэффициент вариации артериального допплера. Исходя из этого, реализуется «умное окно» для отбора проб достаточного количества сердечных циклов на исходном уровне и во время вмешательства; Этот статистический прибор адаптирует точность измерений для каждой задачи47 предварительной нагрузки. Более того, учитывая, что носимый ультразвук остается прикрепленным к пациенту, риск человеческого фактора50,51, который увеличивает вариабельность измерения, уменьшается; Это относится как к артериальной, так и к венозной инсонации. Другим важным аспектом этого метода является то, что одновременная венозная и артериальная допплерография позволяет клиницисту косвенно оценить преднагрузку сердца во время динамического маневра; Это рекомендуется экспертами в этой области13, но выполняется редко, поскольку измерение давления в правом предсердии является громоздким. Соответственно, непрерывная венозно-артериальная допплерография во время ПК дает более глубокую картину сердечной функции у постели больного. Хотя этот метод, описанный выше, может быть использован для оценки внутривенной инфузионной реанимации, он также является перспективным для измерения «дереанимации»15,52 или прогнозирования отлучения от искусственной вентиляции легких 53 и должен быть изучен в будущих клинических исследованиях. Например, диурез пациентов с объемной перегрузкой может быть выявлен признаками падения давления в правом предсердии в рамках венозного допплеровского сигнала по мере прогрессирования удаления объема. Кроме того, если пациент получает PLR до и после диализа, изменение артериальных допплеровских показателей должно указывать на повышенную сердечную функцию, как сообщалось ранее52.

Метод непрерывной венозно-артериальной допплерографии во время ПК лучше всего выполнять, следуя шести общим шагам, описанным выше в разделе протокола. Новая беспроводная, носимая допплеровская ультразвуковая система помогает этой парадигме, придерживаясь пациента и обеспечивая относительно фиксированный угол инсонации во время изменения предварительной нагрузки. По сути, одновременная, мгновенная, венозно-артериальная допплерография может развить две оси отношений Франка-Старлинга-Сарнова и, следовательно, дать новое понимание сердечной функции. Это особенно важно при ведении пациентов с острыми заболеваниями; С помощью этого нового подхода можно было бы усовершенствовать как администрирование объемов, так и их удаление. В то время как приведенное выше обсуждение в значительной степени ограничено стационарным применением, также возможны дополнительные амбулаторные применения в сферах застойной сердечной недостаточности, хронической почечной недостаточности и легочной гипертензии. Соответственно, непрерывная венозно-артериальная допплерография может открыть непредвиденные каналы исследования в гемодинамике и смежных медицинских дисциплинах.

Disclosures

J.E.S.K., S.O.G., D.J., L.M.H., E.R., G.C., J.K.E. работают в Flosonics Medical, стартапе, который создает носимый допплеровский ультразвук; Р.А. и Б.Н. заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Acknowledgments

Никакой.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
FloPatch Flosonics
iPad Apple
ultrasound gel

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Berlin, D. A., Bakker, J. Starling curves and central venous pressure. Critical Care. 19 (1), 55 (2015).
  2. Kenny, J. -E. S. Assessing fluid intolerance with Doppler ultrasonography: A physiological framework. Medical Sciences. 10 (1), 12 (2022).
  3. Monnet, X., Marik, P. E., Teboul, J. -L. Prediction of fluid responsiveness: An update. Annals of Intensive Care. 6 (1), 111 (2016).
  4. Monnet, X., Shi, R., Teboul, J. -L. Prediction of fluid responsiveness. What's new. Annals of Intensive Care. 12 (1), 46 (2022).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Douglas, I. S., et al. Fluid response evaluation in sepsis hypotension and shock: A randomized clinical trial. Chest. 158 (4), 1431-1445 (2020).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Monnet, X., et al. Passive leg raising predicts fluid responsiveness in the critically ill. Critical Care Medicine. 34 (5), 1402-1407 (2006).
  12. Bentzer, P., et al. Will this hemodynamically unstable patient respond to a bolus of intravenous fluids. JAMA. 316 (12), 1298-1309 (2016).
  13. Monnet, X., Teboul, J. -L. Passive leg raising. Intensive Care Medicine. 34 (4), 659-663 (2008).
  14. Kenny, J. -ÉS. Functional hemodynamic monitoring with a wireless ultrasound patch. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 35 (5), 1509-1515 (2021).
  15. 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).
  16. Sivaciyan, V., Ranganathan, N. Transcutaneous doppler jugular venous flow velocity recording. Circulation. 57 (5), 930-939 (1978).
  17. 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).
  18. Ranganathan, N., Sivaciyan, V. Jugular venous pulse descents patterns - Recognition and clinical relevance. CJC Open. , (2022).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Iida, N., et al. Clinical implications of intrarenal hemodynamic evaluation by Doppler ultrasonography in heart failure. JACC: Heart Failure. 4 (8), 674-682 (2016).
  24. 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).
  25. Mackenzie, D. C., et al. Ultrasound measurement of carotid flow time changes with volume status. Critical Care. 18 (1), 131 (2014).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. Guarracino, F., et al. Jugular vein distensibility predicts fluid responsiveness in septic patients. Critical Care. 18 (6), 647 (2014).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. McNaughton, D. A., Abu-Yousef, M. M. Doppler US of the liver made simple. Radiographics. 31 (1), 161-188 (2011).
  43. Boudoulas, H. Systolic time intervals. European Heart Journal. 11, 93-104 (1990).
  44. 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).
  45. 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).
  46. 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).
  47. 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).
  48. 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).
  49. Kenny, J., Cannesson, M., Barjaktarevic, I. Minimizing measurement variability in carotid ultrasound evaluations. Journal of Ultrasound in Medicine. 40 (4), 855-856 (2020).
  50. 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).
  51. Gill, R. W. Measurement of blood flow by ultrasound: Accuracy and sources of error. Ultrasound in Medicine and Biology. 11 (4), 625-641 (1985).
  52. 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).
  53. 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).

Tags

Опровержение выпуск 191
Непрерывное венозно-артериальное допплеровское ультразвуковое исследование во время предварительной нагрузки
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kenny, J. É. S., Gibbs, S. O.,… More

Kenny, J. É. S., Gibbs, S. O., Johnston, D., Hofer, L. M., Rae, E., Clarke, G., Eibl, J. K., Nalla, B., Atoui, R. Continuous Venous-Arterial Doppler Ultrasound During a Preload Challenge. J. Vis. Exp. (191), e64410, doi:10.3791/64410 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter