Methodenartikel

Nicht-invasive Zeitbestimmung Vortex Formation mit transösophagealen Echokardiographie bei Herzchirurgie

DOI:

10.3791/58374

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28. November 2018

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1Anesthesia Service, Clement J. Zablocki Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Anesthesiology, Medical College of Wisconsin

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir beschreiben ein Protokoll, um Wirbel Bildung Zeit, einen Index der linken ventricular Füllung Effizienz messen mit standard transösophagealen Echokardiographie Techniken bei Patienten nach herzchirurgischen Eingriffen. Wir wenden diese Technik um Wirbel Bildung Zeit in mehreren Gruppen von Patienten mit unterschiedlichen kardiale Pathologien zu analysieren.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Trans-mitral Durchblutung erzeugt eine dreidimensionale Rotationskörper Flüssigkeit, bekannt als Vortex Ring, das erhöht die Effizienz der linken Herzkammer (LV) füllen im Vergleich mit einem kontinuierlichen linearen Jet. Vortex Ring Entwicklung wird in den meisten Fällen mit Wirbel Bildung Zeit (VFT), eine dimensionslose Parameter basierend auf flüssige Auswurf aus einem starren Rohr quantifiziert. Unsere Gruppe interessiert sich Faktoren, die beeinflussen LV füllen Effizienz während der Herzchirurgie. In diesem Bericht beschreiben wir gewusst wie: verwenden Sie standard-zweidimensionale (2D) und Doppler transösophagealen Echokardiographie (TEE), nicht-invasiv die Variablen abzuleiten VFT berechnen musste. Wir berechnen Vorhofflimmern Füllung Bruchteil (β) von Geschwindigkeit-Zeit-integrale der Trans-mitral frühen LV-Füllung und atriale Systole Blut fließen Geschwindigkeit Wellenformen gemessen in der Mitte-und Speiseröhrenkrebs Vierkammer-TEE-Ansicht. Schlagvolumen (SV) wird berechnet, wie das Produkt des Durchmessers der LV-Abfluss-Strecke in der Mitte-und Speiseröhrenkrebs Längsachse TEE Ansicht gemessen und das Geschwindigkeit-Zeit-Integral des Blutflusses durch den Abfluss Track bestimmt in der Tiefe Transgastric Ansicht mit Puls-Welle Doppler. Schließlich wird als Durchschnitt der Haupt- und Nebenversionen Achslängen gemessen in orthogonalen Mitte esophageal Bicommissural und Längsachse bildgebenden Flugzeuge, bzw. Mitral Ventil Durchmesser (D) bestimmt. VFT errechnet sich dann als 4 × (1-β) × SV / (πD3). Wir haben diese Technik verwendet, um VFT in mehrere Gruppen von Patienten mit unterschiedlichen kardiale Anomalien zu analysieren. Wir besprechen unsere Anwendung dieser Technik und ihre möglichen Grenzen und auch unsere bisherigen Ergebnisse zu überprüfen. Nicht-invasive Messung der VFT mit TEE ist einfach bei narkotisierten Patienten nach herzchirurgischen Eingriffen. Die Technik kann kardiale Anästhesisten und Chirurgen zur Bewertung der Auswirkungen von pathologischen Zuständen und chirurgische Eingriffe am LV Effizienz in Echtzeit zu füllen.

Einleitung

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Strömungsmechanik ist eine kritische und doch oft unterschätztes Determinante der linken Herzkammer (LV) Füllung. Eine dreidimensionale Rotationskörper Flüssigkeit, ist bekannt als Vortex Ring, dann generiert, wenn eine Flüssigkeit durchläuft eine Blende1,2,3. Dieser Vortex Ring verbessert die Effizienz des Fluidtransport im Vergleich mit einem kontinuierlichen linearen Jet4. Bewegung des Blutes durch die Mitralklappe während der frühen LV-Füllung verursacht einen Vortex Ring,5,6,7,8 zu bilden und seine Ausbreitung in die Kammer durch die Erhaltung der flüssigen Dynamik erleichtert und kinetische Energie9. Diese Maßnahmen erhöhen LV füllen Effizienz4,10,11,12,13. Der Ring nicht nur hemmt Fluss Blutstau in den LV Apex14,15,16,17 , sondern leitet auch Strömung bevorzugt unterhalb der vorderen mitral Merkblatt7, 18, Auswirkungen, die Füllung der LV Abfluss erleichtern und verringern das Risiko von apikalen Thrombusbildung verfolgen19, beziehungsweise. Kontrast-Echokardiographie-17, Doppler Vektor Flow Mapping6,20,21, Magnet-Resonanz-Tomographie7und Particle imaging Velocimetry9,22 ,23,24 wurden verwendet, um das Aussehen und Verhalten der Trans-mitral Wirbel Ringe unter normalen und pathologischen Bedingungen unter Beweis stellen. Der linken atrial LV Druckgradient, der Grad der diastolische Mitralinsuffizienz ringförmigen Ausflug, der LV-Mindestdruck erreicht während der Diastole, und die Rate und das Ausmaß der LV Entspannung sind die vier wichtigsten Determinanten von Dauer, Größe, Flow Intensität und Position der die Trans-mitral Ring2,12,25,26,27,28,29.

Vortex Ring Entwicklung ist in den meisten Fällen mit einem dimensionslose Parameter (Wirbel Bildung Zeit; quantifiziert. VFT) basierend auf flüssige Auswurf aus einem starren Rohr3, wo VFT als das Produkt aus der Zeit gemittelt Fluidgeschwindigkeit und die Dauer der Auswurf dividiert durch den Durchmesser der Öffnung definiert ist. Die optimale Größe einer Vortex Ring wird erreicht, wenn VFT 4 in-vitro- weil nachgestellte Düsen und energetischen Einschränkungen verhindern, dass es eine größere Größe3,4zu erreichen. Mitralklappe VFT hat klinisch mit transthorakalen Echokardiographie8,30,31angeglichen worden. Basierend auf der Analyse von Trans-mitral Blut Strömungsgeschwindigkeit und Mitralklappe Durchmesser (D), es lässt sich leicht gezeigt8 , VFT = 4 × (1-β) × EF × α3, wo β = atriale Füllung Bruchteil, EF = LV Auswurffraktion und α = EDV1/3/d, wo EDV = End-diastolischen Volumen. Auswurffraktion ist das Verhältnis von Schlagvolumen (SV) und EDV, so dass diese Gleichung vereinfacht werden, VFT = 4 × (1-β) × SV / (πD3). Da VFT dimensionslose (Volumen/Volumen) ist, ermöglicht dieser Index den direkten Vergleich zwischen Patienten unterschiedlicher Größe ohne Anpassung für Gewicht oder Fläche8. Optimale VFT reicht von 3,3 bis 5,5 in gesunden Probanden8und Ergebnisse stehen im Einklang mit denen, die in Fluid Dynamics Modelle3,32. VFT zeigte ≤ 2,0 bei Patienten mit depressiven LV systolischen Funktion, Erkenntnisse, die auch vom theoretischen Vorhersagen8unterstützt werden. Reduzierung der VFT vorhergesagt unabhängig Morbidität und Mortalität bei Patienten mit Herzinsuffizienz30. Erhöhte LV-Nachlast33, Alzheimer-Krankheit34, abnorme diastolische Funktion19und Ersatz der native Mitralklappe mit einer Prothese35 haben auch gezeigt, um VFT zu verringern. Messung der VFT kann auch nützlich, um die Strömung Blutstau oder Thrombosen bei Patienten mit akutem Myokardinfarkt36,37zu identifizieren sein.

Unsere Gruppe interessiert sich Faktoren, die beeinflussen LV füllen Effizienz während der Herzchirurgie38,39,40,41. Wir verwenden standard Doppler und zweidimensionalen transösophagealen Echokardiographie (TEE), um nicht-invasiv die Variablen zur Berechnung der VFT abzuleiten. In diesem Bericht haben wir diese Methodik im Detail zu beschreiben und unsere bisherigen Ergebnisse zu überprüfen.

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Protokoll

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Institutional Review Board von der Clement J. Zablocki Veterans Affairs Medical Center genehmigt die Protokolle. Schriftliche Einwilligung wurde verzichtet, da invasive kardiologische Überwachung und TEE routinemäßig bei allen Patienten nach herzchirurgischen Eingriffen in unserer Einrichtung verwendet werden. Patienten mit relativen oder absoluten Kontraindikationen für TEE, die Wiederholung mediane Sternotomie oder Notoperation und solche mit Vorhofflimmern oder ventrikuläre Tachyarrhythmien wurden von der Teilnahme ausgeschlossen.

(1) Anästhesie

  1. Analgosedierung vor der Operation jeden Patienten mit intravenösen Midazolam (1 bis 3 mg) und Fentanyl (50 bis 150 µg) vorsehen.
  2. Verwenden Sie Lokalanästhesie (subkutane 1 % Lidocain) zum Einsetzen des intravenösen und radialen Arterie Katheter. Testen Sie die Qualität von örtlicher Betäubung mit einem Pinprick.
  3. Stellen Sie sicher, dass der Patient Sauerstoff über eine Nasenbrille (2 bis 4 L/min) erhält.
  4. Legen Sie einen zentralen venösen oder Lungenarterie Katheter mit örtlicher Betäubung (subkutane 1 % Lidocain) unter sterilen Bedingungen durch rechts oder links, die innere Halsschlagader mit Ultraschallkontrolle auf entsprechenden klinischen Indikationen basiert.
  5. Induzieren Sie Anästhesie mit intravenösen Fentanyl (5 Mcg/kg), Propofol (1 bis 2 mg/kg) und Rocuronium (0,1 mg/kg). Halten Sie Anästhesie mit Isofluran (Ende-Gezeiten-Konzentration von 1 %) in einer Luft-Sauerstoff-Gemisch, Fentanyl (1 bis 2 µg/kg/h), inhaliert und Rocuronium (0,05 mg/kg) titriert, Effekt mit neuromuskuläre Kontrolle.
  6. Absaugen des Magens mit einer oralen Magensonde.
  7. Der Patient Hypopharynx entgegenbringen Sie Ultraschall Gelee. Heben Sie den Unterkiefer anterior und vorab eine TEE-Sonde in die Speiseröhre mit sanftem Druck Widerstand des Hypopharygeus Muskels zu überwinden.

(2) transösophagealen Echokardiographie

  1. Führen Sie eine umfassende TEE-Untersuchung nach der amerikanischen Gesellschaft der Echokardiographie/Gesellschaft von Herz-Kreislauf-Anästhesisten Richtlinien42 bei jedem Patienten.
  2. Legen Sie eine Pulswelle Doppler Probenvolumen zwischen den Spitzen der Mitral-Flugblätter zu Rekord Trans-mitral Blut Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte-und Speiseröhrenkrebs Vierkammer-Abschlag imaging-Ebene (Abbildung 1).
  3. Frühe LV-Füllung und atriale Systole Blut fließen Wellenformen von Trans-mitral Blut Strömungsgeschwindigkeit erkennen und Messen Sie ihre entsprechenden Gipfel Geschwindigkeiten und Geschwindigkeit-Zeit-integrale (VTIE und VTIA, beziehungsweise) mit der Echokardiographie-Gerät integriertes Softwarepaket (Abbildung 1).
  4. Berechnen Sie den Vorhofflimmern Füllung Bruchteil (β) als das Verhältnis von Vorhofflimmern zur gesamten LV-Füllung:
    figure-protocol-1
  5. Messen Sie den maximalen Durchmesser des LV-Ausflusstrakt unmittelbar unterhalb der Aortenklappe in der Mitte-und Speiseröhrenkrebs Aortenklappe Längsachse TEE Blick während Mid Systole (Abbildung 2A).
  6. Berechnen Sie die Fläche der LV Ausflusstrakt vorausgesetzt, kreisförmigen Geometrie wie das Produkt von π/4 und das Quadrat des Durchmessers (siehe Schritt 2.5 oben).
  7. Erhalten Sie eine tiefe Transgastric Längsachse TEE Ansicht zu, und eine Pulswelle Doppler Probenvolumen in der distalen Ausflusstrakt der LV einen Blut fließen Geschwindigkeit Umschlag (Abbildung 2 b) auf der gleichen Ebene aufnehmen wo der Durchmesser gemessen wurde (siehe Schritt 2.5 oben); integrieren Sie das Gebiet dieser Wellenform mit der Echokardiographie Ausrüstung Softwarepaket VTI zu erhalten.
  8. Multiplizieren (siehe Punkt 2.6) die resultierende Geschwindigkeit-Zeit-Integral (VTI) der LV Abfluss Spur Blut fließen Geschwindigkeit Wellenform (Abb. 2 b) durch die Fläche des Abflusses Schlagvolumen (SV) zu verfolgen.
  9. Aufzeichnen von video-Clips von der Mitte-und Speiseröhrenkrebs Bicommissural und LV-lange Achse TEE bildgebenden Flugzeuge, bzw.42. Achten Sie darauf, mehrere Herzzyklen in jede Aufnahme aufnehmen.
  10. Sichtkontrolle Zeitlupen-Bilder der video-Clips (siehe Schritt 2,9 oben) nach ECG T-Wellen, die maximale Öffnung der Mitralklappe Flugblätter zu wählen.
  11. Messen Sie den Abstand zwischen der mitral Blättchen (Abbildungen 3A und 3 b) mit Hilfe der Echokardiographie Ausrüstung "Bremssattel" Funktion.
  12. Berechnen Sie die Mitralklappe Durchmesser (D) als der Durchschnitt der Major (Transcommissural anterior-Lateral-Posterior-Medial) und kleine (anterior-Posterior) Längen.
  13. VFT mit Hilfe der Formel zu berechnen:
    figure-protocol-2
  14. Führen Sie alle quantitativen echokardiographische Messungen in dreifacher Ausfertigung am Ende-Ablauf.

(3) experimentelles Design

  1. Ermitteln Sie VFT, Indizes der LV diastolische Funktion und Hämodynamik während Steady-State-Bedingungen 30 Minuten vor und 15, 30 und 60 Minuten nach der Herz-Lungen-Bypass (CPB) bei 10 Patienten mit normalen präoperative LV Auswurffraktion unter koronarer Operation, um die Hypothese zu testen, daß CPB vorübergehend VFT39abnimmt.
  2. Testen Sie die Hypothese, dass LV Drucküberlastung Hypertrophie produziert durch die Aortenklappe Stenose VFT reduziert durch die Untersuchung (in einer Gruppe von 8 Patienten mit Aortenklappenersatz) für schwere Aortenstenose und vergleichen von Beobachtungen in eine andere Gruppe von 8 Patienten mit normalen LV Wanddicke koronare Operation40unterziehen. VFT, LV-diastolische Funktion, Hämodynamik und End-diastolischen posterior Wandstärke im Steady-State-Bedingungen 30 Minuten vor der CPB zu messen.
  3. Testen Sie die Hypothese, dass abnorme diastolische Durchblutung Eingabe der LV betrifft Trans-mitral LV Effizienz bei 8 Patienten mit Aortenklappe Stenose und Moderate Aorten Insuffizienz versus 8 Patienten mit Aortenstenose, die keinen Regurgitant Ventile zu füllen 38. Maßnahme VFT und andere Parameter wie oben (Schritt 3.2) beschrieben.
  4. Test der Hypothese, dass die fortgeschrittenen Alter ist verbunden mit einem Rückgang der LV Effizienz quantifiziert mit VFT in 7 Achtzigjährigen (82 ± 2 Jahre) im Vergleich zu 7 jüngere Patienten (55 ± 6 Jahre)41 in KoronararterieChirurgie füllen. Sicherstellen Sie, dass beide Gruppen normal präoperative LV Auswurffraktion. VFT und andere Parameter zu messen, wie oben (Schritt 3.2) beschrieben.

4. Statistik

  1. Stellen Sie die Daten als Mittelwert ± Standardabweichung.
  2. Auswerten von Daten mittels Varianzanalyse (ANOVA) gefolgt von Bonferroni Änderung des Schülers t-test.
  3. Verwenden Sie lineare Regressionsanalyse, um die Beziehungen zwischen VFT und End-diastolischen posterior Wandstärke und VFT und Alter zu ermitteln.
  4. Die Nullhypothese ablehnen wenn p < 0,05.

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Ergebnisse

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Die aktuelle Technik erlaubt uns, VFT während der Herzchirurgie unter einer Vielzahl von klinischen Bedingungen zuverlässig zu messen, indem jede Determinante von Blutfluss und dreidimensionale Aufnahmen in standard TEE bildgebenden Flugzeuge erhalten. Eine Pulswelle Doppler Probenvolumen stellte sich an den Spitzen der Mitral-Flugblätter in der Mitte-und Speiseröhrenkrebs Vierkammer-Blick auf das Trans-mitral Blut fließen Geschwindigkeitsprofil notwendig, Vorhofflimmern Füllung Bruchteil...

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Diskussion

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Die aktuellen Ergebnisse zeigen, dass VFT während der Herzchirurgie mit den TEE-Techniken beschrieben hier verlässlich bewertet werden kann. Frühere Beschreibungen der VFT transthorakalen Echokardiographie in bewusste Themen verwendet, aber dieser Ansatz kann nicht genutzt werden, wenn die Brust geöffnet ist. Wir zur intraoperativen TEE Ermittlung VFT bei narkotisierten Patienten, Herzchirurgie, während die Änderungen im LV füllen Dynamik oft als Folge der Ischämie-Reperfusion Verletzungen oder chirurgischen Eingriffen a...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben keinen Interessenkonflikt finanzielle oder sonstige Interessenkonflikte gemäß dieser Arbeit.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dieses Material ist das Ergebnis der Arbeit mit Ressourcen und die Nutzung der Einrichtungen, die Clemens J. Zablocki Veterans Affairs Medical Center in Milwaukee, Wisconsin unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Echokardiographie-GerätPhilips Ultraschall, Bothall, WAiE33
Transösophageale Echokardiographie-SondePhilips Ultraschall, Bothall, WAX7-2t
Statistische SoftwareAnalystSoft, Walnuss, CAStatPlus:mac Pro

Referenzen

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