Waiting
Login processing...

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

Medicine

Kontinuerlig venøs-arteriell dopplerultralyd under en preload challenge

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

Frank-Starling-Sarnoff-kurven er klinisk viktig og beskriver forholdet mellom hjertets forspenning og output. Denne rapporten illustrerer en ny metode for samtidig jugularvenøs og carotis arteriell dopplervelocimetri som forbigående surrogater av henholdsvis hjerteforspenning og -utgang; Denne tilnærmingen er aktivert av trådløs, bærbar Doppler ultralyd.

Abstract

En preload challenge (PC) er en klinisk manøver som for det første øker hjertefyllingen (dvs. forbelastning) og for det andre beregner endringen i hjerteutgang. I utgangspunktet er en PC en sengekant tilnærming for å teste Frank-Starling-Sarnoff (dvs. "hjertefunksjon") kurve. Normalt har denne kurven en bratt helning slik at en liten endring i hjertets forspenning genererer en stor endring i slagvolumet (SV) eller hjerteutgangen. Men i ulike sykdomstilstander flater helningen av dette forholdet slik at økt volum inn i hjertet fører til liten økning i SV. I dette patologiske scenariet er det lite sannsynlig at ytterligere hjerteforspenning (f.eks. intravenøs væske) er fysiologisk effektiv og kan føre til skade hvis organbelastning utvikler seg. Derfor er utledning av både hjertets forspenning og utgang klinisk nyttig, da det kan lede intravenøs (IV) væskeredning. Følgelig er målet med denne protokollen å beskrive en metode for samtidig sporing av surrogater av hjerteforspenning og utgang ved hjelp av en ny, trådløs, bærbar ultralyd under en godt validert preload-utfordring.

Introduction

Ved grunnlaget beskriver Frank-Starling-Sarnoff-kurven forholdet mellom hjerteforspenning og utgang 1,2,3,4. Historisk er denne kurven avbildet ved å plotte riktig atrietrykk på abscissa og hjertets minuttvolum eller slagvolum (SV)5 på ordinaten. Å vurdere helningen til denne kurven er klinisk viktig fordi forholdet mellom hjertefylling og utgang er dynamisk; Dermed informerer kurvens helning gjenopplivningsstrategien 1,4. Nærmere bestemt, hvis hellingen til Frank-Starling-Sarnoff (dvs. "hjertefunksjon") kurven er bratt, øker forspenningen (f.eks. Administrering av intravenøs væske) utgangen. Derimot, hvis helningen på hjertefunksjonskurven er grunne, øker ikke intravenøs (IV) væske SV2.

Å vite når IV-væske øker eller ikke øker SV er viktig, slik at behandlingsklinikeren kan unngå fysiologisk ineffektiv væske 4,6, med andre ord scenariet der det å gi IV-væske til en pasient ikke øker SV 7,8. Identifisering av denne relativt vanlige kliniske tilstanden oppnås via en preload challenge (PC), som er en klinisk manøver som "tester" helningen til hjertefunksjonskurven3. En PC oppnås ved raskt å øke hjertefyllingen og måle endringen i SV9. Som ovenfor kan intravenøs væske fungere som en PC, og det samme kan gravitasjonsmanøvrer som å bevege hodet under hjertets nivå (dvs. Trendelenburg-posisjonering)10 eller bevege seg fra en halvt liggende stilling til liggende med bena høyt (dvs. en passiv benheving)11. Faktisk er passiv benheving (PLR) en godt akseptert og godt validert PC som er ansatt i moderne intensivavdelinger og anbefalt av eksperter før IV-væskeadministrasjon under gjenoppliving av sepsis 4,12. Det er viktig at klinikeren under PLR skal måle både hjertets forbelastning (f.eks. Endringen i høyre atrietrykk) og utgangen (f.eks. Endringen i SV) for å teste hjertefunksjonskurventilstrekkelig 13. Imidlertid utføres førstnevnte sjelden, da samtidige tiltak er tungvinte og et invasivt kateter plassert i høyre atrium er ofte nødvendig.

Ultrasonografiske surrogater av hjertefylling og produksjon har vokst i popularitet de siste tiårene, spesielt i akuttmottak og intensivavdelinger 2,14. Spesielt fungerer den samtidige vurderingen av både en stor vene og en stor arterie som et surrogat for hjerteforspenning og utgang, henholdsvis 2,15. For eksempel har morfologiske endringer i stor vene Doppler blitt funnet å spore høyre atrietrykk - dette gjelder for den indre jugular16,17,18, lever- og portalvener 19, overlegen vena cava 20, inferior vena cava 21, femorale vener 22 og til og med intrarenale vener 23. Dermed fungerer stor venedopplervelocimetri som et surrogat for hjertefylling2. Doppler av en stor arterie kan imidlertid forbigående spore endringer i hjerteutgang. For eksempel har målinger av systolisk tid for arteria carotis24,25, hastighet 26,27,28 og strømning 29,30 vist løfte om å oppdage SV-endringer.

En ny, trådløs, bærbar, kontinuerlig bølgedopplerultralyd som samtidig insonerer både vena jugularis interna og arteria carotis communis, er tidligere beskrevet 14,15,27,28,31,32,33,34,35,36 . Her illustreres en metode som bruker denne enheten under en vanlig anvendt, klinisk PC - det passive benhevet - illustrert. Videre er de interne jugulære og vanlige carotis arterielle dopplermorfologiene under PC beskrevet som mulige surrogater av henholdsvis hjerteforspenning og utgang. Denne protokollen er klinisk viktig fordi den gir både et praktisk og fysiologisk grunnlag for fremtidige pasientstudier. For eksempel kan inneliggende pasienter (f.eks. perioperativ setting, sepsis, kritisk syke) og polikliniske pasienter (f.eks. kongestiv hjertesvikt, dialyse) overvåkes med metoden, eller modifikasjoner av denne, beskrevet nedenfor.

Protocol

Når du utfører en forhåndsbelastningsutfordring ved hjelp av det trådløse, bærbare Doppler-ultralydsystemet, er det en rekke kritiske trinn som brukeren bør vurdere. Det ble innhentet skriftlig og informert samtykke til denne protokollen. Studien er gjennomgått og godkjent av Forskningsetisk Utvalg for helsevitenskap Nord. Prosedyrene som ble fulgt var i samsvar med de lokale etiske standardene til komiteen for menneskelig eksperimentering og med Helsingforserklæringen fra 1975.

1. Identifisere en passende pasient

  1. Identifiser en pasient som den bærbare Doppler-ultralydsenheten skal plasseres på. Sørg for at pasienten er rolig og relativt ubevegelig for å minimere fonasjon og deglutisjon så lenge vurderingen varer (1-5 min).
  2. Plasser pasienten i semi-liggende eller semi-Fowler stilling i sykehussengen eller gurney. Juster sengen nærmere bestemt slik at overkroppen er i en vinkel på 30-45° over horisontalt.

2. Innhenting av halspulsåren og indre jugulære dopplersignaler

  1. Slå på bærbar Doppler ultralyd ved å trykke på den runde knappen i midten av ultralydsenheten. Blå lys rundt periferien av knappen vil blinke, noe som signaliserer at enheten er på og klar til å pares med en smartenhet.
  2. Slå på den dedikerte applikasjonen på smartenheten. Trykk på startknappen på smartenhetsapplikasjonen. Vær oppmerksom på listen som vises på applikasjonen som viser de synlige, bærbare ultralydsenhetene i fysisk nærhet av smartenheten. Match nummeret som er festet til forsiden av ønsket ultralydsenhet til den angitte enheten på applikasjonslisten. Trykk på koble til for å pare ønsket ultralydsenhet til applikasjonen.
  3. Bekreft at ønsket ultralydsenhet er parret ved å observere hvite blinkende lys rundt knappen i midten av enheten. Trykk riktig på smartenhetsapplikasjonen for å fullføre paringen.
  4. Påfør en liten mengde ultralydgel på det store ansiktet av transduserkilen på baksiden av ultralydsenheten.
    MERK: Gelapplikasjonen produserer en karakteristisk Doppler-signalartefakt, som kan sees på smartenhetsapplikasjonen.
  5. Trykk på den store siden av svingerkilen for å sikre at enheten er live og paret med smartenhetsapplikasjonen. Forsikre deg om at volumet på smartenhetsapplikasjonen er slått på ved å trykke på volumikonknappen øverst til høyre i applikasjonsdisplayet.
  6. Med pasientens nakke litt utvidet, merk larynx-fremtredende, og hold ultralydsenheten slik at transduserens store ansikt vender nedover mot pasientens hjerte. Plasser kilen på enheten på det laterale aspektet av pasientens larynx-fremtredende. Se etter en lyd- og visuell respons på smartenhetsapplikasjonen: Den øverste delen av applikasjonen vil vise et bølgeformspektrum for halspulsåren og halsvenen. Den nederste delen av applikasjonen kvantifiserer den korrigerte strømningstiden (ccFT) for hver hjertesyklus, vist som grønne søyler.
  7. Skyv transduserens ansikt på pasientens nakke lateralt fra et vinkelrett plan definert av luftrøret til halsdopplerspekteret oppdages både visuelt og hørbart på smartenhetens applikasjon.
    MERK: Hos de fleste pasienter detekteres lyd- og visuelle dopplerspektra av halspulsåren og halsvenen innen noen få centimeter av den laterale larynxgrensen.

3. Optimalisering av halspulsåren og indre jugulære dopplersignaler

  1. Mens du holder enheten på plass, må du observere karoten Doppler-spekteret og dets funksjoner på toppen av applikasjonsdisplayet. Et godt halspulsåre-dopplersignal identifiseres ved sitt karakteristiske skarpe hastighetsoppslag med et godt signal-støy-forhold og et klart dikrotisk hakk som avgrenser enden av mekanisk systole. Applikasjonen vil automatisk begynne å spore Doppler-spekteret når et sterkt nok signal er oppnådd, indikert med en hvit linje rundt maksimum av bølgeformen.
  2. Mens du holder enheten på plass, må du observere hastighetsmålingene ved hjelp av skalaen øverst til venstre på smartenhetens skjerm. Bruk autosporet over halspulsåren maksimalt, sørg for at sporet er i et typisk område. Maksimal systolisk hastighet for halspulsåren er typisk mellom 50 cm/s og 120 cm/s, og endediastolisk hastighet er typisk mindre enn 20 cm/s.
  3. Skyv sakte ultralydsenheten lateralt litt med noen få millimeter mens du ser på det dikrotiske hakket på arteriespekteret for å sikre at en klar hastighet nadir blir observert pålitelig. Hvis den dikrotiske hakkhastigheten blir vanskelig å se, gjenta dette trinnet, men skyv ultralydsenheten medialt.
  4. Gjenta trinn 3.1-3.3 over den kontralaterale halspulsåren for å vurdere tilstedeværelsen av en klarere dikrotisk hakkhastighet.
  5. Etter å ha observert tilstedeværelsen av en klar dikrotisk hakkhastighet på begge karoten arterier, velg siden av nakken som enheten skal festes til. Velg siden med den mest åpenbare dikrotiske hakkhastigheten. Hvis begge sider av nakken har like akseptable dikrotiske hakkhastigheter, velg siden av nakken med det mest robuste indre jugulære Doppler-spekteret.

4. Fest ultralydsenheten til nakken

  1. Forbered deg på å feste enheten til den valgte halspulsåren ved visuelt å merke hvor på nakken det beste signalet ble oppnådd. Bruk om nødvendig en hudmerkepenn for å identifisere den optimale plasseringsposisjonen. Løft enheten fra nakken, og fjern beskyttelsesstøtten fra limet festet til ultralydsenheten.
  2. Vær oppmerksom på transduserflaten på ultralydsenheten, og bestem om det er tilstrekkelig mengde ultralydgel igjen. Påfør om nødvendig en liten mengde ultralydgel på transduserens ansikt. Fjern overflødig ultralydgel fra nakken som kan ha blitt igjen under signaloppdagelsen, da dette kan forstyrre vedheft av enheten.
  3. Sett enheten tilbake i nakken til plasseringen identifisert i trinn 4.1, med den store siden av svingerkilen pekende nedover mot hjertet. Glatt limets vinger over nakken. Fjern beskyttelsesbaksiden fra spissene på limet etter å ha trukket stramt; Plasser filmingen mot huden for å feste enheten helt til nakken. Overvåk hals- og jugulær spektra gjennom adhesjon for å sikre at signalet ikke går tapt.

5. Utføre en preload utfordring via en passiv benheving (PLR)

  1. Sørg for at pasienten er i halvt liggende stilling på sykehussengen eller gurneyen, som identifisert i trinn 1.2.
  2. Fjern applikasjonsdataene for smartenheten ved å trykke på start på nytt i smartenhetsapplikasjonen. Trykk på start vurdering av smartenhetsapplikasjonen for å få grunnlinjemålene for passiv benheving (PLR). Begynn med 30-60 s av hvile baseline med pasienten i semi-liggende stilling på sykehussengen eller gurney. Se etter en markør som vises på den nederste delen av programdisplayet for å angi begynnelsen av vurderingen.
  3. Forbered de nødvendige tiltakene for å utføre en PLR (f.eks. få ekstra sykepleiehjelp etter behov).
  4. Når du er klar til å utføre en PLR, trykker du på merkeintervensjon på smartenhetsapplikasjonen for å indikere begynnelsen på forhåndsbelastningsutfordringen (i dette tilfellet en PLR). Se etter en markør som vises på den nederste delen av applikasjonsdisplayet for å indikere begynnelsen på intervensjonen. Utfør en PLR; Uten å berøre pasienten, flytt sykehussengen eller båren slik at overkroppen beveges nedover til horisontalen og bena løftes til 30-45° over horisontalen.
    MERK: Brukeren må være nøye med å holde pasienten helt passiv under denne manøveren.
  5. Hold pasienten i PLR-stilling i 90-120 s.
    MERK: Gjennom manøveren er det viktig at pasienten holder nakken helt stille for ikke å endre insonasjonsvinkelen mellom transduserens ansikt og karene i nakken. Hvis nødvendig, stabiliser pasientens nakke manuelt.
  6. Observer jugular Doppler-spekteret på smartenhetens applikasjon under intervensjonen; vurdere for endringer i den absolutte jugularvenøse hastigheten og dens mønster som surrogat for jugularvenetrykket.
  7. Observer utviklingen av de grønne stolpene på smartenhetsapplikasjonen under intervensjonen; vurdere for endringer i ccFT før og etter starten av preload challenge. Smartenhetsapplikasjonen kvantifiserer automatisk ccFT for hver hjertesyklus og representerer dette som en grønn søyle.
  8. Når intervensjonen er fullført, trykker du på sluttvurdering på smartenhetsapplikasjonen. Se etter en markør som skal vises på den nederste delen av applikasjonsdisplayet for å indikere slutten av vurderingen.
  9. Returner pasienten tilbake til baseline, semi-liggende stilling.
  10. Hvis ønskelig, trykk lagre på smartenhetsapplikasjonen for å lagre vurderingen og eksportere datafilene (se ytterligere datanotater for mer informasjon).

6. Observere endringene i carotiskorrigert strømningstid (ccFT) på smartenhetsapplikasjonen etter fullført vurdering

  1. Vær oppmerksom på de vurderte endringene i ccFT som vises i en gul boks nederst til høyre i applikasjonen.
    MERK: Smartenhetsapplikasjonen kvantifiserer automatisk endringene i ccFT mellom de registrerte basislinjemålingene og preload challenge/intervention-målingene.
  2. Trykk lagre på applikasjonen, og vent til dataene blir delt inn i følgende filer: to filer i .txt format som inneholder IQ og Tick-data fra Doppler-enhetens maskinvare; en PKL-formatfil som inneholder spektrograminformasjonen (bruk denne til å visualisere sanntidsinnsamlede data online); og to .json-formatfiler som inneholder øktinformasjonen (for eksempel dato og klokkeslett, maskinvareinnstillinger for smartenheter, brukerinnstillinger og mer) og sanntidsberegninger per hjertesyklus.

Representative Results

Når det gjelder tolkning av kontinuerlig venøs-arteriell doppler-ultralyd under en preload-utfordring, er generelle fysiologiske responser illustrert i figur 1, figur 2, figur 3 og figur 4.

For det første, hos en pasient med en normal, oppreist hjertefunksjonskurve, ledsages en liten økning i hjertets forbelastning (f.eks. som utledet av jugulær venøs doppler) av en relativt stor økning i slagvolumet (f.eks. som indikert ved ccFT-forstørrelse)2,14,36; Dette er eksemplifisert ved figur 1. Utledning av endringer i jugularvenøst trykk (JVP) fra jugular Doppler-spekteret under preload challenge fortjener litt utdyping. Igjen er denne fysiologiske variabelen et surrogat for hjerteforspenning eller fylling. Normalt kollapses halsvenen i oppreist stilling når jugularvenøst trykk er mindre enn atmosfærisk trykk. I dopplerspekteret oversetter dette til en relativt høy hastighet (dvs. vanligvis mer enn 50 cm / s) med minimale pulsasjoner og lav amplitude (dvs. intensiteten eller "lysstyrken" til jugularsignalet). Deretter, hvis det jugulære venetrykket stiger under manøveren, runder venen ut i diameter, dens hastighet faller (dvs. vanligvis til mindre enn 50 cm / s), intensiteten (dvs. "lysstyrke") øker, og bølgeformen blir mer pulsatil 2,14,36. Som vist i figur 1 indikerer endringen i venøs dopplermorfologi at vena jugularis har økt i diameter (dvs. fallende hastighet, stigende amplitude) og begynner å følge de rette atrietrykkavbøyningene. Selv om det ikke er avbildet, med økt høyre atrietrykk, kan "v" -bølgen under sen systole spalte den monofasiske bølgen sett i figur 1 til en systolisk "s" hastighetsbølge og en diastolisk "d" hastighetsbølge 2,14,36. I hittil upubliserte data hos friske frivillige observerte vi at jugularvenøs dopplermorfologi var det mest nøyaktige venøse ultrasonografiske målet for å skille lave fra høye preload-tilstander.

Derimot er en unormal respons vist i figur 2. Et klinisk eksempel på denne patofysiologien er en hypovolemisk, veno-dilatert, septisk pasient med utviklende septisk hjertedysfunksjon 2,15,36. En slik pasient har redusert venøs retur (som reduserer hjertets forspenning, dvs. høyre atrielt eller jugulær venetrykk) og samtidig deprimert hjertefunksjon 2,15,35,36. Ved baseline demonstrerer derfor denne pasienten en kontinuerlig, lav-JVP venøs dopplermorfologi som øker (dvs. blir mer pulsatil) under preloadutfordringen uten en signifikant økning i ccFT. Dette beskriver effektivt en flat helning av hjertefunksjonskurven.

Resultatene fra kontinuerlig venøs-arteriell doppler kunne også varsle behandlende kliniker om problemer med PLR selv. For eksempel, i noen situasjoner, kan PLR ikke rekruttere nok venøst blod fra nedre ekstremiteter og splanchnic sirkulasjon for å generere en fysiologisk effektiv preload utfordring4. Uten å vurdere hjertefyllingen, kan dette resultere i en "falsk negativ" PLR. Men hvis klinikeren ser liten ccFT-respons (dvs. som et slagvolumsurrogat) kombinert med ingen endring i den venøse doppleren (dvs. som surrogat for preload), kan dette varsle en ineffektiv PLR, som vist i figur 3.

Til slutt er det kritisk at PLR-manøveren er tro mot sin navnebror, noe som betyr at det ikke er noen anstrengelse av pasienten når torso faller og bena løfter13. Dette unngår adrenerg utflod, noe som kan øke hjertefunksjonen uavhengig av venøs retur; Som beskrevet i figur 4 kan imidlertid dette uønskede scenariet indikeres av parametrene for stigende slagvolum i arterielt signal kombinert med en venøs dopplermorfologi, noe som tyder på redusert venetrykk.

Figure 1
Figur 1 Økt helning på hjertefunksjonskurven. I et eksempel på et "normalt" eller "forventet" resultat utvikler den venøse bølgeformen seg fra å være høy hastighet, lav amplitude og ikke-pulsatil til å være lavere hastighet, høyere amplitude og pulsatil karakter. Den pulsatile venøse bølgeformen kan markeres med et monofasisk signal, som vist her. Samtidig viser den arterielle dopplerbølgeformen en økning i ccFT fra baseline, noe som tyder på at økningen i hjerteforspenningen møtes av en stigende hjerteutgang. Disse responsene, samlet, indikerer en "hjertefunksjon" -kurve med en bratt skråning. Y-aksen på spekteret representerer hastigheten i centimeter per sekund. Den positive hastigheten er mot hjernen (f.eks. halspulsåren), mens den negative hastigheten er mot hjertet (f.eks. halshastigheten). X-aksen på spekteret er tid. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2 Flatt helning på hjertefunksjonskurven. En "unormal" respons under en preload-utfordring er preget av en venøs dopplerbølgeform som utvikler seg som ovenfor, men med en arteriell respons som ikke viser noen signifikant endring eller til og med en reduksjon i ccFT sammenlignet med baseline, som vist her. Denne konstellasjonen av venøse og arterielle funn innebærer en flat eller potensielt nedsatt hjertefunksjonskurve med økt forspenning. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Ingen endring hos venedoppler. En preload-utfordring som ikke viser noen signifikant endring i den venøse dopplerbølgeformen, kan representere en utilstrekkelig endring i hjertefyllingen, noe som betyr at ingen endring i arteriespekteret forventes. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Fallende forspenning under en utfordring ved forhåndsinnlasting. En preload-utfordring som viser stigende venehastighet og en signifikant økning i arterielle dopplermålinger kan bety forsterket adrenerg tone (dvs. sympatisk stimulering) slik at hjertefunksjonen øker uavhengig av venøs retur. Denne omstendigheten kan være et resultat av en "ikke-passiv" benheving, for eksempel hvis pasienten anstrenger seg for å endre kroppsstilling. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5: Enheten på en frivillig. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Discussion

Hovedformålet med dette visuelle eksperimentet er å beskrive en protokoll for samtidig sporing av surrogater av hjertets forhåndsbelastning og utgang under en godt validert PC ved hjelp av en trådløs, bærbar ultralyd. Målet er ikke å beskrive en spesifikk studieprotokoll hos pasienter i seg selv. Beskrivelsen av kontinuerlig venøs og arteriell doppler tjener imidlertid som et praktisk og fysiologisk grunnlag for å designe studier hos pasienter som både trenger gjenoppliving (f.eks. perioperativ periode, sepsis) eller gjenopplivning (f.eks. kongestiv hjertesvikt, dialyse, manglende frigjøring fra mekanisk ventilasjon)15,36.

Den beskrevne metoden benytter en bærbar, kontinuerlig bølgedoppler-ultralyd som samtidig insonerer en hovedvene og arterie for å utlede hjertefunksjonen under en PC15. Kritisk for denne metoden er valget av en hensiktsmessig, samarbeidsvillig pasient og sikre en minimal vinkelendring mellom fartøyene og transduseren gjennom hele vurderingen. Videre er det viktig å sikre en klar og konsistent dikrotisk hakkhastighet for å muliggjøre konsistent måling av den systoliske tiden. Til slutt må brukeren sette pris på den venøse dopplermorfologien og dens variasjon over et spekter av jugularvenetrykk (JVP), som diskutert ovenfor i de representative resultatene.

Som en modifikasjon av metoden som er beskrevet, i stedet for en PLR, kan PC-en bestå av en rask infusjon av intravenøs væske9, som beveger en helt liggende pasient fra horisontal til hodet ned med 15-30° (dvs. Trendelenburg-posisjonering)10, eller respiratoriske manøvrer som endeekspiratorisk okklusjon34. Disse tilnærmingene er fordelaktige ved at det er mindre pasientbevegelser og tilsynelatende redusert risiko for vinkelendring under vurderingen. Generelt krever feilsøking av alle PCer med bærbar ultralyd stabil nakkeposisjon, ekstra lim for å sikre insonasjonsvinkelen, forlengelse av vurderingen når fonasjons- eller deglutisjonsartefakter oppstår, reposisjonering av enheten eller tilsetning av ultralydgel for å optimalisere den akustiske koblingen til pasienten31.

Det er begrensninger i metoden for kardiovaskulær inferens beskrevet i dette manuskriptet. Med hensyn til det jugulære venøse signalet er dopplermorfologien et surrogat for jugularvenøs trykk, som i seg selv er et surrogat for høyre atrietrykk37,38,39,40. Det er derfor ingen sikkerhet for at hjertets forspenning økes basert på de venøse dopplerforandringene alene. Likevel varierer den venøse dopplerbølgeformen sin morfologi basert på trykkavbøyningene til høyre atrium17,18,41; Dette har blitt observert i flere store vener i tillegg til jugular. For eksempel estimerer evalueringer av vena cava superior og vena vena hepatic, portal, intrarenal og femoralis alle kvalitativt venetrykket42. Mer spesifikt dannes den fremtredende venøse hastighetsbølgen under systole av x-nedstigningen av høyre atrietrykk og den diastoliske hastighetsbølgen ved y-nedstigningen av høyre atrietrykk. Hastigheten nadir mellom systole og diastol skyldes høyre atrietrykk "v bølge"16,17,18,42.

I tillegg, mens varigheten av mekanisk systole er direkte proporsjonal med slagvolumet, er den systoliske tiden, lik SV, mediert av hjertefrekvens, forspenning, etterbelastning og kontraktilitet43. Mens ccFT-ligningen korrigerer for hjertefrekvens, er en begrensning av ccFT som surrogat for slagvolumet at den bestemmes av andre hemodynamiske innganger. Likevel har økninger i ccFT med minst 7 ms 24 eller med +2% -4% vist seg å nøyaktig oppdage en 10% økning i SV hos kritisk syke pasienter 24, friske frivillige som utfører en preload modifying manøver 44,45, og friske frivillige som gjennomgår simulert moderat til alvorlig blødning gjenopplivning 27. Videre har ccFT blitt brukt til nøyaktig å spore endrede SV-er i den elektive kirurgiske populasjonen under respiratoriske manøvrer46. Forutsatt at etterbelastning og kontraktilitet er relativt konstant under en fokusert PC, varierer ccFT først og fremst på grunn av endringer i SV.

Videre har de absolutte og relative kontraindikasjonene for denne tilnærmingen ennå ikke blitt utdypet, spesielt hos pasienter. Som nevnt ovenfor er den vanligste kontraindikasjonen sannsynligvis en manglende evne til å samarbeide (f.eks. delirisk, snakker, bevegelse, strenghet). Dette gjelder for mange moderne vitale tegnmonitorer, selv om den bærbare ultralyden er spesielt følsom for fonasjon og nakkebevegelse. Følgelig fungerer enheten veldig bra hos intuberte og lammede pasienter i operasjonen; En studie som bruker enheten på pasienter som får elektiv bypasstransplantasjon av koronararterien, registrerer seg for tiden. Fysiologisk variasjon mellom de motsatte karoten arterier i en bestemt pasient er mulig; Imidlertid reduseres denne bekymringen fordi pasienten i PC-paradigmet fungerer som sin egen kontroll (dvs. en pre-post intervensjon). Følgelig forventer vi at mens de forskjellige sidene av nakken (figur 5) kan gi litt forskjellige venøse og arterielle dopplersignaler, bør endringen være konsistent uten signifikante ensidige abnormiteter (f.eks. stenose). Fysiske begrensninger kan også utgjøre problemer (f.eks. Sentrale linjer, halsbånd mellom livmorhalsen, trakeotomistropper, traumer, korte halser eller alvorlig cervikal kyfose). Fysiologiske kontraindikasjoner som moderat til alvorlig carotisstenose, aortastenose, arytmi og unormale respiratoriske mønstre er også av potensiell bekymring. Generelt er imidlertid en PLR med sanntidsmålinger av hjerteutgang motstandsdyktig mot mange av disse problemene, inkludert arytmi 4,11. Enheten studeres for tiden både hos spontant pustende akuttmottakspasienter og i operasjonssalen; Andelen med ubrukelige signaler vil bli hentet fra disse dataene.

Betydningen av metoden beskrevet ovenfor er at den vedlagte ultralyden kan ta prøver av minutter med kontinuerlige data, mens håndholdte tilnærminger vanligvis er begrenset til noen få hjertesykluser48,49. I tillegg måler programvaren for bærbar ultralyd den arterielle Doppler-variasjonskoeffisienten. Fra dette implementeres et "smart vindu" for å prøve et tilstrekkelig antall hjertesykluser ved baseline og under intervensjonen; Dette statistiske instrumentet skreddersyr målepresisjonen for hver forhåndsbelastningsutfordring47. Dessuten, gitt at den bærbare ultralyden forblir festet til pasienten, reduseres risikoen for menneskelige faktorer50,51 som øker målevariabiliteten; Dette gjelder både arteriell og venøs insonasjon. Et annet viktig aspekt ved denne metoden er at samtidig venøs og arteriell dopplervurdering gjør det mulig for klinikeren å indirekte vurdere hjerteforspenningen under en dynamisk manøver; Dette anbefales av eksperter på området13, men utføres sjelden fordi det er tungvint å måle riktig atrietrykk. Følgelig gir kontinuerlig venøs-arteriell doppler under en PC et dypere bilde av hjertefunksjonen ved sengen. Selv om denne metoden beskrevet ovenfor kan brukes til å bedømme intravenøs væskeredning, holder den også løfte om å måle "de-gjenopplivning"15,52 eller forutsi avvenning fra mekanisk ventilasjon 53 og bør utforskes i fremtidig klinisk forskning. For eksempel kan diuresen hos pasienter med volumoverbelastning avsløres ved tegn på fallende høyre atrietrykk i venedopplersignalet etter hvert som volumfjerningen skrider frem. Videre, hvis pasienten får en PLR før og etter dialyse, bør endringen i arterielle dopplermålinger indikere økt hjertefunksjon, som tidligere rapportert52.

En metode for kontinuerlig venøs-arteriell Doppler under en PC oppnås best ved å følge de seks generelle trinnene som er skissert ovenfor i protokolldelen. Et nytt, trådløst, bærbart Doppler-ultralydsystem hjelper dette paradigmet ved å feste seg til en pasient og muliggjøre en relativt fast insonasjonsvinkel under forspenningsendringen. I utgangspunktet kan samtidig, øyeblikkelig, venøs-arteriell doppler utdype de to aksene i Frank-Starling-Sarnoff-forholdet og derfor gi ny innsikt i hjertefunksjonen. Dette er spesielt viktig ved håndtering av akutt syke pasienter; Både volumadministrasjon og fjerning kan forbedres med denne nye tilnærmingen. Mens diskusjonen ovenfor i stor grad er begrenset til ambulante applikasjoner, er ytterligere poliklinisk bruk innenfor sfærene kongestiv hjertesvikt, kronisk nyresvikt og pulmonal hypertensjon også muligheter. Følgelig kan kontinuerlig venøs-arteriell doppler låse opp uforutsette utforskningskanaler innen hemodynamikk og relaterte medisinske disipliner.

Disclosures

J.E.S.K., S.O.G., D.J., L.M.H., E.R., G.C., J.K.E. jobber for Flosonics Medical, oppstarten som bygger den bærbare Doppler-ultralyden; RA og B.N. erklærer ingen konkurrerende interesser.

Acknowledgments

Ingen.

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

Tilbaketrekking utgave 191
Kontinuerlig venøs-arteriell dopplerultralyd under en preload challenge
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