Hämodynamisches Monitoring

Hämodynamisches Monitoring

Theoretische und praktische Aspekte

2


A. Physiologische Grundlagen

B. Monitoring

C. Optimierung des HZV

D. Messung der Vorlast

E. Einführung in die PiCCO-Technolgie

F. Praktisches Vorgehen

G. Anwendungsgebiete

H. Limitationen

3

E. Einführung in die PiCCO-Technologie

1. Funktionsweise

2. Thermodilution

3. Pulskonturanalyse

4. Kontraktilitätsparameter

5. Nachlastparameter

6. Extravaskuläres Lungenwasser

7. Pulmonale Permeabilität


4

PiCCO-Technologie

Parameter zur Volumensteuerung

Einführung in die PiCCO-Technologie

HZV

volumetrische Vorlast

EVLW

Kontraktilität

differenziertes Volumenmanagement

- statisch - dynamisch

5

Die PiCCO-Technologie ist eine Kombination aus transpulmonaler Thermodilution und Pulskonturanalyse

Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise

Messprinzip

linkes Herzrechtes Herz

kleiner Kreislauf

Lunge

großer KreislaufPULSIOCATHPULSIOCATH

ZVK

PULSIOCATH arterieller Thermo-dilutionskatheter

zentralvenöse Bolusinjektion

6

Injektion des Indikators

Zeitlicher Konzen-trationsverlauf (Thermodilutionskurve)

Nach zentralvenöser Injektion durchläuft der Kältebolus nacheinander verschiedene intrathorakale Kompartimente

Über einen arteriellen Sensor wird der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung registriert


Messprinzip

linkes Herzrechtes Herz Lunge

RA RV LA LVPBV

EVLW

EVLW

7

Intrathorakale Kompartimente (Mischkammern)


pulmonales Thermovolumen (PTV)

Intrathorakales Thermovolumen (ITTV)

Gesamtheit der Mischkammern

RA RV LA LVPBV

EVLW

EVLW

größte einzelne Mischkammer

8



1. Funktionsweise

2. Thermodilution






9

Tb x dt

(Tb - Ti) x Vi x

K

Tb

Injektion

t

∫ =HZVTD a

Tb = BluttemperaturTi = InjektattemperaturVi = Injektatvolumen∫ ∆ Tb

. dt = Fläche unter der Thermodilutionskurve

K = Korrekturfaktor, aus spezifischem Gewicht und spezifischer Wärmekapazität von Blut und Injektat

Das HZV wird nach dem modifizierten Stewart-Hamilton-Algorithmus aus der Fläche unter der Thermodilutionskurve berechnet

Berechnung des Herzzeitvolumens

Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution

10

Die Fläche unter der Thermodilutionskurve ist umgekehrt proportional zum HZV.

36,5

37

5 10

Thermodilutionskurven

normales HZV: 5,5l/min


36,5

37

36,5

37

Zeit

erniedrigtes HZV: 1,9l/min

erhöhtes HZV: 19l/min

Zeit

Zeit

Temperatur

Temperatur

Temperatur

11

Transpulmonale vs. pulmonalarterielle Thermodilution


linkes Herzrechtes Herz

kleiner Kreislauf

Lunge

großer Kreislauf

PULSIOCATH arterieller Thermo-dilutionskatheter

zentralvenöse Bolusinjektion

RA

RV

PA

LA

LV

Aorta

Transpulmonale TD (PiCCO) Pulmonalarterielle TD (PAK)

Bei beiden Verfahren fließt nur ein Teil des injizierten Indikators am Messort vorbei.

Das HZV wird trotzdem korrekt bestimmt, da nicht die Menge des detektierten Indikators sondern nur der Temperaturunterschied über die Zeit relevant ist!

12

Vergleich mit der Fick-Methode

0,970,68 ± 0,6237/449Sakka SG et al., Intensive Care Med 25, 1999

- / - 0,19 ± 0,219/27McLuckie A. et a., Acta Paediatr 85, 1996

0,960,16 ± 0,3130/150Gödje O et al., Chest 113 (4), 1998

0.980,32 ± 0,2923/218Holm C et al., Burns 27, 2001

0,930,13 ± 0,5260/180Della Rocca G et al., Eur J Anaest 14, 2002

0,95-0,04 ± 0,4117/102Friedman Z et al., Eur J Anaest, 2002

0,950,49 ± 0,4545/283Bindels AJGH et al., Crit Care 4, 2000

0,980,03 ± 0,1718/54Pauli C. et al., Intensive Care Med 28, 2002

24/120

n (Pat. / Messungen)

0,990,03 ± 0,24Tibby S. et al., Intensive Care Med 23, 1997

r bias ±SD(l/min)

Vergleich mit pulmonalarterieller Thermodiliution

Validierung der transpulmonalen Thermodilution


13

MTt: Mean Transit time (mittlere Durchgangszeit)

durchschnittliche Zeit, die der Indikator bis zum Erreichen des arteriellen Messpunkts benötigtDSt: Down Slope time (exponentielle Abfall- oder Auswaschzeit)

exponentielle Abfallzeit der Thermodilutionskurve

Rezirkulation

t

e-1

Tb

Aus dem Verlauf der Thermodilutionskurve können bestimmte Zeitparameter ermittelt werden

erweiterte Analyse der Thermodilutionskurve


Injektion

In Tb

MTt DSt

Tb = Bluttemperatur; lnTb = logarithmische Bluttemperatur; t = Zeit

14

Pulmonales Thermovolumen

PTV = Dst x HZV

Aus den Zeitparametern der Thermodilutionskurve und dem HZV können ITTV und PTV berechnet werden

Berechnung von ITTV und PTV


Rezirkulation

t

e-1

Tb

Injektion

In Tb

Intrathorakales Thermovolumen

ITTV = MTt x HZV

MTt DSt

15

pulmonales Thermovolumen (PTV)

Intrathorakales Thermovolumen (ITTV)

Berechnung von ITTV und PTV


ITTV = MTt x HZV

PTV = Dst x HZV

RA RV LA LVPBV

EVLW

EVLW

16

GEDV ist die Differenz zwischen intrathorakalem und pulmonalem Thermovolumen

Globales enddiastolisches Volumen (GEDV)

Volumetrische Vorlastparameter – GEDV


RA RV LA LVPBV

EVLW

EVLW

ITTV

GEDV

PTV

17

Volumetrische Vorlastparameter – ITBV


ITBV ist die Summe aus gesamt enddiastolischem Volumen und pulmonalem Blutvolumen

Intrathorakales Blutvolumen (ITBV)

GEDV

ITBV

PBVRA RV LA LVPBV

EVLW

EVLW

18

ITBVTD (ml)

ITBV = 1.25 * GEDV – 28.4 [ml]

GEDV vs. ITBV bei 57 Intensivpatienten

iintrantratthorakales horakales BBlutlutvvolumen (olumen (ITBVITBV))

Volumetrische Vorlastparameter – ITBV


ITBV wird durch die PiCCO-Technologie aus dem GEDV errechnet

0

1000

2000

3000

0 1000 2000 3000GEDV (ml)

Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000

19

Zusammenfassung Thermodilution

• Die PiCCO-Technologie ist ein gering invasives Verfahren zum Monitoring von Volumenstatus und kardiovaskulärer Funktion.

• Die transpulmonale Thermodilution dient der Berechnung verschiedener volumetrischer Parameter.

• Aus der Form der Thermodilutionskurve wird das HZV bestimmt.

• Über eine erweiterte zeitliche Analyse der Thermodilutionskurve können die volumetrischen Parameter der kardialen Vorlast berechnet werden.

• Für die Thermodilutionsmessung ist nur der Temperaturunterschied über die Zeit relevant, nicht das am Messort vorbeiströmende Indikatorvolumen.

Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise und Thermodilution

20

1. Funktionsweise

2. Thermodilution








21

transpulmonale Thermodilution

Die Pulskonturanalyse wird durch die transpulmonale Thermodilution kalibriert und ist eine Schlag-für-Schlag Echtzeitanalyse der arteriellen Druckkurve

Kalibrierung der Pulskonturanalyse

Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse

Injektion

Pulskonturanalyse

T = Bluttemperatur t = ZeitP = Blutdruck

HZVHZVTPDTPD= SV= SVTDTD

HFHF

22

PCHZV = cal • HR •P(t)SVR

+ C(p) •dPdt

( ) dt

Parameter der Pulskonturanalyse


Herzzeitvolumen

Patientenspezifischer Kalibrationsfaktor (wird mit Thermodilution ermittelt)

Herzfrequenz Fläche unterder Druckkurve

Form der DruckkurveAortale Compliance

Systole

23

n (Pat. / Messungen)

0,940,03 ± 0,6312 / 36Buhre W et al., J Cardiothorac Vasc Anesth 13 (4), 1999

19 / 76

24 / 517

62 / 186

20 / 360

25 / 380

22 / 96 - / --0,40 ± 1,3Mielck et al., J Cardiothorac Vasc Anesth 17 (2), 2003

0,880,31 ± 1,25Zöllner C et al., J Cardiothorac Vasc Anesth 14 (2), 2000

0,88-0,2 ± 1,15Gödje O et al., Crit Care Med 30 (1), 2002

0,94-0,02 ± 0,74Della Rocca G et al., Br J Anaesth 88 (3), 2002

0,93-0,14 ± 0,33Felbinger TW et al., J Clin Anesth 46, 2002

- / - 0,14 ± 0,58Rauch H et al., Acta Anaesth Scand 46, 2002

r

bias ±SD (l/min)

Vergleich mit pulmonalarterieller Thermodilution

Validierung der Pulskonturanalyse


24

SVSVmaxmax – SV – SVminminSVV =SVV =

SVSVmittelmittel

SVSVmaxmax

SVSVminmin

SVSVmittelmittel

Die Schlagvolumenvariation ist die Variation der Schlagvolumina über den Atemzyklus, gemessen über ein Zeitfenster von 30 sec.



Dynamische Parameter der Volumenreagibilität – Schlagvolumenvariation

25

PPPPmaxmax – PP – PPminminPPV =PPV =

PPPPmittelmittel

Die Pulsdruckvariation ist die Variation der arteriellen Druckamplitude über den Atemzyklus, gemessen über ein Zeitfenster von 30 sec.



Dynamische Parameter der Volumenreagibilität – Pulsdruckvariation

PPPPmaxmax

PPPPmittelmittel

PPPPminmin

26

Zusammenfassung Pulskonturanalyse – HZV und Volumenreagibilität


• Die Pulskonturanalyse der PiCCO-Technologie wird über die transpulmonale Thermodilution kalibriert.

• Die PiCCO-Technologie analysiert die arterielle Druckkurve Schlag für Schlagund liefert Echtzeitparameter.

• Neben dem Herzzeitvolumen werden die Schlagvolumenvariation und diePulsdruckvariation als dynamische Parameter der Volumenreagibilität

kontinuierlich bestimmt.

27



1. Funktionsweise

2. Thermodilution






28

Die Kontraktilität ist ein Maß für die Leistungsfähigkeit des Herzmuskels

Kontraktilitätsparameter der PiCCO-Technologie:

- dPmx (maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit)

- GEF (globale Auswurffraktion)

- CFI (kardialer Funktionsindex)

Kontraktilitätsparameter

Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter

kg

29

Kontraktilitätsparameter der Pulskonturanalyse


dPmx = maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit

Der Kontraktilitätsparameter dPmx bezeichnet die maximale Geschwindigkeit des linksventrikulären Druckanstiegs.

30

Kontraktilitätsparameter der Pulskonturanalyse


dPmx = maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit

femoral dP/max [mmHg/s]

LV dP/dtmax [mmHg/s]

dPmx zeigt bei 70 kardiochirurgischen Patienten eine gute Korrelation mit der direkt linksventrikulär gemessenen Druckanstiegsgeschwindigkeit.

de Hert et al., JCardioThor&VascAnes 2006

n = 220y = -120 + (0,8* x)r = 0,82p < 0,001

0

500

1000

1500

0 1000 1500

2000

2000500

31

• ist der Quotient aus dem vierfachen Schlagvolumen und dem globalenenddiastolischen Volumen

• ist ein Parameter der links- und rechtsventrikulären Kontraktilität

GEF = Globale Auswurffraktion

Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung


4 x SVGEF =

GEDV

LA

LVRA

RV

32

Combes et al, Intensive Care Med 30, 2004

GEF = Globale Auswurffraktion



Vergleich der GEF mit der mittels des Goldstandards TEE gemessenen Kontraktilität bei Patienten ohne isoliertes Rechtsherzversagen

sensitivity

0

0,4

0,6

0,8

0

1

0,2

0,2

0,4 0,6 0,81 specifity

22

20

19

18

16

12 8

FAC, %

GEF, %

5

10

-5

-20 -10 10 20

15

-15

-10

r=076, p<0,0001n=47

33

• ist der Quotient aus dem Herzindex und dem globalen enddiastolischen Volumen

• ist ebenso wie die GEF ein Parameter der links- und rechtsventrikulären Kontraktilität



CFI = Kardialer Funktionsindex

HICFI =

GEDVI

34

Combes et al, Intensive Care Med 30, 2004



Vergleich der CFI mit der mittels des Goldstandards TEE gemessenen Kontraktilität bei Patienten ohne isoliertes Rechtsherzversagen

sensitivity

0

0,4

0,6

0,8

0

1

0,2

0,2

0,4 0,6 0,81 specifity

6

5

43,5

3 2

FAC, %

GEF, %

5

10

-5

-20 -10 10 20

15

-15

-10

r=079, p<0,0001n=47

CFI = Kardialer Funktionsindex

35



1. Funktionsweise

2. Thermodilution






36

• wird errechnet aus dem Quotienten der Differenz zwischen MAD und ZVD und dem HZV

• stellt als Nachlastparameter eine weitere Determinante der kardiozirkulatorischen Situation dar

• ist ein wichtiger Parameter zur Steuerung der Volumen- und Katecholamintherapie

(MAD – ZVD) x 80SVR =

HZV

Nachlastparameter

Einführung in die PiCCO-Technologie – Nachlastparameter

SVR = Systemischer vaskulärer Widerstand

MAD = mittlerer arterieller Duck ZVD = zentraler VenendruckHZV = Herzzeitvolumen80 = Faktor zur Korrektur der Einheiten

37

• Der Parameter dPmx der Pulskonturanalyse liefert als Maß für die linksventrikuläre myokardiale Kontraktilität wichtige Informationen über die kardiale Funktion und Therapiesteuerung.

• Die Kontraktilitätsparameter GEF und CFI sind aussagekräftige Parameter zur Beurteilung der globalen systolischen Funktion und tragen zur frühzeitigen Diagnose eines myokardialen Versagens bei.

• Der systemische vaskuläre Widerstand SVR ist ein aus Blutdruck und HZVberechneter Parameter der kardiozirkulatorischen Situation, der zusätzliche Informationen zur Steuerung der Volumen- und Katecholamintherapie liefert.

Zusammenfassung

Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitäts- und Nachlastparameter

38



1. Funktionsweise

2. Thermodilution






39

ITTV

– ITBV

= EVLW

Das extravaskuläre Lungenwasser entspricht der Differenz aus intrathorakalem Thermovolumen und intrathorakalem Blutvolumen. Es bezeichnet den extravasalen Wassergehalt des Lungengewebes.

Berechnung des extravaskulären Lungenwassers (EVLW)

Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser

40

Katzenelson et al,Crit Care Med 32 (7), 2004 Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000

Gravimetrie Farbstoffdilution

Das EVLW der PiCCO-Technologie korreliert gut mit der Bestimmung des extravaskulären Lungenwassers durch die Referenzmethoden Gravimetrie und Farbstoffdilution

Validierung des extravaskulären Lungenwassers


n = 209r = 0.96

ELWI by gravimetrics

ELWI by PiCCO

R = 0,97P < 0,001

Y = 1.03x + 2.49

0

10

20

30

20 30

40

10

ELWITD (ml/kg)

0

5

10

20

15 25

25

50 100 20

15

ELWIST (ml/kg)

41

Durch Blutgasanalysen kann ein hohes extravaskuläres Lungenwasser nicht zuverlässig erkannt werden.

EVLW zur Quantifizierung eines Lungenödems


PaO2 /FiO2

10

20

550

30

150 2500 450

ELWI (ml/kg)

050 350

Boeck J, J Surg Res 1990; 254-265

42



ELWI = 7 ml/kg

ELWI = 8 ml/kgELWI = 14 ml/kg

ELWI = 19 ml/kg

Extravaskulärer Lungenwasserindex

(ELWI) Normalbereich:

3 – 7 ml/kg

Lungenödem

Normalbereich

43

40

Halperin et al, 1985, Chest 88: 649



Auch Röntgen-Thorax-Aufnahmen können ein Lungenödem nicht quantifizieren und sind vor allem beim liegenden Patienten schwer zu beurteilen.

r = 0.1p > 0.05

0

20

80

15-10-15 10

60

radiographic score

-80

-60

-40

-20 ELWI

44

ELWI (ml/kg)

> 21 n = 54

14 - 21 n = 100

7 - 14 n = 174

< 7 n = 45

Mortalität (%)

10

00

n = 373*p = 0.002

20

30

40

50

60

70

80

Relevanz der EVLW-Bestimmung


Die Höhe des Extravaskulären Lungenwassers stellt einen Prädiktor für die Mortalität von Intensivpatienten dar.

ELWI (ml/kg) 4 - 6

30

0

Mortalität (%)

20

n = 81

40

50

60

70

80

6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 16 16 - 20 > 20

90

100

Sakka et al , Chest 2002Sturm J in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 129-139

45

Intensivpflegetage

Mitchell et al, Am Rev Resp Dis 145: 990-998, 1992

Relevanz der EVLW-Bestimmung


Ein EVLW-gestütztes Volumenmanagement kann gegenüber einer PCWP-orientierten Therapie die Liegezeit und Beatmungsdauer von Intensivpatienten signifikant verkürzen.

Beatmungstage

PAK Gruppe

n = 101* p ≤ 0,05

PAK GruppeEVLW Gruppe EVLW Gruppe

22 Tage 15 Tage9 Tage 7 Tage

* p ≤ 0,05

46



1. Funktionsweise

2. Thermodilution






47

Differenzierung eines Lungenödems

Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität

PVPI = pulmonalvaskulärer Permeabilitätsindex

• ist der Quotient aus Extravaskulärem Lungenwasser und Pulmonalem Blutvolumen

• ist ein Maß für die Permeabilität der Lungengefäße und dient damit zur Klassifikation eines Lungenödems (hydrostatisch vs. permeabilitätsbedingt)

EVLWPVPI =

PBVPBV

EVLW

48

permeabilitätsbedingt

PVPI normal (1-3) PVPI erhöht (>3)

Klassifizierung eines Lungenödems mit dem PVPI


Unterschiedliche Werte des PVPI bei hydrostatischem und permeabilitätsbedingtem Lungenödem:

Lungenödem

hydrostatisch

PBV

EVLW

PBV

EVLW

PBV

EVLW

PBV

EVLW

49

16 Patienten mit kongestiver Herzinsuffizienz und erworbener Pneumonie. ELWI war in beiden Gruppen 16 ml/kg.

Validierung des PVPI


Der PVPI kann zwischen einem pneumoniebedingten und einem durch Herzinsuffizienz verursachten Lungenödem unterscheiden.

Benedikz et al ESICM 2003, Abstract 60

Herzinsuffizienz

PVPI

Pneumonie

4

3

2

50

ELWI beantwortet die Frage:

Klinische Relevanz des Pulmonalvaskulären Permeabilitätsindex


PVPI beantwortet die Frage:

und kann damit wertvolle Hinweise zur Therapie geben!

Wieviel Wasser ist in der Lunge?

Was ist die Ursache dafür?

51

Zusammenfassung

Einführung in die PiCCO-Technologie – EVLW und Pulmonale Permeabilität

• Das EVLW als valide Messgröße für den extravasalen Wassergehalt der Lunge ist der einzige bettseitig erhebbare Parameter zur Quantifizierung eines

Lungenödems.

• Blutgasanalysen und Röntgen-Thorax-Aufnahmen sind zur Erkennung und Beurteilung eines Lungenödems nicht geeignet.

• Die Höhe des EVLW stellt einen Prädiktor für die Mortalität von Intensivpatienten dar.

• Der Pulmonalvaskuläre Permeabilitätsindex PVPI kann zur Differenzierung zwischen einem hydrostatischen und einem permeabilitätsbedingten Lungenödem verwendet werden.

Documents

Hämodynamisches Monitoring