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Hämodynamisches Monitoring

Hämodynamisches Monitoring. Theoretische und praktische Aspekte. Hämodynamisches Monitoring. 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.

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Hämodynamisches Monitoring

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Presentation Transcript

  1. Hämodynamisches Monitoring Theoretische und praktische Aspekte

  2. Hämodynamisches Monitoring 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. Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie • Funktionsweise • Thermodilution • Pulskonturanalyse • Kontraktilitätsparameter • Nachlastparameter • Extravaskuläres Lungenwasser • Pulmonale Permeabilität

  4. Einführung in die PiCCO-Technologie Parameter zur Volumensteuerung Kontraktilität volumetrische Vorlast • statisch • - dynamisch differenziertes Volumenmanagement HZV EVLW PiCCO-Technologie

  5. Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise Messprinzip Die PiCCO-Technologie ist eine Kombination aus transpulmonaler Thermodilution und Pulskonturanalyse ZVK Lunge kleiner Kreislauf zentralvenöse Bolusinjektion PULSIOCATH arterieller Thermo-dilutionskatheter rechtes Herz linkes Herz PULSIOCATH PULSIOCATH großer Kreislauf

  6. EVLW RA RV PBV LA LV EVLW Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise Messprinzip Nach zentralvenöser Injektion durchläuft der Kältebolus nacheinander verschiedene intrathorakale Kompartimente Injektion des Indikators Zeitlicher Konzen-trationsverlauf(Thermodilutionskurve) Lunge rechtes Herz linkes Herz Über einen arteriellen Sensor wird der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung registriert

  7. EVLW RA RV PBV LA LV EVLW Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise Intrathorakale Kompartimente (Mischkammern) Intrathorakales Thermovolumen (ITTV) pulmonales Thermovolumen (PTV) größte einzelne Mischkammer Gesamtheit der Mischkammern

  8. Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie • Funktionsweise • Thermodilution • Pulskonturanalyse • Kontraktilitätsparameter • Nachlastparameter • Extravaskuläres Lungenwasser • Pulmonale Permeabilität

  9. Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Berechnung des Herzzeitvolumens Das HZV wird nach dem modifizierten Stewart-Hamilton-Algorithmusaus der Fläche unter der Thermodilutionskurve berechnet Tb Injektion t (Tb - Ti) x Vi xK HZVTD a = Tbx dt D ∫ Tb = Bluttemperatur Ti = Injektattemperatur Vi = Injektatvolumen ∫ ∆ Tb .dt = Fläche unter der Thermodilutionskurve K = Korrekturfaktor, aus spezifischem Gewicht und spezifischer Wärmekapazität von Blut und Injektat

  10. Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Thermodilutionskurven Die Fläche unter der Thermodilutionskurve ist umgekehrt proportional zum HZV. Temperatur 36,5 normales HZV: 5,5l/min 37 Temperatur Zeit 36,5 erniedrigtes HZV: 1,9l/min 37 Temperatur Zeit 36,5 erhöhtes HZV: 19l/min 37 10 5 Zeit

  11. Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Transpulmonale vs. pulmonalarterielle Thermodilution Transpulmonale TD (PiCCO) Pulmonalarterielle TD (PAK) Aorta Lunge PA kleiner Kreislauf LA zentralvenöse Bolusinjektion RA LV RV PULSIOCATH arterieller Thermo-dilutionskatheter rechtes Herz linkes Herz großer Kreislauf 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. Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Validierung der transpulmonalen Thermodilution Vergleich mit pulmonalarterieller Thermodiliution n (Pat. / Messungen) r bias ±SD(l/min) Friedman Z et al., Eur J Anaest, 2002 17/102 -0,04 ± 0,41 0,95 Della Rocca G et al., Eur J Anaest 14, 2002 60/180 0,13 ± 0,52 0,93 Holm C et al., Burns 27, 2001 23/218 0,32 ± 0,29 0.98 Bindels AJGH et al., Crit Care 4, 2000 45/283 0,49 ± 0,45 0,95 Sakka SG et al., Intensive Care Med 25, 1999 37/449 0,68 ± 0,62 0,97 Gödje O et al., Chest 113 (4), 1998 30/150 0,16 ± 0,31 0,96 McLuckie A. et a., Acta Paediatr 85, 1996 9/27 0,19 ± 0,21 - / - Vergleich mit der Fick-Methode Pauli C. et al., Intensive Care Med 28, 2002 18/54 0,03 ± 0,17 0,98 Tibby S. et al., Intensive Care Med 23, 1997 24/120 0,03 ± 0,24 0,99

  13. Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution erweiterte Analyse der Thermodilutionskurve Aus dem Verlauf der Thermodilutionskurve können bestimmte Zeitparameter ermittelt werden Tb Injektion Rezirkulation In Tb e-1 MTt DSt t MTt: Mean Transit time(mittlere Durchgangszeit) durchschnittliche Zeit, die der Indikator bis zum Erreichen des arteriellen Messpunkts benötigt DSt: Down Slope time(exponentielle Abfall- oder Auswaschzeit) exponentielle Abfallzeit der Thermodilutionskurve Tb = Bluttemperatur; lnTb = logarithmische Bluttemperatur; t = Zeit

  14. Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Berechnung von ITTV und PTV Aus den Zeitparametern der Thermodilutionskurve und dem HZV können ITTV und PTV berechnet werden Tb Injektion Rezirkulation In Tb e-1 MTt DSt t Pulmonales Thermovolumen PTV = Dst x HZV Intrathorakales Thermovolumen ITTV = MTt x HZV

  15. EVLW RA RV PBV LA LV EVLW Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Berechnung von ITTV und PTV Intrathorakales Thermovolumen (ITTV) pulmonales Thermovolumen (PTV) PTV = Dst x HZV ITTV = MTt x HZV

  16. EVLW RA RV PBV LA LV EVLW Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Volumetrische Vorlastparameter – GEDV Globales enddiastolisches Volumen (GEDV) ITTV PTV GEDV GEDV ist die Differenz zwischen intrathorakalem und pulmonalem Thermovolumen

  17. EVLW RA RV PBV LA LV EVLW Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Volumetrische Vorlastparameter – ITBV Intrathorakales Blutvolumen (ITBV) GEDV PBV ITBV ITBV ist die Summe aus gesamt enddiastolischem Volumen und pulmonalem Blutvolumen

  18. 3000 2000 1000 0 0 1000 2000 3000 Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Volumetrische Vorlastparameter – ITBV ITBV wird durch die PiCCO-Technologie aus dem GEDV errechnet intrathorakales Blutvolumen (ITBV) ITBVTD (ml) ITBV = 1.25 * GEDV – 28.4 [ml] GEDV(ml) GEDV vs. ITBV bei 57 Intensivpatienten Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000

  19. Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise und Thermodilution 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.

  20. Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie • Funktionsweise • Thermodilution • Pulskonturanalyse • Kontraktilitätsparameter • Nachlastparameter • Extravaskuläres Lungenwasser • Pulmonale Permeabilität

  21. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Kalibrierung der Pulskonturanalyse Die Pulskonturanalyse wird durch die transpulmonale Thermodilution kalibriert und ist eine Schlag-für-Schlag Echtzeitanalyse der arteriellen Druckkurve transpulmonale Thermodilution Pulskonturanalyse Injektion HZVTPD = SVTD HF T = Bluttemperatur t = Zeit P = Blutdruck

  22.  Patientenspezifischer Kalibrationsfaktor (wird mit Thermodilution ermittelt) Herzfrequenz Fläche unter der Druckkurve Aortale Compliance Form der Druckkurve Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Parameter der Pulskonturanalyse Herzzeitvolumen P(t) dP ( PCHZV = cal • HR • + C(p) • ) dt SVR dt Systole

  23. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Validierung der Pulskonturanalyse Vergleich mit pulmonalarterieller Thermodilution r n (Pat. / Messungen) bias ±SD (l/min) Mielcket al., J Cardiothorac Vasc Anesth 17 (2), 2003 22 / 96 -0,40 ± 1,3 - / - Rauch Het al., Acta Anaesth Scand 46, 2002 25 / 380 0,14 ± 0,58 - / - Felbinger TWet al., J Clin Anesth 46, 2002 20 / 360 -0,14 ± 0,33 0,93 Della Rocca Get al., Br J Anaesth 88 (3), 2002 62 / 186 -0,02 ± 0,74 0,94 Gödje Oet al., Crit Care Med 30 (1), 2002 24 / 517 -0,2 ± 1,15 0,88 Zöllner Cet al., J Cardiothorac Vasc Anesth 14 (2), 2000 19 / 76 0,31 ± 1,25 0,88 Buhre Wet al., J Cardiothorac Vasc Anesth 13 (4), 1999 12 / 36 0,03 ± 0,63 0,94

  24. SVmax SVmin SVmittel Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Parameter der Pulskonturanalyse Dynamische Parameter der Volumenreagibilität – Schlagvolumenvariation SVmax – SVmin SVV = SVmittel Die Schlagvolumenvariation ist die Variation der Schlagvolumina über den Atemzyklus, gemessen über ein Zeitfenster von 30 sec.

  25. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Parameter der Pulskonturanalyse Dynamische Parameter der Volumenreagibilität – Pulsdruckvariation PPmax PPmin PPmittel PPmax – PPmin PPV = PPmittel Die Pulsdruckvariation ist die Variation der arteriellen Druckamplitude über den Atemzyklus, gemessen über ein Zeitfenster von 30 sec.

  26. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse 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 Schlag und liefert Echtzeitparameter. • Neben dem Herzzeitvolumen werden die Schlagvolumenvariation und die Pulsdruckvariation als dynamische Parameter der Volumenreagibilität kontinuierlich bestimmt.

  27. Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie • Funktionsweise • Thermodilution • Pulskonturanalyse • Kontraktilitätsparameter • Nachlastparameter • Extravaskuläres Lungenwasser • Pulmonale Permeabilität

  28. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter Die Kontraktilität ist ein Maß für die Leistungsfähigkeit des Herzmuskels • Kontraktilitätsparameter der PiCCO-Technologie: • dPmx (maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit) • GEF (globale Auswurffraktion) • CFI (kardialer Funktionsindex) kg

  29. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Pulskonturanalyse dPmx = maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit Der Kontraktilitätsparameter dPmx bezeichnet die maximale Geschwindigkeit des linksventrikulären Druckanstiegs.

  30. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Pulskonturanalyse dPmx = maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit n = 220 y = -120 + (0,8* x) r = 0,82 p < 0,001 femoral dP/max [mmHg/s] 2000 1500 1000 500 0 0 500 1000 1500 2000 LV dP/dtmax [mmHg/s] de Hert et al., JCardioThor&VascAnes 2006 dPmx zeigt bei 70 kardiochirurgischen Patienten eine gute Korrelation mit der direkt linksventrikulär gemessenen Druckanstiegsgeschwindigkeit.

  31. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung GEF = Globale Auswurffraktion LA 4 x SV GEF = GEDV RA LV RV • ist der Quotient aus dem vierfachen Schlagvolumen und dem globalen enddiastolischen Volumen • ist ein Parameter der links- und rechtsventrikulären Kontraktilität

  32. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung GEF = Globale Auswurffraktion sensitivity 1 15 18 8 12 16 10 0,8 19 5 0,6 20 D FAC, % -20 -10 10 20 0,4 22 -5 0,2 -10 r=076, p<0,0001 n=47 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 -15 1 specifity D GEF, % Combes et al, Intensive Care Med 30, 2004 Vergleich der GEF mit der mittels des Goldstandards TEE gemessenen Kontraktilität bei Patienten ohne isoliertes Rechtsherzversagen

  33. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung CFI = Kardialer Funktionsindex HI CFI = GEDVI • ist der Quotient aus dem Herzindex und dem globalen enddiastolischen Volumen • ist ebenso wie die GEF ein Parameter der links- und rechtsventrikulären Kontraktilität

  34. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung CFI = Kardialer Funktionsindex sensitivity 1 15 3 4 2 3,5 10 0,8 5 0,6 5 D FAC, % -20 -10 10 20 0,4 -5 6 0,2 -10 r=079, p<0,0001 n=47 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 -15 1 specifity D GEF, % Combes et al, Intensive Care Med 30, 2004 Vergleich der CFI mit der mittels des Goldstandards TEE gemessenen Kontraktilität bei Patienten ohne isoliertes Rechtsherzversagen

  35. Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie • Funktionsweise • Thermodilution • Pulskonturanalyse • Kontraktilitätsparameter • Nachlastparameter • Extravaskuläres Lungenwasser • Pulmonale Permeabilität

  36. Einführung in die PiCCO-Technologie – Nachlastparameter Nachlastparameter SVR = Systemischer vaskulärer Widerstand (MAD – ZVD) x 80 SVR = HZV • 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 = mittlerer arterieller Duck ZVD = zentraler Venendruck HZV = Herzzeitvolumen 80 = Faktor zur Korrektur der Einheiten

  37. Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitäts- und Nachlastparameter Zusammenfassung • 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 HZV berechneter Parameter der kardiozirkulatorischen Situation, der zusätzliche Informationen zur Steuerung der Volumen- und Katecholamintherapie liefert.

  38. Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie • Funktionsweise • Thermodilution • Pulskonturanalyse • Kontraktilitätsparameter • Nachlastparameter • Extravaskuläres Lungenwasser • Pulmonale Permeabilität

  39. Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Berechnung des extravaskulären Lungenwassers (EVLW) ITTV – ITBV = EVLW Das extravaskuläre Lungenwasser entspricht der Differenz aus intrathorakalem Thermovolumen und intrathorakalem Blutvolumen. Es bezeichnet den extravasalen Wassergehalt des Lungengewebes.

  40. Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Validierung des extravaskulären Lungenwassers Das EVLW der PiCCO-Technologie korreliert gut mit der Bestimmung des extravaskulären Lungenwassers durch die Referenzmethoden Gravimetrie und Farbstoffdilution Gravimetrie Farbstoffdilution ELWI by PiCCO ELWIST (ml/kg) Y = 1.03x + 2.49 40 25 20 30 n = 209 r = 0.96 15 20 10 10 5 R = 0,97 P < 0,001 0 0 0 10 20 30 0 5 10 15 20 25 ELWI by gravimetrics ELWITD (ml/kg) Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000 Katzenelson et al,Crit Care Med 32 (7), 2004

  41. Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser EVLW zur Quantifizierung eines Lungenödems Durch Blutgasanalysen kann ein hohes extravaskuläres Lungenwasser nicht zuverlässig erkannt werden. ELWI (ml/kg) 30 20 10 0 0 50 150 250 350 450 550 PaO2 /FiO2 Boeck J, J Surg Res 1990; 254-265

  42. Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser EVLW zur Quantifizierung eines Lungenödems Extravaskulärer Lungenwasserindex (ELWI) Normalbereich:3 – 7 ml/kg Normalbereich Lungenödem ELWI = 7 ml/kg ELWI = 19 ml/kg ELWI = 14 ml/kg ELWI = 8 ml/kg

  43. Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser EVLW zur Quantifizierung eines Lungenödems Auch Röntgen-Thorax-Aufnahmen können ein Lungenödem nicht quantifizieren und sind vor allem beim liegenden Patienten schwer zu beurteilen. Dradiographic score 80 r = 0.1 p > 0.05 60 40 20 0 -15 -10 10 15 -20 DELWI -40 -60 -80 Halperin et al, 1985, Chest 88: 649

  44. Mortalität (%) 100 n = 81 90 *p = 0.002 n = 373 80 80 70 60 70 50 60 40 50 30 40 20 30 10 0 20 0 0 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 12 - 16 16 - 20 > 20 ELWI (ml/kg) Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Relevanz der EVLW-Bestimmung Die Höhe des Extravaskulären Lungenwassers stellt einen Prädiktor für die Mortalität von Intensivpatienten dar. Mortalität (%) < 7 n = 45 7 - 14 n = 174 14 - 21 n = 100 > 21 n = 54 ELWI (ml/kg) Sturm J in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 129-139 Sakka et al , Chest 2002

  45. Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Relevanz der EVLW-Bestimmung Ein EVLW-gestütztes Volumenmanagement kann gegenüber einer PCWP-orientierten Therapie die Liegezeit und Beatmungsdauer von Intensivpatienten signifikant verkürzen. Beatmungstage Intensivpflegetage * p ≤ 0,05 n = 101 * p ≤ 0,05 22 Tage 9 Tage 15 Tage 7 Tage PAK Gruppe EVLW Gruppe PAK Gruppe EVLW Gruppe Mitchell et al, Am Rev Resp Dis 145: 990-998, 1992

  46. Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie • Funktionsweise • Thermodilution • Pulskonturanalyse • Kontraktilitätsparameter • Nachlastparameter • Extravaskuläres Lungenwasser • Pulmonale Permeabilität

  47. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Differenzierung eines Lungenödems PVPI = pulmonalvaskulärer Permeabilitätsindex EVLW EVLW PVPI = PBV PBV • 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)

  48. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Klassifizierung eines Lungenödems mit dem PVPI Unterschiedliche Werte des PVPI bei hydrostatischem und permeabilitätsbedingtem Lungenödem: Lungenödem hydrostatisch permeabilitätsbedingt PBV PBV EVLW EVLW EVLW EVLW PBV PBV PVPI normal (1-3) PVPI erhöht (>3)

  49. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Validierung des PVPI Der PVPI kann zwischen einem pneumoniebedingten und einem durch Herzinsuffizienz verursachten Lungenödem unterscheiden. PVPI 4 3 2 Herzinsuffizienz Pneumonie 16 Patienten mit kongestiver Herzinsuffizienz und erworbener Pneumonie. ELWI war in beiden Gruppen 16 ml/kg. Benedikz et al ESICM 2003, Abstract 60

  50. Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Klinische Relevanz des Pulmonalvaskulären Permeabilitätsindex ELWIbeantwortet die Frage: Wieviel Wasser ist in der Lunge? PVPIbeantwortet die Frage: Was ist die Ursache dafür? und kann damit wertvolle Hinweise zur Therapie geben!

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