Anestezjologia i intensywna terapia
PiCCO a new concept of continuous cardiac output monitoring – new possibilities

Wstęp
Wprowadzenie przez Swana i Ganza do użytku klinicznego w 1970 r. cewnika termodilucyjnego radykalnie zwiększyło możliwości monitorowania układu sercowo-naczyniowego i stało się doniosłym osiągnięciem intensywnej terapii. Jednak wysokie ryzyko możliwych powikłań i stosunkowo duży koszt tej metody przyczyniły się do poszukiwania innych, mniej inwazyjnych i dokładniejszych sposobów oceny hemodynamicznej układu krążenia [1]. Nową koncepcję ciągłego monitorowania hemodynamicznego zastosowano w metodzie PiCCO (pulse continuous cardiac output), w której połączono technikę termodilucji przezpłucnej z komputerową analizą kształtu fali ciśnienia tętniczego. Na podstawie pomiaru termodilucji przezpłucnej wyliczana jest wartość rzutu minutowego serca – CO (cardiac output), oceniana jest wewnątrzklatkowa objętość krwi – ITBV (intrathoracic blood volume), pozanaczyniowa woda wewnątrzpłucna – EVLW (extravascular lung water) oraz indeks funkcji serca – CFI (cardiac function index). Komputerowa analiza kształtu fali ciśnienia tętniczego pozwala na ocenę w sposób ciągły (podczas każdego skurczu serca) rzutu minutowego serca – CCO (continuous cardiac output), objętości wyrzutowej – SV (stroke volume), systemowego oporu naczyniowego – SVR (systemic vascular resistance) i wskaźnika czynności skurczowej lewej komory – dPmax (index of left ventricular contractility). Celem niniejszej pracy jest przedstawienie podstawowych założeń teoretycznych metody PiCCO oraz jej nowych możliwości w zakresie monitorowania hemodynamicznego układu krążenia.
Termodilucja przezpłucna
Układ pomiarowy PiCCO nie wykorzystuje cewnika Swan-Ganza. Warunkiem koniecznym jest wprowadzenie metodą Saldingera do tętnicy udowej (w przyszłości być może również do tętnicy pachowej lub promieniowej) specjalnego cewnika dotętniczego, celem monitorowania ciągłego zapisu ciśnienia tętniczego metodą bezpośrednią, a wbudowany w ścianę kaniuli termistor rejestruje temperaturę krwi. Niezbędne jest również założenie standardowego cewnika dożylnego (np. dwu- lub trójświatłowego, długość i średnica bez znaczenia), którego koniec dystalny należy umieścić w okolicy prawego przedsionka, najlepiej z dostępu przez żyłę szyjną wewnętrzną. Do odprowadzenia proksymalnego cewnika podłącza się przepływowy czujnik temperatury, który mierzy temperaturę iniektatu. Aby zmierzyć CO metodą termodilucji przezpłucnej, należy wstrzyknąć określoną objętość znacznika temperaturowego (np. schłodzoną sól fizjologiczną) poprzez cewnik dożylny, w okolicę prawego przedsionka. Wstrzyknięty znacznik przepływa przez prawe serce, krążenie płucne, następnie lewe serce i dociera do aorty brzusznej, gdzie następuje rejestracja zmian temperatury przepływającej krwi. Wykreślona przez urządzenie rejestrujące krzywa termodilucji przezpłucnej, w porównaniu z krzywą uzyskiwaną przy użyciu cewnika S-G jest znacznie wydłużona w czasie i bardziej płaska. Pole pod krzywą jest obliczane w sposób tradycyjny za pomocą algorytmu Stewarta-Hamiltona, poszerzonego o algorytmiczną korekcję podstawowego dryfu temperaturowego. Pomimo długiej drogi, jaką musi pokonać znacznik temperaturowy od miejsca iniekcji do miejsca detekcji, czynnik ten nie wpływa na dokładność pomiaru rzutu minutowego. W licznych pracach klinicznych nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic pomiędzy wartościami CO, uzyskiwanymi podczas pomiaru metodą termodilucji przezpłucnej i termodilucji z zastosowaniem cewnika umieszczonego w tętnicy płucnej [2, 3]. Nieprawidłowa krzywa termodilucyjna PiCCO może powstać w przypadku przecieków wewnątrzsercowych, znacznej niedomykalności zastawki trójdzielnej, stenozy aortalnej, tętniaków aorty i krążenia pozaustrojowego, co prowadzi do zafałszowania wyników.
Ciągły pomiar rzutu minutowego serca na podstawie analizy tętna
Aby prowadzić monitorowanie CCO, konieczne jest wcześniejsze przeprowadzenie kalibracji układu pomiarowego, czyli dokonanie pomiaru CO metodą termodilucji przezpłucnej. Uzyskanej wartości CO jest przypisywany aktualny kształt krzywej ciśnienia tętniczego, co stanowi punkt wyjściowy w dalszej analizie komputerowej. Ponadto, podczas kalibracji obliczany jest współczynnik kalibracyjny oraz mierzona podatność aorty na podstawie zależności pomiędzy przyrostem ciśnienia wewnątrzaortalnego a objętością wyrzutową, obliczoną na podstawie rzutu minutowego. Komputerowa kalkulacja CCO opiera się na algorytmie Weselinga, który oprócz ustalonego współczynnika kalibracji (cal), częstości akcji serca (HR), podatności aorty (Cp), oblicza powierzchnię pola pod częścią systoliczną krzywej ciśnienia tętniczego (P(t)/SVR) odpowiadającej objętości wyrzutowej oraz uwzględnia jej kształt, będący wynikiem zmian ciśnienia w jednostce czasu (dP/dt) [4 ,5] (ryc. 1.): CCO = cal x HR x ∫ ( P(t)/SVR + Cp x dP/dt ) dt Komputerowej analizie poddawane są 3 kolejne fale ciśnienia tętniczego, a uzyskane wartości CCO, SV i SVR wyświetlane są w postaci liczbowej w sposób ciągły na ekranie monitora. Przeprowadzone badania porównawcze opisanej metody z tradycyjnym pomiarem CO za pomocą cewnika S-G, dowodzą jej dużej dokładności i powtarzalności [3, 5]. Aby odczyt CCO był wiarygodny należy układ pomiarowy ponownie wykalibrować po upływie 8 godz. lub gdy dochodzi do znacznej zmiany SVR, tj. >20%. Stosunek dP/dt przedstawiany jako dPmax jest pomiarem szybkości przyrostu ciśnienia w jednostce czasu w fazie systolicznej skurczu serca, dzięki czemu uzyskujemy dane o jego kurczliwości. Śledząc wartości tego parametru, można oceniać np. efekt działania stosowanych amin katecholowych.
Objętości wewnątrzklatkowe
Metoda PiCCO opiera się na założeniu, że można wyliczyć objętość poszczególnych kompartmentów wewnątrzklatkowych, przez które przepływa znacznik temperaturowy, czyli objętość płynów pomiędzy cewnikiem żylnym a cewnikiem tętniczym, która jest określana jako całkowita objętość wewnątrzklatkowa – ITTV (intrathoracic thermal volume). Składa się ona z wewnątrzklatkowej objętości krwi – ITBV oraz pozanaczyniowej wody wewnątrzpłucnej – EVLW. Natomiast w obrębie ITBV można wyróżnić całkowitą objętość końcoworozkurczową zawartą w jamach serca – GEDV (global end diastolic volume) oraz wewnątrzpłucną objętość krwi – PBV (pulmonary blood volume), co można przedstawić równaniami: ITTV = ITBV + EVLW ITBV = GEDV + PBV Powyższe równania zinterpretowano graficznie na ryc. 2. W metodzie PiCCO powyższe objętości nie są mierzone, lecz obliczane na podstawie uzyskanej wartości CO oraz ściśle zdefiniowanych odcinków czasowych krzywej termodilucyjnej, tj. czasu pojawiania się wskaźnika – At (appearance time), średniego czasu przepływu – MTt (mean transit time), czy czasu zanikania wskaźnika – DSt (downslope time) – ryc. 3. Iloczyny poszczególnych odcinków czasowych i rzutu minutowego pozwalają wyliczyć poszczególne objętości, np.: ITTV = MTt x CO = GEDV + PBV + EVLW PTV = DSt x CO = PBV + EVLW
Przydatność kliniczna mierzenia objętości wewnątrzklatkowych ITBV
W chwili obecnej, obciążenie wstępne jest przy łóżku chorego oceniane za pomocą parametrów ciśnieniowych, tj. ośrodkowego ciśnienia żylnego, czy ciśnienia zaklinowania w tętnicy płucnej. Wartości te są osobniczo zmienne, wykazują małą czułość w przypadku hipowolemii, a ponadto ich wartość jest zależna nie tylko od stopnia wypełnienia łożyska naczyniowego, lecz również od kurczliwości mięśnia sercowego, podatności naczyń oraz ciśnień wewnątrzklatkowych. Wiele badań eksperymentalnych i klinicznych dowodzi, że ITBV, na którą w 80% składa się GEDV i w 20% PBV, jest bardzo dokładną miarą objętościową obciążenia wstępnego serca i pozwala na pewne i precyzyjne prowadzenie terapii płynowej. Nie bez znaczenia w tym wypadku pozostaje również fakt, że wszystkie receptory biorące udział w regulacji objętościowej krążenia znajdują się w obrębie przestrzeni ITBV [6, 7].
Pozanaczyniowa woda wewnątrzpłucna EVLW
W codziennej praktyce klinicznej, ocena ilościowa stopnia uwodnienia miąższu płucnego jest praktycznie niemożliwa. Stany nadmiernego uwodnienia są rozpoznawane najczęściej osłuchowo lub na podstawie zdjęcia rentgenowskiego, a nierzadko dopiero wtedy, gdy dochodzi do pogorszenia saturacji krwi tętniczej. W metodzie PiCCO, podczas pomiaru przezpłucnego rzutu serca (CO), oceniany jest stopień uwodnienia płuc w ml/kg m.c. na podstawie obliczenia EVLW wg poniższego wzoru: EVLW = ITTV – ITBV Metoda ta stwarza nowe możliwości i jest w chwili obecnej jedynym badaniem przyłóżkowym, pozwalającym określić w sposób ilościowy zawartość pozanaczyniowej wody w miąższu płucnym. Ponadto, klinicznie przydatną informacją w przypadku zwiększonej przepuszczalności śródbłonka naczyń płucnych jest zależność EVLW i ITBV wyrażone w postaci ilorazu. Fizjologicznie wartość ta wynosi 0,25 i wzrasta wraz z przepuszczalnością śródbłonka [6, 7].
Całkowita objętość końcowo-rozkurczowa zawarta w jamach serca GEDV
Podczas pomiaru CO metodą termodilucji przezpłucnej określana jest wartość CFI, która jest ilorazem wskaźnika sercowego – CI (cardiac index) i GEDV; wartość bezwzględna CFI maleje wraz z pogorszeniem czynności skurczowej serca. Śledzenie zmian tego parametru pozwala na podejmowanie kluczowych decyzji klinicznych – optymalizację obciążenia wstępnego lub/i zastosowanie leków o działaniu inotropowo dodatnim [7].
Podsumowanie
PiCCO jest dynamiczną i małoinwazyjną metodą monitorowania układu krążenia, pozwalającą oznaczyć rzut minutowy serca, jego kurczliwość oraz precyzyjnie ocenić wielkość obciążenia wstępnego i następczego. Stwarza również nowe możliwości w zakresie ilościowej oceny stopnia uwodnienia miąższu płucnego, a uzyskane wyniki są łatwe w interpretacji klinicznej.
Piśmiennictwo
1. Ramsey SD, Saint S, Sullivan SD, Dey L, Kelley K, Bowdle A: Clinical and economic effects of pulmonary artery catheterization in nonemergent coronary artery bypass graft surgery. J Cardiothorac Vasc Anesth 2000; 14: 113-118. 2. Goedje O, Hoeke K, Lichtwarck-Aschoff M, Faltchauser A, Lamm P, Reichart B: Continuous cardiac output by femoral arterial thermodilution calibrated pulse contour analysis: comparison with pulmonary arterial thermodilution. Crit Care Med 1999; 27: 2407-2412. 3. Sakka SG, Reinhart K, Wegscheider K, Meier-Hellmann A: Is the placement of a pulmonary artery catheter still justified solely for the measurement of cardiac output? J Cardiothorac Vasc Anesth 2000; 14: 119-124. 4. Jellema WT, Wesseling KH, Groeneveld AB, Stoutenbeek CP, Thijs LG, van Lieshout JJ: Continuous cardiac output in septic shock by simulating a model of the aortic input impedance: a comparison with bolus injection thermodilution. Anesthesiology 1999; 90: 1317-1328. 5. Zollner C, Haller M, Weis M, Morstedt K, Lamm P, Kilger E, Goetz AE: Beat-to-beat measurement of cardiac output by intravascular pulse contour analysis: a prospective criterion standard study in patients after cardiac surgery. J Cardiothorac Vasc Anesth 2000; 14: 125-129. 6. Wiesenack C, Prasser C, Keyl C, Rodig G: Assessment of intrathoracic blood volume as an indicator of cardiac preload: single transpulmonary thermodilution technique versus assessment of pressure preload parameters derived from a pulmonary artery catheter. J Cardiothorac Vasc Anesth 2001; 15: 584-588. 7. Sakka SG, Ruhl CC, Pfeiffer UJ, Beale R, McLuckie A, Reinhart K, Meier-Hellmann A: Assessment of cardiac preload and extravascular lung water by single transpulmonary thermodilution. Intensive Care Med 2000; 26: 180-187.