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Medizin

Kontinuierlicher venös-arterieller Doppler-Ultraschall während einer Preload-Challenge

Published: January 20, 2023
doi:
10.3791/64410
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1Health Sciences North Research Institute, 2Flosonics Medical, 3Northern Ontario School of Medicine

Summary

Die Frank-Starling-Sarnoff-Kurve ist klinisch bedeutsam und beschreibt den Zusammenhang zwischen kardialer Vorlast und Leistung. Dieser Bericht veranschaulicht eine neuartige Methode der simultanen jugularvenösen und carotisarteriellen Doppler-Velocimetrie als transiente Surrogate der kardialen Vorlast bzw. des kardialen Ausgangs; Dieser Ansatz wird durch kabellosen, tragbaren Doppler-Ultraschall ermöglicht.

Abstract

Eine Preload Challenge (PC) ist ein klinisches Manöver, das erstens die Herzfüllung (d. h. die Vorlast) erhöht und zweitens die Änderung des Herzzeitvolumens berechnet. Grundsätzlich ist ein PC ein Ansatz am Krankenbett, um die Frank-Starling-Sarnoff-Kurve (d. h. die “Herzfunktion”) zu testen. Normalerweise weist diese Kurve eine steile Steigung auf, so dass eine kleine Änderung der kardialen Vorlast eine große Änderung des Schlagvolumens (SV) oder des Herzzeitvolumens erzeugt. In verschiedenen Krankheitsstadien flacht die Steigung dieser Beziehung jedoch ab, so dass eine Erhöhung des Volumens in das Herz zu einem geringen Anstieg der SV führt. In diesem pathologischen Szenario ist es unwahrscheinlich, dass eine zusätzliche kardiale Vorlast (z. B. intravenöse Flüssigkeit) physiologisch wirksam ist und zu Schäden führen kann, wenn sich eine Organstauung entwickelt. Daher ist es klinisch nützlich, sowohl die kardiale Vorlast als auch die kardiale Leistung abzuleiten, da sie die intravenöse (IV) Flüssigkeitsreanimation leiten kann. Dementsprechend ist es das Ziel dieses Protokolls, eine Methode zur gleichzeitigen Verfolgung der Surrogate der kardialen Vorlast und Leistung unter Verwendung eines neuartigen, drahtlosen, tragbaren Ultraschalls während einer gut validierten Vorlastherausforderung zu beschreiben.

Introduction

Die Frank-Starling-Sarnoff-Kurve beschreibt den Zusammenhang zwischen kardialer Vorlast und Leistung 1,2,3,4. Historisch wird diese Kurve dargestellt, indem der rechte Vorhofdruck auf die Abszisse und das Herzzeitvolumen oder Schlagvolumen (SV)5 auf die Ordinate aufgetragen werden. Die Beurteilung der Steigung dieser Kurve ist klinisch wichtig, da die Beziehung zwischen Herzfüllung und -ausscheidung dynamisch ist. Die Steigung der Kurve gibt somit Aufschluss über die Reanimationsstrategie 1,4. Insbesondere, wenn die Steigung der Frank-Starling-Sarnoff-Kurve (d. h. “Herzfunktion”) steil ist, erhöht eine Erhöhung der Vorlast (z. B. die Verabreichung von intravenöser Flüssigkeit) die Leistung. Wenn die Steigung der Herzfunktionskurve hingegen flach ist, erhöht die intravenöse (IV) Flüssigkeitszufuhr den SV2 nicht.

Es ist wichtig zu wissen, wann die intravenöse Flüssigkeit die SV erhöht oder nicht, damit der behandelnde Arzt physiologisch unwirksame Flüssigkeit 4,6 vermeiden kann, d. h. das Szenario, in dem die intravenöse Flüssigkeitszufuhr an einen Patienten die SV 7,8 nicht erhöht. Die Identifizierung dieses relativ häufigen klinischen Zustands erfolgt über eine Preload Challenge (PC), bei der es sich um ein klinisches Manöver handelt, das die Steigung der Herzfunktionskurve “testet”3. Ein PC wird erreicht, indem die Herzfüllung schnell erhöht und die Veränderung in SV9 gemessen wird. Wie oben beschrieben, kann intravenöse Flüssigkeit als PC fungieren, ebenso wie Gravitationsmanöver wie das Bewegen des Kopfes unter das Niveau des Herzens (d. h. Trendelenburg-Positionierung)10 oder das Bewegen aus einer halbliegenden Position in die Rückenlage mit angehobenen Beinen (d. h. ein passives Beinheben)11. Tatsächlich ist das passive Beinheben (PLR) ein gut akzeptierter und validierter PC, der auf modernen Intensivstationen eingesetzt wird und von Experten vor der intravenösen Flüssigkeitsverabreichung während der Sepsis-Wiederbelebung empfohlen wird 4,12. Wichtig ist, dass der Arzt während der PLR sowohl die kardiale Vorlast (z. B. die Änderung des rechtsatrialen Drucks) als auch die Leistung (z. B. die Änderung der SV) messen sollte, um die kardiale Funktionskurve angemessen zu testen13. Ersteres wird jedoch selten durchgeführt, da gleichzeitige Maßnahmen umständlich sind und oft ein invasiver Katheter erforderlich ist, der in den rechten Vorhof gelegt wird.

Ultraschallchirurgische Surrogate der Herzfüllung und -leistung haben in den letzten Jahrzehnten an Popularität gewonnen, insbesondere in Notaufnahmen und Intensivstationen 2,14. Insbesondere fungiert die gleichzeitige Beurteilung einer großen Vene und einer großen Arterie als Surrogat für die kardiale Vorlast bzw. Leistung 2,15. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass morphologische Veränderungen im Doppler der großen Vene den rechten Vorhofdruck verfolgen – dies gilt für die innere Halsschlagader 16,17,18, die Leber- und Pfortadern 19, die obere Hohlvene 20, die untere Hohlvene21, die Oberschenkelvenen 22 und sogar die intrarenalen Venen23. Somit fungiert die Großvenen-Doppler-Velocimetrie als Surrogat für die Herzfüllung2. Der Doppler einer großen Arterie kann jedoch vorübergehend Veränderungen des Herzzeitvolumens verfolgen. Zum Beispiel haben sich Messungen der systolischen Zeit der A. carotiscommunis 24,25, der Geschwindigkeit 26,27,28 und des Flusses 29,30 als vielversprechend für die Erkennung von SV-Veränderungen erwiesen.

Ein neuartiger, kabelloser, tragbarer Dauerstrich-Doppler-Ultraschall, der gleichzeitig sowohl die Vena jugularis interna als auch die Arteria carotis communis insoniert, wurde bereits beschrieben 14,15,27,28,31,32,33,34,35,36. Hierin wird ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung während eines häufig eingesetzten, klinischen PCs – des passiven Beinhebens – dargestellt. Des Weiteren werden die Doppler-Morphologien der inneren Jugularis und der Arteria carotis communis während der PC als mögliche Surrogate der kardialen Vorlast bzw. des Herzausgangs beschrieben. Dieses Protokoll ist klinisch wichtig, da es sowohl eine praktische als auch eine physiologische Grundlage für zukünftige Patientenstudien bietet. Beispielsweise könnten stationäre Patienten (z. B. perioperatives Setting, Sepsis, kritisch krank) und ambulante Patienten (z. B. kongestive Herzinsuffizienz, Dialyse) durch die im Folgenden beschriebene Methode oder deren Modifikationen überwacht werden.

Protocol

Bei der Durchführung einer Vorspannungsherausforderung mit dem drahtlosen, tragbaren Doppler-Ultraschallsystem gibt es eine Reihe kritischer Schritte, die der Benutzer berücksichtigen sollte. Für dieses Protokoll wurde eine schriftliche und informierte Zustimmung eingeholt. Die Studie wurde vom Research Ethics Board of Health Sciences North geprüft und genehmigt. Die angewandten Verfahren entsprachen den lokalen ethischen Standards des Ausschusses für Menschenversuche und der Erklärung von Helsinki von 1975. 1. Identifizierung eines geeigneten Patienten Identifizieren Sie einen Patienten, bei dem das tragbare Doppler-Ultraschallgerät platziert werden soll. Stellen Sie sicher, dass der Patient ruhig und relativ bewegungslos ist, um die Phonation und den Schluck für die Dauer der Untersuchung (1-5 Minuten) zu minimieren. Positionieren Sie den Patienten in der halbliegenden oder halben Fowler-Position im Krankenhausbett oder auf der Liege. Stellen Sie das Bett insbesondere so ein, dass sich der Oberkörper in einem Winkel von 30-45° über der Horizontalen befindet. 2. Erlangung der Carotisarterie und der Dopplersignale der inneren Halsschlagader Schalten Sie den tragbaren Doppler-Ultraschall ein, indem Sie die runde Taste in der Mitte des Ultraschallgeräts drücken. Blaue Lichter an der Peripherie der Taste blinken und signalisieren, dass das Gerät eingeschaltet und bereit ist, mit einem Smart-Gerät gekoppelt zu werden. Schalten Sie die dedizierte Anwendung auf dem Smart-Gerät ein. Drücken Sie die Starttaste in der Smart-Device-Anwendung. Beachten Sie die in der Anwendung angezeigte Liste mit den erkennbaren, tragbaren Ultraschallgeräten, die sich in der physischen Nähe des Smart-Geräts befinden. Gleichen Sie die Nummer, die auf der Vorderseite des gewünschten Ultraschallgeräts angebracht ist, mit dem in der Anwendungsliste angegebenen Gerät ab. Drücken Sie auf Verbinden , um das gewünschte Ultraschallgerät mit der Anwendung zu koppeln. Vergewissern Sie sich, dass das gewünschte Ultraschallgerät gekoppelt ist, indem Sie weiße blinkende Lichter um die Taste in der Mitte des Geräts beobachten. Drücken Sie in der Smart-Device-Anwendung die richtige Taste , um die Kopplung abzuschließen. Tragen Sie eine kleine Menge Ultraschallgel auf die große Fläche des Schallkopfkeils auf der Rückseite des Ultraschallgeräts auf.HINWEIS: Die Gel-Anwendung erzeugt ein charakteristisches Doppler-Signalartefakt, das in der Smart-Device-Anwendung zu sehen ist. Tippen Sie auf die große Fläche des Geberkeils, um sicherzustellen, dass das Gerät aktiv und mit der Smart-Device-Anwendung gekoppelt ist. Stellen Sie sicher, dass die Lautstärke der Smart-Device-Anwendung eingeschaltet ist, indem Sie auf die Lautstärkesymboltaste in der oberen rechten Ecke des Anwendungsdisplays klicken. Achten Sie bei leicht gestrecktem Hals des Patienten auf den Kehlkopfvorsprung und halten Sie das Ultraschallgerät so, dass die große Fläche des Schallkopfkeils nach unten zum Herzen des Patienten zeigt. Platzieren Sie den Keil des Geräts auf der lateralen Seite des Kehlkopfvorsprungs des Patienten. Suchen Sie nach einer akustischen und visuellen Antwort in der Smart-Device-Anwendung: Der obere Teil der Anwendung zeigt ein Wellenformspektrum für die Halsschlagader und die Halsvene an. Der untere Teil der Anwendung quantifiziert die korrigierte Flusszeit (ccFT) für jeden Herzzyklus, dargestellt als grüne Balken. Schieben Sie die Schallkopffläche seitlich von einer senkrechten Ebene, die durch die Luftröhre definiert ist, seitlich auf den Hals des Patienten, bis das Carotis-Doppler-Spektrum in der Smart-Device-Anwendung sowohl visuell als auch akustisch erkannt wird.HINWEIS: Bei den meisten Patienten werden die akustischen und visuellen Doppler-Spektren der Halsschlagader und der Halsvene jugularis innerhalb weniger Zentimeter von der lateralen Kehlkopfgrenze detektiert. 3. Optimierung der Halsschlagader und der Dopplersignale der inneren Halsschlagader Halten Sie das Gerät an Ort und Stelle und beobachten Sie das Carotis-Doppler-Spektrum und seine Merkmale oben auf dem Anwendungsdisplay. Ein gutes Carotis-Doppler-Signal zeichnet sich durch seinen charakteristischen scharfen Geschwindigkeitsaufwärtshub mit einem guten Signal-Rausch-Verhältnis und einer deutlichen dikrotischen Kerbe aus, die das Ende der mechanischen Systole abgrenzt. Die Anwendung beginnt automatisch mit der Verfolgung des Doppler-Spektrums, sobald ein ausreichend starkes Signal erreicht wurde, das durch eine weiße Linie um das Maximum der Wellenform angezeigt wird. Halten Sie das Gerät an Ort und Stelle und beobachten Sie die Geschwindigkeitsmessungen mit der Skala oben links auf dem Display des Smart-Geräts. Stellen Sie bei Verwendung der automatischen Verfolgung über das Maximum der Halsschlagader sicher, dass sich die Spur in einem typischen Bereich befindet. Die maximale systolische Geschwindigkeit der Halsschlagader liegt typischerweise zwischen 50 cm/s und 120 cm/s, und die enddiastolische Geschwindigkeit liegt typischerweise unter 20 cm/s. Schieben Sie das Ultraschallgerät langsam um einige Millimeter zur Seite, während Sie die dirotische Kerbe im Arterienspektrum betrachten, um sicherzustellen, dass ein klarer Geschwindigkeitsnadir zuverlässig beobachtet wird. Wenn die dirotische Kerbgeschwindigkeit schwer zu erkennen ist, wiederholen Sie diesen Schritt, aber schieben Sie das Ultraschallgerät nach medial. Wiederholen Sie die Schritte 3.1-3.3 über der kontralateralen Halsschlagader, um das Vorhandensein einer deutlicheren dicrotischen Kerbgeschwindigkeit zu beurteilen. Nachdem Sie beobachtet haben, ob an beiden Halsschlagadern eine klare dikrotische Kerbgeschwindigkeit vorhanden ist, wählen Sie die Seite des Halses aus, an der das Gerät befestigt werden soll. Wählen Sie die Seite mit der offensichtlichsten dikrotischen Kerbgeschwindigkeit. Wenn beide Seiten des Halses gleichermaßen akzeptable dicrotische Kerbgeschwindigkeiten aufweisen, wählen Sie die Seite des Halses mit dem robustesten internen jugularen Dopplerspektrum. 4. Verkleben des Ultraschallgeräts am Hals Bereiten Sie sich darauf vor, das Gerät an die gewählte Halsschlagader zu kleben, indem Sie visuell notieren, wo am Hals das beste Signal empfangen wurde. Verwenden Sie bei Bedarf einen Hautmarkierungsstift, um die optimale Platzierungsposition zu ermitteln. Heben Sie das Gerät vom Hals ab und entfernen Sie die Schutzfolie vom Klebstoff, der am Ultraschallgerät befestigt ist. Beobachten Sie die Schallkopffläche des Ultraschallgeräts und stellen Sie fest, ob noch eine ausreichende Menge Ultraschallgel vorhanden ist. Tragen Sie bei Bedarf erneut eine kleine Menge Ultraschallgel auf die Schallkopffläche auf. Entfernen Sie überschüssiges Ultraschallgel aus dem Hals, das möglicherweise während der Signalerkennung zurückgeblieben ist, da dies die Haftung des Geräts beeinträchtigen kann. Setzen Sie das Gerät wieder in den Hals an die in Schritt 4.1 angegebene Stelle, wobei die große Fläche des Schallkopfkeils nach unten zum Herzen zeigt. Glätte die Flügel des Klebers über den Hals. Entfernen Sie die Schutzfolie von den Spitzen des Klebstoffs, nachdem Sie ihn festgezogen haben. Legen Sie die Folie an die Haut, um das Gerät vollständig am Hals zu befestigen. Überwachen Sie die Spektren der Halsschlagader und der Halsschlagader während der gesamten Adhäsion, um sicherzustellen, dass das Signal nicht verloren geht. 5. Ausführen einer Vorspannungsherausforderung über ein passives Beinheben (PLR) Stellen Sie sicher, dass sich der Patient in der halbliegenden Position auf dem Krankenhausbett oder der Liege befindet, wie in Schritt 1.2 beschrieben. Löschen Sie die Anwendungsdaten des intelligenten Geräts, indem Sie in der Anwendung des intelligenten Geräts auf Neustart klicken. Klicken Sie auf Bewertung in der Smart-Device-Anwendung starten, um die Basismaße für das passive Beinheben (PLR) zu erhalten. Beginnen Sie mit einer Ruhephase von 30-60 Sekunden, wobei sich der Patient in halbliegender Position auf dem Krankenhausbett oder der Liege befindet. Achten Sie auf eine Markierung, die im unteren Teil der Anwendungsanzeige angezeigt wird, um den Beginn der Bewertung anzuzeigen. Bereiten Sie die notwendigen Maßnahmen vor, um ein PLR durchzuführen (z. B. bei Bedarf zusätzliche pflegerische Hilfe in Anspruch nehmen). Wenn Sie bereit sind, eine PLR durchzuführen, drücken Sie in der Smart-Device-Anwendung auf “Eingriff markieren “, um den Beginn der Vorspannungsherausforderung (in diesem Fall eine PLR) anzuzeigen. Achten Sie auf eine Markierung, die im unteren Teil des Anwendungsdisplays angezeigt wird, um den Beginn des Eingriffs anzuzeigen. Führen Sie ein PLR durch. Positionieren Sie das Krankenhausbett oder die Liege, ohne den Patienten zu berühren, so, dass der Oberkörper nach unten in die Horizontale bewegt wird und die Beine auf 30-45° über der Horizontalen angehoben werden.Anmerkungen: Der Benutzer muss sehr darauf achten, den Patienten während dieses Manövers vollständig passiv zu halten. Halten Sie den Patienten 90-120 s lang in der PLR-Position.HINWEIS: Während des gesamten Manövers ist es unbedingt erforderlich, dass der Patient seinen Hals völlig ruhig hält, um den Insonationswinkel zwischen der Schallkopffläche und den Gefäßen im Hals nicht zu verändern. Stabilisieren Sie den Hals des Patienten bei Bedarf manuell. Beobachten Sie während des Eingriffs das jugulares Dopplerspektrum in der Smart-Device-Anwendung. Beurteilen Sie Veränderungen der absoluten Jugularvenengeschwindigkeit und ihres Musters als Surrogat für den Jugularvenendruck. Beobachten Sie die Entwicklung der grünen Balken in der Smart-Device-Anwendung während des Eingriffs. Prüfen Sie, ob sich der ccFT vor und nach dem Start der Vorspannherausforderung geändert hat. Die Smart-Device-Anwendung quantifiziert automatisch den ccFT für jeden Herzzyklus und stellt dies als grünen Balken dar. Sobald der Eingriff abgeschlossen ist, drücken Sie in der Smart-Device-Anwendung auf Bewertung beenden . Suchen Sie nach einer Markierung, die im unteren Teil der Anwendungsanzeige angezeigt wird, um das Ende der Bewertung anzuzeigen. Bringen Sie den Patienten zurück in die halbliegende Ausgangsposition. Falls gewünscht, klicken Sie in der Smart-Device-Anwendung auf Speichern , um die Bewertung zu speichern und die Datendateien zu exportieren (weitere Informationen finden Sie unter Zusätzliche Datenhinweise). 6. Beobachtung der Änderungen der carotiskorrigierten Fließzeit (ccFT) in der Smart-Device-Anwendung nach Abschluss der Bewertung Beachten Sie die bewerteten Änderungen in der ccFT, die in einem gelben Kästchen unten rechts in der Anwendung angezeigt werden.HINWEIS: Die Smart-Device-Anwendung quantifiziert automatisch die Änderungen des ccFT zwischen den aufgezeichneten Basismessungen und den Vorspannungs-Challenge-/Interventionsmessungen. Klicken Sie in der Anwendung auf Speichern und warten Sie, bis die Daten in die folgenden Dateien aufgeteilt wurden: zwei Dateien im .txt Format, die IQ- und Tick-Daten von der Hardware des Dopplergeräts enthalten; eine Datei im PKL-Format, die die Spektrogramminformationen enthält (verwenden Sie diese, um die in Echtzeit gesammelten Daten online zu visualisieren); und zwei Dateien im JSON-Format, die die Sitzungsinformationen (z. B. Datum und Uhrzeit, Hardwareeinstellungen für Smart-Geräte, Benutzereinstellungen und mehr) und Echtzeitberechnungen pro Herzzyklus enthalten.

Representative Results

In Bezug auf die Interpretation des kontinuierlichen venös-arteriellen Doppler-Ultraschalls während einer Vorlast-Challenge sind die allgemeinen physiologischen Reaktionen in Abbildung 1, Abbildung 2, Abbildung 3 und Abbildung 4 dargestellt. Erstens geht bei einem Patienten mit einer normalen, aufrechten Herzfunktionskurve ein geringer Anstieg der kardialen Vorlast (z. B. wie durch den jugularvenösen Doppler abgeleitet) mit einem relativ starken Anstieg des Schlagvolumens einher (z. B. wie durch ccFT-Augmentation angezeigt)2,14,36; Dies wird durch Abbildung 1 veranschaulicht. Die Ableitung von Änderungen des jugularvenösen Drucks (JVP) aus dem jugularen Dopplerspektrum während der Preload-Challenge verdient einige Ausführungen. Auch diese physiologische Variable ist ein Surrogat für die kardiale Vorspannung oder Füllung. Normalerweise ist die Halsvene in aufrechter Position kollabiert, wenn der venöse Druck der Halsschlagader geringer ist als der atmosphärische Druck. Im Dopplerspektrum bedeutet dies eine relativ hohe Geschwindigkeit (d. h. in der Regel mehr als 50 cm/s) mit minimalen Pulsationen und geringer Amplitude (d. h. der Intensität oder “Helligkeit” des Halsschlagaders). Wenn dann der Druck der Halsvene während des Manövers ansteigt, rundet sich der Durchmesser der Vene ab, ihre Geschwindigkeit sinkt (d. h. normalerweise auf weniger als 50 cm/s), die Intensität (d. h. “Helligkeit”) nimmt zu und die Wellenform wird pulsierender 2,14,36. Wie in Abbildung 1 dargestellt, deutet die Veränderung der venösen Doppler-Morphologie darauf hin, dass der Durchmesser der Halsvene zugenommen hat (d. h. Fallgeschwindigkeit, steigende Amplitude) und beginnt, den Druckausschlägen des rechten Vorhofs zu folgen. Obwohl nicht dargestellt, kann die “v”-Welle während der späten Systole bei erhöhtem rechtsatrialen Druck die in Abbildung 1 gezeigte monophasische Welle in eine systolische “s”-Geschwindigkeitswelle und eine diastolische “d”-Geschwindigkeitswellespalten 2,14,36. In bisher unveröffentlichten Daten an gesunden Probanden beobachteten wir, dass die Jugularvenen-Doppler-Morphologie das genaueste venöse ultrasonographische Maß zur Unterscheidung von niedrigen und hohen Vorlastzuständen war. Im Gegensatz dazu ist eine abnormale Reaktion in Abbildung 2 dargestellt. Ein klinisches Beispiel für diese Pathophysiologie ist ein hypovolämischer, venodilatierter, septischer Patient mit sich entwickelnder septischer Herzdysfunktion 2,15,36. Ein solcher Patient hat einen verminderten venösen Rückfluss (wodurch die kardiale Vorlast, d.h. der rechte Vorhof- oder Jugularvenendruck verringert wird) und gleichzeitig eine verminderte Herzfunktion 2,15,35,36. Daher zeigt dieser Patient zu Studienbeginn eine kontinuierliche, venöse Doppler-Morphologie mit niedrigem JVP-Wert, die während der Vorlast-Challenge zunimmt (d. h. pulsatiler wird), ohne dass es zu einem signifikanten Anstieg der ccFT kommt. Dies beschreibt effektiv eine abgeflachte Steigung der Herzfunktionskurve. Die Ergebnisse des kontinuierlichen venös-arteriellen Dopplers könnten den behandelnden Arzt auch auf Probleme mit dem PLR selbst aufmerksam machen. In einigen Situationen kann es beispielsweise vorkommen, dass der PLR nicht genügend venöses Blut aus den unteren Extremitäten und der splanchnischen Zirkulation rekrutiert, um eine physiologisch wirksame Vorlastbelastungzu erzeugen 4. Ohne Beurteilung der Herzfüllung könnte dies zu einem “falsch negativen” PLR führen. Wenn der Arzt jedoch eine geringe ccFT-Reaktion (d. h. als Schlagvolumen-Surrogat) in Verbindung mit keiner Veränderung des venösen Dopplers (d. h. als Surrogat für die Vorlast) sieht, könnte dies ein Vorbote einer ineffektiven PLR sein, wie in Abbildung 3 zu sehen ist. Schließlich ist es wichtig, dass das PLR-Manöver seinem Namensvetter treu bleibt, was bedeutet, dass der Patient keine Anstrengung ausübt, wenn der Rumpf fällt und die Beine angehoben werden13. Dadurch wird ein adrenerger Ausfluss vermieden, der unabhängig vom venösen Rückfluss die Herzfunktion erhöhen kann. Wie in Abbildung 4 beschrieben, kann dieses unerwünschte Szenario jedoch durch die Parameter eines steigenden Schlagvolumens im arteriellen Signal in Verbindung mit einer venösen Doppler-Morphologie angezeigt werden, was auf einen verminderten venösen Druck hindeutet. Abbildung 1: Erhöhte Steigung der Herzfunktionskurve. In einem Beispiel für ein “normales” oder “erwartetes” Ergebnis entwickelt sich die venöse Wellenform von hoher Geschwindigkeit, niedriger Amplitude und nicht pulsierend zu niedrigerer Geschwindigkeit, höherer Amplitude und pulsierendem Charakter. Die pulsierende venöse Wellenform kann durch ein monophasisches Signal markiert werden, wie hier zu sehen ist. Gleichzeitig zeigt die arterielle Doppler-Wellenform einen Anstieg der ccFT gegenüber dem Ausgangswert, was darauf hindeutet, dass der Anstieg der kardialen Vorlast mit einem steigenden Herzzeitvolumen einhergeht. Zusammengenommen deuten diese Antworten auf eine “Herzfunktionskurve” mit steiler Steigung hin. Die y-Achse des Spektrums stellt die Geschwindigkeit in Zentimetern pro Sekunde dar. Die positive Geschwindigkeit ist in Richtung des Gehirns (z. B. der Halsschlagader), während die negative Geschwindigkeit in Richtung des Herzens (z. B. der Jugulargeschwindigkeit) gerichtet ist. Die x-Achse im Spektrum ist die Zeit. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 2: Abgeflachte Steigung der Herzfunktionskurve. Eine “abnormale” Reaktion während einer Vorlast-Challenge ist durch eine venöse Doppler-Wellenform gekennzeichnet, die sich wie oben entwickelt, aber mit einer arteriellen Reaktion, die keine signifikante Veränderung oder sogar eine Abnahme der ccFT im Vergleich zum Ausgangswert zeigt, wie hier zu sehen ist. Diese Konstellation aus venösen und arteriellen Befunden impliziert eine flache oder ggf. beeinträchtigte Herzfunktionskurve mit erhöhter Vorlast. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 3: Keine Veränderung des venösen Dopplers. Eine Herausforderung vor der Belastung, die keine signifikante Änderung der venösen Doppler-Wellenform zeigt, könnte eine unzureichende Veränderung der kardialen Füllung darstellen, was bedeutet, dass keine Änderung des arteriellen Spektrums erwartet wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 4: Fallende Vorspannung während einer Vorspannungsherausforderung. Eine Herausforderung vor der Belastung, die eine steigende Venengeschwindigkeit und einen signifikanten Anstieg der arteriellen Dopplermaße zeigt, kann zu einem erhöhten adrenergen Tonus (d. h. sympathischer Stimulation) führen, so dass die Herzfunktion unabhängig vom venösen Rückfluss zunimmt. Dieser Umstand kann die Folge eines “nicht-passiven” Beinhebens sein, z. B. wenn sich der Patient anstrengt, um seine Körperposition zu verändern. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen. Abbildung 5: Das Gerät eines Freiwilligen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Discussion

Der Hauptzweck dieses visuellen Experiments besteht darin, ein Protokoll zur gleichzeitigen Verfolgung der Surrogate der kardialen Vorlast und Leistung während eines gut validierten PCs mit einem drahtlosen, tragbaren Ultraschall zu beschreiben. Ziel ist es nicht, per se ein bestimmtes Studienprotokoll bei Patienten zu beschreiben. Die Beschreibung des kontinuierlichen venösen und arteriellen Dopplers dient jedoch als praktische und physiologische Grundlage für die Gestaltung von Studien bei Patienten, die sowohl eine Wiederbelebung (z. B. perioperative Phase, Sepsis) als auch eine De-Reanimation (z. B. Herzinsuffizienz, Dialyse, Befreiung von mechanischer Beatmung) benötigen15,36.

Das beschriebene Verfahren verwendet einen tragbaren Dauerstrich-Doppler-Ultraschall, der gleichzeitig eine Hauptvene und eine Arterie insoniert, um auf die Herzfunktion während eines PCzu schließen 15. Entscheidend für diese Methode ist die Auswahl eines geeigneten, kooperativen Patienten und die Gewährleistung einer minimalen Winkeländerung zwischen den Gefäßen und dem Schallkopf während der gesamten Beurteilung. Darüber hinaus ist die Gewährleistung einer klaren und konsistenten dikrotischen Kerbgeschwindigkeit von größter Bedeutung, um eine konsistente Messung der systolischen Zeit zu ermöglichen. Schließlich muss der Anwender die venöse Doppler-Morphologie und ihre Variation über ein Spektrum des jugularvenösen Drucks (JVP) verstehen, wie oben in den repräsentativen Ergebnissen diskutiert.

Als Modifikation des beschriebenen Verfahrens könnte der PC anstelle einer PLR aus einer schnellen Infusion von intravenöser Flüssigkeit9 bestehen, bei der ein vollständig liegender Patient um 15-30° von der Horizontalen zum Kopf nach unten bewegt wird (d. h. Trendelenburg-Positionierung)10, oder aus Atemmanövern wie einer endexspiratorischen Okklusion34. Diese Ansätze sind insofern von Vorteil, als es weniger Patientenbewegungen gibt und angeblich ein geringeres Risiko einer Winkeländerung während der Beurteilung besteht. Im Allgemeinen erfordert die Fehlersuche bei allen PCs mit dem tragbaren Ultraschall eine stabile Halspositionierung, zusätzlichen Klebstoff zur Sicherung des Beschallungswinkels, die Verlängerung der Beurteilung bei Auftreten von Phonations- oder Schluckartefakten, die Neupositionierung des Geräts oder die Zugabe von Ultraschallgel zur Optimierung der akustischen Kopplung an den Patienten31.

Die in diesem Manuskript beschriebene Methode der kardiovaskulären Inferenz hat ihre Grenzen. In Bezug auf das jugularvenöse Signal ist die Doppler-Morphologie ein Surrogat des jugularvenösen Drucks, der wiederum ein Surrogat des rechtsatrialen Drucks37,38,39,40 ist. Daher gibt es keine Gewissheit, dass die kardiale Vorlast allein aufgrund der venösen Dopplerveränderungen erhöht wird. Nichtsdestotrotz variiert die venöse Doppler-Wellenform ihre Morphologie basierend auf den Druckauslenkungen des rechten Vorhofs17,18,41; Dies wurde neben der Halsschlagader auch in mehreren großen Venen beobachtet. Zum Beispiel schätzen Beurteilungen der oberen und unteren Hohlvene sowie der Leber-, Pfortader-, intrarenalen und Femoralvene den venösen Druck qualitativ ab42. Genauer gesagt wird die prominente venöse Geschwindigkeitswelle während der Systole durch den x-Abstieg des rechtsatrialen Drucks und die diastolische Geschwindigkeitswelle durch den y-Abstieg des rechtsatrialen Drucks gebildet. Der Geschwindigkeitsnadir zwischen Systole und Diastole ist auf den rechtsatrialen Druck “V-Welle” zurückzuführen16,17,18,42.

Während die Dauer der mechanischen Systole direkt proportional zum Schlagvolumen ist, wird die systolische Zeit, ähnlich wie bei der SV, durch die Herzfrequenz, die Vorlast, die Nachlast und die Kontraktilitätvermittelt 43. Während die ccFT-Gleichung die Herzfrequenz korrigiert, besteht eine Einschränkung des ccFT als Surrogat für das Schlagvolumen darin, dass es durch andere hämodynamische Eingaben bestimmt wird. Nichtsdestotrotz hat sich gezeigt, dass ein Anstieg der ccFT um mindestens 7 ms 24 oder um +2%-4% einen Anstieg der SV um 10% bei kritisch kranken Patienten 24, gesunden Probanden, die ein Preload-Modifikationsmanöver durchführten44,45, und gesunden Probanden, die sich einer simulierten mittelschweren bis schweren Blutungsreanimation unterzogen27, genau detektierten. Darüber hinaus wurde ccFT verwendet, um sich ändernde SVs in der elektiven chirurgischen Population während Atemmanövern genau zu verfolgen46. Unter der Annahme, dass Nachlast und Kontraktilität während eines fokussierten PCs relativ konstant sind, variiert die ccFT in erster Linie aufgrund von Änderungen im SV.

Darüber hinaus müssen die absoluten und relativen Kontraindikationen für diesen Ansatz noch ausgearbeitet werden, insbesondere bei Patienten. Wie bereits erwähnt, ist die häufigste Kontraindikation wahrscheinlich die Unfähigkeit zu kooperieren (z. B. Delirium, Sprechen, Bewegung, Strenge). Dies gilt für viele moderne Vitalparametermonitore, obwohl der tragbare Ultraschall besonders empfindlich auf Phonation und Nackenbewegungen reagiert. Dementsprechend funktioniert das Gerät sehr gut bei intubierten und gelähmten Patienten im Operationssaal; Derzeit läuft eine Studie mit dem Gerät bei Patienten, die eine elektive Bypass-Transplantation der Koronararterien erhalten. Physiologische Variationen zwischen den gegenüberliegenden Halsschlagadern bei einem bestimmten Patienten sind möglich; Diese Besorgnis wird jedoch dadurch gemildert, dass der Patient im PC-Paradigma als seine eigene Kontrolle fungiert (d. h. als Prä-Post-Intervention). Dementsprechend gehen wir davon aus, dass die verschiedenen Seiten des Halses (Abbildung 5) zwar leicht unterschiedliche venöse und arterielle Dopplersignale erzeugen können, die Veränderung jedoch konsistent sein sollte, sofern keine signifikanten einseitigen Anomalien (z. B. Stenose) auftreten. Auch körperliche Einschränkungen können Probleme mit sich bringen (z. B. Mittellinien, Halswirbelsäulen, Tracheotomiegurte, Traumata, kurze Hälse oder schwere zervikale Kyphose). Physiologische Kontraindikationen wie mittelschwere bis schwere Karotisstenose, Aortenstenose, Arrhythmie und abnorme Atemmuster sind ebenfalls potenziell besorgniserregend. Im Allgemeinen ist ein PLR mit Echtzeitmessungen des Herzzeitvolumens jedoch resistent gegen viele dieser Probleme, einschließlich Herzrhythmusstörungen 4,11. Das Gerät wird derzeit sowohl bei spontan atmenden Patienten in der Notaufnahme als auch im Operationssaal untersucht. Aus diesen Daten wird der Anteil der unbrauchbaren Signale abgeleitet.

Die Bedeutung des oben beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass der aufgeklebte Ultraschall minutenlang kontinuierliche Daten abtasten kann, während handgehaltene Zugänge typischerweise auf wenige Herzzyklen beschränkt sind48,49. Zusätzlich misst die Software für den tragbaren Ultraschall den arteriellen Doppler-Variationskoeffizienten. Daraus wird ein “intelligentes Fenster” implementiert, um eine ausreichende Anzahl von Herzzyklen zu Beginn und während der Intervention zu erfassen. Dieses statistische Instrument passt die Messgenauigkeit für jede Vorspannungsherausforderung47 an. Da der tragbare Ultraschall am Patienten befestigt bleibt, verringert sich außerdem das Risiko menschlicher Faktoren50,51, die die Messvariabilität erhöhen. Dies gilt sowohl für die arterielle als auch für die venöse Insonation. Ein weiterer wichtiger Aspekt dieser Methode besteht darin, dass die gleichzeitige venöse und arterielle Dopplerbeurteilung es dem Arzt ermöglicht, die kardiale Vorlast während eines dynamischen Manövers indirekt zu beurteilen. Dies wird von Experten auf diesem Gebiet empfohlen13, aber selten durchgeführt, da die Messung des rechten Vorhofdrucks umständlich ist. Dementsprechend gibt ein kontinuierlicher venös-arterieller Doppler während eines PCs ein tieferes Bild der Herzfunktion am Krankenbett. Während diese oben beschriebene Methode zur Beurteilung der intravenösen Flüssigkeitsreanimation verwendet werden kann, ist sie auch vielversprechend für die Messung der “De-Reanimation”15,52 oder die Vorhersage der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung 53 und sollte in zukünftigen klinischen Studien untersucht werden. Zum Beispiel kann sich die Diurese von Patienten mit Volumenüberladung durch Anzeichen eines sinkenden rechtsatrialen Drucks innerhalb des venösen Dopplersignals mit fortschreitender Volumenentfernung zeigen. Sollte der Patient vor und nach der Dialyse eine PLR erhalten, sollte die Änderung der arteriellen Dopplermaße auf eine erhöhte Herzfunktion hindeuten, wie bereits berichtet52.

Eine Methode des kontinuierlichen venös-arteriellen Dopplers während einer PC wird am besten durch Befolgen der sechs allgemeinen Schritte durchgeführt, die oben im Protokollabschnitt beschrieben wurden. Ein neuartiges, kabelloses, tragbares Doppler-Ultraschallsystem unterstützt dieses Paradigma, indem es sich an einen Patienten anschmiegt und einen relativ festen Beschallungswinkel während des Vorspannungswechsels ermöglicht. Grundsätzlich kann der simultane, augenblickliche, venös-arterielle Doppler die beiden Achsen der Frank-Starling-Sarnoff-Beziehung herausarbeiten und damit neue Einblicke in die Herzfunktion geben. Dies ist besonders wichtig bei der Behandlung von akut kranken Patienten. Sowohl die Volumenverwaltung als auch die Volumenentnahme konnten durch diesen neuen Ansatz verfeinert werden. Während sich die obige Diskussion weitgehend auf stationäre Anwendungen beschränkt, sind auch zusätzliche ambulante Anwendungen in den Bereichen kongestive Herzinsuffizienz, chronische Niereninsuffizienz und pulmonale Hypertonie möglich. Dementsprechend kann ein kontinuierlicher venös-arterieller Doppler unvorhergesehene Explorationskanäle innerhalb der Hämodynamik und verwandter medizinischer Disziplinen eröffnen.

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nichts.

Materials

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Referenzen

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Kenny, J. 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).
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