Morton Kern, MD, redaktor kliniczny; szef medycyny, Long Beach Veterans, Administration Health Care System, Long Beach, Kalifornia; Associate Chief Cardiology, Professor of Medicine,
University of California Irvine, Orange, Kalifornia; e-mail: [email protected].
Niedawno dr Herb Aronow, kardiolog interwencyjny w St. Joseph Mercy Ann Arbor, Michigan, zadał naszej grupie kardiologów interwencyjnych następujące pytanie dotyczące rzutu serca (CO):
„Mam pana, który miał obustronną amputację powyżej kolana. Jego wzrost wynosi 104,1 cm, a waga 66 kg. Jego hemoglobina (hgb) wynosi 7,1 mg/dl, z powodu chłoniaka leczonego chemioterapią. Saturacja krwi tętniczej wynosiła 93% na powietrzu atmosferycznym, a saturacja krwi żylnej mieszanej (PA) 57%. Czy mogę oszacować jego CO/CI metodą Ficka, czy też bardziej zasadne jest podawanie tylko saturacji tlenem? Zasadniczo, jak dokładny jest nasz pomiar rzutu serca w tym otoczeniu?”
Aby odpowiedzieć na to pytanie, dokonamy szybkiego przeglądu standardowych metod. Rzut serca (CO) określa się za pomocą jednej z dwóch technik:
- technika Ficka z pomiarem zużycia tlenu, lub
- technika rozcieńczenia wskaźnika (termodylucja z użyciem cewnika PA).
Metoda TD jest szczegółowo omówiona w The Cardiac Catheterization Handbook, 5th ed., i zawiera informacje na temat teorii i praktyki uzyskiwania dokładnego TD CO.
Zasada Ficka dla rzutu serca
Zasada Ficka stwierdza, że pobór lub uwalnianie substancji przez dowolny narząd jest iloczynem tętniczo-żylnej (A-V) różnicy stężeń tej substancji i przepływu krwi do tego narządu. Substancją w tym przypadku jest tlen we krwi, ale mogą to być również inne rodzaje wskaźników. Gdy krew porusza się wolniej, więcej tlenu jest zabierane z obiegu i saturacja spada, i odwrotnie.
CO jest obliczane jako zużycie tlenu podzielone przez tętniczo-żylną różnicę stężenia tlenu (w mililitrach tlenu). Pamiętaj, że procenty nasycenia O2 są przekształcane w ilość (lub zawartość) O2 za pomocą następującego wzoru: zawartość (1,36 x hemoglobina x nasycenie O2 x 10).
W przeszłości, zużycie tlenu było mierzone przez kaptur, w którym komórka czujnika tlenu mierzyła zawartość tlenu w wydychanym powietrzu. Miernik tempa metabolizmu daje odczyt zużycia tlenu w litrach na minutę. Urządzenia te zapewniały najdokładniejsze pomiary zużycia tlenu i tym samym najdokładniejsze obliczenia Ficka, ale obecnie są rzadko stosowane. Użycie dużych worków Douglasa do zbierania wszystkich wydalonych gazów do analizy ma jedynie znaczenie historyczne.
Wydatek sercowy (CO) przy użyciu zasady Ficka (zużycie O2) jest obliczany w następujący sposób:
CO = /A-Mixed Venous O2 difference (ml O2/ 100ml krwi) x 10
Problem #1 z obliczeniami Ficka: użycie prawidłowej zawartości tlenu
Tętniczo-żylna różnica tlenu (A-VO2) jest obliczana na podstawie zawartości O2 w krwi tętniczej x mieszanej żylnej (PA), gdzie zawartość O2 = saturacja % x 1.36 x hemoglobina. Na przykład, jeśli saturacja tętnicy wynosi 95%, to zawartość O2 = 0,95 x 1,36 x 13,0 g = 16,7 ml, saturacja PA wynosi 65%, a zużycie O2 wynosi 210 ml/min (70 kg x 3 ml/kg) lub wartość zmierzona, a CO zostałoby określone w następujący sposób:
Problem #2 z obliczeniem Ficka: Założenia dotyczące dokładnego zużycia tlenu
Aby odpowiedzieć na pytanie postawione przez dr Aronowa, chciałem podzielić się rozmowami dotyczącymi tego, jak najlepiej obliczać CO, przeprowadzonymi przez naszych ekspertów.
Mort Kern, Long Beach, CA: Można oszacować CO na podstawie najczęściej używanego wzoru, 3mlO2/kg, ale ten wzór nie jest zbyt dokładny w porównaniu z jakimkolwiek bezpośrednim pomiarem. Zaproponowano kilka alternatywnych wzorów (patrz Tabela 1), ale są one również słabo skorelowane z pomiarami Ficka (Narang et al1). Andrew Doorey i współpracownicy z Delaware opublikowali w CCI informacje o lepszych wzorach. Ponieważ zmienność CO przy standardowej formule jest tak duża, podajemy szacunkową wartość Ficka, saturacji O2, a gdy jest mierzona, wyniki TD. Wszyscy możemy przyjąć, że dla celów ogólnych kliniczna różnica między wyrzutem 3 i 4l/min nie ma większego znaczenia przy podejmowaniu decyzji. Na podstawie PA sat 57% założę się, że jego frakcja wyrzutowa (EF) jest niska, a wydatek niski.
Andrew Doorey, Newark, DE: Oto wykres danych z naszego badania, do którego Mort odniósł się powyżej (ryc. 1). Zakładany Fick dał szczególnie złe wyniki (jak zgłaszano wiele razy, po przejrzeniu literatury) i wielu uważa, że należy go porzucić. W rzeczywistości, nasz system używa równania Lafarge. Równanie to oparte jest na pomiarach pediatrycznych i nie jest zalecane do stosowania u dorosłych. W rzeczywistości, w tym systemie, jeśli wprowadzisz saturacje przed wykonaniem TD, założony Fick będzie domyślny dla raportu i wszelkich obliczeń zaworów, chyba że wykonasz 11 nieintuicyjnych kroków, aby go zmienić. Kliknięcie na przycisk TD zmienia tylko sposób wyświetlania na ekranie. Wielu o tym nie wie i nie ma tego w dokumentacji oprogramowania.
Używamy tego samego systemu VO2 (tzn. zużycia O2) co Mayo (Rysunek 2), który pożyczamy z pracowni kardiologicznej. O wiele łatwiejszy w użyciu niż worek Douglasa. Wymagane jest minimalne przeszkolenie, ale znaleźliśmy dość duże różnice pomiędzy „zakładanym” Fickiem, a nawet TD i rzeczywistym (w naszej pracy nazwaliśmy go „zmierzonym”) Fickiem. Może to mieć duże znaczenie przy obliczaniu powierzchni zaworów.
Floyd W. Klein, Chicago, IL: Mam problem z pomysłem, że amputacja zwiększa CO. To ma dla mnie całkowity sens, że amputacja zmniejszyłaby VO2, jak stwierdzono wcześniej, a także, że w spoczynku, ekstrakcja O2 byłaby niska w porównaniu z podczas ćwiczeń. Nie ma dla mnie sensu, że amputacja zwiększyłaby CO; nie widzę żadnego efektu lub niewielki spadek. Dlatego ekstrakcja nóg/mięśni nawet w spoczynku musi być wyższa niż Mort myśli, bo inaczej miałby rację, co wydaje mi się paradoksalne.
Szukałem w Google. Jak można sobie wyobrazić, większość badań są głównie zainteresowane w tym, co dzieje się, gdy mięśnie są aktywne, a nie kiedy są w spoczynku. Co mogę wyłuskać jest to, że przepływ do nóg w spoczynku jest dość niejednorodny; z ćwiczeń, CO do kończyn idzie w górę znacznie (patrz „Skeletal muscle blood flow and oxygen uptake at rest and during exercise in humans: a pet study with nitric oxide and cyclooxygenase inhibition”, dostępny online na http://ajpheart.physiology.org/content/300/4/H1510).
Wydaje się również, że ekstrakcja tlenu nawet w spoczynku jest dość wysoka. Ekstrakcja tlenu jest wyższa przy ćwiczeniach, ale główną odpowiedzią na ćwiczenia jest zwiększona ilość CO. Aby to sprawdzić, najnowsza literatura jest w świecie opieki krytycznej (dla jednego przykładu, zobacz „Femoral-based central venous oxygen saturation is not a reliable substitute for subclavian/internal jugular-based central venous oxygen saturation in patients who are critically ill”, dostępny online w http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20418366). Saturacja z żył udowych jest nieco niższa niż saturacja z żył mieszanych i nie zmienia się proporcjonalnie z mieszanym żylnym O2 u krytycznie chorych pacjentów.
Teraz, następne założenie byłoby , że posiadanie żadnych nóg nie ma żadnego wpływu na ekstrakcję tlenu albo przepływ przez trzewia. Jeśli przyjmiemy, że, myślę, że możemy wyjaśnić wtedy, jak amputacja może wpłynąć na równanie Ficka. Ale szczerze mówiąc, ja naprawdę nie wiem nic z tego na pewno.
Jestem co najmniej tak samo zaniepokojony tym, jak choroba hematologiczna wpływa na zdolność przenoszenia tlenu u tego pacjenta, jak amputacja. Możliwe, że jest mniejsze powinowactwo do O2 i że związek w założonym Ficku jest całkowicie błędny dla tego przypadku.
Barry Borlaug, Minneapolis, MN: Rysunek 3 przedstawia rozkład rzutu serca (dopasowanego do lokalnego VO2) w spoczynku (na dole) i podczas wysiłku (na górze). Mięsień szkieletowy normalnie otrzymuje 15-20% CO, ale nie pobiera go zbyt wiele, jak zauważa Mort, ponieważ przy braku skurczów mięśni zapotrzebowanie jest niewielkie. Podczas ćwiczeń mięsień szkieletowy otrzymuje bezwzględny i proporcjonalny wzrost przepływu, co również spotyka się ze zwiększoną ekstrakcją. Dochodzi do zwężenia naczyń krwionośnych w rejonach, gdzie zwiększony przepływ nie jest potrzebny (nerki, naczynia splanchniczne). W rzeczywistości, jeśli to nie zdarzyłoby się, wszyscy stalibyśmy się hipotensyjni i zemdlelibyśmy z ćwiczeniem (to jest to , co zdarza się w rzadkich gangliopatiach splanchnic , gdzie ta regionalna wazokonstrykcja by pozwolić na redystrybucję perfuzji jest stracona).
W Mayo, mierzymy VO2 bezpośrednio w czasie PA i próbkowania krwi tętniczej używając wózka metabolicznego zrobionego przez MGC Diagnostics (Figura 2). To jest dokładnie to samo urządzenie, które jest używane w kardiopulmonarnej próbie wysiłkowej w naszym laboratorium. Wymaga to pewnych kosztów wstępnych i przeszkolenia personelu, ale jest dość proste i oszczędza „czas lekarza”, ponieważ nie musi on czekać i wykonywać 5 pomiarów termodylucji. Moja opinia, biorąc pod uwagę błąd z założonym VO2, jest taka, że jeśli naprawdę musisz znać dokładne CO i nie możesz zmierzyć VO2 bezpośrednio, powinieneś zrobić TDCO.
Mort Kern, Long Beach, CA: Najniższy żylny sat jest od żylnego drenowania zatoki wieńcowej, wtedy głowa. Wyższe saty pochodzą z żył nerkowych (nie dużo ekstrakcji). Podczas gdy kończyny dolne stanowią około 35-40% masy ciała, nie pobierają one O2 w spoczynku i dlatego saturacja żylna w spoczynku jest mniej więcej taka sama jak IVC w pobliżu serca. Kiedy aktywny, mięśnie ekstrakcji O2 i sats spadają. Moje przypuszczenie byłoby takie, że amputacje zmniejszyłyby zużycie O2 (mniejsza masa do zużycia O2) i w ten sposób obliczenia dla CO byłyby wyższe niż przed amputacją.
Kirk N. Garratt, New York City, NY: OK, kupuję, że VO2 nie jest dotknięty przez anemię, ale mam trudny czas kupowania, że amputacje nie mają na to wpływu. Masa mięśniowa kończyn dolnych ma wysokie zapotrzebowanie metaboliczne, być może najwyższe spośród wszystkich grup mięśni, więc utrata obu nóg musi obniżyć VO2. Wiki-Answer (ostateczne źródło badań) podaje, że nogi stanowią około 40% twojej masy, ale jest to masa o wysokim poborze O2. Myślę, że standardowe obliczenia dla wydajności powinny być dokładne, o ile masz dokładne (skorygowane) BSA i zmierzone VO2. Szacowane wartości VO2 będą, jak sądzę, miały nawet wyższy błąd niż zwykle, ponieważ utracona masa była wzbogacona w tkanki zużywające dużo O2.
Lloyd W. Klein, Chicago, IL: Te stare papiery są świetne. Po prostu nie jestem pewien, czy obustronna amputacja AK jest istotna. Jak wiesz, gdzie robisz IVC sat ma znaczenie w kategoriach strumienia żyły nerkowej, jak są różne stawki ekstrakcji O2 w trzewnych versus mięśniowych łóżkach. Spekuluję tutaj, że jeśli nie ma żadnych nóg, wtedy cały IVC powrót jest trzewny i tak naprawdę „mieszany” IVC sat mógłby być niższy bez nóg. To mogłoby wyjaśnić, do pewnego stopnia, niskie PA sat w twoim przypadku. Teraz, czy posiadanie bez nóg zmniejsza zużycie O2? Twoje dokumenty sugerują, że nie. Czy CO, albo CI, jest zmniejszone? Ponownie, moje przypuszczenie jest takie, że chociaż nadal jest w normalnym zakresie, musi być o 10-20% niższe, ponieważ kończyny dolne otrzymują tyle CO normalnie. Może jest jakiś mechanizm kompensacyjny w pracy.
Herb Aronow, Ann Arbor, MI: Badanie Gailey et al , które porównało spoczynkowe zużycie tlenu w 39 pacjentach s/p traumatycznego BKA (nie dokładnie to samo jak mój pacjent , który był s/p dwustronnego AKA dla surowego PAD , ale najlepsze dane , które mogłem znaleźć) vs. 21 normalnych kontroli sugeruje , że nie było żadnej różnicy w spoczynkowym VO2 między tymi 2 grupami. Inny artykuł autorstwa Colangelo i wsp. podaje wynikowe redukcje BSA po amputacji różnych segmentów/cyfr kończyn, w podziale na płeć. Być może można by wykorzystać tę tabelę do konwersji Fick CO do CI w razie potrzeby?
Wreszcie Narang i wsp. porównali zmierzone VO2 przy użyciu techniki worka Douglasa z uzyskanym VO2
przy użyciu 3 różnych wzorów (patrz Tabela 1). Jak zauważają Bourlag i Narang et al, błąd w wyprowadzonym vs. zmierzonym VO2 może wynosić > 25%! Nasuwa się więc pytanie, jaka jest obecnie najlepsza praktyka oznaczania Fick CO/CI w pracowni cath? Mogę wam powiedzieć, że w moim laboratorium NIE używamy worka Douglasa.
Barry Borlaug, Minneapolis, MN: Brak związku między całkowitym VO2 ciała i Hgb, chyba że jest wtórnie zwiększone zużycie O2 mięśnia sercowego, aby utrzymać stan wyższego wyjścia z anemią. Błąd zakładanego VO2 może wynosić +/-25% w tej sytuacji. Różnica A-VO2 (mianownik Ficka) wynosi: (.93-.57)*1.34*10*7.1=34.3.
To nie jest tak różne od tego co byś dostał z normalnym PA sat (75%) i normalnym Hgb (14): (.93-.75)*1.34*10*14=33.8.
So jeśli VO2 jest normalny, to ten anemiczny CO jest całkiem normalnym wyjściem, ale to wciąż duże „jeśli” bez
bezpośredniego pomiaru VO2.
Mort Kern, Long Beach, CA: Jak szacujesz zużycie O2 na podstawie Hgb? Wysoka Hgb, niskie zużycie? PA sat na poziomie 57% pomimo anemii sugeruje niskie CO, tak mi się wydaje.
Larry Dean, Seattle, WA: Nie tak pewnie. Z anemią podejrzewam, że zakładany Fick nie będzie niski. Szybkie obliczenia to 4,7 l/m, a CI 3,4 l/m/m2.
Sam Butman, Valle Verde, AZ: Jeszcze bardziej (niska EF lub co najmniej niski CO) biorąc pod uwagę jego dość
znaczną anemię, która powinna mu dawać znacznie wyższe PA sat.
Navin Kapur, Boston, MA: Wracając do pierwotnego pytania, kilka myśli:
- W przypadku pacjentów ze zdekompensowaną niewydolnością serca, często śledzimy mieszane saturacje żylne i tętnicze u naszych pacjentów z niewydolnością serca, niekoniecznie podążając za wyjściami Ficka lub TD. To pozwala nam miareczkować terapię w odpowiedzi na ostre hemodynamiczne zmiany z ich oryginalnym zestawem danych jak wewnętrzna kontrola.
- Chłoniak B-komórkowy też komplikuje kwestie tutaj zarówno na tętniczej saturacji jak i żylnej saturacji. Nie jestem pewien, czy polegałbym na którymkolwiek z pomiarów saturacji, poza wykluczeniem shuntu, oceną funkcji płuc i śledzeniem ostrych zmian, w zależności od tego, dlaczego cewnikowanie tętnicy płucnej zostało wykonane w pierwszej kolejności.
- Jeśli naprawdę chcemy mieć poczucie funkcji serca i rezerwy tego pacjenta, to kardiopulmonarna próba wysiłkowa z mierzonym VO2 jest prawdopodobnie najlepszym sposobem. Wszystkie zakłady są wyłączone, gdy próbujemy skorelować inwazyjną hemodynamikę i frakcję wyrzutową LV (która powinna być przede wszystkim używana do stratyfikacji pacjenta jako HFpEF / HFrEF i do identyfikacji jego kandydatury do terapii urządzeniem).
Mike Ragosta, Charlottesville, VA: Hemoglobina nie wpływa na zużycie tlenu; to jest strona popytu, podczas gdy niedokrwistość jest stroną podaży. Niska saturacja PA w obecności niedokrwistości nie musi oznaczać niskiego rzutu serca. Jeśli przypomnisz sobie analogię dr Grossmana, jeśli pomyślisz o czerwonych krwinkach jako o „ciężarówkach” przewożących tlen, to przy danym zużyciu tlenu, jeśli masz anemię, masz mniej „ciężarówek” dostarczających tlen. Tak więc, aby sprostać zapotrzebowaniu na tlen, trzeba będzie wydobyć więcej tlenu z mniejszej liczby ciężarówek, a tym samym będziesz miał niższe mieszane nasycenie żylne w ustawieniu niedokrwistości w porównaniu do tego samego rzutu serca bez niedokrwistości. Wygląda na to, że w tym przypadku musisz faktycznie zmierzyć zużycie tlenu. Inaczej, tylko zgadujesz.
Z publikacji Narang et al’s Circulation: „… mierzone VO2 różniło się znacząco od wartości pochodzących z formuł Dehmera, LaFarge’a i Bergstry z medianą (zakres międzykwartylowy) bezwzględnych różnic 28,4 (13,1, 50,2) ml/min, 37,7 (19,4, 63,3) ml/min i 31,7 (14,4, 54,5) ml/min, odpowiednio dla (P < 0,0001 dla każdego). Zmierzone i oszacowane wartości różniły się o >25% u 17% do 25% pacjentów w zależności od zastosowanej formuły. Mediana bezwzględnych różnic była większa u pacjentów poważnie otyłych (wskaźnik masy ciała > 40 kg/m2), ale nie miała na nią wpływu płeć ani wiek. „1
Podsumowanie
Zgadzam się z dr Borlaug, Ragosta oraz Narang i współpracownikami, że „…szacunki spoczynkowego VO2 pochodzące z konwencjonalnych wzorów są niedokładne, szczególnie u osób poważnie otyłych. Kiedy dokładna ocena hemodynamiczna jest ważna dla podejmowania decyzji klinicznych, VO2 powinno być mierzone bezpośrednio.” Wygląda na to, że wszyscy będziemy potrzebować kaptura do pomiaru zużycia O2.
Podziękowanie
Chcę podziękować moim kolegom z całego kraju, prawdziwym ekspertom i nauczycielom, którzy tak przemyślnie przyczynili się do tej pouczającej i zabawnej dyskusji edukacyjnej. Moje wielkie uznanie dla was wszystkich.
- Narang N, Thibodeau JT, Levine BD, Gore MO, Ayers CR, Lange RA, Cigarroa JE, Turer AT, de Lemos JA, McGuire DK. Inaccuracy of estimated resting oxygen uptake in the clinical setting. Circulation. 2014 Jan 14; 129(2): 203-210. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.003334.
- Galley RS, Wenger MA, Raya M, Erbs KK, Spyropoulos P, Nash MS. Energy expenditure of trans-tibial amputees during ambulation at self-selected pace. Prosthet Orthot Int. 1994 Aug; 18(2): 84-91.
.