Жүрекпен соққыға шығарылатын қанның мөлшерінің өлшенуі

Жүрек қанайналымын білу – денсаулыққа маңызды! Жүрек шығару көлемі (CO), соққы көлемі (SV) және жүрек соғу жиілігі (HR) туралы ақпарат алыңыз. 🩺❤️

19 мин оқу

100%

Дереккөз: Cardiac output — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Жүрекпен сорылатын қанның өлшемі

Жүрек физиологиясында жүрек шығыны (ЖШ), сондай-ақ жүрек қуаты деп аталады және көбінесе , , немесе символдарымен белгіленеді, жүректің сорғылау шығынының көлемдік жылдамдығы: яғни жүректің бір қарыншасы арқылы сорылатын қанның көлемі, уақыт бірлігіне (әдетте минутта өлшенеді). Жүрек шығыны (ЖШ) жүрек жиілігінің (ЖЖ), яғни минуттағы жүрек соғулар саны (соғ/мин), және соққы көлемінің (СК) көбейтіндісі болып табылады, СК – сол қарыншадан бір соққыда сорылатын қанның көлемі; осылайша формула келесідей:

Жүрек шығынының мәндері әдетте л/мин бірліктерімен көрсетіледі. 70 кг салмақтағы сау адамдағы жүрек шығыны тыныш күйде шамамен 5 л/мин құрайды; жүрек жиілігі 70 соғ/мин болса, соққы көлемі шамамен 70 мл болады. Жүрек шығыны денеге қан жеткізу мөлшерімен байланысты болғандықтан, жүректің дене мұқтаждарына – ұлпалардың жеткілікті қанмен қамтамасыз етілуіне – тиімді жауап беру қабілетінің маңызды бөлігі болып табылады. Дене ұлпаларына үздіксіз оттегі жеткізу қажет, ол жүйелік қан айналымы арқылы оттегілі қанды жеткілікті қысыммен жүректің сол қарыншасынан аорта мен артериялар арқылы тіндерге тасымалдауды талап етеді. Оттегі жеткізілуі (DO2 мл/мин) – қан ағынының (жүрек шығыны ЖШ) және қандағы оттегінің мөлшерінің (CaO2) көбейтіндісі. Математикалық тұрғыдан бұл келесідей есептеледі: оттегі жеткізілуі = жүрек шығыны × артериялық оттегінің мөлшері, формуласы:

Тыныш күйдегі жүрек шығыны 5 л/мин болса, "қалыпты" оттегі жеткізілуі шамамен 1 л/мин құрайды. Метаболизм арқылы бір минутта тұтынылатын қандағы оттегінің мөлшері/пайызы (VO2) белсенділік деңгейіне байланысты өзгереді, бірақ тыныш күйде DO2-нің шамамен 25% құрайды. Физикалық жаттығу кезінде бұлшық еттердің жоғары белсенділігін қолдау үшін оттегі тұтыну деңгейі тыныш күйге қарағанда жоғары болуы керек. Жүрек жеткіліксіздігі жағдайында нақты ЖШ тіпті қарапайым күнделікті іс-әрекеттерді қолдау үшін жеткіліксіз болуы мүмкін; сондай-ақ, ол орташа жаттығудан туындайтын жоғары метаболикалық талаптарды қанағаттандыру үшін жеткілікті деңгейде арта алмайды. Жүрек шығыны – гемодинамикадағы, қан ағынының зерттелуіне қатысты маңызды параметр. Соққы көлеміне және жүрек жиілігіне әсер ететін факторлар жүрек шығынына да әсер етеді. Оң жақ шегіндегі сурет осы тәуелділікті көрсетеді және кейбір факторларды тізімдейді. Келесі суретте осы факторлардың иерархиялық құрылымы көрсетілген. ЖШ-ны өлшеудің инвазивті және инвазивті емес көптеген әдістері бар; олардың әрқайсысының артықшылықтары мен кемшіліктері бар, олар төменде сипатталған.

Анықтама

Жүректің қызметі – қанды қан айналымы жүйесі арқылы айдап, дене жасушаларына оттегі, қоректік заттар мен химиялық элементтерді жеткізу, сондай-ақ жасушалық қалдықтарды сыртқа шығару болып табылады. Жүрек өзіне келіп түскен қанның мөлшерін сыртқа қарай соққымен шығарады, сондықтан жүрекке қайта оралатын қанның көлемі жүректің шығаратын қан мөлшерін – жүрек шығаруын (Q) анықтайды. Жүрек шығаруы классикалық түрде инсульт көлемі (SV) және жүрек соғу жиілігі (HR) арқылы анықталады:

Адам денесінің мөлшеріне тәуелсіз, қандай жүрек шығару (CO) мәндері қалыпты диапазонға жататынын стандарттау үшін, қабылданған әдіс – дене бетінің ауданын (BSA) пайдаланып теңдеуді қосымша индекстеу, нәтижесінде жүрек индексі (CI) пайда болады. Бұл төмендегі теңдеуде егжей-тегжейлі сипатталған.

Өлшем

Жүрек шығысын өлшеу үшін бірнеше клиникалық әдістер бар, тікелей интракардиялық катетерлеуден бастап артериялық импульстің инвазивті емес өлшеуіне дейін. Әр әдістің өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Салыстырмалы бағалау, жалпы қабылданған "алтын стандартты" өлшеудің болмауымен шектеледі. Жүрек шығысына тыныс алу фазасы да елеулі әсер етеді – көкірек қуысының қысымының өзгеруі диастолалық толтыруға және, демек, жүрек шығысына әсер етеді. Бұл, әсіресе, жасанды тыныс алдыру кезінде маңызды, онда жүрек шығымы бір тыныс циклында 50%-ға дейін өзгеруі мүмкін. Сондықтан жүрек шығысы бір цикл ішінде тең аралықта орналасқан нүктелерде өлшенуі керек немесе бірнеше цикл бойынша орташа мәні алынуы тиіс. Инвазивті әдістер жақсы қабылданып жүр, бірақ осы әдістердің дәлдігі мен тиімділігіне күмәндік тудыратын деректер көбейіп келеді. Осыған байланысты инвазивті емес әдістерді дамытуға басымдық берілуде.

Эхокардиография

Эхокардиография – жүрек шығынын ультрадыбыс арқылы анықтаудың инвазивті емес әдісі. Жүрек шығынын есептеу үшін екі өлшемді (2D) ультрадыбыс және Допплер өлшемдері бірге қолданылады. Аорта сақинасының диаметрін (d) 2D өлшеу арқылы ағынның көлденең қимасының ауданы (CSA) есептеледі, содан кейін аорта клапаны арқылы Допплер ағыны профилінің VTI-мен көбейтіледі, нәтижесінде соққы көлемі (SV) анықталады. Содан кейін нәтиже жүрек соғу жиілігіне (HR) көбейтіліп, жүрек шығыны есептеледі. Клиникалық медицинада қолданылғанымен, оның қайталанатын нәтижелерінде үлкен айырмашылықтар болуы мүмкін. Бұл әдіс үшін кеңінен оқыту және дағдылар қажет, бірақ клиникалық тұрғыдан қанағаттанарлық дәлдікке жету үшін қажетті нақты қадамдар әлі жарияланбаған. Аорта клапанының диаметрін 2D өлшеу шудың бір көзі болып табылады; ал басқалары – соққы көлемінің соққы сайын өзгеруі және зондтың орналасуындағы шағын айырмашылықтар. Балама ретінде, оң жақтанғы жүрек шығынын (CO) есептеу үшін өкпе клапанының өлшемі қолданылуы мүмкін, бірақ бұл әдіс міндетті түрде көбірек қайталана бермейді. Бұл техника кеңінен қолданылса да, көп уақытты алады және оның құрамдас бөліктерінің қайталанатындығымен шектеледі. Клиникалық тәжірибеде қолданылатын әдіс бойынша SV және CO-ның дәлдігі шамамен ±20% құрайды.

Тері арқылы

Ультрадыбыстық жүрек шығысы мониторы (USCOM) үздіксіз толқынды Доплерді қолданып, Доплер ағынының профилін өлшейді – VTI. Ол антропометрияны қолдана отырып, аорта және өкпе клапандарының диаметрлерін және CSA-ларын есептейді, соның арқасында оң және сол жақ жүрек шығысын (Q) өлшеуге мүмкіндік туады. Эхокардиографиялық әдіспен салыстырғанда, USCOM қайталануды едәуір жақсартады және ағын өзгерістерін анықтау сезімталдығын арттырады. Доплер ағыны профилінің нақты уақыт режимінде автоматты түрде ізделуі, оң және сол жақ жүрек шығысын (Q) әрбір соққы бойынша өлшеуге мүмкіндік береді, бұл операцияны жеңілдетеді және дәстүрлі эхокардиографиямен салыстырғанда өлшеу уақытын қысқартады. USCOM жаңа туған сәбилерде, балаларда және ересектерде 0,12 л/мин-нан 18,7 л/мин-ға дейін жарамдылығы расталған. Әдіс, физиологиялық негізделген гемодинамикалық протоколдарды жасау үшін кез келген жастағы пациенттерге бірдей дәлдікпен қолданылуы мүмкін. USCOM – жүрек шығысын өлшеудің жалғыз әдісі, ол имплантацияланатын ағын зондымен шамалас дәлдікке қол жеткізген.

Трансоэзофагеялық

Трансоэзофагеялық Доплер екі негізгі технологияны қамтиды: трансоэзофагеялық эхокардиограмма – ол негізінен диагностикалық мақсаттарда қолданылады, және эзофагеялық Доплер мониторингі – ол негізінен жүрек шығысының клиникалық мониторингі үшін қолданылады. Екіншісі үздіксіз толқын Доплерді пайдаланып, төмен түсетін кеуде аортасындағы қан ағысының жылдамдығын өлшеуге арналған. Ультрадыбыстық зонд ауыз арқылы немесе мұрыннан жұтқыншаққа ортаңғы кеуде деңгейіне дейін енгізіледі, осы деңгейде жұтқыншақ төмен түсетін кеуде аортасымен қатар орналасады. Трансдуктор қан ағысына жақын болғандықтан, сигнал анық болады. Оңтайлы сигнал алу үшін зондты қайта бағыттау қажет болуы мүмкін. Бұл әдіс жақсы расталған, хирургия кезінде сұйықтықтарды басқару үшін кеңінен қолданылады, пациенттердің жағдайының жақсаруына дәлелдер бар және Ұлыбританияның Ұлттық денсаулық сақтау және клиникалық тамашалық институты (NICE) ұсынған. Эзофагеялық Доплер мониторингі қан ағысының жылдамдығын өлшейді, нақты жүрек шығысын емес, сондықтан өлшенген жылдамдықты соққы көлеміне және жүрек шығысына айналдыру үшін пациенттің жасы, бойы және салмағына негізделген номограмма қолданылады. Бұл әдіс көбінесе пациентті седациялауды талап етеді және ересектер мен балаларға қолдануға қабылданған.

Импульстік қысым әдістері

Импульстік қысым (ПП) әдістері артериядағы қысымды уақыт бойынша өлшейді, осыдан толқын пішінін анықтап, оның негізінде жүрек жұмысын бағалайды. Дегенмен, артериядан алынатын кез келген өлшем артериялық функцияның өзгеруімен байланысты қысым өзгерістерін қамтиды, мысалы, артерияның серпімділігі мен кедерісі. Қан тамыры диаметрінің физиологиялық немесе емдік өзгерістері қан ағынының (Q) өзгеруін көрсетеді деп есептеледі. ПП әдістері жүрек пен қан тамырларының бірлескен жұмысын өлшейді, сондықтан олардың қан ағынын (Q) өлшеуде қолданылуы шектеулі. Бұл мәселені PP толқын пішінін басқа қан ағыны (Q) өлшеу әдісімен аралықтап калибрлеу және содан кейін PP толқын пішінін бақылау арқылы ішінара шешуге болады. Ең жақсысы, PP толқын пішінін әрбір соққы бойынша калибрлеу керек. ПП өлшеудің инвазивті және инвазивті емес әдістері бар.

Finapres әдістемесі

1967 жылы чех физиологы Ян Пеньяз үздіксіз қан қысымын өлшеудің көлемдік қысқыш әдісін ойлап тапты және патент алды. Көлемдік қысқыш әдісінің қағидасы – артерия қабырғасының екі жағында тең қысымды динамикалық түрде қамтамасыз ету. Артерияны белгілі бір көлемге дейін қысып, ішкі қысым – артерияішілік қысым – сыртқы қысым – саусақ манжетінің қысымымен теңестіріледі. Пеньяз саусақтың осы көлемдік қысқыш әдісін қолдану үшін ең қолайлы орын екенін анықтады. Саусақ манжеттерін пайдалану құрылғыны, мысалы, сепсис немесе вазопрессорлар қабылдап жүрген пациенттер сияқты, қан тамырларының тарылуы жоқ пациенттерде қолданудан шығарады. 1978 жылы Амстердам университетінің Нидерланд қолданбалы ғылыми зерттеулер ұйымы BMI TNO-ның ғалымдары көлемдік қысқышты клиникалық тәжірибеде қолдануға мүмкіндік беретін бірқатар қосымша маңызды элементтерді ойлап тапты және патенттеді. Бұл әдістерге сенсордың ішіндегі оптикалық жүйеде модуляцияланған инфрақызыл сәулені пайдалану, Velcro бекітуі бар жеңіл, орауға ыңғайлы саусақ манжеті, жаңа пневматикалық пропорционалды басқару клапанының қағидасы және саусақ артерияларын қысу үшін дұрыс көлемді анықтау және бақылау стратегиясы – Physiocal жүйесі кіреді. Бұл Physiocal трекері – саусақ артерияларының физиологиялық калибрлеуінің аббревиатурасы болып табылады және дәл, берік және сенімді екені анықталды. Finapres әдіснамасы осы ақпаратты саусақ манжетінің қысымы деректерінен артериялық қысымды есептеу үшін пайдаланды. Пациенттерде саусақ пен қол артериясы арасындағы қысым деңгейінің айырмашылығын түзетуге арналған жалпы алгоритм әзірленді. Бұл түзету барлық сынақтан өткен жағдайларда жұмыс істеді, тіпті ол үшін арнайы жоспарланбаған жағдайларда да, өйткені ол жалпы физиологиялық қағидаларды қолданды. Бұл инновациялық қол артериясының қысым толқынының қайта құру әдісі алғаш рет 2000 жылы BMI TNO нарыққа ұсынған Finapres-тің мұрагері – Finometer-де жүзеге асырылды. Ұзындығы үздіксіз, жоғары дәлдіктегі, калибрленген қан қысымы толқынының болуы интеграцияланған гемодинамиканы соққыдан соққыға дейін есептеу перспективасын ашты, ол екі ұғымға негізделген: қысым мен ағын артериялық жүйедегі әрбір нүктеде олардың сипаттамалық кедергісі арқылы өзара байланысты. Проксималды аорталық жерде осы кедергінің 3 элементті Windkessel моделі белгілі жас, жыныс, бойы және салмағы бар жеке пациентте жеткілікті дәлдікпен модельделуі мүмкін. Инвазивті емес перифериялық тамыр мониторларын салыстыру нәтижесінде, клиникалық пайдасы қалыпты және өзгермейтін қан айналымы бар пациенттермен шектелгені анықталды.

In 1967, the Czech physiologist Jan Peňáz invented and patented the volume clamp method of measuring continuous blood pressure. The principle of the volume clamp method is to dynamically provide equal pressures, on either side of an artery wall. By clamping the artery to a certain volume, inside pressure—intra arterial pressure—balances outside pressure—finger cuff pressure. Peñáz decided the finger was the optimal site to apply this volume clamp method. The use of finger cuffs excludes the device from application in patients without vasoconstriction, such as in sepsis or in patients on vasopressors. In 1978, scientists at BMI TNO, the research unit of Netherlands Organisation for Applied Scientific Research at the University of Amsterdam, invented and patented a series of additional key elements that make the volume clamp work in clinical practice. These methods include the use of modulated infrared light in the optical system inside the sensor, the lightweight, easy to wrap finger cuff with velcro fixation, a new pneumatic proportional control valve principle, and a set point strategy for the determining and tracking the correct volume at which to clamp the finger arteries—the Physiocal system. An acronym for physiological calibration of the finger arteries, this Physiocal tracker was found to be accurate, robust and reliable. The Finapres methodology was developed to use this information to calculate arterial pressure from finger cuff pressure data. A generalised algorithm to correct for the pressure level difference between the finger and brachial sites in patients was developed. This correction worked under all of the circumstances it was tested in—even when it was not designed for it—because it applied general physiological principles. This innovative brachial pressure waveform reconstruction method was first implemented in the Finometer, the successor of Finapres that BMI TNO introduced to the market in 2000. The availability of a continuous, high fidelity, calibrated blood pressure waveform opened up the perspective of beat to beat computation of integrated haemodynamics, based on two notions: pressure and flow are inter related at each site in the arterial system by their so called characteristic impedance. At the proximal aortic site, the 3 element Windkessel model of this impedance can be modelled with sufficient accuracy in an individual patient with known age, gender, height and weight. According to comparisons of non invasive peripheral vascular monitors, modest clinical utility is restricted to patients with normal and invariant circulation.

Инвазивті

Инвазивті ПП мониторингі артерияға – әдетте радиалдық немесе жамбас артериясына – манометрлік қысым даткішін енгізу және ПП толқын пішінін үздіріліссіз өлшеуді қамтиды. Бұл әдетте катетерді дисплейі бар сигналды өңдеу құрылғысына қосу арқылы жасалады. ПП толқын пішінін жүрек-қан тамыр жүйесінің жұмысын бағалау үшін талдауға болады. Қан тамырларының функциясындағы өзгерістер, катетер ұшының орналасуы немесе қысым толқыны сигналының демпфирленуі өлшемдердің дәлдігіне әсер етеді. Инвазивті ПП өлшемдері калибрленген немесе калибрленбеген болуы мүмкін.

Калибрленген ПП PiCCO, LiDCO

PiCCO (Pulse contour cardiac output) (PULSION Medical Systems AG, Мюнхен, Германия) және PulseCO (LiDCO Ltd, Лондон, Англия) артериялық PP толқын пішінін талдау арқылы үздіксіз Q-ны анықтайды. Екі жағдайда да үздіксіз Q талдауын калибрлеу үшін тәуелсіз әдіс қажет, себебі артериялық PP талдауы тамыр төсегінің өзгергіштігі сияқты өлшенбеген айнымалыларды ескере алмайды. Пациенттің күйі, емделуі немесе орналасуы өзгергеннен кейін қайта калибрлеу ұсынылады. PiCCO-да калибрлеу әдісі ретінде Stewart Hamilton принципі қолданылады, бірақ бұл ретте орталық веналық катетерден орталық артериялық катетерге (мысалы, жамбас немесе қолтық артериялық катетеріне) дейінгі температура өзгерістерін өлшейтін транспульмонарлық термодилюция қолданылады. Салқыңдатылған физиологиялық сұйықтықпен термодилюциядан алынған Q мәні артериялық PP контурын калибрлеу үшін пайдаланылады, содан кейін үздіксіз Q мониторингін жүргізуге болады. PiCCO алгоритмі қан қысымы толқынының морфологиясына (PP толқынының математикалық талдауына) тәуелді және Wesseling және әріптестері сипаттағандай үздіксіз Q-ны есептейді. Транспульмонарлық термодилюция оң жақ жүрек, өкпе айналымы және сол жақ жүректі қамтиды, бұл термодилюция қисығын одан әрі математикалық талдауға және жүрек толтыру көлемін (GEDV (Global end diastolic volume)), интраторакалық қан көлемін және өкпе суының экстраваскулярлық көлемін өлшеуге мүмкіндік береді. Транспульмонарлық термодилюция Q калибрлеуді азырақ инвазивті түрде жүргізуге мүмкіндік береді, бірақ ол PA термодилюциясына қарағанда дәлдігі төмен және орталық веналық және артериялық катетерлерді қажет етеді, бұл инфекция қаупін де білдіреді. LiDCO-да тәуелсіз калибрлеу әдісі – Stewart Hamilton принципі бойынша литий хлоридін сұйыту. Литий хлоридін сұйыту үшін перифериялық вена және перифериялық артериялық катетер қолданылады. PiCCO сияқты, Q өзгерген кезде жиі калибрлеу ұсынылады. Калибрлеу шараларының жиілігі литий хлоридін енгізуді қамтитындықтан және кейбір бұлшықеттерді босаңсытатын препараттардың болуында қателерге ұшырауы мүмкін болғандықтан шектеулі. LiDCO қолданатын PulseCO алгоритмі импульстік қуатты туынды етуге негізделген және толқын пішінінің морфологиясына тәуелді емес.

PiCCO (Pulse contour cardiac output) (PULSION Medical Systems AG, Munich, Germany) and PulseCO (LiDCO Ltd, London, England) generate continuous Q by analysing the arterial PP waveform. In both cases, an independent technique is required to provide calibration of continuous Q analysis because arterial PP analysis cannot account for unmeasured variables such as the changing compliance of the vascular bed. Recalibration is recommended after changes in patient position, therapy or condition. In PiCCO, transpulmonary thermodilution, which uses the Stewart Hamilton principle but measures temperatures changes from central venous line to a central arterial line, i. e., the femoral or axillary arterial line, is used as the calibrating technique. The Q value derived from cold saline thermodilution is used to calibrate the arterial PP contour, which can then provide continuous Q monitoring. The PiCCO algorithm is dependent on blood pressure waveform morphology (mathematical analysis of the PP waveform), and it calculates continuous Q as described by Wesseling and colleagues. Transpulmonary thermodilution spans right heart, pulmonary circulation and left heart, allowing further mathematical analysis of the thermodilution curve and giving measurements of cardiac filling volumes (GEDV (Global end diastolic volume)), intrathoracic blood volume and extravascular lung water. Transpulmonary thermodilution allows for less invasive Q calibration but is less accurate than PA thermodilution and requires a central venous and arterial line with the accompanied infection risks. In LiDCO, the independent calibration technique is lithium chloride dilution using the Stewart Hamilton principle. Lithium chloride dilution uses a peripheral vein and a peripheral arterial line. Like PiCCO, frequent calibration is recommended when there is a change in Q. Calibration events are limited in frequency because they involve the injection of lithium chloride and can be subject to errors in the presence of certain muscle relaxants. The PulseCO algorithm used by LiDCO is based on pulse power derivation and is not dependent on waveform morphology.

Артериялық қысымның статистикалық талдауы FloTrac/ Vigileo

FloTrac/Vigileo (Edwards Lifesciences) – импульстік контурлық талдауға негізделген, калибрленбеген гемодинамикалық монитор. Ол жүрек шығынын (Q) жамбас немесе радиалдық артерияда орналасқан манометрлі стандартты артериялық катетер арқылы бағалайды. Құрылғы жоғары дәлдікті қысымды өлшеу сенсорынан тұрады, ол қолдау мониторымен (Vigileo немесе EV1000 мониторы) қолданғанда артериялық импульстің үлгісінен сол жақ жүрек шығынын (Q) анықтайды. Құрылғы Frank-Starling жүрек заңына негізделген алгоритмді қолданады, онда импульстік қысым (PP) инсульт көлеміне (SV) пропорционалды. Алгоритм артериялық қысым (AP) толқынының стандартты ауытқуын 20 секундтық кезеңде есептеп, оны тамыр тонусының коэффициентімен (Khi немесе χ) көбейтіп, соққы көлемін шығарады. Теңдеу қарапайымдалған түрі: , немесе, Khi артериялық кедергіні көрсетеді; сәйкестік – артериялық сәйкестік пен тамырлық кедергіні үздіксіз бағалайтын көпөлшемді полиномдық теңдеу. Khi артериялық қысым толқынының морфологиялық өзгерістерін біт-биттік талдау арқылы жүзеге асырады, бұл өзгерістер сәйкестік немесе кедергідегі өзгерістерге байланысты артериялық қысым толқынының пішініне әсер етеді деген қағидатқа негізделген. Аталған толқын пішінін талдау арқылы тамыр тонусының әсері бағаланады, бұл SV есептеуін қамтамасыз етеді. Q содан кейін теңдеу арқылы есептеледі. HR есептеу үшін тек артериялық толқынды тудыратын, перфузияланған соққылар ғана есептеледі. Бұл жүйе Q-ны қолданыстағы артериялық катетер арқылы әртүрлі дәлдікпен бағалайды. Бұл артериялық мониторларға өкпе артериясы катетері арқылы жүрек ішіне катетер енгізу қажет емес. Олар артериялық желіні қажет етеді, сондықтан инвазивті болып табылады. Басқа артериялық толқындық жүйелердегідей, осы технологияның артықшылықтары – жылдам орнату және деректерді алу. Кемшіліктеріне оң жақ жүрек қысымын немесе аралас веноздық қанның оттегімен қанығуын анықтай алмауы жатады. Көлемдік жауаптылықты болжауға мүмкіндік беретін инсульт көлемінің өзгеруін (SVV) өлшеу барлық артериялық толқындық технологияларға тән. Ол жоғары тәуекелді хирургиялық немесе ауыр сырқаттарда сұйықтықты оңтайландыру үшін қолданылады. SV және SVV дерек жұптарын пайдаланатын гемодинамикалық принциптерге негізделген физиологиялық оңтайландыру бағдарламасы жарияланған. Артериялық мониторинг жүйелері тамыр тонусының өзгеруін болжауға қабілетсіз; олар тамыр сәйкестігінің өзгеруін бағалайды. Жүректегі ағынды есептеу үшін артериядағы қысымды өлшеу физиологиялық тұрғыдан дұрыс емес, дәлдігі күмәнді және пайдасы дәлелденбеген. Артериялық қысымды мониторингтеу вентиляциядан алынған, жүрекшелік фибрилляциясы бар, вазопрессорлар қолданылатын және сепсис сияқты динамикалық автономды жүйелері бар пациенттерде шектеулі. және әртүрлі гемодинамикалық жағдайларда. Оны педиатриялық және жасанды қолдаумен емделетін пациенттерді бақылау үшін де қолдануға болады. Әдетте бақыланатын гемодинамикалық көрсеткіштер, сұйықтыққа жауаптылық параметрлері және эксклюзивті анықтама PRAM: Cardiac Cycle Efficiency (CCE) арқылы ұсынылады. Ол 1 (ең жақсы) мен 1 (ең нашар) аралығындағы санмен көрсетіледі және жүрек-қан тамырларының жалпы жауап байланысын көрсетеді. Жүректің жұмыс істеу қабілеті мен энергия тұтыну арасындағы қатынас, CCE "стресс индексі" ретінде бейнеленген, науқастың қазіргі және болашақ жағдайын түсінуде маңызды рөл атқарады.

FloTrac/Vigileo (Edwards Lifesciences) is an uncalibrated, haemodynamic monitor based on pulse contour analysis. It estimates cardiac output (Q) using a standard arterial catheter with a manometer located in the femoral or radial artery. The device consists of a high fidelity pressure transducer, which, when used with a supporting monitor (Vigileo or EV1000 monitor), derives left sided cardiac output (Q) from a sample of arterial pulsations. The device uses an algorithm based on the Frank–Starling law of the heart, which states pulse pressure (PP) is proportional to stroke volume (SV). The algorithm calculates the product of the standard deviation of the arterial pressure (AP) wave over a sampled period of 20 seconds and a vascular tone factor (Khi, or χ) to generate stroke volume. The equation in simplified form is: , or, Khi is designed to reflect arterial resistance; compliance is a multivariate polynomial equation that continuously quantifies arterial compliance and vascular resistance. Khi does this by analyzing the morphological changes of arterial pressure waveforms on a bit by bit basis, based on the principle that changes in compliance or resistance affect the shape of the arterial pressure waveform. By analyzing the shape of said waveforms, the effect of vascular tone is assessed, allowing the calculation of SV. Q is then derived using equation Only perfused beats that generate an arterial waveform are counted for in HR. This system estimates Q using an existing arterial catheter with variable accuracy. These arterial monitors do not require intracardiac catheterisation from a pulmonary artery catheter. They require an arterial line and are therefore invasive. As with other arterial waveform systems, the short set up and data acquisition times are benefits of this technology. Disadvantages include its inability to provide data regarding right sided heart pressures or mixed venous oxygen saturation. The measurement of Stroke Volume Variation (SVV), which predicts volume responsiveness is intrinsic to all arterial waveform technologies. It is used for managing fluid optimisation in high risk surgical or critically ill patients. A physiologic optimization program based on haemodynamic principles that incorporates the data pairs SV and SVV has been published. Arterial monitoring systems are unable to predict changes in vascular tone; they estimate changes in vascular compliance. The measurement of pressure in the artery to calculate the flow in the heart is physiologically irrational and of questionable accuracy, and of unproven benefit. Arterial pressure monitoring is limited in patients off ventilation, in atrial fibrillation, in patients on vasopressors, and in those with a dynamic autonomic system such as those with sepsis. and in various haemodynamic states. It can be used to monitor pediatric and mechanically supported patients. Generally monitored haemodynamic values, fluid responsiveness parameters and an exclusive reference are provided by PRAM: Cardiac Cycle Efficiency (CCE). It is expressed by a pure number ranging from 1 (best) to 1 (worst) and it indicates the overall heart vascular response coupling. The ratio between heart performance and consumed energy, represented as CCE "stress index", can be of paramount importance in understanding the patient's present and future courses.

Импеданстық кардиография

Импеданстық кардиография (жиі ICG немесе Торакалық электрлік биоимпеданс (TEB) деп қысқартылады) жүрек циклы бойында торакалық аймақтағы электрлік импеданстың өзгеруін өлшейді. Импеданстың төмендеуі көбірек интраторакальдық сұйықтық көлемі мен қан ағынына сәйкес келеді. Сұйықтық көлемінің өзгеруін жүрек соғуымен синхрондастыру арқылы импеданстағы өзгерісті соққы көлемін, жүрек шығысын және жүйелік тамырлардың қарсылығын есептеу үшін пайдалануға болады. Инвазивті және инвазивті емес әдістер қолданылады. Инвазивті емес әдістің сенімділігі мен дұрыстығы белгілі бір деңгейде қабылдауға ие болды, бірақ бұл мәселеде толық келісім жоқ. Бұл әдістің диагностика, болжам және түрлі ауруларды емдеуде клиникалық қолданысы жалғасуда. Инвазивті емес ICG жабдықтарына Bio Z Dx, Niccomo және BoMed компаниясының TEBCO өнімдері жатады.

Ультрадыбыстық сұйыту

Ультрадыбыстық сұйыту (УД) дене температурасындағы физиологиялық сарысуды (НС) индикатор ретінде пайдаланады, ол денеден тыс айналымға енгізіліп, ультрадыбыстық сенсормен атриовентрикулярлық (АВ) қан айналымын құруға мүмкіндік береді. Бұл сұйытуды өлшеуге, содан кейін авторлық алгоритм арқылы жүрек шығысын есептеуге қолданылады. Осы әдіс арқылы жалпы диастолалық көлем (TEDV), орталық қан көлемі (CBV) және белсенді қан айналымы көлемі (ACVI) сияқты басқа да гемодинамикалық көрсеткіштерді анықтауға болады. УД әдісі алғаш рет 1995 жылы енгізілді. ECMO және гемодиализ сияқты денеден тыс айналым жағдайларында ағынды және көлемді өлшеу үшін кеңінен қолданылып, 150-ден астам рецензияланған ғылыми жарияланымға әкелді. Қазіргі уақытта УД интенсивті терапия бөлімшелерінде (ИТБ) COstatus құрылғысы ретінде қолданылады. УД әдісі ультрадыбыстық индикаторлық сұйыту принципіне негізделген. Қанның ультрадыбыс жылдамдығы (1560–1585 м/с) – плазмадағы және қызыл қан жасушаларындағы белоктардың жалпы концентрациясы мен температураға байланысты. Дене температурасындағы физиологиялық сарысуды (сарысудың ультрадыбыс жылдамдығы 1533 м/с) ерекше АВ айналымына енгізу қанның ультрадыбыс жылдамдығын төмендетіп, сұйыту қисықтарын жасайды. УД үшін ИТБ пациенттеріндегі екі артериялық және орталық веналық катетер арқылы денеден тыс қан айналымын орнату қажет. Сарысу индикаторы АВ айналымына енгізілген кезде, ол пациенттің жүрегінің оң жақшасына түсетін алдында айналымдағы сенсордағы веналық қысқышпен анықталады. Индикатор жүрек пен өкпе арқылы өткеннен кейін артериялық катетердегі концентрация қисығы тіркеліп, COstatus HCM101 мониторында көрсетіледі. Жүрек шығысы концентрация қисығының ауданы бойынша Стьюарт-Гамильтон теңдеуі арқылы есептеледі. УД инвазивті емес процедура болып табылады, ол тек АВ айналымына қосылуды және пациенттен екі катетерді қажет етеді. УД педиатриялық ИТБ пациенттеріне бейімделген және инвазивті болғанымен, салыстырмалы түрде қауіпсіз және қайталанатын нәтижелер беретіні көрсетілген.

Ultrasound dilution (UD) uses body temperature normal saline (NS) as an indicator introduced into an extracorporeal loop to create an atrioventricular (AV) circulation with an ultrasound sensor, which is used to measure the dilution then to calculate cardiac output using a proprietary algorithm. A number of other haemodynamic variables, such as total end diastole volume (TEDV), central blood volume (CBV) and active circulation volume (ACVI) can be calculated using this method. The UD method was firstly introduced in 1995. It was extensively used to measure flow and volumes with extracorporeal circuit conditions, such as ECMO and Haemodialysis, leading more than 150 peer reviewed publications. UD has now been adapted to intensive care units (ICU) as the COstatus device. The UD method is based on ultrasound indicator dilution. Blood ultrasound velocity (1560–1585 m/s) is a function of total blood protein concentration—sums of proteins in plasma and in red blood red cells—and temperature. Injection of body temperature normal saline (ultrasound velocity of saline is 1533 m/s) into a unique AV loop decreases blood ultrasound velocity, and produces dilution curves. UD requires the establishment of an extracorporeal circulation through its unique AV loop with two pre existing arterial and central venous lines in ICU patients. When the saline indicator is injected into the AV loop, it is detected by the venous clamp on sensor on the loop before it enters the patient's heart's right atrium. After the indicator traverses the heart and lung, the concentration curve in the arterial line is recorded and displayed on the COstatus HCM101 Monitor. Cardiac output is calculated from the area of the concentration curve using the Stewart Hamilton equation. UD is a non invasive procedure, requiring only a connection to the AV loop and two lines from a patient. UD has been specialised for application in pediatric ICU patients and has been demonstrated to be relatively safe although invasive and reproducible.

Электрлік кардиометрия

Электрлік кардиометрия – импеданстық кардиографияға ұқсас инвазивті емес әдіс; екі әдіс те кеуде қуысының электрлік биоимпедансын (КЭБ) өлшеуге қолданылады. Екі әдістің негізгі моделі әртүрлі; Электрлік кардиометрия КЭБ-тің соққы сайын күрт өсуін қызыл қан жасушаларының бағытының өзгеруімен байланыстырады. Жүрек шығысын өлшеу үшін төрт стандартты ЭКГ электроды қажет. Электрлік кардиометрия – Cardiotronic, Inc. компаниясына тиесілі сауда белгісі болып табылатын әдіс және кең ауқымдағы пациенттерде үміттендірерлік нәтижелер көрсетіп отыр. Қазіргі уақытта АҚШ-та ересектерге, балаларға және нәрестелерге қолдануға рұқсат етілген. Электрлік кардиометрия мониторлары операциядан кейінгі кардиохирургиялық пациенттерде, гемодинамикалық тұрақты және тұрақсыз жағдайларда да жақсы нәтижелер көрсеткен.

Магниттік резонанстық томография

Жылдамдықпен кодталған фазалық контраст Магниттік-резонанстық томография (МРТ) сүтқоректілердің ірі қан тамырларындағы қан ағынын өлшеудің ең дәл әдісі болып табылады. МРТ арқылы өлшенген қан ағыны, стақан мен таймермен өлшенгенге қарағанда жоғары дәлдікке ие, ал Фикк принципі мен термодилюцияға қарағанда аз өзгереді. Жылдамдықпен кодталған МРТ протон прецессиясының фазасындағы өзгерістерді анықтауға негізделген. Бұл өзгерістер белгілі градиенті бар магнит өрісі арқылы протонның қозғалыс жылдамдығына пропорционал. Жылдамдықпен кодталған МРТ қолданғанда, жүрек циклының әр уақыт мезеті үшін екі сурет жиынтығы алынады. Олардың бірі – анатомиялық сурет, екіншісі – әр пикселдегі сигнал қарқындылығы жазықтықтағы жылдамдыққа тікелей пропорционал сурет. Қан тамырындағы, яғни аортадағы немесе өкпе артериясындағы орташа жылдамдық, қан тамырының көлденең қимасындағы пикселдердің орташа сигнал қарқындылығын өлшеу және белгілі тұрақтыға көбейту арқылы анықталады. Қан ағыны орташа жылдамдықты қан тамырының көлденең қимасының ауданына көбейту арқылы есептеледі. Бұл қан ағыны деректері қан ағыны мен уақыт графигінде қолданылуы мүмкін. Бір жүрек циклы үшін қан ағыны мен уақыт қисығының астындағы аудан – соққы көлемі. Жүрек циклының ұзақтығы белгілі және жүрек соғу жиілігін анықтайды; Q теңдеу арқылы есептелуі мүмкін. МРТ көбінесе бір жүрек циклындағы қан ағынын бірнеше жүрек соғуының орташасы ретінде өлшеу үшін қолданылады. Сонымен қатар, соққы көлемін нақты уақытта, әр соққы бойынша өлшеуге болады. МРТ Q-ны дәл өлшеу үшін маңызды зерттеу құралы болғанымен, қазіргі уақытта жедел немесе қарқынды күтім бөлімдерінде гемодинамикалық мониторинг үшін клиникалық тұрғыда қолданылмайды. 2015 жылдан бастап МРТ арқылы жүрек шығысын өлшеу клиникалық жүрек МРТ тексерулерінде кеңінен қолданылады.

Жүректің қуатына әсер ететін факторлар

Жүректің қуаты негізінен денедегі тіндердің оттегіге деген қажеттілігімен реттеледі. Басқа сорғы жүйелерінен өзгеше, жүрек – өзінің қуатын реттемейтін, қажеттілікке жауап беретін сорғы. Денеде метаболизмнің жоғары оттегілік қажеттілігі туындағанда, тіндер арқылы метаболизммен реттелетін қан ағыны артады, бұл жүрекке көбірек қанның оралуына және жүректің қуатының жоғарылауына әкеледі. Қанды тасымалдайтын артериоваскулярлық каналдардың сыйымдылығы (немесе серпімділігі) де жүректің қуатын бақылайды. Денедегі қан тамырлары белсенді түрде кеңейгенде және тарылғанда, қан ағынына қарсылық тиісінше төмендейді және артады. Жіңішке қабырғалы веналар, қалың қабырғалы артерияларға қарағанда шамамен он сегіз есе көп сыйымдылыққа ие, себебі олар өздерінің серпімділігі арқасында көбірек қанды сыйыра алады. Осы формуладан жүрек соғуының көлемі (stroke volume) және жиілігіне (heart rate) әсер ететін факторлар жүректің қуатына да әсер ететіні анық көрінеді. Оң жақтағы сурет осы тәуелділікті көрсетеді және осы факторлардың бірнешеуін тізімдейді. Егжей-тегжейлі иерархиялық сурет келесі суретте ұсынылған. Теңдеу HR (жүрек жиілігі) және SV (жүрек соғуының көлемі) жүректің қуаты Q-ның негізгі анықтауыштары екенін көрсетеді. Бұл факторлардың егжей-тегжейлі бейнесі оң жақтағы суретте көрсетілген. HR-ға (жүрек жиілігіне) әсер ететін негізгі факторлар – автономды иннервация және эндокриндік реттеу. Электролиттер, метаболизм өнімдері және температура сияқты сыртқы факторлар көрсетілмеген. Жүрек циклы кезінде SV-ні (жүрек соғуының көлемін) анықтайтын факторлар – жүрек бұлшық еттерінің жиырылу қабілеті, миокардтың созылуына дейінгі алдын ала жүктеме (preload) дәрежесі және қан шығарылу кезіндегі кейінгі жүктеме (afterload).

Шығару фракциясы

Эжекциялық фракция (EF) – SV-ге қатысты параметр. EF – жүрек циклының немесе систоланың жиырылу немесе эжекция фазасында сол қарыншаның (LV) шығаратын қанның үлесі. Систоланың басталуына дейін, толтыру фазасында (диастола) LV қанмен максималды көлемге дейін толады, бұл соңғы диастолалық көлем (EDV) деп аталады. Систола кезінде LV жиырылып, қанды шығарады, осылайша оның ең төменгі көлеміне, соңғы систолалық көлемге (ESV) жетеді. Ол толығымен босалмайды. Төмендегі теңдеулер EF және EDV-нің жүрек шығыны Q-ға SV арқылы тигізетін әсерін түсіндіруге көмектеседі.

Бірлескен жүрек шығысы

Бірлескен жүрек шығыны – жүректің оң және сол жақтарының шығысының қосындысы. Бұл ұрықтың қан айналымында пайдалы өлшем, себебі жүректің екі жағынан шығатын қан овалдық тесік және артериялық өзек арқылы ішінара параллель жұмыс істейді және жүйелік қан айналымын тікелей қамтамасыз етеді.

Өкпе артериясын термодилуция (оң жүрек арқылы термодилуция)

Индикатор әдісі индикатор бояуды қыздырылған немесе салқындатылған сұйықтықпен алмастыру арқылы одан әрі дамытылды. Айналымдағы бояу концентрациясы емес, температура өзгерістері өлшенеді; бұл әдіс термодилюция деп аталады. 1970 жылы клиникалық тәжірибеге енгізілген өкпе артериясы катетері (PAC), сондай-ақ Swan Ganz катетері деп те аталады, термодилюция өлшемдері үшін оң жүрекке тікелей қол жеткізуді қамтамасыз етеді. Жоғары күтім бөлімдеріндегі үздіксіз инвазивті жүрек мониторингі көбінесе тоқтатылды. PAC жүрек катетеризация зертханаларында оң жүрек зерттеуінде пайдалы болып қала береді. PAC ұшы шарық тәрізді және оны үрлейді, бұл катетер шарығының оң қарынша арқылы "қозғалуына" көмектеседі, өкпе артериясы жүйесінің кішкентай тармағын бітеуге мүмкіндік береді. Содан кейін шарды құрғатады. PAC термодилюция әдісі белгілі температурадағы суық глюкозаның шағын мөлшерін (10 мл) өкпе артериясына енгізуді және белгілі қашықтықтағы температураны белгілі қашықтықта орналасқан температура сенсорлары бар бірдей катетер арқылы өлшеуді қамтиды. Тарихи маңызы бар Swan Ganz көп люменді катетері өлшенген уақыт-температура қисығынан, сондай-ақ термодилюция қисығынан жүрек шығысын қайталанатын есептеуге мүмкіндік береді. Термистор технологиясы төмен жүрек шығысы (CO) температура өзгерісін баяу, ал жоғары CO температура өзгерісін жылдам тіркеуге мүмкіндік берді. Температура өзгерісінің дәрежесі жүрек шығысына тікелей пропорционалды. Бұл ерекше әдісте дәлдікті арттыру үшін әдетте үш немесе төрт қайталап өлшеу немесе жүргізу орташалай алынады. Қазіргі заманғы катетерлер жылу филаменттерімен жабдықталған, олар аралықта қызып, термодилюция қисығын өлшейді, соның нәтижесінде сериялық Q өлшемдері жасалады. Бұл құралдар айналымның тұрақтылығына байланысты 2–9 минут ішінде өлшемдерді орташалайды, сондықтан үздіксіз мониторингті қамтамасыз етпейді. PAC қолдану аритмия, инфекция, өкпе артериясының жарылуы және оң жүрек клапанының зақымдануы сияқты асқынуларға әкелуі мүмкін. Ауыр науқастарда, сепсисте, жедел тыныс жетіспеушілігінде және жүрек жетіспеушілігінде жүргізілген соңғы зерттеулер PAC қолдану пациенттердің жағдайын жақсартпайтынын көрсетті. Гемодинамиканы бақылау үшін кем инвазивті және дәл технологияларға көшуге байланысты PAC қолдану азайып барады.

The indicator method was further developed by replacing the indicator dye with heated or cooled fluid. Temperature changes rather than dye concentration are measured at sites in the circulation; this method is known as thermodilution. The pulmonary artery catheter (PAC) introduced to clinical practice in 1970, also known as the Swan Ganz catheter, provides direct access to the right heart for thermodilution measurements. Continuous, invasive, cardiac monitoring in intensive care units has been mostly phased out. The PAC remains useful in right heart study done in cardiac catheterisation laboratories. The PAC is balloon tipped and is inflated, which helps "sail" the catheter balloon through the right ventricle to occlude a small branch of the pulmonary artery system. The balloon is then deflated. The PAC thermodilution method involves the injection of a small amount (10 mL) of cold glucose at a known temperature into the pulmonary artery and measuring the temperature a known distance away using the same catheter with temperature sensors set apart at a known distance. The historically significant Swan Ganz multi lumen catheter allows reproducible calculation of cardiac output from a measured time temperature curve, also known as the thermodilution curve. Thermistor technology enabled the observations that low CO registers temperature change slowly and high CO registers temperature change rapidly. The degree of temperature change is directly proportional to the cardiac output. In this unique method, three or four repeated measurements or passes are usually averaged to improve accuracy. Modern catheters are fitted with heating filaments that intermittently heat up and measure the thermodilution curve, providing serial Q measurements. These instruments average measurements over 2–9 minutes depending on the stability of the circulation, and thus do not provide continuous monitoring. PAC use can be complicated by arrhythmias, infection, pulmonary artery rupture and damage to the right heart valve. Recent studies in patients with critical illnesses, sepsis, acute respiratory failure and heart failure suggest that use of the PAC does not improve patient outcomes. Use of PAC is in decline as clinicians move to less invasive and more accurate technologies for monitoring hæmodynamics.