Введение

Измерение объема крови, перекачиваемого сердцем

В кардиологической физиологии сердечный выброс (CO), также известный как минутный объем сердца и часто обозначаемый символами , , или , представляет собой объемную скорость кровотока, обеспечиваемую сердцем: то есть объем крови, перекачиваемый одним желудочком сердца за единицу времени (обычно измеряется в минуту). Сердечный выброс (CO) является произведением частоты сердечных сокращений (ЧСС), то есть количества ударов сердца в минуту (bpm), и ударного объема (УО), который представляет собой объем крови, выбрасываемый из левого желудочка при каждом сокращении; таким образом, формула выглядит следующим образом: Значения сердечного выброса обычно выражаются в л/мин. Для здорового человека весом 70 кг сердечный выброс в состоянии покоя в среднем составляет около 5 л/мин; при частоте сердечных сокращений 70 ударов/мин ударный объем будет приблизительно равен 70 мл. Поскольку сердечный выброс связан с количеством крови, доставляемой в различные части тела, он является важным показателем эффективности работы сердца в удовлетворении потребностей организма в поддержании адекватной перфузии тканей. Тканям организма требуется непрерывная доставка кислорода, что требует постоянной транспортировки кислорода к тканям посредством системного кровообращения обогащенной кислородом крови под достаточным давлением из левого желудочка сердца через аорту и артерии. Доставка кислорода (DO2, мл/мин) является результатом кровотока (сердечного выброса CO), умноженного на содержание кислорода в крови (CaO2). Математически это рассчитывается следующим образом: доставка кислорода = сердечный выброс × содержание кислорода в артериальной крови, что дает формулу: При сердечном выбросе в состоянии покоя 5 л/мин «нормальная» доставка кислорода составляет около 1 л/мин. Количество/процент потребляемого циркулирующего кислорода (VO2) в минуту в процессе метаболизма варьируется в зависимости от уровня активности, но в состоянии покоя составляет около 25% от DO2. Физические упражнения требуют более высокого уровня потребления кислорода, чем в состоянии покоя, для поддержания повышенной мышечной активности. В случае сердечной недостаточности фактический сердечный выброс может быть недостаточным для поддержания даже простых повседневных действий; он также не может увеличиваться в достаточной степени для удовлетворения более высоких метаболических потребностей, возникающих даже при умеренных физических нагрузках. Сердечный выброс является глобальным параметром кровотока, представляющим интерес для гемодинамики – изучения течения крови. Факторы, влияющие на ударный объем и частоту сердечных сокращений, также влияют на сердечный выброс. Рисунок справа иллюстрирует эту зависимость и перечисляет некоторые из этих факторов. Подробная иерархическая иллюстрация представлена на следующем рисунке. Существует множество методов измерения CO, как инвазивных, так и неинвазивных; каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, как описано ниже.

Определение

Функция сердца заключается в обеспечении движения крови по системе кровообращения в цикле, который доставляет кислород, питательные вещества и химические вещества к клеткам организма и удаляет клеточные отходы. Поскольку сердце перекачивает весь объем крови, возвращающийся к нему из венозной системы, количество крови, поступающей к сердцу, напрямую определяет объем крови, который сердце выбрасывает – его минутный объем (Q). Минутный объем классически определяется совместно с ударным объемом (SV) и частотой сердечных сокращений (HR) как:

Для стандартизации значений минутного объема (CO), считающихся нормальными вне зависимости от размеров тела пациента, общепринятой практикой является дальнейшее индексирование уравнения с использованием площади поверхности тела (BSA), что приводит к сердечному индексу (CI). Детали приведены в уравнении ниже.

Измерение

Существует несколько клинических методов измерения сердечного выброса, от прямой внутрисердечной катетеризации до неинвазивного измерения артериального пульса. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Сравнительная оценка затруднена из-за отсутствия общепринятого "золотого стандарта" измерения. Сердечный выброс также может существенно изменяться в зависимости от фазы дыхания – изменения внутригрудного давления влияют на диастолическое наполнение и, следовательно, на сердечный выброс. Это особенно важно при искусственной вентиляции легких, когда сердечный выброс может колебаться до 50% в течение одного дыхательного цикла. Поэтому сердечный выброс следует измерять в равномерно распределенных точках в течение одного цикла или усреднять показания за несколько циклов. Инвазивные методы широко используются, однако все больше данных свидетельствуют о том, что они не отличаются ни высокой точностью, ни эффективностью в управлении терапией. В связи с этим растет интерес к разработке неинвазивных методов.

Эхокардиография

Эхокардиография – неинвазивный метод количественной оценки сердечного выброса с использованием ультразвука. Для расчета сердечного выброса используются двухмерное (2D) ультразвуковое исследование и допплеровские измерения. Двумерное измерение диаметра (d) аортального кольца позволяет рассчитать площадь поперечного сечения потока (CSA), которая затем умножается на VTI допплеровского профиля потока через аортальный клапан для определения объема потока за удар (объем удара, SV). Полученный результат затем умножается на частоту сердечных сокращений (ЧСС), чтобы получить сердечный выброс. Несмотря на широкое применение в клинической практике, метод характеризуется значительной вариабельностью при повторных измерениях. Считается, что для его выполнения требуется обширная подготовка и навыки, однако точные этапы, необходимые для достижения клинически приемлемой точности, остаются неизвестными. Двумерное измерение диаметра аортального клапана является одним из источников погрешности; другие – удар за ударом изменяющийся объем выброса и незначительные различия в положении датчика. Альтернативным подходом, не обязательно более воспроизводимым, является измерение клапана легочной артерии для расчета сердечного выброса правой стороны сердца. Хотя метод широко распространен, он требует значительных затрат времени и ограничен воспроизводимостью составляющих его элементов. При использовании в клинической практике точность определения SV и сердечного выброса составляет около ±20%.

Транскутанные

Ультразвуковой монитор сердечного выброса (USCOM) использует непрерывный волновой допплер для измерения допплеровского профиля потока VTI. Он использует антропометрические данные для расчета диаметров аортального и легочного клапанов, а также площади поперечного сечения (CSA), что позволяет проводить измерения сердечного выброса (Q) с правой и левой стороны. По сравнению с эхокардиографическим методом, USCOM значительно повышает воспроизводимость и чувствительность к изменениям кровотока. Автоматическое отслеживание допплеровского профиля потока в режиме реального времени обеспечивает измерение сердечного выброса (Q) с правой и левой стороны в каждом сердечном цикле, упрощая работу и сокращая время исследования по сравнению с традиционной эхокардиографией. USCOM прошел валидацию в диапазоне от 0,12 л/мин до 18,7 л/мин у новорожденных, детей и взрослых. Метод может применяться с одинаковой точностью к пациентам любого возраста для разработки физиологически обоснованных гемодинамических протоколов. USCOM – единственный метод измерения сердечного выброса, достигший точности, сопоставимой с имплантируемым расходомером.

Трансоэзофагеальная

Трансоэзофагеальный Доплер включает в себя две основные технологии: трансоэзофагеальную эхокардиографию, которая преимущественно используется для диагностики, и эзофагеальный Доплер-мониторинг, который преимущественно используется для клинического мониторинга сердечного выброса. Последний использует непрерывный волновой Доплер для измерения скорости кровотока в нисходящей грудной аорте. Ультразвуковой зонд вводится через рот или нос в пищевод до середины грудной клетки, где пищевод прилегает к нисходящей грудной аорте. Благодаря близости преобразователя к кровотоку, сигнал четкий. Для обеспечения оптимального сигнала может потребоваться перефокусировка зонда. Метод обладает хорошей валидностью, широко применяется для контроля волемии во время хирургических вмешательств, что подтверждено улучшением результатов лечения пациентов, и рекомендован Национальным институтом здравоохранения и клинического совершенства Великобритании (NICE). Эзофагеальный Доплер-мониторинг измеряет скорость кровотока, а не истинный сердечный выброс (Q), поэтому для преобразования измеренной скорости в ударный объем и сердечный выброс используется номограмма, основанная на возрасте, росте и весе пациента. Обычно для проведения этого метода требуется седация пациента, и он разрешен к применению как у взрослых, так и у детей.

Методы импульсного давления

Пульсовое давление (ПП) измеряет давление в артерии во времени для получения волновой формы и использует эту информацию для оценки работы сердца. Однако любое измерение, полученное из артерии, включает изменения давления, связанные с изменениями в функции артерий, например, эластичности и импеданса. Физиологические или терапевтические изменения диаметра сосудов предполагаются отражением изменений в объеме кровотока (Q). Методы ПП измеряют совместную работу сердца и сосудов, что ограничивает их применение для измерения Q. Это можно частично компенсировать периодической калибровкой волновой формы по отношению к другому методу измерения Q, а затем мониторингом волновой формы ПП. В идеале, волновую форму ПП следует калибровать в каждом сердечном цикле. Существуют инвазивные и неинвазивные методы измерения ПП.

Методология Finapres

В 1967 году чешский физиолог Ян Пеньяз изобрел и запатентовал метод объемного зажима для непрерывного измерения артериального давления. Принцип метода объемного зажима заключается в динамическом обеспечении равного давления с обеих сторон стенки артерии. При зажиме артерии до определенного объема, внутриартериальное давление уравновешивается внешним давлением, создаваемым манжетой на пальце. Пеньяз пришел к выводу, что палец является оптимальным местом для применения этого метода объемного зажима. Использование манжеты на пальце исключает возможность применения устройства у пациентов без вазоконстрикции, например, при сепсисе или у пациентов, получающих вазопрессоры. В 1978 году ученые из BMI TNO, исследовательского подразделения Нидерландской организации прикладных научных исследований при Университете Амстердама, изобрели и запатентовали ряд дополнительных ключевых элементов, обеспечивающих работоспособность объемного зажима в клинической практике. Эти методы включают использование модулированного инфракрасного света в оптической системе внутри датчика, легкую, удобную в использовании манжету для пальца с фиксацией на липучке, новый принцип пневматического пропорционального регулирующего клапана и стратегию установки опорной точки для определения и отслеживания правильного объема, при котором следует зажимать артерии пальца – систему Physiocal. Этот трекер Physiocal, акроним от «физиологическая калибровка артерий пальцев», оказался точным, надежным и устойчивым к помехам. Методология Finapres была разработана для использования этой информации для расчета артериального давления на основе данных о давлении в манжете на пальце. Был разработан обобщенный алгоритм для коррекции разницы уровней давления между пальцем и плечевой артерией у пациентов. Эта коррекция работала во всех проверенных условиях, даже в тех, для которых она не была изначально предназначена, поскольку она основывалась на общих физиологических принципах. Этот инновационный метод реконструкции формы волны давления на плечевой артерии был впервые реализован в Finometer, преемнике Finapres, который BMI TNO представила на рынок в 2000 году. Доступность непрерывной, высокоточной, откалиброванной формы волны артериального давления открыла перспективы для побитового вычисления интегрированной гемодинамики, основанной на двух понятиях: давление и кровоток взаимосвязаны в каждой точке артериальной системы посредством так называемого характеристического импеданса. В проксимальном отделе аорты модель Виндкесселя из трех элементов этого импеданса может быть смоделирована с достаточной точностью для конкретного пациента, если известны его возраст, пол, рост и вес. Согласно сравнению неинвазивных периферических сосудистых мониторов, скромная клиническая ценность ограничена пациентами с нормальным и стабильным кровообращением.

Инвазивные

Инвазивный мониторинг ПП предполагает введение датчика давления в артерию – как правило, лучевую или бедренную – и непрерывное измерение формы волны ПП. Обычно это выполняется путем подключения катетера к устройству обработки сигналов с дисплеем. Полученную форму волны ПП затем анализируют для оценки показателей сердечно-сосудистой функции. На точность измерений могут влиять изменения в функции сосудов, положение кончика катетера или затухание сигнала пульсовой волны. Инвазивные измерения ПП могут быть калиброванными или некалиброванными.

Калиброванный PP PiCCO, LiDCO

PiCCO (Pulse contour cardiac output) (PULSION Medical Systems AG, Мюнхен, Германия) и PulseCO (LiDCO Ltd, Лондон, Англия) генерируют непрерывный Q, анализируя артериальную PP-волну. В обоих случаях требуется независимая методика для калибровки непрерывного анализа Q, поскольку анализ артериальной PP не может учесть неучтенные переменные, такие как изменение податливости сосудистого русла. Рекалибровка рекомендуется после изменения положения пациента, терапии или состояния. В PiCCO для калибровки используется транспульмональная термодилюция, основанная на принципе Стюарта Гамильтона, но измеряющая изменения температуры от центральной венозной линии до центральной артериальной линии, то есть бедренной или подмышечной артериальной линии. Значение Q, полученное при термодилюции холодным солевым раствором, используется для калибровки контура артериальной PP, что позволяет осуществлять непрерывный мониторинг Q. Алгоритм PiCCO зависит от морфологии волновой формы артериального давления (математический анализ формы волны PP) и рассчитывает непрерывный Q, как описано Весселингом и его коллегами. Транспульмональная термодилюция охватывает правое сердце, легочное кровообращение и левое сердце, позволяя проводить дальнейший математический анализ кривой термодилюции и получать измерения объемов наполнения сердца (GEDV (Global end diastolic volume)), объема крови внутри грудной клетки и экстраваскулярной жидкости в легких. Транспульмональная термодилюция обеспечивает менее инвазивную калибровку Q, но менее точна, чем термодилюция в легочной артерии, и требует установки центральной венозной и артериальной линии с сопутствующими рисками инфекции. В LiDCO независимой методикой калибровки является разбавление хлоридом лития с использованием принципа Стюарта Гамильтона. Для разбавления хлорида лития используется периферическая вена и периферическая артериальная линия. Как и в случае PiCCO, частая калибровка рекомендуется при изменении Q. Частота проведения калибровки ограничена, поскольку она включает введение хлорида лития и может быть подвержена ошибкам в присутствии определенных миорелаксантов. Алгоритм PulseCO, используемый LiDCO, основан на определении импульсной мощности и не зависит от морфологии формы волны.

Статистический анализ артериального давления FloTrac/ Vigileo

FloTrac/Vigileo (Edwards Lifesciences) – это некалиброванный гемодинамический монитор, основанный на анализе контура пульса. Он оценивает сердечный выброс (Q) с помощью стандартного артериального катетера с манометром, расположенным в бедренной или лучевой артерии. Устройство состоит из преобразователя давления высокой точности, который, при использовании с поддерживающим монитором (Vigileo или EV1000), определяет сердечный выброс (Q) левого желудочка на основе образца артериальных пульсаций. Устройство использует алгоритм, основанный на законе Франка-Старлинга, который утверждает, что пульсовое давление (ПП) пропорционально ударному объему (УО). Алгоритм вычисляет произведение стандартного отклонения волны артериального давления (АД) за период выборки в 20 секунд и сосудистого тонусного фактора (Khi, или χ) для определения ударного объема. Уравнение в упрощенном виде: , или, Khi предназначен для отражения артериального сопротивления; комплаенс – это многомерное полиномиальное уравнение, которое непрерывно оценивает комплаенс артерий и сосудистое сопротивление. Khi осуществляет это, анализируя морфологические изменения формы волны артериального давления поэлементно, основываясь на принципе, что изменения комплаенса или сопротивления влияют на форму волны артериального давления. Анализируя форму этих волн, оценивается эффект сосудистого тонуса, что позволяет рассчитать УО. Q затем выводится с использованием уравнения: в частоте сердечных сокращений (ЧСС) учитываются только эффективные сокращения, генерирующие артериальную волновую форму. Эта система оценивает Q с использованием существующего артериального катетера с переменной точностью. Эти артериальные мониторы не требуют внутрисердечной катетеризации из катетера легочной артерии. Они требуют артериальной линии и, следовательно, являются инвазивными. Как и другие системы анализа артериальной формы волны, преимущества этой технологии включают быстроту установки и сбора данных. Недостатки включают невозможность предоставления данных о давлении в правом отделе сердца или насыщении венозной крови кислородом. Измерение вариабельности ударного объема (SVV), которое предсказывает реакцию на объемную нагрузку, является неотъемлемой частью всех технологий анализа артериальной формы волны. Оно используется для оптимизации волемического статуса у пациентов с высоким риском хирургических вмешательств или в критическом состоянии. Опубликована программа физиологической оптимизации, основанная на гемодинамических принципах, включающая пары данных УО и SVV. Системы артериального мониторинга не способны предсказывать изменения сосудистого тонуса; они оценивают изменения сосудистого комплаенса. Измерение давления в артерии для расчета кровотока в сердце физиологически необоснованно, имеет сомнительную точность и недоказанную пользу. Артериальный мониторинг ограничен у пациентов, не находящихся на искусственной вентиляции легких, при фибрилляции предсердий, у пациентов, получающих вазопрессоры, и у пациентов с динамической автономной нервной системой, например, при сепсисе, а также в различных гемодинамических состояниях. Его можно использовать для мониторинга состояния педиатрических пациентов и пациентов, находящихся на механической поддержке кровообращения. Обычно контролируемые гемодинамические показатели, параметры реактивности жидкости и уникальный показатель предоставляются PRAM: эффективность сердечного цикла (CCE). Она выражается чистым числом в диапазоне от 1 (лучшее) до 1 (худшее) и указывает на общую связь между работой сердца и сосудистым ответом. Отношение между производительностью сердца и потребляемой энергией, представленное как "индекс стресса" CCE, может иметь первостепенное значение для понимания текущего и будущего состояния пациента.

Импедансная кардиография

Импедансная кардиография (часто сокращаемая как ICG, или торакальный электрический биоимпеданс (TEB)) измеряет изменения электрического импеданса в области грудной клетки на протяжении сердечного цикла. Более низкий импеданс указывает на больший объем внутригрудной жидкости и кровоток. Синхронизируя изменения объема жидкости с сердечными сокращениями, изменение импеданса можно использовать для расчета ударного объема, сердечного выброса и системного сосудистого сопротивления. Применяются как инвазивные, так и неинвазивные методы. Надежность и валидность неинвазивного метода получили определенное признание, хотя полного согласия по этому вопросу нет. Клиническое использование этого метода в диагностике, прогнозировании и терапии различных заболеваний продолжается. К неинвазивному оборудованию для ИКГ относятся Bio Z Dx, Niccomo и TEBCO производства BoMed.

Ультразвуковое разведение

Ультразвуковое разведение (УЗ) использует нормальный солевой раствор (НС) температуры тела в качестве индикатора, вводимого в экстракорпоральный контур для создания предсердечно-желудочковой (АВ) циркуляции с помощью ультразвукового датчика, который используется для измерения разведения, а затем для расчета сердечного выброса с использованием запатентованного алгоритма. С помощью этого метода можно рассчитать ряд других гемодинамических показателей, таких как общий объем в конце диастолы (TEDV), центральный объем крови (CBV) и объем активного кровообращения (ACVI). Метод УЗ был впервые представлен в 1995 году. Он широко использовался для измерения кровотока и объемов при условиях экстракорпоральной циркуляции, таких как ЭКМО и гемодиализ, что привело к более чем 150 рецензируемым публикациям. УЗ теперь адаптирован для отделений интенсивной терапии (ОИТ) в виде устройства COstatus. Метод УЗ основан на ультразвуковом разведении индикатора. Скорость ультразвука в крови (1560–1585 м/с) является функцией общей концентрации белка крови – суммы белков плазмы и эритроцитов – и температуры. Введение нормального солевого раствора температуры тела (скорость ультразвука в солевом растворе составляет 1533 м/с) в уникальный АВ-контур снижает скорость ультразвука в крови и формирует кривые разведения. УЗ требует установления экстракорпоральной циркуляции через уникальный АВ-контур с использованием двух уже имеющихся артериальных и центральных венозных катетеров у пациентов в ОИТ. Когда солевой индикатор вводится в АВ-контур, он обнаруживается венозным зажимом на датчике контура до поступления в правое предсердие пациента. После прохождения индикатора через сердце и легкие кривая концентрации в артериальной линии регистрируется и отображается на мониторе COstatus HCM101. Сердечный выброс рассчитывается по площади кривой концентрации с использованием уравнения Стюарта-Гамильтона. УЗ – это неинвазивная процедура, требующая только подключения к АВ-контуру и двух катетеров от пациента. УЗ был адаптирован для применения у пациентов детской ОИТ и показал себя относительно безопасным, хотя и инвазивным, и воспроизводимым.

Электрическая кардиометрия

Электрическая кардиометрия – неинвазивный метод, аналогичный импедансной кардиографии; оба метода измеряют торакальный электрический биоимпеданс (TEB). Принципиальная модель, лежащая в основе этих методов, различается; электрическая кардиометрия объясняет резкое увеличение TEB от удара к удару изменением ориентации эритроцитов. Для измерения сердечного выброса требуется четыре стандартных ЭКГ-электрода. Электрическая кардиометрия – это запатентованный метод, принадлежащий Cardiotronic, Inc., демонстрирующий многообещающие результаты в широком спектре пациентов. В настоящее время он одобрен в США для использования у взрослых, детей и новорожденных. Мониторы электрической кардиометрии показали свою эффективность у пациентов после кардиохирургического вмешательства, как в гемодинамически стабильных, так и в нестабильных случаях.

Магнитно-резонансная томография

Кодированная фазовый контраст скорости магнитно-резонансная томография (МРТ) является наиболее точным методом измерения кровотока в крупных сосудах млекопитающих. Измерения кровотока с помощью МРТ показали высокую точность по сравнению с измерениями, выполненными с использованием мерного стакана и секундомера, и меньшую вариабельность, чем при использовании принципа Фика и термодилюции. МРТ с кодированием скорости основана на обнаружении изменений фазы прецессии протонов. Эти изменения пропорциональны скорости движения протонов в магнитном поле с известным градиентом. При использовании МРТ с кодированием скорости получается два набора изображений: один для каждого момента времени в сердечном цикле. Один из них – анатомическое изображение, а другой – изображение, в котором интенсивность сигнала в каждом пикселе прямо пропорциональна скорости кровотока в плоскости изображения. Средняя скорость кровотока в сосуде, например, в аорте или легочной артерии, количественно оценивается путем измерения средней интенсивности сигнала пикселей в поперечном сечении сосуда с последующим умножением на известную константу. Кровоток рассчитывается путем умножения средней скорости на площадь поперечного сечения сосуда. Эти данные о кровотоке могут быть представлены в виде графика зависимости кровотока от времени. Площадь под кривой «кровоток – время» для одного сердечного цикла соответствует ударному объему. Длительность сердечного цикла известна и определяет частоту сердечных сокращений; Q можно рассчитать с помощью уравнения. МРТ обычно используется для количественной оценки кровотока в течение одного сердечного цикла как среднее значение нескольких сердечных сокращений. Также возможно количественно оценить ударный объем в режиме реального времени, по каждому сердечному циклу. Хотя МРТ является важным исследовательским инструментом для точного измерения Q, в настоящее время она не используется в клинической практике для гемодинамического мониторинга в отделениях неотложной помощи или интенсивной терапии. По состоянию на 2015 год измерение сердечного выброса с помощью МРТ регулярно используется при клинических исследованиях МРТ сердца.

Факторы, влияющие на сердечный выброс

Сердечный выброс в основном контролируется потребностью тканей организма в кислороде. В отличие от других насосных систем, сердце является насосом, работающим по требованию, и не регулирует собственный выход. Когда организм испытывает высокую метаболическую потребность в кислороде, метаболически обусловленный кровоток через ткани увеличивается, что приводит к большему притоку крови обратно к сердцу и, как следствие, к увеличению сердечного выброса. Емкость, также известная как податливость, артериоло-венозных сосудов, по которым транспортируется кровь, также контролирует сердечный выброс. По мере активного расширения и сужения кровеносных сосудов организма, сопротивление кровотоку соответственно уменьшается и увеличивается. Вены с тонкими стенками обладают примерно в восемнадцать раз большей емкостью, чем артерии с толстыми стенками, поскольку способны вмещать больше крови благодаря своей большей растяжимости. Из этого следует, что факторы, влияющие на ударный объем и частоту сердечных сокращений, также влияют на сердечный выброс. Зависимость эта показана на рисунке справа, где перечислены некоторые из этих факторов. Более подробная иерархическая иллюстрация представлена на следующем рисунке. Уравнение показывает, что ЧСС и УО являются основными определяющими факторами сердечного выброса Q. Подробное представление этих факторов показано на рисунке справа. Основными факторами, влияющими на ЧСС, являются автономная иннервация и эндокринная регуляция. Факторы окружающей среды, такие как электролиты, метаболические продукты и температура, не показаны. Определяющими факторами УО во время сердечного цикла являются сократимость миокарда, степень преднагрузки, обусловленной растяжением миокарда перед сокращением, и постнагрузка во время выброса.

Выбросная фракция

Извергательная фракция (EF) является параметром, связанным с ударным объемом (SV). EF – это доля крови, выбрасываемая левым желудочком (LV) во время фазы сокращения или выброса сердечного цикла, или систолы. До начала систолы, в фазу наполнения (диастолы), левый желудочек (ЛЖ) наполняется кровью до максимального объема, известного как конечный диастолический объем (КДО). Во время систолы ЛЖ сокращается и выбрасывает кровь, пока не достигнет минимального объема, известного как конечный систолический объем (КСО). ЛЖ не опорожняется полностью. Следующие уравнения позволяют оценить влияние EF и КДО на сердечный выброс (Q) через ударный объем (SV).

Объединенный сердечный выброс

Комбинированный сердечный выброс – это сумма выброса правого и левого желудочков сердца. Это полезный показатель при оценке кровообращения плода, где сердечный выброс с обеих сторон сердца работает частично параллельно благодаря овальному отверстию и артериальному протоку, которые непосредственно обеспечивают системное кровообращение.

Термодилюция легочной артерии (термодилюция через правую часть сердца)

Метод индикации был далее развит путем замены индикаторного красителя на нагретую или охлажденную жидкость. Изменения температуры, а не концентрация красителя, измеряются в различных точках кровообращения; этот метод известен как термодилюция. Катетер легочной артерии (PAC), введенный в клиническую практику в 1970 году, также известный как катетер Свана-Ганца, обеспечивает прямой доступ к правому сердцу для проведения измерений термодилюции. Непрерывный инвазивный мониторинг сердечной деятельности в отделениях интенсивной терапии в значительной степени прекратился. Катетер PAC остается полезным при исследовании правого сердца, проводимом в лабораториях катетеризации сердца. Катетер PAC имеет баллон на конце, который надувается, чтобы облегчить продвижение баллона через правый желудочек и перекрыть небольшой проксимальный участок системы легочной артерии. Затем баллон сдувается. Метод термодилюции с использованием PAC включает в себя инъекцию небольшого объема (10 мл) холодной глюкозы известной температуры в легочную артерию и измерение температуры на известном расстоянии с помощью того же катетера, оснащенного датчиками температуры, расположенными на известном расстоянии друг от друга. Исторически значимый многопросветный катетер Swan Ganz позволяет воспроизводимо рассчитывать сердечный выброс на основе измеренной временной кривой температуры, также известной как кривая термодилюции. Технология термисторов позволила установить, что низкий сердечный выброс регистрирует медленные изменения температуры, а высокий – быстрые. Степень изменения температуры прямо пропорциональна сердечному выбросу. В этом уникальном методе обычно усредняют три-четыре повторных измерения или прохода для повышения точности. Современные катетеры оснащены нагревательными элементами, которые периодически нагреваются и измеряют кривую термодилюции, обеспечивая серийные измерения Q. Эти приборы усредняют измерения в течение 2–9 минут в зависимости от стабильности кровообращения и, следовательно, не обеспечивают непрерывный мониторинг. Использование PAC может быть осложнено аритмиями, инфекцией, разрывом легочной артерии и повреждением клапанов правого сердца. Недавние исследования пациентов с критическими состояниями, сепсисом, острой дыхательной недостаточностью и сердечной недостаточностью показали, что использование PAC не улучшает исходы лечения пациентов. Применение PAC сокращается, поскольку врачи переходят к менее инвазивным и более точным технологиям мониторинга гемодинамики.