Meting van de Mean Systemic Filling Pressure & Stressed Volume met CardioQ+® Oesophageale Doppler Metingen

Betrouwbare bepaling van de intravasculaire volumestatus van hemodynamisch
instabiele patienten is tot op heden nog altijd een lastig probleem. Een
accurate bepaling is belangrijk om de determinanten van cardiovasculaire
insufficientie te bepalen, alsmede om respons op therapie te kunnen meten.
Klinische symptomen, zoals huidturgor, zijn niet betrouwbaar om volume status
te bepalen. Statische drukmetingen, zoals centraal veneuze druk (CVD) en mean
arterial pressure (MAP) geven ook geen goede indicatie van de volume status.
Dynamische parameters, zoals slagvolume variatie (SVV) en pulse pressure
variation (PVV) geven een betere indicatie. Echter, deze metingen worden
beperkt door frequent voorkomende aandoeningen op de operatiekamer en op de
intensive care, zoals atriumfibrilleren en long-protectieve
beademings-strategieen met laag-volume beademing, waardoor betrouwbare metingen
niet mogelijk zijn. Aanpassingen van positive end-expiratory pressure (PEEP),
passive leg raising en mini volume toedieningen zijn lastig uit te voeren in de
klinische praktijk en de betrouwbaarheid voor het bepalen van volume status is
beperkt. Er bestaat derhalve een behoefte aan een accurate bepaling voor
volumestatus, waarmee we hypo-, hyper- en normovolemie kunnen definieren. Een
gouden standaard hiervoor ontbreekt.

Intravasculair volume kan opgedeeld worden in unstressed volume (het volume dat
nodig is om de bloedvaten op te vullen, zonder dat hierbij wandspanning
ontstaat), en stressed volume (Vs, het volume dat de vaatwand oprekt, wat
resulteert in een wandspanning / druk in de vaten). De druk die de vaten doet
uitzetten wordt ook wel mean systemic filling pressure (MSFP) genoemd. MSFP is
de druk die na equilibratie in de vaten aanwezig is bij een hartstilstand en is
afhankelijk van zowel de stressed volume (Vs) als de systemische vasculaire
compliantie (Csys).

MSFP is op zichzelf een determinant van de veneuze return (VR) en daarmee de
cardiac output (CO):

CO = VR = (MSFP-CVP) / Rv
(Rv is resistance to venous return)

Vs kan worden beschouwd als een maat voor het effectief intravasculair bloed
volume. Derhalve kan bepaling van de Vs artsen helpen in de beslissing om een
patient te behandelen middels volume resuscitatie, diuretische therapie,
inotropica of vaso-actieve medicatie. In combinatie met een cardiale functie
curve kan het meten van MSFP en Vs dus een belangrijke bijdrage leveren aan het
in kaart brengen van de hemodynamische status van een patient.

Recentelijk is het aangetoond [Jansen, Maas] dat het mogelijk is om MSFP
bedside bij intensive care patienten te meten met diverse methodes, waaronder
een inspiratoire pauze van 12 seconden bij opklimmende beademingsdrukken. Als
MSFP wordt gemeten voor en na volume toediening, kan een druk-volume curve
worden gemaakt, waarbij Csys de helling van de delta-volume/delta-MSFP
aangeeft. Vervolgens zijn fysiologische principes volgens Arthur Guyton
toegepast op deze data om stressed volume te bepalen:

Vs = Csys x MSFP

Door het gebruiken van de inpiratoire pauze methode om MSFP te bepalen, kunnen
dus ook de Csys en Vs worden afgeleid. Deze Vs waardes bleken overeen te komen
met Vs waardes gemeten in patienten met een hartstilstand [Magder, De
Varennes].

Vs is nog maar in 1 studie gemeten in patiënten. In deze studie zullen we
gebruik maken van CardioQ om MSFP geautomatiseerd te meten, en zullen we Csys
en Vs bepalen om te onderzoeken of ze een betrouwbare maat geven voor
volumebelasting met 500mL vocht in 42 patiënten die CABG chirurgie ondergaan.
Bij gebleken betrouwbaarheid kan gebruik van bedside meting van stressed volume
bijdragen in de bepaling van volume status van patiënten op de operatiekamer en
intensive care.

We zullen tevens de druk in de arm meten met behulp van een speciale
bloeddrukband en hieruit proberen de MSFP te bepalen. Het zou grote voordelen
hebben als deze arm methode net zo goed zou zijn in het meten van MSFP als de
MSFP gemeten door middel van inspiratoire pauzes.

Met de CardioQ kunnen parameters zoals intrinsieke cardiale contractiliteit en
afterload bedside gemeten worden. Ejectiefractie, de gouden standaard voor
non-invasieve contractiliteit bepaling, is proportioneel tot de gemiddelde
bloed flowsnelheid gemeten in de thoracale aorta descendens met de CardioQ.
Afgeleide indices van oesophageale doppler bepaalde bloed flowsnelheid en
acceleratie, alsmede de kracht en kinetische energie kunnen worden gebruikt om
cardiale contractiliteit bedside te meten. Tevens kunnen de verschillende
componenten van afterload bepaald worden: intertia, weerstand en elasticiteit.

De integratie van deze additionele hemodynamische parameters kan clinici helpen
in het optimaliseren van de hemodynamiek van individuele instabiele patienten.
Echter, deze concepten zijn nog niet gevalideerd in patienten, er is niet
bekend wat normaalwaarden zijn en om hoeverre deze parameters nauwkeurig
effecten van hemodynamiek gerichte therapie kan laten zien. Deze observationele
studie is gericht op het karakteriseren van baseline waardes in een populatie
van postoperatieve coronary artery bypass grafting (CABG) patienten en de
respons op een vastgestelde volume belasting.

Doel van het onderzoek:

1. Het bepalen van de sensitiviteit, specificiteit, negatief en positief
voorspellende waarde van Vs om de respons op volume belasting te voorspellen
(>12% toename in cardiac output na 500mL infusie).

2. Het bepalen van de accuraatheid van gemeten Vs na een 500 mL toename in
stressed volume.

3. Het bepalen van de sensitiviteit, specificiteit, negatief en positief
voorspellende waarde van HR (hartfrequentie), CO (cardiac output), MSFP (mean
systemic filling pressure), MAP (mean arterial pressure), CVD (centraal veneuze
druk), SV (slagvolume), SVV (slagvolume variatie) en PVV (pulse pressure
variation) in het voorspellen van de respons op volume belasting.

4. Bepalen hoe betrouwbaar de arm methode MSFP (bloeddrukband) meet in
vergelijking met de MSFP hold methode (ademhalingspauze)

5. Het bepalen van het effect van een gestandaardiseerde volume belasting op
parameters van intrinsieke contractiliteit en afterload.

6. Het bepalen van inertia, weerstand en elasiticiteit voor en na een
vochttoediening.

Hypothese:

1. Bedside bepaald stressed volume bepaling met behulp van MSFP, Csys en CO
metingen met CardioQ+ kan de respons op volume belasting voorspellen (>12%
toename in cardiac output) met meer dan 90% sensitiviteit en specificiteit

2. Bedside bepaald stressed volume voor en na infusie van 500mL correleert met
het geinfundeerde volume binnen 95% marge

42 patiënten die gepland staan voor electieve bypass (CABG) operatie, zullen
worden geincludeerd na goedkeuring door de medisch ethische toetsingscommissie
van het AMC, en nadat informed consent van de patiënt is verkregen. De studie
metingen zullen in het eerste uur postoperatief op de Intensive Care
plaatsvinden.

Anesthesie:
Anesthesie zal worden geïnduceerd met propofol, sufentanil en rocuronium.
Anesthesie zal worden ondehouden met sufentanil, sevoflurane en rocuronium over
een perifeer infuus (18, 16 of 14G).
Conform de standaard behandeling voor CABG worden patienten uitgerust met een
radiale atrerielijn voor inductie van anesthesie en een centraal veneuze lijn
na inductie. Patienten zullen worden beademd met volume gecontroleerde
beademingsinstellingen waarbij normocapnie wordt nagestreefd (etCO2 tussen 35
en 50 mmHg) met teugvolumes van 6-8 mL.kg-1 ideaal lichaamsgewicht en een
ademfrequentie van 12-14 min-1. De inspiratoire zuurstoffractie (FiO2) is 0.4
en een positieve eind-expiratoire druk (PEEP) van 5 cmH2O zal worden
gehandhaafd. Relatieve hemodynamische stabiliteit wordt in stand gehouden door
toediening van vulling en catecholamine toediening naar inzicht van de
behandelend anesthesioloog. Aan het begin van de operatie wordt, volgens
standaard protocol, een transoesophageale echocardiografie (TOE) probe
ingebracht om voor en tijdens de operatie onder andere de knijpkracht van het
hart te bekijken. Alles tot nu toe is conform standaard behandeling voor CABG
patiënten. Aan het einde van de operatie zal de TOE probe verwijderd worden en
vervangen worden door een kleine echoprobe, de CardioQ transoesophageale
doppler (ODM) probe. De ODM probe wordt ingebracht voor deze studie en blijft
in situ totdat de metingen op de IC zijn uitgevoerd. De geplaatste ODM probe is
kleiner dan de standaard gebruikte TOE probe.

Metingen:
De leeftijd, lengte, gewicht en het geslacht van de patiënt wordt opgeslagen.
De arteriele bloeddruk (Prad) wordt gemonitord via een 20G, 3.8 cm lange
radiale arterielijn catheter, die wordt ingebracht via de Seldinger techniek
(Arrow AK-04220, Teleflex Incorporated, Wayne, PA, USA) en aangesloten aan een
druk transducer. Een centrale lijn wordt ingebracht via een sideport. Het
referentiepunt van de Prad en CVD transducer is de intersectie tussen de
anterieure axillaire lijn en de 5e intercostaal ruimte. De arteriële bloeddruk
wordt doorgeschakeld naar het CardioQ+® apparaat (Deltex Medical, Chichester,
United Kingdom) en mean arterial pressure (MAP), systolische bloeddruk (SBP),
diastolische bloeddruk (DBP), pulse pressure variation (PPV), slagvolume (SV),
slag volume variatie (SVV), centrale veneuze druk (CVD), cardiac output (CO) en
cardiac index (CI) worden gemeten. Standaard electrocardiogram (ECG) kabels
worden gebruikt om hartfrequentie (HR) bij te houden. SpO2 wordt geregistreerd
middels pulse oximetrie op de wijsvinger van de rechter of linker hand.
Slag-tot-slag CO, SV en SVV wordt ook gemeten via de CardioQ+® oesophageale
doppler probe. Deze probe wordt via de mond ingebracht volgens de richtlijnen
van de fabrikant. Het signaal wordt geoptimaleseerd en de probe wordt met tape
bij de mond gefixeerd.

Experimentele protocol:
De mean arterial pressure (MAP) moet boven de 55 mmHg zijn, en de cardiac index
(CI) boven de 1.5 L.min-1 voordat de studie metingen kunnen worden gestart. De
centrale temperatuur zal gehandhaard worden tussen de 35.5 and 37.5 ºC.
Na de CABG operatie, na aankomst op de IC, als aan bovenstaande condities
voldaan is en er geen contra-indicatie voor 700 ml vloeistof toediening
bestaat, wordt de rapid cuff inflator (speciale bloeddrukband) aangebracht. De
metingen zullen worden verricht binnen het eerste uur postoperatief. Aangezien
patiënten op de IC minimaal 2,5 uur in slaap worden gehouden na een CABG door
middel van anaesthesie zullen patient tijdens de studiemetingen nog onder
narcose zijn en volledig mechanisch beademd worden. Gedurende deze
observationele periode worden MAP, CVD, SBP, DBP, PPV, SV, SVV, COdoppler,
COpulsecontour, HR, en centrale temperatuur gemeten. Hemoglobine (Hb) wordt
gemeten met een bloedgas analyse.

Allereerst wordt een baseline meting verricht. Arteriele bloeddruk in de a.
radialis en COdoppler worden genoteerd op het Deltex CardioQ+® apparaat met een
sample frequentie van 100 Hz en 0.2 mmHg resolutie. Tijdens de steady-state
toestand in de laatste drie seconden van een set van vier 12-seconden
inspiratoire pauzes met Pvent pleateau drukken van 5, 15, 25 en 35 cmH2O,
worden MAP en CO genoteerd. Met behulp van deze waarden wordt CO
ge-extrapoleerd naar nul, waarbij de bijbehorende MAP wordt uitgerekend. Deze
waarde is gelijk aan de mean systemic filling pressure (MSFP). De inspiratoire
pauzes worden gemarkeerd in het CardioQ+® apparaat om post-hoc analyse mogelijk
te maken, en het mogelijk te maken om een nieuw algoritme te ontwikkelen voor
dit apparaat om deze procedure automatisch uit te voeren. De inspiratoire
pauzes worden gescheiden middels intervallen van een minuut, zodat de initiele
hemodynamische steady state zich kan herstellen. Als Pvent toeneemt, zullen CO
en MAP afnemen met een delay van drie-vier slagen, en een steady state bereiken
tussen de 7 en 12 seconden na start van de inflatie.

Vervolgens zal een 100 mL volume bolus worden gegeven in 30 seconden middels
een 50 mL spuit (Baxter Nederland BV, Utrecht, Nederland). MSFP zal opnieuw
worden gemeten. Hierna wordt 500 mL volume bolus gegeven in 10 minuten, waarna
de uitgebreide metingen weer zullen worden verricht (MAP, SBP, DBP, CVD, PPV,
SV, SVV, COdoppler, COpulsecontour, HR, centrale temperatuur). MSFP wordt weer
gemeten, waarna 2 minuten later opnieuw een 100mL volume bolus zal worden
toegediend in 30 seconden. De totale duur van de metingen zal rond de 30
minuten liggen. Na de metingen zal de CardioQ transoesophageale doppler echo
probe (ODM) verwijderd worden.

Compliantie, stressed volume en volume responsiviteit:
Compliantie wordt berekend door de verandering in MSFP (na de 100 mL volume
toediening. Csys = *Volume/*MSFP). Stressed volume wordt berekend door Vs =
Csys x MSFP. Vervolgens wordt Vs beschreven per kg lichaamsgewicht om te
corrigeren voor inter-individuele verschillen. Volume responsiviteit wordt
gedefinieerd als een toename van >12% in cardiac output na een 500 mL volume
toediening.

Voor het onderzoek krijgen patiënten 700 mL vocht toegediend. Voor bypass
chirurgie wordt minimaal 500 mL en normaal tussen 1.000 en 2.000 mL vocht
gegeven en meestal meer. De kans is daarom groot dat deze extra toediening voor
het onderzoek niet leidt tot meer vochttoediening gedurende de hele operatie.
Complicaties zoals hartfalen zijn dan ook erg onwaarschijnlijk.

Bijwerkingen van het inbrengen van de echo zou kunnen bestaan uit een
schaafwond of blauwe plek in wand van de mond, keel of slokdarm. De 4.8-7mm
probe wordt onder narcose ingebracht via de mond. De kans op bijwerkingen bij
het inbrengen van de echo is uitermate klein. In Engeland, Frankrijk en de
Verenigde Staten wordt deze meettechniek standaard bij deze ingreep toegepast
om patiënten te bewaken, desondanks zijn meldingen van bijwerkingen van de echo
zeer zeldzaam. Daarnaast is de echo probe die aan het einde van de operatie
ingebracht wordt voor deze studie kleiner dan de echo probe die standaard
tijdens een CABG operatie aanwezig is.

De inspiratoire pauze procedure bevat 12-seconde lange drukken van 5, 15, 25
cmH2O. Deze drukken zijn binnen normale limieten voor normale ventilatie en
bij eerdere onderzoeken in intensive care patiënten deden zich met deze
studiemethode geen pulmonale complicaties voor. De laatste meting zal bij een
druk van 35 cmH2O worden verricht. Dit is iets hoger dan gebruikelijk, maar
valt wel binnen de range van acceptabele drukken bij mechanische ventilatie en
wordt op de IC gebruikt bij longblaasjes rekruteer manoevers. Eerdere studies
met deze drukken hebben geen negatieve effecten in patiënten laten zien. Om de
veiligheid verder te waarborgen zijn patiënten met longemfyseem (COPD) en
rechtszijdig hartfalen uitgesloten van inclusie.

We verwachten van het gebruik van de bloeddrukband (rapid cuff inflator) geen
risico's. Net zoals dat er van het aanbrengen van een normale bloeddrukband
geen risico's te verwachten zijn als volgens protocol gebruikt.

Er zal geen sprake zijn van een langere narcoseduur dan gebruikelijk. Na een
CABG operatie worden patiënten minimaal nog 2,5 uur in slaap (onder narcose)
gehouden. De anaesthesie wordt meestal gestopt na 2,5 uur en binnen 4 uur
postoperatief. De studiemetingen duren 30 minuten en zullen binnen een uur
postoperatief plaatsvinden.

Om kinetische energie te bepalen zullen we het hemoglobine meten. Dit zal
plaatsvinden via de arterielijn die vanwege klinische redenen toch al bij
patiënt aanwezig is, hiervoor zal de patiënt dus niet extra geprikt worden. In
totaal zal er 4 mL bloed afgenomen worden, wat ongeveer 0.01% van het totaal
bloedvolume van de patiënt is, en geen schade aan patiënt zal toedoen.

Het te verwachten voordeel van deze meetmethode voor toekomstige patiënten is
groot, omdat bij alle hemodynamisch gecompromitteerde patiënten op de
operatiekamer en intensive care er een duidelijke behoefte bestaat aan een
betrouwbare meetmethode voor intravasculaire volumestatus en respons op
additionele volumebelasting. De morbiditeit en mortaliteit die gepaard gaat met
ondervulling en overvulling van hemodynamisch gecompromitteerde patiënten is
aanzienlijk.

De risico's en belasting zijn voor de studiepatiënten zijn minimaal. Het te
verwachten voordeel van de ontwikkeling van een betere meetmethode voor
volumestatus van patiënten weegt ons inziens ruim op tegen de belasting en
risico's voor de studiepatiënten. Voor de deelnemers aan deze studie valt geen
voordeel te verwachten.