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Hämodynamisches Monitoring Theoretische und praktische Aspekte Hämodynamisches Monitoring 2 A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technologie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen Physiologische Grundlagen Aufgabe des Kreislaufs Pflüger 1872: „Das kardiorespiratorische System erfüllt seine physiologische Aufgabe in der Gewährleistung der zelllulären Sauerstoffversorgung“ 3 Aufgabe erfüllt? Ja Beurteilung von Sauerstoffangebot und -verbrauch Nein Uni Bonn OK Was ist das Problem? Diagnose Therapie Physiologische Grundlagen An der zellulären Sauerstoffversorgung beteiligte Prozesse Ziel: optimale Gewebeoxygenierung direkt steuerbar Pulmonaler Gasaustausch 4 Makrozirkulation indirekt Mikrozirkulation Zellfunktion Sauerstoffaufnahme Sauerstofftransport Sauerstoffabgabe Sauerstoffverwertung Lunge Blut Gewebe Zellen / Mitochondrien Physiologische Grundlagen Organspezifische Unterschiede der Sauerstoffausschöpfung SxO2 in % Das Sauerstoffangebot muss immer größer als der Verbrauch sein! 5 modifiziert nach: Reinhart K in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 11-23 Physiologische Grundlagen Abhängigkeit des Sauerstoffverbrauchs vom Sauerstoffangebot Verhalten von Sauerstoffverbrauch und Sauerstoffextraktionsrate bei abnehmendem Sauerstoffangebot Sauerstoffverbrauch Sauerstoffextraktionsrate DO2-unabhängiger Bereich DO2-abhängiger Bereich abnehmendesSauerstoffangebot 6 DO2: Sauerstoffangebot Physiologische Grundlagen Determinanten des Sauerstoffangebotes und -verbrauchs Zentrale Rolle der gemischtvenösen Sauerstoffsättigung HZV SaO2 Angebot DO2: DO2 = HZV x Hb x 1,34 x SaO2 Hb HZV: Herzzeitvolumen Hb: Hämoglobin SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung SvO2: gemischtvenöse Sauerstoffsättigung DO2: Sauerstoffangebot VO2: Sauerstoffverbrauch 7 Physiologische Grundlagen Determinanten des Sauerstoffangebotes und -verbrauchs Zentrale Rolle der gemischt-/zentralvenösen Sauerstoffsättigung HZV SaO2 Angebot DO2: DO2 = HZV x Hb x 1,34 x SaO2 Verbrauch VO2: VO2 = HZV x Hb x 1,34 x (SaO2 - SvO2) Hb S(c)vO SvO2 2 Gemischtvenöse Sättigung SvO2 HZV: Herzzeitvolumen Hb: Hämoglobin SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung SvO2: gemischtvenöse Sauerstoffsättigung DO2: Sauerstoffangebot VO2: Sauerstoffverbrauch 8 Physiologische Grundlagen Das Sauerstoffangebot und seine Beeinflussung DO2 = CaO2 x HZV = Hb x 1,34 x SaO2 x HZV Transfusion • Transfusion HZV: Herzzeitvolumen Hb: Hämoglobin SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung CaO2: arterieller Sauerstoffgehalt 9 Physiologische Grundlagen Das Sauerstoffangebot und seine Beeinflussung DO2 = CaO2 x HZV = Hb x 1,34 x SaO2 x HZV Beatmung • Transfusion • Beatmung HZV: Herzzeitvolumen Hb: Hämoglobin SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung CaO2: arterieller Sauerstoffgehalt 10 Physiologische Grundlagen Das Sauerstoffangebot und seine Beeinflussung DO2 = CaO2 x HZV = Hb x 1,34 x SaO2 x HZV Volumen Katecholamie • Transfusion • Beatmung • Volumen • Katecholamie 11 HZV: Herzzeitvolumen Hb: Hämoglobin SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung CaO2: arterieller Sauerstoffgehalt Physiologische Grundlagen Einschätzung des Sauerstoffangebotes DO2 = HZV x Hb x 1,34 x SaO2 SaO2 HZV, Hb Sauerstoffaufnahme Sauerstofftransport Sauerstoffabgabe Sauerstoffverwertung Lunge Blut Gewebe Zellen / Mitochondrien HZV: Herzzeitvolumen; Hb: Hämoglobin; SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung 12 Physiologische Grundlagen Einschätzung des Sauerstoffangebotes Monitoring von HZV, SaO2 und Hb ist essentiell! SaO2 HZV, Hb Sauerstoffaufnahme Sauerstofftransport Sauerstoffabgabe Sauerstoffverwertung Lunge Blut Gewebe Zellen / Mitochondrien HZV: Herzzeitvolumen; Hb: Hämoglobin; SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung 13 Physiologische Grundlagen Einschätzung des Sauerstoffangebotes Monitoring von HZV, SaO2 und Hb ist essentiell! SaO2 HZV, Hb Sauerstoffaufnahme Sauerstofftransport Sauerstoffabgabe Sauerstoffverwertung Lunge Blut Gewebe Zellen / Mitochondrien SvO2 VO2 = HZV x Hb x 1,34 x (SaO2 – SvO2) HZV: Herzzeitvolumen; Hb: Hämoglobin; SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung; SvO2: gemischtvenöse Sauerstoffsättingung 14 Physiologische Grundlagen Einschätzung des Sauerstoffangebotes Monitoring von HZV, SaO2 und Hb ist essentiell! SaO2 HZV, Hb Sauerstoffaufnahme Sauerstofftransport Sauerstoffabgabe Sauerstoffverwertung Lunge Blut Gewebe Zellen / Mitochondrien SvO2 Monitoring von HZV, SaO2 und Hb lassen keine Aussage über den O2-Verbrauch zu! HZV: Herzzeitvolumen; Hb: Hämoglobin; SaO2: arterielle Sauerstoffsättigung 15 Physiologische Grundlagen Gleichgewicht von Sauerstoffangebot und -verbrauch Die adäquate Höhe des HZV und der SvO2 wird von vielen Faktoren beeinflusst: Alter Körpergewicht /-größe Erkrankung Vorerkrankungen generelle Faktoren Mikrozirkulationsstörungen Volumenstatus Gewebs-Sauerstoffversorgung Oxygenierung / Hb-Wert situative Faktoren 16 Physiologische Grundlagen Erweitertes hämodynamisches Monitoring Monitoring Therapie 17 Optimierung O2 - Angebot O2 - Verbrauch Physiologische Grundlagen Zusammenfassung • Aufgabe des Kreislaufsystems ist die zelluläre Sauerstoffversorgung • Für eine optimale Sauerstoffversorgung auf zellulärer Ebene müssen Makro- und Mikrozirkulation sowie der pulmonale Gasaustausch im Gleichgewicht stehen. • Neben HZV, Hb und SaO2 kommt der SvO2 eine zentrale Rolle bei der Beurteilung von Sauerstoffangebot und –verbrauch zu. • Kein Einzelparameter lässt eine Bewertung einer ausreichenden Sauerstoffversorgung der Gewebe zu. 18 Hämodynamisches Monitoring 19 A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technolgie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen Monitoring Monitoring der Vitalparameter Atemfrequenz Temperatur 20 Monitoring Monitoring der Vitalparameter Atemfrequenz Temperatur EKG • Herzfrequenz • Rhythmus 21 Monitoring Monitoring der Vitalparameter Atemfrequenz Temperatur EKG 22 Blutdruck (NiBP) • keine Korrelation mit dem HZV • keine Korrelation mit dem Sauerstoffangebot Monitoring Monitoring der Vitalparameter MAP mmHg 150 Der arterielle Mitteldruck korreliert nicht mit dem Sauerstoffangebot! 120 90 60 n= 1232 30 100 300 500 MAP: mittlerer arterieller Blutdruck, DO2: Sauerstoffangebot 23 700 DO2 ml*m-2*min-1 Reinhart K in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 11-23 Monitoring Monitoring der Vitalparameter Atemfrequenz Temperatur EKG Blutdruck (NiBP) • keine Korrelation mit dem HZV • keine Korrelation mit dem Sauerstoffangebot • keine Korrelation mit dem Volumenstatus 24 Monitoring Monitoring der Vitalparameter 80 % des Blutvolumens befinden sich im venösen Gefäßsystem, nur 20 % in den Arterien! 25 Monitoring Monitoring der Vitalparameter Atemfrequenz Temperatur EKG Blutdruck (NiBP) • keine Korrelation mit dem HZV • keine Korrelation mit dem Sauerstoffangebot • keine Korrelation mit dem Volumenstatus • keine Aussage über den “richtigen” Perfusionsdruck 26 Monitoring Standardmonitoring Atemfrequenz Temperatur EKG NIBP 27 Sauerstoffsättigung • keine Auskunft über die O2-Transportkapazität • keine Auskunft über die O2-Verwertung im Gewebe Monitoring Standardmonitoring Atemfrequenz Temperatur EKG NIBP Sauerstoffsättigung Urinproduktion Durchblutung (klinisch) 28 Monitoring Erweitertes Monitoring Die Standardparameter sind bei instabilen Patienten nicht ausreichend. Wie erfahre ich mehr? 29 Monitoring Erweitertes Monitoring Invasiver Blutdruck (IBP) • kontinuierliche Druckmessung • arterielle Blutentnahme möglich • Limitationen wie bei NiBP 30 Monitoring Erweitertes Monitoring IBP Arterielle BGA Informationen über: • pulmonalen Gasaustausch • Säure-Basen-Haushalt Keine Auskunft über die Sauerstoffversorgung auf zellulärer Ebene 31 Monitoring Erweitertes Monitoring IBP Lactat Arterielle BGA Marker für globale metabolische Situation Aussagekraft eingeschränkt durch: • Lebermetabolismus • Reperfusionseffekte 32 Monitoring Erweitertes Monitoring IBP Arterielle BGA ZVD • zentralvenöse BGA-Abnahme möglich • wenn niedrig: Hypovolämie wahrscheinlich Lactat • wenn hoch: Hypovolämie nicht ausgeschlossen • kein verlässlicher Parameter für den Volumenstatus 33 Monitoring Erweitertes Monitoring IBP Arterielle BGA ScvO2 • gute Korrelation mit SvO2 (Sauerstoffverbrauch) • Surrogatparameter der Sauerstoffausschöpfung 34 Lactat • aussagekräftig für die Sauerstoffverbrauchssituation ZVD • im Vergleich zur SvO2 geringe Invasivität (kein Pulmonaliskatheter erforderlich) Monitoring Monitoring der zentralvenösen Sauerstoffsättigung Die ScvO2 korreliert gut mit der SvO2! ScvO2 (%) SvO2 90 90 85 80 80 70 75 60 70 50 r = 0.945 40 30 65 60 30 40 50 60 70 80 90 ScvO2 Reinhart K et al: Intensive Care Med 60, 1572-1578, 2004; 35 n = 29 r = 0.866 ScvO2 = 0.616 x SvO2 + 35.35 40 50 60 70 80 90 SvO2 (%) Ladakis C et al: Respiration 68, 279-285, 2000 Monitoring Monitoring der zentralvenösen Sauerstoffsättigung avDO2 ml/dl Eine niedrige ScvO2 ist ein Marker für eine erhöhte globale Sauerstoffausschöpfung! 7.0 6.0 7.0 4.0 3.0 r= -0.664 2.0 n= 1191 1.0 avDO2= 12,7 -0.12*ScvO2 0 30 40 50 60 70 80 90 100 ScvO2 % avDO2: arterio-venöse Sauerstoffgehaltsdifferenz, ScvO2: zentralvenöse Sauerstoffsättigung 36 Reinhart K in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 11-23 Monitoring Monitoring der zentralvenösen Sauerstoffsättigung avDO2 ml/dl HZV 7.0 6.0 SaO2 Angebot DO2: DO2 = HZV x Hb x 1,34 x SaO2 Verbrauch VO2: VO2 = HZV x Hb x 1,34 x (SaO2 - S(c)vO2) 7.0 Hb Gemischt-/zentral-venöse Sättigung S(c)vO2 4.0 3.0 r= -0.664 2.0 n= 1191 1.0 avDO2= 12,7 -0.12*ScvO2 0 30 40 50 60 70 80 90 100 ScvO2 % avDO2: arterio-venöse Sauerstoffgehaltsdifferenz, ScvO2: zentralvenöse Sauerstoffsättigung 37 Reinhart K in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 11-23 Monitoring Monitoring der zentralvenösen Sauerstoffsättigung Early goal-directed therapy O2-Insufflation bzw. Sedierung Intubation + Beatmung Rivers E et al. New Engl J Med 2001;345:1368-77 Zentraler Venenkatheter Invasive Blutdruckmessung Kreislaufstabilisierung ZVD < 8 mmHg Volumentherapie 8-12 mmHg MAP < 65 mmHg Vasopressoren 65 mmHg ScVO2 < 70% Bluttransfusion bis Hämatokrit 30% >70% nein 38 Ziel erreicht? ScVO2 70% ja Therapie beibehalten, regelmäßige Neuevaluierung < 70% Inotropika Monitoring Monitoring der ScvO2 – klinische Relevanz Bedeutung der ScvO2 für die Therapiesteuerung 39 Monitoring Monitoring der ScvO2 – klinische Relevanz Die frühe Erfassung der ScvO2 ist entscheidend für ein rasches und effektives hämodynamisches Management! 40 Monitoring Monitoring der ScvO2 – Therapiekonsequenzen am Beispiel der Sepsis Pat. instabil ScvO2 < 70% Volumenbolus (bei fehlender Kontraindikation) ScvO2 > 70% aber < 80% ScvO2 weiter < 70% kontinuierliche ScvO2- Messung (CeVOX) Erweitertes Monitoring (PiCCO) Reevaluierung Volumen / Katecholamine Erythrocyten 41 Monitoring Monitoring der ScvO2 – Limitationen Gewebehypoxie trotz „normaler“ oder erhöhter ScvO2? SxO2 in % ? Mikrozirkulationsstörungen bei SIRS / Sepsis 42 modifiziert nach: Reinhart K in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 11-23 Monitoring Monitoring der ScvO2 – Therapiekonsequenzen am Beispiel der Sepsis Gewebehypoxie trotz „normaler“ oder erhöhter ScvO2? ScvO2 Pat. instabil ScvO2 < 70% ScvO2 > 80% Volumenbolus (bei fehlender Kontraindikation) ScvO2 > 70% aber < 80% Reevaluierung ScvO2 weiter < 70% kontinuierliche ScvO2-Messung erweitertes Monitoring Volumen / Katecholamine / Erythrocyten 43 ? Monitoring Monitoring der ScvO2 – Therapiekonsequenzen am Beispiel der Sepsis Gewebehypoxie trotz „normaler“ oder erhöhter ScvO2? Pat. instabil ScvO2 > 80% Volumenbolus (bei fehlender Kontraindikation) ScvO2 < 80% aber > 70% ScvO2 weiter > 80% Mikrozirkulation? Reevaluierung Organperfusion? Weitere Information nötig 44 Makrohämodynamik (PiCCO) Leberfunktion (PDR – ICG) Nierenfunktion neurologische Beurteilung Monitoring Zusammenfassung • Das Standardmonitoring gibt weder Aufschluss über den Volumenstatus noch über die Adäquatheit von Sauerstoffangebot und –verbrauch. • Der ZVD ist kein verlässlicher Parameter für den Volumenstatus. • Die Messung der zentralvenösen Sauerstoffsättigung gibt wichtige Hinweise auf die globale Oxygenierungssituation und die Sauerstoffausschöpfung. • Die Messung der zentralvenösen Sauerstoffsättigung kann aufzeigen, wann der Einsatz weiterer Monitoringverfahren erforderlich ist. 45 Hämodynamisches Monitoring 46 A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technolgie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen Optimierung des HZV Monitoring – worauf kommt es an? Die hämodynamische Instabilität ist erkannt. Wie therapiert man den Patienten (Beispiel Sepsis)? 1. Schritt: Volumenmanagement Ziel? Optimierung des HZV Empfehlung Grad B DSG/DIVI bei Sepsis Wie optimiert man das HZV? 47 Optimierung des HZV Monitoring – worauf kommt es an? Optimierung des HZV Vorlast Kontraktilität Frank-Starling-Mechanismus 48 Nachlast Chronotropie Optimierung des HZV Vorlast, HZV und Frank-Starling-Mechanismus SV V SV V SV normale Kontraktilität SV V Volumenreagibilität Zielbereich Volumenüberladung Vorlast 49 Optimierung des HZV Vorlast, HZV und Frank-Starling-Mechanismus SV SV V normale Kontraktilität SV V Volumenreagibilität niedrige Kontraktilität Zielbereich Volumenüberladung Vorlast 50 Optimierung des HZV Vorlast, HZV und Frank-Starling-Mechanismus SV hohe Kontraktilität SV V normale Kontraktilität SV V Volumenreagibilität niedrige Kontraktilität Zielbereich Volumenüberladung Vorlast 51 Optimierung des HZV Vorlast, HZV und Frank-Starling-Mechanismus SV V V SV SV SV V Volumenreagibilität Zielbereich Volumenüberladung Vorlast Zur Optimierung des HZV muss man die Vorlast messen! 52 Optimierung des HZV Zusammenfassung • Das Ziel des Volumenmanagements ist die Optimierung des Herzzeitvolumens. • Eine Erhöhung der Vorlast führt innerhalb gewisser Grenzen zu einer Erhöhung des kardialen Auswurfs. Dieser Zusammenhang wird durch den Frank-StarlingMechanismus beschrieben. • Die Messung des Herzzeitvolumens erlaubt keine Standortbestimmung auf der Frank-Starling-Kurve. • Zur Optimierung des HZV muss man valide Parameter der kardialen Vorlast messen. 53 Hämodynamisches Monitoring 54 A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technolgie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen Messung der Vorlast Volumetrische Vorlastparameter, Volumenreagibilität und Füllungsdrucke Vorlast Füllungsdrucke ZVD / PCWP 55 Volumetrische Vorlastparameter GEDV / ITBV Volumenreagibilität SVV / PPV Messung der Vorlast Rolle der Füllungsdrucke ZVD / PCWP Korrelation des zentralen Venendrucks ZVD mit dem kardialen Auswurf Kumar et al., Crit Care Med 2004;32: 691-699 56 Messung der Vorlast Rolle der Füllungsdrucke ZVD / PCWP Korrelation des pulmonalkapillären Verschlussdrucks PCWP mit dem kardialen Auswurf Kumar et al., Crit Care Med 2004;32: 691-699 57 Messung der Vorlast Rolle der Füllungsdrucke ZVD / PCWP Die Füllungsdrucke ZVD und PCWP sind zur Abschätzung der kardialen Vorlast nicht geeignet. Der PCWP ist diesbezüglich dem ZVD nicht überlegen. (ARDSNetwork, N Engl J Med 2006;354:2564-75) Druck ist kein Volumen! Einflussfaktoren: -Ventrikelcompliance -Katheterlage (PAK) -Beatmung -Intraabdominelle Hypertension 58 Messung der Vorlast Rolle der volumetrischen Vorlastparameter GEDV / ITBV Vorlast Füllungsdrucke ZVD / PCWP 59 Volumetrische Vorlastparameter GEDV / ITBV Volumenreagibilität SVV / PPV Messung der Vorlast Rolle der volumetrischen Vorlastparameter GEDV / ITBV GEDV = Globales Enddiastolisches Volumen Lunge kleiner Kreislauf rechtes Herz linkes Herz großer Kreislauf Summe der Blutvolumina aller 4 Herzkammern 60 Messung der Vorlast Rolle der volumetrischen Vorlastparameter GEDV / ITBV GEDV zeigt eine gute Korrelation mit dem kardialen Auswurf! Michard et al., Chest 2003;124(5):1900-1908 61 Messung der Vorlast Rolle der volumetrischen Vorlastparameter GEDV / ITBV ITBV = Intrathorakales Blutvolumen Lunge kleiner Kreislauf rechtes Herz linkes Herz großer Kreislauf ITBV =GEDV + PBV Summe des Blutvolumens aller 4 Herzkammern + pulmonales Blutvolumen 62 Messung der Vorlast Rolle der volumetrischen Vorlastparameter GEDV / ITBV ITBV beträgt im Normalfall das 1,25 - fache des GEDV ITBVTD (ml) 3000 2000 1000 0 ITBV = 1.25 * GEDV – 28.4 [ml] 0 1000 GEDV vs. ITBV bei 57 Intensivpatienten Sakka et al, Intensive Care Med 2000; 26: 180-187 63 2000 3000 GEDV (ml) Messung der Vorlast Rolle der volumetrischen Vorlastparameter GEDV / ITBV Die statischen volumetrischen Vorlastparameter GEDV und ITBV • sind zur Abschätzung der kardialen Vorlast den Füllungsdrucken überlegen (DSG/DIVI S2-Leitlinien) • werden im Gegensatz zu den Füllungsdrucken nicht durch Druckeinflüsse (Beatmung, intraabdomineller Druck) verfälscht 64 Messung der Vorlast Rolle der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV / PPV Vorlast Füllungsdrucke ZVD / PCWP 65 Volumetrische Vorlastparameter GEDV / ITBV Volumenreagibilität SVV / PPV Messung der Vorlast Physiologie der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität Schwankungen des Blutdrucks über den Atemzyklus Frühe Inspiration intrathorakaler Druck „Auspressen“ der pulmonalen Strombahn Linksventrikuläre Vorlast venöser Rückstrom zum linken und rechten Ventrikel Linksventrikuläre Vorlast Linksventrikuläres Schlagvolumen Linksventrikuläres Schlagvolumen Systolischer arterieller Blutdruck Systolischer arterieller Blutdruck Inspiration PPmax 66 nach Reuter Späte Inspiration intrathorakaler Druck Expiration PPmin et al., Anästhesist 2003;52: 1005-1013 Inspiration PPmax Expiration PPmin Messung der Vorlast Physiologie der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität Schwankungen des Schlagvolumens über den Atemzyklus SV SV SV V V Vorlast Maschinelle Beatmung intrathorakale Druckschwankungen Veränderungen des intrathorakalen Blutvolumens Vorlastveränderungen Schwankungen im Schlagvolumen 67 Messung der Vorlast Rolle der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV / PPV SVV = Schlagvolumen-Variation SVmax SVmin SVmittel • ist die Variation der Schlagvolumina über den Atemzyklus • korreliert gut mit der Reaktion des kardialen Auswurfs auf Vorlasterhöhung (Volumenreagibilität) 68 Messung der Vorlast Rolle der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV / PPV SVV ist zur Vorhersage der Volumenreagibilität wesentlich besser geeignet als der ZVD Sensitivität 1 0,8 0,6 0,4 - - - ZVD __ SVV 0,2 0 0 Berkenstadt et al, Anesth Analg 92: 984-989, 2001 69 0,5 Spezifität 1 Messung der Vorlast Rolle der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV / PPV PPV = Pulse Pressure Variation (Pulsdruck-Variation) PPmittel PPmax PPmin • ist die Variation der Pulsdruckamplitude über den Atemzyklus • korreliert ebenso wie die SVV gut mit der Volumenreagibilität 70 Messung der Vorlast Rolle der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV / PPV Ein PPV-Schwellenwert von 13% unterscheidet zwischen Respondern und Non-Respondern auf Volumengabe Respiratorische SVV Veränderungen = Schlagvolumen-Variation im art. Pulsdruck (%) Keine Reaktion n = 24 Reaktion n = 16 Michard et al, Am J Respir Crit Care Med 162, 2000 71 Messung der Vorlast Rolle der dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV / PPV Die dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV und PPV - sind gute Prädiktoren eines potenziellen HZV-Anstiegs nach Volumenzufuhr - sind nur bei kontrolliert beatmeten Patienten ohne kardiale Arrhythmien verwertbar 72 Exkurs Rolle des extravaskulären Lungenwassers EVLW EVLW = Extravaskuläres Lungenwasser Lunge kleiner Kreislauf linkes Herz rechtes Herz großer Kreislauf extravaskulärer Wassergehalt der Lunge 73 Exkurs Rolle des extravaskulären Lungenwassers EVLW Das Extravaskuläre Lungenwasser EVLW - dient zur Erfassung und Quantifizierung eines Lungenödems - ist hierfür der einzige bettseitig verfügbare Parameter - fungiert als Warnparameter einer Volumenüberladung 74 Messung der Vorlast Zusammenfassung • Die volumetrischen Vorlastparameter GEDV / ITBV sind zur Messung der kardialen Vorlast den Füllungsdrucken ZVD / PCWP überlegen. • Die dynamischen Parameter der Volumenreagibilität SVV und PPV können eine HZV-Erhöhung nach Volumengabe vorhersagen. • GEDV und ITBV sind Parameter des aktuellen Volumenstatus, während SVV und PPV die Volumenreagibilität des Herzens widerspiegeln. • Zur optimalen Steuerung der Volumentherapie ist die gleichzeitige Messung von statischen Vorlastparametern und dynamischen Parametern der Volumenreagibilität sinnvoll (F. Michard, Intensive Care Med 2003;29: 1396). 75 Hämodynamisches Monitoring 76 A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technolgie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie 77 1. Funktionsweise 2. Thermodilution 3. Pulskonturanalyse 4. Kontraktilitätsparameter 5. Nachlastparameter 6. Extravaskuläres Lungenwasser 7. Pulmonale Permeabilität Einführung in die PiCCO-Technologie Parameter zur Volumensteuerung volumetrische Vorlast Kontraktilität - statisch - dynamisch differenziertes Volumenmanagement HZV EVLW PiCCO-Technologie 78 Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise Messprinzip Die PiCCO-Technologie ist eine Kombination aus transpulmonaler Thermodilution und Pulskonturanalyse ZVK Lunge kleiner Kreislauf zentralvenöse Bolusinjektion rechtes Herz PULSIOCATH PULSIOCATH 79 linkes Herz großer Kreislauf PULSIOCATH arterieller Thermodilutionskatheter Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise Messprinzip Nach zentralvenöser Injektion durchläuft der Kältebolus nacheinander verschiedene intrathorakale Kompartimente Injektion des Indikators EVLW RA RV PBV LA LV Zeitlicher Konzentrationsverlauf EVLW (Thermodilutionskurve) rechtes Herz Lunge linkes Herz Über einen arteriellen Sensor wird der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung registriert 80 Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise Intrathorakale Kompartimente (Mischkammern) Intrathorakales Thermovolumen (ITTV) pulmonales Thermovolumen (PTV) EVLW RA RV PBV EVLW größte einzelne Mischkammer Gesamtheit der Mischkammern 81 LA LV Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie 82 1. Funktionsweise 2. Thermodilution 3. Pulskonturanalyse 4. Kontraktilitätsparameter 5. Nachlastparameter 6. Extravaskuläres Lungenwasser 7. Pulmonale Permeabilität Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Berechnung des Herzzeitvolumens Das HZV wird nach dem modifizierten Stewart-Hamilton-Algorithmus aus der Fläche unter der Thermodilutionskurve berechnet Tb Injektion t HZVTD a (Tb - Ti) x Vi x K = ∫ D Tb x dt Tb = Bluttemperatur Ti = Injektattemperatur Vi = Injektatvolumen ∫ ∆ Tb . dt = Fläche unter der Thermodilutionskurve K = Korrekturfaktor, aus spezifischem Gewicht und spezifischer Wärmekapazität von Blut und Injektat 83 Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Thermodilutionskurven Die Fläche unter der Thermodilutionskurve ist umgekehrt proportional zum HZV. Temperatur 36,5 normales HZV: 5,5l/min 37 Temperatur Zeit 36,5 erniedrigtes HZV: 1,9l/min 37 Temperatur Zeit 36,5 erhöhtes HZV: 19l/min 37 84 5 10 Zeit Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Transpulmonale vs. pulmonalarterielle Thermodilution Transpulmonale TD (PiCCO) Pulmonalarterielle TD (PAK) Aorta Lunge PA kleiner Kreislauf zentralvenöse Bolusinjektion LA RA rechtes Herz linkes Herz PULSIOCATH arterieller Thermodilutionskatheter RV LV großer Kreislauf Bei beiden Verfahren fließt nur ein Teil des injizierten Indikators am Messort vorbei. Das HZV wird trotzdem korrekt bestimmt, da nicht die Menge des detektierten Indikators 85 sondern nur der Temperaturunterschied über die Zeit relevant ist! Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Validierung der transpulmonalen Thermodilution Vergleich mit pulmonalarterieller Thermodiliution n (Pat. / Messungen) bias ±SD(l/min) r Friedman Z et al., Eur J Anaest, 2002 17/102 -0,04 ± 0,41 0,95 Della Rocca G et al., Eur J Anaest 14, 2002 60/180 0,13 ± 0,52 0,93 Holm C et al., Burns 27, 2001 23/218 0,32 ± 0,29 0.98 Bindels AJGH et al., Crit Care 4, 2000 45/283 0,49 ± 0,45 0,95 Sakka SG et al., Intensive Care Med 25, 1999 37/449 0,68 ± 0,62 0,97 Gödje O et al., Chest 113 (4), 1998 30/150 0,16 ± 0,31 0,96 9/27 0,19 ± 0,21 -/- Pauli C. et al., Intensive Care Med 28, 2002 18/54 0,03 ± 0,17 0,98 Tibby86S. et al., Intensive Care Med 23, 1997 24/120 0,03 ± 0,24 0,99 McLuckie A. et a., Acta Paediatr 85, 1996 Vergleich mit der Fick-Methode Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution erweiterte Analyse der Thermodilutionskurve Aus dem Verlauf der Thermodilutionskurve können bestimmte Zeitparameter ermittelt werden Tb Injektion Rezirkulation In Tb e-1 MTt DSt t MTt: Mean Transit time (mittlere Durchgangszeit) durchschnittliche Zeit, die der Indikator bis zum Erreichen des arteriellen Messpunkts benötigt DSt: Down Slope time (exponentielle Abfall- oder Auswaschzeit) exponentielle Abfallzeit der Thermodilutionskurve 87 Tb = Bluttemperatur; lnTb = logarithmische Bluttemperatur; t = Zeit Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Berechnung von ITTV und PTV Aus den Zeitparametern der Thermodilutionskurve und dem HZV können ITTV und PTV berechnet werden Tb Injektion Rezirkulation In Tb e-1 MTt 88 DSt t Intrathorakales Thermovolumen Pulmonales Thermovolumen ITTV = MTt x HZV PTV = Dst x HZV Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Berechnung von ITTV und PTV Intrathorakales Thermovolumen (ITTV) pulmonales Thermovolumen (PTV) EVLW RA RV PBV EVLW PTV = Dst x HZV ITTV = MTt x HZV 89 LA LV Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Volumetrische Vorlastparameter – GEDV Globales enddiastolisches Volumen (GEDV) ITTV PTV EVLW RA RV PBV LA LV EVLW GEDV GEDV ist die Differenz zwischen intrathorakalem und pulmonalem Thermovolumen 90 Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Volumetrische Vorlastparameter – ITBV Intrathorakales Blutvolumen (ITBV) GEDV EVLW RA RV PBV PBV LA LV EVLW ITBV ITBV ist die Summe aus gesamt enddiastolischem Volumen und pulmonalem 91 Blutvolumen Einführung in die PiCCO-Technologie – Thermodilution Volumetrische Vorlastparameter – ITBV ITBV wird durch die PiCCO-Technologie aus dem GEDV errechnet intrathorakales Blutvolumen (ITBV) ITBVTD (ml) 3000 2000 1000 ITBV = 1.25 * GEDV – 28.4 [ml] 0 0 1000 GEDV vs. ITBV bei 57 Intensivpatienten Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000 92 2000 3000 GEDV (ml) Einführung in die PiCCO-Technologie – Funktionsweise und Thermodilution Zusammenfassung Thermodilution • Die PiCCO-Technologie ist ein gering invasives Verfahren zum Monitoring von Volumenstatus und kardiovaskulärer Funktion. • Die transpulmonale Thermodilution dient der Berechnung verschiedener volumetrischer Parameter. • Aus der Form der Thermodilutionskurve wird das HZV bestimmt. • Über eine erweiterte zeitliche Analyse der Thermodilutionskurve können die volumetrischen Parameter der kardialen Vorlast berechnet werden. • Für die Thermodilutionsmessung ist nur der Temperaturunterschied über die Zeit relevant, nicht das am Messort vorbeiströmende Indikatorvolumen. 93 Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie 94 1. Funktionsweise 2. Thermodilution 3. Pulskonturanalyse 4. Kontraktilitätsparameter 5. Nachlastparameter 6. Extravaskuläres Lungenwasser 7. Pulmonale Permeabilität Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Kalibrierung der Pulskonturanalyse Die Pulskonturanalyse wird durch die transpulmonale Thermodilution kalibriert und ist eine Schlag-für-Schlag Echtzeitanalyse der arteriellen Druckkurve transpulmonale Thermodilution Pulskonturanalyse Injektion HZVTPD HF T = Bluttemperatur t = Zeit 95 P = Blutdruck = SVTD Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Parameter der Pulskonturanalyse Herzzeitvolumen dP P(t) PCHZV = cal • HR • ( + C(p) • ) dt SVR dt Systole Patientenspezifischer Kalibrationsfaktor (wird mit Thermodilution ermittelt) 96 Herzfrequenz Fläche unter der Druckkurve Aortale Compliance Form der Druckkurve Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Validierung der Pulskonturanalyse Vergleich mit pulmonalarterieller Thermodilution n (Pat. / Messungen) bias ±SD (l/min) r Mielck et al., J Cardiothorac Vasc Anesth 17 (2), 2003 22 / 96 -0,40 ± 1,3 -/- Rauch H et al., Acta Anaesth Scand 46, 2002 25 / 380 0,14 ± 0,58 -/- Felbinger TW et al., J Clin Anesth 46, 2002 20 / 360 -0,14 ± 0,33 0,93 Della Rocca G et al., Br J Anaesth 88 (3), 2002 62 / 186 -0,02 ± 0,74 0,94 Gödje O et al., Crit Care Med 30 (1), 2002 24 / 517 -0,2 ± 1,15 0,88 Zöllner C et al., J Cardiothorac Vasc Anesth 14 (2), 2000 19 / 76 0,31 ± 1,25 0,88 Buhre W et al., J Cardiothorac Vasc Anesth 13 (4), 1999 12 / 36 0,03 ± 0,63 0,94 97 Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Parameter der Pulskonturanalyse Dynamische Parameter der Volumenreagibilität – Schlagvolumenvariation SVmax SVmin SVmittel SVV = SVmax – SVmin SVmittel Die Schlagvolumenvariation ist die Variation der Schlagvolumina über den Atemzyklus, gemessen über ein Zeitfenster von 30 sec. 98 Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Parameter der Pulskonturanalyse Dynamische Parameter der Volumenreagibilität – Pulsdruckvariation PPmax PPmin PPmittel PPV = PPmax – PPmin PPmittel Die Pulsdruckvariation ist die Variation der arteriellen Druckamplitude über den Atemzyklus, gemessen über ein Zeitfenster von 30 sec. 99 Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulskonturanalyse Zusammenfassung Pulskonturanalyse – HZV und Volumenreagibilität • Die Pulskonturanalyse der PiCCO-Technologie wird über die transpulmonale Thermodilution kalibriert. • Die PiCCO-Technologie analysiert die arterielle Druckkurve Schlag für Schlag und liefert Echtzeitparameter. • Neben dem Herzzeitvolumen werden die Schlagvolumenvariation und die Pulsdruckvariation als dynamische Parameter der Volumenreagibilität kontinuierlich bestimmt. 100 Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie 101 1. Funktionsweise 2. Thermodilution 3. Pulskonturanalyse 4. Kontraktilitätsparameter 5. Nachlastparameter 6. Extravaskuläres Lungenwasser 7. Pulmonale Permeabilität Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter Die Kontraktilität ist ein Maß für die Leistungsfähigkeit des Herzmuskels Kontraktilitätsparameter der PiCCO-Technologie: - dPmx (maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit) - GEF (globale Auswurffraktion) - CFI (kardialer Funktionsindex) kg 102 Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Pulskonturanalyse dPmx = maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit Der Kontraktilitätsparameter dPmx bezeichnet die maximale Geschwindigkeit des linksventrikulären Druckanstiegs. 103 Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Pulskonturanalyse dPmx = maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit n = 220 y = -120 + (0,8* x) r = 0,82 p < 0,001 femoral dP/max 2000 [mmHg/s] 1500 1000 500 0 0 500 1000 1500 2000 LV dP/dtmax [mmHg/s] de Hert et al., JCardioThor&VascAnes 2006 dPmx zeigt bei 70 kardiochirurgischen Patienten eine gute Korrelation mit der direkt linksventrikulär gemessenen Druckanstiegsgeschwindigkeit. 104 Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung GEF = Globale Auswurffraktion LA RA LV GEF = 4 x SV GEDV RV • ist der Quotient aus dem vierfachen Schlagvolumen und dem globalen enddiastolischen Volumen • ist ein Parameter der links- und rechtsventrikulären Kontraktilität 105 Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung GEF = Globale Auswurffraktion sensitivity 1 15 18 0,8 8 12 16 19 10 5 0,6 20 0,4 -20 22 -10 10 20 -5 0,2 -10 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 specifity -15 r=076, p<0,0001 n=47 D GEF, % Combes et al, Intensive Care Med 30, 2004 Vergleich der GEF mit der mittels des Goldstandards TEE gemessenen Kontraktilität bei Patienten ohne isoliertes Rechtsherzversagen 106 D FAC, % Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung CFI = Kardialer Funktionsindex CFI = HI GEDVI • ist der Quotient aus dem Herzindex und dem globalen enddiastolischen Volumen • ist ebenso wie die GEF ein Parameter der links- und rechtsventrikulären Kontraktilität 107 Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitätsparameter Kontraktilitätsparameter der Thermodilutionsmessung CFI = Kardialer Funktionsindex sensitivity 1 3 4 15 2 3,5 10 0,8 5 0,6 5 -20 0,4 -10 10 20 D FAC, % -5 6 0,2 -10 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 specifity -15 r=079, p<0,0001 n=47 D GEF, % Combes et al, Intensive Care Med 30, 2004 Vergleich der CFI mit der mittels des Goldstandards TEE gemessenen Kontraktilität bei Patienten ohne isoliertes Rechtsherzversagen 108 Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie 109 1. Funktionsweise 2. Thermodilution 3. Pulskonturanalyse 4. Kontraktilitätsparameter 5. Nachlastparameter 6. Extravaskuläres Lungenwasser 7. Pulmonale Permeabilität Einführung in die PiCCO-Technologie – Nachlastparameter Nachlastparameter SVR = Systemischer vaskulärer Widerstand SVR = (MAD – ZVD) x 80 HZV • wird errechnet aus dem Quotienten der Differenz zwischen MAD und ZVD und dem HZV • stellt als Nachlastparameter eine weitere Determinante der kardiozirkulatorischen Situation dar • ist ein wichtiger Parameter zur Steuerung der Volumen- und Katecholamintherapie MAD = mittlerer arterieller Duck ZVD = zentraler Venendruck HZV = Herzzeitvolumen 110 80 = Faktor zur Korrektur der Einheiten Einführung in die PiCCO-Technologie – Kontraktilitäts- und Nachlastparameter Zusammenfassung • Der Parameter dPmx der Pulskonturanalyse liefert als Maß für die linksventrikuläre myokardiale Kontraktilität wichtige Informationen über die kardiale Funktion und Therapiesteuerung. • Die Kontraktilitätsparameter GEF und CFI sind aussagekräftige Parameter zur Beurteilung der globalen systolischen Funktion und tragen zur frühzeitigen Diagnose eines myokardialen Versagens bei. • Der systemische vaskuläre Widerstand SVR ist ein aus Blutdruck und HZV berechneter Parameter der kardiozirkulatorischen Situation, der zusätzliche Informationen zur Steuerung der Volumen- und Katecholamintherapie liefert. 111 Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie 112 1. Funktionsweise 2. Thermodilution 3. Pulskonturanalyse 4. Kontraktilitätsparameter 5. Nachlastparameter 6. Extravaskuläres Lungenwasser 7. Pulmonale Permeabilität Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Berechnung des extravaskulären Lungenwassers (EVLW) ITTV – ITBV = EVLW Das extravaskuläre Lungenwasser entspricht der Differenz aus intrathorakalem Thermovolumen und intrathorakalem Blutvolumen. Es bezeichnet den extravasalen Wassergehalt des Lungengewebes. 113 Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Validierung des extravaskulären Lungenwassers Das EVLW der PiCCO-Technologie korreliert gut mit der Bestimmung des extravaskulären Lungenwassers durch die Referenzmethoden Gravimetrie und Farbstoffdilution Gravimetrie Farbstoffdilution ELWI by PiCCO ELWIST (ml/kg) Y = 1.03x + 2.49 40 25 n = 209 r = 0.96 20 30 15 20 10 10 0 R = 0,97 P < 0,001 0 10 20 30 ELWI by gravimetrics Katzenelson et al,Crit Care Med 32 (7), 2004 114 5 0 0 5 10 15 20 25 ELWITD (ml/kg) Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000 Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser EVLW zur Quantifizierung eines Lungenödems Durch Blutgasanalysen kann ein hohes extravaskuläres Lungenwasser nicht zuverlässig erkannt werden. ELWI (ml/kg) 30 20 10 0 0 50 150 250 350 450 PaO2 /FiO2 Boeck J, J Surg Res 1990; 254-265 115 550 Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser EVLW zur Quantifizierung eines Lungenödems ELWI = 19 ml/kg 116 ELWI = 14 ml/kg Extravaskulärer Lungenwasserindex (ELWI) Normalbereich: 3 – 7 ml/kg ELWI = 7 ml/kg ELWI = 8 ml/kg Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser EVLW zur Quantifizierung eines Lungenödems Auch Röntgen-Thorax-Aufnahmen können ein Lungenödem nicht quantifizieren und sind vor allem beim liegenden Patienten schwer zu beurteilen. D radiographic score r = 0.1 p > 0.05 80 60 40 20 0 -15 -10 10 -20 -40 -60 -80 Halperin et al, 1985, Chest 88: 649 117 15 D ELWI Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Relevanz der EVLW-Bestimmung Die Höhe des Extravaskulären Lungenwassers stellt einen Prädiktor für die Mortalität von Intensivpatienten dar. Mortalität (%) Mortalität (%) 100 n = 81 90 80 70 70 60 60 50 n = 373 40 50 30 40 20 30 10 20 0 0 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 12 - 16 16 - > 20 12 20 ELWI (ml/kg) Sturm J in: Lewis, Pfeiffer (eds): Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 129-139 118 *p = 0.002 80 0 <7 n = 45 7 - 14 n = 174 Sakka et al , Chest 2002 14 - 21 n = 100 > 21 n = 54 ELWI (ml/kg) Einführung in die PiCCO-Technologie – Extravaskuläres Lungenwasser Relevanz der EVLW-Bestimmung Ein EVLW-gestütztes Volumenmanagement kann gegenüber einer PCWP-orientierten Therapie die Liegezeit und Beatmungsdauer von Intensivpatienten signifikant verkürzen. Beatmungstage Intensivpflegetage * p ≤ 0,05 n = 101 * p ≤ 0,05 22 Tage 9 Tage 15 Tage 7 Tage PAK Gruppe EVLW Gruppe PAK Gruppe EVLW Gruppe Mitchell et al, Am Rev Resp Dis 145: 990-998, 1992 119 Hämodynamisches Monitoring E. Einführung in die PiCCO-Technologie 120 1. Funktionsweise 2. Thermodilution 3. Pulskonturanalyse 4. Kontraktilitätsparameter 5. Nachlastparameter 6. Extravaskuläres Lungenwasser 7. Pulmonale Permeabilität Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Differenzierung eines Lungenödems PVPI = pulmonalvaskulärer Permeabilitätsindex PVPI = EVLW EVLW PBV PBV • ist der Quotient aus Extravaskulärem Lungenwasser und Pulmonalem Blutvolumen • ist ein Maß für die Permeabilität der Lungengefäße und dient damit zur Klassifikation eines Lungenödems (hydrostatisch vs. permeabilitätsbedingt) 121 Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Klassifizierung eines Lungenödems mit dem PVPI Unterschiedliche Werte des PVPI bei hydrostatischem und permeabilitätsbedingtem Lungenödem: Lungenödem hydrostatisch PBV PBV EVLW EVLW EVLW EVLW PBV PBV PVPI normal (1-3) 122 permeabilitätsbedingt PVPI erhöht (>3) Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Validierung des PVPI Der PVPI kann zwischen einem pneumoniebedingten und einem durch Herzinsuffizienz verursachten Lungenödem unterscheiden. PVPI 4 3 2 Herzinsuffizienz Pneumonie 16 Patienten mit kongestiver Herzinsuffizienz und erworbener Pneumonie. ELWI war in beiden Gruppen 16 ml/kg. 123 Benedikz et al ESICM 2003, Abstract 60 Einführung in die PiCCO-Technologie – Pulmonale Permeabilität Klinische Relevanz des Pulmonalvaskulären Permeabilitätsindex ELWI beantwortet die Frage: Wieviel Wasser ist in der Lunge? PVPI beantwortet die Frage: Was ist die Ursache dafür? und kann damit wertvolle Hinweise zur Therapie geben! 124 Einführung in die PiCCO-Technologie – EVLW und Pulmonale Permeabilität Zusammenfassung • Das EVLW als valide Messgröße für den extravasalen Wassergehalt der Lunge ist der einzige bettseitig erhebbare Parameter zur Quantifizierung eines Lungenödems. • Blutgasanalysen und Röntgen-Thorax-Aufnahmen sind zur Erkennung und Beurteilung eines Lungenödems nicht geeignet. • Die Höhe des EVLW stellt einen Prädiktor für die Mortalität von Intensivpatienten dar. • Der Pulmonalvaskuläre Permeabilitätsindex PVPI kann zur Differenzierung zwischen einem hydrostatischen und einem permeabilitätsbedingten Lungenödem verwendet werden. 125 Hämodynamisches Monitoring A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technolgie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen 126 Praktisches Vorgehen Anschlussschema der PiCCO-Technologie Für das PiCCO-Monitoring werden bereits vorhandene bzw. ohnehin benötigte Gefäßzugänge verwendet! Zentralvenöser Katheter Injektattemperatur Sensorgehäuse PULSIOCATH Arterieller Thermodilutionskatheter (femoral, axillär, brachial) 127 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Patient mit sekundärer myeloischer Leukämie bei Z.n. Non-Hodgkin-Lymphom. Aktuell: Aplasie unter laufender Chemotherapie. Übernahme von der peripheren onkologischen Station auf die interne Intensivstation aufgrund der Entwicklung eines septischen Zustandsbildes Befunde bei Aufnahme auf die Intensivstation Hämodynamik Pulmo Abdomen Niere Labor RR 90/50mmHg, HF 150bpm SR, ZVD 11mmHg SaO2 99% unter 2l O2 via Nasensonde schwere Diarrhoe, a.e. chemotherapieassoziiert Retentionswerte leicht erhöht, kumulative 24h-Diurese 400ml Hb 6,7g/dl, Leuko <0,2/nl, Thrombo 25/nl Hohe Flüssigkeitsverluste durch starkes Schwitzen initiale Therapie Gabe von 6500 ml Kristalloiden und 4 EK 128 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Weiterer Verlauf Hämodynamik • trotz großzügiger Volumentherapie Entwicklung einer Katecholaminpflichtigkeit innerhalb der ersten 6 Stunden • Katecholaminbedarf stetig steigend • echokardiographisch gute Pumpfunktion • ZVD-Anstieg von 11 auf 15mmHg Pulmo • Respiratorische Verschlechterung unter der Volumentherapie: SaO2 90% bei 15l O2/min, pO2 69mmHg, pCO2 39mmHg, AF 40/min • radiologisch Zeichen der pulmonalen Überwässerung • Beginn einer intermittierenden nicht-invasiven BIPAP-Beatmung Niere • Weiterhin quantitativ sehr knappe Diurese trotz Furosemidapplikation Infektsituation • Nachweis von E.coli in der Blutkultur Diagnose: septisches Multiorganversagen 129 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Therapeutische Probleme und Fragestellungen 130 Hämodynamik • besteht weiterer Volumenbedarf? (steigender Katecholaminbedarf trotz guter Pumpfunktion) • problematische Einschätzung des Volumenstatus (ZVD primär erhöht, Schwitzen/Diarrhoe) Pulmo • bereits bestehendes Lungenödem (pulmonale Funktion verschlechtert) • Gefahr der Intubationspflichtigkeit mit erhöhtem Risiko einer Ventilatorassoziierten Pneumonie (VAP) bei Immunsuppression Niere • drohendes anurisches Nierenversagen Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Therapeutische Probleme und Fragestellungen Hämodynamik Volumengabe Pulmo Niere ? Hämodynamik Volumenentzug Pulmo Niere 131 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Einsatz eines PiCCO-Systems erste Werte Normbereich Herzindex 3,4 3,0 - 5,0 l/min/m2 GEDI 760 680 - 800 ml/m2 ELWI 14 3,0 - 7,0 ml/kg SVRI 950 1700 - 2400 dyn*s*cm 5 m2 ZVD 16 2 - 8 mmHg - Weiterführung der Noradrenalinzufuhr - vorsichtige Volumentherapie unter GEDI-Kontrolle 132 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel PiCCO-Werte am Folgetag aktuelle Werte Normbereich Herzindex 3,5 3,0 - 5,0 l/min/m2 GEDI 780 680 - 800 ml/m2 ELWI 14 3,0 - 7,0 ml/kg SVRI 990 1700 - 2400 dyn*s*cm 5 m2 ZVD 16 2 - 8 mmHg GEDI unter Volumentherapie weiter im oberen Normbereich, jedoch kein ELWI-Anstieg 133 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Sonstige Therapie - non-invasive Beatmung - testgerechte Antibiotikatherapie - Gabe von Hydrocortison/GCSF weiterer Verlauf - Stabilisierung der Hämodynamik - gleichbleibender Noradrenalinbedarf - Beginn der negativen Volumenbilanzierung unter Kontrolle der PiCCOParameter 134 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel PiCCO-Werte am Folgetag aktuelle Werte Normbereich Herzindex 3,2 3,0 - 5,0 l/min/m2 GEDI 750 680 - 800 ml/m2 ELWI 8 3,0 - 7,0 ml/kg SVRI 1810 1700 - 2400 dyn*s*cm 5 m2 ZVD 14 2 - 8 mmHg - Stabilisierung der pulmonalen Funktion - Beendigung der Katecholamintherapie - gute quantitative Diurese unter Furosemid 135 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel PiCCO-Werte im Verlauf 30 25 ZVD 10 ITBIbleibt unter Monitoring im oberen Normbereich GEDI EVLW regelmäßiges Monitoring erlaubt ELWI 5 titrierende Volumentherapie bei SVR gleichzeitiger Vermeidung einer Zunahme des Lungenödems HI Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5 Zeitlicher Verlauf 136 GEDI ELWI SVRI 0 trotz Volumenzufuhr/-entzug relativ konstant, somit HI allein kein geeigneter Indikator für den HI Volumenstatus Nor 20 15 HI ZVD bereits initial trotz Volumenmangel Norerhöht und damit nicht aussagekräftig Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Konkrete Vorteile durch PiCCO bei diesem Patienten Optimierung des intravasalen Volumenstatus Überwachung des Lungenödems Stabilisierung der Hämodynamik Reduktion des Katecholaminbedarfs Pulmonale Stabilisierung Vermeidung der Intubation Kein prärenales Nierenversagen Keine invasive Beatmung Vermeidung von Komplikationen Einsparung von Ressourcen 137 Praktisches Vorgehen Klinisches Fallbeispiel Probleme ohne PiCCO-Einsatz bei diesem Patienten Diarrhoe starkes Schwitzen schwierige klinische Einschätzung des Volumendefizits 138 Hoher ZVD Volumen ? Niedrige Diurese Volumen ? Konstantes HZV Volumen ? Praktisches Vorgehen Therapiesteuerung mit der PiCCO-Technologie PiCCO erlaubt die Etablierung eines adäquaten HZV durch optimalen Volumenstatus unter Vermeidung eines Lungenödems Optimierung des Schlagvolumens Das hämodynamische Dreieck Optimierung der Vorlast 139 Vermeidung eines Lungenödems Praktisches Vorgehen Therapiesteuerung mit der PiCCO-Technologie Bewertung des Therapieerfolgs PiCCO-Monitoring HZV, Vorlast, Kontraktilität, Nachlast, Lungenwasser, Volumenreagibilität 140 Therapie Volumen / Katecholamine ggf. zusätzliche Informationen: Sauerstoffausschöpfung ScvO2 Organperfusion PDR-ICG Praktisches Vorgehen Therapiesteuerung mit der PiCCO-Technologie 5 Cardiac Output bei niedriger Vorlast primär Volumengabe 3 EVLW 7 3 Vorlast 141 Praktisches Vorgehen Therapiesteuerung mit der PiCCO-Technologie 5 Cardiac Output bei niedriger Vorlast primär Volumengabe 3 Volumenzufuhr bis zum Anstieg des EVLW fortsetzen EVLW 7 3 Vorlast 142 Praktisches Vorgehen Therapiesteuerung mit der PiCCO-Technologie 5 Cardiac Output bei niedriger Vorlast primär Volumengabe 3 Volumenzufuhr bis zum Anstieg des EVLW fortsetzen Volumenentzug bis EVLW nicht mehr oder nur noch langsam fällt (Vorlastmonitoring!) EVLW Messwerte immer auf Plausibilität prüfen! Volumenzufuhr muss zum Anstieg der Vorlast oder zum Lungenödem (Anstieg des EVLW führen) 7 3 Vorlast 143 Kosten und Ressourcen Ökonomische Aspekte der PiCCO-Technologie Können durch die optimierte Therapiesteuerung mit der PiCCO-Technologie die Behandlungskosten gesenkt werden? Wie hoch ist der finanzielle Aufwand im Vergleich zum Pulmonalarterienkatheter? 144 Kosten und Ressourcen Ökonomische Aspekte der PiCCO-Technologie Direkte Kosten im Vergleich zum PAK Prozentuale Kosten 230% PiCCO - Kit Pulmonaliskatheter Röntgen-Thorax Schleuse ZVK Arterie Druckwandler Injektionszubehör 140% 100% 100% PiCCO-Kit CCO - PAK 1 bis 4 Tage PiCCO-Kit CCO - PAK 5 bis 8 Tage Die PiCCO-Technologie ermöglicht durch niedrige Kosten für Verbrauchsmaterial und geringen Personalaufwand ein kostengünstiges, effizientes Monitoring 145 Kosten und Ressourcen Ökonomische Aspekte der PiCCO-Technologie Indirekte Kosten im Vergleich zum PAK Beatmungstage Intensivpflegetage * p ≤ 0,05 n = 101 * p ≤ 0,05 22 Tage 9 Tage 15 Tage 7 Tage PAK Gruppe EVLW Gruppe PAK Gruppe EVLW Gruppe Mitchell et al, Am Rev Resp Dis 1992;145: 990-998 Durch Verkürzung der Beatmungs- und Intensivliegedauer können die Kosten wirksam gesenkt werden (durchschnittliche Fallkosten pro Tag: 1.318,00€ (Moerer et al., Int Care Med 2002; 28)! 146 Praktisches Vorgehen Zusammenfassung • Die PiCCO-Technologie verwendet als gering invasives Verfahren bereits vorhandene bzw. bei Intensivpatienten ohnehin benötigte Gefässzugänge • Die PiCCO-Technologie liefert alle Parameter, die für ein komplettes hämodynamisches Management erforderlich sind • Durch die validen und schnell verfügbaren PiCCO-Parameter wird eine optimale hämodynamische Therapiesteuerung ermöglicht • Durch die Therapieoptimierung mit der PiCCO-Technologie können Komplikationen vermieden und Ressourcen eingespart werden 147 Hämodynamisches Monitoring A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technolgie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen 148 Anwendungsgebiete Indikationen für die PiCCO-Technologie Intensivmedizinische Einsatzgebiete (frühzeitiger Einsatz) - Schwere Sepsis Septischer Schock/SIRS-Reaktion ARDS Kardiogener Schock (Myokardinfarkt/-ischämie, dekompensierte Herzinsuffizienz) Herzinsuffizienz (z.B. bei Kardiomyopathie) Pankreatitis Polytrauma bzw. hämorrhagischer Schock Subarachnoidalblutung Dekompensierte Leberzirrhose / hepatorenales Syndrom Schwerbrandverletzte Perioperative Einsatzgebiete - Kardiochirurgie - Risikoeingriffe und Risikopatienten - Transplantationen 149 Anwendungsgebiete Indikationen für die PiCCO-Technologie Empfehlung: Der Einsatz der PiCCO-Technologie ist bei allen hämodynamisch instabilen Patienten bzw. bei allen komplexen kardiozirkulatorischen Situationen indiziert! Durch frühzeitige, PiCCO-gesteuerte Therapieoptimierung können Komplikationen vermieden werden. Die PiCCO-Technologie ist bereits in mehrere klinikinterne SOPs zum hämodynamischen Management integriert. 150 Anwendungsgebiete Zusammenfassung • Die PiCCO-Technologie weist in der Intensivmedizin und im perioperativen Bereich ein sehr breites Anwendungsspektrum auf. • Der Einsatz sollte bei allen hämodynamisch instabilen Patienten und komplexen kardiozirkulatorischen Situationen erwogen werden. • Neben der Therapiesteuerung können die PiCCO-Parameter auch wichtige diagnostische Hinweise liefern. • Die PiCCO-Technologie unterstützt die Entscheidungsfindung in der Therapie hämodynamisch instabiler Patienten. 151 Hämodynamisches Monitoring A. Physiologische Grundlagen B. Monitoring C. Optimierung des HZV D. Messung der Vorlast E. Einführung in die PiCCO-Technolgie F. Praktisches Vorgehen G. Anwendungsgebiete H. Limitationen 152 Limitationen Limitationen der PiCCO-Parameter - Thermodilution Die Kenntnis der Limitationen ist essentiell für die korrekte Interpretation der Messwerte! 153 GEDV - wird bei großen Aortenaneurysmen falsch hoch gemessen - ist bei intrakardialen Links-Rechts-Shunts nicht verwertbar - kann bei großen Klappeninsuffizienzen überschätzt werden EVLW - wird bei größeren pulmonalen Perfusionsausfällen (Makroembolie) falsch niedrig gemessen - ist bei intrakardialen Links-Rechts-Shunts nicht verwertbar Limitationen Limitationen der PiCCO-Parameter - Pulskonturanalyse Die Kenntnis der Limitationen ist essentiell für die korrekte Interpretation der Messwerte! SVV / PPV alle Parameter der Pulskonturanalyse 154 sind nur bei voll kontrollierter Beatmung (minimales Tidalvolumen 6-8ml/kgKG) und Fehlen von kardialen Arrhythmien verwertbar (sonst meist falsch hoch) sind bei Verwendung einer IABP nicht verwertbar (Thermodilution ist unbeeinflusst!) Besondere klinische Situationen Die PiCCO-Technologie in speziellen Situationen 155 Nierenersatztherapie i.d.R. keine Beeinflussung der PiCCO-Parameter Bauchlagerung alle Parameter werden korrekt gemessen periphervenöse Injektion nicht empfohlen, Messwerte evtl. nicht korrekt Limitationen Anwendungsbeschränkungen der PiCCO-Technologie Die PiCCO-Technologie weist keine speziellen Anwendungsbeschränkungen auf! Aufgrund der Verwendung von Kochsalzlösung als Indikator sind beliebig häufige Thermodilutionsmessungen möglich, auch bei Kindern (ab 5kg) und Schwangeren. 156 Limitationen Kontraindikationen der PiCCO-Technologie Aufgrund der geringen Invasivität gibt es keine absoluten Kontraindikationen! Zu beachten sind die üblichen Vorsichtsmassnahmen bei der Punktion großer Gefässe: • Gerinnungsstörungen • Gefäßprothesen (anderen Punktionsort, z.B. axillär, wählen) 157 Limitationen Komplikationen der PiCCO-Technologie Die Komplikationen der PiCCO-Technologie beschränken sich auf die üblichen Risiken von arteriellen Punktionen: • Punktionsverletzungen • Infektion • Durchblutungsstörungen PULSION empfiehlt eine maximale Liegedauer des PiCCOKatheters von 10 Tagen 158 Trotzdem.... 159
