Возможности измерительных приборов и методов исследования в оценке сердечного выброса у младенцев

АННОТАЦИЯ

Мониторинг сердечного выброса может предоставить важную информацию для управления гемодинамикой. Для измерения сердечного выброса у детей доступно множество приборов и несколько методов, но у новорожденных это остается очень сложным. Дан обзор различных оборудований и методов мониторинга сердечного выброса с указанием преимуществ и основных ограничений каждой технологии, а также краткое объяснение основных принципов измерения.

ABSTRACT

Cardiac output monitoring can provide important information for hemodynamic management. Many instruments and several methods are available to measure cardiac output in children, but this remains very difficult in newborns. An overview of the various equipments and methods for monitoring cardiac output is given, indicating the advantages and main limitations of each technology, as well as a short explanation of the basic principles of measurement.

Ключевые слова: сердечный выброс, методы измерения, младенцы

Keywords: cardiac output, measurement methods, infants

Известно, что клиническая оценка сердечного выброса с использованием косвенных параметров системного кровотока неточна независимо от уровня опыта клинициста [1]. Объективный мониторинг сердечного выброса может быть полезным для пациента и снизить заболеваемость и смертность. Низкий сердечный выброс связан с повышенной смертностью у детей [2], а любая задержка в диагностическом процессе шока увеличивает смертность [3]. Низкий системный кровоток у недоношенных новорожденных связан с повышенным риском перивентрикулярного и/или внутрижелудочкового кровоизлияния [4-6], олигурией с последующей гиперкалиемией [7], снижением активности волн на электроэнцефалографии [8], смертностью и нарушением неврологического развития [9]. Следовательно, возможно предотвратить риски низкого системного кровотока путем мониторинга сердечного выброса у тяжелобольных новорожденных [10].

Целью настоящего сообщения является обзор доступных методов мониторинга сердечного выброса с особым вниманием к их применимости у новорожденных в критическом состоянии, а также их преимуществам и ограничениям.

Импульсная денситометрия красителя (ИДК). Определение концентрации красителя в крови выполняется методом пульсовой денситометрии с помощью полифункциональных мониторов, оснащенных технологией PiCCO [11, 12]. Технология PiCCO представляет собой метод мониторинга состояния гемодинамики, основанный на комбинации транспульмональной термодилюции и анализа формы пульсовой волны [13, 14]. Прямой и непрерывный инвазивный забор крови через кювету для измерения концентрации индоцианинового зеленого (ИЦЗ) в артериальной крови для реконструкции кривой разведения красителя в настоящее время используется только в исследовательских целях. Из-за необходимости забора значительного объема крови этот оригинальный метод измерения сердечного выброса не применим у детей. Однако с помощью нового метода, называемого импульсной денситометрией красителя (ИДК), введенный ИЦЗ также может быть обнаружен неинвазивно с помощью датчика на кончике пальца. ИДК была подтверждена только у взрослых, но не у детей, потому что очень трудно получить надежные формы пульсовой волны от маленьких детей и новорожденных [15, 16].

Ультразвуковая допплерография - методика ультразвукового исследования, основанная на использовании эффекта Доплера. Сущность эффекта состоит в том, что от движущихся предметов ультразвуковые волны отражаются с изменённой частотой. Этот сдвиг частоты пропорционален скорости движения исследуемых структур -если движение направлено в сторону датчика, то частота увеличивается, если от датчика -уменьшается. Для измерения скорости кровотока можно использовать ультразвуковой луч, поскольку движущиеся эритроциты вызывают сдвиг частоты отраженного сигнала (доплеровский сдвиг). Спектральный анализ доплеровского сдвига дает кривые скорость-время. Ударный объем, проходящий через сосуд, например, главную легочную артерию, можно рассчитать, если известны интеграл скорости кровотока-времени и площадь поперечного сечения сосуда. Умножение ударного объема на частоту сердечных сокращений приведет к значению сердечного выброса. В 2003 г. Chew et al. опубликовали обзор, посвященный измерениям сердечного выброса у детей с помощью допплера, в котором основное внимание уделяется воспроизводимости, систематической ошибке и точности по сравнению с технологиями разбавления красителя, метода Фика и термодилюции [17]. Авторы заявили, что измерения сердечного выброса, полученные с помощью доплеровского анализа, наиболее полезны в качестве мониторинга тенденций вместо измерения абсолютных значений. Относительно большой разброс в измерениях доплеровского сердечного выброса вызван несколькими факторами, такими как сложность оценки интеграла скорость – время (ИСВ), ошибка вычисления из-за угла излучения и проблемы с правильным измерением площади поперечного сечения (ППС). Ошибка в 5-10° в угле пересечения приведет к ошибке ±20% при измерении скорости кровотока.

Трансторакальная эхокардиография (TTЭхоКГ). Термин «функциональная эхокардиография» был введен Kluckow et al., которые описали прикроватное использование эхокардиографии для продольной оценки функции миокарда, системного и легочного кровотока, внутрисердечных и экстракардиальных шунтов, кровотока органов и тканевой перфузии у новорожденных в критическом состоянии [18, 19]. С помощью ТТЭхоКГ можно измерить выброс левого (ВЛЖ), правого желудочка (ВПЖ) или кровоток в верхней полой вене (КВПВ). Трансторакальное измерение ВЛЖ было подтверждено у детей в сравнении с общепринятыми золотыми стандартными методами измерения сердечного выброса, такими как термодилюция легочной артерии [20]. Измерения расхода ВПЖ и КВПВ не были проверены на соответствие принятым эталонным методам.

Чреспищеводная эхокардиография (ЧЭхоКГ) обеспечивает визуализацию сердца в реальном времени, по которой можно измерить как ИСВ в выходном тракте левого и/или правого желудочка, так и ППС аортального и/или легочного клапана. Впоследствии можно измерить выброс левого и правого желудочков. Кроме того, можно оценить анатомию сердца, состояние предварительной нагрузки и сократимость. ЧЭхоКГ в основном используется у детей с врожденными пороками сердца для функциональной и структурной визуализации во время кардиохирургических операций. Рекомендуется выполнять ЧЭхоКГ только у детей с массой тела более 3 кг, хотя интраоперационно успешно применялась у младенцев с низкой массой тела при рождении <1,6 кг [21]. Однако, новорожденные с низкой массой тела подвергаются наибольшему риску осложнений, таких как компрессия трахеи и бронхов, непреднамеренная экстубация трахеи, перфорация пищевода, компрессия аорты и компрессия левого предсердия.

Чреспищеводная допплерография (ЧПД). С помощью ЧПД скорость кровотока измеряется в нисходящей аорте с помощью ультразвукового зонда, расположенного в пищеводе. Сообщений об использовании у детей ограничено. Из-за размера зонда этот метод в основном применим у младенцев весом больше 3 кг. Луч ультразвука должен быть направлен в сторону аорты, и необходимо проверить качество сигнала. ППС аорты можно измерить с помощью эхокардиографии в M-режиме или оценить с помощью номограммы на основе возраста, пола, роста, веса или площади поверхности тела. Однако известно, что ППС аорты не является статическим параметром, поскольку он может варьироваться в зависимости от изменений среднего артериального давления [22].

Чрескожная допплерография (ЧКД). Скорость кровотока можно измерить в восходящей аорте с помощью неинвазивного ультразвукового зонда, расположенного в грудинной ямке.

Скорость кровотока измеряется с помощью непрерывно-волнового допплера в предполагаемом положении восходящей аорты.

 Измеренный сердечный выброс является показателем общего системного кровотока, за исключением коронарного.

Зонд также может быть наведен на легочную артерию для измерения легочного кровотока. ППС аортального и/или легочного клапана вычисляется по алгоритму с использованием роста, веса и возраста. Phillips et all. оценили соответствие между ЧКД и ЧПД у 37 недоношенных новорожденных в отделении интенсивной терапии и обнаружили среднее отклонение 0,00 л/мин, точность ±0,16 л/мин и ошибку в 43% [23].

Анализ контура артериального пульса (AКАП) измеряет ударный объем от удара к удару на основе формы волны артериального пульсового давления [13, 24]. Форма волны артериального давления является результатом начальной волны давления, пропорциональной ударному объему, и волны давления, отраженной обратно от периферических сосудов. Форма волны будет изменяться в зависимости от различных (патофизиологических) обстоятельств и зависит от места регистрации.

Известно, что нет линейной зависимости между давлением и потоком в аорте, что в первую очередь связано с импедансом корня аорты, податливостью аорты и системным сосудистым сопротивлением [25, 26]. Это означает, что анализ контура пульса может использоваться для обнаружения изменений сердечного выброса и что измерения обычно необходимо калибровать с помощью другой технологии, такой как транспульмональное термо- или литиевое разведение. Недавно были представлены мониторы AКПА [12], которые не требуют предварительной калибровки. Опубликованных данных о применении контурного анализа пульса у новорожденных в критическом состоянии нет.

Трансторакальный электрический импеданс (TТЭИ) в настоящее время является единственным неинвазивным методом мониторинга сердечного выброса. Электропроводимость крови выше, чем у мышц, жира и воздуха. Высокочастотный ток очень низкой величины, подаваемый через грудную клетку с помощью электродов распространяется, в основном, в кровь. Следовательно, пульсирующие изменения объема грудной крови вызывают изменения электрического сопротивления грудной клетки.

Изменения импеданса во время систолы пропорциональны сердечному выбросу. Снижение импеданса во время систолы вызвано увеличением объема крови, увеличением скорости потока и выравниванием эритроцитов в одной линии. В 1989 году впервые Tibballs et al. опубликовали единственное контролируемое исследование ТТЭИ у новорожденных и обнаружили среднее отклонение  - 0,23 л/мин – 1 с ТТЭхоКГ в качестве эталонного метода [27].

Таким образом, мониторинг сердечного выброса у младенцев остается очень сложной задачей, несмотря на доступность множества различных технологий. Более того, неправильная интерпретация гемодинамических параметров чревато неправильным применением системы мониторинга с потенциально серьезными побочными эффектами и высоким риском ятрогенного повреждения.

В настоящее время не существует золотого клинического стандарта измерения сердечного выброса новорожденных, который был бы использован для управления гемодинамикой. Методы, как АКАП и ТТЭИ являются диагностическими инструментами в будущем для оценки неонатальной гемодинамики. Однако ТТЭхоКГ оценка потенциальных протоковых и/или предсердных шунтов остается важной для правильной интерпретации значений сердечного выброса независимо от используемой методологии.

Список литературы:

1. Egan J. R., Festa M., Cole A. D., Nunn G. R., Gillis J., Winlaw D. S. J. I. c. m. Clinical assessment of cardiac performance in infants and children following cardiac surgery //. ‒ 2005. ‒ T. 31, № 4. ‒ C. 568-573.
2. Toshboev S. J. А. и. К лечению острой недостаточности кровообращения у детей раннего возраста //. ‒ 2020. ‒ C. 4-4.
3. Rao S. S., Lalitha A. V., Reddy M., Ghosh S. Electrocardiometry for Hemodynamic Categorization and Assessment of Fluid Responsiveness in Pediatric Septic Shock: A Pilot Observational Study // Indian J Crit Care Med. ‒ 2021. ‒ T. 25, № 2. ‒ C. 185-192.
4. Тошбоев Ш., Абдуллаева М., Баховадинова З., Холматов Д., Арифходжаев А., Абдурахманов И. J. В. м. в. Клинические корреляты острой сердечной недостаточности у детей раннего возраста //. ‒ 2006. № 1.-С.36-41
5. Osborn D. A., Evans N., Kluckow M. Hemodynamic and antecedent risk factors of early and late periventricular/intraventricular hemorrhage in premature infants // Pediatrics. ‒ 2003. ‒ T. 112, № 1 Pt 1. ‒ C. 33-9.
6. Wu T., Wang Y., Xiong T., Huang S., Tian T., Tang J., Mu D. Risk factors for the deterioration of periventricular-intraventricular hemorrhage in preterm infants // Sci Rep. ‒ 2020. ‒ T. 10, № 1. ‒ C. 13609.
7. Kluckow M., Evans N. Low systemic blood flow and hyperkalemia in preterm infants // J Pediatr. ‒ 2001. ‒ T. 139, № 2. ‒ C. 227-32.
8. West C. R., Groves A. M., Williams C. E., Harding J. E., Skinner J. R., Kuschel C. A., Battin M. R. Early low cardiac output is associated with compromised electroencephalographic activity in very preterm infants // Pediatr Res. ‒ 2006. ‒ T. 59, № 4 Pt 1. ‒ C. 610-5.
9. Osborn D. A., Evans N., Kluckow M., Bowen J. R., Rieger I. Low superior vena cava flow and effect of inotropes on neurodevelopment to 3 years in preterm infants // Pediatrics. ‒ 2007. ‒ T. 120, № 2. ‒ C. 372-80.
10. Кодиров М.А., Назаров Э.Р. Возможности прикроватного мониторинга сердечного ритма у новорожденных в условиях интенсивной терапии [Электронный ресурс]// Экономика и социум.-2021.- №4(83). (дата публикации: 26.04.2021). URL: https://a78cf8ac-3ef5-4670-8fcd-a900ec94fdfb.filesusr.com/ugd/b06fdc_1a71d917e43247b787170e6684d3010a.pdf?index=true
11. Jiang N. N., Wang D. Y., Li F., Xie W. G. [Clinical significance of pulse contour cardiac output monitoring technology in guiding fluid replacement during shock stage of extensive burn] // Zhonghua Shao Shang Za Zhi. ‒ 2019. ‒ T. 35, № 6. ‒ C. 434-440.
12. Litton E., Morgan M. The PiCCO monitor: a review // Anaesth Intensive Care. ‒ 2012. ‒ T. 40, № 3. ‒ C. 393-409.
13. Millasseaua S. C., Rittera J. M., Takazawab K., Chowienczyka P. J. J. J. o. H. Контурный анализ пульса, измеренного при помощи пальцевой фотоплетизмографии //. ‒ 2006. ‒ T. 24. ‒ C. 1449-1456.
14. Reisner A. Academic assessment of arterial pulse contour analysis: missing the forest for the trees? // Br J Anaesth. ‒ 2016. ‒ T. 116, № 6. ‒ C. 733-6.
15. Taguchi N., Nakagawa S., Miyasaka K., Fuse M., Aoyagi T. Cardiac output measurement by pulse dye densitometry using three wavelengths // Pediatr Crit Care Med. ‒ 2004. ‒ T. 5, № 4. ‒ C. 343-50.
16. Wang F., Qiang X., Jiang S., Shao J., Fang B., Zhou L. The fluid management and hemodynamic characteristics of PiCCO employed on young children with severe hand, foot, and mouth disease-a retrospective study // BMC Infect Dis. ‒ 2021. ‒ T. 21, № 1. ‒ C. 208.
17. Chew M. S., Poelaert J. Accuracy and repeatability of pediatric cardiac output measurement using Doppler: 20-year review of the literature // Intensive Care Med. ‒ 2003. ‒ T. 29, № 11. ‒ C. 1889-94.
18. Kluckow M., Seri I., Evans N. Functional echocardiography: an emerging clinical tool for the neonatologist // J Pediatr. ‒ 2007. ‒ T. 150, № 2. ‒ C. 125-30.
19. Тошбоев Ш., Ахмадалиев Ш. Ультразвуковая оценка внутрисердечной гемодинамики у недоношенных детей с тяжелой перинатальной гипоксией в зависимости от наличия синдрома дыхательных расстройств в течение первого месяца жизни //Медико-биологические, клинические и социальные вопросы здоровья и патологии человека  ‒, 2020. ‒ C. 46-48.
20. Mellander M., Sabel K. G., Caidahl K., Solymar L., Eriksson B. Doppler determination of cardiac output in infants and children: comparison with simultaneous thermodilution // Pediatr Cardiol. ‒ 1987. ‒ T. 8, № 4. ‒ C. 241-6.
21. Kawahito S., Kitahata H., Tanaka K., Nozaki J., Oshita S. Intraoperative transoesophageal echocardiography in a low birth weight neonate with atrioventricular septal defect // Paediatr Anaesth. ‒ 2003. ‒ T. 13, № 8. ‒ C. 735-8.
22. Tibby S. M., Hatherill M., Murdoch I. A. Use of transesophageal Doppler ultrasonography in ventilated pediatric patients: derivation of cardiac output // Crit Care Med. ‒ 2000. ‒ T. 28, № 6. ‒ C. 2045-50.
23. Phillips R., Paradisis M., Evans N., Southwell D., Burstow D., West M. J. C. C. Cardiac output measurement in preterm neonates: validation of USCOM against echocardiography //. ‒ 2006. ‒ T. 10, № 1. ‒ C. 1-1.
24. Esper S. A., Pinsky M. R. Arterial waveform analysis // Best Pract Res Clin Anaesthesiol. ‒ 2014. ‒ T. 28, № 4. ‒ C. 363-80.
25. Семенистая Е. J. И. Ю. ф. у. Т. н. Диагностические показатели контура пульсовой кривой //. ‒ 2008. ‒ T. 79, № 2.
26. Saugel B., Kouz K., Scheeren T. W. L., Greiwe G., Hoppe P., Romagnoli S., de Backer D. Cardiac output estimation using pulse wave analysis-physiology, algorithms, and technologies: a narrative review // Br J Anaesth. ‒ 2021. ‒ T. 126, № 1. ‒ C. 67-76.
27. Tibballs J. A comparative study of cardiac output in neonates supported by mechanical ventilation: measurement with thoracic electrical bioimpedance and pulsed Doppler ultrasound // J Pediatr. ‒ 1989. ‒ T. 114, № 4 Pt 1. ‒ C. 632-5.