Intraoperativer Einsatz erweiterter Hämodynamiküberwachung bei Hochrisikopatienten

Hämodynamik-Propädeutik

Methoden des hämodynamischen Monitorings 1

Methoden des hämodynamischen Monitorings 2

Perioperative Erkennung von postoperativen Komplikationen Warum Hämodynamisches Monitoring INTRAOPERATIV? Perioperative Erkennung von postoperativen Komplikationen UK National Confidential Enquiry into Perioperative Deaths 2001 (periop. Überwachung) (n = 1467) Patienten, bei denen postoperative Komplikationen entstehen, haben: einen niedrigen Herzindex / ein vermindertes Sauerstoffangebot eine niedrige gemischt-/zentralvenöse Sauerstoffsättigung hohe Laktatwerte d. h. flussbasierte Variablen und Metabolismus

Welcher Stellenwert hat das Monitoring ? Shoemaker World J Surg 1999; 23: 1264-71 Schlussfolgerung: Standard-Monitoring im OP (MAP, HF) macht keinen Unterschied zwischen Patienten mit hoher und Patienten mit geringer Überlebenschance, aber das HZV!

Perioperative Sauerstoffschuld und Ergebnisse (nach Shoemaker)) -40 20 -20 Sauerstoffschuld (Liter/m2) Intra- operativ 1 2 4 8 12 24 36 48 Stunden nach Operation Nicht-Überlebende Überlebende mit Komplikationen oder Organversagen Überlebende ohne Komplikationen oder Organversagen

Sauerstoffschuld/angebot und HZV/SV Intraoperative oesophageal Doppler guided fluid management shortens postoperative hospital stay after major bowel surgery H. G. Wakeling et al - British Journal of Anaesthesia 95 (5): 634–42 (2005)

Low Output- intraoperative Hypotension Wer profitiert bei uns ? In welcher Situation ist eine Anwendung sinnvoll? Alte Patienten Hohe Komorbidität Therapieentscheidung Volumen vs Katecholamin Herzinsuffizienz Low Output- intraoperative Hypotension Unklarer Volumenumsatz / großer Blutverlust Volumenüberladung kritisch- Lungen/Hirnödem

Wer profitiert bei uns ? In welcher Situation ist eine Anwendung sinnvoll? Großer Volumenumsatz Urologie Offene Cystektomie Orthopädie: Hüft-Tep-Wechsel, langstreckige Wirbelsäule Unfallchirurgie: Beckenfrakturen Gyn Wertheim, große Carcinomchirurgie Abdominal/Gefäss-Chirurgie Whipple bedingt Aorten/carotiden Risikopatient Sepsis Alte Patienten

Messtechnik Thermodilution:

Picco-Technologie Thermodilution nach der Stewart-Hamilton-Methode

Pulskonturanalyse und Frank-Starlin-Funktion Schlagvolumen Normale kardiale Funktion Verminderte kardiale Funktion Volumenreagibilität und HZV Preload (= PCWP oder ZVD) Wenn das SV adäquat ist, ist ein geringer ZVD wünschenswert, um den venösen Rückfluss zum Herzen zu begünstigen.

Atemexkursion und Volumenreagibilität SV steigt direkt nach der Inspiration an SV fällt mit dem Abfall der Vorlast während der Inspirationszeit Normale kardiale Funktion Schlagvolumen Verminderte kardiale Funktion Preload (= PAWP)

Beziehung zwischen SVV und Volumenexpansion Frank-Starling Kurve SV/HZV Der Zustand, wenn SV- und HZV-Änderungen marginal sind bei einer Volumen-expansion Der Zustand, wenn SV und HZV zunehmen bei einer Volumen-expansion Ventrikuläre Compliance End- diastolischer Druck End-diastolisches Volumen

Schlagvolumenvariation SVV(%) = (SVMax – SVMin)*100/ SVMean

Die Beziehung Pulsdruck und Schlagvolumen Pulskonturanalyse (Details) Die Beziehung Pulsdruck und Schlagvolumen SV SBP DBP PP ~ Je höher die Amplitude (des Pulsdrucks), desto höher das Schlagvolumen Aortic pulse pressure is proportional to SV and is inversely related to aortic compliance.” - Boulain (CHEST 2002; 121:1245-1252)

Einflussfaktoren auf die Druckkurven (automatisch erfasst durch die AUTO-CAL Funktion des Algorithmus) und unabhängig vom Pulsdruck Normaler Status Hypovolämie Hypervolämie Motivation – Rationale Eliminate the high order frequency components of the pressure waveform and induces Nonlinear morphological changes in the arterial pulse pressure waveform – shape changes All these waveforms were taken in different hemodynami conditions of the same animal. And they were normalized to show the effect of the shape. Vasodilatation Vasokonstriktion Dobutamin Das Aussehen der Druckkurve ist entscheidend, und...

Vigileo/Flowtrac System Analyse der arteriellen Druckwelle Basiert auf dem Schlagvolumen Schnelle Antwort Geeignet für dynamisches Monitoring/ Volumenüberwachung Minimal-invasiv, ohne manuelle Kalibration Schneller Aufbau Möglichkeit des ScvO2 Monitorings mit PreSep, dem zentralvenösen Sättigungskatheter

Polynome Multivariable c KHI: c = f(HR,BSA,MAP,C(P)Lang,σAP,μ3AP,μ4AP,μ1T,μ2T,μ3T,μ4T) c: Insgesamt 13 Variablen HF Herzfrequenz σAP Standardabweichung vom PP BSA Körperoberfläche μ3AP Kurvenform, sog. Skewness = „Schiefe“ C(P)Lang Compliance n. Langewouters μ4AP Kurvenform, sog. Kurtosis = „Wölbung“ MAP Mittlerer arterieller Druck μ1T,μ2T,μ3T,μ4T Druck-gewichtete Kurvenformen

Vigileo/Flowtrac System- Limitationen Grundvoraussetzungen Beatmeter Patient Arterielle Kannüle Regelmäßiger Herzschlag Aufbau wie arterieller Druckwandler Beachtung der arteriellen Druckkurve Keine Blasen Vermeidung der Dämpfung der arteriellen Linie Limitationen Empirisches Modell – Erwachsenen Modell Nicht bei IABP Pädiatrisches Set nicht vorhanden Schwere Aortenklappeninsuffizienz Hyperdynamische Konditionen Schwerer septischer Schock  Zentroperiphere Entkopplung

26,9% % ERROR Intensive Care Med 2007;33(12):2223-5 Prasser C, Trabold B, Schwab A, Keyl C, Ziegler S, Wiesenack C % ERROR MEAN MEAN 26,9% MEAN

Algorithmus für SVV basiertes Protokoll Fälle bei denen eine Zunahme im SV/CO sinnvoll ist (klinische Beurteilung, Laktat, Diurese, SvO2, CO/SV Messung) Ist die arterielle Druckkurve OK? Atmet der Patient spontan? Tidalvolumen <8ml/kg? Sinusrhythmus? SVV Wert? Vasoaktiva oder Inotropika Volumengabe

So hätte Argentinien im Finale vielleicht gewinnen können....

. . X Errechnung Cardiac Output CO = HF x SV APCO = PF x SV (Arterial Pressure-based Cardiac Output) Zählung der aufsteigenden Flanke der Systole = Pulsfrequenz Pulsfrequenz = Herzfrequenz Höhe und Breite der Komplexe sind maßgeblich Patient mit niedrigem SVR . . X Breite

Schlagvolumenberechnung Bei einem konstanten Gefäßsystem … ↑ Pulsdruck ➠ ↑ SD(AD) ➠ ↑ SV FLUSS X Zeit X Zeit X Zeit FLUSS ↓ Pulsdruck ➠ ↓ SD(AD) ➠ ↓ SV

Prinzipien des Algorithmus … nicht die Fläche unter der Kurve 100cm2 100cm2 100cm2 Gleiche Fläche bedeutet nicht gleiche Form (der Druckkurve)

Polynome Multivariable c KHI: APCO = PF x σAD x c Die Multivariable Funktion c berücksichtigt Gefäßveränderungen (Compliance und Widerstand) Errechnet sich aus der Morphologie der Druckkurve Das System kalibriert sich automatisch (AUTO-CAL) c bestimmt sich aus: Bekannten Größen: HF, MAP, PP bzw. (σAD) Der Compliance C(P)Lang, abhängig vom Patienten (Alter, Größe, Geschlecht, Gewicht) Form der Druckkurve (Morphologie) Druckgewichtete Morphologie

Standardabweichung (σAD) 20 sec. Kontinuierliche Berechnung der Standardabweichung (σAD) des Pulsdrucks: Robustere Berechnung Artefaktunabhängige Berechnung des Pulsdrucks

AUTO-CAL Funktion Warum Boligaben? Zur Erfassung des vaskulären Tonus. Ändert sich der Gefäßtonus muss das System durch chemische Indikatoren oder eine Thermodilutionsmessung nachgeeicht werden  Bisher Der APCO-Algorithmus (durch den Faktor c) erfasst automatisch jede Min. die Änderung des Gefäßtonus und rekalibriert sich so automatisch  Neu APCO = PF x SV APCO = PF x σAD x c

Atmet der Patient spontan? Sinusrhythmus? SVV Wert? Volumengabe Fälle bei denen eine Zunahme im SV/CO sinnvoll ist (klinische Beurteilung, Laktat, Diurese, SvO2, CO/SV Messung) Ist die arterielle Druckkurve OK? Atmet der Patient spontan? Tidalvolumen <8ml/kg? Sinusrhythmus? SVV Wert? Vasoaktiva oder Inotropika Volumengabe

Critchley & Critchley: Limits of agreement %-Fehler = 2 x SD / Mittel Akzeptabel: ±30%

Critchley & Critchley: Limits of agreement = 30% %-Fehler = 2 x SD / Mittel = 30%

ZVD und Volumenreagibilität CCM 2007;35:64 150 Volumenverschiebungen N = 96 150 volume challenges in 96 patients Es ist schwer, die Volumenreagibilität mit dem ZVD vorherzusagen. Gleiches gilt für den PCWP!

Klassische Volumenbedarfsbestimmung J.-L. Vincent, hypothetischer Patient Crit Care Med 2006;34:1333 Gibt es einen Weg, um schnell und einfach die Volumenreagibilität zu bestimmen?

Passiver Beinhebe-Test und Volumenreagibilität Positive Antwort Negative Antwort 71 beatmete ITS-Pat. Monnet et al. Crit. Care Med 2006;34:1402

Schlussfolgerung: Die hämodynamischen Veränderungen durch das passive Anheben der Beine wurde lediglich durch eine erhöhte kardiale Vorlast bedingt. Gibt es einen Weg, die Volumenreagibilität automatisch zu bestimmen?

Einige unrealistische Ziele Shoemakers Zielwerte DO2I > 600 ml/min/m2 VO2I > 170 ml/min/m2 CI > 4,5 l/min/m2 Ursprünglich zur Beobachtung und für eine rückblickende Bewertung Einige Studien erfassten eine erhöhte Letalität, wenn diese Werte als Ziel verwendet wurden

GDT: Seien Sie realistisch Viele Hochrisikopatienten sind nicht in der Lage, Shoemakers Ziele zu erreichen Arbeiten Sie darauf hin, das Sauerstoffangebot zu optimieren, aber brechen Sie ab, wenn Zeichen von kardiovaskulärem Stress auftreten: Erhöhte Herzfrequenz ST/T-Wellenänderungen Abfall der SaO2 Halten Sie den Patienten auf dem maximalen, sicher zu erreichenden Wert

Verwenden Sie einfache Flussparameter CO/CI SV/SVI SvO2 DO2I ist wahrscheinlich der wichtigste einzelne Parameter (erfordert jedoch mehr Berechnung)

Damit kann eine hämodynamische Optimierung chirurgische Resultate verbessern Strategien verfolgen die folgenden Ziele: Optimale Füllung Adäquate Sauerstoffversorgung Gemischt-/ zentralvenöse Sauerstoffsättigung

MV = mechanical ventilation; ICU = intensive care unit

Intraoperative intravascular volume optimisation and length of hospital stay after repair of proximal femoral fracture: randomised controlled trial Susan Sinclair et al - BMJ 1997;315:909-912 Flüssigkeitsmanagement bei 40 Patienten mit wiederholten Kolloid-Flüssigkeitsgaben unter Überwachung durch ösophageale Ultraschall-Doppler-Sonographie, um während der gesamten Operation ein maximales Schlagvolumen beizubehalten

Intraoperative intravascular volume optimisation and length of hospital stay after repair of proximal femoral fracture: randomised controlled trial Susan Sinclair et al - BMJ 1997;315:909-912 Verkürzter Krankenhausaufenthalt für die Protokollgruppe

Intra-operative oesophageal Doppler guided fluid management shortens postoperative hospital stay after major bowel surgery (1) H. G. Wakeling et al - British Journal of Anaesthesia 95 (5): 634–42 (2005) Bei den Patienten war die Darmfunktion erheblich schneller wiederhergestellt, sie erlitten signifikant weniger gastrointestinale und allgemeine Morbiditäten und wiesen eine höhere Qualität der Rekonvaleszenzwerte an Tag 5 und 7 auf. Die Patienten waren im Durchschnitt 1,5 Tage kürzer im Krankenhaus. Ökonomischer Aspekt: Kosteneinsparungen von circa 25.000 £ bei den 64 Patienten in der Gruppe mit Doppler-überwachtem Flüssigkeitsmanagement.

Voraussetzungen für eine routinemäßige Anwendung der Methode Durchführbare Intervention Schnelle Installation der erforderlichen Monitore Einfache Interpretation der Endpunktvariablen Akzeptabler Preis Erwiesene Auswirkungen auf das Resultat

Perioperative Optimierung - Verkürzung des Krankenhausaufenthalts in % Sandham (1994) Shoemaker (58) Wilson (138) Boyd (107) Polonen (393) Pearse (122) McKendry (174) Mythen (60) Gan (100) Venn (90) Sinclair (40) Wakeling (128) Noblett (108) G-I #OHB Herz Allgemein Trauma -40 -30 -20 -10 Doppler LiDCO PAC G-I = Gastrointestinal, #OHB = Eingriff zur Behandlung eines Oberschenkelhalsbruchs, LiDCO = lithium dilution cardiac output, PAC = pulmonary artery catheter * Sandhams Studie gibt sich zwar als Optimierungsstudie aus, die Protokollpatienten wiesen aber die gleichen Werte wie die Kontrollpatienten auf ** Die Studien von McKendry, Pearse und Polonen beziehen sich auf postoperative Optimierung LiDCO = Lithium

Goal Directed Treatment Group (%) Type of Surgery Study Author (Year) Target Parameter Mortality of Control Group (%) Goal Directed Treatment Group (%) Hip Fracture Shultz et al (1985) PAC derived variables 29.0 2.9 General Shoemaker at al (1988) CI, DO2I, VO2I 33.0 4.0 Vascular Berlauk et al (1991) PAWP, CI, SVR 9.5 1.5 Trauma Fleming et al (1992) 44.0 24.0 General & Vascular Boyd et al (1993) DO2I 22.2 5.7 Bishop et al (1995) 37.0 18.0 Sinclair et al (1997) SV 10.0 5.0 Peripheral Vascular Ziegler et al (1997) SvO2 >65% 9.0 Elective General Wilson et al (1999) 17.0 3.0 Elective Cardiac Polonen et al (2000) SvO2 >70% lactate <2 1.0 Lobo et al (2000) 50.0 15.7 NB Ziegler study not large enough to show benefit of 9% to 5% drop in mortality. Also chose lower target value of 65% for SvO2 compared to Polonen study. nicht signifikant

Complications Control Group Complications Type of Surgery Study Author (Year) Target Parameter Complications Control Group Complications Goal Directed Treatment Group HRS General Lopes at al 2007 deltaPP 75% 41% General Pears et al 2005 DO2I 68% 44% Colorectal resection Noblett et al (2006) CO, SV,CI, 15% 2% Cardiac McKendry (2004) SVI 27 pts 17 pts Type of Surgery Study Author (Year) Target Parameter LOS of Control Group Goal Directed Treatment Group HRS General Lopes et al (2007) deltaPP 17 days 7 days Major General Pearse et al (2005) DO2I, 14 days 11 days Colorectal resection Noblett et al (2006) CO, SV,CI, 9 days Cardiac McKendry (2004) SVI LOS = length of stay

1. Reduzierung von Komplikationen Als Folge der Optimierung von Flüssigkeitsverabreichung und Herzzeitvolumen 2. Verkürzung des Krankenhausverweildauer % Reduzierung – behandelte Gruppen (GDT) vs. Kontrollgruppen

Die Ursache- vmtl. begrenzte kardiovaskuläre Reserven Ungleichgewicht von Sauerstoffversorgung und Stoffwechselbedarf? akuter Effekt von chirurgischem Trauma Sauerstoffbedarf Stoffwechselreaktion auf chirurgisches Trauma (verzögert) präop. + prämedik. Anästhesie

Festlegung Cardiac Output: Berechung des Gefäßtonus MAP Skewness Kurtosis Die Aorten Compliance Funktion (d.h. Alter, Geschlecht, Körperoberfläche) stellt, mit Hilfe vonχ, den erwarteten Gefäßtonus in vertretbaren Rahmen bereit. Weitere Analysen der Form der Kurve ist ein weiterer bedeutender Faktor um die Erwartungen des Gefäßtonus sicher zu stellen, die zur SV Berechung wesentlich sind. Diese Methode erlaubt eine verlässliche Berechnung der Flussparameter ohne manuelle Kalibrierung. χ (gesprochen „chi“) = ein Symbol für dynamische polynome Funktionen, eine Funktion die sich kontinuierlich an multiple Variablenänderungen anpasst In Abhängigkeit vom Zustand des Gefäßsystem des Patienten nimmt die arterielle Wellenform eine Form an, die mathematisch analysiert werden kann. Die statistischen benutzen Hilfsmittel, zusätzlich zur vorher erwähnten Standardabweichung, sind das Mittel, die Flanke und die Wölbung. Das Mittel, klinisch bekannt als MAP, stellt ein Anzeichen für die Zu- oder Abnahme der Widerstandes dar. Die Flanke, oder Symmetrie der Daten, verbindet man häufig mit der Steifheit des Gefäßsystems der Patienten. Die Wölbung, ein Maß wie spitz oder flach die Datenverteilung ist, ist ebenso ein Indikator für das Gefäßsystem des Patienten. Zum Bespiel haben große Gefäße eine flache Verteilung verglichen mit dem peripheren Gefäßsystem. Flanke: Der Winkel oder die Neigung die sich im Anstieg der Wellenform zeigt. Wölbung: Wie flach oder breit die Wellenform ist. Wenn sich die Form ändert, ändert sich die mathematische Berechnung, und stellt so eine Patienten-spezifische Echtzeit Beurteilung von Verschiebungen im Gefäßtonus dar. Je größer die Zunahme im Tonus, berechnet als eine Abnahme von χ, desto kleiner wird die Gewichtung des erwarteten Pulsdrucks (d.h. SD(AP)) in der Berechung des SV sein. Weiterhin werden die Effekte der Unterschiede der verschiedenen Arterien auf die arteriellen Wellenform in der χ-Funktion neutralisiert. Deswegen kann FloTrac an jeder peripheren Arterie angeschlossen werden. Dies ist durch die Analyse der Charakteristiken der arteriellen Wellenform möglich, die spezifisch an verschiedenen Punkten im Gefäßbaum sind. Zwei Hauptfaktoren in diesem Teil der Funktion sind die Standardabweichung (Pulsatilität) und die Wölbung (spitze/ flache Natur) des arteriellen Drucks. MAP Skewness (Flanke) Kurtosis (Wölbung)

Atemexkursion und Volumenreagibilität SV steigt direkt nach der Inspiration an SV fällt mit dem Abfall der Vorlast während der Inspirationszeit Normale kardiale Funktion Schlagvolumen Verminderte kardiale Funktion Preload (= PAWP)

Atemexkursion und Volumenreagibilität SV steigt direkt nach Inspiration an Geringerer Abfall der Vorlast und des SV während der Inspirationszeit Normale kardiale Funktion Schlagvolumen Verminderte kardiale Funktion Überwiegend Zone III Preload (= PAWP)

Wer profitiert vom HZV-Monitoring ?