Suvremeni hemodinamski (HD) monitoring u intenzivnoj medicini vezan je za kontinuirano praćenje fizioloških varijabla u realnom vremenu uz procjenu odgovora na terapijsku intervenciju. Ispravnost naših postupaka vezana je ponajprije za razumijevanje fizioloških procesa. (1) Stoga se od monitoringa per se ne može očekivati poboljšani ishod bolesnika, već precizno praćenje terapijskih odluka u kritičnih bolesnika. (2) Srčani minutni volumen (CO, skr. od engl. cardiac output) temeljna je hemodinamska varijabla koja utječe na optimizaciju perfuzijskog tlaka i dostavu kisika (DO2) radi obnove prikladnoga staničnog metabolizma. Praćenje CO-a i održavanje normovolemije primarni su ciljevi optimizacije HD statusa uz poštovanje jasnih kliničkih protokola. No, praćenje CO-a ponajprije je vezano uz procjenu makrocirkulacije, ali nikako i mikrocirkulacije koje su u međusobnoj prirodnoj koherenciji. U patofiziološkim kliničkim stanjima (npr., teška sepsa, politrauma, sindrom malenoga srčanog minutnog volumena) dolazi do disbalansa mikrocirkulacije kao kritične odrednice perfuzije tkiva. (3) U takvim stanjima pri volumnoj nadoknadi dolazi do gubitka makro-mikrocirkulacijske koherencije, što dovodi do prekida korelacije između CO-a i tlaka pulsa (PP). (4, 5)
Svjedoci smo brze evolucije tehnološkog razvoja u primjeni HD monitoringa: od invazivnoga, preko minimalno invazivnog do potpuno neinvazivnoga. (6) Konceptualno je došlo i do promjena u pristupu praćenju i razumijevanju hemodinamskih varijabla: od statičkih (CVP i PCWP)* prema dinamičkim parametrima kao što su varijacija udarnog volumena (SVV) i varijacija pulsnog tlaka (PPV), od apsolutnih brojčanih vrijednosti do kontinuiranog praćenja trendova u realnom vremenu i od različitih kliničkih algoritama i protokola prema personaliziranom pristupu. (7)
Hemodinamski monitoring: gdje smo danas i kamo idemo?
Od invazivnog intermitentnog nadzora prema neinvazivnomu kontinuiranom praćenju
Intermitentna termodilucijska metoda procjene CO-a srca temelji se na plućnom arterijskom kateteru (PAK) na čijem se vrhu nalazi napuhani balon koji flotirajući dospijeva u distalni ogranak plućne arterije. Ako je vrh katetera zaglavljen u ogranku arterije područja Westove zone 1, tad plućni tlak odražava alveolarni tlak, a ako je, primjerice, u Westovoj zoni 3, tad je to tlak lijevog atrija ili teledijastolički tlak lijeve klijetke. (8, 9) Glavne varijable koje se ovom metodom dobivaju jesu minutni volumen, plućni arterijski tlakovi, vaskularni otpori i miješana venska saturacija. Modernija, kontinuirana termodilucija rabi filament ugrađen u kateter (Vigilance ili OptiQ) koji povremeno odašilje temperaturu zagrijavajući krv u desnom srcu. Razliku temperature prepoznaje termistor na vrhu plućnog katetera koji svakih 30 – 60 min skuplja podatke i nakon 5 – 15 min revidira vrijednosti CO-a desnog srca. Od 1970-ih godina pa sve do danas termodilucija ostaje i dalje zlatni standard pri procjeni hemodinamskog profila kritičnog bolesnika, kao i u usporedbi i validaciji s naprednijim i manje invazivnim tehnologijama. Danas je njezina uporaba ograničena na rizične kardiokirurške bolesnike i kompleksne hemodinamske situacije. (10)
Novije, manje invazivne metode u procjeni CO-a temelje se na analizi krivulje tlaka pulsa koju su prvi opisali Erlanger i Hooker još 1904. godine. (11) Wesseling i suradnici (12) tek su 80 godina poslije razvili algoritam izračuna udarnog volumena integrirajući površinu ispod krivulje arterijskog tlaka pulsa u fazi sistole. Manje invazivne metode koje su danas dostupne na kliničkom tržištu, a služe se analizom krivulje tlaka pulsa temelje se na transpulmonalnoj termodiluciji (TD) te se mogu podijeliti na starije, kalibrirane metode (PiCCOplus, VolumeView, LidCOplus) i novije, nekalibrirane metode (FloTrack/Vigileo, LiDCOrapid, ProAQT/Pulsioflex). Analiza krivulje invazivnog arterijskog tlaka temelji se na načelu ventrikuloarterijskog couplinga, što znači da je krivulja tlaka pulsa određena udarnim volumenom (SV) lijeve klijetke i obrnuto proporcionalna arterijskom otporu. Transpulmonalna termodilucija kao indikator rabi hladni injektat ili litij koji se injicira kroz centralni venski kateter. Indikator prolazi desnim srcem, plućnom cirkulacijom, lijevim srcem sve do ogranka descendentne aorte gdje je smješten termistor na vrhu arterijskog katetera u femoralnoj arteriji. Prema modificiranoj Stewart-Hamiltonovoj jednadžbi, krivulja transpulmonalne termodilucije drugačijeg je oblika, položenija je i s kasnijom vršnom točkom u odnosu prema transkardijalnoj termodiluciji. Iz krivulje TD-a u manje invazivnim kalibriranim metodama dobivaju se volumetrijski parametri intratorakalnog volumena (ITBVI i GEDV), koji su objektivniji parametri procjene cirkulirajućeg volumena venskog bazena od CVP-a, te parametri procjene ekstravaskularne vode u plućima (EVLW i PVPI). Dodatni parametri koje dobivamo analizom krivulje arterijskog tlaka jesu SVV, PVV i GEF kao parametar kontraktilnosti.
Druga skupina minimalno invazivnih monitora kojima nije potrebna vanjska kalibracija, odnosno koji se služe autokalibracijom pri izračunu SV-a imaju integrirane algoritme što u obzir uzimaju antropometrijske, demografske podatke i parametre: impedanciju, popustljivost arterijskog bazena te sustavnu vaskularnu rezistenciju. (13) Od nekalibriranih minimalno invazivnih monitora najviše je validirana preciznost FloTraca u odnosu prema metodi TD-a. Pregledna studija Slagta i suradnika (14) iz 2014. godine, koja je obuhvatila 65 radova na 2234 bolesnika i 44.592 opservacije, pokazala je da treća generacija metode FloTraca ima veliku preciznost u uvjetima HD stabilnosti i hipodinamskim uvjetima (npr., nakon kardijalne kirurgije), ali ne i u hiperdinamskim uvjetima (npr., pri kirurgiji jetre ili u uvjetima sepse) te da je praćenje SVV-a u 85% kirurških bolesnika dobar navješćivač (prediktor) odgovora na volumen. S druge strane, Monnet i suradnici (15) utvrdili su da ista metoda nije precizno mjerila HD parametre u uvjetima hipotenzije uz primjenu viših doza noradrenalina, a što je SVR bio viši, to su i odstupanja u mjerenjima između FloTraca i transpulmonalne termodilucije bila veća.
Ezofagealni dopler metoda je minimalno invazivnog monitoringa opisana još 70-ih koja postaje popularna 90-ih godina, posebice u operacijskim uvjetima, a čija je validnost pri mjerenju CO-a u kritično oboljelih i kirurških bolesnika jasno potvrđena pa je stoga ta metoda uvrštena u smjernice NICE-a iz 2011. godine. Temelji se na procjeni brzine protoka krvi kroz descendentnu aortu i analizama oblika krivulja protoka. Metoda nije tako precizna kod abnormalne distribucije krvi između donjih i gornjih ekstremiteta te pri velikim varijacijama u volumnom statusu za vrijeme uporabe katekolamina. (16)
Neinvazivne metode u procjeni srčane funkcije koje se ne rabe kontinuirano jesu transtorakalna ehokardiografija (TTE) i transezofagealna ehokardiografija (TEE). Kao rutinska intraoperativna metoda kojom kardijalni anesteziolog prati tijek kardiokirurškog zahvata, 2D-TEE i novije ehokardiografske tehnologije (RT-3D, TDI) imaju važnu ulogu i u praćenju hemodinamski nestabilnih bolesnika u nekardijalnoj kirurgiji te kritičnih bolesnika u jedinicama intenzivnog liječenja. (17–19) Iako se mogu rabiti u procjeni SV-a lijevog i desnog srca, te metode nisu prikladne u analizi CO-a srca. (20) Neinvazivne kontinuirane metode pokazale su prednosti u procjeni HD statusa bolesnika neposredno prije indukcije anestezije, pri optimizaciji volumnog statusa danima prije početka kirurškog zahvata, kao i u praćenju bolesnika s niskim do umjerenim rizikom u perioperativnim uvjetima kad nije potrebno invazivno mjerenje.
Od suvremenijih neinvazivnih kontinuiranih metoda koje pri praćenju CO-a rabe analizu krivulje tlaka pulsa metode su aplanacijske tonometrije (T-line) i pletizmografije (Clearsight, CNAP). Aplanacijska tonometrija koristi se senzorom postavljenim iznad radijalne arterije koji mehaničkom kompresijom i kratkotrajnim prekidom protoka kroz arteriju mjeri pulsni tlak od trenutka kada transmuralni tlak postane jednak nuli. Nakon prigušenja krivulje pulsnog tlaka pa sve do trenutka maksimalizacije pulsnog vala na temelju autokalibracije dobiva se vrijednost CO-a s granicom pogreške od 15 do 17% u odnosu prema invazivnom mjerenju tlaka radijalne arterije. (21, 22) Pletizmografska procjena rabi LED tehnologiju s napuhanim tlakom cuffa oko prsta ruke gdje dolazi do korelacijskog izračuna arterijskog tlaka na prstu ruke. Iz idealnoga kontinuiranog oblika krivulje tlaka pulsa mogu se izračunati SVV, PPV i CO, dok u uvjetima hipotermije, edema prstiju ruke i slabosti srca ovaj izračun nije prikladan. (23) Metoda djelomičnoga ponovnog udaha parcijalnog CO2 temelji se na Fickovu načelu gdje se prati eliminacija CO2 i ETCO2. S pomoću monitora NICO sa senzorom postavljenim na jednokratnoj petlji intubiranog bolesnika izračuna se CO tijekom ponovnog udaha parcijalnog CO2 kroz tu petlju. Ponovni udah smanjuje potrošnju CO2, a povećava ETCO2, odnosno CaCO2 iz čega se izračuna CO. Nedostatci ove respiratorne neinvazivne metode jesu postojanje intrapulmonalnog shunta, HD nestabilnost, trauma prsnog koša i neadekvatna minutna ventilacija. (24)
Za procjenu CO-a temeljenu na tranzicijskom vremenu pulsnog vala – PWTT (esCCO, Nihon Kohden) potrebni su simultano mjerenje EKG-a, periferne saturacije i neinvazivno mjerenje krvnog tlaka na podlaktici. PWTT je tranzicijsko vrijeme od početka vrha R-zupca na EKG-u do točke porasta pulsnog vala u kojoj pulsni val doseže 30% svoje vršne amplitude. Neke kliničke studije govore o 30 – 80%-tnim odstupanjima u validaciji esCCO-a u odnosu prema CO-u mjerenom PAK-om, dok druge govore o preciznoj linearnoj korelaciji. (25, 26) Metoda torakalne električne bioimpedancije – TEB (BioZ, Aesculon) kontinuiranog mjerenja CO-a zasniva se na prolazu slabe naizmjenične struje sinkrono sa srčanim ciklusom analizirajući pulsatilnost vala kroz aortu u sistoli i mjereći vrijeme izbačaja lijeve klijetke. Vrijednosti bioimpedancije ovise o sadržaju tekućine u prsnom košu i respiraciji, a procjena je puno slabija kod HD nestabilnih bolesnika i u aritmijama. Učinjena validacija procjene CO-a TEB-om s metodom praćenja CO-a TD-om u 30 hemodinamski nestabilnih bolesnika nakon većih kirurških zahvata pokazala je velika odstupanja. (27, 28) Bioreaktancija (NICOM, Starling SV), kao modificirana metoda torakalne električne bioimpedancije, jednostavna je i vrlo praktična neinvazivna metoda mjerenja SV-a/CO-a. Prolaskom slabe naizmjenične struje kroz prsni koš kontinuirano prati fazne pomake napona uračunavajući električni otpor tkiva te kapacitivna i induktivna svojstva krvi. Izbacivanjem krvi iz srca u aortu tijekom sistole javlja se fazni pomak napona koji je gotovo linearan pulzacijskom protoku krvi u aorti gdje je ukupna tekućina u prsištu statična (engl. thoracic fluid content – TFC) i ne pridonosi ukupnoj analizi krivulje SV-a. Metoda je validirana s mjerenjem CO-a termodilucijom s pomoću plućnog katetera na 110 kardiokirurških bolesnika uz srednji bias od 0,06 L/min-1 i prihvatljivi postotak greške od 30%, a objavljena je i visoka korelacija s mjerenjem CO-a TD-om i ezofagealnim doplerom. (29, 30) Pasivnim dizanjem nogu (PLR) ili bolusnom tehnikom može se dinamički vrlo precizno procijeniti volumni status (∆SVI) tijekom kirurškog zahvata, kao i u hemodinamski nestabilnih bolesnika u septičkom šoku. (31) Spomenuti načini i metode hemodinamskog praćenja prikazani su na Figure 1.
Procjena odgovora na optimalnu primjenu volumena i strategije optimizacije
Kod hemodinamski nestabilnog bolesnika važno je prvo učiniti optimizaciju venskog priljeva. Tradicionalno, statički parametri CVP i PCWP dugo su godina u uporabi radi procjene cirkulirajućeg volumena venskog priljeva desnog i lijevog srca na terapiju volumenom. CVP zapravo reflektira volumen povišenja tlaka desnog atrija ili smanjenja kontraktilnosti desne klijetke ili oboje. Ovi statički parametri vrlo slabo koreliraju s odgovorom na primjenu volumena u odnosu prema dinamičkim parametrima SVV-om i PPV-om. (32) Canneson i suradnici (33) u mehanički su ventiliranih bolesnika podvrgnutih koronarnoj kirurgiji primjenom 500 mL 6%-tne otopine HES-a utvrdili vrlo visoku specifičnost i senzitivnost PPV-a (87 – 88%) i SVV-a (82 – 88%) u razlikovanju fluid respondera od onih koji to nisu, a u odnosu prema statičkim parametrima (CVP, PCWP, CI). Prema Frank-Starlingovu zakonu, s pomoću primjene intravenskih tekućina uz očuvanu kontraktilnost srca porastom venskog priljeva dolazi i do porasta SV-a. (34) No ovaj se mehanizam odnosi samo na polovicu bolesnika kod kojih primjena volumena rezultira porastom udarnog volumena (engl. fluid responsiveness). Poznato je da u oko 50% kritičnih bolesnika primjena volumena neće dovesti do povećanja SV-a (engl. fluid non-responders). (35) Stoga je preporuka da se prije očekivane veće nadoknade volumena kontinuiranim praćenjem CO-a ili SV-a prvo procijeni radi li se o bolesniku koji je fluid responder ili nije. (36) Rivers i suradnici (37) utvrdili su da je kod hemodinamski nestabilnih bolesnika s teškom sepsom i u septičkom šoku potrebno radi boljeg ishoda ekscesivno primijeniti volumen u prvih 6 sati. S druge strane, poznato je da prekomjerna primjena volumena rezultira povećanjem morbiditeta i mortaliteta u kritičnih bolesnika. (38, 39) Stoga je kontinuirano praćenje dinamičkih parametara nužno pri nadoknadi volumena, posebice u brzoj nadoknadi. Danas postoji više metoda kojima se mogu procijeniti odgovor na volumnu nadoknadu i prag te procjene. Kod minimalno invazivnih tehnologija najčešće su u uporabi praćenje SVV-a ili PPV-a uz značajnost praga od 12%, ali i uz dosta limitacija. Bolesnik mora biti anesteziran i priključen na mehaničku ventilaciju uz volumen udisaja VT > 8 mL/kg te u sinusnom ritmu. Otvaranje prsnog koša, visok intraabdominalni tlak i zatajenje desnog srca te visoka frekvencija disanja također limitiraju uporabu ove metode. Ostale metode jesu mjerenje varijacije dijametra donje šuplje vene transtorakalnom ehokardiografijom uz prag procjene od 12%, varijacije dijametra gornje šuplje vene primjenom ezofagealnog doplera uz prag od 36%, okluzijski test na kraju ekspirija uz prag od 5% pri kojemu bolesnik mora biti intubiran te test respiratorno sistoličke varijacije koji nije ovisan o volumenu udisaja. (40–42) Pasivno podizanje nogu (PLR) kao provokativni test koji se početno primjenjivao u hitnim stanjima sinkope i u stanju šokiranog bolesnika ima potvrđeno vrlo visoku prediktivnu vrijednost (senzitivnost i specifičnost do 92%) u procjeni hipovolemije kod HD nestabilnog bolesnika. Ovim jednostavnim testom već inkorporiranim u metodu bioreaktancije (NICOM, Starling SV) može se pratiti porast SV-a za više od 10% u bolesnika fluid respondera koji pri ovoj metodi ne moraju biti ovisni o mehaničkoj ventilaciji niti su im ograničenje srčane aritmije ili manja rastegljivost pluća. (43–45)
Strategije hemodinamske optimizacije: više ili manje volumena?
Uporaba kontinuiranoga HD monitoringa CO-a uz prikladnu primjenu intravenske tekućine i inotropne potpore temeljni je algoritam hemodinamske optimizacije. (46) Politrauma, veliki i dugotrajni kirurški zahvati i teška sepsa povezani su sa znatnom hipovolemijom, redukcijom kontraktilnosti i promjenama reaktibilnosti vaskularnog tonusa. Optimizacija hemodinamike primjenom prikladnog volumena i u prošlosti i danas ostaje nerazjašnjena i prijeporna. Koncept optimizacije prvi spominje Clowes, (47) a zatim i Shoemaker. (48) Njihove su studije prve pratile pojedinačne hemodinamske i oksigenacijske parametre bolesnika koji su preživjeli stanje teške sepse i šoka. Preživjeli su imali znatno veće CO, DO2 i potrošnju kisika (VO2) u odnosu prema onima koji su umrli. Otad se u kliničku praksu pri primjeni intravaskularne tekućine uvode algoritmi za procjenu SV-a ili CO-a, dok manjina intenzivista počinje primjenjivati i inotropnu potporu smatrajući da supranormalno povećanje CO-a > 4,5 L/min/m2 i DO2 > 600 mL/min/m2 utječe na bolje preživljenje. (49, 50) U perioperativnom periodu također je pomalo prijeporna primjena ukupne količine intravaskularne tekućine. Naime, liberalniji pristup s više primijenjene tekućine, kao i restriktivniji pristup s manje tekućine u odnosu prema masi bolesnika rezultirali su većim mortalitetom. (50, 51) Prekomjerna nadoknada intravaskularnog volumena može biti opasna u stanju hipervolemije (edem, ileus, plućne komplikacije, smanjeni DO2), kao i restrikcija u stanju hipovolemije (hipoperfuzija organa, SIRS, zatajenje bubrega). U oba slučaja zbog patološkog utjecaja na perifernu mikrovaskulaturu može doći do teškog disbalansa mikrocirkulacije, tj. dolazi do razaranja endotelnog glikokaliksa i izlaska tekućine u treći prostor. (52) Studija ANZICS, (53) provedena na 3000 bolesnika, utvrdila je da restriktivni način u primjeni intravaskularne tekućine nema prednosti pred liberalnim te da pravodobno održavanje centralne normovolemije iziskuje dublje razumijevanje hemodinamske optimizacije uz primjenu sofisticiranoga HD monitoringa. Visokorizični bolesnici koji su podvrgnuti velikoj i dugotrajnoj kirurgiji i u neposrednom poslijeoperacijskom razdoblju nalažu ozbiljniji i konceptualniji protokol za optimizaciju CO-a/SV-a, tj. ciljanije vođenu terapiju – GDT. Njezin su cilj osiguranje odgovarajućega cirkulacijskog statusa normovolemičnim bolesnicima, smanjenje upalnog odgovora organizma i prikladna dostava kisika u sva tkiva. (54) Brojne studije u kojima je za optimizaciju CO-a primjenjivan GDT nisu dovele do skraćenja boravka u bolnici, manjeg morbiditeta i mortaliteta, a osobito dvije posljednje studije OPTIMISE i POEMAS koje su provedene u visokorizičnih bolesnika podvrgnutih velikoj abdominalnoj kirurgiji. (55, 56) Individualni pokušaji u optimalnoj primjeni volumena vezani su samo za bolesnike koji pripadaju skupini onih što će bilo na bolusni volumen ili na PLR-test odgovoriti povećanjem SV-a > 10%. Prosječan volumen kristaloidne otopine od 500 mL jest onaj provocirajući volumen koji može izazvati željeno povećanje SV-a ili je to, pak, primjena volumena od 4 mL/kg tijekom 5 min u neposrednome poslijeoperacijskom razdoblju. (57, 58) Nakon svega jasno je da još nema univerzalnih i jednostavnih protokola koji bi u kliničkim uvjetima mogli biti vezani za rizike bolesnikâ i vrstu kirurškog zahvata, a ni za načine ili vrste HD monitoringa.
Zaključak
Posljednjih 20 godina HD monitoring razvija se od invazivnih i intermitentnih metoda, koje su nudile manji broj ciljanih parametara, prema manje invazivnim i neinvazivnim metodama što kontinuirano i u stvarnom vremenu prate veći broj varijabla, a to prati i velik broj novih sofisticiranih uređaja i softvera. Prema istraživanju globalnog tržišta, u budućnosti se predviđaju rast manje invazivnih metoda i stagnacija invazivnih. Kada se radi o brzoj procjeni terapijskih ili dijagnostičkih intervencija u kritičnih bolesnika kao što su primjena volumena ili brzi odgovor na vazoaktivne lijekove, kontinuirano praćenje SV-a ili CO-a puno je korisnije i informativnije nego intermitentno, iako je manje precizno.
Idealni HD monitoring trebao bi biti neinvazivan, kontinuiran, precizan, reproducibilan, jednostavan za primjenu i liječnicima i bolesnicima, jeftin, uz što manje nuspojava. Novije, minimalno invazivne i neinvazivne tehnologije koje kontinuirano prate CO i druge HD varijable tom se idealu iz dana u dan približavaju. Cilj novih tehnologija jesu pronalazak individualne procjene za svakog bolesnika te mogućnost optimalnog liječenja s obzirom na njegovo stanje i klinički scenarij. Funkcionalnost novih tehnologija jest u tome što su one sve manje vezane samo za operacijsku salu ili jedinicu intenzivnog liječenja radi personaliziranog pristupa svakom kritičnom bolesniku. (59)
Skraćenice/Abbreviations
CO – minutni volumen srca
CI – indeks srca
SV – udarni volumen srca
CVP – centralni venski tlak
PCWP – plućni kapilarni okluzivni tlak
SVR – sistemska vaskularna rezistencija
PAK – plućni arterijski kateter
TD – transpulmonalna termodilucija
SVV – varijacija udarnog volumena
PPV – varijacija pulsnog tlaka
GDVT – ciljna optimalna volumna nadoknada
PLR test – test pasivnog podizanja nogu
DO2 – dostava kisika u tkiva
VO2 – potrošnja kisika u tkivima
CaCO2 – sadržaj CO2 u arterijskoj krvi
PP – tlak pulsa
ITBVI – indeks intratorakalnog volumena krvi
GEDV – globalni end-dijastolički volumen
EVLW – ekstravaskularna voda u plućima
PVPI – indeks plućne vaskularne permeabilnosti
GEF – globalna istisna frakcija
TEE – transezofagealna ehokardiografija
RT-3D – 3D ehokardiografija u realnom vremenu
TDI – tkivni Doppler
ETCO2 – CO2 na kraju ekspirija
PWTT – vrijeme tranzicije pulsnog vala
esCCO – neinvazivna procjena kontinuiranog minutnog volumena srca
TEB – torakalna električna bioimpendanca
TFC – sadržaj tekućine u prsištu
