Intraoperativer Einsatz erweiterter Hämodynamiküberwachung bei

Hochrisikopatienten

Hämodynamik-Propädeutik

Methoden des hämodynamischen Monitorings 1

•

Methoden des hämodynamischen Monitorings 2

•

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

Perioperative Erkennung von postoperativen Komplikationen

Warum Hämodynamisches Monitoring INTRAOPERATIV?

UK National Confidential Enquiry into Perioperative Deaths 2001 (periop. Überwachung) (n = 1467)

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!

Welcher Stellenwert hat das Monitoring ?

Perioperative Sauerstoffschuld und Ergebnisse (nach Shoemaker))

-40

0

20

-20

Sauerstoffschuld(Liter/m2)

Intra-operativ

1 2 4 8 12 24 36 48

Stunden nach Operation

Nicht-Überlebende

Überlebende mitKomplikationen oder Organversagen

Überlebende ohne Komplikationen

oder Organversagen

H. G. Wakeling et al - British Journal of Anaesthesia 95 (5): 634–42 (2005)

Intraoperative oesophageal Doppler guided fluid management shortens postoperative hospital stay after major bowel surgery

Sauerstoffschuld/angebot und HZV/SV

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

SchlagvolumenNormale kardiale Funktion

Verminderte kardiale Funktion

Preload (= PCWP oder ZVD)

Wenn das SV adäquat ist, ist ein geringer ZVD wünschenswert, um den venösen Rückfluss zum Herzen zu begünstigen.

Volumenreagibilität und HZV

Atemexkursion und Volumenreagibilität

SV steigt direkt nach der Inspiration an

SV fällt mit dem Abfall der Vorlast während der Inspirationszeit

Normale kardiale Funktion

Verminderte kardiale Funktion

Schlagvolumen

Preload (= PAWP)

Beziehung zwischen SVV und Volumenexpansion

Der Zustand, wenn SV- und HZV-Änderungen marginal sind bei einer Volumen-expansion

Ventrikuläre Compliance

SV/HZV

End- diastolischer Druck

End-diastolisches Volumen

Frank-Starling Kurve

Der Zustand, wenn SV und HZV zunehmen bei einer Volumen-expansion

Schlagvolumenvariation

SVV(%) = (SVMax – SVMin)*100/ SVMean

Die Beziehung Pulsdruck und Schlagvolumen

SV

SBP

DBP

PP ~

Pulskonturanalyse (Details)

• 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

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/

VolumenüberwachungMinimal-invasiv, ohne manuelle Kalibration

• Schneller Aufbau

Möglichkeit des ScvO2 Monitorings mit PreSep, dem zentralvenösen Sättigungskatheter

Polynome Multivariable KHI:

f(HR,BSA,MAP,C(P)Lang,σAP,μ3AP,μ4AP,μ1T,μ2T,μ3T,μ4T)

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

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

Vigileo/Flowtrac System-Limitationen

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

PiCCO bis heute Flotrac bis V1.07 Flotrac V1.10

% ERRORM

EAN

MEA

N

MEA

N

26,9%

Intensive Care Med 2007;33(12):2223-5

Prasser C, Trabold B, Schwab A, Keyl C, Ziegler S, Wiesenack C

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?

SVV Wert?

Sinusrhythmus?

Vasoaktiva oder Inotropika

Volumengabe

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

Errechnung Cardiac Output

Zählung der aufsteigenden Flanke der Systole = Pulsfrequenz

Pulsfrequenz = Herzfrequenz

Höhe und Breite der Komplexe sind maßgeblich

Patient mit

niedrigem SVR . .XBreite

CO = HF x SV

APCO = PF x SV (Arterial Pressure-based Cardiac Output)

X Zeit X Zeit

↑ Pulsdruck ➠ ↑ SD(AD) ➠ ↑ SV

X Zeit

Bei einem konstanten Gefäßsystem …

↓ Pulsdruck ➠ ↓ SD(AD) ➠ ↓ SV

Schlagvolumenberechnung

FLUSS

FLUSS

Prinzipien des Algorithmus

100cm2 100cm2100cm2

… nicht die Fläche unter der Kurve

Gleiche Fläche bedeutet nicht gleiche Form (der Druckkurve)

Polynome Multivariable KHI:

APCO = PF x σAD x

• Die Multivariable Funktion berücksichtigt Gefäßveränderungen (Compliance und Widerstand)

Errechnet sich aus der Morphologie der Druckkurve

• Das System kalibriert sich automatisch (AUTO-CAL) bestimmt sich aus:1. Bekannten Größen: HF, MAP, PP bzw. (σAD)

2. Der Compliance C(P)Lang, abhängig vom Patienten (Alter, Größe, Geschlecht, Gewicht)

3. Form der Druckkurve (Morphologie)

4. Druckgewichtete Morphologie

20 sec.

Standardabweichung (σAD)

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 ) erfasst automatisch jede Min. die Änderung des Gefäßtonus und rekalibriert sich so automatisch

Neu

APCO = PF x SV

APCO = PF x σAD x

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?

SVV Wert?

Sinusrhythmus?

Vasoaktiva oder Inotropika

Volumengabe

%-Fehler = 2 x SD / Mittel

Critchley & Critchley: Limits of agreement

Akzeptabel: ±30%

%-Fehler = 2 x SD / Mittel

Critchley & Critchley: Limits of agreement

= 30%

= 30%

ZVD und Volumenreagibilität

CCM 2007;35:64

Es ist schwer, die Volumenreagibilität mit dem ZVD vorherzusagen. Gleiches gilt für den PCWP!

150 Volumenverschiebungen N = 96

Klassische Volumenbedarfsbestimmung

Crit Care Med 2006;34:1333

Gibt es einen Weg, um schnell und einfach die Volumenreagibilität zu bestimmen?

Passiver Beinhebe-Test und Volumenreagibilität

Crit. Care Med 2006;34:1402

Positive Antwort

Negative Antwort

Gibt es einen Weg, die Volumenreagibilität automatisch zu bestimmen?

Schlussfolgerung: Die hämodynamischen Veränderungen durch das passive Anheben der Beine wurde lediglich durch eine erhöhte kardiale Vorlast bedingt.

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

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

Verkürzter Krankenhausaufenthalt für die Protokollgruppe

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

•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.

H. G. Wakeling et al - British Journal of Anaesthesia 95 (5): 634–42 (2005)

Intra-operative oesophageal Doppler guided fluid management shortens postoperative hospital stay after major bowel surgery (1)

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

G-I

#OHB

#OHB

G-I

Herz

Herz

Allgemein

Herz

Allgemein

G-I

Trauma

Allgemein

-40 -30 -20 -10 0

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

Type of Surgery Study Author (Year) TargetParameter

Mortality ofControl Group (%)

Mortality of Goal Directed

Treatment Group (%)

Hip Fracture Shultz et al (1985) PAC derivedvariables

29.0 2.9

General Shoemaker at al (1988)

CI, DO2I,VO2I33.0 4.0

Vascular Berlauk et al (1991) PAWP, CI,SVR

9.5 1.5

Trauma Fleming et al (1992) CI, DO2I,VO2I44.0 24.0

General & Vascular Boyd et al (1993) DO2I 22.2 5.7

Trauma Bishop et al (1995) CI, DO2I,VO2I37.0 18.0

Hip Fracture Sinclair et al (1997) SV 10.0 5.0

Peripheral Vascular Ziegler et al (1997) SvO2 >65% 9.0 5.0

Elective General Wilson et al (1999) DO2I 17.0 3.0

Elective Cardiac Polonen et al (2000) SvO2 >70%lactate <2

3.0 1.0

General & Vascular Lobo et al (2000) DO2I 50.0 15.7

nicht signifikant

Type of Surgery Study Author (Year) TargetParameter

Complications Control Group

Complications Goal Directed

Treatment Group

HRS General Lopes at al2007

deltaPP 75% 41%

General Pears et al2005

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) TargetParameter

LOS ofControl Group

LOS of 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 7 days

Cardiac McKendry (2004)

SVI 9 days 7 days

1. Reduzierung von Komplikationen

% Reduzierung – behandelte Gruppen (GDT)vs. Kontrollgruppen

2. Verkürzung des Krankenhausverweildauer

Als Folge der Optimierung von Flüssigkeitsverabreichung und Herzzeitvolumen

Anä

sthe

sie

akuter Effekt vonchirurgischem Trauma

Stoffwechselreaktionauf chirurgisches Trauma(verzögert)

präo

p. +

prä

med

ik.

Saue

rsto

ffbed

arf

Die Ursache- vmtl. begrenzte kardiovaskuläre Reserven

Ungleichgewicht von Sauerstoffversorgung und Stoffwechselbedarf?

Festlegung Cardiac Output: Berechung des Gefäßtonus

MAPSkewnessKurtosis

Skewness (Flanke)MAP 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

Verminderte kardiale Funktion

Schlagvolumen

Preload (= PAWP)

Schlagvolumen

SV steigt direkt nach Inspiration an

Geringerer Abfall der Vorlast und des SV während der Inspirationszeit

Normale kardiale Funktion

Verminderte kardiale Funktion

Preload (= PAWP)

Atemexkursion und Volumenreagibilität

Wer profitiert vom HZV-Monitoring ?