Gasto cardíaco en pediatría. Estudio de validación

Resumen

GASTO CARDÍACO EN PEDIATRÍA. ESTUDIO DE VALIDACIÓN. RESUMEN EN CASTELLANO E INGLÉS Universidad Católica de Valencia Presentada por: Fco Javier Escribá Alepuz Dirigida: Dr. Jose M. Galbis , Jose E. Llopis *Departmento de Anestesia y Reanimación. Hospital Universitari i Politècnic la Fe. Valencia (Spain) INTRODUCCIÓN Existen métodos para medir el gasto cardíaco (GC) que bien por su invasividad, termodilución, o bien por no permitir monitorización continua, la ecocardiografía cardíaca, están limitados en gran medida en su aplicación clínica. La mayoría de ellos no tienen viabilidad en el paciente pediátrico y muchas estimaciones del GC han resultado ser inexactas. Recientemente, un método menos invasivo se ha desarrollado: obtiene latido a latido valores de GC mediante el registro de método analítico (PRAM) de presión. Este nuevo método se basa en el análisis matemático del perfil de los cambios en las ondas de presión arterial. Permite el cálculo del Volumen Sistólico latido a latido a través de la presión registrada. Existen otros métodos de estudio de la onda de presión arterial pero requieren calibración o datos prestimados lo que puede conducir a una evaluación errónea y enmascaramiento de las variaciones reales que ocurren en el transcurso de las fases fisiológicas inestables (paciente crítico) o en el curso de un dispositivo de apoyo farmacológico o mecánico. Esto es debido a que la intervención externa (calibración o los datos pre-estimados) impone valores que pueden ser diferentes a las variaciones reales de compliance, contractilidad ventricular o resistencias periféricas. PRAM se basa en el análisis de la forma de onda arterial, no requiere calibración o parámetros pre-calculados. Diversos autores sugieren la necesidad de un monitor de la función cardiaca en pacientes críticos pediátricos para apoyar una terapia guiada por objetivos. Así observamos como en el shock séptico un estado de bajo gasto cardíaco conlleva una mayor mortalidad. En 1997, Thompson sugirió varias áreas en las que la medición del GC en pediatría estaría indicada: cardiopatía congénita, estados de shock, fallo multiorgánico, interacciones cardiopulmonares durante la ventilación mecánica. Sin embargo, la cateterización de la arteria pulmonar no es de uso común en neonatos y lactantes y se utiliza con poca frecuencia en niños mayores. Asumiendo las siguientes ideas partiremos con el diseño de nuestro trabajo: 1 El método de termodilución es considerado como la técnica de referencia para la medición del GC, pero la inserción de un catéter en la arteria pulmonar es demasiado invasiva y se asocia a diversos riesgos y complicaciones en niños. 2 Como alternativa, varios métodos de contorno de pulso han sido desarrollados que utilizan algoritmos específicos para calcular el GC a partir del análisis de la forma de onda de la presión arterial. Se describe el uso de un nuevo método analítico (PRAM) de la presión, para estimar GC en términos absolutos mediante el análisis del perfil de onda de presión arterial sistémica en el tiempo. GC medido por PRAM se correlaciona significativamente con el método Fick en adultos humanos. El mantenimiento de la perfusión orgánica adecuada es uno de los principales objetivos en la configuración de anestesia y cuidados intensivos, ya que es fundamental para los anestesiólogos e intensivistas suplir las demandas de oxígeno en los tejidos en sus pacientes en cualquier condición clínica. OBJETIVOS El objetivo principal: ¿ Investigar la fiabilidad de un método de contorno de pulso no calibrado, el sistema MostCare, en pacientes pediátricos programados para cateterización cardíaca para diagnóstico y tratamiento mediante la comparación de sus mediciones de gasto cardíaco (GC) con los determinados por el método de Fick de manera directa e indirecta. Objetivos Secundarios: > Poner en duda la fiabilidad de la estimación del gasto cardíaco por método de Fick indirecto (LaFarge), sobre todo en edades tempranas (menores de 3 años). > Establecer la medición directa del consumo de oxígeno en la población pediátrica para apoyar las decisiones clínicas. > Establecer como referencia el método de Fick directo en la validación de los métodos de cálculo del GC en los niños. DISEÑO DEL ESTUDIO Se trata de un estudio observacional prospectivo. El monitor de MostCare se conecta directamente a través de una conexión de cable simple al sistema de monitorización principal estándar sin necesidad de un catéter arterial dedicado, sistema transductor dedicado o catéter venoso central para la calibración. Ninguna decisión clínica se basó en los datos registrados por MostCare. Los pacientes fueron gestionados por decisión de los médicos a cargo. El estudio se inició después de la aprobación del Comité de Ética. MATERIAL y METODOS Pacientes Criterios de inclusión 1. Pacientes pediátricos programados para cateterismo cardíaco en los que se registra la presión arterial invasiva. Criterio de exclusión 1. Relacionados con MostCare: ¿ Las patologías que pueden afectar la calidad y la fiabilidad de la señal arterial (patologías de la válvula aórtica, aneurismas de aorta) y arritmias que generan inestabilidad hemodinámica (es decir, las variaciones en las mediciones medias BP> 10%); ¿ La mala calidad de la señal de la presión arterial después del test de la onda (es decir, sobre-amortiguado o resonancia en el rastro arterial). 2. Peso menos de 3 kg. 3. Shunt intracardíaco Qp / Qs> 2 Procedimientos y Protocolo. Todos los pacientes se estudiaron tras la admisión en el estudio en decúbito supino. Una vez en el laboratorio de hemodinámica se premedicaron con midazolam 0,5 mg / kg / PO. Monitorización estándar incluyendo ECG, presión arterial no invasiva (PANI) y SpO2. Después de 3 minutos de respiración 30% de oxígeno, se llevó a cabo la inducción con sevoflurano inhalado; intubación traqueal se facilitó con rocuronio 0,50 mg kg-1. La anestesia se mantuvo con sevoflurano y remifentanil 0,05 mcg kg-1 min-1. Los fluidos se administraron según necesidades basales para mantener presión arterial dentro de + 20% de los valores basales. Se inserta catéter a través de una arteria femoral y se avanza hacia la aorta torácica ascendente. El catéter lleno de líquido estará conectado a un transductor de presión (Kit de Control de Presión, Braun Healthcare) y un monitor multiparmeter (Philips) para registro de la presión. Se midió la presión arterial después de la calibración y puesta a cero de la línea media axilar. La señal de presión se filtró a 25 Hz para evitar efectos de resonancia causadas por el sistema de catéter-transductor sin degradar amplitud de la onda de presión. El VO2 de oxígeno se estimó de manera indirecta a través de la ecuación predictiva de LaFarge: varones: VO2 ml / min / m2 = 138,1 - (11,49 logeage) + (0378 HR) hembras: VO2 ml / min / m2 = 138,1 - (17,04 logeage) + (0378 HR) donde la edad es en año y HR indica la frecuencia cardíaca en latidos / min. Obteniendo al combinarlo con los datos oximétricos proporcionados por el cateterismo el GC mediante Fick Indirecto. O bien se utilizó el VO2 medido directamente a través del módulo metabólico integrado en el respirador (Aysis Datex-Ohmeda) con la base de datos de las oximetrías proporcionadas en el laboratorio de hemodinámica para calcular el gasto cardíaco por la ecuación clásica Fick (directo): Gc = consumo de oxígeno / diferencia arteriovenosa de oxígeno Todas las mediciones se realizaron en condición de estado estacionario (es decir, cuando el consumo de oxígeno no difirió por> 10% entre respiraciones consecutivas). Cuando se lograron condiciones de estabilidad se realizaron mediciones durante 3 minutos, durante los cuales, los registros de presión, y las muestras de sangre se obtuvieron para la estimación de Fick CO. La estabilidad de las variables hemodinámicas durante las mediciones fue verificada mediante la comprobación de la frecuencia cardíaca, la media de las presiones de la aorta, y la media de las presiones arteriales pulmonares. En el caso de que durante los 3 minutos de la medición de consumo de oxígeno las variables respiratorias o hemodinámicos variaran > 10% del valor medio de la serie, la serie fue descartada. Mediciones de GC mediante PRAM se obtuvieron durante el período de 3 minutos. El método PRAM, basado en el análisis de la morfología de la forma de onda de la arteria periférica, se basa en la teoría física de las perturbaciones, por el cual cada sistema físico bajo los efectos de un término de perturbación tiende a reaccionar con el fin de readquirir su propia condición de estabilidad, es decir, la situación de la energía mínima requerida. Dicho modelo permite la evaluación integrada de los diferentes determinantes físicos de CO. PRAM es capaz de identificar los puntos característicos de la onda de presión durante cada latido (diastólica, sistólica, puntos de presión dicrótica y resonantes durante la sistólica y de fin diastólico). El área sistólica por debajo de la curva de presión (A) se mide en cada ciclo cardíaco. Simultáneamente, Z (t) -a variable que representa la relación entre los cambios de presión y cambios de volumen con el tiempo en el recipiente en el que la onda de presión arterial es registrada- y se obtiene directamente en base a la morfología de la onda de presión arterial, sin necesidad de datos pre-estimados o factores de calibración. El análisis morfológico de los latidos permite la determinación del volumen sistólico que, multiplicado por la frecuencia cardíaca, proporciona el valor de GC. Análisis De Los Datos El análisis entre Fick y MostCare se evaluó mediante el método de Bland-Altman . Se calculó el coeficiente de correlación, el sesgo (diferencia entre las mediciones de media), y el intervalo de confianza del 95% (IC). Se calcularó los límites de acuerdo (LOA) (calculado como 2,2 veces la desviación estándar del sesgo). Se calcularó el porcentaje de error en la forma propuesta por Critchley y Critchley: 100 x (2,2 x SD de sesgo) / [(meanThD-CI x meanMostCare-CI) / 2]. Un valor de p de 0,05 se consideró significativo. Igualmente se comparó con el Índice Cardíaco (CI) estimado por Fick indirecto (LaFarge). Además Se realizaron comparaciones en subgrupos > y < de 20 kg así como menores de 3 años. Bibliografía 1. Tibby SM, Hatherill M, Marsh MJ, Murdoch IA. Clinicians¿ abilities to estimate cardiac index in ventilated children and infants. Arch Dis Child. 1997;77(6):516 ¿8. 2. Tibby S. Transpulmonary thermodilution: finally, a gold standard for pediatric cardiac output measurement. Pediatr Crit Care Med. 2008;9(3):341¿2. 3. Romano SM, Pistolesi M: Assessment of cardiac output from systemic arterial pressure in humans. Crit Care Med 2002; 30:1834-41. 4. Calamandrei M, Mirabile L, Musichetta S, Gensini GF, De Simone L, Romano SM. Assessment of cardiac output in children: a comparison between the pressure recording analytical method (PRAM) and the Doppler echocardiography method -a pilot study. Pediatr Crit Care Med 2008;9: 310-2. 5. Saxena R1, Durward A, Puppala NK, Murdoch IA, Tibby SM. Pressure recording analytical method for measuring cardiac output in critically ill children: a validation study. Br J Anaesth. 2013; 110(3):425-31. 6. Li J, Bush A, Schulze-Neick I et al. Measured versus estimated oxygen consumption in ventilated patients with congenital heart disease: the validity of predictive equations. Crit Care Med 2002;31:1235¿40. 7. Bland JM, Altman DG. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. Lancet 1986; 1:307-10. 1986. 8. Critchley LA, Critchley JA. A meta-analysis of studies using bias and precision statistics to compare cardiac output measurement techniques. J Clin Monit Comput 1999; 15:85-91. 9. Fick A. U ¿ ber die Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln. ¿Sitzungsberichte der Physiologisch-Medizinischen Gesellschaft zu ¿Wu ¿ rzburg 1870; 2: 16 . 10. Stuart-Andrews CR, Peyton P, Walker TB, Cairncross AD, Robinson GJB, Lightgow B. Laboratory validation of the M-COVX metabolic module in measurement of oxygen uptake. Anaesth intensive Care 2009; 37: 399-406. Cardiac Output in children. A validation study. UCV Presentada por: Fco Javier Escribá Alepuz Dirigida: Dr. Jose M. Galbis , Jose E. Llopis *Department of Anesthesia, Critical Care and Pain Medicine. Hospital Universitari i Politècnic la Fe. Valencia (Spain) INTRODUCTION There are methods for measuring cardiac output (CO) but too invasive, such as thermodilution, or non continuous,, cardiac Doppler echocardiography, and they are affected by several drawbacks that greatly limit their clinical and research application. Most of them have no viability in pediatric patient because clinical estimation of cardiac output (CO) in children has been shown to be inaccurate. Recently a less-invasive method has been developed: beat-to-beat values of CO can be obtained by pressure recording analytical method (PRAM). This new method is based on the mathematical analysis of the arterial pressure profile changes. It allows beat-by-beat stroke volume (SV) assessment from the arterial pressure signal recorded. Other methods study arterial pressure wave but they need calibration or pre-estimated data that may lead to, besides an erroneous flow evaluation in the absence of calibration, the masking of the real variations occurring in the course of instable physiological phases (critical patient) or in the course of a pharmacological or mechanical device support. This is because the external intervention (calibration or pre-estimated data) imposes values which can be higher than the real variations of compliance, ventricular contractility or peripheral resistances. PRAM is based on the analysis of the arterial waveform, does not require calibration or pre-calculated parameters. There is evidence to need a monitor of cardiac function in pediatric critical patients. So in septic shock a low flow state carries a higher mortality in septic shock. In 1997, Thompson suggested several areas in which pediatric CO measurement may be indicated: congenital heart disease, shock states, multiple organ failure, and cardiopulmonary interactions during mechanical ventilation. However, pulmonary artery catheterization is not commonly used in infants and is used infrequently in older children. So monitoring of cardiac output (CO) is essential to guide treatment during these procedures and we assume: 1 The thermodilution method is regarded as the ¿gold standard¿ technique for CO measurement, but insertion of a pulmonary artery catheter is invasive and is associated with various risks and complications in infants. 2 As an alternative, several pulse contour methods have been developed that use specific algorithms to compute CO from analysis of the arterial pressure waveform. We describe the use of a new method, the pressure recording analytical method (PRAM), to estimate CO in absolute terms by analyzing the systemic arterial pressure wave profile in the time domain. CO measured by PRAM is significantly correlated to Fick method aproach data in human adults . The maintenance of adequate organ perfusion is one of the main targets in anesthesia and intensive care settings since It is mandatory for anesthesiologists and intensivists to meet the tissue oxygen and metabolites need in their patients in any clinical condition Objetives The principal objective: ¿ To investigate the reliability of an uncalibrated pulse contour method, the MostCare system, in pediatric patients scheduled for heart catheterization by comparing its measurements of cardiac output (CO) with those determined by the direct and indirect-oxygen Fick method. Secundary objectives: > To question the reliability of the estimate of cardiac output by indirect Fick (LaFarge), especially at early ages (under 3 years). > Establish direct measurement of oxygen consumption in the pediatric population to support clinical decisions. > Establish direct Fick method reference in the validation of methods for calculating the GC in children. Study definition and design This is a prospective observational study. MostCare monitor was directly connected via a simple cable connection to the standard main monitoring system. It was no necessary a dedicated arterial catheter, transducer system or a central venous catheter for calibration. No therapeutic intervention was based upon clinical variables provided by MostCare, but the effects of intervention were recorded. Patients were managed as decided by the physicians in charge. The study started after the Ethical Committee approval. Materials and Methods Patients Inclusion criteria 1.Pediatric patients scheduled for heart catheterization in whom an invasive blood pressure (IBP) is monitored. Exclusion criteria 1.Related to MostCare: ¿ Pathologies that could affect the quality and reliability of the arterial signal (aortic valve pathologies, aortic aneurysms) and arrhythmias that generate hemodynamic instability (i.e., variations in mean BP measurements > 10%); ¿ Poor quality of the arterial pressure signal after a standard flush test (i.e., over-damped or under-damped arterial trace). 2.Weight less than 3 kg. 3. Intracardiac shunt Qp/Qs >2 Recording Procedures and Protocol. All patients will be studied in the supine position. On admission to the hemodynamics laboratory patients will be premedicated with midazolam 0.5 mg/kg/PO. Standard monitoring including EKG, non invasive blood pressure (NIBP) and SpO2 will be attached. After 3 minutes of breathing 30 % oxygen, inhaled induction with sevoflurane will be performed; tracheal intubation will be facilitated with rocuronium 0.50 mg kg-1. Anaesthesia will be maintained with sevoflurane 1 minimun alveolar anaesthetic concentration and remifentanil 0.05 ¿g kg-1 min-1. Fluids were administered to maintained arterial pressure within + 20% of basal values. A catheter will be inserted through a femoral artery and advanced into the ascending thoracic aorta. The liquid-filled catheter will be connected to a pressure transducer (Pressure Monitoring Kit, Braun Healthcare) and a multiparmeter monitor (Philips) for pressure recording. Arterial pressure was measured after calibrating and zeroing to the mid axillary line. The pressure signal was filtered at 25 Hz to avoid resonance effects caused by the catheter-transducer system without degrading pressure-wave amplitude. The estimated VO2 values in indirect Fick method were calculated from the equation published by LaFarge as follows: males : VO2 mL/min/m2 = 138,1 ¿ (11,49 logeage) + (0,378 HR) females : VO2 mL/min/m2 = 138,1 ¿ (17,04 logeage) + (0,378 HR) where age is in years and HR indicates heart rate in beats/min. Besides all database about CO Fick calculated by General Electrics monitoring were recorded also. This method uses the VO2 estimated directly from respiratory machine (Aysis Datex-Ohmeda) with the oximetries database from hemodynamic laboratory to calculate cardiac output by classic Fick equation: CO = OXYGEN CONSUMPTION /ARTERIOVENOUS O2 DIFFERENCE All measurements will be performed in steady-state condition (i.e.,when the oxygen consumption did not differ by >10% between consecutive breaths. When steady-state conditions will be achieved, oxygen uptake measurements will be continued for 3 minutes, during which, pressure recordings, and blood samples were obtained for estimating Fick CO. Stability of the hemodynamic variables during measurements was verified by checking heart rate, mean aortic pressures, and mean pulmonary arterial pressures. In the event that during the 3 minutes of oxygen uptake measurement any of the respiratory or hemodynamic variables differed by >10% of the mean value of the series, the series were discarded. To minimize the effects of the catheterization procedure on CO, the dynamic experimental data was acquired during diagnostic evaluation of cardiovascular function. PRAM CO measurements were be obtained during the 3 minutes period of oxygen uptake. The single CO measure was the result of the mean value of the beat-to-beat CO analysis during the 3 minutes period, and will be compared with the Fick CO value. The PRAM method, based on the analysis of the peripheral artery waveform morphology, has been extensively described elsewhere (8).The concept behind PRAM is based on the physics theory of perturbations, by which each physical system under the effects of a perturbing term tends to react in order to reacquire its own condition of stability, i.e. the situation of minimal energy required. Such model allows the integrated evaluation of the different physical determinants of CO. PRAM is able to identify the characteristic points of the pressure wave during each beat (diastolic, systolic, dicrotic and resonant pressure points during the systolic and end-diastolicphase). The whole systolic area below the pressure curve (A) is measured at each cardiac cycle. Simultaneously, Z(t) -a variable that represents the relationship between pressure changes and volume changes with time in the vessel in which the arterial pressure wave is recorded- is directly obtained based on the morphology of both the pulsatory and the continuous contributions to the CO, with no need for predicted data or calibrating factors. The morphologic analysis of the beat allows the determination of the stroke volume which, multiplied by heart rate, provides the CO value. Data Analysis The agreement between Cardiac Index by Fick and Cardiac Index by MostCare was assessed using the Bland-Altman method (14). The correlation coefficient, bias (mean difference between measurements), and 95% confidence interval (CI) were calculated. Limits of agreement (LoA) (calculated as 2.2 times the standard deviation of the bias) were computed. The percentage of error was calculated as proposed by Critchley and Critchley (16): 100 x (2.2 x SD of bias)/[(meanThD-CI x meanMostCare-CI)/2]. A p value of 0.05 was considered significant. We compared CI by indirect fick method and we studied the analysys in > and < 20kg groups and children under 3 years old. References 1. Tibby SM, Hatherill M, Marsh MJ, Murdoch IA. Clinicians¿ abilities to estimate cardiac index in ventilated children and infants. Arch Dis Child. 1997;77(6):516 ¿8. 2. Tibby S. Transpulmonary thermodilution: finally, a gold standard for pediatric cardiac output measurement. Pediatr Crit Care Med. 2008;9(3):341¿2. 3. Romano SM, Pistolesi M: Assessment of cardiac output from systemic arterial pressure in humans. Crit Care Med 2002; 30:1834-41. 4. Calamandrei M, Mirabile L, Musichetta S, Gensini GF, De Simone L, Romano SM. Assessment of cardiac output in children: a comparison between the pressure recording analytical method (PRAM) and the Doppler echocardiography method -a pilot study. Pediatr Crit Care Med 2008;9: 310-2. 5. Saxena R1, Durward A, Puppala NK, Murdoch IA, Tibby SM. Pressure recording analytical method for measuring cardiac output in critically ill children: a validation study. Br J Anaesth. 2013; 110(3):425-31. 6. Li J, Bush A, Schulze-Neick I et al. Measured versus estimated oxygen consumption in ventilated patients with congenital heart disease: the validity of predictive equations. Crit Care Med 2002;31:1235¿40. 7. Bland JM, Altman DG. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. Lancet 1986; 1:307-10. 1986. 8. Critchley LA, Critchley JA. A meta-analysis of studies using bias and precision statistics to compare cardiac output measurement techniques. J Clin Monit Comput 1999; 15:85-91. 9. Fick A. U ¿ ber die Messung des Blutquantums in den Herzventrikeln. ¿Sitzungsberichte der Physiologisch-Medizinischen Gesellschaft zu ¿Wu ¿ rzburg 1870; 2: 16 . 10. Stuart-Andrews CR, Peyton P, Walker TB, Cairncross AD, Robinson GJB, Lightgow B. Laboratory validation of the M-COVX metabolic module in measurement of oxygen uptake. Anaesth intensive Care 2009; 37: 399-406.