Univ. Prof. Dr. Christoph Hörmann, Innsbruck - Vinzenz Gruppe

PICCO vs. Pulmonaliskatheterzur hämodynamischen Optimierungdes IntensivpatientenC. Hörmann, Innsbruck

PICCO vs. Pulmonaliskatheterspezifische VariableParameter PICCO PulmiHerzzeitvolumen PCCO CO/CITP-COCCOPreload-Parameter GEDV/ITBV PAOP/PCWPSVVZVD/RAPRVEDV/RVEFSonstige Parameter EVLW PAPSmvO2

Standard vs New MethodError in standardmethod (%)405040Error in comparisonof methods (%)30201030%25%20%15%10%0 10 20 30 40Error in new method (%)3010SD a-b =√SD 2 a+ SD 2 b20 28%=√20 2 + 20 220%=√28 2- 20 221%=√15 2 +15 215%=√21 2 -15 2Critchley and Critchley (1999) J Clin Monit

Bland JM, Altman DG; Lancet 1986Statistical Methodes for asessing agreementbetween to methods of clinical measurementsBias: mittlere Differenz der Meßwerte beider MethodenPrecision: definiert durch das obere und untere Limit derÜbereinstimmung („Agreement“)Limits of Agreement: Grenzen des Bias berechnet als der Bereich,in dem 95% der Differenzen zwischen den beiden MeßmethodenliegenPercentage Error: 2xSD des Bias/ Meßwert*100(Kriterium zur Austauschbarkeit beider Methoden)

Critchley & Critchley: Limits of agreementLimits 0f agreement: up to ±30%

PICCO vs. Pulmonaliskatheterspezifische VariableParameter PICCO PulmiHerzzeitvolumen PCCO CO/CITP-COCCOPreload-Parameter GEDV/ITBV PAOP/PCWPSVVZVD/RAPRVEDV/RVEFSonstige Parameter EVLW PAPSmvO2

Die Beziehung zwischen Pulsdruck undSchlagvolumen„Der Unterschied zwischen diesen beiden Drucken [systolischem unddiastolischem Druck]. . . wird als Pulsdruck bezeichnet.“- Guyton AC, Textbook of Medical Physiology, WB Saunders, 1991; 221-233.„Der aortale Pulsdruck ist proportional zum SV und steht imumgekehrten Verhältnis zur aortalen Compliance.“- Boulain (CHEST 2002; 121:1245-1252)„Im Allgemeinen gilt, je höher das Schlagvolumen, desto größer istdas Blutaufkommen, das im Arterienbaum bei jedem Herzschlagaufgenommen werden muss, und daher ist der Druckanstieg undAbfall während Systole und Diastole entsprechend größer, wodurchein höherer Pulsdruck verursacht wird.“- Guyton AC, Textbook of Medical Physiology, WB Saunders, 1991; 221-233.

Pulse-Kontur AnalyseWessling, Adv Cardiovasc Physiol. 1983Druckamplitude -> Volumen (Schlagvolumen)ReflexionDämpfung, systol. AortenflußBeeinflussende Faktoren:GefäßelastizitätHF: positive BeeinflussungAlter: negative Beeinflussung (steifer)MAP: negative Beeinflussung (mehr gespannt)

Rauch et al. 2002, Acta Anaest ScandPiCCO (alt)arterielle PulskonturanalyseP [mm Hg]Asyst [s]Vs= K (163 + 0.48F*Pm)AsysKalibration Herzfrequenz Part mean

PiCCOarterielle PulskonturanalyseP [mm Hg]t [s]PCHZV = cal • HR •⌠(P(t)⌡ SVR + C(p) • dP) dtdtSystolePatientenspezifischerKalibrationsfaktor(wird mittels Thermodilutionermittelt)Herz-frequenzFläche unterDruckkurveComplianceder AortaForm derDruckkurveGödje et al. 2002, Crit Care Med

PiCCO: Transpulmonale ThermodilutionZentralvenöse Bolus-InjektionEVLWArterieller TD-KatheterRAEDVRVEDVPBVLAEDVLVEDVEVLW−∆ T[°C] 0,60,40,20,00 10 20 30 40 50InjektionAnnahmen:• kompl. Vermischung• kein Indikatorverlust• konstanter Blutfluss[s]( Tb −Ti).ViCO = ccArea

Pulmonaliskatheter: Cardiac Outputpulmonale Thermodilution• Strenggenommen pulmonaler Blutfluß, nichtlinksventrikulärer Output• Variabilität bis 20%• Trends vs absoluter Wert• Absolutwerte vor allem bei kritisch niedrigem Output(

Cardiac Output/Thermodilutionrespiratorischen Schwankungen, Möglichkeiten:• Injektion des Kältebolus– streng end-inspiratorische Injektion, "OutlierRejection" (alles >20% Differenz eliminieren)• Crit Care Med 1982;10:677-80– 6-7 Injektionen des Kältebolus über verschiedene (!)Zeipunkte des Atemzyklus verteilt• Crit Care Med 1982;10:677-80– gleichmäßige Verteilung über den Atemzyklus,4 gleichmäßig verteilte Messungen optimal- 5% Variabilität für 89% der Messungen- 10% Variabilität für 99% der Messungen• Intensive Care Med 1986;12:71-9

Gattinoni et al NEJM 1995;333:1025-32CO – das Maß aller Dinge?Cardiac-Index: CI > 4.5 L/min/m2Oxygensaturation: SvO2 > 70%SaO2 –SvO2

CO – das Maß aller Dinge?Gattinoni et al NEJM 1995;333:1025-32

CO – das Maß aller Dinge?• der „richtige “ CO-Wert ist patientenabhängig• Absolutwert?• Guter Trendparameter• Supranormale Werte reduzieren die Mortalität nicht• Kann beim herzgesunden Patienten durch andereParameter ersetzt werden

PICCO vs. Pulmonaliskatheterspezifische VariableParameter PICCO PulmiHerzzeitvolumen PCCO CO/CITP-COCCOPreload-Parameter GEDV/ITBV PAOP/PCWPSVVZVD/RAPRVEDV/RVEFSonstige Parameter EVLW PAPSmvO2

Pulmonaliskatheter: PAOP/PCWPPCWP• LVEDV~LVEDP~LAP~PCWPLAPLVEDP

PAOP/PCWP• „Rückwärts“ Druck gegen den RV arbeitet• Preload Abschätzung des LV• Analyse der V Welle zur Diagnose oderUnterstützung der Diagnose einer Mitralinsuffizienz• Trend nützlich bei CHF Patienten• Differentialdiagnose kardiales - nicht kardialesLungenödem

PAOP/PCWP• Respiratorische Einflüsse– intrathorakaler Druck– Hyperinflation, „Respiratory Distress“, Aszites (prallerBauch), … erhöhen intrathorakalen Druck• PAOP/PCWP endexpiratorisch messen– "minimale" Werte ("unten") unter Überdruckbeatmung– "maximale" Werte ("oben") unter Spontanatmung– auch Analyse der Kurvenform !(Untersucher vs automatische Detection am Monitor)

PiCCO: Preloadparameter• ITBV• GEDV–= 80% des ITBV–20% sind pulmonales BV–bettseitiger Parameter der globalen Preload• SVV–Parameter für Fluid Responsiveness–hoch bei Hypovolämie, niedrig bei Hypervolämie(e.g. CHF)

Dynamische PreloadparameterVariationen des systolischen SpitzendrucksVariationen in der Wellenform des arteriellen Drucksspiegeln die dynamische Reaktion des kardiovaskulärenSystems auf veränderte Werte für die Vorlast wider

PawGunn und Pinsky, 2001Bei mechanischerBeatmung bestimmt derpositive Atemwegsdruckdie Variationen inDruck und Volumen vonSchlag zu Schlag, dieumso ausgeprägtersind, je stärker dieVolumenreaktion desPatient ausfällt

Preload: Schlagvolumenvariation (SVV)SVV: < 10 % wahrscheinlich keine „Preload Responsivness“

Relation between respiratory changes in arterial pulse pressure andfluid responsivness in septic patients with acute circulatory failure.F Michard et al, Am J Respir Crit Care Med 2000; 162: 134 - 138

Füllungsdrucke vs CI

ITBV vs CI

CHEST 2002; 121: 2000 – 2008Responder: Anstieg von CO oder SVF.Michard, J.-L. Teboul: Predicting fluid responsivness in ICU patients

CHEST 2002; 121: 2000 – 2008PCWP mmHg PCWP mmHgResponder NonresponderCalvin 8 + 1 7 + 2Schneider 10 + 1 10 + 1Reuse 10 + 4 10 + 3Diebel 14 + 7 7 + 2Wagner 10 + 3 14 + 4Tavernier 10 + 4 12 + 3Tousignant 12 + 3 16 + 3Michard 10 + 3 11 + 2F.Michard, J.-L. Teboul: Predicting fluid responsivness in ICU patients

PAOP and CVP fail to predict ventricular fillingvolume, cardiac performance or response tovolume infusion in normal subjects• Gesunde Probanden– Gruppe 1: n=12•PAC•Arterie• RNV für biventrikuläre Volumina und EF– Gruppe 2: n=32• Echo: EF, Volumina• Blutdruck n. RivaRocci• 3l NaCl 0.9% über 3hKumar, CCM 2004;32:691-699

PAOP and CVP fail to predict ventricular fillingvolume, cardiac performance or response to volumeinfusion in normal subjectsKumar, CCM 2004

PAOP and CVP fail to predict ventricular fillingvolume, cardiac performance or response to volumeinfusion in normal subjectsKumar, CCM 2004

PiCCO vs PAK vs TEEHofer et al; BJA 2005 (n=20)CVP (mm Hg) 6 (3) 10 (4) * 10 (6) *PCWP (mm Hg) 8 (2) 13 (3) * 13 (5) *SVRI (dyne s –1 cm –5 m 2 ) 2055 (296) 1714 (341) * 1703 (351) *CI PiCCO(litre min –1 m –2 ) 2.5 (0.3) 3.1 (0.5) * 3.0 (0.5) *SVI PiCCO(ml m –2 ) 42 (6) 53 (10) * 50 (9) *GEDVI PiCCO(ml m –2 ) 664 (87) 777 (125) * 720 (113) *ITBVI PiCCO(ml m –2 ) 809 (108) 963 (154) * 878 (140) *CI PAC(litre min –1 m –2 ) 2.3 (0.3) 3.0 (0.6) * 3.0 (0.6) *SVI PAC(ml m –2 ) 42 (6) 51 (10) * 49 (9) *CEDVI PAC(ml m –2 ) 121 (30) 135 (30) * 133 (27) *SvO2(%) 82 (7) 84 (6) 83 (6)EF (%) 50.6 (9.5) 51.1 (11.2) 50.9 (9.1)LVEDAI (cm 2 m –2 ) 6.8 (1.3) 8.1 (1.6) * 7.6 (1.6) *

PiCCO vs PAK vs TEECorrelation Between Cardiac Preload IndicesGEDVI PiCCOvs LVEDAI.CEDVI PACvs LVEDAI.Hofer et al; BJA 2005

PiCCO vs PAK vs TEECorrelation Between Changes Of Cardiac Preload IndicesGEDVI PiCCOvs LVEDAI.CEDVI PACvs LVEDAI.Hofer et al; BJA 2005

Comparison of two methods for enhancedcontinuous circulatory monitoring in patientswith septic shockF. Spöhr, P. Hettrich, H. Bauer, U. Haas, E. Martin andB. W. BöttigerCrit Care 05/2007Patienten: n=14, schwerer septischer Schock

2=0.714, p

2=0.781, p

RVEDV(PAK) vs CVP600550500450RVEDV EDVPAK [ml]4003503002502001501000 5 10 15 20 25 30 35CVP ZVD [mm Hg]

RVEDV(PAK) vs PAOP/PCWP600550500450RVEDV EDVPAK [ml]4003503002502001501005 10 15 20 25 30 35 40PAOP PCWP[mm Hg]

GEDV vs CVP350030002500GEDVPICCO[ml]2000150010005000 5 10 15 20 25 30 35CVP ZVD [mm Hg]

GEVD vs PAOP/PCWP350030002500GEDVPICCO[ml]2000150010005005 10 15 20 25 30 35 40PAOP PCWP [mm Hg]

RVEDV(PAK) vs GEDV600550500450RVEDV [ml]EDVPAK400350300250200150100500 1000 1500 2000 2500 3000 3500GEDVPICCO[ml]

PICCO vs. Pulmonaliskatheterspezifische VariableParameter PICCO PulmiHerzzeitvolumen PCCO CO/CITP-COCCOPreload-Parameter GEDV/ITBV PAOP/PCWPSVVZVD/RAPRVEDV/RVEFSonstige Parameter EVLW PAPSmvO2

entsprichtSmvO 2• der mittleren O 2 Sättigung der gesamten ven. Drainage– normalisiert auf den regionalen fraktionierten Blutfluß derStromgebiete und– die regionale O 2 Extraktion• im Schock und bei chron Lungenerkrankungen nurdurch PAC !• im Schock größere Abweichungen zwischen "true"SmvO 2 und SvcO 2

SmvO 2 als Marker der Hypoperfusion•SmvO 2 normal zwischen 65 und 75%•SmvO 2 erhöht >75%– Hypothermie, Anästhesie– Shunts– CN Vergiftung (Mitochondrienatmung blockiert)•SmvO 2 vermindert

PiCCO vs Pulmonaliskatheter• kein Methode erfüllt alle Anforderungen• unter experimentelle Bedingungen konventionelleThermodilution am exaktesten (3-4 Messungenverteilt über Respiratorzyklus)• Klinik: PiCCO kann die Standard-Thermodilution(10-15% Fehler, bei 3 Messungen) ersetzen• Vorteil-PiCCO: kontinuierliche Messungen, wenigerInvasivität, dynamische Preloadparameter (?)• „kardiale Pathologie“: Druckmessung sinnvoll

PICCOLimitationen im klinischen Einsatz• Arrhythmien (VH-Flimmern)• Hohes EVLW• Aortenaneurysma: Überschätzung von ITBV undGEDV bei femoralem Zugang• Rasch wechselnde Bluttemperaturen• Intrakardialer Shunt (Rezirkulation von Indikator)• Aortenklappeninsuffizienz• Messung in der A. Femoralis

PulmonaliskatheterPAOP/PCWP - LimitationenPAOP/PCWP ist NICHT• LV Füllungsdruck• LVEDP• LVEDVPAOP/PCWP IST• Rückwärtsdruck (Widerstand)für den pulmonalen Blutflußbeeinflußt durch• LV diastolische Compliance• Veränderungen derLungenstrombahn• Perikard• Intrathorakalen Druck• Herzfrequenz• Mitralklappenerkrankungen

PiCCO vs Pulmi?Was möchte ich wissen ?• „Herzgesunde Patienten“ (z.B. Sepsis, …)• Preload, Afterload• Fluid Responsiveness•CO, SvO 2• ... ?• „kardiale Pathologie“• Drucke (z.B. PH)• Füllungsdrücke (z.B. kardiogener Schock, ARDS?)• CO (z.B. kardiogener Schock, CHF)• PVR (z.B. HTX Evaluation)• AVDO 2 , Extraktionsrate (kardiogener Schock, CHF)• u.U. Oxymetrie (z.B. VSR !)

PiCCO vs Pulmonaliskatheter• klar definiertes Behandlungskonzept entscheidend,nicht die Methode–was mache ich mit den Daten ?–gefährlich ist was man mit den Daten macht !

More reliable determination of central venousand pulmonary artery occlusion pressures:Does it matter ?...consider using 21st century methods such as an pulsecontour analysis or stroke volume variability andechocardiogram …... there is no patient group for whom insertion of a PACshould be considered a standard of care...Andrew B. Leibowitz, MD, Anesthesiology and SurgeryMount Sinai School of MedicineCrit Care Med 2005;33:243