Ciągłe nieinwazyjne ciśnienie tętnicze
Ciągłe nieinwazyjne ciśnienie tętnicze ( CNAP ) to metoda pomiaru ciśnienia tętniczego krwi z uderzenia na uderzenie w czasie rzeczywistym bez żadnych przerw (w sposób ciągły) i bez kaniulowania ludzkiego ciała ( nieinwazyjne ).
Korzyści z technologii CNAP
Ciągły nieinwazyjny pomiar ciśnienia tętniczego krwi (CNAP) łączy w sobie zalety następujących dwóch „złotych standardów” klinicznych: mierzy ciśnienie krwi (BP) w sposób ciągły w czasie rzeczywistym, podobnie jak system inwazyjnego cewnika tętniczego (IBP), oraz jest nieinwazyjny , jak standardowy sfigmomanometr naramienny (NBP). Najnowsze osiągnięcia w tej dziedzinie dają obiecujące wyniki pod względem dokładności, łatwości użycia i akceptacji klinicznej. [ potrzebne źródło ]
Wymagania kliniczne
Do użytku w środowisku klinicznym system CNAP musi dostarczać następujące informacje o ciśnieniu krwi:
- Bezwzględne ciśnienie krwi uzyskane z tętnicy proksymalnej (np. arteria brachialis)
- Zmiany ciśnienia krwi w celu wykrycia niestabilności hemodynamicznej
- Rytmy fizjologiczne, które zapewniają wgląd w funkcję kontroli hemodynamicznej i/lub zarządzanie płynami
- Fale tętna do kontroli jakości – dalsza analiza fali tętna dostarcza dodatkowych parametrów sercowo-naczyniowych, takich jak objętość wyrzutowa , pojemność minutowa serca i sztywność tętnic .
Udowodniono duże zapotrzebowanie na łatwe w zastosowaniu i dokładne systemy CNAP. Właśnie dlatego badacze, praktycy i branża urządzeń medycznych koncentrują się na takich urządzeniach. Podobnie jak w innych dziedzinach innowacji, wykorzystanie małych, ale wydajnych mikrokomputerów i cyfrowych procesorów sygnałowych ułatwia rozwój wydajnych przyrządów do pomiaru ciśnienia krwi. Procesory te umożliwiają złożone i wymagające obliczeniowo funkcje matematyczne w małych, niedrogich urządzeniach, które są niezbędne do tego celu. [ potrzebne źródło ]
Potrzeba medyczna i wynik
Najnowsza literatura, [ kiedy? ] ogólnokrajowa reprezentatywna ankieta przeprowadzona wśród 200 niemieckich i austriackich lekarzy oraz dodatkowe wywiady z ekspertami dostarczają mocnych dowodów na to, że tylko w 15% do 18% szpitalnych operacji ciśnienie krwi jest mierzone w sposób ciągły za pomocą cewników inwazyjnych (IBP). We wszystkich innych gabinetach stacjonarnych i ambulatoryjnych standardem postępowania jest okresowe, nieinwazyjne monitorowanie ciśnienia krwi (NBP). Ze względu na nieciągły charakter NBP, niebezpieczne hipotensyjne mogą zostać przeoczone: U kobiet poddawanych cięciu cesarskiemu CNAP wykrywa fazy hipotensyjne w 39% przypadków, podczas gdy standardowe NBP wykrywa tylko 9%. Niebezpieczna kwasica u płodu nie występowała, gdy ciśnienie skurczowe mierzone metodą CNAP przekraczało 100 mmHg. Inne badanie wykazało, że ponad 22% pominiętych epizodów niedociśnienia prowadzi do opóźnionego leczenia lub jego braku.
Optymalizacja hemodynamiczna
Kolejną zaletą CNAP jest optymalizacja hemodynamiczna przy użyciu ciągłego ciśnienia krwi i jego parametrów wyprowadzonych z rytmów fizjologicznych i analizy fali tętna. Koncepcja szybko zyskała szerokie uznanie w anestezjologii i intensywnej terapii : ocena zmienności ciśnienia tętna (PPV) pozwala na ukierunkowane zarządzanie płynami u pacjentów poddanych sedacji i wentylowanych.
Ponadto matematyczna analiza fal tętna CNAP umożliwia nieinwazyjne oszacowanie objętości wyrzutowej i pojemności minutowej serca . Metaanaliza 29 badań klinicznych wykazała, że ukierunkowana na cel terapia z wykorzystaniem tych parametrów hemodynamicznych prowadzi do obniżenia wskaźników chorobowości i śmiertelności w przypadku zabiegów chirurgicznych o umiarkowanym i wysokim ryzyku.
Obecne nieinwazyjne technologie pomiaru ciśnienia krwi
Wykrywanie zmian ciśnienia wewnątrz tętnicy z zewnątrz jest trudne, natomiast zmiany objętości i przepływu w tętnicy można z powodzeniem określić za pomocą np. światła, echografii , impedancji itp. Niestety zmiany te nie są liniowo skorelowane z ciśnieniem tętniczym – mierzony na obwodzie, gdzie dostęp do tętnic jest łatwy. Dlatego nieinwazyjne urządzenia muszą znaleźć sposób na przekształcenie sygnału objętości obwodowej w ciśnienie tętnicze.
Technika rozładowywania naczyń
Pulsoksymetry mogą mierzyć zmiany objętości krwi palca za pomocą światła. Te zmiany objętości muszą zostać przekształcone w ciśnienie, ze względu na nieliniowość składowych sprężystych ściany tętnicy oraz niesprężystych części mięśni gładkich tętnicy palca. [ potrzebne źródło ]
Metoda polega na odciążeniu ściany tętnicy w celu linearyzacji tego zjawiska przy przeciwciśnieniu równym ciśnieniu wewnątrz tętnicy. Objętość krwi jest utrzymywana na stałym poziomie dzięki odpowiedniemu naciskowi z zewnątrz. Stale zmieniające się ciśnienie zewnętrzne, które jest potrzebne do utrzymania stałej objętości krwi tętniczej, bezpośrednio odpowiada ciśnieniu tętniczemu. Jest to podstawowa zasada tak zwanej „techniki odciążania naczyń”. [ potrzebne źródło ]
W celu realizacji na palec zakładany jest mankiet. Wewnątrz mankietu mierzy się objętość krwi w tętnicach palca za pomocą źródła światła i detektora światła. Wynikowy sygnał świetlny jest utrzymywany na stałym poziomie poprzez kontrolowanie zmiennego ciśnienia w mankiecie. Podczas skurczu , gdy objętość krwi w palcu wzrasta, system kontrolny zwiększa również ciśnienie w mankiecie, aż do wyciśnięcia nadmiaru krwi. Z drugiej strony podczas rozkurczu zmniejsza się objętość krwi w palcu; w rezultacie ciśnienie w mankiecie zostaje obniżone, a ogólna objętość krwi pozostaje stała. Ponieważ objętość krwi, a tym samym sygnał świetlny, utrzymuje się na stałym poziomie w czasie, ciśnienie wewnątrztętnicze jest równe ciśnieniu w mankiecie. Ciśnienie to można łatwo zmierzyć za pomocą manometru. [ potrzebne źródło ]
Ponieważ objętość tętnicy palca jest zaciśnięta na stałej średnicy, metoda ta jest również znana jako „metoda zaciśnięcia objętości”.
Czeski fizjolog Jan Peňáz wprowadził ten rodzaj ciągłego nieinwazyjnego pomiaru ciśnienia tętniczego krwi w 1973 roku za pomocą elektropneumatycznej pętli kontrolnej. Dwie grupy badawcze udoskonaliły tę metodę:
- Austriacka grupa opracowała kompletne cyfrowe podejście do tej metody w ciągu ostatnich 8 lat . [ kiedy? ] W rezultacie technologię tę można znaleźć w Task Force Monitor i CNAP Monitor 500 (CNSystems), a także w CNAP Smart Pod (Dräger Medical) oraz w LiDCOrapid (LiDCO Ltd.)
- Grupa z Holandii opracowała system Finapres w latach 80-tych. Następcami systemów Finapres na rynku medycznym są Finometer i Portapres (FMS) oraz Nexfin.
- Rosyjska grupa opracowała system Spiroarteriocardiorhythmograph (SACR) w 2004 roku. SACR zapewnia ciągły nieinwazyjny pomiar ciśnienia tętniczego, wykrywanie wdychanego i wydychanego powietrza za pomocą spirometru ultradźwiękowego, wykrywanie elektrokardiogramu i łączną analizę tych dynamicznych procesów.
Firma Getinge włącza technikę odciążania naczyń do technologii NICCI. Wykorzystując mankiet z dwoma palcami, który automatycznie zmienia palce, czujnik NICCI wykonuje ciągły pomiar ciśnienia krwi i analizuje krzywą ciśnienia w celu uzyskania parametrów przepływu krwi, obciążenia wstępnego, obciążenia następczego i kurczliwości. Trzy różne rozmiary mankietów czujników umożliwiają nieinwazyjne monitorowanie hemodynamiczne nawet w pediatrii. [ potrzebne źródło ]
Tonometria
Nieliniowy wpływ ściany naczynia zmniejsza się w większych tętnicach. Powszechnie wiadomo, że dobry dostęp do „dużej” tętnicy zapewnia badanie palpacyjne nadgarstka . Opracowano różne mechanizmy automatycznego nieinwazyjnego badania palpacyjnego tętnicy promieniowej. Aby uzyskać stabilny sygnał ciśnienia krwi, czujnik tonometryczny musi być chroniony przed ruchem i innymi artefaktami mechanicznymi.
Czas przejścia impulsu
Kiedy serce wyrzuca objętość wyrzutową do tętnic, upływa pewien czas, zanim fala ciśnienia krwi dotrze na obwód. Ten czas przejścia impulsu (PTT) zależy pośrednio od ciśnienia krwi – im wyższe ciśnienie, tym szybsze PTT. Okoliczność ta może być wykorzystana do nieinwazyjnego wykrywania zmian ciśnienia krwi. W przypadku wartości bezwzględnych metoda ta wymaga kalibracji.
Analiza rozkładu impulsów
Analiza rozkładu tętna (PDA), która jest podejściem opartym na analizie konturów tętna, opiera się na założeniu, że pięć pojedynczych impulsów składowych stanowi impuls ciśnienia tętniczego w górnej części ciała. Te impulsy składowe są spowodowane wyrzutem lewej komory oraz odbiciami i ponownymi odbiciami pierwszego składowego impulsu z dwóch miejsc odbicia w tętnicach centralnych. PDA jest zasadą działania monitora fizjologicznego Caretaker, który wykazał zgodność z normą ANSI/AAMI/ISO 81060-2:2013 i uzyskał dopuszczenia FDA (K151499, K163255) do nieinwazyjnego i ciągłego monitorowania ciśnienia krwi, serca częstość i częstość oddechów.
Kalibracja i korekcja tętnic proksymalnych
Wszystkie metody mierzą obwodowe ciśnienie tętnicze, które z natury różni się od ciśnienia krwi wykrywanego w tętnicach proksymalnych. Nawet porównanie między dwoma klinicznymi „złotymi standardami”, inwazyjnym ciągłym ciśnieniem krwi w tętnicy promieniowej i nieinwazyjnym, ale przerywanym mankietem na ramieniu, pokazuje duże różnice.
Lekarze są szkoleni w podejmowaniu decyzji dotyczących leczenia na podstawie tętnic proksymalnych – np. nieinwazyjnie na podstawie tętnicy ramiennej. Kalibracja do nieinwazyjnego „złotego standardu” NBP jest wykonywana w większości urządzeń znajdujących się obecnie na rynku, chociaż metody kalibracji różnią się:
- Technologia CNAP austriackiej grupy uzyskuje standardowy pomiar NBP na początku pomiaru. Następnie obliczana jest indywidualna funkcja przenoszenia z palca na ramię i stosowana do sygnału CNAP.
- Wszystkie następne urządzenia Finapres stosują globalną funkcję przenoszenia wartości z palca na ramię, a Finometer Pro i FInapres NOVA używają również mankietu na ramię. Poza jednostką korekcji wzrostu (HCU), mankiet na ramię jest używany tylko raz na początku każdego testu, ponieważ technologia Finapres wykorzystuje tak zwaną kalibrację fizyczną. Technologia CNAP nie posiada tej fizycznej kalibracji, w przypadku której konieczne jest regularne pompowanie mankietu naramiennego. Ta funkcja przenoszenia kompensuje tłumienie do 2,5 Hz przy wzmocnieniu sygnału 1,2. W związku z tym urządzenia generalnie zwiększają wartości między uderzeniami do 120% wartości palców. Wyjątkiem jest Finometer – poza tą globalną funkcją uwzględnia on również przesunięcie między palcem a ramieniem z mankietem.
Zmiany napięcia tętniczego
Pułapką wszystkich nieinwazyjnych technologii jest zmiana napięcia naczyniowego . Małe tętnice zaczynające się od arteria radialis w dół do obwodu mają mięśnie gładkie, które otwierają się ( rozszerzenie naczyń ) i zamykają ( zwężanie naczyń ). Ten ludzki mechanizm jest aktywowany przez napięcie współczulne, a dodatkowo wpływają na niego leki wazoaktywne. wazoaktywne są potrzebne zwłaszcza w intensywnej opiece medycznej w celu kontrolowania i utrzymywania sedacji i ciśnienia krwi. Dla tych nieinwazyjnych technologii należy opracować zaawansowane matematycznie metody korekcji, aby zapewnić dokładność i akceptację kliniczną:
WERYFIKACJA
Algorytm VERIFI koryguje napięcie naczynioruchowe za pomocą analizy szybkiej fali tętna. Ustala prawidłowe średnie ciśnienie tętnicze w mankiecie palca, sprawdzając charakterystyczne cechy fali tętna. Korekta VERIFI jest wykonywana po każdym uderzeniu serca, ponieważ zmiany naczynioruchowe mogą wystąpić natychmiast. Pozwala to na prawdziwie ciągły sygnał CNAP bez przerw w niestabilnych sytuacjach hemodynamicznych. VERIFI jest zaimplementowany w Task Force Monitor, CNAP Monitor 500, CNAP Smart Pod oraz w LiDCO rapid .
PhysioCal
PhysioCal jest używany w urządzeniach Finapres i jego następcach. Tak zwany algorytm PhysioCal eliminuje zmiany napięcia mięśni gładkich ściany tętnicy, zmiany hematokrytu i inne zmiany objętości palca w okresach pomiarowych stałego ciśnienia. Fizyczność osiąga się poprzez otwarcie pętli sprzężenia zwrotnego odciążenia naczyń. Następnie przeprowadzane jest nowe wyszukiwanie rampy ciśnienia przed ponownym rozpoczęciem pomiaru. Algorytm ten musi przerywać zapisy ciśnienia krwi w celu ponownej kalibracji, co powoduje krótkotrwałą utratę danych w tym czasie.
Wielokrotna kalibracja
W przypadku innych metod, takich jak PTT, ponowna kalibracja do NBP w trybie zamkniętym może przezwyciężyć zmiany naczynioruchowe.
Dokładność
Ogólna dokładność urządzeń CNAP została wykazana w porównaniu z obecnym złotym standardem inwazyjnego monitorowania ciśnienia krwi (IBP) w licznych badaniach przeprowadzonych w ciągu ostatnich kilku lat. [ kiedy? ] Jako przykład, śledczy doszli do następujących wniosków:
- „... Te odkrycia wskazują, że CNAP zapewnia oszacowanie ciśnienia tętniczego w czasie rzeczywistym, porównywalne z ciśnieniem generowanym przez inwazyjny system cewnika dotętniczego podczas znieczulenia ogólnego”.
- „... dla pomiaru średniego ciśnienia tętniczego ponad 90% pomiarów CNAP wykazuje odchylenie mniejsze niż 10% w stosunku do odniesienia.”
- „..Doszliśmy do wniosku, że CNAP jest niezawodnym, nieinwazyjnym, ciągłym monitorem ciśnienia krwi… CNAP może być stosowany jako alternatywa dla IBP”.
- „Tętnicze ciśnienie krwi można mierzyć nieinwazyjnie iw sposób ciągły za pomocą rekonstrukcji ciśnienia fizjologicznego. Można śledzić zmiany ciśnienia, a wartości są porównywalne z monitorowaniem inwazyjnym”.
Zobacz też
- Historia ciągłego nieinwazyjnego ciśnienia tętniczego
- Ambulatoryjne monitorowanie ciśnienia krwi (ABPM)