Die hämodynamische Überwachung spielt eine entscheidende Rolle bei einer Vielzahl von Pathologien, da sie dazu beiträgt, die Morbidität und Mortalität zu verringern. Allerdings ist sie auch mit bestimmten Risiken verbunden.

Die erweiterte hämodynamische Überwachung umfasst hauptsächlich die Messung des Herzzeitvolumens, die Beurteilung der Ansprechbarkeit auf Flüssigkeiten, die Berechnung der systemischen Sauerstoffzufuhr im Verhältnis zum Sauerstoffbedarf und die Quantifizierung des Lungenödems.¹

Bisher scheinen die Technologien zur hämodynamischen Überwachung hauptsächlich auf erwachsene Patienten ausgerichtet zu sein.

Weniger invasive Monitoringtechnologien sind im Allgemeinen weniger genau, während invasivere Technologien wie die Pulmonalarterienkatheterisierung (PAC), die als „Goldstandard“ gilt und hochpräzise hämodynamische Informationen liefert, scheinbar nur für erwachsene Patienten geeignet sind. Aufgrund ihrer hohen Invasivität scheinen sie für die meisten pädiatrischen Patienten nicht geeignet zu sein.²

Auch Methoden wie die Thermodilution 3 Fr. 7 cm-Katheter, die bei pädiatrischen Patienten möglicherweise zu invasiv sind, stellen eine Herausforderung dar.³

Erweiterte hämodynamische Überwachung in der Pädiatrie

Die Frage ist also, ob eine erweiterte hämodynamische Überwachung in der Pädiatrie möglich ist. Eine fehlende Überwachung ist keine Lösung für pädiatrische Patienten, da Krankheiten wie Sepsis und septischer Schock erhebliche Ursachen für Morbidität und Mortalität sind. Eine frühzeitige Erkennung sowie die sofortige Umsetzung geeigneter Behandlungsprotokolle sind erforderlich.¹

Bei der Auswahl eines hämodynamischen Monitors für die Pädiatrie sollten mehrere Aspekte berücksichtigt werden:

• Kontinuierliche Überwachung
• Genaue und präzise Informationen
• Echtzeit-Messung der hämodynamischen Parameter
• Anpassungsfähigkeit an pädiatrische Patienten
• Geringe Invasivität

Unterschiede zwischen den Überwachungssystemen

Nicht-invasive Systeme liefern im Allgemeinen oft ungenaue Informationen.

Die Echokardiographie ist jedoch eine geeignete Option für pädiatrische Patienten, da sie nicht nur nicht-invasiv ist, sondern auch eine hohe Präzision aufweist. Wie bei jeder Methode gibt es jedoch auch hier Grenzen.  Die häufigsten Probleme sind²:

1. Mangelnde Verfügbarkeit.
2. Variabilität der Parameter.
3. Schlechte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, wenn der Anwender nicht ausreichend geschult ist.
4. Mangelnde präzise Korrelation zwischen den verschiedenen Techniken.

Erweiterte hämodynamische Überwachung – welche Möglichkeiten gibt es?

Bei der Bewertung der Genauigkeit spielt die Art der Berechnung des Schlagvolumens (SV) eine entscheidende Rolle. Es gibt einerseits Monitore, die auf den Gesetzen der klassischen Physik basieren, wie dem Otto-Frank-Gesetz und dem Stewart-Hamilton-Gesetz, und andererseits solche, die statistische Methoden wie Langewouters, Kurtosis und statistische Korrekturen unter Verwendung von Daten von gesunden Patienten verwenden.

Statistische Methoden:

Statistische Methoden basieren auf statistischen Berechnungen anhand von Blutdruckmessungen und deren Standardabweichungen. Sie nutzen nicht die Impedanz des Herz-Kreislauf-Systems zur Berechnung des Schlagvolumens, sondern verwenden Daten von gesunden Patienten, um die erhaltenen Werte zu korrigieren.

Sie sind minimal-invasiv oder nicht-invasiv, aber da sie die Daten nicht direkt beim Patienten erheben, ist ihre Genauigkeit geringer. Dies liegt daran, dass jeder Patient unabhängig von Alter, Größe oder Gewicht unterschiedlich ist, sodass bei der Anwendung statistischer Methoden bestimmte wichtige hämodynamische Veränderungen möglicherweise nicht erkannt werden.

Physikalische Methoden:

Zu den Systemen, die auf physikalischen Methoden basieren, gehören die Thermodilution, die Indikatorverdünnung und die Störungstheorie.

Physikalische Methoden sind genau und zuverlässig, da sie für eine Vielzahl von klinischen Situationen validiert sind. Allerdings sind nicht alle physikalischen Methoden gleich, und eines der ersten Unterschiede und Probleme betrifft die Invasivität. Physikalische Methoden, die auf Thermodilution oder Indikatorverdünnung basieren, sind sehr präzise, aber sie sind auch sehr invasiv und weisen daher eine höhere Anzahl von Komplikationen auf, insbesondere bei Kindern.

Darüber hinaus erfordern sie einen größeren Gefäßzugang und eine Neukalibrierung in instabilen Situationen.⁴

Verfahren auf der Grundlage der Störungstheorie

Die P.R.A.M.-Methode (Pressure Recording Analytical Method) ist eine physikalische Methode, die auf der Störungstheorie basiert und zur Bestimmung der Impedanz des Herz-Kreislauf-Systems und damit zur Berechnung des Schlagvolumens verwendet wird.

Im Gegensatz zu Systemen, die auf der Thermodilution oder der Indikatorverdünnung basieren, ist diese Methode weniger invasiv, wodurch viele potenzielle Überwachungskomplikationen vermieden werden können.

Dieses System erfasst die Z-Werte von Schlag zu Schlag und bietet neben den herkömmlichen Parametern auch fortgeschrittenere Parameter wie den Cardiac Efficiency Cycle (CCE) oder dp/dt max.

Es wurde auch eine signifikante Korrelation zwischen den mit dieser Methode gewonnenen Daten festgestellt.⁴

Der größte Nachteil besteht darin, dass eine hochwertige Blutdruckkurve erforderlich ist, um genaue Daten zu erhalten. Dieses Problem betrifft auch andere Verfahren, die auf der Pulskonturanalyse basieren, und bettseitige Monitore, da die Druckwerte aus demselben Grund häufig verzerrt werden. Es gibt jedoch einfache Maßnahmen, um Resonanz- oder Dämpfungsphänomene in der Wellenform zu vermeiden.

Was ist die Störungstheorie?

Die Störungstheorie wird häufig in der Quantenmechanik und Astrophysik zur Analyse von Planetenbahnen verwendet. Diese fortschrittliche physikalische Theorie besteht aus einer Reihe von Näherungsschemata, mit denen komplexe Quantensysteme durch einfachere Systeme beschrieben werden können.

Sie ermöglicht die Annäherung an Eigenwerte und Eigenfunktionen eines Systems, indem ein Referenzsystem als Ausgangspunkt gewählt wird. Wenn kleine Abweichungen von den quantisierten Werten im Referenzsystem auftreten, wird erwartet, dass die Lösungen nicht stark abweichen und dieser Unterschied als eine geringfügige Störung des Referenzsystems betrachtet werden kann.

Wie ermittelt die P.R.A.M.-Methode die kardiovaskuläre Impedanz?

Die Bestimmung der arteriellen oder kardiovaskulären Impedanz (Z) ist entscheidend für die Berechnung des Schlagvolumens und bildet die Grundlage für die Entwicklung mathematischer Algorithmen für verschiedene Methoden der Pulskonturanalyse. Dadurch können hämodynamische Daten von verschiedenen Patiententypen und in verschiedenen klinischen Szenarien gewonnen werden, ohne dass die physischen, demografischen oder nomografischen Merkmale der Patienten berücksichtigt werden müssen.

Die kardiovaskuläre Impedanz (Z) beschreibt die physikalischen Eigenschaften der Arterien, die sich unmittelbar auf den Blutfluss in ihnen auswirken. Aus elektrischer Perspektive kann die Impedanz als Maß für den Widerstand eines Stromkreises definiert werden, wenn eine Spannung anliegt.

Um die arterielle oder kardiovaskuläre Impedanz (Z) zu ermitteln, führt die P.R.A.M.-Methode eine genaue Analyse der arteriellen Druckkurve mit einer Abtastfrequenz von 1.000 Hz durch. Sie erkennt die Störungen, die in der arteriellen Druckkurve als Folge von Impedanzänderungen im kardiovaskulären System auftreten. Durch die kontinuierliche Analyse dieser Störungen kann das System Veränderungen in der Morphologie der arteriellen Druckwelle erkennen und Schlag für Schlag die Impedanz ermitteln.

Gibt es eine erweiterte hämodynamische Methode, die bei allen Patienten funktioniert?

In den meisten medizinischen Bereichen gibt es viele Informationen und Studien für Erwachsene, während in der Pädiatrie manchmal begrenzte Informationen zur Verfügung stehen, auch in Bezug auf Überwachungsgeräte.

Wie im Artikel bereits erwähnt, müssen verschiedene Aspekte berücksichtigt werden, um den idealen hämodynamischen Monitor für unsere Patienten auszuwählen. Neben der Invasivität, die insbesondere bei Kindern von entscheidender Bedeutung ist, muss auch die Genauigkeit der einzelnen hämodynamischen Verfahren berücksichtigt werden.

Bei statistischen Methoden werden die Parameter nicht direkt geschätzt, sondern es wird auf vorab ermittelte Daten zurückgegriffen. Das Hauptproblem dabei ist, dass nicht alle Patienten gleich sind, selbst wenn sie das gleiche Alter, Gewicht oder die gleiche Größe haben. Daher können in diesen Systemen viele hämodynamische Veränderungen möglicherweise nicht erfasst werden.

Im Gegensatz dazu bieten physikalische Methoden eine hohe Genauigkeit, sind jedoch sehr invasiv und daher für pädiatrische Patienten nicht empfehlenswert. In dieser Kategorie finden wir jedoch die P.R.A.M.-Methode, die eine ähnliche Genauigkeit wie physikalische Methoden bietet, ohne die Risiken einer stark invasiven Überwachung. Darüber hinaus ist sie die einzige Methode, die auf der Pulskonturanalyse basiert und bei pädiatrischen Patienten anhand einer Referenzmethode validiert wurde.⁵

Somit kann der MostCare-Monitor zur direkten Berechnung der kardiovaskulären Impedanz (Z) bei Patienten aller Altersgruppen eingesetzt werden, unabhängig von ihren physischen Merkmalen, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen.

Quellen

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1. Nusmeier, A. (1967). Advanced hemodynamic monitoring in children. Tandem felix uitgevers. Published. https://nvic-academy.nl/sites/nvic-academy.nl/files/Proefschrift%20pdf%20Nusmeier.pdf.pdf
2. Moreno Yangüela, Mar. Conthe Gutiérrez, Pedro. (2003). Utilidad y limitaciones de la ecocardiografía en el diagnóstico de la insuficiencia cardíaca: disfunción sistólica y diastólica. Revista Clínica Electronica en Atención Primaria.
3. Morlán Pociello, S., Santafé López, S., Sasal Pérez, S., & Modrego Iranzo, D. (2017, 26 febrero). Monitorización hemodinámica avanzada: sistema PICCO. Revista Electrónica de Portales Medicos.com. https://www.revista-portalesmedicos.com/revista-medica/monitorizacion-hemodinamica-avanzada-sistema-picco/
4. Mateu Campos, M., Ferrándiz Sellés, A., Gruartmoner De Vera, G., Mesquida Febrer, J., Sabatier Cloarec, C., Poveda Hernández, Y., & García Nogales, X. (2012). Técnicas disponibles de monitorización hemodinámica. Ventajas y limitaciones. Medicina Intensiva, 36(6), 434–444. https://doi.org/10.1016/j.medin.2012.05.003
5. Alonso-Iñigo JM, Escribá FJ, Carrasco JI, Fas MJ, Argente P, Galvis JM, Llopis JE. Measuring cardiac output in children undergoing cardiac catheterization: comparison between the Fick method and PRAM (pressure recording analytical method). Paediatr Anaesth. 2016 Nov;26(11):1097-1105. doi: 10.1111/pan.12997. Epub 2016 Aug 27. PMID: 27565740.