La curva de Frank-Starling-Sarnoff es clínicamente importante y describe la relación entre la precarga cardíaca y el gasto. Este informe ilustra un nuevo método de velocimetría Doppler venosa yugular y arterial carotídea simultánea como sustitutos transitorios de la precarga cardíaca y el gasto, respectivamente; este enfoque está habilitado por el ultrasonido Doppler inalámbrico y portátil.
Un desafío de precarga (PC) es una maniobra clínica que, primero, aumenta el llenado cardíaco (es decir, la precarga) y, segundo, calcula el cambio en el gasto cardíaco. Fundamentalmente, un PC es un enfoque de cabecera para probar la curva de Frank-Starling-Sarnoff (es decir, "función cardíaca"). Normalmente, esta curva tiene una pendiente pronunciada tal que un pequeño cambio en la precarga cardíaca genera un gran cambio en el volumen sistólico (SV) o gasto cardíaco. Sin embargo, en varios estados de enfermedad, la pendiente de esta relación se aplana de tal manera que el aumento del volumen en el corazón conduce a un pequeño aumento en el SV. En este escenario patológico, es poco probable que la precarga cardíaca adicional (p. ej., líquido intravenoso) sea fisiológicamente efectiva y podría provocar daños si evoluciona la congestión de órganos. Por lo tanto, inferir tanto la precarga cardíaca como el gasto es clínicamente útil, ya que puede guiar la reanimación con líquidos por vía intravenosa (IV). En consecuencia, el objetivo de este protocolo es describir un método para rastrear contemporáneamente los sustitutos de la precarga cardíaca y la salida utilizando un ultrasonido novedoso, inalámbrico y portátil durante un desafío de precarga bien validado.
En su fundamento, la curva de Frank-Starling-Sarnoff describe la relación entre la precarga cardíaca y el gasto 1,2,3,4. Históricamente, esta curva se representa trazando la presión auricular derecha en la abscisa y el gasto cardíaco o volumen sistólico (SV)5 en la ordenada. La evaluación de la pendiente de esta curva es clínicamente importante porque la relación entre el llenado cardíaco y el gasto es dinámica; Así, la pendiente de la curva informa la estrategia de reanimación 1,4. Específicamente, si la pendiente de la curva de Frank-Starling-Sarnoff (es decir, "función cardíaca") es pronunciada, entonces aumentar la precarga (por ejemplo, administrar líquido intravenoso) aumenta la salida. Por el contrario, si la pendiente de la curva de la función cardíaca es poco profunda, entonces proporcionar líquido intravenoso (IV) no aumenta el SV2.
Saber cuándo el líquido IV aumenta o no el SV es importante para que el médico tratante pueda evitar el líquido fisiológicamente ineficaz4,6, en otras palabras, el escenario en el que la administración de líquido IV a un paciente no aumenta el SV 7,8. La identificación de este estado clínico relativamente común se logra a través de un desafío de precarga (CP), que es una maniobra clínica que "prueba" la pendiente de la curva de función cardíaca3. Un PC se logra aumentando rápidamente el llenado cardíaco y midiendo el cambio en SV9. Como se mencionó anteriormente, el líquido intravenoso puede actuar como un PC, al igual que las maniobras gravitacionales, como mover la cabeza por debajo del nivel del corazón (es decir, el posicionamiento de Trendelenburg)10 o pasar de una posición semi-reclinada a supina con las piernas elevadas (es decir, un levantamiento pasivo de la pierna)11. De hecho, el levantamiento pasivo de la pierna (PLR) es un PC bien aceptado y bien validado que se emplea en las unidades modernas de cuidados intensivos y recomendado por expertos antes de la administración de líquido intravenoso durante la reanimación de sepsis 4,12. Es importante destacar que se sugiere que durante la PLR, el médico debe medir tanto la precarga cardíaca (por ejemplo, el cambio en la presión auricular derecha) como el gasto (por ejemplo, el cambio en el SV) para probar adecuadamente la curva de función cardíaca13. Sin embargo, el primero rara vez se realiza ya que las medidas simultáneas son engorrosas y a menudo se requiere un catéter invasivo colocado en la aurícula derecha.
Los sustitutos ecográficos del llenado y la producción cardíaca han crecido en popularidad en las últimas décadas, especialmente en los departamentos de emergencia y unidades de cuidados intensivos 2,14. Específicamente, la evaluación simultánea tanto de una gran vena como de una arteria grande actúa como un sustituto de la precarga cardíaca y el gasto, respectivamente 2,15. Por ejemplo, se ha encontrado que los cambios morfológicos en el Doppler de la vena mayor rastrean la presión auricular derecha, esto es cierto para las venas yugular interna 16,17,18, hepática y porta 19, vena cava superior 20, vena cava inferior 21, venas femorales 22 e incluso venas intrarrenales 23. Por lo tanto, la velocimetría Doppler de venas grandes opera como un sustituto del llenado cardíaco2. Sin embargo, el Doppler de una arteria grande puede rastrear transitoriamente los cambios en el gasto cardíaco. Por ejemplo, las medidas del tiempo sistólico de la arteria carótida común 24,25, la velocidad 26,27,28 y el flujo 29,30 han demostrado ser prometedoras para detectar cambios en la SV.
Se ha descrito previamente una novedosa, inalámbrica, portátil, ecografía Doppler de onda continua que incorpora simultáneamente tanto la vena yugular interna como la arteria carótida común 14,15,27,28,31,32,33,34,35,36 . Aquí, se ilustra un método que utiliza este dispositivo durante una PC clínica comúnmente empleada, el levantamiento pasivo de la pierna. Además, las morfologías Doppler yugular interna y arterial carotídea común durante el CP se describen como posibles sustitutos de la precarga cardíaca y el gasto, respectivamente. Este protocolo es clínicamente importante porque proporciona una base práctica y fisiológica para el estudio futuro del paciente. Por ejemplo, los pacientes hospitalizados (p. ej., entorno perioperatorio, sepsis, enfermos críticos) y los pacientes ambulatorios (p. ej., insuficiencia cardíaca congestiva, diálisis) podrían ser monitoreados por el método, o sus modificaciones, que se describen a continuación.
Al realizar un desafío de precarga utilizando el sistema de ultrasonido Doppler inalámbrico y portátil, hay una serie de pasos críticos que el usuario debe considerar. Se obtuvo el consentimiento escrito e informado para este protocolo; el estudio fue revisado y aprobado por la Junta de Ética en Investigación de Ciencias de la Salud del Norte. Los procedimientos seguidos estaban de acuerdo con las normas éticas locales del comité de experimentación humana y con la Declaración de Helsinki de 1975.
1. Identificar a un paciente apropiado
2. Obtención de señales Doppler de la arteria carótida y yugular interna
3. Optimización de la arteria carótida y las señales Doppler yugulares internas
4. Adherir el dispositivo de ultrasonido al cuello
5. Realizar un desafío de precarga a través de un levantamiento pasivo de piernas (PLR)
6. Observar los cambios en el tiempo de flujo corregido carotídeo (ccFT) en la aplicación de dispositivo inteligente después de la evaluación completada
Con respecto a la interpretación de la ecografía Doppler venoso-arterial continua durante un desafío de precarga, las respuestas fisiológicas generales se ilustran en la Figura 1, Figura 2, Figura 3 y Figura 4.
En primer lugar, en un paciente con una curva de función cardíaca normal y erguida, un pequeño aumento en la precarga cardíaca (por ejemplo, como se infiere por el Doppler venoso yugular) se acompaña de un aumento relativamente grande en el volumen sistólico (por ejemplo, como lo indica el aumento de ccFT)2,14,36; esto se ejemplifica en la Figura 1. La inferencia de cambios en la presión venosa yugular (JVP) del espectro Doppler yugular durante el desafío de precarga merece cierta elaboración. Una vez más, esta variable fisiológica es un sustituto de la precarga o llenado cardíaco. Normalmente, la vena yugular se colapsa en posición vertical cuando la presión venosa yugular es menor que la presión atmosférica. En el espectro Doppler, esto se traduce en una velocidad relativamente alta (es decir, generalmente más de 50 cm / s) con pulsaciones mínimas y baja amplitud (es decir, la intensidad o "brillo" de la señal yugular). Luego, si la presión venosa yugular aumenta durante la maniobra, la vena redondea en diámetro, su velocidad cae (es decir, generalmente a menos de 50 cm / s), la intensidad (es decir, "brillo") aumenta y la forma de onda se vuelve más pulsátil 2,14,36. Como se muestra en la Figura 1, el cambio en la morfología del Doppler venoso indica que la vena yugular ha aumentado de diámetro (es decir, velocidad descendente, amplitud creciente) y está comenzando a seguir las deflexiones de la presión auricular derecha. Aunque no se muestra en la imagen, con un aumento de la presión auricular derecha, la onda "v" durante la sístole tardía puede escindir la onda monofásica vista en la Figura 1 en una onda de velocidad "s" sistólica y una onda de velocidad "d" diastólica 2,14,36. En datos aún no publicados en voluntarios sanos, observamos que la morfología Doppler venosa yugular fue la medida ultrasonográfica venosa más precisa para distinguir los estados de precarga baja de alta.
En contraste, una respuesta anormal se representa en la Figura 2. Un ejemplo clínico de esta fisiopatología es un paciente hipovolémico, venodilatado, séptico con disfunción cardíaca séptica en evolución 2,15,36. Tal paciente tiene un retorno venoso disminuido (lo que reduce la precarga cardíaca, es decir, la presión venosa auricular o yugular derecha) y simultáneamente deprimió la función cardíaca 2,15,35,36. Por lo tanto, al inicio del estudio, este paciente demuestra una morfología Doppler venosa continua y baja en JVP que aumenta (es decir, se vuelve más pulsátil) durante el desafío de precarga sin un aumento significativo en el ccFT. Esto describe efectivamente una pendiente aplanada de la curva de la función cardíaca.
Los resultados del Doppler venoso-arterial continuo también podrían alertar al médico tratante sobre problemas con la PLR en sí. Por ejemplo, en algunas situaciones, el PLR puede no reclutar suficiente sangre venosa de las extremidades inferiores y la circulación esplácnica para generar un desafío de precarga fisiológicamente efectivo4. Sin evaluar el llenado cardíaco, esto podría resultar en un PLR "falso negativo". Sin embargo, si el médico ve poca respuesta ccFT (es decir, como un sustituto del volumen sistólico) junto con ningún cambio en el Doppler venoso (es decir, como un sustituto de la precarga), esto podría anunciar una PLR ineficaz, como se ve en la Figura 3.
Por último, es fundamental que la maniobra PLR sea fiel a su homónimo, lo que significa que no hay esfuerzo por parte del paciente cuando el torso cae y las piernas se elevan13. Esto evita la secreción adrenérgica, que puede aumentar la función cardíaca independientemente del retorno venoso; sin embargo, como se describe en la Figura 4, este escenario no deseado puede estar indicado por los parámetros de un aumento del volumen sistólico en la señal arterial junto con una morfología Doppler venosa, lo que sugiere una disminución de la presión venosa.
Figura 1: Aumento de la pendiente de la curva de la función cardíaca. En un ejemplo de un resultado "normal" o "esperado", la forma de onda venosa progresa de ser de alta velocidad, baja amplitud y no pulsátil a ser de menor velocidad, mayor amplitud y pulsátil en carácter. La forma de onda venosa pulsátil puede ser marcada por una señal monofásica, como se ve aquí. Concomitantemente, la forma de onda Doppler arterial muestra un aumento en el ccFT desde el inicio, lo que sugiere que el aumento en la precarga cardíaca se cumple con un aumento del gasto cardíaco. Estas respuestas, tomadas en conjunto, indican una curva de "función cardíaca" con una pendiente pronunciada. El eje y en el espectro representa la velocidad en centímetros por segundo. La velocidad positiva es hacia el cerebro (por ejemplo, la arteria carótida), mientras que la velocidad negativa es hacia el corazón (por ejemplo, la velocidad yugular). El eje x en el espectro es el tiempo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Pendiente aplanada de la curva de función cardíaca. Una respuesta "anormal" durante un desafío de precarga está marcada por una forma de onda Doppler venosa que evoluciona como se mencionó anteriormente, pero con una respuesta arterial que no revela ningún cambio significativo o incluso una disminución en el ccFT en comparación con la línea de base, como se ve aquí. Esta constelación de hallazgos venosos y arteriales implica una curva de función cardíaca plana o, potencialmente, deteriorada con mayor precarga. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: No hay cambios en el Doppler venoso. Un desafío de precarga que no muestra un cambio significativo en la forma de onda Doppler venosa podría representar un cambio inadecuado en el llenado cardíaco, lo que significa que no se espera ningún cambio en el espectro arterial. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Caída de la precarga durante un desafío de precarga. Un desafío de precarga que muestra un aumento de la velocidad venosa y un aumento significativo en las medidas Doppler arteriales puede significar un aumento del tono adrenérgico (es decir, estimulación simpática) de modo que la función cardíaca aumente independientemente del retorno venoso. Esta circunstancia podría ser el resultado de un levantamiento de piernas "no pasivo", por ejemplo, si el paciente se esfuerza por cambiar su posición corporal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: El dispositivo en un voluntario. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El objetivo principal de este experimento visual es describir un protocolo para rastrear contemporáneamente los sustitutos de la precarga y el gasto cardíaco durante una PC bien validada utilizando un ultrasonido inalámbrico y portátil. El objetivo no es describir un protocolo de estudio específico en pacientes, per se. Sin embargo, la descripción del Doppler venoso y arterial continuo sirve como base práctica y fisiológica para diseñar estudios en pacientes con necesidad de reanimación (p. ej., período perioperatorio, sepsis) o desreanimación (p. ej., insuficiencia cardíaca congestiva, diálisis, falta de liberación de la ventilación mecánica)15,36.
El método descrito emplea un ultrasonido Doppler de onda continua portátil que suena simultáneamente una vena y una arteria principales para inferir la función cardíaca durante un PC15. Fundamental para este método es la selección de un paciente apropiado y cooperativo y garantizar un cambio mínimo de ángulo entre los vasos y el transductor durante toda la evaluación. Además, asegurar una velocidad de muesca dicrótica clara y consistente es primordial para permitir la medición consistente del tiempo sistólico. Finalmente, el usuario debe apreciar la morfología Doppler venosa y su variación a través de un espectro de presión venosa yugular (JVP), como se discutió anteriormente en los resultados representativos.
Como modificación del método descrito, en lugar de una PLR, el CP podría consistir en una infusión rápida de líquido intravenoso9, moviendo a un paciente completamente supino de horizontal a cabeza hacia abajo 15-30° (es decir, posicionamiento de Trendelenburg)10, o maniobras respiratorias como la oclusión espiratoria final34. Estos enfoques son beneficiosos porque hay menos movimiento del paciente y, aparentemente, un menor riesgo de cambio de ángulo durante la evaluación. En general, la resolución de problemas de todos los PC con ultrasonido portátil requiere una posición estable del cuello, adhesivo adicional para asegurar el ángulo de insonación, la prolongación de la evaluación cuando ocurren artefactos de fonación o deglución, el reposicionamiento del dispositivo o la adición de gel de ultrasonido para optimizar el acoplamiento acústico al paciente31.
Existen limitaciones al método de inferencia cardiovascular descrito en este manuscrito. Con respecto a la señal venosa yugular, la morfología Doppler es un sustituto de la presión venosa yugular, que a su vez es un sustituto de la presión auricular derecha37,38,39,40. Por lo tanto, no hay certeza de que la precarga cardíaca aumente en función de los cambios Doppler venosos solos. Sin embargo, la forma de onda Doppler venosa varía su morfología en función de las deflexiones de presión de la aurícula derecha17,18,41; Esto se ha observado en múltiples grandes venas además de la yugular. Por ejemplo, las evaluaciones de la vena cava superior e inferior y de las venas hepática, porta, intrarrenal y femoral estiman cualitativamente la presión venosa42. Más específicamente, la onda de velocidad venosa prominente durante la sístole está formada por el descenso x de la presión auricular derecha y la onda de velocidad diastólica por el descenso en y de la presión auricular derecha. El nadir de velocidad entre sístole y diástole se debe a la presión auricular derecha "onda v"16,17,18,42.
Además, mientras que la duración de la sístole mecánica es directamente proporcional al volumen sistólico, el tiempo sistólico, similar al SV, está mediado por la frecuencia cardíaca, la precarga, la poscarga y la contractilidad43. Mientras que la ecuación ccFT corrige la frecuencia cardíaca, una limitación de la ccFT como sustituto del volumen sistólico es que está determinada por otras entradas hemodinámicas. Sin embargo, se ha demostrado que los aumentos en el ccFT de al menos 7 ms 24 o +2%-4% detectan con precisión un aumento del 10% en el SV en pacientes críticos 24, voluntarios sanos que realizan una maniobra modificadora de precarga44,45 y voluntarios sanos sometidos a reanimación simulada de hemorragia moderada a severa27. Además, la CCFT ha sido utilizada para rastrear con precisión el cambio de SVs en la población quirúrgica electiva durante las maniobras respiratorias46. Por lo tanto, suponiendo que la poscarga y la contractilidad son relativamente constantes durante un PC enfocado, el ccFT varía principalmente debido a cambios en el SV.
Además, las contraindicaciones absolutas y relativas para este enfoque aún no se han elaborado, especialmente en pacientes. Como se señaló anteriormente, la contraindicación más común es probablemente la incapacidad de cooperar (por ejemplo, delirar, hablar, movimiento, rigores). Esto es cierto para muchos monitores modernos de signos vitales, aunque el ultrasonido portátil es particularmente sensible a la fonación y al movimiento del cuello. En consecuencia, el dispositivo funciona muy bien en pacientes intubados y paralizados en la sala de operaciones; Actualmente se está inscribiendo un estudio que utiliza el dispositivo en pacientes que reciben injertos electivos de derivación de la arteria coronaria. La variación fisiológica entre las arterias carótidas opuestas en un paciente en particular es posible; sin embargo, esta preocupación se mitiga porque, en el paradigma CP, el paciente actúa como su propio control (es decir, una intervención pre-post). En consecuencia, anticipamos que si bien los diferentes lados del cuello (Figura 5) pueden producir señales Doppler venosas y arteriales ligeramente diferentes, el cambio debe ser consistente salvo cualquier anomalía unilateral significativa (por ejemplo, estenosis). Las limitaciones físicas también pueden plantear problemas (por ejemplo, líneas centrales, collares de columna cervical, correas de traqueotomía, traumatismos, cuellos cortos o cifosis cervical grave). Las contraindicaciones fisiológicas como la estenosis carotídea moderada a grave, la estenosis aórtica, la arritmia y los patrones respiratorios anormales también son motivo de preocupación potencial. En general, sin embargo, una PLR con medidas en tiempo real del gasto cardíaco es resistente a muchos de estos problemas, incluida la arritmia 4,11. El dispositivo se está estudiando actualmente tanto en pacientes del departamento de emergencias de respiración espontánea como en la sala de operaciones; La proporción con señales inutilizables se deducirá de estos datos.
La importancia del método descrito anteriormente es que el ultrasonido adherido puede muestrear minutos de datos continuos, mientras que los abordajes manuales se limitan típicamente a unos pocos ciclos cardíacos48,49. Además, el software para el ultrasonido portátil mide el coeficiente de variación Doppler arterial. A partir de esto, se implementa una "ventana inteligente" para muestrear un número suficiente de ciclos cardíacos al inicio y durante la intervención; Este instrumento estadístico adapta la precisión de medición para cada desafío de precarga47. Además, dado que el ultrasonido portátil permanece fijado al paciente, disminuye el riesgo de factores humanos50,51 que aumentan la variabilidad de la medición; Esto es válido tanto para la insonación arterial como para la venosa. Otro aspecto significativo de este método es que la evaluación Doppler venosa y arterial contemporánea permite al clínico evaluar indirectamente la precarga cardíaca durante una maniobra dinámica; Esto es recomendado por expertos en el campo13, pero rara vez se realiza porque medir la presión auricular correcta es engorroso. En consecuencia, el Doppler venoso-arterial continuo durante un PC da una imagen más profunda de la función cardíaca al lado de la cama. Si bien este método descrito anteriormente puede ser utilizado para juzgar la reanimación con líquidos intravenosos, también es prometedor para medir la "desreanimación"15,52 o predecir la desconexión de la ventilación mecánica 53 y debe explorarse en futuras investigaciones clínicas. Por ejemplo, la diuresis de pacientes con sobrecarga de volumen puede revelarse por signos de caída de la presión auricular derecha dentro de la señal Doppler venosa a medida que avanza la eliminación del volumen. Además, si el paciente recibe una RPP antes y después de la diálisis, el cambio en las medidas Doppler arteriales debe indicar un aumento de la función cardíaca, como se informó anteriormente52.
Un método de Doppler venoso-arterial continuo durante una PC se logra mejor siguiendo los seis pasos generales descritos anteriormente en la sección de protocolo. Un novedoso sistema de ultrasonido Doppler inalámbrico y portátil ayuda a este paradigma adhiriéndose a un paciente y permitiendo un ángulo de insonación relativamente fijo durante el cambio de precarga. Fundamentalmente, el Doppler venoso-arterial simultáneo, instantáneo puede elaborar los dos ejes de la relación Frank-Starling-Sarnoff y, por lo tanto, dar nuevos conocimientos sobre la función cardíaca. Esto es especialmente importante cuando se trata a pacientes gravemente enfermos; Tanto la administración como la eliminación del volumen podrían refinarse con este nuevo enfoque. Si bien la discusión anterior se limita en gran medida a las aplicaciones hospitalarias, también son posibles usos ambulatorios adicionales dentro de las esferas de insuficiencia cardíaca congestiva, insuficiencia renal crónica e hipertensión pulmonar. En consecuencia, el Doppler venoso-arterial continuo puede desbloquear canales imprevistos de exploración dentro de la hemodinámica y disciplinas médicas relacionadas.
J.E.S.K., S.O.G., D.J., L.M.H., E.R., G.C., J.K.E. trabajan para Flosonics Medical, la start-up que construye el ultrasonido Doppler portátil; R.A. y B.N. declaran que no hay intereses en conflicto.
Ninguno.
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