České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství katedra biomedicínské techniky

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství katedra biomedicínské techniky

Respirační dny 2014 – odborná konference zaměřená na novinky a prezentaci výsledků výzkumných projektů v oblasti konvenční i nekonvenční umělé plicní ventilace 10. až 12. září 2014 Přední Labská u Špindlerova Mlýna

Sborník abstraktů

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství katedra biomedicínské techniky

Respirační dny 2014 – odborná konference zaměřená na novinky a prezentaci výsledků výzkumných projektů v oblasti konvenční i nekonvenční umělé plicní ventilace

10. až 12. září 2014 Bumbálka, Přední Labská u Špindlerova Mlýna

Program konference: Středa 10. 9. 2014: 18:00 – 18:15 18:15 – 19:45 19:45 – 20:15

Zahájení konference Plenární přednáška: Novinky v technickém zajištění umělé plicní ventilace (prof. Ing. Karel Roubík, Ph.D., ČVUT FBMI Kladno) Plenární přednáška: Modelování respiračního systému pomocí elektroakusticé analogie (Ing. Martin Rožánek, Ph.D., ČVUT FBMI Kladno) Čtvrtek 11. 9. 2014:

09:00 – 10:30 10.30 – 12.00

Ventilační wokshopy I a II Plenární přednáška: Vysokofrekvenční ventilace I – koncept a technické zajištění (Marianna Laviola, MSc., Ph.D., ČVUT FBMI); pozn.: přednáška v angličtině

13:00 – 14:30

Plenární vyzvaná přednáška: Umělá plicní ventilace v anesteziologii (MUDr. Tomáš Tyll, Ph.D., KAR UVN Praha) Prezentace odborných sdělení (I. blok) Vyzvaná přednáška: Metody neinvazivní ventilace novorozenců (Ing. Petr Kudrna, ČVUT FBMI Kladno) Vyzvaná přednáška: Klinický efekt CPAP a BiPAP u nezralých novorozenců (MUDr. Ivana Vrbová, GPK VFN Praha) Společenský večer

14:45 – 18:00 18:00 – 18:30 18:30 – 19:00 19:30

Pátek 12. 9. 2014: 09:00 – 09:30 09:30 – 11:45 11:45 – 12:15

12:15 – 12:30

Vyzvaná přednáška: Současné možnosti impedanční kardiografie (Ing. Ondřej Hajný, ČVUT FBMI Kladno) Prezentace odborných sdělení (II. blok) Plenární přednáška: Vysokofrekvenční ventilace II – klinické aplikace HFOV (Marianna Laviola, MSc., Ph.D., ČVUT FBMI; MUDr. Tomáš Tyll, Ph.D., Ústřední vojenská nemocnice v Praze, KARIM; MUDr. Martin Müller, Ústřední vojenská nemocnice v Praze, KARIM); pozn.: přednáška formou řízené diskuse v angličtině Sumarizace výsledků odborných diskusí a zakončení konference

Výbor koference: Ing. Martin Rožánek, Ph.D.

předseda organizačního výboru, telefon: 604 577 226, e-mail: [email protected]

Ing. Petr Kudrna Ing. Jakub Ráfl

člen organizačního výboru konference člen organizačního výboru konference

prof. Ing. Karel Roubík, Ph.D.

prezident konference tel. 603 479 901, e-mail: [email protected]

Sborník abstraktů: Za věcnou i obsahovou správnost zveřejněných příspěvků výhradně odpovídají autoři. Editoři sborníku: Ing. Petr Kudrna a Ing. Martin Rožánek, Ph.D. Vydáno v prosinci 2014.

Tento sborník je k dispozici též v elektronické podobě na adrese www.ventilation.cz.

Poděkování Konference Respirační dny 2014 byla podpořena z prostředků ČVUT v Praze, projektu číslo SVK SVK 52/14/F7 Studentské grantové soutěže ČVUT v Praze. Některé prezentované práce byly podpořeny z projektu Podpora zkvalitnění týmů výzkumu a vývoje a rozvoj intersektorální mobility na ČVUT v Praze CZ.1.07/2.3.00/30.0034

4

Obsah Předmluva

6

Prezentace k plenární přednášce Respirační dny 2014 Součást přednášky: Vysokofrekvenční ventilace I – koncept a technické zajištění Marianna Laviola

7

Regulace tlaku vzduchu při podpoře spontánního dýchání pacienta na vysokofrekvenční oscilační ventilaci Jakub Ráfl

15

Studium rezistivity plic novorozenců s bronchopulmonálí dysplázií pomocí EIT Kristýna Buzková

16

Automatizovaný měřič poddajnosti modelů respirační soustavy Václav Ort

17

Experimentální monitor pro využití v laboratoři umělé plicní ventilace Jakub Johánek

18

Vliv senzoru průtoku na tlakové parametry vysokofrekvenční ventilace a fyziologické parametry animálního modelu Barbora Hřibalová

19

Vliv přidání měřicí clony do pacientského okruhu vysokofrekvenčního ventilátoru na velikost dechového objemu Jakub Svoboda

20

Senzor průtoku pro vysokofrekvenční oscilační ventilaci Radka Procházková

22

Studium distribuce tlakových amplitud respiračním systémem při HFJV Anežka Stránská

23

Vliv plicní mechaniky na umělou plicní ventilaci u celotělového simulátoru Lucie Roškotová

24

Navození anestezie u celotělového simulátoru Tereza Antošová

25

Spontánní a asistovaná ventilace na celotělovém simulátoru Gabriela Duhárová

26

Studium možností využití EKG signálu k detekci oběhové adverze umělé plicní ventilace Monika Stránská

27

Monitorování plicní embolie pomocí elektrické impedanční tomografie (případová studie) Vladimír Sobota

29

5

6

Předmluva Vážení čtenáři,

jak praví latinské rčení „Tempus Fugit“, čas plyne. Uplynul i další rok, a opět držíte ve svých rukách sborník z odborné konference Respirační dny 2014. Tato, v pořadí třetí, zářiová konference pořádaná výzkumnou skupinou prof. Karla Roubíka, pod záštitou Katedry biomedicínské techniky FBMI ČVUT v Praze proběhla na tradičním místě - na chatě Bumbálka, Přední Labská u Špindlerova Mlýna. Oproti loňským ročníkům se pořadatelům podařilo zajistit na konferenci přednášky nejen klinických specialistů z oborů anesteziologie a neonatologie z tuzemska ale i výzkumného pracovníka ze zahraničí. Vystoupení Marianny Lavioly z Milánské Polytechniky vhodně a poutavě doplnilo program Respiračních dní 2014. Prezentované studentské práce, jejíž abstrakty jsou uvedeny v tomto sborníku, byly organizátory a jejich hosty přijmány velice kladně a vzniklé diskuse nad tématy byly vždy přínosné a inspirující. Vzhledem k tomu, že dýchání a problémy s ním spojené zřejmě nikdy nevyjdou z módy, je přáním pořadatelů zajistit konání Respiračních dní i v roce 2015.

7

Prezentace k plenární přednášce

Respirační dny 2014 Součást přednášky: Vysokofrekvenční ventilace I – koncept a technické zajištění (Marianna Laviola, MSc., Ph.D., ČVUT FBMI) přednáška v angličtině

8

Tidal volume measurement during HFOV - The Italian experience Marianna Laviola PhD Czech Technical University in Prague Faculty of Biomedical Engineering

Práce byla podpořena z projektu Podpora zkvalitnění týmů výzkumu a vývoje a rozvoj intersektorální mobility na ČVUT v Praze CZ.1.07/2.3.00/30.0034

9

Opto-electronic plethysmography – OEP: what it is OEP System is an innovative and non-invasive product developed by BTS for studying pulmonary ventilation and assessing the mechanics of breathing. OEP monitors the main ventilatory parameters by measuring the chest wall volume and its variations during respiration breath by breath, all through long periods of time, with no need of a mouthpiece. It can be used during static tasks as well as physical exercise on the ergometer or treadmill. It’s a tool for the evaluation of non cooperative patients whatever posture they might have and for long periods of time.

Marianna Laviola, PhD

3

Opto-electronic plethysmography – OEP: How it works (1) • The technique is based on movement detection by a certain number of retro-reflective markers noninvasively placed on the subjects' chest wall (thorax and abdomen). • The number of markers depends on the size and position of subject: - in seated position of adults 89 markers (anterior and posterior part of chest wall); - in supine position of adults 52 markers (anterior part of chest wall); - in supine position of children 45 or 41 markers (anterior part of chest wall).

Model 89 mks (anterior view) Marianna Laviola, PhD

10

Model 41 mks 4

Opto-electronic plethysmography – OEP: How it works (2) • Eight infrared video cameras capture the markers’ positions at a sampling rate of 60Hz. • The three-dimensional spatial coordinates of the markers are calculated by a motion analyzer. • A closed surface of the total subject’s trunk is reconstructed by connecting the coordinates of the markers and the volume enclosed by this surface is computed by means of an algorithm based on the Gauss’ theorem. • On the basis of a geometric model OEP measures the volume within the thoracic-abdominal wall and its variations during breathing. • The chest wall is modeled into three compartments: pulmonary rib cage (RCp), the abdominal rib cage (RCa) and abdomen (AB). *

* Aliverti A, Gattinoni L. Compartmental analysis of breathing in the supine and prone positions by optoelectronic plethysmography. Ann Biomed Eng 2001. Marianna Laviola, PhD

5

Opto-electronic plethysmography – OEP: How it works (3)

Motion analysis system Geometrical models

3D markers’ position

Rib cage (pulmonary) RCp Diaphragm Zone of apposition

Volume computing: Gauss theorem

Rib cage (abdominal) RCa Abdomen AB

Chest wall volumes (Vrcp,Vrca, Vab, Vcw)

Marianna Laviola, PhD

11

6

Chest wall respiratory muscles and opto-electronic plethysmography Pao AW Pao Pulmonary rib cage (RCp)

Palv L

AW

Ppl diaphragm

Palv Abdominal rib cage (Rca)

Ppl

L

ribcage muscles

DI DI

Pab

Pab

Abdom. muscles

Abdomen (AB)

AB

chest wall

RC AB

Pbs Pbs 6

Opto-electronic plethysmography – OEP: Tidal Volume Tidal Volume (L)

right

left

time (sec)

Laviola M. et al. Thoraco-Abdominal Asymmetry and Asynchrony in Congenital Diaphragmatic Hernia. Ped Pulm Jul 2014 Marianna Laviola, PhD

12

8

Opto-electronic plethysmography – OEP: Technical Features • • • • •

Control workstation for the acquisition and integration of kinematic data with analog signals, including all the software applications for operation and processing. Infrared cameras and illuminators are provided with floor stands or wall stands. Spherical and hemispherical reflecting markers. Kinematic data acquisition frequency: 60 Hz and submultiples. Analog data acquisition frequency: up to 120 Hz.

Spherical and Hemispherical markers

Video cameras

Marianna Laviola, PhD

9

Opto-electronic plethysmography – OEP: Clinical Applications It is extremely useful to: •Patients with respiratory conditions, obstructive and restrictive (COPD)*; •Pre-term infants; •Patients in pediatric age; •Patients who have undergone thoracic surgery (i.e. lungs transplantation and CDH)**; •Patients with neuromuscular diseases (DMD); •Patients undergoing mechanically assisted ventilation.

* Priori R. et al. The effect of posture on asynchronous chest wall movement in COPD. J Appl Physiol Feb 2013 **Nosotti M., Laviola M. et al. Variations of thoraco abdominal volumes after lung transplantation measured by optoelectronic plethysmography. Transpl Proc Apr 2013 ** Laviola M. et al. Thoraco-Abdominal Asymmetry and Asynchrony in Congenital Diaphragmatic Hernia. Ped Pulm Jul 2014 Marianna Laviola, PhD

13

10

Opto-electronic plethysmography – OEP: An Animal Study Sutterlin R. Priori R. et al. Frequency dependence of lung volume changes during superimposed highfrequency jet ventilation and high-frequency jet ventilation. British Journal of Anaesthesia 2014 Jan. The aim of this study was to systematically compare high-frequency jet ventilation (HFJV) with superimposed highfrequency jet ventilation (SHFJV) by assessing chest wall volume variations and gas exchange in relation to variable high frequency. SHFJV or HFJV were used alternatively to ventilate the lungs of 10 anaesthetized pigs (21-25 kg). The low-frequency component was kept at 16 min(-1) in SHFJV. In both modes, high frequencies ranging from 100 to 1000 min(-1) were applied in random order and ventilation was maintained for 5 min in all modalities. Chest wall volume variations were obtained using opto-electronic plethysmography.

In a porcine model, SHFJV was more effective in increasing end-expiratory volume than single-frequency HFJV, but both modes may provide adequate ventilation in the absence of airway obstruction and respiratory disease. Marianna Laviola, PhD

11

References 1.

Aliverti A, Dellacà R, Pelosi P, Chiumello D, Gattinoni L, Pedotti A. Compartmental analysis of breathing in the supine and prone positions by optoelectronic plethysmography. Ann Biomed Eng 2001;29:60–70.

2.

Cala SJ, Kenyon CM, Ferrigno G, Carnevali P, Aliverti A, Pedotti A, Macklem PT, Rochester DF.Chest wall and lung volume estimation by optical reflectance motion analysis. J Appl Physiol. 1996;81:2680-9.

3.

Aliverti A, Ghidoli G, Dellacà RL, Pedotti A, Macklem PT. Chest wall kinematic determinants of diaphragm length by optoelectronic plethysmography and ultrasonography. J. Appl. Physiol. 2003;94:621-630.

4.

Aliverti A, Cala SJ, Duranti R, Ferrigno G, Kenyon CM, Pedotti A, Scano G, Sliwinski P, Macklem PT, Yan S. Human respiratory muscle actions and control during exercise. J Appl Physiol. 1997;83:1256-69.

5.

Kenyon CM, Cala SJ, Yan S, Aliverti A, Scano G, Duranti R, Pedotti A, Macklem PT. Rib cage mechanics during quiet breathing and exercise in humans. J Appl Physiol 1997;83:1242-1255.

6.

Laviola M. , Zanini A., Priori R, Macchini F, Leva E., Torricelli M., Ceruti C., Aliverti A.: Thoraco-abdominal asymmetry and asynchrony in congenital diaphragmatic hernia. Ped.Pulm. 2014 Jul

7.

Nosotti M, Laviola M, Mariani S, Privitera E, Mendogni P, Nataloni IF, Aliverti A, Santambrogio L. Variations of thoraco abdominal volumes after lung transplantation measured by opto-electronic plethysmography. Transplant Proc. 2013; 45:1279-1281.

8.

Priori R, Aliverti A, Albuquerque AL, Quaranta M, Albert P, Calverley PMA. The Effect of Posture on Asynchronous Chest Wall Movement in COPD. J Appl Physiol 2013;114:1066-1075.

9.

Wilkens H, Weingard B, Lo Mauro A, Schena E, Pedotti A, Sybrecht GW, Aliverti A. Breathing pattern and chest wall volumes during exercise in patients with cystic fibrosis, pulmonary fibrosis and COPD before and after lung transplantation. Thorax. 2010;65:808-814.

Marianna Laviola, PhD

14

12

Abstrakty odborných sdělení

Respirační dny 2014

15

Regulace tlaku vzduchu při podpoře spontánního dýchání pacienta na vysokofrekvenční oscilační ventilaci Jakub Ráfl České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Vysokofrekvenční oscilační ventilace (High-frequency oscillatory ventilation, HFOV) využívá velmi malé dechové objemy ventilační směsi dodávané do plic pacienta s frekvencí 3–15 Hz, tedy výrazně vyšší než je spontánní dechová aktivita pacienta. Při HFOV je v pacientském okruhu a v dýchacích cestách pacienta udržován konstantní střední tlak (Continuous distending pressure, CDP) ventilační směsi, na který jsou superponovány oscilace membrány, které zajišťují dostatečnou výměnu plynů v respiračním systému pacienta. Ve ventilátoru SensorMedics 3100B, určeném pro HFOV dospělých pacientů, je CDP určen velikostí konstantního průtoku vzduchu Qbias pacientským okruhem a nastavením odporu exspiračního balónkového ventilu. SensorMedics 3100B nepodporuje spontánní dechovou aktivitu pacienta; při spontánním nádechu nestačí Qbias pokrýt průtok vzduchu do pacienta, což vede k poklesu CDP, a naopak při spontánním výdechu je zvýšen průtok vzduchu balónkovým ventilem, což vede ke zvýšení CDP. Cílem této práce je kompenzovat nežádoucí výkyvy CDP, způsobené spontánním dýcháním, řízením průtoku vzduchu pacientským okruhem ventilátoru SensorMedics 3100B. Metody: Dva řízené ventily, inspirační a exspirační, byly přidány k okruhu ventilátoru SensorMedics 3100B. Inspirační řízený ventil byl připojen paralelně s původním přívodem Qbias a exspirační řízený ventil byl připojen paralelně s balónkovým exspiračním ventilem. Ustálený stav (pracovní bod) je zajištěn původním systémem ventilátoru SensorMedics 3100B. Přidané řízené ventily kompenzují, snížením nebo zvýšením průtoku, pouze odchylku tlaku na vstupu dýchacích cest pacienta od ustáleného stavu CDP. Dynamické chování původního balónkového ventilu je odlišné při zvýšení nebo snížení průtoku vzduchu ventilem. Každý z přidaných ventilů je řízen vlastním PI (proporčně-integračním) regulátorem. Pro hladké předávání řízení mezi jednotlivými regulátory sleduje vždy neaktivní regulátor výstup regulátoru aktivního. Spontánní dýchání bylo simulováno průtokem z a do pacientského okruhu o velikosti 50 LPM. Nastavení ventilátoru bylo CDP 20 cmH2O a Qbias 40 LPM. Výsledky: Při simulovaném spontánním nádechu bylo snížení CDP kompenzováno otevřením inspiračního řízeného ventilu v čase 76 ms. Zvýšení CDP při spontánním výdechu bylo kompenzováno otevřením exspiračního řízeného ventilu během 86 ms. Diskuse: Zjištěná kompenzace tlaku v časech menších než 100 ms je plně srovnatelná s chováním moderních konvenčních ventilátorů. Dva použité řízené ventily a jejich umístění paralelně s původním systémem zajistí nezávislost původního systému SensorMedics 3100B na fungování přidaných ventilů, a tedy i bezpečnost pacienta. Stabilita a rychlost řízení je nicméně ovlivněna nastavením pracovního bodu (CDP a Qbias) při HFOV.

16

Závěr: Nežádoucí výkyvy CDP při spontánním dýchání během HFOV je možno účinně eliminovat použitím dvou řízených ventilů; inspiračního a exspiračního.

17

Studium rezistivity plic novorozenců s bronchopulmonálí dysplázií pomocí EIT Kristýna Buzková České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected] Úvod: Elektrická impedanční tomografie (EIT) je neinvazivní, diagnostická, zobrazovací metoda vhodná k funkčnímu vyšetření plicní tkáně. Bronchopulmonální dysplázie (BPD) je onemocnění nezralých novorozenců, které vzniká jako následek umělé plicní ventilace a projevuje se zejména strukturálními změnami plicní tkáně. Se vzrůstajícím obsahem kapalin a pevných látek v plicích klesá jejich rezistivita, což je měřitelné pomocí EIT. Cílem této práce je zkoumání rezistivity u extrémně nezralých novorozenců s BPD a zjištění, zda je možné využít EIT jako nástroj pro stanovení stupně postižení BPD v závislosti na absolutní rezistivitě plic. Metody: V této prospektivní, intervenční studii schválené etickou komisí bylo za spolupráce s Gynekologickoporodnickou klinikou 1. LF UK a VFN změřeno celkem 10 novorozenců narozených během 24. až 28. gestačního týdne, tj. extrémně nezralých. Tito novorozenci byli rozděleni do dvou skupin podle závislosti na kyslíku ve 36. gestačním týdnu (E. Bancalari, Semin Perinatol, 2006), což bylo také stáří novorozenců během měření. Všichni tito novorozenci byli dříve mechanicky ventilováni a trpěli BPD. Výsledky byly porovnány s kontrolní skupinou šesti extrémně nezralých novorozenců bez BPD. Každé měření proběhlo v deseti opakováních jak v poloze supinace, tak pronace v souladu s přesnou metodikou vytvořenou pro tuto studii. Pro měření byl využit EIT systém Maltron Sheffield Mk 3.5. Výsledky byly získány zprůměrováním jednotlivých měření. Výsledky: Absolutní rezistivita plic má tendenci se vzrůstající mírou postižení BPD klesat. Na obrázku 1 je porovnání rezistivity kontrolní skupiny a skupiny s horším stupněm BPD. Diskuze:

Pokles

rezistivity

u novorozenců s velkou mírou postižení BPD je způsoben strukturálními změnami plicní

tkáně,

které

jsou

následkem

specifické poporodní péče, kterou tito pacienti procházejí. Skupina s mírnější Obrázek 1: Absolutní rezistivita plic pro kontrolní skupinu a skupinu se formou BPD se od skupiny kontrolní

závažnější formou BPD.

příliš nelišila, což může být způsobenou nepřesností měření, které je ovlivněno například pohybem pacienta při měření. Pro směrodatnější závěry je však potřeba podstatně větší soubor dat. Závěr: EIT se jeví jako vhodný neinvazivní nástroj k měření rezistivity plic, pomocí níž lze určit míru závažnosti BPD.

18

Automatizovaný měřič poddajnosti modelů respirační soustavy Václav Ort České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Poddajnost popisuje akumulační vlastnosti modelů respirační soustavy. V současné laboratorní praxi se pro měření poddajnosti modelů používají kalibrační objemové stříkačky a měření probíhá manuálně. Cílem práce je navrhnout automatizovaný systém pro měření poddajnosti modelů respirační soustavy a ovládací software. Metody: Poddajnost je počítána jako podíl objemu vzduchu dodaného do modelu a vyvolané změny tlaku v modelu. Dodaný objem je určen dobou konstantního průtoku vzduchu. Konstantní průtok je zajištěn sériovým zapojením redukčního a škrticího ventilu. Doba průtoku je řízena otevřením a uzavřením on/off ventilu. Výsledky: Schéma realizovaného zapojení je na obrázku 1. Rozvodný vzduchový systém je připojen na zdroj vysokého tlaku přes redukční ventil nastavený na 300 kPa. Dvě paralelní větve složené vždy ze škrticího a dvoucestného on/off ventilu slouží k měření lineární charakteristiky (pomalá změna tlaku, průtok 0,1 L/s) a impulzní charakteristiky (rychlá změna tlaku, průtok 1 L/s). Měření tlaku v modelu zajišťuje tlakový senzor MPX5010 (0–10 kPa) a signál zpracovává karta NiDAQ 6009 (14 Bit, 48 kS/s). Trojcestné ventily zajišťují odstranění přetlaku v měřeném modelu a odvedení tlakových rázů vzniklých při otevření on/off ventilů na začátku měření mimo měřený model. Pilotní měření ukázalo odchylku v dávkování objemu plynu ± 20 mL při impulzním měření a ± 11 mL při lineárním měření bez ohledu na dodaný objem. Manuálním měřením byla určena poddajnost na ± 13,3 mL/cm H2O a měřičem 12,7 mL/cm H2O. Diskuze: Dosavadní nepřesnosti v dávkování plynu vznikají pravděpodobně netěsností vzduchového systému nebo modelu respirační soustavy. Je potřeba ověřit těsnost systému a její vliv na dávkování plynu. Dále je potřeba sestavit protokol pro ověření měřiče a provést ověření a následně přístroj zapouzdřit. Závěr: Byl navržen automatizovaný systém pro měření poddajnosti modelů respirační soustavy a ovládací software. Systém umožňuje lineární i impulzní měření průběhu tlaku vzduchu v modelu v čase a na základě těchto hodnot vypočítat poddajnost modelu.

19

Experimentální monitor pro využití v laboratoři umělé plicní ventilace Jakub Johánek České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Kontinuálně monitorovat tlaky a průtoky ve ventilačním okruhu či v modelu respirační soustavy na několika místech (5 a více) je možné pouze pomocí drahých přístrojů, technicky se však nejedná o náročné úlohy. Z tohoto důvodu vznikl požadavek na realizaci zařízení, které daný problém vyřeší. Zásadním požadavkem na experimentální monitor tlaků a průtoků je přesně měřit zmíněné veličiny až na deseti různých místech. Dále je požadováno zobrazování průběhů veličin na monitoru v reálném čase a naměřená data ukládat ve formátu, který se běžně používá i na kancelářských PC. Metody: Realizované deseti-kanálové zařízení využívá moderních diferenciálních senzorů tlaku, precizních nízkošumových zesilovačů, vícekanálové sběrací karty NIDAQ 6210 a SW pro zobrazení měřených veličin LabView Signal Express. Data lze ukládat ve formátu .xls a poté načíst do programu MatLab, kde je možné provádět zpracování naměřených dat. Ověření měřícího systému bylo provedeno ve dvou zapojení jednoho měřícího senzoru ke kalibrátoru. V prvním případě byl na port č.1 přiveden větší tlak než na port č.2 (P1 > P2), v druhém případě byl na port č.1 přiveden nižší tlak než na port č.2 (P1 < P2). Výsledky: V případě měření v zapojení P1 > P2 byla přesnost měření 1,54 %, a v případě měření v zapojení P1 < P2 měřicí zařízení dosáhlo přesnosti měření 0,29 %. Pro případ zapojení P1 > P2 byla vypočtena přesnost měření pro provedení SW korekce, chyba měření pak vyšla 0,22 %. Diskuze: Snížená přesnost měření je v případě zapojení P1 > P2 pravděpodobně způsobena mírně nelineární převodní charakteristikou v tomto zapojení portů, i když se jedná o tlakový senzor s lineární převodní charakteristikou. Závěr: Z naměřených výsledků je patrné, že senzor má v zapojení P1 > P2 menší přesnost měření než v případě zapojení P1 < P2 a proto je v případě zapojení P1 < P2 nutné provádět SW korekci.

20

Vliv senzoru průtoku na tlakové parametry vysokofrekvenční ventilace a fyziologické parametry animálního modelu Barbora Hřibalová České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Monitorování ventilačních parametrů je nezbytnou součástí při vedení umělé plicní ventilace. U vysokofrekvenční ventilace nejsou běžně monitorovány dechové objemy. Tyto objemy lze měřit senzorem průtoku realizovaným jako tlaková diferenční clona. Cílem této práce je navrhnout doporučení pro optimalizaci nastavení vysokofrekvenční ventilace u neonatologických pacientů při zapojení senzoru průtoku do ventilačního okruhu. Metody: Byly vytvořeny dvě experimentální měřicí linky zakončené rigidním modelem plic pro simulaci vysokofrekvenční tryskové (HFJV) a vysokofrekvenční oscilační ventilace (HFOV). Byl sledován tlak v modelu plic, a to ve dvou případech. V prvním případě byl do ventilačního okruhu zapojen senzor průtoku, ve druhém nikoli. Střední hodnota tlaku v obou případech byla porovnána a byl zjištěn tlakový úbytek. Výsledky: Tlakový úbytek se při HFJV pohyboval od 7 % do 17 % a při HFOV od 17 % do 28 % dle použité ventilační frekvence. Diskuze: Při zapojení senzoru průtoku do ventilačního okruhu dochází k nevratnému tlakovému úbytku, který roste s použitou ventilační frekvencí. Narušení distribuce ventilačních plynů a konstantní tlaková ztráta při vysokofrekvenční ventilaci můžou mít za následek nedostatečné odvětrávání CO2 z plic pacienta, což vede k celkovému nežádoucímu ovlivnění vnitřního prostředí. Konstantní tlakovou ztrátu lze kompenzovat navýšením tlaku při iniciálním nastavení ventilátoru. Nakolik jsou změny fyziologických parametrů při vysokofrekvenční ventilaci monitorované pomocí senzoru s integrovanou diferenční clonou závažné a zda kompenzace tlakové ztráty nebude mít negativní dopad na hemodynamické parametry, doposud nebylo studováno a je to předmětem budoucího výzkumu. Závěr: Ze zjištěných tlakových úbytků vznikajících při použití senzoru průtoku bylo vytvořeno doporučení pro optimalizaci nastavení HFJV a HFOV v podobě převodní tabulky, podle níž se dle použité ventilační frekvence navýší iniciální nastavení tlaku. Testování vysokofrekvenčního ventilačního okruhu s kompenzovaným tlakovým úbytkem na senzoru průtoku proběhne na animálním modelu s hmotností do 10 kg. Bude využito elastického pásu, díky němuž bude při kompenzaci tlakového úbytku docíleno stejného rozpínání hrudníku jako při absenci senzoru průtoku ve ventilačním okruhu.

21

Vliv přidání měřicí clony do pacientského okruhu vysokofrekvenčního ventilátoru na velikost dechového objemu Jakub Svoboda České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Pacientským okruhem ventilátoru se rozumí soustava pneumatických prvků, která zprostředkovává a upravuje dodávání plynů z ventilátoru do a z pacienta. Složení pacientského okruhu se velmi liší v závislosti na způsobu ventilace pacienta. Pokud je nutné u vysokofrekvenční ventilace měřit průtok, jehož integrací v čase se dá zjistit dechový objem, zapojuje se do pacientského okruhu další komponenta. Průtočný odpor této komponenty však není zanedbatelný a její zapojení se projeví na velikosti dechového objemu. Metody: Účelem měření bylo ukázat, jaký vliv na dechový objem bude mít přidání měřicí clonky do systému pro umělou plicní ventilaci. Dechový objem lze zjistit dvěma způsoby. Prvním způsobem je integrace průtoku v čase, druhým způsobem je měřit změnu tlaku v modelu plic a následně pomocí známé poddajnosti modelu dopočítat dechový objem. Z tohoto důvodu byla jako model plic zvolena rigidní nádoba o objemu 54 l a poddajnosti 42 ml/cmH2O. Jako ventilátor byl použit oscilační ventilátor Sensormedics 3100B. K dispozici byly dvě dospělé clonky jedna na principu vyhřívaného drátu a druhá diferenční. Na ventilátoru bylo vždy jednotné nastavení BIAS flow, středního tlaku, velikosti oscilací a měnila se pouze frekvence oscilací. Průběh tlaku byl zaznamenáván pomocí senzorů umístěných v nádobě. Následně byla data zpracována a vyhodnocena. Výsledky: Jak je vidět na grafu č.1, tak při přidání jakékoli clonky se sníží hodnota dechového objemu oproti dechovému objemu okruhu bez clonky.

Graf č. 1: průběh dechového objemu v závislosti na použité clonce. Legenda: modrá – měření bez clonky, červená – použití diferenční clonky, zelená – použití senzoru s vyhřívaným drátem.

Diskuze: Při srovnání clonek mezi sebou při stejném režimu ventilace je vidět, že diferenční clonka ovlivňuje výrazně méně hodnotu dechového objemu maximálně o 10 %, zatímco 22

pokles dechového objemu při použití senzoru s vyhřívaným drátem se pohybuje v rámci 1530%.

Závěr: Výsledkem experimentu bylo potvrzení předpokladu, že zapojení měřicích clonek do pacientského okruhu snižuje hodnotu dechového objemu při umělé plicní ventilaci.

23

Senzor průtoku pro vysokofrekvenční oscilační ventilaci Radka Procházková České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: U vysokofrekvenční oscilační ventilace (HFOV) se běžné klinické praxi nepoužívají senzory pro monitoraci dechového objemu. Jeden z dříve testovaných senzorů je vyhřívaný drát, který se zanáší exkrementy a dochází ke zkreslení výsledků. Cílem práce je vytvořit průtokový senzor – clona či venturiho trubice, který bude optimalizován v programu Comsol Multiphysics. Vlastnosti senzorů budou ověřovány v laboratorních podmínkách a následně testovány na animálním modelu. Z dat bude vyhodnocen ideální senzor pro HFOV. Metody: Senzory budou simulovaný v programu Comsol Multiphysics, který pomůže optimalizovat umístění měřicích portů v návrhu v programu Solidworks, který poskytne rozhrání pro výrobu technologií Rapid prototyping – tzv. 3D tisk. Prototypům senzorů bude vytvořena charakteristika závislost průtoku na diferenčním tlaku. Modely budou testovány v laboratorním okruhu. Laboratorní testování vybere vhodný senzor pro použití na animálním experimentu. Diskuze: Z naměřených dat určíme ideální odpor clony, který by měl být co nejmenší, ale současně takový, aby tvořil tlakový rozdíl. Simulace ukazuje, že umístění měřicích portů dle normy je méně přesné. Ukazuje se, že je vhodnější měřicí porty přisadit k clonovému kotouči pro lepší použití u HFOV. Závěr: Simulací budou optimalizovány návrhy senzorů a upravena poloha měřicích portů pro sběr dat. Prototypy budou laboratorně otestovány a vyhodnoceny pro vhodné použití. Výsledná vhodnost senzoru bude potvrzena testováním na animálním modelu.

24

Studium distribuce tlakových amplitud respiračním systémem při HFJV Anežka Stránská České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Vysokofrekvenční trysková ventilace HFJV (HighFrequency Jet Ventilation) se v klinické praxi využívá při otorhinolaryngologických operačních výkonech, hrudní chirurgii a velice často také při akutních stavech neonatálních pacientů. HFJV je indikováno pacientům s těžkým respiračním selháním v případech, kdy selhávají konvenční ventilační techniky, popřípadě vysokofrekvenční oscilační ventilace HFOV (HighFrequency Oscillatory Ventilation) a zároveň jsou tito pacienti nezpůsobilí pro extrakorporální membránovou oxygenii ECMO. Cílem této práce je zjistit, jak se tlakové vlny generované HFJV šíří v respiračním systému v závislosti na různých stavech respiračního systému. Metody: Bude navržen a realizován model respiračního systému, na kterém proběhnou ověření a laboratorní měření pomocí měřicího katétru. Jako měřicí katétr se použije experimentální monitor pro využití v laboratoři umělé plicní ventilace bakaláře Jakuba Johánka zvaný „Chobotnice“. Dále se bude realizovat sada měření na animálních modelech při různém stavu respirační soustavy. Použitý ventilátor pro ventilaci bude LifePulse (Bunnell, Salt Lake City, UT). Výsledky: Předpokládá se, že tlakové amplitudy budou tlumeny a rychlost proudění plynné směsi skrz pevný odpor endotracheální trubice bude postupně snižována. Bude vhodné analyzovat deformaci tlakové amplitudy v každé větvi a určit vliv poddajnosti plic na velikost tlakové amplitudy. Diskuze: Lze předpokládat, že mechanické parametry respiračního systému, jakou je geometrie dýchacích cest, poddajnost plic a odpor dýchacích cest, budou mít vliv na efektivitu dodávky dechových objemů do plic. Závěr: Výstupem této práce bude vytvoření porovnání a zhodnocení útlumu tryskových dechů v okruhu a proximální části respiračního systému při ventilaci u modelu ARDS a kontrolní skupiny.

25

Vliv plicní mechaniky na umělou plicní ventilaci u celotělového simulátoru Lucie Roškotová České vysoké učení technické v Praze, fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Technika umělé plicní ventilace plně či částečně zajišťuje průtok plynů respiračním systémem a snaží se udržet krevní plyny v takovém složení a množství, aby se co nejvíce přibližovaly hodnotám fyziologickým. Celotělový pacientský simulátor slouží jako výukový model pro zdravotnická povolání a pro jeho správné používání je nezbytná dobrá znalost chování simulátoru v určitých situacích, jako je např. použití umělé plicní ventilace. Práce se zabývá analýzou vlivu změn mechanických parametrů respirační soustavy celotělového pacientského simulátoru HPS na jeho vitální funkce při umělé plicní ventilaci a obsahuje experimentální ověření optimálního nastavení ventilátoru k udržení krevních plynů na běžných fyziologických hodnotách při objemově a tlakově řízené ventilaci. Metody: Na základě realizovaných experimentů, které jsou aplikovány na pacienta pomocí scénářů vytvořených v programu Müse, je demonstrována interakce mezi mechanickými parametry plic a vitálními funkcemi simulátoru a umělou plicní ventilací změnami některých parametrů jako faktoru poddajnosti plic a hrudního koše. Výsledky: Po nalezení optimálního nastavení plicního ventilátoru, kdy se parciální tlaky kyslíku a oxidu uhličitého blížily svým fyziologickým hodnotám, bylo zjištěno, že při změně faktoru poddajnosti a odporu dýchacích cest umělý pacient reaguje zvýšením parciálního tlaku oxidu uhličitého. Diskuze: Během experimentů bylo zjištěno, že průběhy parciálních tlaků plynů u simulátoru lépe reagují na tlakově řízený režim z důvodu proměnlivosti dechového objemu. Změnu poddajnosti respirační soustavy lépe popisuje Chest wall compliance factor než Lung compliance factor, jelikož došlo ke zvýšení parciálního tlaku oxidu uhličitého pro faktory 0,5 a 0,25. Při zvýšení dechového objemu se zvedl parciální tlak kyslíku v arteriální krvi, k čemuž v praxi nedochází. Závěr: U tlakově řízeného režimu je u HPS zřejmý vliv na dechový objem, kdy při poklesu poddajnosti hrudního koše a při zvýšení průtočného odporu tento objem klesá. Zároveň dochází ke zvýšení parciálního tlaku oxidu uhličitého. Na základě provedené analýzy byla navržena výuková úloha, která demonstruje vliv parametrů plicní mechaniky na ventilační parametry a krevní plyny.

26

Navození anestezie u celotělového simulátoru Tereza Antošová České vysoké učení technické v Praze, fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Navození správné celkové anestezie je důležitou podmínkou pro bezpečné provedení operačního zákroku u pacienta. V současné době existuje mnoho léků, jejichž kombinací se u pacientů navozuje celková anestezie. Problém nastává v případě ověření účinků léků a natrénování (naplánování) správného postupu při navození anestezie. Testování účinků léků se běžně provádí na zvířatech a z těchto experimentů se zjišťují nežádoucí účinky, které by mohly způsobit pacientovi zdravotní komplikace. Ovšem s natrénováním (naplánováním) celkového postupu navození anestezie bývá problém, jelikož tyto procedury se nemohou provádět na reálných pacientech. Celotělový simulátor HPS představuje reálnou podobu živého pacienta a slouží jako pracovní nástroj pro lékařské pracovníky, např. anesteziology. Pomocí celotělového simulátoru si anesteziologové mohou vyzkoušet celkový průběh navození anestezie, přes úvod, vedení až ukončení samotné anestezie. Cílem této práce je navození anestezie u celotělového simulátoru a zajištění přístrojového dýchání. Metody: Navození anestezie u celotělového simulátoru bylo provedeno prostřednictvím scénářů vytvořených v programu HPS 6. Scénáře vytvořené v programu HPS 6, které byly simulovány na manekýnovi, byly vytvořeny pomocí modelové situace, která přesně odpovídá průběhu navození celkové anestezie používané v reálné klinické praxi. Modelová situace byla vytvořena na základě konzultace s anesteziology a kladl se v ní především důraz na přesnou identifikaci parametrů pacienta a osobní anamnézu pacienta z důvodu správného použití farmak a nastavení anesteziologického přístroje. Výsledky: Zvolená anestetika pro navození celkové anestezie použitá u celotělového simulátoru měla vliv na snížení krevního tlaku. Vytvořený scénář v programu HPS 6 ověřil funkčnost celotělového simulátoru při simulaci celkové anestezie. Diskuze: V průběhu realizace navození celkové anestezie došlo k několika odchylkám od normálního průběhu, s kterými se můžeme setkat i v reálné klinické praxi. V úvodu do anestezie došlo u pacienta k snížení krevního tlaku, které jsme kompenzovali podáním 20 mg efedrinu. Zvýšená koncentrace efedrinu u celotělového simulátoru měla sice pozitivní vliv na zvýšení krevního tlaku, avšak negativní vliv na hodnotu srdeční frekvence, která prudce vzrostla (134 tepů/min) a hodnotu ischemického indexu, která naopak klesla pod hodnotu 1. Snížení hodnoty ischemického indexu se projevilo na EKG křivce drobnými změnami rytmu. K ustálení srdeční frekvence a ischemického indexu došlo po odeznění účinku použitých farmak při anestezii. Závěr: Na základě této studie byl navržen scénář, který odpovídá klinické praxi a simuluje použití anestezie u pacienta při krátkém operačním zákroku a byla navržena výuková úloha, kterou je možné využít při edukačních kurzech či výuce na FBMI. 25

Spontánní a asistovaná ventilace na celotělovém simulátoru Gabriela Duhárová České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected] Úvod: S rozvojem techniky ve všech odvětvích se rozvíjí i možnost pokročilejších simulací lékařského prostředí a chování pacienta v průběhu léčby. Z velké řady lékařských simulátorů se tato práce věnuje dvěma celotělovým simulátorům (ECS a HPS) a plicnímu simulátoru (ASL 5000). Sofistikované celotělové simulátory jsou modely propojených fyziologických systémů člověka. Figurína prezentuje fyzickou imitaci živého pacienta a matematický model představuje základní chování a interakce vlastních subsystémů. Plicní simulátor ASL 5000 zastupuje funkční parametry dýchací soustavy a dokáže simulovat tlaky, objemy a průtoky v různých částech respiračního systému. V dnešní době dokáží ventilátory nejen zastoupit veškerou pacientovu dechovou práci, ale umožňují využít i dechové úsilí dotyčného a podpořit ho. Cílem této práce je demonstrovat pomocí zmíněných simulátorů asistovanou plicní ventilaci s možným přechodem do plně řízené ventilace. Metody: Celé měření bylo složeno ze dvou částí. Při prvním měření byla sledována kardiovaskulární a respirační data na samotném umělém pacientovi, kterému byla nastavena NMB na 99 % (simulace zástavy dechu). Po dvou minutách celotělový simulátor převzal podle nastaveného scénáře kontrolu nad průběhy parametrů bez ovlivnění NMB. Pro demonstraci druhé části - asistované plicní ventilace s přechodem do plně řízené ventilace, bylo nutné vytvořit scénář v programovém prostředí ASL 5000, který simuluje nejdříve dechové úsilí pacienta s následnou absencí veškerých dechů. Pro zachování funkcí obou simulátorů a možnosti využití systému při výuce bylo propojení simulátoru realizováno přes pneumatický systém simulátoru ECS. Vzájemné napojení jednotlivých hadiček jakožto prodloužených dýchacích cest (DC) bylo fyzicky provedeno pomocí konektorů (propojky). Výsledky: Z porovnání měření při podpoře dechové aktivity ventilátorem a bez ní bylo zjištěno, že sledované parametry srdečního výdeje, srdeční frekvence, saturace krve kyslíkem a arteriálních parciálních tlaků kyslíku a oxidu uhličitého byly o poznání lepší při simulaci asistované ventilace. Diskuze: V průběhu realizace napojení celotělového simulátoru na ventilátor Avea byla zjištěna funkční překážka, která byla odstraněna pomocí plicního simulátoru ASL 5000. Samotná figurína totiž nevdechuje směs plynů svými horními dýchacími cestami, ale inspirační plyny jsou míchány v racku a vpouštěny do fyzických plic pacienta pneumatickým systémem. V průběhu plnění plic je ve vstupu do dýchacích cest zavřený jednocestný ventil. Napojený ventilátor tuto změnu zaznamenává a zobrazuje nefyziologické průběhy dechových objemů, tlaků a průtoků touto překážkou způsobené. ASL 5000 byl napojen přídavnými trubičkami na figurínu a reprezentoval dechovou aktivitu pacienta. Závěr: Velkou výhodou u asistované ventilace je rozsáhlá možnost asimilace většiny současných ventilátorů. Díky flexibilní přizpůsobivosti lze umělé dýchání různým pacientům s rozličnými diagnózami naprogramovat nejen terapeuticky, ale i za účelem komfortu pacienta a pneumoprotektivního působení. Díky těmto možnostem se snížili i komplikace UPV jako jsou barotraumata (poškození tlakem), volutraumata (poškození objemem směsi plynů), ventilátorové pneumonie (VAP) aj. Bohužel i při režimech podporujících spontánní dechovou aktivitu pacienta působí nežádoucí účinky, které jsou vyvolány pozitivním přetlakem a dalšími úkony UPV.

26

Studium možností využití EKG signálu k detekci oběhové adverze umělé plicní ventilace Monika Stránská České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod: Cílem práce je zjistit, zda se změna signálu CDP projeví na parametrech signálu EKG a zda lze z charakteristik EKG signálu predikovat oběhovou adverzi způsobenou vysokým tlakem v dýchacích cestách při HFOV. Pro možnost vyhodnocování změn CDP a sledování důsledků tlakové adverze na činnost srdce se domníváme, že bude možné využít EKG signál. Vysoký střední tlak v dýchacích cestách prokazatelně ovlivňuje CO. Ovlivnění CO je zřejmě důsledkem mechanického působení změn tlaku v respirační soustavě na srdce a oběhovou soustavu. Lze přitom uvažovat změnu tlakových poměrů v hrudníku, stlačování, distorzi a dislokace srdečního svalu v dutině hrudní důsledkem nadměrné inflace plic apod. Deformace srdečního svalu a změna jeho polohy by se měla objevit na zaznamenaných EKG křivkách. Rozsah tohoto efektu bohužel neznáme, literární zdroje neposkytují žádné informace. V této situaci nám nezbývá než výše uvedenou hypotézu ověřit experimentálně. EKG křivka byla použita při vyhodnocování CO, ale nikdy se CO, přesněji jeho změny, neodvozoval z charakteristik samotného EKG signálu. Křivka EKG byla použita jako referenční křivka, od které se měřila časová zpoždění pulzní vlny na periferii, v aortě či arteria radialis. Uvedená časová zpoždění vykazují negativní korelaci s tepovým objemem (SV) [1]. EKG bylo dále použito jako referenční signál pro určování hemodynamických parametrů z reografické křivky hrudníku [2]. Výsledky analýzy reografické křivky spolu s EKG umožňují výpočet SV. Tato možnost byla ověřena experimentálně. Dále jsem studovala literaturu, která se zabývá odhadem či přímo určováním minutového srdečního výdeje pomocí analýzy tvaru arteriální tlakové křivky nebo pletysmografické křivky získané při měření SpO2. Cílem bylo najít inspiraci, jaké parametry EKG signálu by bylo vhodné analyzovat. Parametry vhodné pro analýzu EKG signálu lze rozdělit do několika skupin: 1) Změna úhlu elektrické osy srdeční. 2) Statistické parametry: šikmost a špičatost jednotlivých vln EKG signálu [3], směrodatná odchylka variability popisných parametrů EKG signálů [4]. 3) Geometrické charakteristiky křivky: plocha pod křivkou či proporce mezi plochami pro jednotlivé části křivky [5]. 4) Změna časových proporcí jednotlivých části (vln) EKG křivky [6]. 27

Kromě výše uvedených parametrů bude provedena analýza změn klasických parametrů, které se používají pro popis biologických signálů jak v časové, tak i ve frekvenční oblasti. Postup: Po průzkumu dostupné literatury a zjištění, v jakém stavu jsou signály z měření na prasečích modelech, byl předběžně zvolen takovýto postup: 1. Před samotnou prací se signály EKG a CDP je potřebné vytvořit sadu algoritmů pro předzpracování těchto signálů. Jedná se o filtraci, adaptivní filtraci a průměrování signálu. 2. Definování pozorovaných parametrů signálů EKG. Vývoj a ověření algoritmů pro extrakci příznaků 3. Závislost mezi změnami CDP a parametry signálu EKG. 4. Testování algoritmů na 10 prasatech zdravých a na 10 prasatech s modelem ARDS.

Reference: [1]

Sugo Y, Ukawa T, Takeda S, Ishihara H, Kazama T, Takeda J. A novel continous cardia output monitor based on pulse wave transit time. 32nd annual international konference of the IEEE EMBS 2010; 2853-2856

[2]

Zernerov VA, Voronova OK, Rudenko MY, Mamberger KK, et al. Standardization of the ECG on the basis of cardiac cycle phase analysis. Cardiometry 2012; 1; 102-125

[3]

Manecke GR, Auger WR. Cardiac output determination from the arterial pressure wave: clinical testing of a novel algorithm that does not require calibration. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anestheasia 2007; 21 (1); 3-7

[4]

Renner J, Scholz J, Bein B. Monitoring cardiac function: Echocardiography, pulse contour analysis and beyond. Best Practice and Research Clinical Anesthesiology 2013; 27; 187-200

[5]

Zöllner Ch, Haller M, Weis M, Mörstedt K, Lamm P, Kilger E, Goetz AE. Beat-to-beat measurement of cardiac output by intravascular pulse countour analysis: A prospective criterion standard study in patients after cardiac surgery. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesa 2000; 14(2); 125-129

[6]

Rudenko MY, Voronova OK, Zernov VA, et al. Theoretical principles of cardiometry. Cardiometry 2012; 1; 7-23

28

Monitorování plicní embolie pomocí elektrické impedanční tomografie (případová studie) Vladimír Sobota České vysoké učení technické v Praze, Fakulta biomedicínského inženýrství [email protected]

Úvod Elektrická impedanční tomografie (EIT) je zobrazovací metoda, která umožňuje určit rozložení elektrické impedance uvnitř vybrané tomografické roviny. V klinické praxi je EIT v současnosti nejčastěji využívána pro monitorování distribuce plicní ventilace. Vyjma dechové činnosti mají na naměřená data vliv i další fyziologické a patofyziologické pochody uvnitř tomografické roviny, jakými jsou srdeční činnost nebo perfuze plic a její případné defekty. Cílem této studie bylo zjistit, zda je možné využít komerčně dostupný EIT systém PulmoVista 500 (Dräger Medical, Lübeck, Německo) pro detekci plicní embolie.

Metody Studie byla provedena na mechanicky ventilovaném animálním modelu s monitorovanými parametry vitálních funkcí. Plicní embolie byla indukována uměle, aplikováním 20 ml roztoku krevních sraženin do v. femoralis. Časový interval mezi jednotlivými aplikacemi roztoku sraženin byl 30 min. EIT měření bylo provedeno systémem PulmoVista 500, s elektrodovým pásem (velikost S) umístěným mezi 6. a 7. mezižebřím zvířete.

Výsledky V průběhu experimentu bylo provedeno celkem šest aplikací roztoku krevních sraženin. EIT záznam zachycující první tři aplikace je zachycen na Obr. 1. 13000

I

Relative Impedance (AU)

12000

II

11000

III

10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000

0

5

10

15

20

25

30

35

40 45 Time (min)

50

55

60

65

70

75

80

Obr. 1: Záznam z EIT systému PulmoVista 500. Aplikace krevních sraženin je označena šipkou. 29

Diskuze EIT záznam zachycený na Obr. 1 ukazuje, že impedanční změny způsobené aplikací roztoku krevních sraženin se liší od významných (aplikace I) až po zcela nepatrné a těžko detekovatelné (aplikace II). Tento rozdíl je však zřejmě zapříčiněn metodou, jakou byla plicní embolie indukována. Ačkoliv je použitý způsob indukce plicní embolie podobnější skutečným patofyziologickým průběhům, aplikací roztoku krevních sraženin nedochází vždy k vyvolání porovnatelných obstrukcí cév a tudíž i těmito obstrukcemi způsobených impedančních změn.

Závěr Výsledky této případové studie podporují všeobecně přijímaný názor, že EIT systémy jsou schopny detekovat defekty plicní perfuze, jakým je i plicní embolie. Pro učinění širších závěrů ohledně opakovatelnosti měření a jednoznačného určování plicní embolie pomocí EIT by však bylo nutné provést sérii významně rozsáhlejších studií.

30

Informace o Nekonvenčním ventilačním týmu, jeho aktivitách a publikacích: www.ventilation.cz

Dokument o Nekonvenčním ventilačním týmu je k dispozici na YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=Ke-0YU-OcIw