Impedancia kardiográfia alkalmazása a gyermekaneszteziológiai és intenzív terápiás gyakorlatban
Doktori (PhD) értekezés tézisei
Dr. Kardos Attila Gottsegen György Országos Kardiológiai Intézet
Programvezető: dr. Tóth Kálmán egyetemi tanár (PTE ÁOK I. sz. Belgyógyászati Klinika) Témavezető: dr. Bogár Lajos egyetemi tanár (PTE ÁOK Aneszteziológiai és Intenzív Terápiás Intézet)
Pécs 2007/2008
1. Bevezetés Az aneszteziológiai és intenzív terápiás gyakorlatban a betegek folyamatos hemodinamikai monitorozása, a centrális hemodinamika követése alapvetően befolyásolja a terápiás döntéseket. A keringési perctérfogat mérésének a klinikumban alkalmazott ’gold standard’-ja a jobbszívfél katéterezés (SwanGanz katéterezés) során alkalmazott termodilúciós technika. Ezt, és az újabb transzpulmonális termodilúciós technikákat (PICCO, COLD) invazivitásuk korlátozhatja
bizonyos
helyzetekben,
elterjedésük
különösen
a
gyermekellátásban korlátozott. Az 1960 években kifejlesztett impedancia kardiográfia (IKG) olyan nem invazív módszer, mely alkalmas ütésről ütésre minden egyes szívrevolúció által kilökött verővolumen mérésére, ezáltal a keringő perctérfogat folyamatos, tetszőleges ideig tartó követésére. A IKG a mellkasi szervek és szövetek impedancia változását méri biológiailag inert árammal szemben. A mellkasi impedanciát legjobban
a mellkasi vérvolumen
mennyisége, eloszlása és áramlása
befolyásolja, így az alap impedancia (Z0) regisztrátumon a szívrevolúciókkal szinkron a kilökött vérmennyiséggel arányos amplitúdó moduláció jelenik meg, és lényegében ebből származtatható a pulzustérfogat. Az impedancia időbeni változásának görbéje (dZ), illetve annak idő szerinti első deriváltja (dZ/dt) segítségével kalkulálható a verővolumen. Az impedancia mérés mellett elektrokardiogram (EKG) és phonokardiogram (PKG) segítségével jól felismerhetőek a szívciklus releváns referencia pontjai, így számítható a szívfrekvencia, a szív által egyetlen összehúzódás alatt kilökött vérmennyiség (stroke volume SV), ebből pedig a perctérfogat a következő egyenlet segítségével:
2
SV=ρ · (l2 · Z0 -2) · dZ · dtmax –2 · LVET Ahol SV a pulzustérfogat (ml), ρ a vér viszkozitását jellemző állandó (Ωcm), l a mérőlektródák közti távolság (cm), LVET a bal kamrai ejekciós idő (s), dZ/dtmax az impedanciakardiogram idő szerinti első deriváltjának maximuma (Ω/s), Z0 az alapimpedancia (Ω). A módszer nem invazív, alkalmazása nem jelent megterhelést a beteg számára. Pontos verővolumen mérésre a fiziológiás, vagy attól kevéssé eltérő mellkasi folyadék összetétel esetén használható, az irodalmi adatok alapján elsősorban a keringési változások követésére alkalmas. Hátránya, hogy bizonyos klinikai helyzetekben nem használható (mellkasi, szívsebészeti beavatkozások), illetve egyes kórállapotokban (szeptikus, polytraumatizált betegek) a származtatott perctérfogat a szokásos termodilúciós technikákkal nem korrelál megfelelően. Nem invazív természete miatt azonban a gyermekaneszteziológiai és intenzív terápiás gyakorlatban bizonyos helyzetekben ígéretes alternatívája lehet a hemodinamikai monitorozás szokásos, invazív eszközeinek. 2. Célkitűzések: 2.1. A laparoscopiás műtéti technikák során létrehozott pozitív intraabdominális nyomás
(pneumoperitoneum)
hemodinamikai
hatásairól
a
gyermekaneszteziológiai gyakorlatban az elérhető adatok korlátozottak, ennek oka az ismert keringő perctérfogat meghatározó módszerek invazív természete.
3
Első vizsgálatunk során arra a kérdésre kerestük a választ, hogy laparoszkópos sebészeti beavatkozások
során a megemelkedett hasűri nyomás okozta
hemodinamikai változások hogyan követhetők IKG alkalmazásával. 2.2. A második vizsgálatunk során az aneszteziológiai
gyakorlatban széles
körben elterjedt propofol-fentanyl narkózis indukció által kiváltott vérnyomás és perctérfogat csökkenést, annak lehetséges mechanizmusait vizsgáltuk. Arra a kérdésre kerestük a választ, hogy a
gyakran első vonalbeli kezelésként
alkalmazott hypotenzió ellenes manőver, a Trendelenburg pozíció alkalmazása ilyen esetekben ellensúlyozza-e a nem kívánt hemodinamikai hatásokat. 2.3. A gépi lélegeztetés és a keringés interakciói befolyásolhatják az intenzív osztályon
kezelt
beteg
kezelését,
kimenetelét.
Vizsgálatunk
során
gyermekintenzív osztályon ápolt, nem tüdőfolyamat miatt lélegeztetett gyermekek légúti nyomásváltozásai következtésben kialakult verővolumen változásokat követtük IKG-val. Standardizált módon a pozitív végkilégzési nyomás
(PEEP)
változtatására
adott
keringési
választ
impedancia
kardiográfiával, ill. a kezelés részeként behelyezett centrális vénás kanülön át centrális vénás szaturáció mérésével (Scv) monitorizáltuk. Célunk a légúti nyomások okozta keringési adaptáció pontosabb megértése volt.
3. Módszer, beteganyag A hemodinamikai paraméterek mérésére és rögzítésére mindhárom vizsgálat során ASKIT M-401 típusú impedancia kardiográfot használtunk. Vizsgálataink során a mérések intermittáló pozitív nyomású lélegeztetés alatt történtek olyan
4
klinikai helyzetekben, ahol primer vagy szekunder tüdőfolyamat nem állt fenn. Az impedancia kardiográfia az irodalmi közlések szerint ilyen feltételek mellett kiváló korrelációt mutat festék dilúcióval, termodilúcióval és direkt Fick módszerrel gyermekeknél, PEEP alkalmazása mellett is.
3. 1. 30, 12 és 17 év közötti elektív laparoszkópos varikokelektomiára kerülő fiú betegnél a szokásos betegmonitorozás mellett (EKG, pulzoxymetria, non invazív vérnyomásmérés) az ASKIT ICG-M401 típusú impedancia kardiográfot alkalmaztunk a beavatkozás egész időtartama alatt. Az anesztézia indukcióját követően 12-13 Hgmm-es pozizív hasűri nyomást (IAP) hoztunk létre. Percenként rögzítettük a következő adatokat: szívfrekvencia (HR), artériás középnyomás (MABP), EtCO2, belégzési csúcsnyomás (PIP), verővolumen index (SVI), szívindex (CI) és szisztémás vaszkuláris rezisztencia index (SVRI). Az anesztézia időtartamát négy időintervallumra osztottuk (T1-T4). T1: narkózis indukció előtti idő T2: az indukció és az incízió között eltelt idő T3: az insuffláció alatti idő T4: a peritoperitoneum megszüntetése és az ébredés között eltelt idő. A négy időszak változóit hasonlítottuk össze. 3. 2. 30, 7 és 16 év közötti beteget vizsgáltunk, akiknél narkózist igénylő ortopédiai beavatkozás történt. A narkózist perifériás vénán át adott 1.5 mg kg-1 fentanyl és 3 mg kg-1 propofol adásával vezettük be, majd a betegek megfelelő méretű
5
laryngeális maszkot kaptak (LM). A szokásos impedancia kardiográfiás paraméterek (SVI, CI, SVRI) mellett az ún. Heather Indexet (HI, Ω/s2) is mértük, ami az aorta kiáramlás impedancia görbén észlelhető gyorsulását, így a bal kamrai kontraktilitást reprezentálja. A betegeket a következő csoportokban randomizáltuk: 1. 20º Trendelenburg helyzet (’head down group’, HDG, n=15) 2. a narkózis indukciójakor is fennálló, vízszintes testhelyzet (’supine group, SG, n=15). A HDG betegek 30 másodperccel a LM behelyezését követően 5 percre 20º-os Trendelenburg helyzetbe hoztuk, míg a SG csoport betegei vízszintes helyzetben maradtak. A mért és számított hemodinamikai paramétereket (HR, MABP, EtCO2, SVI, CI, SVRI, és HI) a
következő időpontokban gyűjtöttük és
hasonlítottuk össze: B: indukció előtti, éber állapot A3: 3 perccel a LMA behelyezése után A5: 5 perccel a LMA behelyezése után A8: 8 perccel a LMA behelyezése után 3. 3 12 beteget vontunk be a vizsgálatba, kiknek kora 7 és 65 hónap között volt. A betegeket Siemens-Servo 300 A típusú respirátorral (Siemens-Elema, Sweden), nyomás kontrollált üzemmódban lélegeztettük, a lélegeztetés nem tüdőfolyamat miatt zajlott. Minden beteg rendelkezett a rutin ellátás részeként véna subclavia útján felvezetett centrális katéterrel. A vizsgálati protokoll a következő volt: 0.1 mg kg-1 vecuronium adását követően 5 percnyi nyugalmi periódust (Pb5) követően a PEEP értékeket a következőképpen változtattuk: Pi10 : PEEP emelés 10 vízcm-re, 5 percen át
6
Pi15 : PEEP további emelése 15 vízcm-re, 5 percen át Pd10 : PEEP érték csökkentése 10 vízcm-re, 5 percen át Pd5 : PEEP érték csökkentés 5 vízcm-re 5 percen át. A percenkénti légzésszámot a konstans percventilláció illetve a normokapnia (EtCO2 : 4.3 – 5.2 kPa) elérése érdekében változtattuk. A HR, MABP, EtCO2, centrális vénás nyomás (CVP), Paw, SVI és CI értékekeit minden periódus végén rögzítettük. A centrális vénás oxigén szaturáció értékét (ScvO2) az egyes periódusok végén a centrális kanülből vett vérminta vérgázanalízise segítségével nyertük. 3. 4. Statisztilai analízis Az eredményeket átlag ± SD formában adtuk meg. A csoportokon belüli és a csoportok közötti különbségek analízisét ANOVA alkalmazásával, illetve posthoc egy és kétmintás t próbával végeztük. A különbségeket p<0.05 esetén tekintettük szignifikánsnak.
4. Eredmények, konklúzió 4.1 A vizsgálat során az átlagos IAP 12.4 ± 2.1 Hgmm, az átlagos insufflációs idő 16 ± 4.5 perc volt. A narkózis indukcióját követően a HR, MABP, CI értékek csökkenését észleltük, a SVI értékei változatlanok maradtak, a CI csökkenése 11%-os volt (T1: 3.0±0.5 vs. T2: 2.7±0.5 l· min-1· m-2, p<0.001), főleg a HR csökkenéséből adódott. A pneumoperitoneum során a HR nem változott érdemben, szignifikánsan csökkent a SVI (T2: 32.8±5.2 vs. T3: 27.4±4.8 ml·m-2, p<0.001), további CI csökkenést (T2: 2.7±0.5 vs. T3: 2.2±0.5 l· min-1· m-2,
7
p<0.001) , összeségében 25%-os perctérfogat redukciót eredményezve. A hasüreg felfújása során a MABP és SVRI értékek szignifikáns módon emelkedtek. A desuffláció után a verővolumen és a perctérfogat szignifikánsan emelkedett, a SVRI csökkent lényegében változatlan HR mellett, de csak a SVI érte el a kiindulási értékeket. Konklúzió: Szignifikáns perctérfogat csökkenést mértünk az anesztézia indukcióját követően, elsősorban a HR csökkenése miatt, a SVI nem változott lényegesen. Az insuffláció alatti szignifikáns SVI és CI csökkenést és SVRI valamint MABP emelkedést észleltünk. Megállapítható, hogy az IKG alkalmas a laparoszkopia alatti hemodinamikai monitorozásra, a keringési paraméterek változásának követésére. 4.2 A második vizsgálat két csoportjának betegei kor és súly tekintetében összevethetőek voltak
A kiindulási értékek között nem volt szignifikáns
különbség. Az anesztézia bevezetését követően szignifikáns HR (32% a HDGban, 16% a SG-ban), MABP (24% HDG, 23% SG), és CI (24% HDG, 16% SG) csökkenést észleltünk A3 időpontban a kiindulási értékekhez képest. A HR csökkenés kifejezettebb volt a HDG-ban A3 időben (66±13 vs 78±17 ütés · min-1 p= 0.039). A két csoport CI és MABP értékei között nem volt szignifikáns különbség. A SVI értéke nem változott a SG-ban, ellenben szignifikáns SVI emelkedést detektáltunk a Trendelenburg csoprtban (38.8±5.4 kiinduláskor, 42.9±6.4 ml · m-2 A3-nál, p=0.021), ez azonban nem volt klinikailag szignifikáns. Nem figyeltünk meg szignifikáns SVRI változásokat a csoportokon belül és között, míg a narkózis indukciója szignifikáns kontraktilitás (HI) csökkenést eredményezett mindkét csoportban.
8
Konklúzió:A vizsgálat során alkalmazott propofol-fentanyl narkózis indukció hemodinamikai hatásait a 20º-os Trendelenburg helyzet nem befolyásolta számottevően. Vizsgálatunkban a SVRI értékekben klinikailag releváns változást nem észleltünk propofol adását követően, míg a szignifikáns HI csökkenés a direkt miokardium kontraktilitásának csökkenését támasztja alá. 4.3 A Paw PEEP emelésből következő emelkedése nem eredményezett szignifikáns SVI és CI változásokat P
i10
és P
i15
időkben a kiindulási értékekhez viszonyítva
(Pb5). A PEEP csökkentése (Pd5 ) statisztikailag szignifikáns SVI emelkedést eredményezett P
i15
–höz viszonyítva (26±5.1 Pi15 vs 30.3±4.2 ml · m-2 Pd5 ). A
CI emelkedés Pd5-nél szintén szingifikáns volt a legmagasabb PEEP érték alkalmazásához képest (2.8±0.6 Pi15 vs 3.2±0.5 l · min · m-2 Pd5). A centrális vénás nyomás szignifikánsan emelkedett a PEEP emelésével (7.6±1.6 Pb5-nél , 8.8±1.5 Pi10-nél majd 11±1.7 Hgmm Pi15-nél), majd visszatért a kiindulási értékekre a PEEP csökkenésével. A szívindex, HR, MABP és EtCO2 értékek nem változtak szignifikánsan a vizsgálat során. A centrális vénás szaturáció értékek nem szignifikáns mértékben csökkentek a PEEP emelésekor. Konklúzió: A vizsgálat során alkalmazott PEEP értékek nem okoztak szignifikáns hemodinamikai változásokat nem tüdőbetegség miatt lélegeztett gyermekeken, amit a stabil hemodinamikai változók és az ScvO2 értékek is igazoltak.
9
5. Új megfigyeléseink összefoglalása: 5.1. IKG alkalmazása laparoszkópiás beavatkozások során 1. Kimutattuk, hogy az IKG jól használható gyermek-serdülőkorban a keringési változások monitorozására laparoszkópiás beavatkozások során. A tapasztalt változások (insuffláció alatti perctérfogat csökkenés) hasonlóak a felnőttkori közlések eredményeihez. 5.2. Narkózis indukció és Trendelenburg helyzet 1. Impedancia kardiográfia segítségével igazoltuk, hogy a Propofol Fentanly
narkózis
indukció
gyermek-serdülőkorban
a
szívizom
kontraktilitásának a csökkenését okozza, amely hozzájárul a tapasztalt perctérfogat csökkenéshez. 2. A narkózis indukció utáni vérnyomás és perctérfogat esésre a 20°-os Trendelenburg helyzet nem volt hatással.
5.3. PEEP emelés hemodinamikai hatásai 1. Kimutattuk hogy a rövid ideig tartó PEEP emelkedést nem kísérik szignifikáns hemodinamikai változások nem tüdőfolyamat miatt lélegeztett gyermekeknél. 2. A ScvO2 adatai jól korreláltak az IKG által jelzett hemodinamikai stabilitással, azaz az oxigén kínálat nem csökken a légúti nyomás rövid ideig tartó változtatásakor.
10
6. Az értekezés alapjául szolgáló közlemények: 1. Kardos A, Vereczkey G, Pirot L, Nyiradi P, Melker R. Use of impedance cardiography to monitor haemodynamic changes during laparoscopy in children. Paed Anaesth 2001; 11:175-179. IF: 0.88 2. Kardos A, Vereczkey G, Szentirmai C. Haemodynamic changes during positive pressure ventilation in children. Acta Anaesthesiol Scand 2005; 49:649653. IF: 1.837 3. Kardos A, Foldesi C, Nagy A, Saringer A, Kiss A, Kiss G, Marschalko P, Szabo M. Trendelenburg positioning does not prevent a decrease in cardiac output after induction of anaesthesia with propofol in children Acta Anaesthesiol Scand 2006; 50:869-874. IF: 1.863
7. A témával nem összefüggő közlemények és idézhető absztraktok
1. Kardos A , Kiss A, Mekler R. Harmadfokú AV blokkal, miokardiális és hepatocelluláris érintettséggel járó infectio öt hónapos csecsemőnél. Pediáter 1999; 8: 159-162. 2.
Szentirmai
Cs,
Kardos
A.
Súlyos
koponyasérültek
Gyermekaneszteziológia és Intenzív Terápia, 2003 ;3:13-23
11
kezelése.
3. Máté M, Kardos A.
A parapneumoniás folyadékgyülem kezelése
fibrinolysissel. Gyermekaneszteziológia és Intenzív Terápia, 2003;3:24-30 4. Vatasescu R, Shalganov T, Kardos A, Jalabadze K, Paprika D, Gyorgy M, Szili-Torok
T.
Right
Diaphragmatic
Paralysis
Following
Endocardial
Cryothermal Ablation of Inappropriate Sinus Tachycardia. Europace
2006
;8:904-6. 5. Shalganov TN, Paprika D, Vatasescu R, Kardos A, Mihalcz A, Kornyei L, Szatmari A, Szili-Torok T. Mid-term echocardiographic follow up of left ventricular function with permanent right ventricular pacing in pediatric patients with and without structural heart disease. Cardiovasc Ultrasound. 2007 12;5:13. 6. Kiss A, Polovitzer M, Merksz M, Kardos A, Schaffer P, Apor A, Huttl K. Treatment of posttraumatic high-flow priapism in 8-year-old boy with percutaneous ultrasound-guided thrombin injection. Urology. 2007;69:779.e7-9. 7. Kardos A, Foldesi C, Ladunga K, Toth A, Szili-Torok T. Pulmonary vein isolation without left atrial mapping.Indian Pacing Electrophysiol J. 2007 1;7:142-7. 8. Bauernfeind T, Kardos A, Foldesi C, Mihalcz A, Abraham P, Szili-Torok T. Assessment of the maximum voltage-guided technique for cavotricuspid isthmus ablation during ongoing flutter. J Interv Card Electrophysiol. 2007 ; 19:195-199.
12
9. Kardos A, Stegeman B, Foldesi C, Mihalcz A, Csakany L, Szili-Torok T. Comparison of coupled and paired pacing for rapid rate control during atrial fibrillation. JAAC 2007; 49 (Supplement A); 13A:903-241. 10. Kardos A, Kornyei L, Foldesi C, Szili-Torok T. Cryomapping offers advanteges for ablation near to the atrioventricular junction in paediatric patients. Europace 2007; 9 (Supplement 3) 39. 11. Foldesi C, Kardos A, Mihalcz A, Szili-Torok T. Electrophysiology study before cardiac resynchronisation device implantation: pre-implant coronary sinus canulation offers advantages for cardiac resynchronization procedural outcome. Europace 2007; 9 (Supplement 3) 338. 12. Bauernfeind T, Kardos A, Foldesi C, Mihalcz A, Szili-Torok T. Assessment of the maximum voltage-guided technique for cavotricuspid isthmus ablation during ongoing atrial flutter. Europace 2007; 9 (Supplement 3) 754.
13
Use of Impedance Cardiography in Anaesthesia and Intensive Care in Children
PhD thesis
Author: Attila Kardos, MD ‘Gottsegen Gyorgy’ National Institute of Cardiology Department of Pacing and Clinical Electrophysiology Budapest
Project leader: Kalman Toth MD, ScD 1st Department of Medicine University of Pécs Medical School
Tutor: Lajos Bogar MD, PhD Department of Anaesthesia and Intensive Care University of Pécs Medical School Pécs 2007/2008
1
1. Introduction The evaluation of the haemodynamic state of the patient during anaesthesia and intensive care is essential. The primary goal of haemodynamic monitoring is to determine the adequacy of oxygen delivery, as the most important function of the circulation is to provide transport of oxygen and substrates to and from the tissues. Cardiac output (CO) is considered the most important factor in oxygen delivery. The use of thermodilution (right heart catheterisation, pulse contour cardiac output) to measure cardiac output is the ‘gold standard‘ technique but it is invasive, especially in children. The convergence of escalating concerns over the safety of invasive haemodynamic monitoring and the developments in microprocessors and signal analysis technology has culminated in a renewed interest in some of the noninvasive monitoring methods. One of them is impedance cardiography (ICG) has been used to measure CO for decades. ICG technology converts the timevarying measurements of thoracic impedance (Z) into waveform. The rate of the change of impedance (dZ/dt) is an image of the aortic blood flow, and its maximum (dZ/dtmax) is proportional to the aortic peak flow. The stroke volume is calculated by the following expression: SV=ρ · (l2 · Z0 -2) · dZ · dtmax –2 · LVET where SV=stroke volume (ml), ρ=resistivity of blood (Ωcm), l=inner distance between the voltage detecting electrodes (cm), Z0= baseline thoracic impedance (Ω), dZ · dtmax–2 = maximum rate of change of impedance during systole (Ω/s) and LVET= left ventricular ejection time (ms) . Using ICG to measure stroke volume non-invasively on a beat to beat basis showing trends helps in clinical decision making. The instrument (ICG-M401) used in our study was tested by Pianosi who compared impedance measurements of CO with carbon dioxide rebreathing measurement of CO in healthy children and children with cystic fibrosis during exercise. He found that ICG provided reliable
2
estimation of CO with good correlation of indirect Fick (CO2) method. ICG is not applicable and reliable in certain clinical situations, such as open heart surgery, thoracic surgery, severe lung injury, but as as a non invasive method can be a good alternative of invasive techniques in paediatric anaesthesia and intensive care.
2. Aims 2.1. Laparoscopy is widely used in paediatric surgery for the diagnosis and treatment of many surgical conditions. However, proper haemodynamic monitoring during these operations is not easy. Data are limited of the intraoperative and postoperative changes related to pneumoperitoneum (PP) in children. The aim of the present study was to evaluate whether ICG as a non invasive method is applicable to track the trends in cardiovascular parameters during laparoscopy in children. 2.2. The induction of general anaesthesia with propofol and fentanyl is safe and widely used in paediatric practice, however is often associated with a decrease in blood pressure and cardiac output. Trendelenburg positioning is often the first clinical step to treat heamodynamically unstable patients when hypovolaemia is suspected. Data are limited with respect to the cardiovascular effects related to head-down tilt in children. The objective of our study was to determine with the use of impedance cardiography whether Trendelenburg positioning would prevent or attenuate the decrease in blood pressure and cardiac output caused by intravenous induction of anaesthesia with propofol and fentanyl in children. 2.3. Continuous mechanical ventilation with positive end expiratory pressure (PEEP) is part of the routine management of gas exchange disturbances in intensive care. It has been widely accepted that increases in airway pressure (Paw)
3
induced by PPV can decrease cardiac output. Data are limited with respect to the haemodynamic changes related to PEEP in children, especially with normal, or improving lung function. The objective of our study was to evaluate the relationship between CO and Paw with the use of impedance cardiography, and CO and ScvO2 in ventilated paediatric patients without pulmonary disease.
3. Materials and methods Impedance cardiography was performed in all of the studies (with 12 electrodes and a phono head) using ICG-M401 impedance cardiograph (Askit Ltd, Budapest, Hungary). Three 8-second impedance measurements were made during the last minute of each period, and averaged to provide a single value for SV. All ICG measurements were performed during spontaneous and mechanical ventilation where pulmonary pathology was absent. Even applying PEEP there is a strong correlation between the results of ICG and of invasive methods (dye dilution, thermodilution), in adults and paediatric patients under mechanical ventilation.
3.1. 30 boys scheduled for elective laparoscopic varicocelectomy were enrolled in the study. The ICG was used in continuous monitoring mode. After induction, the abdomen was insufflated with CO2 to the desired intra-abdominal pressure (IAP) of 12-13 mmHg and this was maintained automatically. The values of heart rate (HR), mean arterial blood pressure (MABP), ETCO2, peak inspiratory airway pressure (PIP), stroke volume (SV), stroke volume index (SVI), CO, cardiac index (CI), systemic vascular resistance (SVR) and systemic vascular resistance index (SVRI) were recorded every minute. The course of anaesthesia was divided into 4
4
periods (T1-4):T1, before induction; T2, between induction and incision; T3, during insufflation; T4, after desufflation of PP until awake. 3.2. Thirty ASA I children of both sexes scheduled for elective minor orthopaedic surgery were enrolled in the study.. Anaesthesia was induced with fentanyl (1.5 µg·kg-1) and propofol (3 mg·kg-1) and the appropriate size laryngeal mask airway (LMA) was inserted. Beside the haemodynamic variables of SVI and CI the Heather Index (HI) was measured, which represents a direct reflection of acceleration expressed as Ω·s-2 for aortic ejection and thus contractility. Patients were allocated to one of two positions using computer generated numbers: 20° head-down tilt (head-down group, HDG, n=15) or supine (supine group, SG, n=15). During the course of anaesthesia in each group, the values of HR, MABP, ETCO2, SVI, CI, SVRI and HI were recorded before induction (B) and three (A3) five (A5) and eight (A8) minutes after LMA insertion. Surgery was started after the last recording (A8). 3.3. Twelve children requiring mechanical ventilation in the Paediatric Intensive Care Unit were enrolled in the study. None of the patients had pulmonary diseases. Baseline PEEP was set to 5 cmH2O. All patients had a central venous catheter via the subclavian approach as a routine part of their management. The locations of cathetertips were in the lower part of the superior vena cava as confirmed by chest X-ray. The study protocol was as follows: After a 5 min resting period with PEEP 5 cmH2O (Pb5) with stable ventilatory and circulatory condition the following endexpiratory pressures were applied for 5 mins consecutively: PEEP 10 cmH2O (Pi10); PEEP 15 cmH2O (Pi15); PEEP10 cmH2O (Pd10) and PEEP 5 cmH2O (Pd5). Central venous oxygen saturations were measured from venous sample with a blood-gas analyser.
5
3.4. Statistical analysis: Measured variables were expressed as mean ± SD. Analysis of variance (ANOVA) for repeated measures was used to compare time effects. Posthoc paired samples t-tests with Bonferroni correction and independent samples t test were performed for the haemodynamic variables within and between groups. A p-level< 0.05 was regarded as statistically significant.
4. Results and conclusions 4.1. The average IAP was 12.4±2.1 mmHg. The average insufflation time was 16±4.5 min. After the induction of anaesthesia HR, MABP and CI decreased, the SVI remained unaffected. The decrease in CI was 11% (T1: 3.0±0.5 vs. T2: 2.7±0.5 l· min-1· m-2, p<0.001), caused mainly by the decrease in HR. The insufflation resulted in a significant decrease in stroke volume (T2: 32.8±5.2 vs. T3: 27.4±4.8 ml·m-2, p<0.001) and a further reduction in CI (T2: 2.7±0.5 vs. T3: 2.2±0.5 l· min-1· m-2, p<0.001). Total reduction in CI was 25%. Following PP HR did not change. The MABP and the SVR increased significantly. After desufflation the CI, SVI increased and the SVRI decreased significantly, but only the SVI returned to the baseline values. Conclusion: We found significant decrease in CI after induction of anaesthesia, partly the result of the decrease in heart rate as SVI did not greatly change. However during PP a significant reduction in SVI and CI and increase in SVRI and MABP was observed. ICG is a reliable method to cover heamodynamic trends during PP in children.
6
4.2. Baseline haemodynamic variables were not significantly different between the groups. After induction of anaesthesia, a significant (p<0.05) decrease in HR (32% in HDG and 16% in SG at A3), MABP (25% HDG and 23% SG at A3) and CI (24% HDG and 16% SG at A3) were recorded in each group compared with baseline (B). The reduction in HR was more pronounced in the HDG at A3 (66±13 vs. 78±17 beat · min-1 respectively, p=0.039). The differences in CI and MABP between the groups were not significant. SVI did not change in the supine group while statistically but not clinically significant SVI elevation was observed in the HDG at A3 as compared to the baseline (38.8±5.4 at B vs 42.9±6.4 ml · m-2 at A3 p=0.021). No significant differences in SVRI were found between and within the groups, while induction resulted in a significant decrease in HI in each group. After induction, the end-tidal CO2 concentrations in the HDG were higher than those is SG, and the differences were significant at A3 and A5 but not at A8. Conclusion: After intravenous induction of anaesthesia using propofol and fentanyl, a 20° Trendelenburg positioning compared with supine did not clinically attenuate haemodynamic changes. Many studies have demonstrated substantially reduced systemic vascular resistance, reduced sympathetic nervous system activity resulting in venodilatation and thus decreasing venous return. Some studies found that propofol causes a significant reduction in myocardial contractility. In our study no clinically important changes in SVRI were observed after induction while the significant decrease in HI suggests direct myocardial depression. This reduced myocardial contractility may have contributed to CI decrease in our patients rather than the decreased systemic vascular resistance.
7
4.3. Increasing the Paw did not result in significant changes in SVI and CI at Pi10 and Pi15 compared to Pb5 as a baseline. PEEP reduction (Pd5) resulted in a statistically significant increase in SVI as compared to Pi15 (26±5.1 at Pi15 vs 30.3±4.2 ml · m-2 at Pd5). The increase in CI was significant at Pd5 (2.8±0.6 at Pi15 vs 3.2±0.5 l · min · m-2 at Pd5). CVP increased significantly after PEEP elevation (7.6±1.6 at Pb5 vs 8.8±1.5 at Pi10 than 11±1.7 mmHg at Pi15) and returned to the baseline when PEEP decreased. CI, HR, MAP and ETCO2 did not change significantly. CO, HR, MAP and ETCO2 did not change significantly. The values of ScvO2 decreased non-significantly after PEEP elevation Conclusion: High PEEP levels in ventilated children without pulmonary pathology did not result in significant haemodynamic changes. Our findings suggest that normovolaemic children with normal lung compliance can compensate the negative effects of elevated PEEP on venous return. Oxygen demand remained unchanged during the study. The constant values of ScvO2 are in line with the lack of significant changes in CO as measured by ICG.
5. New observations 5.1. Our findings suggest, that significant haemodynamic changes occurring in healthy children caused by peritoneal insufflation can be monitored by impedance cardiography. Impedance cardiography can be a useful method to monitor trends in cardiac function. 5.2. Using ICG to determinate cardiac output, we found that (a) reduced myocardial contractility can be detected and partly is responsible for the decrease in cardiac output following propofol-fentanyl induction of anaesthesia, and (b) a 20° head-down tilt does not prevent a decrease in cardiac output after induction of anaeshesia using a combination of propofol and fentanyl in healthy children.
8
5.3. Using ICG to determine cardiac output, we found that short-term PEEP elevation from 5 up to 15 cmH2O does not cause a significant decrease in CI in ventilated normovolaemic children without lung injury. The unchanged values of ScvO2 indicate that changes in Paw did not influence the balance of oxygen supply and demand.
9
6. The thesis is based on the following papers 1. Kardos A, Vereczkey G, Pirot L, Nyiradi P, Melker R. Use of impedance cardiography to monitor haemodynamic changes during laparoscopy in children. Paed Anaesth 2001; 11:175-179. IF: 0.88 2. Kardos A, Vereczkey G, Szentirmai C. Haemodynamic changes during positive pressure ventilation in children. Acta Anaesthesiol Scand 2005; 49:649-653. IF: 1.837 3. Kardos A, Foldesi C, Nagy A, Saringer A, Kiss A, Kiss G, Marschalko P, Szabo M. Trendelenburg positioning does not prevent a decrease in cardiac output after induction of anaesthesia with propofol in children Acta Anaesthesiol Scand 2006; 50:869-874. IF: 1.863
7. Other papers and abstracts 1. Kardos A , Kiss A, Mekler R. Harmadfokú AV blokkal, miokardiális és hepatocelluláris érintettséggel járó infectio öt hónapos csecsemőnél. Pediáter 1999; 8: 159-162. 2. Szentirmai Cs, Kardos A. Súlyos koponyasérültek kezelése. Gyermekaneszteziológia és Intenzív Terápia, 2003 ;3:13-23
10
3. Máté M, Kardos A. A parapneumoniás folyadékgyülem kezelése fibrinolysissel. Gyermekaneszteziológia és Intenzív Terápia, 2003;3:24-30 4. Vatasescu R, Shalganov T, Kardos A, Jalabadze K, Paprika D, Gyorgy M, SziliTorok T. Right Diaphragmatic Paralysis Following Endocardial Cryothermal Ablation of Inappropriate Sinus Tachycardia. Europace 2006 ;8:904-6. 5. Shalganov TN, Paprika D, Vatasescu R, Kardos A, Mihalcz A, Kornyei L, Szatmari A, Szili-Torok T. Mid-term echocardiographic follow up of left ventricular function with permanent right ventricular pacing in pediatric patients with and without structural heart disease. Cardiovasc Ultrasound. 2007 12;5:13. 6. Kiss A, Polovitzer M, Merksz M, Kardos A, Schaffer P, Apor A, Huttl K. Treatment of posttraumatic high-flow priapism in 8-year-old boy with percutaneous ultrasound-guided thrombin injection. Urology. 2007;69:779.e7-9. 7. Kardos A, Foldesi C, Ladunga K, Toth A, Szili-Torok T. Pulmonary vein isolation without left atrial mapping.Indian Pacing Electrophysiol J. 2007 1;7:142-7. 8. Bauernfeind T, Kardos A, Foldesi C, Mihalcz A, Abraham P, Szili-Torok T. Assessment of the maximum voltage-guided technique for cavotricuspid isthmus ablation during ongoing flutter. J Interv Card Electrophysiol. 2007 ; 19:195-199.
9. Kardos A, Stegeman B, Foldesi C, Mihalcz A, Csakany L, Szili-Torok T. Comparison of coupled and paired pacing for rapid rate control during atrial fibrillation. JAAC 2007; 49 (Supplement A); 13A:903-241.
11
10. Kardos A, Kornyei L, Foldesi C, Szili-Torok T. Cryomapping offers advanteges for ablation near to the atrioventricular junction in paediatric patients. Europace 2007; 9 (Supplement 3) 39. 11. Foldesi C, Kardos A, Mihalcz A, Szili-Torok T. Electrophysiology study before cardiac resynchronisation device implantation: pre-implant coronary sinus canulation offers advantages for cardiac resynchronization procedural outcome. Europace 2007; 9 (Supplement 3) 338. 12. Bauernfeind T, Kardos A, Foldesi C, Mihalcz A, Szili-Torok T. Assessment of the maximum voltage-guided technique for cavotricuspid isthmus ablation during ongoing atrial flutter. Europace 2007; 9 (Supplement 3) 754.
12
