Theo dõi huyết động thay thế

Siêu âm Doppler qua thực quản đã được ứng dụng trong nhiều bối cảnh lâm sàng: bệnh nhân chấn thương, các ICU nội khoa, đánh giá trong phẫu thuật và chăm sóc sau phẫu thuật.
Việc đo cung lượng tim (CO) bằng siêu âm Doppler qua thực quản dựa trên định lượng vận tốc của dòng máu đi qua động mạch chủ xuống. Quy trình bao gồm đặt đầu dò trong thực quản và xoay đầu dò để thu được tín hiệu tối ưu. Vận tốc dòng máu được suy ra từ thay đổi tần số của sóng âm phản hồi. Thể tích nhát bóp (SV) được ước tính từ phép tính tích phân thời gian vận tốc (TVI) nhân với diện tích mặt cắt ngang động mạch chủ ( Hình 1 ). Sau khi có SV, CO được xác định theo công thức:
CO = HR(nhịp tim) × SV

Hình 1. Sơ đồ biểu diễn phương pháp xác định lưu lượng thể tích.

Hình 1. Sơ đồ biểu diễn phương pháp xác định lưu lượng thể tích.

Phương pháp này có thể áp dụng cho bất kỳ dòng chảy thành lớp nào mà có thể xác định được diện tích mặt cắt ngang (CSA) của buồng chứa dòng chảy ( CSA = π × r(bán kính)² ). Tích của diện tích mặt cắt ngang (CSA) và tích phân thời gian vận tốc (time velocity integral - TVI) tương ứng với thể tích nhát bóp (SV = CSA × TVI). Khi đó, cung lượng tim (CO = SV × HR) được tính dựa trên tích giữa thể tích nhát bóp và nhịp tim.

Ngoài các chỉ số SV và CO, siêu âm Doppler qua thực quản còn cung cấp các phép đo liên quan đến tiền tải, bao gồm thời gian dòng chảy được hiệu chỉnh (Flow Time corrected - FTc). FTc là thời gian dòng chảy tâm thu đã được hiệu chỉnh theo nhịp tim; trên màn hình, FTc được thể hiện dưới dạng phần đáy của dạng sóng. Giá trị bình thường nằm trong khoảng từ 330 đến 360 ms. Việc thu được FTc dài nhất có thể ở một bệnh nhân có mối tương quan tốt với việc xác định mức độ đổ đầy hoặc tiền tải thất trái tối ưu.
Vận tốc tối đa hay vận tốc dòng đỉnh (Peak velocity) là chiều cao của dạng sóng và có thể được sử dụng như một chỉ dấu phản ánh mức độ co bóp. Phạm vi bình thường của vận tốc dòng đỉnh giảm theo độ tuổi ( Bảng 1 ).

Bảng 1. Phạm vi bình thường của vận tốc dòng đỉnh theo độ tuổi
Giải thích		Vận tốc dòng đỉnh theo tuổi
Tiền tải	Thời gian dòng chảy	20 tuổi	90-120 cm/giây
Co bóp cơ tim	Vận tốc dòng đỉnh	50 tuổi	70-100 cm/giây
Hậu tải	Vận tốc và thời gian dòng chảy	70 tuổi	50-80 cm/giây

Việc tuân thủ đồng thời cả FTc và vận tốc dòng đỉnh cho phép tối ưu hóa các chiến lược hồi sức ở nhiều bệnh nhân và trong nhiều tình huống lâm sàng. Chẳng hạn, trong sốc giảm thể tích, màn hình hiển thị phần đáy của dạng sóng hẹp với tình trạng giảm FTc tương ứng (<330 ms) trong khi vận tốc dòng đỉnh tương đối bình thường. Khi truyền dịch, phần đáy dạng sóng sẽ được mở rộng hoặc FTc sẽ được kéo dài. Nếu nguyên nhân cơ bản là suy tim, dạng sóng ban đầu thường biểu hiện vận tốc dòng đỉnh thấp kèm FTc bình thường. Liệu pháp tăng co bóp cơ tim (inotropic) có thể cải thiện vận tốc dòng đỉnh hoặc khả năng co bóp trong các bối cảnh tương tự ( Hình 2 ).

Hình 2. Sơ đồ các dạng sóng siêu âm Doppler qua thực quản thu được trong trường hợp (A): thể tích máu bình thường, (B): thể tích máu giảm, và (C): suy thất trái.

Hình 2. Sơ đồ các dạng sóng siêu âm Doppler qua thực quản thu được trong trường hợp (A): thể tích máu bình thường, (B): thể tích máu giảm, và (C): suy thất trái.

Trong quá trình theo dõi bằng siêu âm Doppler qua thực quản, các chỉ số chính thu được gồm: khoảng cách nhát bóp (Stroke Distance - SD) (diện tích dưới dạng sóng trong thì tâm thu), vận tốc dòng đỉnh (Peak Velocity - PV) và thời gian tống máu trong thì tâm thu ("thời gian dòng chảy" - Flow Time - FT). Cần lưu ý rằng khi giảm thể tích máu và trong bối cảnh suy tim, SD sẽ giảm. Ngoài ra, điển hình trong giảm thể tích máu, thời gian dòng chảy (FT) giảm trong khi PV được duy trì; trong khi đó trong suy tim, FT có thể bình thường nhưng PV giảm.

Ưu điểm chủ yếu của siêu âm Doppler qua thực quản là cho phép thu nhận nhanh một tập hợp các thông số huyết động, thường dễ diễn giải. Đầu dò được đưa qua đường miệng và tiến vào đến vùng khoảng giữa ngực, tương ứng khoảng 35 đến 40 cm. Có thể duy trì siêu âm Doppler qua thực quản tại chỗ trong tối đa 72 giờ, song điểm then chốt là phải kiểm tra vị trí đầu dò để bảo đảm thu được tín hiệu tối ưu. Thiết bị được xem là an toàn khi sử dụng ở đa số bệnh nhân, kể cả người có rối loạn đông máu. Đặt đầu dò ở bệnh nhân đã biết giãn tĩnh mạch (thực quản) là chống chỉ định tương đối.

Một hạn chế của kỹ thuật này là chỉ phù hợp với bệnh nhân được an thần và thở máy. Ngoài ra, các giả định trong việc tính toán SV và CO có thể làm giảm độ chính xác của phép đo. SV được ước tính từ tỷ lệ lưu lượng máu tới động mạch chủ xuống. Giả định rằng dòng chảy được phân chia hằng định theo tỷ lệ 70/30 giữa động mạch chủ xuống (70%) và động mạch cánh tay đầu, cung cấp máu cho đầu và cổ cũng như các chi trên (30%). Diện tích mặt cắt ngang của động mạch chủ được ước tính dựa trên biểu đồ sử dụng đặc điểm của bệnh nhân (tuổi, giới tính và cân nặng). Do vậy, nếu có bệnh lý động mạch chủ đáng kể (phình động mạch hoặc giãn nở), các giá trị tuyệt đối tính được có thể không chính xác.
Mô hình toán học còn giả định rằng động mạch chủ có dạng hình trụ, dòng chảy thành lớp hằng định chạy song song với thực quản. Trên thực tế, dòng chảy có thể hỗn loạn do rối loạn nhịp tim, thiếu máu hoặc bệnh van động mạch chủ. Sự hiện diện của bất kỳ yếu tố nào trong số này sẽ gây khó khăn cho việc thu được tín hiệu nhất quán; đồng thời, chứng gù vẹo cột sống nghiêm trọng có thể làm thay đổi góc đặt đầu dò, khiến đầu dò không được định vị tối ưu để đo dòng chảy trong đoạn đi xuống. Nếu góc giữa đầu dò và dòng chảy xuống động mạch chủ xuống lớn hơn 15 đến 30 độ, phép đo sẽ không còn chính xác.

Theo dõi bằng siêu âm Doppler qua thực quản có giá trị hữu ích nhất khi thiết bị được sử dụng để thu thập các thông số đo nối tiếp nhằm nhận diện xu hướng và đáp ứng với điều trị. Giá trị tuyệt đối ít quan trọng hơn so với phân tích xu hướng, và khái niệm này được trình bày ở chủ đề ( Theo dõi chức năng huyết động ). Việc cải thiện kết cục nhờ sử dụng siêu âm Doppler qua thực quản để hướng dẫn xử trí đã được chứng minh ở các bệnh nhân ngoại khoa trải qua các thủ thuật chỉnh hình; tuy nhiên, vẫn thiếu dữ liệu về kết cục ở đa số bệnh nhân ICU.

Trái với kỹ thuật pha loãng nhiệt qua catheter động mạch phổi (PA), phương pháp pha loãng nhiệt xuyên phổi định lượng CO bằng cách bơm một liều bolus lạnh vào hệ thống tuần hoàn ngoại vi và theo dõi sự thay đổi nhiệt độ. Dung dịch lạnh được tiêm qua một catheter tĩnh mạch trung tâm; sau đó, sự biến thiên nhiệt được ghi nhận bởi một catheter động mạch có đầu cảm biến nhiệt đặt tại động mạch quay, động mạch nách hoặc động mạch đùi. CO được suy ra theo phương trình Stewart–Hamilton tương tự như cách tính trong kỹ thuật pha loãng nhiệt PA ( đặt catheter động mạch phổi ). Kỹ thuật xuyên phổi cho phép thu được đồng thời chỉ số CO và các thông số liên quan đến tiền tải (tổng thể tích cuối tâm trương [GEDV], thể tích máu trong lồng ngực [ITBV]) cũng như lượng nước ngoài mạch máu phổi (EVLW), mà không cần catheter động mạch phổi (PA).

Giá trị CO thu được bằng pha loãng nhiệt xuyên phổi thường cao hơn so với giá trị đo bằng pha loãng nhiệt PA. Một giả thuyết đã được nêu là có sự thất thoát chất chỉ thị lạnh (dung dịch lạnh) không được tính toán trong phổi; điều này có thể giải thích cho sự khác biệt giữa hai kỹ thuật cũng như hiện tượng hiệu chỉnh quá mức liên quan đến yếu tố nhiễu do tái lưu thông trong tuần hoàn.

Các phép đo pha loãng nhiệt không chỉ dùng để đo lưu lượng mà còn để tính thể tích thông qua chính dữ liệu lưu lượng thu được (tức là từ điểm bơm dung dịch lạnh đến điểm phát hiện). Hình 3 minh họa đường cong pha loãng nhiệt điển hình trong phương pháp pha loãng nhiệt xuyên phổi, đồng thời làm rõ khái niệm thời gian pha loãng nhiệt trung bình (MTt) và thời gian pha loãng nhiệt giảm dần (DSt).

Hình 3. Biểu diễn bằng sơ đồ của đường cong nhiệt độ-thời gian trong quá trình đo pha loãng nhiệt, được phát họa trên thang đo tuyến tính-tuyến tính (trên cùng) và logarit-tuyến tính (dưới cùng).

Hình 3. Biểu diễn bằng sơ đồ của đường cong nhiệt độ-thời gian trong quá trình đo pha loãng nhiệt, được phát họa trên thang đo tuyến tính-tuyến tính (trên cùng) và logarit-tuyến tính (dưới cùng).
Các đường chấm chấm (...) trong từng trường hợp biểu thị hình dạng đường cong nếu không có tuần hoàn của chất chỉ thị nhiệt. Lưu ý rằng khi vẽ đồ thị trên thang bán logarit (phía dưới), đoạn thoái triển của đường cong nhiệt trở nên tuyến tính. Đồng thời, sơ đồ cũng hiển thị các điểm điển hình được dùng để xác định thời gian pha loãng nhiệt trung bình (MTt) và thời gian pha loãng nhiệt giảm dần (DSt).

Các thể tích tính toán có thể được nhận biết bằng đồ họa trong Hình 4:

Hình 4. Sơ đồ các thể tích khác nhau có thể đo được (các vùng bóng tối) bằng kỹ thuật pha loãng nhiệt xuyên phổi.

Hình 4. Sơ đồ các thể tích khác nhau có thể đo được (các vùng bóng tối) bằng kỹ thuật pha loãng nhiệt xuyên phổi.
ITTV: thể tích nhiệt trong lồng ngực (hay thể tích máu + dịch trong tim + phổi); PTV: thể tích nhiệt phổi (hay thể tích máu + dịch trong phổi); GEDV: tổng thể tích cuối tâm trương (thể tích máu trong 4 buồng tim cuối thời kỳ tâm trương); ITBV: thể tích máu (không bao gồm dịch) trong lồng ngực (tim + mạch máu phổi); EVLW: nước ngoài mạch phổi.

Chi tiết về kỹ thuật này được thảo luận trong: PiCCO

Phương pháp phân tích đường viền xung mạch dựa trên dạng sóng áp lực động mạch để dự đoán lưu lượng mạch máu và tính toán SV. Phần lớn các thiết bị yêu cầu chuẩn độ nhằm cung cấp hệ số hiệu chỉnh do những khác biệt trong hệ thống động mạch giữa các cá thể. Thực tế, việc tạo dạng sóng áp lực động mạch chủ từ hình dạng của mạch ngoại vi đòi hỏi một số giả định nhất định; vì vậy, đa số các mô hình sẽ sử dụng kỹ thuật pha loãng nhiệt hoặc pha loãng lithium như phương pháp tham chiếu để suy đoán CO.

Các hệ thống hiện có gồm: PiCCO (Pulsion Medical Systems, Munich, Đức), PulseCO (LiDCO Ltd, Cambridge, Anh) và Flo Trac/Vigileo (Edwards LifeSciences, Irvine, California, Mỹ). Pha loãng nhiệt được sử dụng cho thiết bị PiCCO, lithium là chỉ báo cho PulseCO; trong khi Flo Trac/Vigileo không yêu cầu bất kỳ kỹ thuật pha loãng nào.

Phân tích đường viền xung mạch cần đặt đường động mạch (arterial line). Với thiết bị PiCCO hoặc PulseCO, đồng thời phải đặt catheter tĩnh mạch trung tâm để thực hiện chuẩn độ. Mỗi thiết bị sử dụng mô hình toán học riêng nhằm hiệu chỉnh quan hệ giữa áp lực và lưu lượng, phải tính đến các thay đổi về trở kháng động mạch chủ, độ giãn nở của động mạch và sức cản hệ thống.

Nhìn chung, cần chuẩn độ để cung cấp các yếu tố hiệu chỉnh cho các thuật toán toán học này. Flo Trac/Vigileo sử dụng dữ liệu nhân trắc học để ngoại suy hệ số hiệu chỉnh. Xem thêm: PiCCO

Phân tích đường viền xung mạch có thể cung cấp khả năng theo dõi CO liên tục, khác với kỹ thuật pha loãng nhiệt qua catheter động mạch phổi (PAC) vốn chỉ cho giá trị đo ngắt quãng.

CO do phân tích đường viền xung mạch cung cấp cũng có thể bị sai. Các thiết bị này bị hạn chế bởi những thay đổi động trong sức cản mạch máu, do đó thường cần chuẩn độ lại. Thông thường, khuyến nghị chuẩn độ lại thiết bị PiCCO và PulseCO sau mỗi 8 giờ. Flo Trac/Vigileo không cần chuẩn độ nhưng có thể không đáng tin cậy ở những bệnh nhân có giảm sức cản ngoại vi như trong nhiễm trùng huyết (Sepsis). Hiệu suất cũng bị ảnh hưởng bởi sự xuất hiện của hở van động mạch chủ, phình động mạch chủ và dạng sóng bị bẹt (mất khía nhịp đôi – khía giúp phân biệt thì tâm thu và tâm trương). Không thể sử dụng hệ thống PulseCO ở những bệnh nhân đang điều trị bằng lithium hoặc bị liệt vì điều này làm thay đổi khả năng cảm biến để phát hiện chất chỉ thị. Các hạn chế nói trên cần được cân nhắc khi lựa chọn thiết bị theo dõi huyết động. Các thiết bị này có thể cung cấp thông tin hữu ích như thay đổi áp lực mạch (PPV) và thay đổi thể tích nháp bóp (SVV) ở những bệnh nhân được thở máy hoàn toàn (không có nỗ lực hô hấp tự nhiên), nhịp xoang bình thường và trên máy thở có thể tích khí lưu thông phù hợp. Khái niệm này được trình bày trong: Theo dõi chức năng huyết động.

Kỹ thuật này dựa trên nguyên lý Fick đã được sửa đổi để tính CO. Phương trình Fick dựa trên giả định rằng lượng oxy hấp thụ từ phổi được chuyển hoàn toàn vào máu; do đó CO được tính bằng tỷ lệ giữa hàm lượng oxy tiêu thụ và sự chênh lệch hàm lượng oxy trong động–tĩnh mạch. Trong kỹ thuật thở lại một phần CO₂, nguyên lý Fick được áp dụng cho CO₂ thay vì oxy. Một số thiết bị là cần thiết để thu được chỉ số đo phù hợp, bao gồm cảm biến hồng ngoại CO₂, máy đo áp suất hoặc lưu lượng khí, máy đo oxy xung mạch và dây thở lại dùng một lần. Không cần đường truyền trung tâm để đo hàm lượng CO₂. Giá trị CO₂ tĩnh mạch được loại bỏ khỏi phương trình bằng cách đo CO₂ trong điều kiện bình thường và trong điều kiện thở lại.

Phương trình Fick đã hiệu chỉnh yêu cầu ước tính hàm lượng CO₂ tĩnh mạch, hàm lượng CO₂ động mạch và điều chỉnh độ dốc của đường cong phân ly CO₂. Hàm lượng trong tĩnh mạch được biểu thị bằng sự thay đổi CO₂ trong điều kiện thông khí phút (N) bình thường so với điều kiện thở lại (R). CO₂ động mạch được ước tính từ CO₂ cuối thì thở ra ở cuối cả hai nghiệm pháp, với độ dốc (S) của đường cong phân ly CO₂.

CO = [vCO₂ (N) - vCO₂ (R)] ÷ [S × ∆etCO₂]

Shunt trong phổi có thể ảnh hưởng đến phương trình này do thay đổi lưu lượng máu tham gia trong trao đổi khí. Mức độ shunt trong tổn thương phổi nghiêm trọng có thể không dễ dàng được hệ thống ước tính và điều chỉnh. Một số thiết bị kết hợp độ bão hòa oxy ngoại vi và PaO₂ trong khí máu để giải thích cho tình trạng shunt. Tuy nhiên, bệnh phổi nền, thể tích khí lưu thông (Vt) thay đổi và huyết động không ổn định có thể làm thay đổi độ chính xác của kỹ thuật này; do đó kỹ thuật này không được khuyến cáo hoặc không được sử dụng rộng rãi.

Trong phương pháp trở kháng điện sinh học lồng ngực, thể tích nhát bóp (SV, còn gọi là thể tích tống máu) được ước tính dựa trên những biến đổi của điện trở theo thời gian khi sử dụng dòng điện tần số cao, cường độ thấp. Bệnh nhân không cảm nhận mức dòng điện thấp nên kỹ thuật này được xem là ít xâm lấn nhất trong số các thiết bị hiện có. Phương pháp yêu cầu đặt tổng cộng sáu điện cực: hai điện cực ở thành ngực trên hoặc cổ và bốn điện cực ở phần dưới. Dòng điện sẽ đi theo đường có điện trở thấp nhất; trong bối cảnh này, đường dẫn chính được giả định là dòng máu chảy vào động mạch chủ. Khi tim trái co bóp, có sự thay đổi về thể tích máu trong động mạch chủ, dẫn đến giảm trở kháng. SV được tính toán từ những thay đổi trở kháng, đồng thời lượng mô tham gia vào phép đo thể tích nhát bóp được ước tính dựa trên giới tính, chiều cao và cân nặng của bệnh nhân. Thể tích dịch mô xung quanh vùng tham gia phép đo trở nên quan trọng đối với độ chính xác khi đo trở kháng.

Thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất để đo phản ứng điện sinh học hoặc độ lệch pha của điện áp qua lồng ngực là NICOM (Cheetah Medical, Portland, Oregon). Thiết bị này đo trở kháng điện lồng ngực và theo dõi các thay đổi về biên độ và hướng (đo bằng độ) của trở kháng. Lưu lượng máu theo mạch đập tạo ra các độ lệch pha này trong trở kháng; phần lớn lưu lượng theo mạch đập ở lồng ngực được hình thành bởi lưu lượng máu động mạch chủ. NICOM kết hợp bộ máy dò lệch pha có độ nhạy cao, nhờ đó đo lưu lượng động mạch chủ theo hướng không xâm lấn. Hệ thống hoàn toàn không xâm lấn và gồm máy phát sóng hình sin tần số cao (75 kHz) cùng bốn miếng dán điện cực kép, thiết lập tiếp xúc điện với lồng ngực. Hai miếng dán được đặt ở mỗi bên của lồng ngực; CO được xác định riêng cho từng bên của cơ thể và CO không xâm lấn cuối cùng được tính bằng giá trị trung bình từ hai phép đo này.