Valutazione emodinamica con PRAM nei pazienti ventilati artificialmente

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1 PROGRAMMA DI RICERCA Valutazione emodinamica con PRAM nei pazienti ventilati artificialmente Promotore: DAI Cardiologico e dei Vasi AOU Careggi Firenze Coordinatori dello Studio: Dott.ssa Serafina Valente, Dott. Marco Chiostri Introduzione Apparato cardiocircolatorio Una terapia protocollata basata su parametri di flusso sanguigno può portare a vantaggi significativi nel trattamento di pazienti in condizioni critiche. Tali parametri possono essere identificati nella gittata sistolica (stroke volume, SV), nella portata cardiaca (cardiac output, CO) e nei relativi valori indicizzati alla superficie corporea (SVI e CI, rispettivamente). L ottimizzazione della terapia orientata agli obiettivi con l ausilio di questi parametri, nel quadro di un protocollo terapeutico rigoroso e ben strutturato, si è rivelata efficace nel trattamento di molti pazienti. La gamma di casi comprende pazienti sottoposti a interventi chirurgici importanti e ad alto rischio e a chirurgia cardiaca; pazienti assistiti in pronto soccorso con ipovolemia o insufficienza multiorgano. Diversi studi 1-8 indicano che una terapia basata su protocolli implementati con l ausilio di parametri di flusso in fase perioperatoria può determinare significativi vantaggi. Inoltre, l'ottimizzazione di una terapia basata sui parametri di flusso e con specifici protocolli di trattamento può portare rilevanti vantaggi nella prevenzione dell'insufficienza degli organi derivante da ipovolemia, soprattutto per casi di insufficienza renale Infatti, mentre la rilevazione dell'ipovolemia con il tradizionale monitoraggio dei segni vitali risulta piuttosto inaffidabile, essa può essere anticipata e prevenuta dal monitoraggio e dall'ottimizzazione della SV e della CO 6,11,12, ed ancora di più dalla stroke volume variation (SVV). La prevenzione è in grado di ridurre i rischi che un paziente in condizioni critiche sviluppi per esempio una insufficienza renale terminale, una patologia che può costare a un ospedale più di US$ all'anno per ciascun paziente 10,13. È stata sviluppata una tecnologia di monitoraggio emodinamico minimamente invasi1vo in grado di consentire il controllo e il trattamento ottimale di pazienti in condizioni critiche con l'ausilio di vari parametri di flusso. Questa tecnologia consiste nel sistema di analisi dell onda di pressione arteriosa Pulse Recording Analytical Method (PRAM), implementato nell apparecchio Most-Care (Vytech SRL, Padova). Si tratta di uno strumento in grado di monitorare in modo continuo, battito per

2 battito, e miniinvasivo, sia la portata cardiaca che altri parametri emodinamici. Diversamente dagli altri metodi che lavorano con l analisi del segnale di pressione (PCM, Pulse Contour Methods) il metodo PRAM consente la valutazione del CO senza alcuna calibrazione, e non necessita di parametri ottenuti da dati antropometrici (altezza, peso, età e sesso) confrontati con dati sperimentali di riferimento. Si basa esclusivamente sull elaborazione analitica della morfologia dell intera onda di pressione arteriosa per ogni battito (fase sistolica e fase diastolica) rilevata ad una frequenza di 1000 Hz, riconoscendo automaticamente oltre ai picchi di sistole e diastole, i punti rappresentativi dell incisura dicrota e delle fasi di instabilità caratteristiche. Tali punti insieme all andamento della curva vengono valutati e pesati secondo la teoria fisica delle perturbazioni, per ottenere l impedenza del sistema e le grandezze emodinamiche La metodologia PRAM, non dipendendo da alcuna calibrazione, può essere applicata indistintamente ad ogni tipo di paziente sia in condizioni di stabilità che di alta instabilità emodinamica. Può essere utilizzata su pazienti critici, pazienti settici, pazienti pediatrici e sottoposti a dispositivi esterni quali contropulsatori L analisi oggettiva della curva di pressione consente di ottenere indici aggiuntivi sulle variazioni di precarico (la sopra ricordata SVV come pure la pulse pressure variation, PPV) e sulla funzionalità cardio-circolatoria (massima velocità di incremento pressorio dell onda sfigmica, dp/dt max e cardiac cycle efficiency, CCE). I vantaggi della terapia orientata agli obiettivi con l'ausilio dei parametri di flusso evidenziati dagli studi citati in precedenza dovrebbero essere ottenuti anche con il sistema Most-Care. Inoltre, la semplicità d'impiego e di applicazione del sistema può rendere possibile una tempestiva terapia orientata agli obiettivi con l'ausilio dei parametri di flusso, un fattore che ha dimostrato di per sé la capacità di migliorare i risultati sul paziente. Apparato respiratorio La ventilazione meccanica, pur essendo utile in molti casi, non è priva di effetti deleteri. La pressione positiva che si esercita sulle vie aeree viene trasferita direttamente sullo spazio pleurico. L incremento della pressione pleurica che ne deriva comprime le grandi vene intratoraciche ed impedisce il ritorno venoso al cuore destro e sinistro. Inoltre, il flusso sanguigno attraverso il polmone è ostacolato dalla ventilazione meccanica. Come il ritorno venoso, sono compromessi anche il riempimento ventricolare diastolico, la gittata sistolica e la pressione sanguigna arteriosa. L entità della compromissione della perfusione intratoracica deve essere accertata immediatamente dopo l inizio della ventilazione meccanica: 1. rilevando mediante palpazione il calo della qualità del polso immediatamente dopo ogni picco di inspirazione, oppure

3 2. rilevando il calo della pressione arteriosa sistolica misurata indirettamente, oppure 3. determinando il calo della pressione arteriosa media misurata direttamente. 4. La pressione venosa centrale aumenta ad ogni ciclo inspiratorio a causa dell incremento della pressione esercitata sull esterno della vena cava anteriore, ma questa misurazione non fornisce alcuna utile informazione circa l entità della compromissione del flusso ematico intratoracico. 5. Si può infine avere una vasocostrizione periferica, come risposta compensatoria alla ipotensione indotta dalla ventilazione meccanica, ma è di gran lunga troppo tardi per servirsene come segno di compromissione del flusso ematico intratoracico. L entità della compromissione della perfusione intratoracica è un equilibrio fra i valori medi della pressione pleurica e di quella intravascolare. I pazienti ipovolemici sono quelli con maggiori probabilità di sviluppare delle difficoltà in caso di compromissione del flusso ematico intratoracico. In effetti, è stato dimostrato che la depressione della pressione sistolica associata alla ventilazione meccanica costituiva un segno affidabile di ipovolemia. Scopo della ricerca La difficoltà di gestione di pazienti critici ricoverati in UTIC per gravi problemi cardiovascolari e sottoposti a ventilazione meccanica invasiva (spesso in aggiunta ad altri device quali contropulsazione ed ultrafiltrazione) è una sfida che sempre più spesso si propone al cardiologo intensivista. L uso della metodologia PRAM ci è sembrato adatto ad ottimizzare il percorso clinicoterapeutico di questi pazienti, essendosi dimostrata affidabile ed efficace in numerose altre condizioni cliniche, come è riscontrabile su una già ampia letteratura Si presta inoltre particolarmente agli scopi della ricerca perché i dati emodinamici rilevati vengono memorizzati (ogni 3 oppure 30 secondi, come media del periodo, ed immagazzinati per una copertura al massimo di 24 ore, cioè 2880 valori, dopodiché vengono progressivamente sovrascritti) permettendone così l elaborazione dopo averli scaricati in formato Microsoft Excel, congiuntamente ai parametri clinici e terapeutici rilevati in quel determinato momento. Il nostro scopo è quindi duplice: il primo aspetto, applicabile nell immediato, consistente nella ottimizzazione degli interventi terapeutici sui pazienti, nell ottica di un più favorevole decorso clinico e, in particolare, di un più precoce svezzamento dal ventilatore; un secondo aspetto, speculativo, consistente nella raccolta ed elaborazione dei dati (emodinamici, ventilatori, bioumorali, emogasanalitici) da far confluire in un data-base allo scopo di individuare i

4 parametri predittivi di end-point clinici (decesso, sviluppo di uno stato settico e/o di una insufficienza multiorgano). Disegno dello studio Per quanto è a nostra conoscenza, ben pochi dati, o addirittura nessuno, esistono in letteratura sull interazione emodinamica-ventilazione meccanica invasiva-clinica in pazienti cardiopatici. Non è quindi possibile stimare a priori il numero di pazienti da arruolare per trovare, se esistono, differenze significative fra coloro che vanno incontro ad un outcome favorevole ed i pazienti ad esito infausto; saranno quindi arruolati soggetti di maggiore età che, per cause cardiologiche, saranno ricoverati in Unità di Terapia Intensiva Cardiologica (UTIC) nell arco di un anno (01/01-31/12/ 2014) che devono essere sottoposti a ventilazione meccanica invasiva. E da notare che la raccolta di dati emodinamici avverrà sì attraverso la cannulazione di un arteria, ma questo atto rientra nella normale pratica clinica essendo il paziente comunque monitorizzato con questa modalità. Non è quindi richiesto alcun consenso informato da parte del paziente o dei suoi familiari oltre a quello già ottenuto di routine. End point Primario: Svezzamento dalla ventilazione meccanica invasiva. Secondari: Decesso in UTIC Sviluppo di uno stato settico Sviluppo di insufficienza multiorgano Durata della degenza in UTIC Analisi statistica I dati saranno quindi raccolti su un data-base elettronico ed elaborati statisticamente. Verranno riportate le caratteristiche antropometriche, anamnestiche e cliniche di tutti i pazienti, come frequenze e percentuali e medie e deviazioni standard (oppure mediane e range interquartile). I parametri oggetto di studio verranno rilevati ad intervalli regolari (indicativamente ogni 4-6 ore) per 48 ore (o fino allo svezzamento dal respiratore per quanto riguarda la ventilazione meccanica) ed analizzati con il test ANOVA per misure ripetute, che ci permetterà di analizzare le variazioni nel tempo dei parametri studiati e le eventuali loro diversità nei pazienti a diverso out come. Una analisi di regressione logistica sarà in grado di individuare i predittori dell esito dei nostri soggetti.

5 Verranno considerate significative le differenze con un p value a due code inferiore al 5%. Come si evince dal paragrafo precedente, una eventuale analisi di potenza del test usato sarà fatta solo post hoc. Prof G F Gensini Firenze

6 Bibliografia 1. Wilson J: Reducing the risk of major elective surgery. BMJ 199, (considera CI e apporto di O 2 ). 2. Shoemaker WC: Use of Physiological Monitoring to Predict Outcome And to Assist in Clinical Decisions in Critically Ill Postoperative Patients. AM J Surg 1983, (considera CI e apporto di O 2 ). 3. Shoemaker WC: Prospective Trial of Supranormal Values of Survivors as Therapeutic Goals in High-Risk Surgical Patients. Chest 1988, (considera CI e apporto di O 2 ). 4. Pearse R: Early goal-directed therapy after major surgery reduces complications and duration of hospital stay. Critical Care 2005, R (considera CO). 5. Venn R: Randomized controlled trial to investigate influence of the fluid challenge on duration of hospital stay and perioperative morbidity in patients with hip fractures. Brit J Anaest 2002, (considera SV e CO). 6. Gan TJ: Goal-directed Intraoperative Fluid Administration Reduces Length of Hospital Stay after Major Surgery. Anesthesiology 2002, (considera CO e SV). 7. McKendry M: Randomised controlled trial assessing the impact of a nurse delivered, flow monitored protocol for optimization of circulatory status after cardiac surgery. BMJ, doi: /bmj c (considera CI e apporto di O 2 ). 8. Sinclair S: Intraoperative intravascular volume optimisation and length of hospital stay after repair of proximal femoral fracture. BMJ 1997, (considera SV e CO). 9. Bennett D. Arterial Pressure: A Personal View. Functional Hemodynamic Monitoring. Berlin: Springer-Verlag, ISBN: Kellum JA: Primary prevention of acute renal failure in the critically ill. Curr Opin Crit Care 2005, Hamilton-Davies C: Comparison of commonly used clinical indicators of hypovolaemia with gastrointestinal tonometry. Intensive Care Med 1997, O'Leary MJ: Preventing renal failure in the critically ill. BMJ 2001, Chikotas N: Uremic syndrome and end-stage renal disease. JAANP Romano SM, Chiostri M, Pistolesi M, Gensini GF, Viroli L, Castellani W, Maluccio NM: The reconstruction of the waveform in the ascending aorta derived from the finger measured non invasively. Med Biol Eng Comp, 37: , Franchi F, Lazzeri C, Romano SM, Toso A, Chiostri M, Foschi M,Pistolesi M, Di Donato M:Baroflex function in vasodepressive syncope. Detection of early impairment. Med Sci Monit, 9(3),:25-30, Romano SM, Lazzeri C, Chiostri M, Gensini GF, Franchi F: Beat to beat analysis of pressure wave morphology for pre-symptomatic detection of orthostatic intolerance head-up tilt. J Am Coll of Cardiology, 44(9): , Romano SM, Pistolesi M: Assessment of cardiac output from systemic arterial pressure in humans. Crit Care Med, 30, (8) , Romano SM, Olivotto I, Chiostri M, Giglioli C, Margheri M, Gensini GF: Minimally invasive and non invasive hemodynamic monitoring of the cardiovascular system: available options and future perspectives. Current Cardiology Reviews 2006; 4(2): Romano SM, Conti AA, Giglioli C, Margheri M, Valente S, Gensini GF, Conti A. Blood flow assessment by arterial pressure wave without external calibration. Computers in Cardiology 2006; 33: Giomarelli P, Scolletta S, Biagioli B: Cardiac output monitoring by pressure recording analytical method in cardiac surgery European Journal of Cardio-Thoracic Surgery, 26:515-20, 2004.

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