Nguyên lý của PiCCO là sự kết hợp của 2 phương pháp theo dõi huyết động cấp cao (hòa loãng nhiệt qua phổi và phân tích sóng mạch), giúp đánh giá các thông số huyết động trung ương mà không cần thiết phải đặt catheter vào tim phải.
1.2.2.1. Phương pháp hòa loãng nhiệt qua phổi
Phương pháp hòa loãng nhiệt qua phổi được tiến hành bằng cách tiêm nhanh (Bolus) một thể tích nước lạnh (< 8oC) qua đầu cảm nhận nhiệt ở đường tĩnh mạch trung tâm.
Sau khi được bơm vào cơ thể, liều chỉ thị được hòa loãng với thể tích lớn nhất mà nó có thể, đó là thể tích hòa loãng nhiệt trong lồng ngực (ITTV: Intrathoracic Thermal volume). ITTV bao gồm thể tích máu trong lồng ngực (ITBV: Intrathoracic Blood Volume) và lượng nước ngoài mạch phổi (EVLW). ITBV bao gồm tổng thể tích cuối tâm trương các buồng tim (GEDV) và thể tích máu trong phổi (PBV), ta có công thức:
ITTV = ITBV + EVLW = GEDV + PBV + EVLW
Sự thay đổi nhiệt độ máu được đo bằng thiết bị cảm nhận nhiệt đặt ở ĐM từ đó thu được đường cong hòa loãng nhiệt sau:
Hình 1.2. Biểu đồ mô tả phân tích đường cong hòa loãng nhiệt [26].
Chú thích: MTt: thời gian vận chuyển trung bình - Thời gian để một nửa chất chỉ thị đã đi qua đầu cảm nhận ở ĐM; Tb: Nhiệt độ máu; DSt: Thời gian dốc giảm theo hàm mũ; At: thời gian từ khi bơm đến khi phát hiện được chất chỉ thị ở đầu ĐM.
Áp dụng thuật toán của Stewart – Hamilton trình bày năm 1921 để phân tích đường cong hòa loãng nhiệt, giải thích mối tương quan giữa CO, thể tích
phân bố của chất chỉ thị (V) với thời gian vận chuyển trung bình (MTT):
V = MTTx CO (1) Và dt T K V ) T (T CO b i i b TDa Thời
Trong đó:COTda : Cung lượng tim theo hòa loãng nhiệt qua phổi, Tb : Nhiệt độ máu; Ti : Nhiệt độ chỉ thị bơm vào; Vi : Thể tích chất chỉ thị; ∫ ∆ Tb dt : Diện tích dưới đường cong; K: Hằng số điều chỉnh, theo cân nặng và Tb và Ti
Theo nguyên tắc Newman năm 1951, giải thích mối liên quan giữa CO, thể tích khoang lớn nhất (C) chất chỉ thị đi qua và thời gian dốc giảm (DSt). C = CO * DSt (2)
Từ (1) thể tích phân bố ở đây là tất cả các khoang mà chất chỉ thị đi qua tức là tổng thể tích nhiệt trong lồng ngực (ITTV), suy ra :
ITTV = MTTx CO = GEDV + PBV + EVLW
Từ (2) nếu chỉ thị là nhiệt độ, thì C chính là thể tích nhiệt của phổi (PTV), suy ra :
PTV = CO * DSt = PBV + EVLW
Do đó, từ các biểu thức trên ta có thể tính được các thông số:
- Thể tích cuối tâm trương toàn bộ: là tổng thể tích máu chứa trong 4 buồng tim ở cuối thì tâm trương.
GEDV = ITTV - PTV
- Thể tích máu trong lồng ngực : Theo nghiên cứu của Sakka và cộng sự có mối tương quan tuyến tính giữa ITBV và GEDV [152].
ITBV = 1,25 x GEDV - Lượng nước ngoài mạch trong phổi (EVLW)
EVLW = ITTV – ITBV
- Chỉ số tính thấm thành mạch phổi (PVPI: Pulmonary Vascular Permeability Index) có giá trị trong chẩn đoán phù phổi.
PVPI = EVLW / PBV
- Phân suất tống máu toàn bộ (GEF: Global Ejection Fraction): được tính từ thể tích nhát bóp (SV) và GEDV.
1.2.2.2. Phương pháp phân tích sóng mạch
Năm 1974 Wessling và cộng sự đã trình bày phương pháp phân tích sóng mạch để tính CO, trong đó SV thất trái được tính bằng phần diện tích dưới đường cong tâm thu ĐM chia cho kháng trở ĐM chủ.
Mối liên quan giữa dòng máu bơm vào ĐM chủ và áp lực đo được tại điểm cuối của ĐM chủ (ĐM đùi hoặc ĐM nách) phụ thuộc vào độ đàn hồi của ĐM chủ. Dựa vào đường biểu diễn huyết áp có thể tính CO:
Hình 1.3. Cách tính cung lượng tim liên tục theo phương pháp sóng mạch [42], [131].
Trong đó: PCCO (Pulse Contour Cardiac Output): cung lượng tim tính theo phương pháp sóng mạch. Cal: hệ số điều chỉnh riêng từng BN (Xác định bằng phương pháp hòa loãng nhiệt). HR: nhịp tim; P(t)/ SVR: diện tích nằm dưới đường cong. C(p): độ co giãn của ĐM chủ. dP/dt: hình dạng của đường cong áp lực.
Cung lượng tim: Được tính theo từng nhịp và sau đó lấy trung bình mỗi 12 giây.
Sức cản mạch hệ thống: Được tính từ Huyết áp trung bình (MAP), áp lực tĩnh mạch trung tâm (CVP) và CO theo công thức [5]:
SVR = (MAP – CVP)x 80 / CO
Chỉ số thể tích nhát bóp (SVI): Được tính theo công thức: SVI = CI / Tần số tim P (mm Hg) t (s) PCCO = cal • HR • Tâm thu P(t) SVR + C(p) • dP dt ( ) dt
Biến thiên thể tích nhát bóp (Stroke volume variation: SVV)
SVV đại điện cho sự thay đổi của thể tích nhát bóp theo mỗi chu kỳ của nhịp thở và được đo trong khoảng thời gian mỗi 30 giây (hình 1.4). SV tăng ở thì thở vào (tăng dòng máu TM trở về tim) và giảm khi thở ra trong thở máy. Khi thiếu thể tích tuần hoàn, tim không đủ bù trừ cho sự khác biệt SV trong thì thở vào và thở ra gây ra sự biến đổi SV lớn hơn. SVV chỉ chính xác ở BN thở máy áp lực dương với nhịp tim đều. Nếu nhịp tim không đều (ví dụ: rung nhĩ) SVV sẽ không chính xác do sự đổ đầy thất khác nhau [131].
Hình 1.4. Sơ đồ và cách tính biến thiên thể tích nhát bóp [59]
Trong đó: SVmax: thể tích nhát bóp lớn nhất; SVmin: thể tích nhát bóp nhỏ nhất; SVmean: Thể tích nhát bóp trung bình.
Biến thiên huyết áp hiệu số (Pulse pressure variation: PPV): PPV cũng được
tính tương tự như SVV. PPV thể hiện sự biến đổi của huyết áp hiệu số trong mỗi chu kỳ thở. PPV được đo mỗi 30 giây và chỉ áp dụng ở BN thở máy áp lực dương với nhịp tim đều.