Systolische Blutdruckmessung bei kritisch kranken Patienten

Hintergrund/Bedeutung:

Hypotonie ist weit verbreitet und sagt schlechtere Ergebnisse voraus. Arterielle Hypotonie, definiert als ein arterieller systolischer Blutdruck (BP) von weniger als 90 mmHg bei Erwachsenen, ist das Kennzeichen einer kritischen Erkrankung. Eine genaue Messung des arteriellen Blutdrucks ist unerlässlich, um eine wirksame Behandlung durchzuführen, die Wiederbelebung zu steuern und Interventionen zu beurteilen. Eine nicht-traumatische Hypotonie wurde bei bis zu 19 % der Patienten in der Notaufnahme (ED) dokumentiert, und diese Patienten mit Hypotonie haben ein 10-fach erhöhtes Risiko für einen plötzlichen, unerwarteten Tod im Krankenhaus.(1) Eine frühe Hypotonie ist mit einer erhöhten Sterblichkeit bei Überlebenden von Herzstillstand, Schlaganfall und STEMI (2-4) verbunden, was die Notwendigkeit eines Instruments zur schnellen und genauen Identifizierung von Blutdrucktrends unterstreicht, um Wiederbelebungsmaßnahmen effektiv zu steuern. Darüber hinaus können Doppler-Wellenformen zusätzliche Hinweise auf eine bevorstehende hämodynamische Verschlechterung liefern, bevor es zu einer offensichtlichen Hypotonie oder einem Schock kommt.

Nachteile des derzeitigen Systems – Der derzeitige Anfangsstandard für Blutdruckmessungen in den meisten Krankenhäusern ist ein automatisiertes, nicht-invasives Blutdruckmessgerät, das oszillometrische Technologie verwendet. Diese Methode hat zahlreiche Einschränkungen, einschließlich nicht kontinuierlicher Überwachung, fehlender oder verzögerter Erkennung hypotonischer Episoden, Ungenauigkeit oder Unfähigkeit, den Blutdruck aus verschiedenen Gründen zu messen, einschließlich ungenauer Manschettengröße oder Schweregrad der Hypotonie. In einer Studie hatten 34 % der Patienten eine BD-Diskrepanz von ≥ 20 mmHg mit dem oszillometrischen Gerät im Vergleich zur intraarteriellen BD-Überwachung aufgrund einer falschen Manschettengröße.(5) Oszillometrische Geräte sind für den Einsatz in vielen klinischen Situationen ausreichend; bemerkenswerte Ausnahmen sind jedoch Patienten mit schwerem Bluthochdruck, Hypotonie, mit Arrhythmien, nach einem Trauma und anderen kritischen klinischen Szenarien, wobei eine manuelle auskultatorische Blutdruckmessung bevorzugt wird.(6) Selbst bei nicht kritisch kranken Patienten wurden Validierungsdaten oszillometrischer Messungen in Frage gestellt.(7) Die Alternative zu oszillometrischen Geräten ist ein intraarterieller Katheter. Obwohl genau, sind intraarterielle Katheter invasiv, technisch schwierig einzuführen, teuer, zeitintensiv, schmerzhaft und mit Risiken wie Blutungen, Infektionen und neurovaskulären Verletzungen verbunden. Aktuelle Richtlinien für die Behandlung kritisch kranker Patienten legen nahe, dass die intraarterielle Blutdruckmessung der automatischen oszillometrischen nicht-invasiven Blutdruckmessung vorzuziehen ist. Trotzdem verwendeten in einer kürzlich durchgeführten Umfrage unter Intensivmedizinern 73 % nicht-invasive Blutdruckmessgeräte bei Patienten mit Hypotonie.(8) Aus den oben genannten Gründen haben Forscher neuere Technologien untersucht, um die oszillometrische Technologie zu ersetzen; Beispiele sind Doppler- und photoplethysmographische Geräte.(9;10) Neuere Technologie – Die Erforschung und Anwendung der Doppler-Technologie zur Messung des Blutdrucks steckt noch in den Kinderschuhen und muss noch vollständig realisiert werden. Zu den Vorteilen eines solchen Geräts würde ein genaues, nicht-invasives Mittel zur Messung des Blutdrucks bei kritisch kranken Patienten gehören. Aufgrund des hohen Risikos einer übersehenen Hypotonie besteht die Möglichkeit, den Prototyp auch für eine breitere klinische Anwendung bei nicht kritisch kranken Patienten zu kommerzialisieren. Die Genauigkeit der Doppler-Velocimetrie ist ein wichtiger Vorteil. In einer Tierstudie, in der drei indirekte Blutdruckmessgeräte – ein Doppler-Ultraschall-Durchflussmesser, ein oszillometrisches Gerät und ein Photoplethysmograph – mit dem direkten Arteriendruck bei Katzen verglichen wurden, wiesen die Doppler- und photoplethysmographischen Geräte die höchste Gesamtgenauigkeit auf. (10) In der klinischen Praxis ist die manuelle Doppler-Technik, wenn das anfängliche automatische oszillometrische BD-Gerät aufgrund von Hypotonie keine Messung erhalten kann, aufgrund ihrer Zuverlässigkeit eine gängige Praxis und wird in einer Studie als „Goldstandard“ bezeichnet.(11 ) Die genaue Messung des systolischen Blutdrucks ist jedoch nur ein Parameter des Geräts. Das vom arteriellen Fluss durch das Gefäß empfangene Doppler-Signal hat ein unglaubliches Potenzial, um die Stärke des Pulses und andere auditive Warteschlangen zu identifizieren. Dies ist bei peripherer arterieller Verschlusskrankheit gut etabliert, wobei beschreibende Begriffe wie monophasische, biphasische oder triphasische Pulse verwendet werden, die durch Doppler identifiziert werden. Das neuartige Gerät hat das Potenzial, einen "kranken" Puls zu identifizieren, der durch Änderungen in der Doppler-Wellenform bestimmt wird, bevor eine Hypotonie auftritt, da Hypotonie oft erst sehr spät im Verlauf des Krankheitsprozesses auftritt. Bis heute ist kein automatisches Blutdruckmessgerät/Doppler-Gerät verfügbar.

Dieses Projekt wird Daten liefern, um die Entwicklung eines neuartigen Blutdrucküberwachungsgeräts voranzutreiben, das eine nicht-invasive und nahezu kontinuierliche Blutdrucküberwachung und andere hämodynamische Informationen bei kritisch kranken Patienten ermöglichen wird. Daten von gesunden Freiwilligen, die eine (fötale) Standard-Dopplersonde mit 8 MHz verwenden, wurden bereits in einem Begleitprotokoll an der University of North Carolina in Charlotte (UNCC) gesammelt.

Forschungsstrategie:

1. Bedeutung Die Identifizierung von Schockzuständen vor offensichtlichen klinischen Anzeichen eines Schocks (d. h. Hypotonie) ist eine Herausforderung. Ob Doppler-gemessene arterielle Wellenformen als nützlicher Marker dienen können, um eine hämodynamische Beeinträchtigung zu identifizieren, bevor ein Schock eintritt, ist unbekannt.
2. Annäherungshypothese: Doppler-Wellenformmuster bei kritisch kranken Patienten mit Hypotonie haben ein einzigartiges und identifizierbares Muster.

Ziele:

1. Doppler-Wellenformen werden von den Brachialarterien kritisch kranker Patienten erfasst, die sich mit offensichtlichen Anzeichen eines Schocks in der Notaufnahme vorstellen.

   Diese Pilotstudie wird es uns ermöglichen, Doppler-Messungen bei kritisch kranken Patienten zum Vergleich mit nicht kritisch kranken Patienten zu erhalten, die zuvor in einer vom IRB genehmigten Studie gesammelt wurden, die am UNCC vom Co-PI durchgeführt wurde.

   Doppler-Signalmessungen werden von 20 kritisch kranken Patienten mit Anzeichen eines Schocks (d. h. Hypotonie mit SBP < 90) in der Notaufnahme des Carolinas Medical Center erhalten. Berechtigte Patienten werden aus dem Alarm des klinischen Protokolls Code Sepsis durch PCL identifiziert, das derzeit für andere Abteilungsstudien verwendet wird, oder durch direkten Bericht des PI während der Arbeit in der Notaufnahme. Patienten oder ein gesetzlich bevollmächtigter Vertreter werden um eine Einverständniserklärung gebeten. Die 8-MHz-Dopplersonde (fötale Ultraschallsonde) wird an der Brachialarterie angebracht und die Position angepasst, bis ein angemessenes Signal erhalten wird. Doppler-Wellenformdaten werden im Laufe weniger Minuten gesammelt. Es wird davon ausgegangen, dass die Patienten während dieses Prozesses nur minimale bis keine Beschwerden verspüren.

   Erwartete technische Schwierigkeiten und wie wir sie überwinden: Zu den technischen Schwierigkeiten gehört die Sicherstellung konsistenter Messungen, da die Daten von den Prüfärzten und dem klinischen Forschungspersonal erhoben werden.

2. Entwickeln Sie einen Computeralgorithmus, der "gesunde" von "kranken" Dopplerwellenformen unterscheidet.

Wellenformeigenschaften von den ED-Patienten werden mit zuvor gesammelten Wellenformen von normalen Freiwilligen verglichen. Anschließend wird ein Computeralgorithmus entwickelt, um Unterscheidungsmerkmale zwischen diesen Wellenformen (unabhängig vom Blutdruck) zu identifizieren. Wir verwenden eine ähnliche Leistungsanalyse wie von Holt et al.(11)

1. Algorithmusentwicklung: Wir werden MATLAB (The MathWorks, Inc) verwenden, um die von Hypotonie-/Schockpatienten erhaltenen Doppler-Signale zu analysieren und sie mit zuvor erhaltenen gesunden Patientendaten zu vergleichen, um einzigartige Welleneigenschaften von Patienten im Schock zu identifizieren.
2. Filterung: Optimale Filtersoftware wird von den PIs entwickelt und perfektioniert, wie es das quantifizierte piezoelektrische Audiosignal erfordert, um die zuverlässigste und genaueste Doppler-Wellenform zu bestimmen.

Berechnung der Stichprobengröße Frühere Studien haben eine Leistungsanalyse verwendet, die 18 Beobachtungssätze (ein Satz bestehend aus einer intraarteriellen Blutdruckmessung und einer Doppler-Blutdruckmessung) bestimmt hat, um einen Unterschied von 10 % (von den Forschern als klinisch signifikant erachtet) zwischen intraarteriell und zu erkennen Doppler-Blutdruck mit einer SD für die Differenz von 7,8 mmHg und einem Alpha von 0,05 unter Verwendung eines zweiseitigen t-Tests mit einer Stichprobe.

Eine Leistungsanalyse wurde für diese Pilotstudie nicht durchgeführt. Eine Stichprobengröße von zwanzig erwachsenen Probanden (mit Doppler-Aufzeichnung während < oder = 5 Minuten) wurde gewählt, um ausreichende Beobachtungen sicherzustellen. Weitere statistische Techniken zur Verbesserung der Assoziation werden wie in der anfänglichen Prototypenbeschreibung beschrieben implementiert.