Assessing pulmonary capillary pressure using pulmonary arterial occlusion data

Abstract

AB3:Keuhkokapillaaripaine on se verenpaine, joka vallitsee keuhkoverenkierron ohuimmissa hiussuonissa. Tämä paine on yksi tärkeimmistä keuhkoödeeman syntyyn vaikuttavista tekijöistä. Keuhkoödeema syntyy, kun nesteitä tihkuu verisuonien seinämien läpi soluvälitilaan niin paljon, ettei lymfaattinen järjestelmä enää pysty poistamaan ylimääräistä nestettä. Lopulta nesteet päätyvät soluvälitilasta myös keuhkorakkuloihin aiheuttaen potilaalle hengitysvaikeuksia. Keuhkoödeema on potilaan henkeä uhkaava tila. Sitä tavataan usein teho-osastojen kriittisesti sairailla potilailla. -Teho-osastolla kriittisesti sairaan potilaan sydämen toiminta pyritään optimoimaan riittävän verenkierron turvaamiseksi. Sydämen toimintaa voidaan optimoida nestehoidon ja erilaisten siihen liittyvien lääkkeiden avulla. Kun potilaan hoidossa päädytään tähän pisteeseen, olisi erityisen tärkeää tietää keuhkokapillaareissa vallitseva paine, jotta voidaan välttyä keuhkoödeemalta. Keuhkoödeemaan voivat johtaa esimerkiksi liiallinen nestehoito sekä keuhkokapillaarien läpäisevyyden äkillinen muuttuminen. -Tällä hetkellä ei ole olemassa suoraa menetelmää, jonka avulla keuhkokapillaaripaine voitaisiin mitata normaalissa kliinisessä työssä. Sen vuoksi keuhkokapillaaripainetta arvioidaan epäsuoraan mitä erilaisimpien menetelmien avulla. Tässä diplomityössä luodaan lyhyt katsaus joihinkin tunnetuimpiin menetelmiin, sekä kuvataan yhden menetelmän toteutus. Tässä työssä käytetyssä menetelmässä keuhkokapillaaripainetta arvioidaan sydämen oikean puolen katetrisaation aikana talletetusta signaalista. Katetrisaatiossa keuhkovaltimo kiilataan umpeen ns. Swan-Ganz -katetrin päässä olevan ilmatäytteisen pallon avulla. Paineanturi mittaa pallon takana, laskimoiden puolella vallitsevaa painetta. Arvio keuhkokapillaaripaineesta saadaan talletetusta painesignaalista analysoimalla kiilausta seuraavaa paineenpudotusta. Tässä työssä pyritään lisäksi osoittamaan, millaisia muutoksia nykyiseen katetrisaatio-operaatioon pitäisi tehdä, että keuhkokapillaaripainetta voitaisiin arvioida nykyistä tarkemmin. -Arvio keuhkokapillaaripaineesta saadaan käyttämällä apuna digitaalista signaalinkäsittelyä. Tässä työssä käytetään vain signaaleja, jotka on mahdollista tallettaa normaalin kliinisen työn yhteydessä. Eläinkokeita tai eristettyjä keuhkoja ei käytetty. Potilaat, joista talletettuja signaaleja käytettiin, oli kytketty hengityskoneeseen, eikä hengityskonetta pysäytetty kiilauksen ajaksi. Hengityksestä aiheutuva häiriösignaali poistettiin keuhkovaltimosta mitatusta verenpainesignaalista digitaalisen signaalinkäsittelyn avulla. Työssä kuvataan kokemuksia kolmen eri menetelmän soveltamisesta hengityksestä aiheutuvan häiriön poistoon. -Käytetyssä menetelmässä arvio keuhkokapillaaripaineesta saadaan mallintamalla kiilauksen jälkeistä paineen pudotusta laskevan eksponenttikäyrän avulla ja ekstrapoloimalla kyseistä eksponenttikäyrää kiilaushetkelle. Tuloksia verrattiin kolmen tehohoitoon ja anestesiaan perehtyneen lääkärin tekemiin visuaalisiin arvioihin.

Pulmonary capillary pressure is the blood pressure in the smallest vessels of pulmonary circulation. This pressure is one major factor of pulmonary edema. Pulmonary edema is a life-threatening state, often seen in critically ill patients. Pulmonary capillary pressure should be known to avoid pulmonary edema, e.g., in connection with fluid therapy. Currently, there are no methods for directly assessing the pulmonary capillary pressure. The aim of this work is to find a method for automatic estimation of pulmonary capillary pressure and implement it using digital signal processing. -In this study, the pulmonary capillary pressure is estimated from the data obtained in connection with right heart catheterization. The pulmonary capillary pressure is obtained by analyzing the pressure transient following balloon occlusion. The signal was measured from intact lungs without stopping the mechanical ventilation. -The pulmonary capillary pressure was obtained by fitting a single exponential curve to the pressure decay following the balloon occlusion and by extrapolating back to the time of occlusion. The results were compared with visual estimates, individually done by three clinicians.