ES2959630T3 - Método de evaluación continua del acoplamiento ventrículo-aórtico de pacientes en riesgo mediante análisis de bucles presión-flujo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere al campo de la reanimación cardiovascular y, más concretamente, a un nuevo método de monitorización del acoplamiento ventrículo-aórtico de pacientes de riesgo en función del bucle presión/flujo aórtico del paciente y la zonificación de este bucle. . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de evaluación continua del acoplamiento ventrículo-aórtico de pacientes en riesgo mediante análisis de bucles presión-flujo

La presente invención se refiere al campo de los cuidados intensivos cardiovasculares. Más exactamente, presenta un nuevo método de seguimiento del acoplamiento ventrículo-aórtico de pacientes en riesgo, que puede implementarse con aparatos de monitorización comúnmente utilizados en el quirófano, en cuidados intensivos y en los servicios de urgencias.

La elección de la estrategia óptima para los cuidados intensivos cardiovasculares (expansión volémica o administración de vasoconstrictores, elección del vasoconstrictor, elección del volumen o de la dosis de fármaco, etc.) de los pacientes en riesgo o pacientes inestables es una cuestión importante, pero sigue siendo complicada. De hecho, hoy en día no existe un verdadero consenso sobre la elección de los diferentes parámetros que se han de vigilar, sobre los medios para medirlos ni sobre los valores "objetivo" que se deben obtener. Ciertamente se recomienda monitorizar la presión arterial media (PAM) de forma continua en este tipo de pacientes y obtener un valor mínimo en torno a 65 mm Hg, pero el debate sigue abierto sobre el umbral real de PAM que se ha de obtener (65 u 85 mm Hg:

[1] ). Además, una cantidad creciente de bibliografía sugiere que guiar la terapéutica para optimizar el gasto cardíaco (GC) en el período perioperatorio de pacientes en riesgo o inestables puede mejorar el pronóstico de estos pacientes [2] . De todos los aparatos disponibles, el Doppler transesofágico (DTE), que mide el caudal sanguíneo en la aorta torácica, parece ser el monitor del gasto cardíaco asociado con la reproducibilidad más convincente, a la vez que sigue siendo poco invasivo. Por lo tanto, para los pacientes con riesgo cardiovascular, una monitorización del gasto cardíaco, a través del DTE, asociada con una medición invasiva de la PAM mediante un catéter arterial, es un enfoque recomendado actualmente.

El acoplamiento ventrículo-aórtico es un concepto fisiológico que permite integrar las interacciones que existen entre el corazón y los vasos durante un ciclo cardíaco. Este concepto salió a la luz con el trabajo de Otto Franck que describe los bucles Presión/Volumen ventricular (Figura 1). Retomando y continuando el trabajo de Franck, Suga y su equipo definieron la elastancia miocárdica (Ees) y la elastancia arterial (Ea) [3]. Ees refleja la función contráctil del miocardio y Ea define las propiedades viscoelásticas arteriales, integrando la noción de poscarga ventricular, compuesta de las resistencias vasculares, de la distensibilidad arterial y de la impedancia de entrada aórtica. Entonces, el acoplamiento ventrículo-aórtico (Cv-a) se cuantifica mediante la relación Ea/Ees, estando un acoplamiento adecuado definido por Ea/Ees s 0,8, y patológico cuando Ea/Ees > 1. Además, el área de la curva Presión/Volumen ventricular (PVA) es proporcional al trabajo ventricular realizado por el corazón durante un ciclo cardíaco y al consumo de oxígeno del miocardio [3]. Nozawa et al. [6] también estudiaron este tema. Así, el análisis del bucle Presión/Volumen cardíaco permite una estimación completa de los parámetros hemodinámicos. Sin embargo, este concepto nunca se ha implementado en la práctica clínica debido a la dificultad de obtener la curva de presión arterial central asociada a la medición simultánea de los volúmenes ventriculares.

Recientemente, se describió un método que utiliza herramientas ya comúnmente utilizadas en la clínica para realizar un seguimiento del estado de los pacientes durante los cuidados intensivos cardiovasculares [4]. Este método integra información sobre la presión arterial (obtenida mediante un catéter arterial radial) y el caudal aórtico (obtenida mediante Doppler transesofágico), analizando, en tiempo real: (i) los bucles(PQ loops)que representan el caudal en función de la presión (un ciclo cardíaco correspondiente a un bucle) y (ii) la impedancia vascular arterial. Los autores de esta publicación proponen una definición "funcional" de la eficiencia mecánica cardíaca, correspondiente al caudal dividido por el área del bucle. Aunque este método es de aplicación inmediata en la clínica, sigue siendo no obstante insuficientemente informativo. De hecho, analizar la superficie total del bucle presión-caudal no es suficiente para medir el acoplamiento ventrículo-aórtico. En particular, sólo proporciona información muy imperfecta sobre la rigidez arterial y el inotropismo del paciente. Por lo tanto, los autores de esta publicación emparejaron el análisis del bucle de caudal/presión con el cálculo de la impedancia vascular. Sin embargo, este parámetro, descrito desde hace mucho tiempo y cuyo cálculo y análisis son completamente independientes del bucle de caudal/presión, nunca ha sido utilizado por los profesionales debido a la complejidad de su análisis.

En un enfoque inicialmente similar al de Thiele et al., los inventores optaron por utilizar las tecnologías disponibles en la clínica (en particular, la tecnología del Doppler transesofágico y la medición de la presión arterial) para construir un bucle Presión/Caudal aórtico (y no Presión/Volumen ventricular). Mediante un análisis de este bucle diferente al propuesto por Thiele et al., la presente invención propone un método de seguimiento del acoplamiento ventrículoaórtico de un paciente, que permite proporcionar al profesional, de forma visual, rápida y continua, información valiosa sobre, en particular, la rigidez arterial del paciente y su respuesta a un tratamiento vasoactivo. La presente invención combina por tanto las ventajas de los diferentes métodos descritos anteriormente, ya que combina la riqueza de información de los métodos basados en el análisis de las curvas Presión/Volumen descritos por Burkhoff et al. [3] y puede implementarse utilizando los monitores de gasto cardíaco (Doppler esofágico u otros), así como los monitores multiparamétricos disponibles en el quirófano, en cuidados intensivos y en los sectores de urgencias. Además, puede utilizarse en clínica de forma muy visual e intuitiva, ya que el profesional puede evaluar directamente, por el desarrollo de la curva, la calidad del acoplamiento ventrículo-aórtico del paciente (esto se ilustra en particular en la Figura 10).

Además, se han propuesto métodos y dispositivos para medir parámetros cardíacos en los documentos WO 03/037181 A2 o US 2007/0161914 A1.

Un primer aspecto descrito en el presente texto es por tanto un método para evaluar el acoplamiento ventrículo-aórtico de un paciente en tiempo real a partir del bucle de presión/flujo aórtico de dicho paciente, que comprende las etapas siguientes:

(i) determinar, en el bucle de presión/flujo, las coordenadas de los siguientes puntos:

A: punto del bucle donde el flujo es nulo y la presión es mínima (punto justo antes del inicio de la sístole: Presión diastólica),

B: punto del bucle donde el flujo es el mayor,

C: punto del bucle donde la presión es la mayor (presión sistólica),

D: punto del bucle donde el flujo es nulo y la presión es máxima (presión dícrota, cuando las válvulas aórticas se cierran: inicio de la diástole);

(ii) calcular el porcentaje del área (Stot) del bucle de la parte (S2) situada entre las rectas (AB) y (AC) y/o el ángulo<y>entre estas dos rectas y/o el ángulo agudo 5 entre las rectas (AC) y (BD);

(iii) interpretar los resultados de la siguiente manera:

- si S2/Stot < R2b y/o y < Gb y/o 5 < Db, el paciente presenta un buen acoplamiento ventrículo-arterial;

- si S2/Stot > R2m y/o<y>> Gm y/o 5 > Dm, el paciente presenta un mal acoplamiento ventrículo-arterial;

- en una situación intermedia, la calidad del acoplamiento ventrículo-arterial del paciente es intermedia, siendo R2b, R2m, Gb, Gm, Db y Dm umbrales predeterminados.

En lo anterior, "flujo" se refiere, de forma general, al desplazamiento de la columna de sangre en la aorta. Se puede medir, como ocurre actualmente con los aparatos Doppler, como un caudal (en ml/s). Sin embargo, como el caudal aórtico se calcula multiplicando la velocidad de la sangre en la aorta por la sección de la aorta, que es una cifra fija dada según los nomogramas, el método también es aplicable midiendo el flujo como la velocidad de la columna de sangre. En el presente texto, el flujo designa por tanto, indiferentemente, un caudal o una velocidad, y todo el razonamiento descrito en la parte experimental siguiente puede transponerse al análisis del bucle Presión/Velocidad (tomando como eje de abscisas la velocidad, en m/s o cm/s). Los umbrales y valores de los parámetros angulares serán entonces diferentes. Asimismo, los resultados experimentales descritos en particular en el Ejemplo 7 siguiente, utilizando diagramas de potencia con velocidades en abscisas y presión en ordenadas, y representando curvas de isopotencia en W/cm2, se pueden transponer a diagramas de presión/flujo, con curvas de isopotencia en W.

El experto en la técnica podrá determinar, en función de las parametrizaciones (escalas) del bucle obtenido con un dispositivo dado, las relaciones umbral R2b y R2m y los ángulos umbral Gb, Gm, Db y Dm. En los ejemplos experimentales siguientes, donde los bucles se representan eligiendo una relación entre las escalas de ordenadas y abscisas de manera que 20 mmHg y 100 ml/s estén representados por la misma distancia, Gb = 5° y Gm = 15°. Los valores umbral para el ángulo delta también se pueden fijar, a modo de ejemplo, de la siguiente manera: Db = 10° y Dm = 30°. Se pueden obtener valores umbral del mismo orden con una medición de la velocidad de flujo eligiendo una relación entre las escalas de ordenadas y abscisas de modo que 1 mmHg y 1 cm/s estén representados por la misma distancia. En los Ejemplos 1 a 4, donde la presión arterial se mide periféricamente y se utiliza sin función de transferencia, se han definido valores umbral para la relación S2/Stot del orden de R2b = 15 % y R2m = entre 40 % y 50 %. El experto en la técnica es perfectamente capaz de redefinir estos valores umbral utilizando una función de transferencia cuyo principio se describe en el Ejemplo 8. Evidentemente, R2b < R2m, Gb < Gm y Db < Dm.

Según una implementación particular del método descrito en el presente texto, también se calcula (por ejemplo, como porcentaje de la superficie total del bucle) la superficie S1, situada entre la recta (AB) y la parte inferior del bucle. Esta superficie proporciona la siguiente información (que se añade, para su interpretación, a la de S2 y/o y y/o 5):

- S1/Stot > R1m indica que el paciente tiene buen acoplamiento ventrículo-arterial;

- S1/Stot < R1b indica que el paciente tiene un mal acoplamiento ventrículo-arterial;

- en una situación intermedia, la calidad del acoplamiento ventrículo-arterial del paciente es intermedia, siendo R1b y R1m umbrales predeterminados.

Según otra implementación particular del método descrito en el presente texto, también se mide el ángulo a formado por la recta (AB) y el eje de los flujos y/o el ángulo p formado por la recta (AC) y el eje de los flujos. Estos ángulos proporcionan las siguientes indicaciones (que se añaden a las obtenidas al menos por S2 y/o<y>y/o 5):

- a < Ab y/o p < Bb indican que el paciente tiene buen acoplamiento ventrículo-arterial;

- a > Am y/o p > Bm indican que el paciente tiene un mal acoplamiento ventrículo-arterial;

- en una situación intermedia, la calidad del acoplamiento ventrículo-arterial del paciente es intermedia.

Al igual que para los Gb, Gm, Db y Dm anteriores, los valores umbral R1b, R1m, Ab, Am, Bb y Bm pueden ser determinados fácilmente por el experto en la técnica dependiendo del equipo y las escalas que utilice, a partir de mediciones en pacientes o en individuos de control de quienes se conozca la calidad del acoplamiento ventrículoarterial. Determinar los valores umbral es un trabajo de “calibración” sencillo para el experto en la técnica. El ángulo a proporciona información sobre el inotropismo, mientras que p, que es la suma de a y<y>, también proporciona información sobre la rigidez arterial (como y).

Los métodos descritos en el presente texto también pueden comprender, en la etapa (ii), calcular el área Stot del bucle y, en la etapa (iii), interpretar Stot como un reflejo de la eficiencia del sistema cardiovascular (siendo esta eficiencia tanto mayor cuanto que esta superficie es pequeña). También en este caso, el experto en la técnica podrá definir, con el equipo de que disponga y las unidades que utilice (en particular, para medir el flujo, en ml/s o m/s), uno o varios valores umbral para interpretar la medición de Stot.

Según una implementación simplificada del método descrito en el presente texto, es posible medir los parámetros angulares descritos anteriormente a partir de sólo los puntos A, B, C y D. Según esta variante, sólo se visualizan estos puntos, así como las rectas que conectan dos de estos puntos.

Obviamente, se pueden analizar otros parámetros de los bucles de presión/flujo al implementar los métodos descritos en el presente texto. En particular, a partir de la primera parte del bucle (pendiente inicial del bucle - próxima a la pendiente Ees descrita por Franck et al -, área S1 y el caudal Max), se pueden medir parámetros relacionados con el inotropismo y la contractilidad. Asimismo, el área del bucle Presión/Caudal se puede utilizar para evaluar el trabajo de eyección sistólica que realiza el corazón en cada latido, a la imagen del trabajo de Suga y Sagawa. También se puede calcular la superficie de la curva hasta el eje de abscisas (Figura 14), para evaluar la energía potencial ventricular que, en relación con la superficie del bucle, permitiría estimar la eficiencia del sistema cardiovascular.

Es importante señalar que, a diferencia del método descrito por Thiele et al.(supra),el método no requiere calcular el espectro de amplitud de la impedancia vascular arterial. De hecho, la información proporcionada por los distintos parámetros medidos, en particular el porcentaje de la superficie del bucle situada entre las rectas (AB) y (AC), así como los ángulos, es suficiente para evaluar con precisión el acoplamiento ventrículo-arterial del paciente.

Según una implementación particular del método descrito en el presente texto, se calcula la potencia máxima generada por el sistema cardiovascular del paciente. La potencia es igual al producto de la presión por el caudal/flujo, y también se puede calcular multiplicando la presión por la velocidad (se trata entonces de una potencia por unidad de superficie). Por lo tanto, en el diagrama del bucle Presión/Velocidad (Pre/Vel), se pueden trazar curvas de isopotencia que unan los puntos donde el producto Pre x Vel sea idéntico. Según una implementación preferida, el bucle Pre/Vel se visualiza en un diagrama en el que aparecen curvas de isopotencia (en W/cm<2>). La potencia máxima generada por el paciente se puede visualizar entonces inmediatamente. Una división en regiones del plano del diagrama permite evaluar visualmente, de forma inmediata, el perfil cardiovascular del paciente.

Así, los métodos descritos anteriormente también pueden incluir una etapa de análisis de la potencia generada por el sistema cardiovascular del paciente que se puede llevar a cabo de la siguiente manera:

(i) a partir del bucle de presión/flujo aórtico del paciente, determinar la potencia máxima por cm<2>(Pot<máx>) generada por el corazón del paciente durante un latido del corazón, y los valores de presión (Pre) y velocidad (Vel) en el punto correspondiente al valor máximo de la potencia;

(ii) clasificar al paciente en una categoría según los valores de Pot<máx>, Pre y Vel determinados en la etapa (i), distinguiéndose las siguientes categorías:

- 1: Pre > Pre<2>y Pre > a x Vel y Pot<máx>< Pot<2>;

- 2: Pot<máx>> Pot<2>;

- 3: Vel > Vel<1>y Pre < Pre<1>y Pre < b x Vel y Pot<máx>> Pot<1>;

- 4: Vel > Vel<1>y Pre < Pre<1>y Pot<máx>< Pot<1>;

- 5: Vel < Vel<1>y Pre < Pre<1>y Pot<máx>< Pot<1>;

- 6: b x Vel < Pre < a x Vel y Pot<1>< Pot<máx>< Pot<2>y Pre<1>< Pre < Pre<2>y VeN < Vel < Vel<2>; - 7: otras situaciones;

estando los parámetros Prei, Pre<2>, Veli, VeÍ<2>, Pot1, Pot<2>, a y b predeterminados y definidos de la siguiente manera:

- Prei y Pre<2>son valores de referencia correspondientes a los límites inferior y superior, respectivamente, de una presión fisiológica;

- Veli corresponde a un valor de la velocidad sistólica máxima por debajo del cual la velocidad sistólica máxima se considera inferior a la normal;

- Vel<2>corresponde a un valor de la velocidad sistólica máxima por encima del cual la velocidad sistólica máxima se considera superior a la normal;

- Poti y Pot<2>corresponden a valores límite de la potencia máxima por cm2 generada durante un latido por debajo y más allá de los cuales, respectivamente, pueden surgir complicaciones;

- a y b son factores que permiten evaluar el acoplamiento ventrículo-arterial de un paciente, considerándose satisfactorio el acoplamiento si, en el momento en que la potencia generada por el corazón es máxima, b x Vel < Pre < a x Vel.

Los métodos descritos anteriormente permiten ventajosamente identificar un paciente con riesgo cardiovascular. De hecho, un mal acoplamiento ventrículo-arterial es indicativo de un paciente con riesgo cardiovascular.

Según otro aspecto ventajoso, los métodos descritos anteriormente se utilizan para determinar la eficacia de un tratamiento vasoactivo para un paciente en cuidados intensivos cardiovasculares. Para ello, se evalúa el acoplamiento ventrículo-arterial del paciente mediante un método según la invención, antes y después de la administración del tratamiento, y se comparan los resultados obtenidos. Un tratamiento vasoactivo se considera satisfactorio si permite restablecer una presión arterial suficiente, sin provocar no obstante un aumento demasiado grande de la rigidez arterial, reflejado por el aumento de S2, y y S.

Según otro aspecto, los métodos de evaluación del acoplamiento ventrículo-arterial descritos anteriormente se utilizan para comparar los efectos de diferentes tratamientos vasoactivos, bien para un paciente dado, para elegir el que más le convenga en función de sus características individuales, bien de manera más general, en una o varias cohortes representativas de pacientes para los que este tipo de tratamiento sea necesario, con vistas, por ejemplo, a ofrecer recomendaciones. Según este aspecto, un método para comparar los efectos de diferentes tratamientos vasoactivos comprende la evaluación (mediante un método como el descrito anteriormente) del acoplamiento ventrículo-arterial de pacientes que reciban los tratamientos que se han de comparar, antes y después de cada administración de uno de los tratamientos. Luego, los resultados se analizan según las prácticas habituales para este tipo de comparación. La presente invención se refiere a un dispositivo para evaluar el acoplamiento ventrículo-arterial de un paciente en tiempo real, por ejemplo, implementando un método como el descrito anteriormente, caracterizado por que comprende medios informáticos parametrizados para:

(i) recibir y procesar, en tiempo real, señales procedentes, por una parte, de medios para medir el flujo sanguíneo arterial y, por otra parte, de medios para medir la presión arterial;

(ii) visualizar, en tiempo real, el trazado de al menos un bucle de presión/flujo arterial;

(iii) determinar, en el último bucle de presión/flujo completado, las coordenadas de los siguientes puntos:

A: punto del bucle donde el flujo es nulo y la presión es mínima,

B: punto del bucle donde el flujo es el mayor,

C: punto del bucle donde la presión es la mayor,

D: punto del bucle donde el flujo es nulo y la presión es máxima; y

(iv) calcular los parámetros descritos anteriormente, y en particular el porcentaje del área del bucle (Stot) ocupada por la parte S2 situada entre las rectas (AB) y (AC) y/o el ángulo y entre estas dos rectas y/o el ángulo agudo S entre las rectas (AC) y (BD)

(v) interpretar los resultados de la siguiente manera:

si S2/Stot < R2b y/o y < Gb y/o S < Db, el paciente presenta buen acoplamiento ventrículo-arterial;

si S2/Stot > R2m y/o y > Gm y/o S > Dm, el paciente presenta un mal acoplamiento ventrículo-arterial; en una situación intermedia, la calidad del acoplamiento ventrículo-arterial del paciente es intermedia, siendo R2b, R2m, Gb, Gm, Db y Dm umbrales predeterminados.

Cabe señalar que en la parte experimental que se presenta a continuación, los inventores utilizaron Doppler esofágico para medir el caudal aórtico, pero que para ello se pueden utilizar otros dispositivos de monitorización Doppler, como el Doppler suprasternal o el ecocardiograma, ya sea transtorácico, transesofágico u otro. Por lo tanto, estos sistemas alternativos pueden utilizarse obviamente con los dispositivos según la invención (o integrarse en estos dispositivos).

Asimismo, los inventores utilizaron catéteres invasivos para medir la presión arterial (en radial o en femoral). Sin embargo, estos medios podrían sustituirse por medios que miden la presión arterial de forma poco o incluso no invasiva (tipo tonómetro, Nexfin, etc.), que por lo tanto también pueden utilizarse con los dispositivos según la invención (o integrarse en estos dispositivos).

Además, al ser la forma de la curva de presión diferente en radial y en femoral en relación con la presión aórtica central, el uso de la curva de presión central sería más acertado para evaluar la rigidez aórtica y el trabajo miocárdico. La obtención de esta curva se puede lograr fácilmente aplicando una función de transferencia matemática a partir de la curva de presión radial o femoral. Según una realización particular del dispositivo según la invención, los medios informáticos también están parametrizados para calcular la presión aórtica central, a partir de la presión arterial medida.

Según otra implementación del dispositivo de la invención, los medios informáticos también están parametrizados para visualizar la evolución de S2 y/o 5 en función del tiempo. Esto puede resultar útil para garantizar un mejor seguimiento del paciente a lo largo del tiempo y para mantener un historial de su acoplamiento ventrículo-aórtico y de sus reacciones a los distintos tratamientos vasoactivos que ha recibido.

Según otra implementación del dispositivo de la invención, los medios informáticos también están parametrizados para visualizar curvas de isopotencia.

El dispositivo de la invención también puede comprender medios informáticos parametrizados para visualizar el trazado de un bucle de presión/flujo arterial en función del tiempo, estando el tiempo representado por un tercer eje.

El presente texto describe además un método para obtener información sobre el estado cardiovascular de un paciente, que comprende las etapas siguientes:

(i) a partir del bucle de presión/flujo aórtico del paciente, determinar la potencia máxima por cm2 (Potmáx) generada por el sistema cardiovascular del paciente durante un latido del corazón, y los valores de presión (Pre) y velocidad (Vel) en el punto correspondiente al valor máximo de la potencia;

(ii) clasificar al paciente en una categoría según los valores de Potmáx, Pre y Vel determinados en la etapa (i), distinguiéndose las siguientes categorías:

- 1: Pre > Pre<2>y Pre > a x Vel y Potmáx < Pot<2>;

- 2: Potmáx > Pot<2>;

- 3: Vel > Vel<1>y Pre < Pre<1>y Pre < b x Vel y Potmáx s Pot<1>;

- 4: Vel > Vel<1>y Pre < Pre<1>y Potmáx < Pot<1>;

- 5: Vel < Vel<1>y Pre < Pre<1>y Potmáx < Pot<1>;

- 6: b x Vel < Pre < a x Vel y Pot<1>< Potmáx < Pot<2>y Pre<1>< Pre < Pre<2>y VeN < Vel < Vel<2>;

- 7: otras situaciones;

estando los parámetros Pre<1>, Pre<2>, VeN, Vel<2>, Pot1, Pot<2>, a y b predeterminados y definidos de la siguiente manera:

- Pre<1>y Pre<2>son valores de referencia correspondientes a los límites inferior y superior, respectivamente, de una presión fisiológica;

- Vel<1>corresponde a un valor de la velocidad sistólica máxima por debajo del cual la velocidad sistólica máxima se considera inferior a la normal;

- Vel<2>corresponde a un valor de la velocidad sistólica máxima por encima del cual la velocidad sistólica máxima se considera superior a la normal;

- Pot<1>y Pot<2>corresponden a valores límite de la potencia máxima por cm2 generada durante un latido por debajo y más allá de los cuales, respectivamente, pueden surgir complicaciones;

- a y b son factores que permiten evaluar el acoplamiento ventrículo-arterial de un paciente, considerándose satisfactorio el acoplamiento si, en el momento en que la potencia generada por el corazón es máxima, b x Vel < Pre < a x Vel;

(iii) deducir la siguiente información sobre el estado cardiovascular del paciente:

- si el paciente ha sido clasificado en la categoría 1, presenta riesgo de hipertensión arterial que dificulta la eyección cardíaca;

- si el paciente ha sido clasificado en la categoría 2, se encuentra en un estado suprafisiológico que induce riesgo de rotura capilar;

- si el paciente ha sido clasificado en la categoría 3, presenta riesgo de hipoperfusión; - si el paciente ha sido clasificado en la categoría 4, presenta riesgo de insuficiencia circulatoria;

- si el paciente ha sido clasificado en la categoría 5, presenta insuficiencia circulatoria grave; - si el paciente ha sido clasificado en la categoría 6, se encuentra en un estado fisiológico con una potencia y un acoplamiento ventrículo-arterial satisfactorios;

- las demás situaciones corresponden a estados intermedios entre los de las categorías 1 a 6.

A modo de ejemplo no limitativo, los parámetros Pre<1>, Pre<2>, VeN, Vel<2>, Pot1, Pot<2>, a y b se han definido, en el ejemplo 7 siguiente, de modo que Pre<1>xVeh=Pot<1>y Pre<2>xVel<2>=Pot<2>. En este ejemplo, los valores numéricos de estos parámetros son:

Pre<1>= 60 mmHg = 0,798x104 Pa;

Pre<2>= 160 mmHg = 2,128x104 Pa;

Vel<1>= 60 cm/s;

Vel<2>= 160 cm/s;

a=2;

b=0,5;

Pot1=0,48 W/cm2; y

Pot2=3,4 W/cm2.

El presente texto describe además un método de teranóstico para ayudar en la decisión terapéutica relativa a un paciente con riesgo cardiovascular, que comprende las etapas siguientes:

(i) obtener información sobre el estado cardiovascular de un paciente mediante el método anterior; y (ii) deducir el tipo de tratamiento preconizado para el paciente según la categoría en la que ha sido clasificado.

En una implementación preferida de este método, el tratamiento preconizado en la etapa (ii) se elige preferiblemente entre:

- para un paciente clasificado en la categoría 1: antihipertensivos vasodilatadores, diuréticos, betabloqueantes y sus combinaciones;

- para un paciente clasificado en la categoría 2: hipnóticos, morfinomiméticos y antihipertensivos;

- para un paciente clasificado en la categoría 3: vasoconstrictores;

- para un paciente clasificado en la categoría 4: inotrópicos positivos, expansión volémica y su combinación;

- para un paciente clasificado en la categoría 5: expansión volémica emparejada con un vasoconstrictor e inotrópicos positivos;

-- para un paciente clasificado en la categoría 7: soluciones de restablecimiento, inotrópicos y su combinación en el caso de baja velocidad y betabloqueantes en el caso de alta velocidad.

El presente texto describe además un método para tratar a un paciente con riesgo cardiovascular, que comprende las etapas siguientes:

(i) determinar el tipo de fármaco preconizado para el paciente mediante un método de teranóstico como se ha descrito anteriormente; y

(ii) administrar un tratamiento al paciente, eligiéndose dicho tratamiento entre los tratamientos preconizados.

En una implementación preferida de los métodos anteriores que implican diagramas de potencia, el bucle de presión/velocidad se visualiza en un diagrama de potencia en el que también aparecen al menos las curvas de isopotencia Pot<1>y Pot<2>y las rectas de desacoplamiento Pre = a Vel y Pre = b Vel.

Los siguientes ejemplos y figuras ilustran la invención, pero sin limitar su alcance.

Leyenda de las figuras:

Figura 1: Figura 1: Esquema de un bucle de presión-volumen a nivel del ventrículo izquierdo (VI: ventrículo izquierdo. PTS: presión telesistólica. PTD: presión telediastólica. VTS: volumen telesistólico. VTD: volumen telediastólico, Es: elastancia ventricular, Ea: elastancia arterial). Punto A: apertura de la válvula mitral, punto B: cierre de la válvula mitral, punto C: apertura de la válvula aórtica, punto D: cierre de la válvula aórtica.

Figura 2: Curvas de presión y de caudal, en función del tiempo.

Figura 3: Bucle Presión/Caudal - definición de puntos relevantes.

Figura 4: Correspondencia de los puntos del bucle P/C en el dominio del tiempo.

Figura 5: Las superficies del bucle Presión/Caudal.

Figura 6: Los ángulos del bucle Presión/Caudal.

Figura 7: Ejemplo de curva de presión-caudal para un paciente que presenta un buen acoplamiento.

Figura 8: Ejemplo de curva de presión-caudal para un paciente que presenta un mal acoplamiento.

Figura 9: Ejemplos de curvas de presión-caudal para perros de 3 razas muy diferentes.

Figura 10: A: buen acoplamiento ventrículo-aórtico: perfil de galgo; B: acoplamiento ventrículo-aórtico intermedio: perfil de pastor alemán; C: mal acoplamiento ventrículo-aórtico: perfil de bulldog.

Figura 11: Evolución de las ondas de presión periférica (arriba) y central (abajo), en el individuo sano (izquierda) y el individuo que padece arteriosclerosis (derecha). En el individuo sano, el resultado de las presiones incidente y reflejada no aumenta la presión sistólica: aquí el Aix medido es del 91 %. En el paciente de riesgo de la derecha, el aumento de la rigidez arterial es responsable de la precocidad de las ondas de reflexión que amplifica la presión sistólica central, el Aix resultante es del 126 %.

Figura 12: Correlación entre el Aix central y los parámetros del bucle.

Figura 13: Comparación de la evolución del bucle P/C en función del vasoconstrictor utilizado.

Figura 14: Significación del área del bucle (Stot) y visualización de la energía potencial que permite calcular la eficiencia del sistema.

Figura 15: Efecto visual del cambio de unidad de velocidad sobre la forma y los parámetros resultantes del bucle. A: Bucle Pre/Vel en un individuo joven. B: Bucle P/C en un individuo joven. C: Bucle Pre/Vel en un individuo de edad avanzada. D: Bucle P/C en un individuo de edad avanzada.

Figura 16: Ejemplo de bucle Pre/Vel obtenido con otro dispositivo de medición de velocidad aórtica. A.B. Mediciones obtenidas con un Doppler suprasternal. C.D. Mediciones obtenidas con un ecógrafo transtorácico equipado con un Doppler pulsado en el que el disparo Doppler está colocado en la cámara de descarga aórtica.

Figura 17: Ejemplo de un bucle Pre/Vel obtenido de forma completamente no invasiva, recogiéndose la presión mediante un sensor de presión digital Clearsight y recogiéndose la velocidad mediante una ecografía transtorácica.

Figura 18: Representación del bucle Pre/Vel en cuadrilátero.

Figura 19: Representación del bucle Pre/Vel en tres dimensiones, teniendo en cuenta el tiempo en un tercer eje.

Figura 20: Diagrama de potencia y descripción de las isopotencias.

Figura 21: Diagrama de potencia y descripción de los ejes de acoplamiento y de desacoplamiento.

Figura 22: Interpretación fisiológica del bucle Pre/Vel en relación con el diagrama de potencia.

Figura 23: Ejemplo de uso del bucle Pre/Vel y del diagrama de potencia en condiciones de vasodilatación excesiva.

Figura 24: Ejemplo de uso del bucle Pre/Vel y del diagrama de potencia en condiciones de hipovolemia.

Figura 25: Ejemplo de uso del bucle Pre/Vel y del diagrama de potencia en condiciones de insuficiencia cardíaca.

Figura 26: Otro ejemplo de uso del bucle Pre/Vel y del diagrama de potencia en condiciones de insuficiencia cardíaca. Figura 27: Ejemplo de uso del bucle Pre/Vel y del diagrama de potencia en condiciones de hipertensión excesiva.

Figura 28: Ilustración de las diferencias entre la presión central y la presión periférica, y efectos sobre la forma del bucle de vel/pre.

Figura 29: Ejemplo del resultado de aplicar una función de transferencia a una señal de presión periférica y comparación con la presión central medida.

Ejemplos

Ejemplo 1: Construcción del bucle Presión/Caudal aórtico

1.1 - Parámetros medidos

• La señal de presión se recoge en mm Hg (Figura 2) mediante un catéter arterial radial o femoral.

• La señal Doppler esofágica que proporciona el caudal aórtico en ml/s (Figura 2) se recoge a través del monitor combi Q Deltex®.

• El bucle Presión/Caudal se construye latido a latido del corazón con los valores simultáneos de caudal aórtico en abscisas y presión en ordenadas.

1.2 - Descripción de los diferentes parámetros resultantes del bucle Presión/Caudal aórtico:

• Los diferentes puntos específicos del bucle (Figuras 3-4):

oA: Presión diastólica: el caudal es nulo antes del inicio de la sístole.

oB: Caudal máximo.

oC: Presión máxima (presión sistólica).

oD: Presión dicrótica: presión al cierre de las válvulas aórticas: caudal a 0, inicio de la diástole.

• Las diferentes rectas específicas del bucle:

o Recta que pasa por los puntos A y B: recta entre el inicio del ciclo y el punto donde el caudal es máximo.

o Recta que pasa por los puntos A y C: recta entre el inicio del ciclo y el punto donde la presión es máxima.

• Las diferentes superficies específicas del bucle (Figura 5):

oStot: superficie total del bucle Presión/caudal

oS1: superficie entre la parte inferior de la curva y la recta (AB)

oS2: superficie del bucle comprendida entre las dos rectas (AB) y (AC)

oS3: superficie del bucle comprendida entre la recta (AC) y el borde superior del bucle.

• Los diferentes ángulos del bucle (Figura 6):

oAlfa: ángulo entre la horizontal que pasa por el punto A y la recta (AB)

oBeta: ángulo entre la horizontal que pasa por el punto A y la recta (AC).

oGamma: ángulo entre las dos rectas (AB) y (AC).

Ejemplo 2: Principio fisiológico del análisis de los diferentes parámetros resultantes del bucle Presión/Caudal aórtico Un buen acoplamiento ventrículo-arterial conduce a un aumento de la presión arterial durante la eyección ventricular, con una disminución de la presión cuando disminuye el caudal de eyección: el caudal y la presión van aproximadamente en el mismo sentido durante la sístole. Un mal acoplamiento ventrículo-arterial aparece cuando, durante la sístole, la presión arterial aumenta mientras que el caudal de eyección disminuye. Esto sucede con la aparición de ondas de reflexión tempranas, favorecidas por un aumento de la rigidez aórtica. Esto da como resultado un aumento de la presión sistólica en telesístole con una disminución concomitante del caudal de eyección.

La rigidez aórtica aumenta con la edad y los factores de riesgo cardiovascular, así como por una vasoconstricción excesiva de los fármacos.

En el bucle Presión/Caudal, este fenómeno estará representado por una gran superficieS2del bucle P/C y, debido al aumento temprano de la presión, ángulosbetaygammaimportantes.

Por tanto, para un paciente que presente un buen acoplamiento ventrículo-arterial (Paciente 1, Figura 7, Tabla 1), se observa:

• una forma alargada del bucle P/C;

• una superficie S1 predominante en relación con S2 y S3, y una superficie S2 que representa un pequeño porcentaje de la superficie total; y

• un ángulo gamma casi nulo.

Para un paciente que presente un mal acoplamiento ventrículo-arterial (Paciente 2, Figura 8, Tabla 1) se observa en cambio:

• una forma más compacta y cuadrada de la curva P/C;

• una superficie total importante con una superficie S2 que representa al menos la mitad de la superficie total y una superficie S3 que representa un porcentaje importante de la superficie total;

• un ángulo gamma (por lo tanto también beta) importante.

Tabla 1: valor de los parámetros del bucle de presión/caudal para pacientes representativos de un buen (paciente 1) o de un mal (paciente 2) acoplamiento ventrículo-arterial

Este método se implementó en perros de tres razas diferentes:

- el galgo: perro esbelto, de patas largas y delgadas, cuerpo flexible y ligero, muy musculoso, tendinoso, constituido para correr;

- el bulldog inglés: ejemplo típico del moloso, macizo y muy intolerante al esfuerzo;

- el pastor alemán: perro deportivo y polivalente, aunque más lento que el galgo, intermedio entre los dos anteriores.

Los resultados obtenidos (Figura 9 y Tabla 2) muestran 3 perfiles diferentes: el galgo tiene un perfil típico de un excelente acoplamiento ventrículo-aórtico, opuesto al del bulldog, mientras que el pastor alemán presenta un perfil intermedio.

Tabla 2: parámetros medidos para 3 perros de diferentes razas

Estos resultados llevaron a los inventores a proponer una forma particularmente intuitiva de reconocer a primera vista la calidad del acoplamiento ventrículo-aórtico de un paciente (Figura 10): un paciente que tenga un muy buen acoplamiento ventrículo-aórtico tendrá un bucle con la forma del perfil de la cabeza del galgo, un bucle que se asemeje más al perfil de la cabeza de un pastor alemán corresponderá más bien a un acoplamiento ventrículo-aórtico medio, mientras que un paciente con un mal acoplamiento ventrículo-aórtico será identificado inmediatamente por un bucle de presión/caudal que tiene una forma que se asemeja al perfil de la cabeza del bulldog, maciza (Figura 10).

La representación visual del bucle Presión/Caudal con el análisis acoplado de las diferentes superficies y de los diferentes ángulos permite evaluar fácilmente el acoplamiento ventrículo-arterial de los pacientes:

• en el estado inicial, en función de sus factores cardiovasculares; y

• siguiendo la evolución en función de la respuesta a una terapia vasoactiva.

Ejemplo 3: Seguimiento de pacientes y de su respuesta a una terapéutica vasoactiva, comparación de diferentes fármacos vasoactivos

3.1 - Métodos

Pacientes

El estudio se realizó en quirófano en pacientes mayores de edad de neurocirugía, previa aprobación del comité de ética (CE SRLF 11-356) y obtención del consentimiento informado. Además de la monitorización estándar, después de la inducción de la anestesia general se colocó un dispositivo para la medición simultánea de la presión arterial invasiva y el gasto cardíaco mediante Doppler transesofágico (CombiQ®, Deltex Medical). Además, para tener un reflejo de la elastancia arterial y la rigidez arterial, se utilizó un tonómetro arterial (SphygmoCor®, AtCor Medical) para obtener la curva de presión arterial central y los índices de rigidez arterial. Este aparato es actualmente la referencia para cuantificar la rigidez arterial (representada por el índice de aumento: Aix, Figura 11) y seguir su evolución en función de terapéuticas vasoactivas.

Se incluyeron pacientes con episodios de caída de la presión arterial (20 % de caída con respecto a la presión objetivo) y que requirieron administración de vasoconstrictores. Antes de cada inyección de vasopresor (T0) y luego en el momento del efecto máximo del vasopresor (T1), se trazaron los bucles Presión/Caudal y se calcularon los parámetros derivados del bucle. Al mismo tiempo, utilizando el SphygmoCor®, se recogieron el índice de aumento (Aix) y la elastancia arterial (Ea).

Los pacientes recibieron, según la elección del anestesista, bien 9 mg de efedrina, bien 50 pg de neofenilefrina, bien 5 pg de noradrenalina, administrados a través de una vía venosa periférica.

Análisis estadístico:

• Búsqueda de la correlación entre el Aix medido por el SphygmoCor®, con los parámetros del bucle P/C en T0 y T1.

• Comparación de la evolución de los parámetros del bucle P/C en función del uso de efedrina, neosinefrina o noradrenalina.

• Comparación de los parámetros del bucle P/C en T0 entre los pacientes con factores de riesgo cardiovascular y los pacientes sin factores de riesgo.

• Estudio de las variaciones de los parámetros del bucle P/C antes y después de la vasoconstricción en función del cuerpo del paciente y del tipo de vasoconstrictor utilizado.

3.2 - Correlación de los parámetros de la curva P/C con la rigidez arterial, medida con un tonómetro arterial Se estudiaron ciento cuatro bolos de vasoconstrictores (25 de efedrina, 40 de neofenilefrina y 39 de noradrenalina), administrados a 15 pacientes (47 años de edad media, 67 hombres/8 mujeres). Siete pacientes no tenían ningún factor de riesgo cardiovascular(Healthy(sano)), y 8 pacientes tenían al menos un factor de riesgo cardiovascular(Comorbid(comórbido)).

Los resultados muestran que Aix está muy fuertemente correlacionado con beta, gamma y S2, moderadamente correlacionado con Stot y S3 y muy poco con alfa y S1 (Figura 12 y Tabla 3).

Tabla 3: Coeficiente de correlación de Pearson (CI 95 %) con Aix

3.3 - Comparación de los efectos inducidos por diferentes fármacos vasoactivos.

La efedrina, la noradrenalina y la neosinefrina inducen predominantemente un aumento significativo en las diferentes superficies (Stot, S1, S2, S3) y ángulos (alfa, beta y gamma) antes y después de la vasonconstricción (Tabla 4). Sin embargo, la neosinefrina induce un mayor aumento que los otros dos vasoconstrictores para Stot, beta, gamma y S2 (en valor absoluto y en porcentaje en comparación con Stot (S2/Stot)) (Tabla 5).

Tabla 4: Variación de los parámetros del bucle P/C después de un tratamiento vasoactivo

Tabla 5: comparación de los efectos de la neosinefrina y de la noradrenalina

En la Figura 13, se observa que la neosinefrina aumenta los ángulos beta y gamma significativamente más que la noradrenalina y la efedrina, para aumentos similares en la presión inducidos por los vasoconstrictores.

3.4 - Comparación de los parámetros del bucle P/C entre pacientes con o sin factores de riesgo, así como de la evolución del bucle tras vasoconstrictores

En el estado inicial, los pacientes con factores de riesgo(Comorbid)tienen ángulos alfa, beta y gamma más grandes que los pacientes sin ellos(Healthy)(Tabla6).

Tabla 6: Parámetros en función de la presencia o no de factores de riesgo

Conclusión:

Este estudio muestra que la representación visual del bucle Presión/Caudal con el análisis acoplado de las diferentes superficies y diferentes ángulos permite evaluar fácilmente el acoplamiento ventrículo-arterial de los pacientes de la siguiente manera:

• La medición del ángulo beta y/o gamma proporciona información continua sobre la rigidez aórtica de los pacientes.

• Para un mismo aumento de la presión arterial, la evolución de la forma del bucle P/C es diferente según el tipo de vasoconstrictores utilizados. Aunque los ángulos y Stot aumentan con todos los vasoconstrictores, el efecto de la neosinefrina implica un mayor aumento en S2 y en los ángulos beta y gamma que los demás vasoconstrictores. Esto refleja un efecto nocivo de este fármaco sobre el acoplamiento ventrículo-aórtico. Al ser la neosinefrina un potente vasoconstrictor arterial, se espera este efecto sobre la poscarga ventricular, pero la representación del bucle P/C permite visualizarlo y cuantificarlo directamente. Por tanto, la evolución de la forma del bucle P/C permite seguir y comparar los efectos de los fármacos vasoactivos.

• Los ángulos beta y gamma del bucle P/C permiten diferenciar los pacientes con o sin factores de riesgo cardiovascular. Por tanto, la forma del bucle permite identificar inmediatamente los pacientes con riesgo cardiovascular.

• El análisis de la superficie total Stot por sí solo como parámetro que refleja el acoplamiento ventrículo-aórtico no es suficiente para un análisis completo. De hecho, no aparece ninguna diferencia en la Stot entre pacientes con o sin factores de riesgo, y la Stot aumenta cualquiera que sea el vasoconstrictor utilizado.

Ejemplo 4: Variantes de medición de los parámetros utilizados para construir el bucle

4.1 - Construcción del bucle Presión/Velocidades en lugar del bucle Presión/Caudal

Las velocidades de la sangre en la aorta torácica son del orden de 50 a 200 cm/s. Esta escala de valores numéricos es del mismo orden de magnitud que la presión expresada en mm Hg. Esto no ocurre con el Flujo (Flo), que está representado por la Velocidad (Vel) multiplicada por la sección de la Aorta (Flo = Vel x SAo) y que por tanto tiene una escala de 100 a 600 ml/s. Esta particularidad hace que los ángulos calculados con el bucle Presión/Velocidad (en lo que sigue denominado "bucle Pre/Vel") sean de un orden de magnitud entre 30 y 60° utilizando escalas en abscisas y ordenadas tales que 1 cm/s y 1 mm Hg estén representados por la misma distancia.

La construcción del bucle Pre/Vel es por tanto más accesible visualmente, comprensible y reproducible con los mismos resultados estadísticos debido al factor constante de la sección de la aorta para el cálculo del caudal (Figura 15).

4.2 - Construcción del bucle con un Doppler suprasternal o una ecografía (transtorácica o esofágica)

Los bucles descritos anteriormente se obtuvieron con Doppler esofágico midiendo el caudal en la aorta torácica descendente. Esto también se puede hacer con otros aparatos Doppler que midan la velocidad de la sangre en la aorta, como el Doppler suprasternal y la ecografía transtorácica.

La Figura 16 presenta dos ejemplos realizados con un aparato Doppler suprasternal (Figuras 16A, B) y un Doppler pulsado obtenido por ecografía transtorácica (Figuras 16C, D), para mostrar la viabilidad del procedimiento. Esto no permite una monitorización continua, pero permite tomar una instantánea para reflejar el estado cardiovascular y el acoplamiento ventrículo-arterial de los pacientes.

4.3 -Construcción del bucle con una medición no invasiva de la presión.

También es posible construir bucles Pre/Vel con monitores no invasivos de la presión arterial que no requieran la colocación de un catéter intraarterial, sino que construyan la curva de la presión arterial mediante un tonómetro de aplanación colocado en la arteria radial, digital o braquial. A modo de ejemplos de este tipo de sensores, se pueden mencionar el sensor digital y radial CNAP, el sensor digitalClearsight Edwardsy el sensor radial y braquialShygmocor.

El uso de este tipo de sensores, junto con un monitor Doppler de tipo ecocardiograma o Doppler suprasternal, permite construir el bucle Pre/Vel de forma completamente no invasiva.

Esto puede resultar especialmente interesante fuera del quirófano o de la unidad de cuidados intensivos, en los servicios de cardiología o incluso en consultas comunitarias de cardiología, para estimar el acoplamiento ventrículoarterial de los pacientes y seguir la evolución según los tratamientos utilizados.

La Figura 17 presenta un ejemplo de bucle Pre/Vel construido con un ecógrafo cardíaco transtorácico y un sensor de presiónDigital Clearsight.

Ejemplo 5: Representación gráfica simplificada del bucle, en forma de cuadrilátero

En lo anterior, el bucle P/C, idéntico en un factor constante cerca del bucle Pre/Vel, se representó discriminando cuatro puntos importantes, formando dos rectas y midiendo tres ángulos.

Se propone aquí otra representación gráfica, mediante los 4 puntos A, B, C y D que forman un cuadrilátero convexo con centro O.

Por analogía con la otra descripción, cuanto más abierto sea el ángulo (COB o AOD) entre las diagonales del cuadrilátero (>15°), peor será el acoplamiento del paciente y viceversa. El ángulo COB/AOD se puede equiparar a un ángulo de desacoplamiento, porque el acoplamiento es menos bueno cuanto más grande es este ángulo.

Este método visual con sólo la ubicación de los 4 puntos permite una estimación rápida del acoplamiento. Además, no requiere la construcción completa del bucle, sino sólo la identificación de los 4 puntos distintivos A, B, C, D.

La Figura 18A muestra la diferencia en la forma de cuadrilátero entre un paciente con buen acoplamiento(healthy,bucle 1) y un paciente con mal acoplamiento ventrículo-arterial(comorbid,bucle 2).

La Figura 18B ilustra el seguimiento de un paciente inicialmente en un estado de hipotensión con velocidades aceleradas (bucle 1), que se puede definir como un estado de vasodilatación excesiva, y que, después de la administración de vasoconstrictores, se encuentra en un estado de hipertensión con velocidades reducidas (bucle 2), que se puede definir como un estado de vasoconstricción excesiva (por lo que el fármaco utilizado no fue adecuado). La superficie del cuadrilátero 2 (expresada en mmHg x cm/s o en W/cm2 por aplicación del coeficiente 1,33 x 104) es mucho mayor que la del cuadrilátero 1, así como el ángulo AOD entre las diagonales, llamado de desacoplamiento: 57° contra 3°. Por supuesto, el ángulo<y>(ángulo BAC) también se puede medir como se describió anteriormente.

Tabla 7: Parámetros de las situaciones ilustradas en la Figura 18

Ejemplo 6: Visualización del bucle en 3D

Se propone aquí visualizar el bucle Pre/Vel en 3D integrando el factor tiempo en un eje adicional (que va hacia el operador en la representación presentada en la Figura 19). Esto permite tener en cuenta la duración de la sístole. De hecho, dos sístoles de diferente duración, siendo por otra parte todas las características de presión y velocidad iguales, presentan una relación Presión-Velocidad idéntica, representada por un bucle idéntico en todos los puntos. La integración del tiempo en un gráfico 3D permite diferenciar estas dos situaciones, teniendo en cuenta la duración de la sístole.

Una aplicación de esta representación podría ser visualizar la potencia efectiva por unidad de superficie aórtica generada durante una sístole. De hecho, el producto de una presión por un caudal representa una potencia. Dado que la velocidad corresponde a un caudal por unidad de superficie, el producto de una presión por una velocidad es una potencia por unidad de superficie. Integrando cada punto de potencia calculado por unidad de tiempo (3er eje), se obtiene el trabajo generado por una sístole por unidad de superficie aórtica.

Ejemplo 7: Diagrama de potencia y estimación del acoplamiento ventrículo-aórtico

7.1 - Principios del diagrama de potencia

En hemodinámica, dado que la potencia está definida por el producto de una presión y un caudal, y que este mismo caudal es una función de la superficie aórtica, entonces el producto de una velocidad por una presión puede representar la potencia (Pot) producida por el sistema cardiovascular por unidad de superficie aórtica y expresarse en vatios/cm<2>. Por lo tanto, en el diagrama del bucle Pre/Vel se pueden trazar curvas de isopotencia que unan los puntos donde el producto Vel x Pre sea idéntico. Entonces se puede visualizar fácilmente la potencia máxima generada por el paciente (Figura 20). Se puede ver que los dos bucles (• y ▲ ) generan la misma potencia máxima (Pot<máx>) teniendo perfiles muy diferentes: la curva • genera potencia esencialmente con presión en el circuito cardiovascular a diferencia de la curva ▲ que esencialmente genera potencia con una velocidad sanguínea elevada.

Se logra un buen acoplamiento cuando la potencia máxima la proporcionan la velocidad y la presión a partes iguales, lo que se traduce en una curva que pasa por el vértice de la hipérbola de potencia máxima. Una Pot<máx>elevada lo más cerca posible del vértice de la hipérbola podría traducirse en una buena eficiencia del sistema cardiovascular entre la velocidad de la sangre y la presión arterial. Así se define un “eje de acoplamiento” que pasa por los vértices de las curvas de isopotencia (Figura 21).

El esquema presentado en las Figuras 21 y 22 proporciona una visión general de la potencia y la eficiencia de eyección producida por el sistema cardiovascular y representada por el bucle Pre/Vel. Permite identificar pacientes con insuficiencia cardíaca, que por lo tanto producen poca Pot<máx>y pueden aparecer falsamente acoplados en el análisis único del bucle Pre/Vel debido a una contractilidad insuficiente para producir potencia.

Los ejes de desacoplamiento pueden servir de límites indicativos de zonas con riesgo de complicaciones. Estos son proporcionales a los parámetros de presión y velocidad, y los valores umbral que delimitan tienen en cuenta el potencial de potencia máximo del sistema en ese momento dado. A modo de ejemplo, en la Figura 22 se han trazado dos ejes de desacoplamiento, correspondientes a Presión = 2*Velocidad y Presión = 1/<2>*Velocidad.

El esquema presentado en la Figura 22 muestra una representación Presión/Velocidad, con zonas de riesgo deducidas del análisis del diagrama de potencias. Para cada zona se puede establecer una preconización terapéutica, tal y como se describe a continuación:

Zona 1: Situaciones de riesgo de HTA maligna. La presión es elevada, a expensas de un caudal inadecuado y relativamente bajo. La potencia del sistema es fisiológica, la eficiencia del sistema es mala. Una terapéutica por vasodilatador podría mejorar la velocidad y por tanto el gasto cardíaco, reduciendo al mismo tiempo la presión y modificando poco la potencia desarrollada, mejorando así la eficiencia. Los fármacos preconizados en estas condiciones son:

- Vasodilatadores antihipertensivos: calcioantagonistas, inhibidores de la enzima conversiva, sartanes, derivados nitrados, alfabloqueantes

- Diuréticos: diuréticos con acción sobre el asa de Henle, diuréticos tiazídicos, inhibidores del receptor de mineralocorticoide;

- Betabloqueantes: cardioselectivos o no cardioselectivos.

Esta hipertensión también puede ser consecuencia de la ansiedad o el dolor. Esto puede ocurrir en anestesia o durante un estado de estrés. Un tratamiento analgésico, ansiolítico y/o una profundización de la anestesia pueden mejorar la eficiencia del sistema cardiovascular.

Zona 2: Zona “suprafis¡ológ¡ca” - “hiperhém¡ca”. La potencia generada da como resultado una velocidad aórtica y una presión arterial más altas que los objetivos habituales. El riesgo es la rotura capilar en caso de fragilidad de la red vascular aguas abajo. En este caso, la prioridad es bajar la presión para proteger el cerebro. La combinación de tratamiento antihipertensivo y un betabloqueante cardioselectivo podría ayudar a reducir la presión arterial evitando un aumento excesivo de la velocidad. Durante la anestesia general, esta situación puede presentarse durante una hipnosis o una analgesia insuficiente, siendo necesaria una profundización de la anestesia ya sea mediante hipnóticos (propofol, halógenos, etc.) o mediante morfinomiméticos.

Zona 3: Zona de riesgo de hipoperfusión. En caso de vasodilatación excesiva, la velocidad es elevada, la presión es baja, la potencia es normal o alta. El riesgo es una perfusión insuficiente porque la presión es insuficiente para permitir una distribución de la sangre a los órganos de alta resistencia. El tratamiento de elección es el vasoconstrictor:

- Agonista de catecolamina alfa 1

- Análogos de somatostatina

- Vasopresina

Zona 4: Zona de insuficiencia circulatoria, la presión es baja, la velocidad también se reduce pero en menor medida que en la zona 5. La potencia generada es baja. Existe una condición patológica amenazante a corto plazo. Esta condición está relacionada, bien con una hipovolemia significativa, bien con una insuficiencia cardíaca descompensada. En el primer caso, una expansión volémica sería suficiente para aumentar los dos parámetros y por tanto la potencia; en el otro caso, una acción inotrópica positiva permitiría restablecer la presión y la velocidad gracias a un aumento de la potencia.

Zona 5: Zona de insuficiencia circulatoria grave, la velocidad y la presión se hunden y también la potencia. El paciente se encuentra en fallo circulatorio. Este estado puede estar causado, bien por una hipovolemia significativa, bien por una insuficiencia cardíaca descompensada. En el primer caso, una expansión volémica asociada a vasoconstrictores podría aumentar ambos parámetros y por tanto la potencia; en el otro caso, una acción inotrópica positiva permitiría restablecer la presión y la velocidad gracias a un aumento de la potencia.

- Inótropos positivos:

- Agonistas de catecolamina alfa y beta

- Inhibidores de las fosfodiesterasas

- Sensibilizadores de calcio

- Expansión volémica:

- Coloides, cristaloides, gelatinas

- Transfusión

- Vasoconstrictores:

- Agonista de catecolamina alfa 1 tipo noradrenalina

Zona 6: Zona “fisiológica”. La potencia por unidad de superficie es intermedia y suficiente para permitir unas condiciones circulatorias adecuadas a las necesidades del organismo. La distribución entre la presión y la velocidad aórticas es aproximadamente equivalente y hay poca o ninguna pérdida de energía.

Zonas 7: Situaciones intermedias. La potencia del sistema es baja o alta, dependiendo de la velocidad. La presión está dentro de lo normal. Las condiciones de circulación son adecuadas, pero no óptimas. Una acción terapéutica dirigida a modular la velocidad permitiría mejorar la eficiencia del sistema.

(i) Velocidad baja: en este caso los tratamientos preconizados son:

- Solución de restablecimiento: cristaloides, coloides, gelatinas

- Inótropos: agonistas de las catecolaminas beta 1, inhibidores de las fosfodiesterasas, sensibilizadores de calcio

(ii) Velocidad elevada: a menudo, esta situación se presenta durante una anestesia general, o durante la reanimación e indica una situación hemodinámica compleja, o bien durante insuficiencias cardíacas de alto caudal compensadas. En este último caso, un tratamiento inotrópico negativo parece ser la molécula de elección, como un betabloqueante.

7.2 - Ejemplos de pacientes y seguimiento del tratamiento

En estos ejemplos, aparecen tres curvas de isopotencia, que representan esquemáticamente condiciones límite de los estándares fisiológicos generalmente aceptados por las sociedades científicas. De hecho, aunque no hay consenso sobre un valor umbral para la hipotensión arterial, generalmente se acepta que una PA sistólica por debajo de 90 mmHg corresponde a una hipotensión. El umbral de hipertensión, por su parte, lo definen las sociedades de cardiología como una PA sistólica > 140 mmHg. En cuanto a las velocidades, ningún valor puede servir de referencia formal, pero comúnmente se acepta que una velocidad sistólica máxima inferior a 50 cm/s es inferior a la normal, al igual que una velocidad sistólica máxima superior a 150 cm/s es suprafisiológica.

Por lo tanto, los límites de las isobaras de potencia por unidad de superficie se construyen teniendo en cuenta estas consideraciones y no representan un valor límite absoluto, sino más bien un límite indicativo más allá o por debajo del cual pueden surgir complicaciones.

- Así, en los siguientes ejemplos aparecen una curva de isopotencia mínima equivalente a 0,5 W/cm<2>, y una curva de isopotencia máxima equivalente a 3,4 W/cm<2>. Una curva de isopotencia de referencia establecida en 1,6 W/cm<2>parece representar una condición ideal, ya que corresponde al producto de una presión sistólica normal (120 mmHg) multiplicada por una velocidad normal (100 cm/s).

- Además, el eje de acoplamiento representa la recta de ecuación Presión = 1*Velocidad, y representa el vértice de la hipérbola de la ecuación: Presión = Pot<máx>/(1 ‘Velocidad). De hecho, los inventores observaron que el orden de magnitud de la velocidad aórtica en cm/s era equivalente al orden de magnitud de la presión arterial en mmHg. - Se han definido dos ejes de desacoplamiento. A modo de ejemplo no limitativo, los inventores han definido un desacoplamiento Presión-Velocidad cuando Presión = 2*Velocidad, o cuando Presión = 1/<2>*Velocidad.

7.2.1: Vasodilatación

Se trata de un paciente de 37 años, en choque séptico, hipotenso tras la reanimación inicial. PA = 65/35 mmHg, en hiperflujo con una velocidad máxima = 160 cm/s. La potencia generada por el sistema es normal correspondiente a 1,54 W/cm2. En cambio, la presión arterial es insuficiente para asegurar la perfusión de los distintos órganos. Después de la titulación de vasoconstrictores (administración repetida de vasoconstrictores hasta obtener el efecto esperado), se obtuvo la presión objetivo (presión arterial media = 65 mmHg) y se asoció ésta con una ligera reducción de la velocidad máxima (152 cm/s). La potencia generada es superior a la condición anterior (1,65 W/cm2) y permite satisfacer el objetivo de presión de perfusión de órganos. Tras una nueva prueba de restablecimiento, la velocidad máxima aumenta hasta el valor inicial de 160 cm/s, permitiendo obtener una potencia por unidad de superficie de 2 W/cm2. Gráficamente, como se ilustra en la Figura 23, el resultado de la reanimación hemodinámica del paciente es directamente observable, con un valor de potencia cercano a valores que podrían calificarse como fisiológicos y satisfaciendo objetivos fisiológicos de presión y caudal (entre los límites de desacoplamiento).

7.2.2: Hipovolemia

En este ejemplo, ilustrado en la Figura 24, se trata de un paciente de 54 años que padece un choque hemorrágico, la presión y la velocidad iniciales son bajas, asociadas con una potencia baja. El tratamiento inicial consiste en una expansión volémica, que permite mejorar significativamente la presión y la velocidad, provocando que el sistema del paciente cambie de potencia. Una transfusión adicional permite mejorar aun más su hemodinámica.

7.2.3: Fallo de contractilidad

En el ejemplo ilustrado en la Figura 25, se trata de un paciente de 60 años hospitalizado por descompensación de insuficiencia cardíaca. La estrategia inicial consistió en una expansión volémica e introducción de noradrenalina debido a que el paciente estaba hipotenso. Así, la presión arterial se restablece dentro de los límites de la normalidad, pero la velocidad y, por tanto, el gasto cardíaco siguen siendo insuficientes para permitir unas condiciones circulatorias eficaces. La potencia es baja. La adición de un inotrópico permite restablecer eficazmente la hemodinámica del paciente, aumentando significativamente la velocidad máxima, para el mismo intervalo de presión arterial.

En el ejemplo ilustrado en la Figura 26, se trata de un paciente de 66 años en posoperatorio después de una cirugía cardíaca hemorrágica, que presenta insuficiencia cardíaca que requiere la introducción de un inotrópico al final de la intervención. Al llegar a cuidados intensivos el paciente se encuentra inestable, con una velocidad y una potencia bajas. Tras el restablecimiento, el paciente presenta una mejoría en sus condiciones circulatorias, con un aumento significativo de la presión, de la velocidad y por tanto de la potencia. Es probable que una reducción de la noradrenalina o una continuación del restablecimiento pudieran permitir mejorar aun más el estado del paciente.

7.2.4: Vasoconstricción

En este ejemplo, ilustrado en la Figura 27, se trata de una paciente de 78 años, hospitalizada en cirugía ortopédica por una fractura del cuello femoral. La paciente presenta antecedentes de edema pulmonar agudo. En el posoperatorio inmediato, aunque la paciente requirió transfusión durante la intervención, presenta un deterioro de su estado respiratorio asociado a un aumento progresivo de la presión arterial. Al mismo tiempo, la velocidad había disminuido (la paciente todavía estaba bajo anestesia general debido a la inestabilidad respiratoria), manteniéndose dentro de los límites por debajo de lo normal (60 cm/s). La consecuencia es una potencia normal. Después de la administración de vasodilatador, observamos una disminución de la presión arterial y un aumento significativo de la velocidad, un aumento de la potencia, acercándose el punto de velocidad máxima al eje de acoplamiento, las condiciones circulatorias mejoraron, lo que se confirmó con una mejora en el estado respiratorio, permitiendo despertar completamente a la paciente unos minutos después del tratamiento.

Ejemplo 8: Función de transferencia para calcular los parámetros del bucle Pre/Vel

8.1 - Importancia de utilizar una función de transferencia para calcular los parámetros del bucle Pre/Vel

El bucle Pre/Vel se puede construir con una medición Doppler en la aorta torácica descendente (Doppler esofágico) o una medición Doppler en la aorta torácica ascendente (Doppler suprasternal o ecocardiograma transtorácico o transesofágico). La medición de la presión se puede realizar en radial, braquial o femoral. Los tres ejemplos siguientes muestran que los parámetros del bucle (ángulos y superficies) pueden cambiar cuando la presión se mide en el nivel del Doppler central y no en la periferia. Esto se debe al fenómeno de amplificación de la presión desde el centro hacia la periferia debido a la rigidez aórtica y las ondas de reflexión.

Los tres ejemplos de mediciones concomitantes de la presión en radial y en aórtica junto con la medición del Doppler en aórtica ilustran que, según el caso, los parámetros del bucle pueden ser similares con una arteria periférica en comparación con la central, pero también pueden diferir significativamente.

Ejemplos de bucle Pre/Vel con presión medida centralmente (•) y presión medida periféricamente (A).

Ejemplo 1 (Figura 28A): Paciente joven de 21 años: pocos cambios en los parámetros del bucle Vel/Pre central vs. periférico

Ejemplo 2 (Figura 28B): Paciente de 45 años: amplificación temprana de la presión periférica aumentando el ángulo alfa y disminuyendo el ángulo gamma.

Ejemplo 3 (Figura 28C): Paciente de 65 años con riesgo cardiovascular: amplificación ultratemprana de la presión periférica haciendo coincidir el pico de presión máxima con el pico de velocidad máxima, cuando en este tipo de pacientes el pico central de presión sistólica está fisiológicamente muy retrasado en comparación con el del flujo. Esto produce un efecto de acoplamiento falso en el bucle ▲ cuando en realidad el bucle tiene forma cuadrada con un ángulo gamma significativo.

Estos tres ejemplos demuestran la importancia de construir los bucles Pre/Vel midiendo la velocidad de la sangre y la presión arterial en el mismo lugar. En la práctica clínica diaria, la velocidad se mide centralmente en la aorta torácica, ya sea ascendente o descendente, y la presión se mide periféricamente, ya sea en femoral o en radial. Por tanto, es necesario utilizar funciones de transferencia matemática que permitan recrear la curva de presión central a partir de una curva de presión periférica medida de forma invasiva o no.

Por lo tanto, son necesarias cuatro funciones de transferencia dependiendo de dónde se midan el flujo y la presión. Dos funciones para reconstruir la presión radial para la aorta torácica, bien ascendente, bien descendente, y dos funciones para reconstruir la presión femoral para la aorta torácica, bien ascendente, bien descendente.

8.2- Elaboración de las funciones de transferencia

Metodología:

Se recogieron señales de presión arterial de las arterias radial y femoral (denominadas "periféricas") y de la aorta ascendente y descendente (denominadas "centrales"). El objetivo de este trabajo fue evaluar funciones de transferencia que permitan la reconstrucción de las formas de onda centrales a partir de una señal registrada en arterias periféricas en pacientes bajo anestesia general en diferentes condiciones hemodinámicas.

Los datos se reunieron de manera sincronizada, muestreados a 125 Hz. Luego, las señales fueron cortadas latido a latido, tomando como inicio del ciclo el máximo local de la segunda derivada, correspondiente a la aceleración máxima de la onda de presión.

Luego se utilizaron las ondas periféricas y centrales para estimar las funciones de transferencia adaptando un modelo autorregresivo (ARX =autoregressive exogenous(exógeno autorregresivo)) [5]. Este modelo consiste en evaluar los parámetros ana y bnb usando el método de mínimos cuadrados para resolver la siguiente ecuación:

y ( t ) a i y ( t - l ) . . . a n ay ( t - n a ) = b 1u ( t ) .. . b nbu ( t - n b l ) e ( t )

“na” y “nb” son el número de parámetros a y b. Los parámetros b corresponden al numerador y los parámetros a corresponden al denominador de la función de transferencia. Por tanto, representan respectivamente los ceros y los polos del sistema. Después de varios ensayos, los inventores obtuvimos los mejores resultados estableciendo na = nb = 5.

Luego la fórmula se escribe de la siguiente manera:

y(t)+a1y(t-l)+ a$(t-2)+ a$(t-3)+ a$(t-4)+ a$(t-5) = b1u(t)+b2u(t-l) b3u(t-2)+ b4u(t-3) b5u(t-4)u(t) es la señal de entrada en función del tiempo: la presión periférica.

y(t) es la señal de salida en función del tiempo: la presión central buscada.

Los inventores estimaron funciones de transferencia a partir de todas las presiones medidas y luego estimaron la concordancia con unanormalized root mean square error(NRMSE; desviación cuadrática media normalizada) que va desde menos infinito (concordancia muy pobre) hasta el 100 % (concordancia perfecta). Se mantuvieron las funciones de transferencia que presentan la mejor NRMSE en mediana.

Los inventores analizaron los datos reunidos de 5 pacientes para crear las 4 funciones de transferencia y confirmaron los resultados en otros 20 pacientes (Figura 29).

Además, el modelo también se validó en 4 pacientes de quienes se midió la presión periférica mediante un sensor de presión no invasivo de tipo Clearsight, Edwards©.

Funciones de transferencia:

Arteria femoral - Aorta ascendente:

Parámetros “b”: 0,3771, -0,5432, -0,0140, 0,2922, -0,0921

Parámetros "a": -2,0934, 1,1795, 0,4089, -0,6981,0,2232

Arteria femoral - Aorta descendente

Parámetros “b”: 0,1467, -0,0291, -0,2380, 0,1118, 0,0297

Parámetros "a": -2,1340, 1,2873, 0,3845, -0,7939, 0,2772

Arteria radial - Aorta ascendente

Parámetros “b” : 0,2433, -0,4522, 0,3060, -0,0431, -0,0228

Parámetros "a": -1,7255, 0,7454, 0,4620, -0,6547, 0,2009

Arteria radial - Aorta descendente

Parámetros “b” : 0,3778, -0,5649, 0,1729, 0,0950, -0.0480

Parámetros "a": -2,0489, 1,4535, -0,0771, -0,6101,0,3127

Referencias

1- High versus low blood-pressure target in patients with septic shock. Asfar P, Meziani F, Hamel JF, Grelon F, Megarbane B, Anguel N, Mira JP, Dequin PF, Gergaud S, Weiss N, Legay F, Le Tulzo Y, Conrad M, Robert R, González F, Guitton C, Tamion F, Tonnelier JM, Guezennec P, Van Der Linden T, Vieillard-Baron A, Mariotte E, Pradel G, Lesieur O, Ricard JD, Hervé F, du Cheyron D, Guerin C, Mercat A, Teboul JL, Radermacher P; SEPSISPAM Investígators. N Engl J Med. 2014 Apr 24;370(17): 1583-93.

2- Improving perioperative outcomes: fluid optimization with the esophageal Doppler monitor, a metaanalysis and review. Phan TD, Ismail H, Heriot AG, Ho KM. J Am Coll Surg. 2008 Dec, 207(6):935-41.

3- Assessment o f systolic and diastolic ventricular properties via pressure-volume analysis: a guide for clinical, translational, and basic researchers. Daniel Burkhoff, Israel Mirsky and Hiroyuki Suga. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 289:H501-H512, 2005.

4- Real-time Doppler-based arterial vascular impedance and peripheral pressureflow loops: a pilot study. Thiele RH, Bartels K, Esper S, Ikeda K, Gan TJ. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2014 Feb;28(l):36-41.

5- Ljung L. System Identification: Theory for the User. 2 edition. Lpper Saddle River, NJ: Prentice Hall; 1999. 672 p.

6- Efficiency of energy transfer from pressure-volume area to external mechanical work increases with contractile State and decreases with afterload in the left ventricle of the anesthetized closed-chest dog. Nozawa T, Yasumura Y, Futaki S, Tanaka N, Uenishi M, Suga H, Circulation 1988 May; 77(5): 1116-1124.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para evaluar el acoplamiento ventrículo-arterial de un paciente en tiempo real,caracterizado por quecomprende medios informáticos parametrizados para:

(i) recibir y procesar, en tiempo real, señales procedentes, por una parte, de medios de medición del flujo sanguíneo arterial y, por otra parte, de medios de medición de la presión arterial;

(ii) visualizar, en tiempo real, el trazado de al menos un bucle de presión/flujo arterial;

(iii) determinar, en el último bucle de presión/flujo completado, las coordenadas de los siguientes puntos:

A: punto del bucle donde el flujo es nulo y la presión es mínima,

B: punto del bucle donde el flujo es el mayor,

C: punto del bucle donde la presión es la más alta,

D: punto del bucle donde el flujo es nulo y la presión es máxima;

(iv) calcular el porcentaje del área del bucle (Stot) ocupada por la parte S2 situada entre las rectas (AB) y (AC) y/o el ángulo y entre estas dos rectas y/o el ángulo agudo 5 entre las rectas (AC) y (BD); (v) interpretar los resultados de la siguiente manera:

si S2/Stot < R2b y/o y < Gb y/o 5 < Db, el paciente presenta un buen acoplamiento ventrículo-arterial;

si S2/Stot > R2m y/o y > Gm y/o 5 > Dm, el paciente presenta un mal acoplamiento ventrículo-arterial;

en una situación intermedia, la calidad del acoplamiento ventrículo-arterial del paciente es intermedia,

siendo R2b, R2m, Gb, Gm, Db y Dm umbrales predeterminados.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que los medios para medir el flujo sanguíneo arterial comprenden un aparato Doppler esofágico o un aparato Doppler suprasternal o medios para ecocardiograma transtorácico o transesofágico.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que los medios para medir la presión arterial comprenden un catéter para medir la presión arterial radial o femoral, o un tonómetro no invasivo.

4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por quelos medios informáticos también están parametrizados para calcular la presión central aórtica, a partir de la presión arterial medida.

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por quelos medios informáticos también están parametrizados para visualizar la evolución de S2 y/o de y y/o de 5 en función del tiempo.

6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado por quelos medios informáticos están parametrizados para visualizar curvas de isopotencia.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado por quelos medios informáticos están parametrizados para visualizar el trazado de un bucle de presión/flujo arterial en función del tiempo, estando representado el tiempo por un tercer eje.