SE423862B - Anordning for metning av extravaskulert lungvatten - Google Patents

Description

15 25 50 55 8003397-0 Den ena av indikatorerna, som benämnas intervaskulär indikator, blandas endast med blodet. Speciellt blandar sig denna indikator inte med någonting utanför blodkärlen. Inter- vaskulära indikatorer som används är exempelvis stormoly- kulära ämnen, såsom albumin, vilka märkes med spårämnen, exempelvis en radioaktiv isotop, eller med ett färgämne, såsom indocyaningrönt. Dessa märkta molekyler är allt för stora för att kunna diffundera ut genom blodkärlen, och där- för är koncentrationen av den intervaskulära indikatorn som funktion av tiden endast representativ för blodet.

Den andra indikatorn vid denna dubbelutspädningsteknik benämnes generellt extravaskulär indikator, och denna kan diffundera ut genom blodkärlen och blanda sig med det lung- vatten som omger blodkärlen i lungorna. De extravaskulära indikatorer som tidigare använts är ämnen med små molekyler märkta med en radioaktiv isotop (t.ex. tritierat vatten) eller värme. I idealiska fall bör den extravaskulära indi- katorn lätt kunna diffundera ut genom blodkärlen och blanda sig med lungvattnet.

De utspädningskurvor som erhålles visar en kurva som inledningsvis stiger till en toppkoncentration och sedan en exponentiellt avtagande kurva, som återger ett motsva- rande avtagande i koncentrationen. Denna utspädningskurva visar hur avtagandet sker ned till en punkt, där indikatorn återcirkulerar genom kroppen och uppträder därför på nytt som en stegring i utspädningskurvan, innebärande en ökning av koncentrationen, betingad av återcirkulationen.

Generellt gäller att vid den tidigare dubbelutspäd- ningstekniken sker en mätning av medeltiden enligt följande ekvation I0mC(t)tdt I c(t)dt där c(t) är koncentrationen enligt utspädníngskurvan i systemartären, varvid denna mätning börjar då kurvan först uppträder. Den erhållna medeltiden (E) multiplicerad med- blodflödet genom hjärta och lungor kommer att ge ett mått på volymen av det material som indikatorn blandas med mellan 10 15 20 25 EQ 40 8003397-0 -ܧ... insprutnings- och detekteringspunkterna. Blodflödet genom hjärta och lungor kan även betecknas som den kardiala ut- matningen. För den intervaskulära indikatorn utgör denna volymsberäkning ett mått på blodvolymen mellan injektions- och detekteringspunkterna. För den extravaskulära indika- torn utgör dennavolymsberäkning ett mått på blodvolymen plus det extravaskulära vattnet i lungorna. Skillnaden mellan de på basis av de båda indikatorerna beräknade vo- lymerna erhålles därigenom som ett mått på det extravas- kulära lungvattnet.

Studier har utförts beträffande användning av olika typer av indikatorer för denna dubbelutspädningsteknik.

Exempelvis visas i en översiktsartikel av N. Staub, Physio- logical Reviews, Vol. 54 sid. 678-811, 1974, att använd- ning av tritierat vatten som extravaskulär indikator givit dåliga resultat. Speciellt stämmer resultaten inte med så- dana verkliga mätningar av lungvatten som erhålles med hundar, på vilka lungorna avlägsnats för utförande av di- rekta mätningar. Det anses att anledningen till dessa då- liga resultat är att tritierat vattens diffusionskonstant inte är tillräckligt hög för att indikatorn skall kunna blanda sig väl med det extravaskulära vattnet. Ã andra si- dan har andra studier visat att användning av värme som extravaskulär indikator och grönt färgämne som intervaskulär indikator ger resultat som visat sig stämma väl med direkta mätningar.

Värme utgör en bättre extravaskulär indikator än tri- tierat vatten på grund av att värmet har en diffusions- konstant som är 100 gånger diffusionskonstanten hos en li- ten molekyl, sådan som tritíerat vattens. En annan fördel med användning av värme som indikator är att mätningen av dess koncentration i själva verket är temperaturmätning, och en sådan kan genomföras exempelvis medelst en termistor i änden av en kateter placerad i blodkärlet. På detta sätt kan mätningen av värmekoncentrationen genomföras utan att blod avlägsnas för bestämning av indikatorkoncentrationen.

Utspädningskurvorna för sådana indikatorer som grönfärg- märkta eller med radioaktiva isotoper märkta molekyler kräver för sin uppritning att blodet tas ut från patienten och att koncentrationen sedan mätes med hjälp av en utrust- 10 15 20 25 30 55 40 8003397-0 _ 4 _ ning utanför patienten. Varje sådan mätning kan kräva att upp till 50 cm; blod tas ut. Efter mätningen åter- föres blodet till patienten. Det torde inses att ett sådant bloduttag innebär en mycket svårare och även farli- gare typ av mätning än en termisk mätning, som kan ske in situ i blodkärlet.

I stort sett har alla tidigare typer av mätningar av lungvatten erfordrat att två indikatorer används, närmare bestämt en intervaskulär och en extravaskulär indikator. Dessutom kräver mätningen av den ena indika- torn att blod tas ut från patienten, varefter mätningen sker medelst en utrustning utanför patienten.

Uppfinningen hänför sig således till en apparat och ett sätt att mäta den extravaskulära lungmassan, speci- ellt det extravaskulära lungvattnet, som utgör en konsti- tutionell del av lungmassan. Enligt uppfinningen används en enda termisk indikator för mätningen, och denna indi- kator injiceras i blodströmmen nära intill eller i högra hjärthalvan, och vidare detekteras enligt uppfinningen den termiska utspädningskurva som alstras av den termiska indikatorn. Denna termiska utspädningskurva, som repre- senterar temperaturen som funktion av tiden, detekteras på två ställen i blodströmmen, närmare bestämt i pulmonel- artären samt distalt från vänstra hjärthalvan i en system- artär.

För genomförande av mätningen av extravaskulärt lung- vatten beräknas en karakteristisk tid för de termiska utspäd- ningskurvorna i såväl pulmonalartären som i systemartären.

Dessutom, enligt en speciell utföringsform av uppfinningen, bestämmas den kardiala utmatningen eller blodflödet ur ut- spädningskurvan för systemartären. Dessa speciella mätningar och resulterande beräkningar utnyttjas för att beräkna den extravaskulära termiska volymen, dvs. det extravaskulära lungvattnet. Denna beräknings resultat bestämmes generellt som skillnaden mellan produkterna av den kardiala utmat- ningen och de karakteristiska tiderna. Genom uppfinningen kan således mätning av extravaskulär lungmassa och därmed lungvattnet genomföras med användning av en enda termisk indikator, vars utspädningskurva bestämmes två gånger i cirkulationssystemet. 10 15 20 25 8003397-0 -5 _.

Enligt andra sidor av uppfinningen åstadkommas för- bättrade metoder för mätning och beräkning, varigenom noggrannare mått på det extravaskulära lungvattnet er- hålles, inte endast i enlighet med den utföringsform av uppfinningen som föredras utan också vid tillämpning av tidigare metoder för bestämning av extravaskulärt lung- vatten.

Förutom att det genom uppfinningen skapas ett system för mätning av lungvatten med en enda termisk indikator, vars utspädningskurva avkännes på två ställen i cirkula- tionssystemet, elimineras vid dess föredragna tillämp- ning kravet på att blod tas ut från patienten.

Såsom ovan antytts kan utspädningskurvan visa en medeltid, som beräknas ur den ovan definierade ekvationen.

Dessutom kan utspädningskurvan visa en annan karakteris- tisk tid, som definieras som den exponentiala avmattnings- tiden eller avtagandetiden ÛÉ. Enligt konventionell teori gäller att om ett fluidum strömmar in i en kammare med volymen V och en indikator injiceras i fluidet uppströms om kammaren, dvs. i strömningsriktningen före denna, kom- mer den utspädningskurva som uppmätta nedströms om kammaren att visa ett exponentiellt avtagande eller avmattning, var- vid avmattningstiden erhålles ur sambandet "F = F, där F är fluidumflödet i volym per tidsenhet. Kammarens volym kan därför bestämmas ur utspädningskurvans avmattningstid samt fluidumflödet. Det senare, sålunda betecknat F, kan be- stämmas ur inverterade värden av utspädningskurvans tids- integral, dvs. konstant iF=f§t Om índikatorn som mätes strömmar genom flera kammare blir utspädningskurvans avmattning nedströms om kamrarna en summa av exponentvärden. Avmattningsdelen av kurvan har därför den matematiska formeln _ ._ -t/1 t/Tl+Be t/fz-i-Ce 3+....

Ae 10 15 20 F.) 'UI 55 8003397-0 _ 5 _ U V V darfl = = etc- Har är V1 = den första kammarens volym V2 = den andra kammarens volym, etc.

'Il ll flödet, som är detsamma för samtliga kammare.

Om den enda kammaren är avsevärt större än de andra kommer denna kammare att dominera kurvans avmattning. Väl nedanför kurvans topp eller spets kommer kurvan därför att i huvudsak bli en enkel exponentialkurva med avmattnings- tiden bestämd av den stora kammaren. Detta förhållande kan därför utnyttjas vid en speciell utföringsform av upp- finningen, då det extravaskulära lungvattnet mätes med användning av en karakteristisk tid och med denna tid spe- ciellt utgörande avmattningstiden.

Användning av värme som indikator har såväl nack- delar som fördelar. Nackdelarna förekommer inte endast då värme används som indikator enligt uppfinningen utan även vid med dess indikatoranvändning enligt tidigare känd dub- belutspädningstekník. Enligt uppfinningen åstadkommas där- för förbättringar vid användning av värme som indikator, både närdet gäller tidigare teknik och den teknik som be- skrives här.

Ett antal nackdelar är sålunda förknippade med an- vändning av värme som indikator med mätning av extravas- kulärt lungvatten. För det första kan en del av värmeindi- katorn gå förlorad till luften i lungorna och återspeglas därför inte i systemartärens utspädningskurva. Denna för- lust varierar från patient till patient och blir också be- roende på huruvida patienten är placerad i en respirator eller ej.

För det andra representerar den termiska utspädnings- kurvan för systemartären inte någon kraftig signal och kurvans topp ligger generellt vid ca l/4°. Denna signal kan därför lätt påverkas av temperaturdrift hos patienten under mätningen eller förändringar i blodets temperatur under respirationsförloppet. Genom att signalen är så liten blir det svårt att genomföra säkra beräkningar vare sig av 10 15 20 25 55 8003397-0 _ 7 _ kurvans medeltid eller ytan under kurvan. På grund av dessa problem beräknades generellt enligt tidigare tek- nik den kardiala utmatningen ur indocyanínfärgkurvan vid tillämpning av dubbelindikatorteknik, med värme och indo- cyaninfärg som de båda indikatorerna. Ibland beräknades medelvärdet av den kardiala utmatningen ur den termiska utspädningen och färgkurvorna. Emellertid används färg- kurvorna som en del av denna beräkning, eftersom de inte är känsliga för de ovan antydda problemen.

När värme används som extravaskulär indikator är det vanligare "lungvattenmått" som förekommer i litteraturen den kvantitet som benämnes "extravaskulär termisk volym" (EVTV) och beräknas på följande sätt.

EVTV = (kardiala utmatningen) x (den termiska kurvans medeltid) - (den kardiala ut- matningen) x (den intervaskulära indi- katorkurvans medeltid).

Ehuru denna kvantitet har dimensionen volym repre- senterar den icke den verkliga volymen av extravaskulärt lungvatten (EVLW), Dettas verkliga volym beräknas ur följande formel, med antagande av att hela den extra- vaskulära massan utgöres av vatten: EVLW = (kardiala utmatningen) x (den termiska kurvans medeltid) - (den kardiala ut- matningen) x (den intervaskulära indi- katorkurvans medeltid) x (äegä-Iålrlš-“fï s ecifika värme _ lymsneciïika varme _ blods volymspecifika värme EVTV X vattens volymspecifíka varme Förhållandet mellan blods och vattens volymsnecifika värme varierar något från patient till patient och rör sig om värdet 0,93. Väsentligt är härvid att beräkningen av extravaskulär termisk volym är densamma som beräkningen av extravaskulärt lungvatten med undantag av en konstant. I föreliggande framställning diskuteras beräkning av extra- vaskulär termisk volym, men det torde inses att det extra- lO 15 20 25 BO 8003397-0 _ 8 _ vaskulära lungvattnet erhålles genom multinlicering med en konstant.

Uttrycket för beräkning av den kardiala utmatningen ur en termisk utspädningskurva återges i litteraturen som _ _ VIx(TB-TI)xC¿ kardial utmatning = fšaífiíïfifiï- där: V1 = injektets volym Tl = injektets temperatur TB = blodets temperatur Cl = injektets volymspecifika värme CB = blodets volymspecifika värme dâT(t)dt = yta under termoutsnädningskurvan.

Dessutom kan kvantiteten C 1 A = vIxUB-TQXÉ: definieras som mängden termískt injekt. Man bör notera att resultatet av beräkningen av den kardiala utmatningen är omvänt proportionellt mot ytan under termoutspädningskurvan.

En fördel med att använda termiska mätningar enligt uppfinningen är att produkten (kardial utmatning bestämd ur en termisk utspädningskurva) gånger (en karakteristisk tid för samma kurva) kompenserar drift hos kurvans baslinje.

För en närmare beskrivning av uppfinningen hänvisas till ritningarna, på vilka fig. 1 visar en typisk indikator- utspädningskurva, medan fig. 2 åskådliggör ett sätt att ge- nomföra mätningen av temperaturutspädningskarakteristika med användning av en enda termisk indikator för beräkning av lungvatten. Fig. 5 visar de termiska utspädningskurvor som erhålles vid mätningar efter injektion av en enda ter- misk indikator och med tillämpning av den i fig. 2 åskåd- liggjorda metoden. Fíg, 4 visar en utspädningskurva med baslinjen underkastad drift. Fig. 5 visar ett blockdiagram över ett system för beräkrimgav lungvatten med användning av en enda termisk indikator. Fig. 6 visar ett motsvarande 10 15 20 25 50 55 40 8005397-0 _ 9 _ blocksohema över ett systemför beräkning av lungvatten med användning av två indikatorer men med kompensation för drift i baslinjen betingad av patientens temperatur.

Fig. 7 slutligen åskådliggör ett blockschema över en annan utföringsform av ett system enligt uppfinningen för att be- räkna lungvatten med användning av en enda termisk indika- tor.

Fig. l åskådliggör sålunda en typisk utspädningskurva och visar förändringen i indikatorns koncentration i flui- det som funktion av tiden, o(t). Såsom framgår av kurvan i fig. 1 stiger den till en toppkonoentration och visar sedan ett exponentiellt avtagande av formen e_t 7., såsom fram- går av kurvan. Denna sjunker till en punkt där indikatorn återcirkulerar genom kroppen, och kurvan kommer därför att sedan visa en stegring fß i indikatorns koncentration. Utan återcirkulation skulle kurvan följa den streckade linjen.

Den typ av utspädningskurva som fig. 1 visar är re- presentativ för en kurva som erhålles oberoende av vad typ av indikator som används. Sålunda erhålles liknande utspäd- ningskurvor om indikatorn utgöres av grönfärgämne eller en termisk indikator. Dessutom kan man mäta medeltiden enligt ovan angivna definition, och antingen denna tid eller av- mattningstiden, vilka båda generellt utgör karakteristiska tider, kan användas för beräkning av extravaskulärt lung- vatten.

I fig. 2 visas schematiskt en lämplig apparat och en metod för mätning av lungvatten med användning av en enda termisk indikator. Figuren visar sålunda det kardiovaskulära systemet innefattande högra hjärthalvan 10, den vänstra dito 12 samt lungorna 14. En första kateter 16 kan införas i en ven 18, genom högra hjärthalvan och in i pulmonalartären 20.

En andra kateter 22 kan införas och placeras i en system- artär 24, distalt från den vänstra hjärthalvan 12.

Båda katetrarna 16 och 20 är försedda med temperatur- känsliga anordningar vid eller nära intill sina ändar, exempelvis termistorer 26 och 28, för mätning av blodets temperatur. Termistorerna övervakar var för sig temperaturen och ombesörjer detekteringen för utspädningskurvorna både i pulmonalartären 20 och i systemartären 24. Termistorerna 26 och 28 ingår som en del av ett databehandlingssystem, 10 15 20 25 BO 55 40 8005397-0 - 10-- som visas i fig. 5 och 7, vilket system ombesörjer de olika beräkningarna av utspädningskurvorna för att ge ett mått på det extravaskulära lungvattnet.

Katetern 16, som sålunda införes genom den högra hjärthalvan, har även ett insprutníngsmunstycke 50, som är placerat på ett ställe utefter katetern innanför ter- mistorn 26. Såsom fig. 2 visar befinner sig insprutnings- munstycket 30 vanligen nära intill, dvs. proximalt vid lhögra hjärthalvan 10. Detta insprutningsmunstycke används för att injicera indikatorn, som exempelvis kan vara 10 cm; av en kall 5-procentig dextroslösning, varvid injektionen sker i blodströmmen intill eller i högra hjärthalvan.

En dylik kateter 16 har numera vidsträckt användning och benämnas vanligen Swan-Ganzkateter. En sådan kan re- dan befinna sig i patienten för övervakning av den kardiala utmatningen. Emellertid har en sådan kateter hittills inte använts för mätning av lungvatten med användning av en enda termisk indikator. Dessutom har inte heller kombinationen av katetrarna l6 och 22, båda med temperaturkänsliga anord- ningar, använts för att mäta lungvatten överhuvudtaget. Man inser att i detta fall, när indikatorn injiceras i blodet genom munstycket 50, kommer:temperaturmätningsanordníngarna, såsom termistorerna 26 och 28, att mäta temperaturen i pul- monal- och systemartärerna.

Fig. 5 är ett diagram över de tidtemperaturkurvor eller termiska utspädningskurvor som alstras av de båda termisto- rerna 26 och 28. Den första 50 representerar den termiska utspädningen i pulmonalartären, medan andra kurvan 52 visar motsvarande utspädning i systemartären. Såsom framgår av fig. 5 har bägge kurvorna samma allmänna form som den i fig. 1 visade utspädningskurvan, i det att båda stiger till en topp för att sedan visa ett exponentiellt avtagande, se fis. 5. ' Såsom ovan antytts går en mätning av lungvatten medelst apparaten och enligt sättet enligt uppfinningen ut på att erhålla en karakteristisk tid från var och en av kurvorna 50 och 52 samt att multiplicera dessa tider med blodflödet för att sedan ta skillnaden mellan dessa produkter för att erhålla ett mått på lungvattnet. Detta mått kan antingen vara den extravaskulära termiska volymen eller lungvatten- volymen, beroende på hur beräkningarna utförs. 10 20 25 50 55 8003397-0 _ 11 _ Detta mått på lungvattnet, sålunda med användning av en enda indikator, kan överstiga de verkliga värdena EVTV eller EVLW, men skillnaden blir densamma för mät- ningar tagna vid olika tidpunkter. Därför kommer föränd- ringen i lungvattenmätningen vid olika tidpunkter att noggrant återge en förändring i lungvattnet självt. Den karakteristiska tiden kan antingen vara kurvans medel- tid eller dess exponentiella avtagningstid. Följande analys av lungvattenmätningen visar först förloppet vid användning av utspädningskurvans medeltid och sedan för- loppet vid användning av kurvans exponentiella avmatt- ningstid.

Medeltiden för en utspädningskurva av det slag som visas i fig. 5 definieras som fï0tc(t)dt där c(t) är indikatorernas koncentration, t tiden samt to den tidpunkt där kurvan startar. Enligt fig. 5 börjar exempelvis pulmonalartärkurvan vid to = tl, medan system- artärkurvan börjar vid to = tg.

Såsom ovan förklarats följer av konventionell teori att en termisk utspädningskurvas medeltid multiplicerad med den kardiala utmatningens flöde ger den termiska volymen av det material mellan insprutnings- och detekterings- ställena med vilket indikatorn blandas, plus en term, som beror nå hur snabbt indikatorn injicerats i blodet. Det har visat sigatt man kan variera utsnädningskurvans medel- tid genom att variera injektionshastigheten, vilken i sin tur medför att tidenför utsnädningskurvans stigande del varierar. Om därför ett kbnsekvent och enhetligt mått på utspädningsvolymen skall erhållas måste beräkningsmetoden sörja för att den term som är representativ för insprut- ningstiden elimineras.

Vid föreliggande speciella exempel erhålles av system- artärkurvans medeltid multinlicerad med flödet följande t: resultat ÉSA x P2 = (blodvolymen i högre hjärthalvan)+ + (ïblodvolymen i lungorna) + + ( termiska volymen av det interstitiella vattnet i lungorna) + (blodvolymer i vörrtra hjärthalvan) + I, 10 15 20 25 50 35 8005397-0 _ 12 _ där I = en term som beror på injektionshastigheten, medan termisk volym = volym X vattens volymsnecifika varme bïods volymspecifika varma Medeltiden ur pulmonalartärens utspädningskurva multi- plicerad med flödet ger följande resultat: EPA x Fl = (blodvolym i högra hjärthalvan) + I.

Skillnaden mellan de båda produkterna utgör ett mått på lungvattnet enligt följande: Mått på lungvatten = (tsß X F2) - (tPA x Fl) = (blod- volymen i lungorna) + (termisk volym av interstitiellt vatten i lungorna) +(blodvolym i vänstra hjärthalvan).

På grund av att flödet eller den kardiala utmatningen kan bestämmas på flera sätt har flödena Fl och F2 i ovan- ' stående uttryck erhållit sina beteckningar för att antyda att de kan ha bestämts på olika vägar. Enligt en sneciell utföringsform av apparat och sätt bestämmas Fl ur pulmonal- artärens termiska utspädningskurva, medan F2 bestämmas ur systemartärens motsvarande kurva. Fl och F2 kan således bestämmas med samma medel.

Det framgår att måttet på lungvatten inte är beroende på insprutningshastigheten eftersom av denna betingade ter- mer tar ut varandra, och laboratoriedata har verifierat att måttet inte är beroende på insprutningshastigheten.

Dessutom gäller att det ovan definierade måttet på lung- vatten klart överstiger den termiska volymen av interstitiellt vatten i lungorna, eftersom det innefattar blodvolymen i lungorna och vänstra hjärthalvan. Men eftersom blodvolymen i lungorna och vänstra hjärthalvan förblir relativt konstant för en given patient blir förändringarna i det ovannämnda måttet på lungvattnet representativt för förändringar i patientens lungvattenmängd. Såsom också framhållits ovan är det förändringarna i lungvattnet som är av betydelse för bedömning av patientens utveckling.

Den andra karakteristiska tid som kan användas för att bestämma ett mått på lungvattnet är den exponentiella avmattningstiden. Den fallande delen av utspädningskurvan, innan återcirkulation inträder, är sålunda en exponential- kurva med formeln e , därífïr den exponentiella avmatt- 10 15 20 25 BO 55 8003397-0 _]_'§_ ningstiden. Såsom ovan beskrivits följer av konven- tionell teori att om indikatorn har passerat en kammare med volymen V erhålles avtagande- eller avmattningstiden av T'= å, dvs. V = 'Û X F. För pulmonalartärens utspäd- ningskurva ger avmattningstiden gånger flödet blodvolymen i högra hjërthalvan i enlighet med följande uttryck: T PA x Fl = blodvolymen i högra hjärthalvan.

Om indikatorn Dasserar genom mer än ett utrymme eller volym följer, såsom ovan beskrivits, av konven- tionell teori att kurvans fallande del utgör summan av de exnonentiella avmattningarna, varvid den långsammaste avmattningen betingas av den största kammaren. För den utspädningskurva som erhålles för systemartären domineras kurvans avmattningav den största kammaren, som utgöres av lungorna, och innefattar både blodets och vattnets volym. För systemartärens utspädningskurva blir därför avmattningstiden gånger flödet: 'TSA X F2 = (blodvolym i lungorna) + (termisk volym av vatten i lungorna).

Skillnaden mellan produkterna av respektive avmatt- ningstid för system- och pulmonalartärkurvorna och flödet ger ett mått på lungvattnet enligt följande: »latt på lungvatten = (TSA x 1-12) - (T PA x Fl) = (termisk volym av vatten i lungorna) + (volym av blod i lungorna - volym av blod i höger hjärthalva).

Experimentella data antyder att detta mått på lung- vattnet med användning av avmattningstider typiskt ger upp till 10 % större värden än lungvattnets verkliga termiska volym men noggrant återspeglar förändringar i lungvattnets termiska volym hos en given patient. Den andra termen i uttrycket ovan för måttet på lungvatten är därför relativt liten och har visat sig vara konstant för varje given patient.

Det har även visat sig att avmattningstiderna enligt två utspädningskurvor varierar något med den hastighet med vilken indikatorn injiceras, men skillnaden mellan avmattningstiderna är inte känslig för ínjektionshastig- heten, varför det ovan angivna måttet på lungvattnet är klo 15 20 25 50 55 40 8003397-0 _]_L;... reproducerbart från injektion till injektion vid varje given patient. Ehuru den karakteristiska tid som användes för att ge lungvattenmåttet kan utgöras av varje karak- teristisk tid som är representativ för utsoädningskurvan föredras att använda avmattningstiden, eftersom denna ger ett mått på lungvattnet som endast är obetydligt större än den verkliga lungvattenmängden och noggrant återspeglar förändringar i denna mängd.

Vid de ovan beskrivna beräknrnærna för mätning av lungvattnet kan flödet, som i detta fall utgöres av den kardiala utmatníngen, bestämmas på flera sätt. Vid den föredragna utföringsformen med användning av en enda ter- misk indikator bestämmas flödet av det inverterade värdet på den i fig. 5 visade utsoädningskurvans tidsintegral.

Sådana termiska utspädningskurvor är känsliga för drift i baslinjen, och fig. 4 visar en termisk utspädningskurva 60 med en sådan baslinjedrift (till det med streckade linjen t' markerade läget).

Baslinjedrift kan betingas av en verklig drift i en patients temperatur eller av en elektronisk drift i mätut- rustningen, och i båda fallen överlagras driften på ut- spädningskurvan. Fig. 4 visar speciellt en sådan kurva för systemartären, vilken kurva har en maximal temperaturvaria- tion av oo 1/4° vid sin topp, ooh det är tydligt att det inte erfordras någon större temperaturdrift för att påverka denna utspädningskurva. i Eftersom mätutrustningen förutsätter en stabil bas- linje, gällerdess beräkningar av karakteristisk tid en utspädningskurva utan baslinjedrift. Den verkliga driften i baslinjen kommer därför att medföra att en kurva synes avta snabbare än om någon baslinjedrift inte förekom. För den i fig. 4 visade kurvan skulle exempelvis, om beräk- .ningen gällde en medeltidberäkning, denna medeltid bli kortare än den borde vara.

Den minskade medeltiden.förknrvan skulle, om den multiplicerades med det verkliga blodflödet, medföra en lungvattenberäkning som gav för lågt resultat. Detsamma gäller om den karakteristiska tiden vore en avmattnings- tid, eftersom denna skulle beräknas ur en kurva, som synes sjunka snabbare än den verkligen gör. 10 lä ?O k) 'Ju \N C) \_)l wfl _15- soossev-0 Um beslinien fortfarande antas vara stabil Blir äen unäer utspäänineskurvan uppmätta arean, sàlunäe erefln nel- lan kurvan och den antagna haslinjen, vara minfire än den verklife vten unäer kurvan, vilken vta skulle vore ytan mellan kurvan och den âriftenfle heelinjen, se tio. ß, Om den knrfliala utmatninfen eller flïfiet herëknne unfler fär- utsättnin~ att det är nronortionellt mot det inverterefie värdet av den uppmätte ytan, skulle ffiljektlifien, eftersom äriften fërorsakar att denna vtfl är feleätivt lår, den er~ hållna knrdialn utmatningen bli felektiet hög. Viä m?tninv av den krrâiala utmatninwen ur utsnäflninmskurven enliet fià. 4 blir även denna mätninq utsatt för en liten baslin~ ,efirift betingaä av verklifla föränörinæer i netienten eller flrift i elektroniken.

Beträffande det specielln, i fig. Ä visade exemplet har bnslinjedriften en motsatt verken på den boräknväe karek~ terietiske tiäen i förhållande till den beräknade kerfiale utmatnineen, med båña beräknade ur samma kurva. I ene Pellet blir tiden feltaktirt förkortaä, och i andra fallet blir den Felaktivt förlängd. Eftersom måttet på lunqvattnet är en nroäukt av flfiået gåneer den karakteristiska tiden, tenderar dessa två effekter att komneneera varanära, så ett resulta- tet av en volymberäknine av lucnvettnet erhållef, som ”r minä- re käneliet for drift än beräknin^en av flšfle å enn eiñen eller herekterietisk tid å.den andra.

De karakteristiska tiöer och äen kerñiele utmatninc som beräknas ur den termiska utenäênirvskurven för nulmoneler~ tären nåverkes på liknande sätt av beslinjedrift, men i minä» re graä. Detta beror på ett pulnonalartärene kurve har större amplitud och kortare varaktighet än systemartärens kurva, och därfër skulle samme haslinjeärift i hš“àe kurvorna We wvcket stärre effekt nå syetemartärens kurva, ävs. inverkan fiv has» linjeäriften ökar i och med ett den termieke utnnäñnirfiskurv- ene amulitnfl minskar. n, Vifl en utfërin~sform av e:,tet och anoräninmen, med en» vändninw av en enda termisk indikator, blir kï_sliGheten får heelinñeärift i båle nulmonalertïrone och srstemertïrens tormiska kurvor minskaö genom att flöäet herïknos ur hfña kurvornfl och lunrvettenmënrflen herïknen enliotz MH 10 ?O 25 50 35 40 18003397-0 _ lg _ P _ Mått på lunavatten = F r karakteristisk tid ur 1 X karakteristisk tid ur svstemartärkurvan - i pulmonalartärkuyvan, där Fp är flïdet eller den kardiala utmatnineen beräknad ur svstemartërens termiska utspëdninmskurva, och Fl är flödet eller den kerñiala utmatningen eerïknad ur nulmonalartärkur- van.

Vid en nâflot enklare utförinqsform, som minskar kïnslir- heten för baslinjedrift i systemartärens kurva beräknas den kardialu utmatningen endast ur systemartärens termiskf ïurva och används för beräkning av lungvatten, dvs.

Lungvatten = (karakteristisk tid ur svstemartärens kurva - karakteristisk tid ur pulmonelartärens kurva) x (flöde beräknat ur systerncnrtšfírens lturvfi).

Denna minskade känslighet för drift i systemartärens ter- niska kurva, som vinns genom att den kardiala utmatninecn be- räknas ur dant» turvr, vinnes också vid tillämnninv av den dubbla utspädninsstekniken när värme används som extravaskulär indikator.

Förutom den ovan beskrivna baslinjedriften har det fast- ställts att en del av värmeindikatorn går förlorad till luften i lungorna och skulle därför inte detekteras som en del av den utsnëdningskurva som uppmätta för systemartären. Denna ^örluat av värmeindikator ger två effekter. För det första minskas ånyo kurvans vta, vilket ger en felaktigt höa kardial utmat- ninç mätt på basis av utspädningskurvan. För det andra förkor- tas de karakteristiska tiderna, såsom medeltiden och avnatt- ningstiden. Emellertid kommer produkten av den kerdial: utmat- ningen och karakteristisk tid, som används för beräkninfi av Éhnflvattnet, i allmänhet att eliminera dessa effekter. På detta sätt blir beräkningen av lunavatten inte så kïnsliw för för- lusten av vërmeindikator, eftersom båda effekterna tenderar att komnensera varandra. Även här vinnes en fördel vid använd- ninq av svstemartärens utspëdninvskurva för beräkning av den kardiala utmatninqen, och denna fördel vinnes såväl vid den beskrivna enkelindikatormetoden som vid unnfinninvens föredrae- na utförinqsform och den tidigare dubbelutspädningstekriken när värme utgör den extravaskulära indikatorn.

Fir. S, Û och T visar blocksctema över speciella :nord- ningar, vilka används för att beräkna extravas lärt lunqvatten Jï lO 15 8003397- Û _17... varvid fi". 5 och 7 viser en anorflninv för be: :nine me? an- vånñnin~ av en enda termisk infiikntor, meäan fi”. Ä viszr en enorñnine för herëknine med ñen förbëttreäe tekniken enïifit nnofinninflen, tillämpad på tidiflere tekniks nnvänänine av två inäikntorer.

Enli~t fi". 5 eer termietorerna flê och 98 rototånö:för~ ïndrinenr i överensstämmelse med får närinear i temperaturen i pulmonal~ och evstemartärerna. motctånñsförïnärinflern- ut~ nvttjas som inrânessigneler till anelor~öi^itelonvflnfllare lOO ocn 109. En öimitelöetor 10%, t.ex. en mikroflator, vises om~ áute de olika komnonenterna inom ñen streckeäe linjen, och *enna öieitelâator omhenörjer önskeñe beråkninear. De verklire motstândsföränärineerna i termistorerna 2? och 23 omvanólas till âiàitela signaler medelst omvanälarna 100 och 102, varvid äessa äiæitale signaler manipuleree ev äifiiteläetorn lOH.

Såsom svstemet enligt fie. 5 viser, omhesërñer sneeifika komponenter av äigiteldatorn beräkningarna av He exnonentiella avmattningstiflerna ur utsnääninesïurrorna för nulmonal- och eystemartärerna. Det torde emellertid inses ett varje k rakte~ '--| ~ riztiel fre "r “flnvrrnn kan användas, oeï speciellt %en dieí~ taläatorn ombesörja beräkning av utsfiäänincekurvorna: wefieltiäer i stället för fleras avmattnínqetifer.

Dieitaläatorn lO4 ombesörjer beräkning av avmattnin@sti~ derna meäelst sina komponenter l0@ oeb 102. Komnonenten 10% beräknar Gen exnonentiella avmattninestiden för nulmonelartï- rens utspädningskurva, Heden knmponenten 108 onbeeörjer äeräk~ ning av den exoonentíella avmattnireetiier för svstemartärens utzpääninïskurva. Skillnaöen mellan Jesse exnonentielle wvmntt- ninrstiäer beräknas medelst ñieiteläetorns komnonert llv.

Det torfle inses att olika korrirerinfler ken ~enomf”rae fär eventuella olinieriteter hos termietorerne eller eventuella de- formntioner ev kurvorne, exeenelviï betineaöe av termictorernas tröïhet. Dessutom toröe insee ett be. iineen ev arean Hnäer kurvan även kan ombesörjas på beeie av pulnonalartärens utsnää~ nineskurve i stället for systemertärens, såsom vises i *eräE~ ninnselemontet 112. Det är eivotvis också mñjliet att äfin knr~ flixla nfimntninfien infëres i ñetorn från en yttre tïlle, om fienna information står till Fïrfofnnde från en :teen k*llfl. En yttre Ferñkninr av fien keräiale utmattninfien kan ñârför utnvttjas för beräknine av ett mått nå lunevetten. 10 13 ?O 50 40 soosssv-o _ 18 _ Det torde inses att beräkningen av den ka_âinla utmat~ ningen kan ske både ut systemartärens kurva och nulmon°lar~ tärens kurva, och att båda kardiala utmatninflarra kan använ- das vid berëkninæ av lunevatten, såsom fia. T visar. Denna fiaur åeàdliegör ett schema över ett system tär fienomfïrande av mätninv av lunqvatten och liknar arraneemaneet enliet fi". 5 med tillsats av beräknineselement markerade av komnonenter llš, 115 och ll? samt en variation i den oränincsffiljd i vil- ken vissa beräkningar çenomíöres. Komponenten 115 ombesörjer beräkningen av det invorterade värdet av vt-en under 'ymlï-zonal- artärens utspädningskurva. Resultatet av denna heräluine mul- tipliceras sedan med mängden termiskt injekt, vilken beräkning utföres av komponenten 115. Utstvrningen från sistnämnda kon- ponent utgöres av den kzrdiala utmatningen beräknad ur ou1no~ nalartëren (GO?Ã) på samma sätt som utstyrninqen från en be- räknineskomponent 114 utgöres av den kardiala utmatninc som beräknas nå basis av systemartären (COSA). Komponenten 117 om» besårjer multiplicationen av den kardiala utmatningen från komnonenten 115 och den exponentiala avmattninæstiden från komponenten 105, på samma sätt som komponenten 15? ombesörjer multípliceringen av den kardiala utmatningen från komoonenten 114 och den exponentiala avmattninastiden från komponenten 108. Den slutliqa beräkninqen ombesörjes av komnononter 154, mm drar komponentens 117 utstyrning från komnonentens 132 ut~ ïyrninfi. Fomnonentens 1%4 ntstyrning är ett mått nå det extra~ vaskulära lunflvattnet och återees för operatören nå en bild» skärm eller display ll8. I stället för de av komnonenterna 105 och 108 utfärda beräkninrarna, vilka ger avmattnin~stider, kan dessa beräkningar gälla medeltid, vilka nedeltidsberäk- ningar utnyttjas i följande beräkninwar i systemet.

Fi”. visar ett schema över ett a.rran§=;em:=.n~ .fffïr må-Ztninff av lunävatten och åskådliggör hur färbättringar enlivt unn- finninfen kan uppnås vid ett tvåindiketorsystem eller Eubbel- e utsnädnineseystem. Enligt fia. š ger termistorn 28 en signal som tillfëres ana1o@~diqitalomvandlaren 102 för att se en ut- ~ånvssivnal återspeqlande förändringarna i temperatur- eller värmekoncentrationen. Eoncentrationen av en andra indikator, såsom ett gränfäraämne, beräknas normalt àenom att blod utteees _] rån srstemartären, varvid en optisk: anordnine 190 ver en ut- vånfssífinal, eom representerar erönlåreämneskoneentrationen i 10 15 20 25 50 55 40 8003397-0 _19- systemartären. Denna utgångssignal från den optiska anordningen 120 tillföres som instyrning till en analog-dígitalomvandlare 122 för att ge en signal, som representerar förändringen i grön- färgämnets koncentration. Utstyrningarna från analog-digitalom- vandlarna 122 och 102 tillföres en digitaldator 124, vilken in- nefattar beräkningskomponenter för ombesörjande av de önskade beräkningarna.

Komponenten 108 beräknar avmattningstiden (ff) hos system- artärens temperaturutspädningskurva. Komponenten 126 ombesörjer en beräkning av avmattningstiden (fb) hos kurvan över grönfärg- ämnets utspädning. En beräkning av det inverterade värdet av ytan under temperaturutspädningskurvan ombesörjes av komponenten 112, och detta värde multipliceras med mängden injekt medelst komponenten 114 på ett sätt liknande det som âskådliggöres för systemet enligt fíg. 5. Skillnaden mellan avmattningstiderna beräknas av komponenten 128 och denna skillnad multipliceras med den kardiala utmatningen såsom visas av komponenten 150.

Den senares utstyrning utgör ett mått på det extravaskulära lungvattnet, och en bildskärm eller display ll8 återger detta mått på lungvattnet. Det torde inses att i stället för beräkning av avmattningstider kan medeltider beräknas och användas i sy- stemet enligt fig. 6.

Genom uppfinningen åstadkommas därför en apparat och en me- tod för mätning eller uppskattning av extravaskulärt lungvatten, innebärande användning av endast en indikator, t.ex. värme, och varvid indikatorns utspädningskurva bestämmas två gånger. Den ena bestämningen sker i pulmonalartären sedan indikatorn blan- dats med blodet innan detta inträder i lungorna. Indikatorn av- kännes ånyo i en systemartär sedan den passerat genom lungorna.

De utspädningskurvor som representerar indikatorns koncentration som en funktion av tiden bestämmas för dessa två positioner i patientens kropp. Mätningarna kan utföras medelst termistorer anbragta i ändarna av katetrar, med den ena katetern införd i en ven och genom högra hjärthalvan in i pulmonalartären. Den andra katetern införes i en systemartär.

En karakteristisk tid, t.ex. en medeltid eller avtagande- eller avmattningstid för var och en av utspädningskurvorna be- stämmes, och dessa karakteristiska tider multipliceras med blod- flödet. Skillnaden mellan dessa produkter representerar ett mått på det extravaskulära lungvattnet. 10 15 20 25 50 55 40 8ÛÛ3397"Û _20- Den metod som föredras och vid vilken endast en enda indi- kator används, kräver inte att något blod uttas från patienten, och det har fastställts att denna metod ger resultat, som är lika reproduoerbara som resultaten enligt tidigare metoder. Om den karakteristiska tid som används utgöres av avmattnings- eller avtagandetiden har resultaten vid mätning av lungvatten visat sig stämma väl överens med de som erhålles vid mätningar enligt tekniken med dubbel utspädning, då grönfärgämne och vär- me amvänds som de två indikatorerna.

Genom uppfinningen åstadkommas också ett mått på flödet eller den kardiala utmatningen, vilket bestämmes ur systemartä- rens utspädningskurva. Ehuru denna mätning inte är lika repro- ducerbar som den som utföres på basis av pulmonalartärens ut- spädningskurva, och ehuru denna mätning är mera känslig för ytt- re inflytanden, har det fastställts att de fluktuationer som förorsakas av dessa yttre inflytanden vid mätning av flödet från systemartären har motsatt riktning mot de fluktuationer som för- orsakas av yttre inflytanden på den karakteristiska tiden hos systemartärens utspädningskurva. Därför ger produkten av dessa beräkningar en utjämning av fluktuationerna, så att ett resultat erhålles av lungvattenberäkningen som inte är känslig för yttre inflytanden på artärernas termiska utspädningskurvor.

Dessutom gäller att om något av värmeindikatorn går förlo- rad till luften i lungorna blir visserligen det flöde som upp- mätts ur systemartärens utspädningskurvor felaktigt hög, men kurvans karakteristiska tid blir felaktigt låg. Vid beräkning av lungvattnet, som således representeras av produkten flöde gånger karakteristiska tid, sker därför en kompensation, så att ett resultat erhålles, vilket inte är lika känsligt för förlus- ter av vare sig indikator, karakteristisk tid eller flöde.

Genom uppfinningen åstadkommas därför en förbättring även vid den vanliga dubbelutspädningsmetoden, där värme kan användas som extravaskulär indikator, genom att utnyttja flödet eller den kardiala utmatningen, bestämd ur systemartärens termiska utspäd- ningskurva vid beräkning av lungvatten.

Ehuru uppfinningen beskrivits med hänvisning till speciella utföringsformer torde inses att olika anpassningar och modifika- tioner kan utföras inom uppfinningens ram, som endast begränsas av bifogade patentkrav.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 21 8003397-0 Patentkrav

1. Anordning för mätning av extravašnflärt lungvatten hos en patient med användning av en enda termisk indikator t.ex. en vätska med en temperatur avvikande från patientens kroppstemperatur, k ä n n e t e c k n a d av medel (16) för injicering av den termiska indikatorn i patientens blodström på ett ställe nära intill eller i högra hjärthalvan (10), medel (26) för att detektera och bestämma en första tid-temp- eraturkurva (50) för blodströmmen på ett ställe i pulmonal- artären (20), medel (104, 106) anordnade att analysera denna första, för pulmonalartären detekterade tid-temperaturkurva (50) för beräkning av en karakteristisk tid (¶'PA) gällande för denna första kurva, medel (28) för att detektera och be- stämma en andra tid-temperaturkurva (52) för blodströmmen på ett ställe i en systemartär (24), medel (104, 108) anordnade att analysera denna andra, för systemartären detekterade tid- temperaturkurva (52) för beräkning av en karakteristisk tid (I”SA) gällande för denna andra kurva, medel H04, 112, 114) för beräkning av blodflödet genom hjärta och lungor, samt medel (104, 116) för beräkning av ett mått på extravaskulärt lungvatten ur produkten av blodflödet (F) och skillnaden mellan de för nämnda andra och första tid-temperaturkurvor karakteristiska tiderna GI”SA-QJPA).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de karakteristiska tider som beräknas för de första (50) och andra (52) tid-temperaturkurvorna utgöres av kurvcrnas exponentiella avtagnings- eller avmattningstider.

3. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att de karakteristiska tider som beräknas för de första (50) och andra (52) tid-temperaturkurvorna utgöres av kurvor- nas medeltider.

4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att medlen (104, 112, 114) för beräkning av blodflödet är an- ordnade att beräkna detta på grundval av karakteristiska egenskaper hos endera eller båda av de nämnda tid-temperatur- kurvorna (50 resp. 52) för blcdströmmen i pulmonal- respektive systemartären (20 resp. 24). esoosssv-o 22

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att medlen (112) för blodflödesberäkningen är anordnade att utnyttja det inverterade värdet av ytan under respektive tid-temperaturkurva (50, 57).

6. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att medlen för detektering och bestämning av de första och andra tid-temperaturkurvorna (50, åíë) för pulmonal- och system- artärerna (20, 24) innefattar katetrar (16, 22) för införande i dessa artärer, varvid varje kateter innefattar minst ett temberatur- känsligt element, såsom en termistor (26, 28).