Vergleich von Impedanzkardiographie und Echokardiographie bei der linksventrikulären Schlagvolumenmessung bei Neugeborenen

Abstract

Das Ziel dieser Studie war es, die Impedanzkardiographie („Electrical velocimetry“; EV) als ein nicht – invasives und kontinuierliches HZV – Monitoring bei Säuglingen und Kleinkindern zu überprüfen. Als Referenzmethode wurde die transthorakale Echokardiographie (TTE) genutzt. In der monozentrischen Beobachtungsstudie wurden gesunde Neonaten mit einer normalen Anatomie des Herzens (PDA und / oder PFO führten nicht zum Ausschluss), bei denen das linksventrikuläre Schlagvolumen gleichzeitig und vom Atemzyklus unabhängig von EV und TTE gemessen wurde, eingeschlossen. Für die EV wurden handelsübliche EKG – Elektroden für Säuglinge verwendet und nach Empfehlung des Herstellers auf der linken Körperseite angebracht. Das LVSV wurde in der TTE zum einen mittels Fluss – Volumen – Messung (VTI – Methode) und zum anderen mit der SV – Berechnung nach Teichholz (M – Mode) bestimmt. Insgesamt konnten 102 Probanden in diese Studie eingeschlossen werden, wovon 43 Mädchen und 59 Jungen waren. Weiter lag das Gewicht im Mittel bei 3,32 kg, die Größe war im Mittel 51 cm, das Alter lag im Mittel bei 49:24 Stunden und die Herzfrequenz war im Mittel bei 130/min. An diesen Teilnehmern konnten 638 gleichzeitige LVSV – Messungen durchgeführt und ausgewertet werden. Außerdem sind zusätzlich die Mehrfachmessungen an einem Patienten betrachtet sowie 4 unterschiedliche Positionen der EKG – Elektroden verglichen worden. Dabei zeigte sich eine signifikante Korrelation (p<0,05) zwischen EV – LVSV / TTE – LVSV und dem Gewicht. Zwischen EV – LVSV / TTE – LVSV und Herzfrequenz stellt sich eine umgekehrt signifikante Korrelation heraus. Das Vorliegen eines offenen Foramen ovale (n = 66) bzw. eines persistierenden Ductus arteriosus Botalli (n = 26) zeigt bei beiden Messmethoden keinen signifikanten Einfluss in dieser Studie. In der Analyse nach Bland – Altman der logarithmierten Daten lagen beide Vergleiche (EV – LVSV / TTE – LVSV) deutlich über der zu tolerierenden 30%-Grenze (55% bzw. 60%). Die Regression konnte nachweisen, dass die Messdaten linear aufeinander bezogen sind. Damit konnte eine Annäherungsformel für das Aesculon® entwickelt werden (x=√(x_Aes )∙2,2). Die Betrachtung der Mehrfachmessungen konnte in beiden Messmethodenvergleichen zeigen, dass die Streuung der Einzelmessungen bereits einen erheblichen Teil der Unterschiede zwischen den Methoden erklärt (71,7 % bzw. 77,5 %). Bei den Elektrodenpositionen kristallisierte sich eine bessere Anordnung (Position 3) heraus, denn dort lagen die mittleren prozentualen Fehler unter der 30%-Grenze (26% bzw. 23%). Zusammenfassend kam diese Studie zu dem Ergebnis, dass zwischen beiden Methoden eine signifikante Korrelation der LVSV – Messungen besteht. Die Bland – Altman – Analyse ergab jedoch einen großen mittleren prozentualen Fehler und zeigte somit, dass die beiden Messmethoden eben nicht übereinstimmen. Weiterhin konnte eine Annäherungsformel für die EV – Messungen erstellt werden sowie auch eine bessere Anordnung der EKG – Elektroden für die EV – Messung.

The aim of this study was to validate impedance cardiography (electrical velocimetry, synonym EV) as a continuous non-invasive cardiac output monitoring in neonates and infants. As reference method discontinuous transthoracic echocardiography (TTE) was used. In a prospective single center observational study healthy neonates with normal cardiac anatomy were included comparing simultaneous left ventricular stroke volume (LVSV) measurement by EV (using an Aesculon® Monitor) and by TTE. For EV standard neonatal ECG electrodes were used in a position according to the manufacturers recommendations on the left lateral side of the patient. LVSV measurement by TTE was based on velocity time integral (VTI) and m – mode measurement. The patients enrolled into the study were n=102 healthy children with normal biventricular cardiac morphology (including PDA or patent foramen ovale), further patient details: 43 female, 59 male, median weight 3.32 kg, median length 51 cm, median age 49.24 hours, median heart rate 130/min. In total 638 simultaneous LVSV measurements in triplicate irrespective of respiratory cycle were included and analyzed. Further different positions of ECG electrodes were considered. Significant correlations (p<0.05) were noted between EV-LVSV and body weight, TTE-LVSV and body weight. A significant inverse correlation was seen between EV-LVSV and heart rate, and TTE-LVSV and heart rate. No significant effect was seen for a small persistent foramen ovale (n=66) and a small PDA (n=26) on EV-LVSV and TTE-LVSV in the observed cohort. Bland Altman analysis of logarithmic data showed a large mean percental error (MPE) of the individual measurements of 55% / 60%. The regression demonstrated that the measurement data are linearly related to each other. Based on this a deducted correction factor was developed (x=√(x_Aes )∙2,2). The consideration of multiple measurements showed that the dispersion of the single measurement explained a significant portion of the differences between EV and TTE (71,7 % / 77,5%). Four different positions of ECG electrodes were tested, position 3 emerged as a better arrangement with a MPE of 23%. Summary, this study concluded, there was a significant correlation between EV and TTE in LVSV measurement. But Bland Altman analysis of logarithmic data showed a large mean percental error and thus showed that the two measurement methods just do not match.