Σύγκριση διοισοφαγείου και διακρανιακού υπερηχογραφήματος στη διάγνωση του ανοιχτού ωοειδούς τρήματος σε ασθενείς υπό μηχανικό αερισμό

Abstract

Patent foramen ovale (PFO) is an anatomic variant that may lead to several pathological conditions, notably right to left shunt and hypoxemia in mechanical positive pressure determining ventilated patients. For this reason, awareness of its existence might be important in the best ventilator settings and managing severely hypoxemic patients. Contrast-enhanced transesophageal echocardiogram (TEE) is a semi-invasive test that is generally considered to be the gold standard for PFO detection. In the present study we hypothesized that, in the above population, the transcranial Doppler ultrasonography (TCD) is another valuable, albeit simpler, non-invasive test for the detection of a PFO that causes a right-to-left shunt; and its performance in this diagnosis has not been validated in this population. Hence, the aim of this study has been to determine the occurrence of a PFO causing right-to-left shunt and estimate the accuracy of the TCD in its detection, using the TEE as the reference method of the diagnosis, in mechanically ventilated ICU patients, under different settings; and further our understanding about respiratory and hemodynamic parameters potentially associated with an open foramen ovale detection.In addition in order to determine the respiratory and hemodynamic factors that may lead to FO opening, we study the effect of that certain indicators in detecting a PFO or in opening of the Foramen Ovale.Methodology: In this prospective observational study we recruited 107 consecutive mechanically ventilated ICU patients who had another indication to undergo a TEE. Each patient was tested for a PFO using both a (contrast-enhanced) TEE and a TCD. At least three bubble tests were performed in order to assess for an open PFO, by administering 10ml of stirred Haemaccel ®, 5 minutes apart from each other. In each patient, the right ventricle (RV) end-diastolic area, left ventricle (LV) end-diastolic area, and the LV ejection fraction (by the Simpson’s method) were measured at the mid-esophageal four-chamber view. Ventilatory parameters such as tidal volume, plateau pressure during inspiration (p-plateau), static lung compliance, and positive end-expiratory pressure were recorded as well. Based on our findings, we assessed the sensitivity, specificity, the positive and the negative predictive values of the TCD in the detection of a PFO causing right-to-left shunt. Subsequently, we examined the validity of these attributes of the TCD in different patient subpopulations, which were defined based on differences in the level of their total positive end-expiratory pressure (PEEP) value (i.e., higher and lower than 8 cmH2O); their p.plateau value (i.e., higher and lower than 26 cmH2O); the dimensions of right ventricle (i.e., higher and lower than dimensions of the Left ventricle ); and the presence or absence of ARDS. In relation to that, we noted the frequency of a PFO detection under these conditions in which the PEEP, p.plateau value, RV dimensions and lung compliance differed. Results: The prevalence of a PFO in the above patient sample was found to be 27%. The sensitivity of the TCD test in detecting a PFO that causes right-to-left shunt in the entire population of the study was 97%; while the specificity was 70%.The latter was slightly higher in patients on a high PEEP value, i.e., 83%. Both the sensitivity and the specificity were higher in the ARDS subgroup, i.e., 100% and 86%, respectively. An association was noticed between a PFO detection and a p.plateau>26cmH2O (odds ratio 3.4, 95 % CI: 1.2–-9.4, p =0.017) . Profound right ventricular dilatation (RV>LV area) was also associated with more frequent PFO detection (odds ratio 3.1, 95 % CI: 1.2–-8.075, p =0.018).Conclusion: The prevalence of a PFO in the mechanically ventilated patients is high, and appears to be similar to the one in the general population. The sensitivity of the TCD in detecting a PFO is high, hence a TCD may safely rule out the existence of a PFO when the test result is negative. Due to its simplicity and non-invasive nature, the TCD may need to be considered as a screening test to be performed first, in cases in which a TEE is not required for another reason. However the accuracy of TCD in diagnosing the presence of a PFO is limited, even though it appears slightly improved when the PEEP value is high and or the patient has an ARDS; and requires verification with a TEE. In the latter case, the combination of the two tests potentially improves the likelihood of a PFO detection. Moreover it is possible that, high pressure in the right chambers, plays a role in foramen ovale opening but further studies are required to verify this concept.

Εισαγωγή: Οι ασθενείς υπό μηχανικό αερισμό στις Μονάδες Εντατικής Θεραπείας παρουσιάζουν συχνά βαρύτατη υποξαιμία η οποία δεν διορθώνεται με τις συμβατικές μεθόδους αντιμετώπισης. Ένα αίτιο είναι η παρουσία ανοικτού ωοειδούς τρήματος( PFO) ή η διάνοιξη αυτού επί αυξημένων πιέσεων στον δεξιό κόλπο της καρδιάς και η δεξιοαριστερή διαφυγή αίματος. Για το λόγο αυτό, η ανίχνευση της ύπαρξής του και η γνώση των παραγόντων που επηρεάζουν την διάνοιξη του ωοειδούς τρήματος (FO), είναι σημαντική για τον καθορισμό των καλύτερων ρυθμίσεων του αναπνευστήρα και τη διαχείριση των ασθενών με σοβαρή υποξυγοναιμία. Το Διοισοφάγειο υπερηχοκαρδιογράφημα αντίθεσης (ΤΕΕ), είναι μια ημιεπεμβατική διαγνωστική εξέταση και θεωρείται ως η κύρια μέθοδος διάγνωσης PFO. Υποθέσαμε ότι η δια ΤΕΕ ανίχνευση PFO παρουσιάζει ικανοποιητική συσχέτιση με την δια Διακρανιακή υπερηχογραφία (TCD) ανίχνευση PFO, καθιστώντας το τελευταίο μια επαρκή μέθοδο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντί του επεμβατικού TEE. O σκοπός της παρούσας μελέτης αφορά την διερεύνηση της αξιοπιστίας του TCD, για την ανίχνευση του PFO με σημείο αναφοράς τα αποτελέσματα που προκύπτουν από τη διοισοφάγεια υπερηχοκαρδιογραφία αντιθέσεως (ΤΕΕ) η οποία θεωρείται εξέταση αναφοράς. Επίσης διερευνήθηκε η εγκυρότητα της δοκιμασίας TCD σε διάφορες αιμοδυναμικές και αναπνευστικές παραμέτρους, καθώς και η επίδραση τους στην ανίχνευση του PFO, ή στο άνοιγμα του FO, στους μηχανικά αεριζόμενους ασθενείς.Μεθοδολογία: Σε αυτή την προοπτική, μη- παρεμβατική μελέτη περιλήφθηκαν 107 βαρέως πάσχοντες ασθενείς που νοσηλεύονταν σε μονάδες εντατικής θεραπείας και βρίσκονταν υπό μηχανικό αερισμό, και χρειαζόντουσαν βάση άλλων ενδείξεων να υποβληθούν σε ΤΕΕ. Κάθε ασθενής διερευνήθηκε για την πιθανή παρουσία PFO, με TEE και με ΤCD. Τρεις διαδοχικές εγχύσεις 10ml αναδευμένου Haemaccel ®, βασισμένη στη τεχνική της ηχογραφίας αντιθέσεως, με διαφορά χρόνου 5 λεπτών λάμβαναν χώρα διαδοχικά για την κάθε διαγνωστική μέθοδο (ΤΕΕ και TCD). Καταγράφηκαν τα δημογραφικά χαρακτηριστικά, ο εκπνεόμενος όγκος (VT), η θετική τελοεκπνευστική πίεση (ΡΕΕΡ), οι μηχανικές ιδιότητες του πνεύμονα, η τελοεισπνευστική κυψελιδική πίεση (P plateau), η ενδοτικότητα του αναπνευστικού σύστηματος (CRS) και ο δείκτης οξυγόνωσης. Μετρήθηκαν και καταγράφηκαν επίσης αιμοδυναμικοί παράμετροι όπως η τελοδιαστολική διάμετρος της δεξιάς κοιλίας (RV) και της αριστεράς κοιλίας (LV), καθώς και το κλάσμα εξωθήσεως. Με βάση τα ευρήματά μας, αξιολογήσαμε την ευαισθησία, την ειδικότητα, τους δείκτες διαγνωστικής αξίας θετικού και αρνητικού αποτελέσματος, του TCD στην ανίχνευση ενός PFO που προκαλεί διαφυγή από δεξιά προς αριστερά. Στη συνέχεια, εξετάσαμε την εγκυρότητα αυτών των χαρακτηριστικών του TCD σε διαφορετικούς υποπληθυσμούς ασθενών, οι οποίοι καθορίστηκαν με βάση τις διαφορές στο επίπεδο της τιμής τηε θετικής τελοεκπνευστικής πίεσης (PEEP) (δηλ. υψηλότερες και χαμηλότερες από 8 cmH2O), η τιμή του p.plateau (δηλ. υψηλότερη και χαμηλότερη από 26 cmH2O), οι διαστάσεις της δεξιάς κοιλίας (δηλαδή, μεγαλύτερη ή μικρότερη από τις διαστάσεις της αριστερής κοιλίας) και την παρουσία ή την απουσία ARDS. Επίσης διερευνήσαμε την επίπτωση του PFO στις ανωτέρω υποομάδες, και ποιες από τις αναπνευστικές ή αιμοδυναμικές παραμέτρους που μελετήσαμε επιδρούν στο βαθμό ανεύρεσης (επίπτωση) PFO.Αποτελέσματα: Ο επιπολασμός του PFO στη μελέτη μας βρέθηκε να είναι 27%. Η ευαισθησία του TCD στην ανίχνευση ενός PFO που προκαλεί δεξιά-προς-αριστερή διαφυγή σε ολόκληρο τον πληθυσμό της μελέτης ήταν 97%. ενώ η ειδικότητα ήταν 70%. Η τελευταία ήταν ελαφρώς υψηλότερη σε ασθενείς με υψηλή τιμή PEEP, δηλ. 83%. Τόσο η ευαισθησία όσο και η ειδικότητα ήταν υψηλότερες στην υποομάδα των ασθενών με ARDS, δηλ. 100% και 86% αντίστοιχα. Συσχετισμός παρατηρήθηκε μεταξύ της ανίχνευσης PFO και της τιμής p.plateau > 26cmH2O (OR: 3,4, 95% CI: 1,2-9,4, p = 0,017) καθώς και με την διάταση της δεξιάς κοιλίας (RV> LV) (OR: 3.1, 95% CI: 1.2 - 8.075, p = 0.018), με ποσοστό ανίχνευσης (επιπολασμό) του PFO στην υποομάδα με p.plateau> 26cmH2O στο 46% και στην υποομάδα με RV> LV να είναι 40% Συμπέρασμα: Ο επιπολασμός του PFO στους ασθενείς υπο μηχανικό αερισμό, είναι υψηλός και φαίνεται να είναι παρόμοιος με αυτόν του γενικού πληθυσμού. Η ευαισθησία του TCD στην ανίχνευση ενός PFO είναι υψηλή, επομένως ένα TCD μπορεί με ασφάλεια να αποκλείσει την ύπαρξη ενός PFO όταν το αποτέλεσμα της δοκιμασίας είναι αρνητικό. Ο συνδυασµός των δύo διαγνωστικών μεθόδων (TEE and TCD), αποτελεί αξιόπιστη επιλογή για τον εντοπισµό και την αξιολόγηση καταστάσεων όπου προκαλείται δεξιοαριστερή επικοινωνία λόγω PFO, με το TCD να αποτελεί την πρώτη σε σειρά εξέταση ως µη επεµβατική, καλώς ανεχτή και ασφαλής, και να ακολουθείται με το ΤΕΕ διευκρινίζοντας τα αληθώς θετικά του TCD αλλά και τις λοιπές τυχών συνυπάρχουσες ανατομικές και λειτουργικές ανωμαλίες της καρδιάς. Το δε αρνητικό αποτέλεσμα με ΤCD πρακτικά καθιστά μη αναγκαία την διενέργεια ΤΕΕ για την διάγνωση PFO. Ωστόσο, η ακρίβεια του TCD στη διάγνωση της παρουσίας ενός PFO είναι περιορισμένη, αν και φαίνεται ελαφρώς βελτιωμένη όταν η τιμή PEEP είναι υψηλή και ο ασθενής έχει ARDS. και απαιτεί επαλήθευση με TEE. Επιπλέον ο αυξημένος επιπολασμός PFO στις υποομάδες των ασθενών με υψηλή P-plateau > 26 mmH20, και με διάταση των δεξιών κοιλοτήτων, στον μηχανικώς αεριζόμενο ασθενή, μπορεί να σχετίζεται με διάνοιξη του ωοειδούς τρήματος λόγω αυξημένων πιέσεων στις δεξιές κοιλότητες, αλλά απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για την επαλήθευση αυτής της προσέγγισης.