English Title: Transpulmonary thermodilution in patients treated with veno-venous extracorporeal membrane oxygenation

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Abstract

Hintergrund: Wir untersuchten die Auswirkung unterschiedlicher Blutflussraten des extrakorporalen Systems auf die Messung des kardialen Schlagvolumens (SV), des globalen end-diastolischen Volumenindex (GEDVI) und dem extravaskulären Lungenwasserindex (EVLWI) gemessen durch transpulmonale Thermodilution (TPTD) bei 20 Patienten im schweren akuten Lungenversagen (ARDS), welche mittels veno- venöser extrakorporaler Membranoxygenierung (ECMO) behandelt wurden. Methoden: Vergleichende Schlagvolumenmessungen mittels transösophagealer Echokardiographie und TPTD wurden mindestens 5 Mal während der Behandlung des Patienten durchgeführt. Die Interpretation der Daten erfolgte mittels Bland- Altman Analyse mit Korrektur für wiederholte Messungen. Die Austauschbarkeit der beiden Messmethoden wurde berechnet und der Effekt des extrakorporalen Blutflusses auf die Schlagvolumenmessung mittels TPTD wurde mit einem linearen mixed- effect Modell analysiert. Die Messungen von GEDVI und EVLWI erfolgten unmittelbar vor Beendigung der ECMO Therapie, bei einem Blutfluss von 6 l/min, 4 l/min und 2 l/min, und nach der Diskonnektion des Kreislaufes bei 7 Patienten. Ergebnisse: Es wurden 170 vergleichende Schlagvolumenmessungen untersucht. Die mittlere Differenz zwischen den Modalitäten (Bias) betrug 0.28 ml mit einem oberen Übereinstimmungsniveau von 40 ml und einem unteren Übereinstimmungsniveaul von -39 ml, innerhalb eines 95% Konfidenzintervalls und einer Gesamtaustauschbarkeitsrate zwischen TPTD und Echo von 64%. Der Blutfluss über das extrakorporale System beeinflusste den mittleren Bias zwischen Echo und TPTD nicht (0.03 ml pro L7Min ECMO- Blutfluss; p = 0.992; CI − 6.74 to 6.81). Die Messungen des GEDVI wurden nicht signifikant durch den Blutfluss über die ECMO beeinflusst, wohingegen sich EVLWI bei einem Blutfluss von 6 l/min unterschied, verglichen zu einem Blutfluss von 0 l/min (25.9 ± 10.1 vs. 11.0 ± 4.2 ml/kg, p = 0.0035). Schlussfolgerung: Unabhängig von einer Therapie mittel extrakorporaler Membranoxygenierung zeigten sich die vergleichenden Schlagvolumenmessungen mittels Echo und TPTD nicht austauschbar. Diese Vorbehalte gelten ebenso für die Interpretation des EVLWI, insbesondere bei hohen Flussraten über das extrakorporale System. In diesem Fall sind zur Quantifizierung des Lungenödems klinische Faktoren wie die hämodynamische Situation, Vasopressorbedarf und kumulative Flüssigkeitsbilanz in Betracht zu ziehen.

Translation of abstract (English)

Background: We tested the effect of different blood flow levels in the extracorporeal circuit on the measurements of cardiac stroke volume (SV), global end-diastolic volume index (GEDVI) and extravascular lung water index (EVLWI) derived from transpulmonary thermodilution (TPTD) in 20 patients with severe acute respiratory distress syndrome (ARDS) treated with veno-venous extracorporeal membrane oxygenation (ECMO). Methods: Comparative SV measurements with transesophageal echocardiography and TPTD were performed at least 5 times during the treatment of the patients. The data were interpreted with a Bland–Altman analysis corrected for repeated measurements. The interchangeability between both measurement modalities was calculated and the effects of extracorporeal blood flow on SV measurements with TPTD was analysed with a linear mixed effect model. GEDVI and EVLWI measurements were performed immediately before the termination of the ECMO therapy at a blood flow of 6 l/min, 4 l/min and 2 l/min and after the disconnection of the circuit in 7 patients. Results: 170 pairs of comparative SV measurements were analysed. Average difference between the two modalities (bias) was 0.28 ml with an upper level of agreement of 40 ml and a lower level of agreement of -39 ml within a 95% confidence interval and an overall interchangeability rate between TPTD and Echo of 64%. ECMO blood flow did not influence the mean bias between Echo and TPTD (0.03 ml per l/min of ECMO blood flow; p = 0.992; CI − 6.74 to 6.81). GEDVI measurement was not significantly influenced by the blood flow in the ECMO circuit, whereas EVLWI differed at a blood flow of 6 l/min compared to no ECMO flow (25.9 ± 10.1 vs. 11.0 ± 4.2 ml/kg, p = 0.0035). Conclusions: Irrespectively of an established ECMO therapy, comparative SV measurements with Echo and TPTD are not interchangeable. Such caveats also apply to the interpretation of EVLWI, especially with a high blood flow in the extracorporeal circula- tion. In such situations, the clinician should rely on other methods of evaluation of the amount of lung oedema with the haemodynamic situation, vasopressor support and cumulative fluid balance in mind.