Photoplethysmographic Waveform as an Indicator of Hypovolemia
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2010
Major/Subject
Lääketieteellinen tekniikka
Mcode
Tfy-99
Degree programme
Language
en
Pages
vii + 57
Series
Abstract
Ensuring adequate cardiac output is crucial in patient care in intensive care units. Currently there is no generally accepted direct method for monitoring patient blood volume status, and the care personnel makes the decision about fluid administration based on indirect methods. Respiratory variation indices, derived from invasive arterial blood pressure waveform, have been found to correlate with blood volume deficiency, or hypovolemia. Also photoplethysmographic indices have been studied, to lesser extent. In this thesis the hypovolemia correlation of two photoplethysmographic respiratory variation indices, pulse peak variation (PPV) and stroke volume variation (SVV), are compared with three invasive arterial blood pressure -derived indices, systolic pressure variation (SPV), PPV and SVV. Commonly monitored parameters mean arteral blood pressure (MABP) and central venous pressure (CVP) are used as reference parameters. The photoplethysmographic and arterial blood pressure data used in the evalution was recorded from twelve ventilated pig test subjects. The subjects were drained 450 ml of blood to induce a hypovolemic state, and then administered fluid infusion to bring the blood volume status back to normal. Of the evaluated hypovolemia indices, the best correlation was found in arterial blood pressure PPV and SVV, with Pearson correlation coefficients (rP) over 0.50 and p-values under 0.01. The photoplethysmographic indices showed less correlation with hypovolemia, but were not substantially worse than blood pressure-derived ones, with of rP 0.47 (PPV) and 0.39 (SVV), and p-values of 0.03 (PPV) and 0.09 (SVV). SPV had the least correlation with hypovolemia of the evaluated indices. MABP had the best correlation values as the reference parameter (rP = -0.71, p < 0.001). The study also showed, that the ventilator frequency has effect on the hypovolemia indices. Further, in severe anemic, but non-hypovolemic state, the respiratory variation of the photoplethysmographic and arterial blood pressure waveforms increase. The value of photoplethysmographic hypovolemia indices in fluid therapy guidance is evident, and the noninvasive nature of the measurement encourages to research photoplethysmography -based hypovolemia detection further.Riittävän sydämen minuuttitilavuuden varmistaminen on tärkeää tehohoitoympäristössä. Yleisesti hyväksyttyä suoraa menetelmää potilaan veritilavuuden mittaamiseksi ei toistaiseksi ole, ja hoitohenkilökunta tekee päätökset nesteytyshoidosta epäsuoriin menetelmiin perustuen. Invasiivisesta valtimoverenpaineaaltomuodosta johdettujen hengitysvariaatioindeksien on todettu korreloivan veritilavuuden vajauksen eli hypovolemian kanssa. Myös fotopletysmografiaan perustuvia hypovolemiaindeksejä on tutkittu jonkin verran. Tässä diplomityössä verrataan kahta fotopletysmografista hypovolemiaindeksiä, pulssinkorkeusvariaatiota (pulse peak variation, PPV) ja lyöntitilavuusvariaatiota (stroke volume variation, SVV) kolmeen valtimoverenpaineesta johdettuun hypovolemiaindeksiin: systolinen painevaihtelu (systolic pressure variation, SPV), PPV ja SVV. Keskiarvoistettua valtimoverenpainetta (MABP) ja keskuslaskimopainetta (CVP) käytetään vertailuparametreina. Vertailussa käytettävä data kerättiin kahdeltatoista koe-eläimenä käytetyltä ventiloidulta sialta. Hypovoleminen tila aiheutettiin laskemalla koe-eläimistä 450 ml verta, jonka jälkeen verivoluumi palautettiin normaaliksi nesteinfuusiolla. Tutkituista indekseistä parhaiten hypovolemian kanssa korreloivat valtimoverenpaineesta johdetut PPV ja SVV, joiden Pearsonin korrelaatiokertoimet (rP) olivat yli 0.50 ja p-arvot alle 0.01. Fotopletysmografisten indeksien korrelaatio oli vähäisempää, (PPV: rP = 0.47, p = 0.03 ja SVV: rP = 0.39, p = 0.09) mutta niiden suorituskyky ei ollut huomattavasti valtimoverenpaineindeksejä huonompi. SPV korreloi hypovolemian kanssa huonoiten vertailuindekseistä. MABP:n suorituskyky referenssiparametrina oli paras (rP = -0.71, p < 0.001). Työssä havaittiin myös, että ventilaatiotaajuus vaikuttaa hypovolemiaindeksien arvoihin merkittävästi. Lisäksi vakavassa aneemisessa, mutta ei-hypovoleemisessa tilassa valtimoverenpaineen ja fotopletysmografisen aaltomuodon hengitysvariaatio kasvaa. Diplomityön perusteella fotopletysmografisten hypovolemiaindeksien käyttö nesteytyshoitopäätöksen teossa on ilmeisen hyödyllistä. Fotopletysmografian ei-invasiivisuus tekee alueen lisätutkimuksesta houkuttelevan.Description
Supervisor
Koskelainen, AriThesis advisor
Takala, PanuKeywords
photoplethysmography, fotopletysmografia, hypovolemia, hypovolemia, intravenous therapy, nesteinfuusio