Slagvolym, VTI (Velocity Time Integral) & Cardiac Output

Principen för flöden och volymer

Om flödet i en cylinder är konstant så är flödet (Q) produkten av cylinderns area (A) och flödets hastighet (v):

Q = A • v

Med denna principen kan man beräkna flödet genom exempelvis aortaklaffen, eftersom klaffens öppning är cirkulär och blodflödets hastighet över klafföppningen kan beräknas med doppler. Figur 1 visar hur area (öppningsarea) enkelt kan beräknas utifrån diametern. Som illustrerat i Figur 1 kan aortaklaffens öppning och ascenderande aorta betraktas som en cylinder. Flödet i hjärtat är dock inte konstant, utan pulsatilt, vilket innebär att flödet sker i pulser. Flödet är maximalt under systole och minimalt under diastole. Det finns dessutom uttalade variationer i flödet under samma fas; under systole ses först en acceleration innan flödet når ett maximum och därefter decelererar det igen innan flödet upphör helt. Trots dessa variationer i flödet så kan vi beräkna volymerna med hjälp av enkel matematik.

Velocity Time Integral (VTI, stroke distance)

Formeln Q=A·v innebär alltså att flödet är produkten av behållarens area (A) och vätskans hastighet (v). Om Q multipliceras med tid så erhåller man volymen som passerar.

Exempel: under 10 sekunder flödar vätska med hastigheten 1 m/s i en cylinder med arean 1 m². Volymen blir: 1 m/s • 1 m² = 1 m³/s.

Denna enkla matematik är möjlig att använda om flödet i behållaren är konstant, vilket inte är fallet i hjärtat där flödet är pulsatilt. För att mäta flödesvolymer i hjärtat använder man doppler för att mäta hastigheterna i öppningen under tiden som blod flödar genom öppningen. Med doppler kan alla hastigheter i öppningen registreras och presenteras på spektralkurvan (Pulsad Doppler eller Kontinuerlig Doppler). Arean under spektralkurvan beräknas därefter av maskinen och denna area – som kallas VTI (Velocity Time Integral) – är ett mått på hur långt vätskan färdas under perioden. VTI kallas även stroke distance. I Figur 2 visas registrering av VTI med pulsad doppler i aortaklaffen.

Sammanfattning: VTI är arean under spektralkurvan och indikerar hur långt vätskan färdas under flödesperioden.

VTI kan sedan användas för att göra en rad mätningar, som exempelvis beräkning av slagvolymer.

Beräkning av slagvolym (SV), cardiac output (CO) och cardiac index (CI)

Slagvolym är den mängden blod som pumpas ut till aorta under systole. Som regel använder vi flödet över aortaklaffen för att beräkna slagvolymen. Detta görs genom att mäta diametern och hastigheten i LVOT (Left Ventricular Outflow Tract). För att beräkna slagvolymen behövs två mätningar:

1. Diameter på annulus aorta i LVOT: Denna mätning görs i parasternal långaxelvy under systole då diametern är som störst (vanligtvis halvvägs genom systole). Zooma in LVOT för att mätningen skall bli optimal.
2. Hastigheten i LVOT: Detta görs i apikal fyrkammarvy (4C) eller femkammarvy (5C) med hjälp av pulsad doppler med sample volume placerad i klafföppningen. På skärmen markeras sedan VTI på spektralkurvan.

Man utgår ifrån att aortaklaffens öppning är ungefär cirkulär, vilket gör att diametern kan användas för att beräkna klaffens öppningsarea. Formeln för slagvolym blir då:

Slagvolym = Area • VTI

För aortaklaffen blir formeln:

Slagvolym_aorta = Area_LVOT • VTI_LVOT

Area mäts i enheten cm²; VTI har enheten cm/kontraktion och slagvolym får enheten cm³/kontraktion (vilket är detsamma som mL/kontraktion). Figur 3 visar schematiskt hur area och VTI används för att beräkna slagvolym.

Cardiac output (minutvolym)

Om slagvolymen multipliceras med hjärtfrekvensen så erhålls Cardiac Output (L/min):

Cardiac Output = Slagvolym • Hjärtfrekvens

Cardiac Index (CI)

Om cardiac output (CO) divideras med kroppsytan (BSA, Body Surface Area) så erhålls Cardiac Index (L/min/m²):

Cardiac Index (CI) = Cardiac Output / BSA