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Evaluación hemodinámica no invasiva con cardiografía de impedancia: aplicaciones en falla cardíaca y en hipertensión arterial

Authors:
  • Black Mammoth Surgical
  • Corporación De Investiciones Biológicas, Universidad de Antioquia

Abstract and Figures

La cardiografía de impendancia (CGI) representa un método no invasivo para la evaluación del estado hemodinámico latido a latido. Aunque se introdujo por primera vez hace más de 40 años, la CGI ha mostrado un resurgimiento en la última década, a partir de una serie de estudios clínicos que han demostrado su precisión en la estimación del volumen latido, tanto contra el “gold-standard“invasivo (termodilución), como contra los métodos de referencia no invasivos (ecocardiografía). Diversos estudios demuestran la utilidad de esta técnica en el manejo del paciente con falla cardíaca y en el enfoque diagnóstico y terapéutico de la hipertensión arterial, por lo cual constituyen actualmente dos de las aplicaciones clínicas más importantes de la CGI. En falla cardiaca, los cambios en el volumen de líquido del tórax y del gasto cardíaco evaluados por CGI, han demostrado ser predictores de descompensación aguda, incluso semanas antes del inicio de la sintomatología respiratoria; además, permiten identificar el origen cardiogénico o respiratorio de la disnea cuando el examen físico y los demás paraclínicos no son concluyentes. En los pacientes con hipertensión arterial no controlada o resistente, la CGI permite realizar una mejor caracterización del fenotipo hipertensivo y elegir la estrategia farmacológica más específica para intervenir la alteración hemodinámica predominante (resistencia vascular vs. gasto cardiaco elevado). En este artículo se realiza una revisión de los principios biofísicos de la CGI y su utilidad en la evaluación no invasiva del estado hemodinámico, así como una evaluación crítica de la literatura que da soporte a su aplicación clínica en el tratamiento de la falla cardíaca y la hipertensión arterial.
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ISSN 0120-5633
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Evaluación hemodinámica no invasiva con cardiografía de
impedancia: aplicaciones en falla cardíaca y en hipertensión
arterial
Non-invasive hemodynamic evaluation with impedance cardiography:
applications in heart failure and hypertension
Jon Kepa Balparda, MD.(1, 2, 3); Jaime A. Gallo, MD., MSc.(1, 2); Juan G. McEwen, MD., PhD.(1, 3); Juan E. Ochoa, MD.(3, 4, 5);
Dagnóvar Aristizábal, MD.(2, 3)
Medellín, Colombia. Milán, Italia.
La cardiografía de impendancia (CGI) representa un método no invasivo para la evaluación del es-
tado hemodinámico latido a latido. Aunque se introdujo por primera vez hace más de 40 años, la CGI
ha mostrado un resurgimiento en la última década, a partir de una serie de estudios clínicos que han
demostrado su precisión en la estimación del volumen latido, tanto contra el “gold-standard“ invasivo
(termodilución), como contra los métodos de referencia no invasivos (ecocardiografía). Diversos estu-
dios demuestran la utilidad de esta técnica en el manejo del paciente con falla cardíaca y en el enfoque
diagnóstico y terapéutico de la hipertensión arterial, por lo cual constituyen actualmente dos de las
aplicaciones clínicas más importantes de la CGI. En falla cardiaca, los cambios en el volumen de líquido
del tórax y del gasto cardíaco evaluados por CGI, han demostrado ser predictores de descompensación
aguda, incluso semanas antes del inicio de la sintomatología respiratoria; además, permiten identi car
el origen cardiogénico o respiratorio de la disnea cuando el examen físico y los demás paraclínicos no
son concluyentes. En los pacientes con hipertensión arterial no controlada o resistente, la CGI permite
realizar una mejor caracterización del fenotipo hipertensivo y elegir la estrategia farmacológica más es-
pecí ca para intervenir la alteración hemodinámica predominante (resistencia vascular vs. gasto cardiaco
elevado). En este artículo se realiza una revisión de los principios biofísicos de la CGI y su utilidad en la
evaluación no invasiva del estado hemodinámico, así como una evaluación crítica de la literatura que da
soporte a su aplicación clínica en el tratamiento de la falla cardíaca y la hipertensión arterial.
PALABR AS CLAVE: cardiografía de impedancia, estado hemodinámico, falla cardíaca, hipertensión
arterial.
Impedance cardiography (ICG) represents a non-invasive method for hemodynamic assessment in
a beat-to-beat basis. Since its introduction more than forty years ago, a renewed interest in the use of
this technique during the last decade has been noticed, mainly as a result of a series of clinical studies
showing its precision in the estimation of stroke volume either against invasive gold standard (i.e. ther-
CARDIOLOGÍA DEL ADULTO - REVISIÓN DE TEMAS
(1) Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia
(2) Centro Clínico y de Investigación SICOR
(3) Unidad de Biología Celular y Molecular, Corporación para Investigaciones Biológicas.
(4) Istituto Auxologico Italiano. Milán, Italia.
(5) Università degli Studi di Milano-Bicocca. Milán, Italia.
Correspondencia: Dr. Dagnóvar Aristizábal, Centro Clínico y de Investigación SICOR. Teléfono:
(574) 604 0007. Correo electrónico: dagnovar@une.net.co
Recibido: 26/08/2011. Aceptado: 14/12/2011.
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modilution) or against non-invasive reference methods (i.e. echocardiography). On the other hand, ICG
has demonstrated to be useful for the management of heart failure patients and for the diagnostic and
therapeutic approach to hypertension, which currently constitute two of the major applications of ICG. In
heart failure patients, changes in thoracic uid content and cardiac output tracked by ICG have shown to
be predictors of acute decompensation even weeks before respiratory symptoms appear; also allowing
identi cation of a cardiac vs. respiratory origin of dyspnea when physical examination and laboratory
tests are not conclusive. In the particular case of patients with uncontrolled or severe hypertension, ICG
makes possible a better characterization of hypertensive phenotype leading to a more speci c choice of
pharmacological agents to treat the primary hemodynamic alteration (i.e elevated peripheral resistance
vs. elevated cardiac output). The present review, provides a review of the biophysical principles of ICG
and its precision in measuring stroke volume and present a critical assessment of the literature supporting
its clinical application in the management of heart failure and arterial hypertension.
KEYWORDS: impedance cardiography, hemodynamics, heart failure, arterial hypertension.
Introducción
Desde su primera descripción por Kubicek y cola-
boradores, hace más de 40 años (1) la cardiografía
de impedancia (CGI) ha despertado el interés tanto de
los clínicos como de los investigadores (2, 3, 4) ya que
ofrece la posibilidad de realizar una valoración latido a
latido del estado hemodinámico sin los inconvenientes
de los métodos invasivos o mínimamente invasivos,
de manera rápida y operador-independiente (3, 5, 6).
Su precisión en la medición del volumen latido y de
los índices hemodinámicos derivados (7, 8), así como
su utilidad en el diagnóstico y manejo de diversas
entidades clínicas (9, 10), han sido demostradas por
diversos estudios, aunque en algunos casos particula-
res (pacientes críticos) no todos los estudios concurdan
(11-14). Recientemente, las aplicaciones clínicas de la
CGI se han extendido a diferentes escenarios clínicos
(evaluación del origen de la disnea) donde una mejor
caracterización del estado hemodinámico representa un
elemento clave para precisar el diagnóstico y orientar
así la conducta terapéutica (15, 16). En consecuencia,
la implementación de dicha técnica en los servicios
de atención primaria en salud así como en centros de
alta complejidad, ofrecería la posibilidad de mejorar
el rendimiento diagnóstico permitiendo intervenciones
terapéuticas más eficaces (4, 17).
El artículo se propone realizar una revisión crítica de
los principios de la evaluación hemodinámica no inva-
siva con CGI, con énfasis en dos de sus aplicaciones
clínicas más importantes: el manejo de la falla cardiaca
y la hipertensión arterial. Inicialmente se presenta una
revisión de los principios biofísicos de la CGI así como
de la validación de su precisión en la estimación del
volumen latido. Posteriormente, se revisa la evidencia
que da soporte a su utilización clínica en falla cardíaca
y en hipertensión arterial; y finalmente, se presentan las
recomendaciones para su utilización e implementación
clínica basadas en la evidencia médica disponible.
Teoría de la determinación del volumen latido con
cardiografía de impedancia
La determinación del volumen latido por CGI se basa
en un fenómeno biofísico conocido como “impedancia”
según el cual las variaciones en la resistencia al paso de
una corriente eléctrica a través de un tejido biológico
están directamente influenciadas por la composición
interna de éste. Además, dichas variaciones son propor-
cionales a los cambios periódicos en los elementos que
componen el tejido (18). En consecuencia, la medición
de los cambios de la impedancia corporal total (también
llamada ‘Z’) reflejarían con relativa precisión la variación
en la composición así como el desplazamiento de los
distintos elementos corporales, principalmente aquél
representado por el volumen sanguíneo (19).
Un mejor entendimiento de dicho concepto, puede
lograrse al considerar el tórax como un cilindro simple
y relativamente homogéneo compuesto por tres tejidos:
sangre, aire y demás elementos (principalmente órganos)
(20, 21). Ya que la impedancia a la corriente eléctrica
generada por estos últimos es relativamente estable a
corto plazo, se considera que los cambios puntuales en
la impedancia corporal total (¨Z) se atribuyen principal-
mente a las variaciones en el volumen sanguíneo o de
aire en el tórax (19, 22). Al ser la sangre un excelente
conductor de la electricidad (21), un aumento en el
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Balparda y cols.
volumen sanguíneo en el tórax, se traducirá en una
reducción en la impedancia (o resistencia) al paso de
la corriente eléctrica en el tórax (18). Por el contrario,
un aumento del volumen de aire (considerado un mal
conductor de la corriente eléctrica) en los pulmones,
producirá un aumento en la impedancia torácica (18,
21) (Figura 1).
Estos cambios en la impedancia eléctrica del tórax
pueden ser registrados y calculados a través de diferentes
dispositivos (actualmente disponibles en el comercio)
basados en un sistema de electrodos (generalmente
cuatro) posicionados en diferentes segmentos del tórax.
A través de dos de ellos se inyecta en el tórax una co-
rriente eléctrica constante, de baja intensidad (entre 1
y 5 mA) y alta frecuencia (20-100 kHz), y los cambios
(reducción en el voltaje) que ésta sufre a su paso por el
tórax, son registrados por los dos electrodos restantes
(Figura 2). De este modo, la diferencia en el voltaje entre
la señal eléctrica inicial (A1) y la final (A2), representa la
impedancia torácica total en cada momento (A1 - A2 =
Z). A partir del registro de los cambios en la impedancia
en el tiempo (¨Z), y mediante la utilización de diversos
algoritmos matemáticos (23) implementados en pro-
gramas de
software
especializados, es posible calcular
el volumen latido (VL), y otros índices hemodinámicos
derivados de su medición tales como el gasto cardíaco
(GC), la resistencia vascular periférica (RVP) y el tiempo
de eyección del ventrículo izquierdo (TEVI) (18). Ochoa
y colaboradores (18) hacen una descripción más deta-
llada de la técnica.
Validación clínica de la técnica
La validación clínica de la CGI ha sido realizada tanto
en individuos sanos como en diferentes condiciones pa-
tológicas. En dichos estudios la precisión de la CGI en
la determinación del volumen latido, ha sido comparada
contra los métodos invasivos considerados como “gold
standard” (termodilución) así como con otros métodos
de referencia no invasivos (i.e. ecocardiografía).
Cardiografía de impedancia vs. termodilución
Complementando los hallazgos de estudios previos,
en los que se ha validado la CGI, recientemente se llevó
a cabo estudio en un grupo de pacientes con patología
cardiovascular crónica con el propósito de evaluar la
precisión de la CGI en la medición del gasto cardíaco
contra dos métodos de referencia invasivos. En línea con
los estudios precedentes, en dicho estudio se encontraron
niveles de correlación significativos entre la CGI y la
termodilución (r=0,80, límites de concordancia-1,06 y
0,68 L/min), así como entre la CGI y el método directo
de Fick (r=0,91, límites de concordancia -1,52 y 0,88
L/min) (24). No obstante, los estudios de validación
de la CGI hechos en pacientes críticos en unidad de
cuidados intensivos, muestran resultados contrastantes.
Un estudio realizado en 1991 en un grupo de pacientes
críticamente enfermos (25) con cardiopatía crónica y
fracción de eyección disminuida (< 30%), mostraba
valores de correlación entre la CGI y la termodilución en
la medición del GC apenas moderados (r = 0,51), con
una discrepancia inferior a 0,5 L/min sólo para 31% de
las mediciones realizadas por ambas técnicas. Dichos
hallazgos, sumados a la gran variabilidad de los valores
Figura 1. Muestra los cambios en la impedancia corporal total (Z) con
respecto a los cambios en el contenido aórtico de sangre y el contenido
pulmonar de aire. La línea roja muestra la impedancia corporal total; la
línea azul es un electrocardiograma de una derivada; la línea verde es
el patrón inspiratorio del paciente. Nótese cómo cada latido cardíaco
(demostrado por cada QRS) es seguido por una disminución medible en
el valor de Z, señalando un mayor contenido de sangre circulando por la
aorta. Nótese igualmente cómo la inspiración del paciente acarrea con
sí un aumento considerable en el valor de Z, generado por un aumento
en el contenido pulmonar de aire.
Figura 2. Esquema de Cuadrantes de Stevenson, en donde por medio
de parámetros derivados de la cardiografía de impedancia se posiciona
al paciente con falla cardíaca descompensada dentro de uno de cuatro
“cuadrantes” fisiológicamente diferentes, con sus respectivos manejos
farmacológicos. Recuérdese que los niveles séricos de BNP pueden
ser combinados con los valores de ICLT para definir mejor el grado de
sobrecarga hídrica del paciente. IC: índice cardíaco; ICLT: índice de
contenido de líquido en tórax.
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del GC obtenidos, llevaron a los autores a considerar la
CGI como una técnica “inadecuada” (25) para la eva-
luación del estado hemodinámico en pacientes críticos
con cardiopatía crónica. Sin embargo, en un reciente
estudio se obtuvieron otros resultados, también en un
grupo de pacientes en unidad de cuidados intensivos
en quienes se realizaron medidas seriadas del gasto
cardíaco tanto con CGI como con termodilución (26).
Aunque comparada con la termodilución, la CGI tendía
a sobreestimar el valor del GC entre 1,47 (fórmula de
Kubicek) y 2,68 L/min (fórmula de Sramek), al excluir del
análisis aquellos pacientes con insuficiencia valvular y al
ajustar los valores de GC por el hematocrito y el grosor
de los pliegues cutáneos (indicadores del porcentaje
de grasa corporal), la correlación entre las mediciones
del GC por ambos métodos mejoraba sustancialmente
(precisión en la estimación del GC por impedancia de
-0,38 L/min, IC 95% -1,92; 1,16 L/min).
Cardiografía de impedancia vs. ecocardiografía
Estudios recientes que comparan la precisión de la CGI
contra la ecocardiografía Doppler (método de referen-
cia) en la medición del volumen latido, han encontrado
niveles significativos de correlación entre ambos métodos
entre 0,69 27 y 0, 95 28. Otros estudios, además de
confirmar la precisión de la CGI en la estimación del
VL (r=0,85, p<0,01), han encontrado buenos niveles
de correlación entre ambas técnicas en la estimación de
los intervalos de tiempo sistólico (r=0,84, p<0,01 para
el tiempo de eyección del ventrículo izquierdo y para el
período pre-eyectivo, r=0,72, p<0,01) (29). La preci-
sión de la CGI también se ha evaluado en condiciones
clínicas particulares, como es el caso de los pacientes
con falla renal crónica en unidad de hemodiálisis (30), y
se han encontrado altos niveles de correlación (r=0,94,
p<0,01) entre las mediciones del GC realizadas por
CGI y ecocardiografía transtorácica.
De este modo, los resultados de los estudios de va-
lidación dan soporte a la utilización clínica de la CGI
para la medición del volumen latido y los parámetros
hemodinámicos derivados, en diferentes condiciones
clínicas donde conocer tales parámetros ofrece la posi-
bilidad de realizar intervenciones tempranas para evitar
la descompensación clínica del paciente. No obstante,
en el caso particular del paciente críticamente enfermo,
no todos los estudios de validación han demostrado una
adecuada precisión de la CGI en la estimación del VL,
por lo que se requieren aún más estudios que avalen la
utilización clínica de la técnica en este contexto particular.
Aplicación de la CGI en falla cardíaca crónica
estable
La falla cardíaca es la principal entidad clínica en la que
se ha evaluado la utilidad clínica de la CGI, no sólo en
razón de su alta prevalencia en la población (cinco millo-
nes de pacientes diagnosticados sólo en Estados Unidos)
(31) sino por su carácter crónico y la alta incidencia de
recaídas y descompensaciones agudas (31) responsables
de 15 millones de consultas médicas y de más de seis
millones de días hospitalización cada año en los EE.UU
(32). En este contexto, la CGI, al permitir una evaluación
no invasiva del estado hemodinámico así como de sus
cambios a corto y mediano plazo, ofrece la posibilidad de
predecir las descompensaciones en los pacientes con falla
cardiaca permitiendo realizar intervenciones terapéuticas de
manera temprana, incluso antes del inicio de los síntomas
de descompensación (18, 33, 34). Además de contribuir al
mejoramiento de la calidad y expectativa de vida de los pa-
cientes, una prevención temprana de la descompensación
se traduciría en una significativa reducción de los costos
al sistema salud. Recientemente, la utilidad de la CGI en
la predicción de la descompensación aguda debida al
edema pulmonar, se evaluó en un grupo de 33 pacientes
con falla cardíaca crónica, clase funcional NYHA III y IV
(35). Como hallazgo principal, dicho estudio encontró una
reducción significativa en los valores de impedancia basal
18,3 ± 10,1 días antes de la hospitalización en todos los
pacientes que tuvieron descompensación; y más importante
aún, 15,3 ± 10,6 días antes del inicio de los síntomas de
descompensación los cuales iniciaban en promedio 3,0 ±
2,5 días antes de la hospitalización (35). Desde el punto
de vista fisiopatológico, el aumento en el contenido de
líquido del tórax durante el edema pulmonar o el derra-
me pleural, explicarían la disminución en la impedancia
torácica total ya que los líquidos biológicos son excelentes
conductores de electricidad (36). De este modo, el mo-
nitoreo del contenido de líquido del tórax en el paciente
con falla cardíaca, permitiría identificar más temprano
(con más de dos semanas de anticipación) el inicio de
la descompensación, realizar intervenciones terapéuticas
anticipadas y en consecuencia, evitar la hospitalización
por descompensación. Además de reducir los síntomas y
mejorar la calidad de vida de los pacientes, esto permitiría
al mismo tiempo una reducción en los costos de atención
para el sistema de salud (33).
La utilidad de la CGI en la identificación del riesgo de
descompensación clínica en pacientes con falla cardiaca
crónica, también se evaluó en el estudio PREDICT (9) en
el cual se observó el valor de diversas variables clínicas
así como de parámetros hemodinámicos determinados
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Balparda y cols.
por CGI, en la predicción de la descompensación agu-
da (menos de dos semanas a partir del momento de la
medición), en 212 pacientes con falla cardíaca estable
y clase funcional NYHA II-IV. Este estudio demostró dife-
rencias estadísticamente significativas en un gran número
de parámetros hemodinámicos estimados por CGI entre
el grupo control y los pacientes que requirieron hospi-
talización por descompensación aguda. En el análisis
de regresión logística multivariada, los tres parámetros
hemodinámicos que demostraron el mayor valor para
predecir la descompensación aguda incluyeron un índice
de contenido de líquido torácico aumentado (OR 1,51
por cada 5 U/kOhm/m2 de aumento por encima del
valor normal), un índice de velocidad disminuido (OR
1,36 por cada disminución de 10/1.000/s) y un tiempo
de eyección ventricular disminuido (OR 1,33 por cada
disminución de 25 ms) (9). El valor pronóstico de estos
índices, considerados conjuntamente, demostró ser in-
cluso mayor que otras variables como la clase funcional
según clasificación NYHA y los niveles de presión arterial
sistólica (9). Lo anterior resulta plausible desde el punto
de vista fisiológico, si se considera que un índice de
velocidad disminuido es indicador temprano de una
reducción en la función de bomba del corazón, y los
aumentos agudos en el contenido de líquido del tórax
(detectables por CGI) en ausencia de otros síntomas
clínicos, muy probablemente son causados por un edema
pulmonar incipiente (33, 35).
En concordancia con estos resultados, otros estudios
prospectivos, en los que se utilizan cardioimpedan-
ciómetros implantables (36-38), muestran resultados
similares que respaldan la utilidad clínica de los dis-
positivos convencionales de CGI, así como de sus
prototipos implantables (36). La predicción del riesgo
de descompensación aguda ofrece la posibilidad de
realizar intervenciones tempranas en el curso natural
de la falla cardiaca, reduciendo a su vez la necesidad
de hospitalización y la morbimortalidad asociada con el
edema pulmonar agudo (39). Recientemente, gracias a
las últimas generaciones de marcapasos y cardiodesfibri-
ladores implantables que permiten realizar mediciones
precisas de la impedancia eléctrica del tórax, se ha
difundido la aplicación clínica de estos conceptos (39).
Se requieren, no obstante, estudios con un diseño me-
todológico adecuado que permitan evaluar el impacto
clínico (reducción en la incidencia de eventos coronarios
y mortalidad) así como la costo-efectividad (reducción
en el porcentaje de hospitalizaciones y los costos de
atención en salud) a partir de la implementación clínica
de este nuevo modelo predictivo en falla cardiaca (36).
Aplicación de la CGI en el manejo de la falla
cardíaca descompensada
Diferentes estudios clínicos (10) apoyan la utilidad de
la CGI en el enfoque diagnóstico de los pacientes con
disnea de inicio agudo en quienes es importante descar-
tar una falla cardíaca descompensada como causa de
su sintomatología, cuando el diagnóstico por métodos
convencionales no es muy claro (40). Un estudio realiza-
do por Springfield y colaboradores (41) en 38 pacientes
consecutivos que consultaban a un servicio de urgencias
por disnea como queja principal, encontró una reducción
significativa en los valores de índice cardiaco (IC) en aque-
llos pacientes en quienes se confirmó el origen cardíaco
de la disnea en comparación con quienes presentaban
disnea de origen no cardiogénico (2,2 vs. 3,1 L/min/m2
respectivamente). En contraste, aquellos pacientes con
disnea de origen cardíaco, mostraban índices de resisten-
cia vascular sistémica (IRVS) más altos (2.066 vs. 1.903
dinas/s/cm-5/m2), y un índice de velocidad (IV) reducido
(32,9 vs. 38,4 /1.000/s). En este mismo estudio, la CGI
demostró ser más específica que el criterio clínico (92%
vs. 83%) y más sensible (88% vs. 77%), para la detección
de pacientes con disnea de origen cardíaco, mostrando
adicionalmente un mejor valor predictivo positivo (79%
vs. 63%) y negativo (96% vs. 91%) (41). En otro estudio se
reportaron hallazgos similares (40), donde los pacientes
con disnea de origen cardíaco se caracterizaban por
una reducción significativa en los diferentes índices de
contractilidad ventricular evaluados por CGI (i.e. índice
de trabajo del ventrículo izquierdo, índice de velocidad,
índice de aceleración; todos p<0,05), y por IRVS más
altos cuando se compararon con pacientes con disnea
de origen no cardiaco. En este estudio, la sensibilidad y
especificidad de la CGI en el diagnóstico de la disnea
cardiogénica, fueron significativamente mejores que el
juicio clínico del médico tratante (sensibilidad 75% vs.
60% y especificidad 88% vs. 66% respectivamente) (40).
Los estudios anteriores han demostrado de manera
consecuente una disminución significativa en los índices
de contractilidad miocárdica en aquellos pacientes con
disnea de origen cardiaco (descompensación aguda de
la falla cardíaca), lo cual en general no se observa en
otros tipos de disnea (enfermedad pulmonar obstructiva
crónica, disnea respiratoria de etiología infecciosa).
Desde el punto de vista fisiopatológico, esto se explica
por una reducción en la función de bomba del VI, la cual
contribuye al desarrollo del edema pulmonar agudo, y
a la aparición de la disnea.
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Recientemente se ha sugerido que la medición del
IC, con o sin la determinación simultánea de los niveles
de péptido natriurético cerebral (BNP, por sus siglas en
inglés), podría contribuir a diferenciar aquellos pacientes
con falla cardíaca descompensada con función ventri-
cular preservada, de aquellos con función ventricular
reducida. Barcase y colaboradores (42), en una cohorte
de 98 hombres con disnea de origen no aclarado, de-
mostraron como la determinación aislada de los valores
de BNP no era suficiente para identificar la disfunción
ventricular, como lo sugería la ausencia de diferencias
significativas en los valores de BNP entre los pacientes
con función ventricular preservada, y aquellos con dis-
función ventricular (p=0,78). De manera contrastante,
valores de BNP > 100 pg/mL junto con un IC 2,6
L/min/m2 permitían identificar pacientes con disfunción
ventricular con una sensibilidad y especificidad de 65% y
88% respectivamente, llevando a los autores a sugerir la
determinación BNP conjuntamente con el IC, para reducir
la tasa de falsos positivos del primero, el cual, si bien
tiene una alta sensibilidad, posee una limitada especi-
ficidad en la predicción de la disfunción ventricular. La
aplicación clínica de estos conceptos, permitiría mejorar
la caracterización de los pacientes con falla cardiaca
evitando intervenciones innecesarias y optimizando las
intervenciones terapéuticas. Al respecto, el estudio ED-
IMPACT (43) evaluó la influencia de la caracterización
hemodinámica con CGI, en las decisiones terapéuticas
en un grupo de pacientes mayores de 65 años que
consultaban a un servicio de urgencias por disnea. La
caracterización hemodinámica de los pacientes con CGI
llevó a una modificación de la impresión diagnóstica
inicial en 13% de los pacientes, y a un cambio en la
terapia farmacológica (adición o retiro de diuréticos y/o
de broncodilatadores) en 35% de los participantes (43).
Por otro lado, desde un punto de vista práctico, la
CGI resulta útil para mejorar la clasificación clínica de
la función cardiocirculatoria en los pacientes con falla
cardíaca descompensada, tradicionalmente realizada a
través de los Cuatro Cuadrantes de Stevenson (Figura 2)
(44), según la cual un paciente particular es ubicado en
una de cuatro categorías clínico-fisiopatológicas, que
determinan el posterior manejo farmacológico. Con
base en el índice cardíaco (gasto cardíaco indexado
por el área de superficie corporal en m2) el estado de
perfusión en reposo del paciente puede ser calificado
como adecuado o insuficiente (“caliente”’ y “frío”
respectivamente); según el índice de líquido torácico,
podría determinarse la presencia o ausencia de con-
gestión pulmonar (“húmedo” y “seco” respectivamente),
pudiendo elegir de este modo la estrategia terapéutica
más adecuada (aumentar dosis oral/iniciar diurético por
vía parenteral en aquellos pacientes “húmedo”).
Aplicación de la CGI en el manejo de la
hipertensión arterial
La hipertensión arterial es una entidad clínica con
una alta prevalencia en la población, y en la actualidad
se considera como el factor de riesgo cardiovascular
que más contribuye a la carga de morbi-mortalidad
en el mundo. Según estadísticas recientes, la hiperten-
sión arterial afecta al 23% de la población mayor de
30 años en Colombia, y en los EE.UU, al menos una
de cada tres personas presenta elevación de las cifras
de presión arterial. Por otro lado, tan solo 33% de los
pacientes hipertensos que reciben tratamiento para la
hipertensión arterial, se encuentran controlados (45).
En vista del insuficiente control de los niveles de presión
arterial en la mayoría de los pacientes hipertensos a
pesar de las diferentes clases de medicamentos antihi-
pertensivos disponibles hoy día, se han llevado a cabo
varios estudios con el objetivo de evaluar si un nuevo
enfoque de manejo de la hipertensión arterial basado
en la utilización de la CGI permite mejorar el alcance
de las metas de control en los pacientes hipertensos (15,
46). Al permitir la evaluación del volumen latido y otros
parámetros hemodinámicos derivados (índice cardiaco,
contractilidad miocárdica y resistencia vascular perifé-
rica) (15), la CGI permite realizar una caracterización
hemodinámica de los pacientes hipertensos y por tanto,
realizar un manejo farmacológico individualizado (47).
Al intervenir específicamente el sistema biológico res-
ponsable de la alteración hemodinámica predominante,
podría aumentarse a su vez el alcance de las metas de
control de los niveles de presión (48) además de mejorar
la adherencia del paciente a la terapia, al permitir el
retiro de medicamentos que actúan sobre mecanismos
de control no relacionados directamente con la altera-
ción hemodinámica responsable de la elevación de la
presión arterial.
En un ensayo clínico reciente, Taler y colaboradores
(49) aleatorizaron 104 pacientes con hipertensión arterial
de difícil control a una estrategia de manejo convencional
o a una estrategia de manejo de la hipertensión arterial
guiada con CGI. Luego de tres meses de tratamiento
farmacológico, además de una reducción significativa
en los valores de presión arterial, las metas de control
de la presión arterial se alcanzaron más frecuentemen-
te en el grupo de manejo guiado con CGI que en el
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Balparda y cols.
grupo control, manejado por un especialista en hiper-
tensión arterial (OR 2,55, IC 95% 1,15; 5,64). En un
análisis post-hoc del estudio multicéntrico CONTROL
(50) se obtuvieron resultados similares, en donde 164
pacientes con hipertensión arterial mal controlada fue-
ron aleatorizados a una estrategia de manejo clínico
convencional, o a una estrategia terapéutica guiada
con CGI. Al comparar ambos grupos luego de tres
meses de tratamiento, el control de la presión arterial se
obtuvo con una frecuencia significativamente mayor en
el grupo de tratamiento guiado con CGI (OR 2,32; IC
95% 1,17; 4,69), incluso cuando las metas de control
venían definidas con valores más estrictos de presión
arterial (<130/85 mm Hg) (55% vs. 27%) (50).
La evidencia clínica que ratifica la utilización de la
CGI en el manejo de la hipertensión arterial, ha sido
revisada en un reciente meta-análisis de cinco estudios
en el que se incluyeron en total 759 pacientes (47).
Comparada con la estrategia de manejo convencional,
el uso de la CGI para guiar las decisiones terapéuticas
en el tratamiento de la hipertensión arterial, aumentaba
el porcentaje de logro de las metas de control presorio
en 67% (OR 2,41; IC 95% 1,44-4,05) (45).
Considerando la evidencia aportada por los diferentes
estudios clínicos que han demostrado la utilidad de la
CGI en el manejo de la hipertensión arterial, la imple-
mentación de esta técnica en los niveles de atención
primaria en salud así como en centros especializados en
hipertensión, al permitir diferenciar los distintos fenotipos
hipertensivos (hiperdinámico, hiperreactividad vascular,
sobrecarga de volumen, mixto), admitiría un manejo in-
dividualizado de la hipertensión arterial según los índices
hemodinámicos alterados, además de permitir el retiro
de medicamentos innecesarios. Sin embargo, debido a
que los ensayos clínicos que han evaluado el rol de la
CGI en el manejo de la hipertensión arterial han sido
realizados, en su mayoría, en pacientes con hipertensión
arterial resistente, aún debe evaluarse su utilidad en el
manejo inicial de la hipertensión arterial esencial.
Con el propósito de seleccionar la estrategia farma-
cológica más eficaz para controlar las cifras de presión
arterial, algunas publicaciones recientes recomiendan
clasificar los pacientes con hipertensión arterial de
difícil manejo, en cuatro categorías, considerando los
índices hemodinámicos ofrecidos por la CGI: hiperdi-
námico, hipodinámico, vasoconstreñido y retenedor de
líquidos (Figura 3) (49, 50). Según este enfoque, un
paciente con un estado hiperdinámico (aumento de la
frecuencia cardiaca y el gasto cardiaco) se beneficiará
principalmente de beta-bloqueadores tipo metoprolol
o de bloqueadores de los canales de calcio no dihidro-
piridínicos como diltiazem o verapamilo. El paciente en
estado de vasoconstricción (aumento predominante de
la resistencia vascular) se beneficiaría principalmente de
medicamentos que reducen el tono vascular, como los
inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina
II (IECA) tipo captopril y enalapril, o de antagonistas de
los receptores de angiotensina-II (ARA-II) tipo losartán,
valsartán o irbesartán.
De manera similar, el monitoreo seriado del estado
hemodinámico por medio de CGI, permitiría evaluar los
cambios en los distintos parámetros hemodinámicos en
respuesta a las intervenciones farmacológicas. Algunos
estudios (51), han proporcionado evidencia al respecto
y han demostrado cambios significativos en el índice de
líquido torácico en respuesta al tratamiento con diuréti-
cos tanto en individuos normotensos como en pacientes
hipertensos. Todo lo anterior enfatiza el gran valor que
representa la caracterización hemodinámica de los
pacientes hipertensos, y no sólo su clasificación según
las cifras tensionales, como estrategia para mejorar el
alcance de las metas de control de la presión arterial.
Conclusiones
La CGI representa una excelente alternativa para
la evaluación no invasiva y latido-a-latido del estado
hemodinámico sin los riesgos de las técnicas invasivas
o mínimamente invasivas. Al permitir identificar las alte-
raciones hemodinámicas que tienen lugar en diferentes
condiciones clínicas como la falla cardiaca y la hiper-
tensión arterial, la CGI ofrece la posibilidad de realizar
intervenciones terapéuticas más específicas y eficaces.
De este modo, abre la puerta a “aplicaciones clínicas
interesantes” (51), tanto para el diagnóstico como para
el manejo de la insuficiencia cardíaca, la hipertensión
arterial y un importante número patologías sistémicas.
Si bien la precisión de la técnica en la estimación del
VL ha sido evaluada tanto en pacientes con patologías
compensadas como durante los estados de descompen-
sación aguda, en el caso particular del paciente crítico
no todos los estudios han dado resultados consecuentes,
encontrándose una gran variabilidad ínter e intraindivi-
dual en los valores de los parámetros hemodinámicos
determinados por CGI, lo cual ha limitado la reco-
mendación de su utilización rutinaria en este contexto
particular (25). En los pacientes con falla cardíaca, la
CGI podría ayudar a predecir las descompensaciones
agudas con la anticipación suficiente para implementar
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Revista Colombiana de Cardiología
Marzo / Abril 2012
Vol. 19 No. 2
ISSN 0120-5633
estrategias terapéuticas de manera temprana, incluso
antes del inicio de la sintomatología. Adicionalmente,
en aquellos pacientes que se presentan al servicio de
urgencias con disnea, la CGI puede complementar de
manera sustancial la evaluación clínica y las medicio-
nes de BNP para identificar el origen cardiaco de ésta.
Finalmente, en los casos de hipertensión arterial de
difícil manejo, al permitir una mejor identificación de
los índices hemodinámicos alterados, la CGI permitiría
realizar una farmacoterapia dirigida específicamente al
sistema de control de la presión arterial responsable de
la elevación de las cifras tensionales.
Agradecimiento
Este proyecto fue cofinanciado con fondos del COL-
CIENCIAS proyecto # 221349326107. Adicionalmente
se obtuvo financiación del programa de Sostenibilidad
2009-2011 CODI, Universidad de Antioquia.”
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Figura 3. Algoritmo de manejo que muestra la utilización de la cardiografía de impedancia para obtener la opción terapéutica más adecuada en un
paciente con hipertensión arterial de difícil control farmacológico. CI: índice cardíaco expresado en L/(min•m2); SVRI: índice de resistencia vascular
sistémica en dinas•seg•m2/cm5, VT: volumen torácico expresado en 1/kOhm.
Adaptado de: Smith R, et al. Hypertension 2006; 47: 769-775.
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Article
Full-text available
The aims of this analysis were to assess the agreement between implantable defibrillator (ICD)-measured intrathoracic impedance and pulmonary capillary wedge pressure (PCWP) collected during long-term follow-up, as well as to evaluate whether PCWP measures may improve the performance of the impedance detection algorithm in predicting heart failure (HF) worsening. We studied 23 HF patients implanted with an ICD capable of intrathoracic impedance measurement and alerting for fluid accumulation diagnosis. At regular follow-up and at visits for HF decompensation or device alert, clinical status was assessed and PCWP was non-invasively estimated with a validated echo-Doppler method. During 23 +/- 11 months, 45 paired assessments of impedance and PCWP were performed. The Kappa analysis revealed good agreement between impedance and PCWP (k = 0.701, SE 0.113, P < 0.001). Moreover, PCWP estimations and the paired values of the impedance fluid index resulted significantly correlated (r = 0.677, P < 0.001). The impedance-alert detected clinical HF deterioration with 92% sensitivity and 69% positive predictive value. The combined finding of decreased impedance and increased PCWP resulted in enhanced positive predictive value (92%) and no change in sensitivity (92%). These data confirm the inverse correlation between impedance and PCWP at long-term follow-up and suggest the potential clinical value of a combined impedance and pressure assessment for the improved detection of HF deterioration.
Article
: In electrical impedance cardiography, Kubicek's formula is often used to measure stroke volume from thoracic impedance variations synchronously to heart activity. To calculate stroke volume from impedance variations, the so-called outflow problem should be adequately solved. This outflow problem refers to the joint causes of impedance change due to blood entering the aorta from the heart, as well as blood leaving the aorta due to arterial runoff. The aim of this study was to investigate the Kubicek formula as a solution of the outflow problem. Kubicek's formula was theoretically investigated using a simple model of the volume-conducting properties of the thorax (two-cylinder model), as well as the hemodynamics of the systemic circulation (three-element “windkessel” model). The mathematical analysis showed that the outflow problem was not solved by the Kubicek formula. Moreover, this theoretical result was experimentally confirmed.
Article
Background Non-invasive measurement of cardiac output (CO) may become an important modality for the treatment of heart failure. Among the several methods proposed, impedance cardiography (ICG) has gained particular attention. There are 2 basic technologies of ICG: thoracic and whole-body ICG whereby the electrodes are applied either to the chest or to the limbs. The present study is aimed to test the effectiveness of the Non-Invasive Cardiac System (NICaS), a new ICG device working with a wrist-to-ankle configuration. Methods and Results To evaluate the reliability of NICaS derived CO (NI-CO), 50 CO measurements were taken simultaneously with thermodilution (TD-CO) and modified Fick (Fick-CO) in 35 cardiac patients, with the TD-CO serving as the gold-standard for the evaluation. Overall, 2-tailed Pearson's correlation and Bland-Altman limits of agreement between NI-CO and TD-CO were r=0.91 and -1.06 and 0.68 L/min and between Fick-CO and TD-CO, r=0.80 and -1.52 and 0.88 L/min, respectively. Good correlation was observed in patients with loading conditions altered by nitroglycerin and also in patients with moderate valvular diseases. Conclusion Agreement between NI-CO and TD-CO is within the boundaries of the FDA guidelines of bio-equivalence. NI-CO is applicable for non-invasive assessment of cardiac function. (Circ J 2006; 70: 1164 - 1168)
Article
High blood pressure (HBP) is one of the most prevalent conditions seen today by clinicians, affecting an estimated 73 million--or 1 in 3--adult Americans, only one third of whom have achieved control of their hypertension (HBP). Central to the management of this pervasive medical condition are the issues of accurate diagnosis and maintaining control through appropriate treatment. Accurate diagnosis depends primarily on reliable measurement. Over the years, it has become increasingly recognized that blood pressure (BP) measurement occurring in clinical settings produces far less accurate and reliable readings than do other methods, notably 24-hour ambulatory BP monitoring and home BP measurement. Beyond technique, there are additional challenges to obtaining accurate readings, including emotional factors that produce either falsely elevated or lowered results, having the potential to mislead the clinician. The need to overcome obstacles to proper diagnosis and determine effective treatments has reached heightened urgency, especially for patients with compelling comorbidities such as diabetes, renal disease, congestive heart failure, and other cardiovascular diseases. The continuing evolution of the management of HBP is reflected in updated guidelines from the American Heart Association and evidence-based information stemming from recent studies and randomized clinical trials. The appropriate selection of antihypertensive agents, at the proper doses, is a complex issue requiring greater understanding of our pharmacologic options. The contributions of some of the more recent and salient studies and trials are mentioned here, although there is no attempt in this brief review to match drug classes with compelling indications. The trials discussed involve such pharmacologic treatments as diuretic therapy, alpha-blockers, conventional beta-blockers, calcium channel blockers, angiotensin-converting enzyme inhibitors, and angiotensin receptor blockers. Trial outcomes shed light on the relative benefits and drawbacks of these agents, often within the context of various patient characteristics such as age, comorbidities, and risk status. Successful management of HBP is a multi-faceted and ongoing endeavor, in which developing knowledge constantly tempered by new questions moves us toward the goal of improving the lives of our patients.
Article
Monitoring of intrathoracic impedance to evaluate heart failure status has been used for some years in the outpatient setting. Recent technological advances in pacemaker and internal cardioverter-defibrillator design allow for easier access to that same information in the inpatient setting. This has implications for earlier and more precise recognition and treatment of heart failure in the hospitalized patient and for reducing hospital length of stay.
Article
Objectives: Pulmonary artery catheterization poses significant risks and requires specialized training. Technological advances allow for more readily available, noninvasive clinical measurements of hemodynamics. Few studies exist that assess the efficacy of noninvasive hemodynamic monitoring in sepsis patients. The authors hypothesized that cardiac index, as measured noninvasively by impedance cardiography (ICG) in emergency department (ED) patients undergoing early goal-directed therapy (EGDT) for sepsis, would be associated with in-hospital mortality. Methods: This was a prospective observational cohort study of patients age over 18 years meeting criteria for EGDT (lactate > 4 or systolic blood pressure < 90 after 2 L of normal saline). Initial measurements of cardiac index were obtained by ICG. Patients were followed throughout their hospital course until discharge or in-hospital death. Cardiac index measures in survivors and nonsurvivors are presented as means and 95% confidence intervals (CI). Diagnostic performance of ICG in predicting mortality was tested by receiver operating characteristic (ROC) curve and areas under the ROC curves (AUC) were compared using Wilcoxon test. Results: Fifty-six patients were enrolled; one was excluded due to an inability to complete data acquisition. The mean cardiac index in nonsurvivors (2.3 L/min.m(2), 95% CI = 1.6 to 3.0) was less than that for survivors (3.2, 95% CI = 2.9 to 3.5) with mean difference of 0.9 (95% CI = 0.12 to 1.71). The AUC for ICG in predicting mortality was 0.71 (95% CI = 0.58 to 0.88; p = 0.004). A cardiac index of < 2 L/min.m(2) had a sensitivity of 43% (95% CI = 18% to 71%), specificity of 93% (95% CI = 80% to 95%), positive likelihood ratio of 5.9, and negative likelihood ratio of 0.6 for predicting in-hospital mortality. Conclusions: Early, noninvasive measurement of the cardiac index in critically ill severe sepsis and septic shock patients can be performed in the ED for those who meet criteria for EGDT. There appears to be an association between an initial lower cardiac index as measured noninvasively and in-hospital mortality.
Article
The purpose of this study is to investigate the mechanism of the formation for thoracic impedance change. On the basis of Ohm's law and the electrical field distribution in the cylindrical volume conductor, the formula about the thoracic impedance change are deduced, and they are demonstrated with the model experiment. The results indicate that the thoracic impedance change caused by single blood vessel is directly proportional to the ratio of the impedance change to the basal impedance of the blood vessel itself, to the length of the blood vessel appearing between the current electrodes, and to the basal impedance between two detective electrodes on the chest surface, while it is inversely proportional to the distance between the blood vessel and the line joining two detective electrodes. The thoracic impedance change caused by multiple blood vessels together is equal to the algebraic addition of all thoracic impedance changes resulting from the individual blood vessels. That is, the impedance changes obey the principle of adding scalars in the measurement of the electrical impedance graph. The present study can offer the theoretical basis for the waveform reconstruction of Impedance cardiography (ICG).
Article
It is well documented that cardiovascular alterations occur during acute cold exposure (ACE). Interindividual variability is present, due mainly to body size differences, gender, and age. However, no study has evaluated stroke volume in the same individual twice in the same ambient conditions (i.e., test-retest reliability). Impedance cardiography (ICG) has become a popular method to acquire hemodynamic data in both clinical and applied physiology settings. Further, ICG does not interfere with other dependent variables such as oxygen consumption. Therefore, based on the uniqueness of the methodology, we sought to test reliability in this technology at 5 degrees C for 65 min on two separate occasions. Nine young men underwent two 65-min trials of resting ACE, separated by at least 72 h. Volunteers were clothed in approximately one layer of clothing. Core and skin temperatures, oxygen consumption, and central hemodynamics were measured. As expected, core and skin temperature decreased while oxygen consumption showed a modest increase over time. In both trials, stroke volume significantly increased over time as heart rate decreased. There was similarity within subjects and between trials for all variables, as assessed via bivariate correlations. Cold increased stroke volume and decreased heart rate when subjects were pooled together, but each subject retained his individuality (minimal interindividual differences). Results suggest that impedance cardiography may be a reliable technique to use during acute cold exposure.
Article
Objective: Hypertension affects 73 million Americans and costs the US healthcare system over $73 billion annually. Despite increasing awareness of the consequences of uncontrolled hypertension, numerous antihypertensive pharmacologic clinical studies and consistent updates to hypertension guidelines, control rates are suboptimal and have not met national goals. Among treated hypertensives, only 45% of women and 51% of men have reached blood pressure (BP) levels below 140/90 mmHg. Individualization of antihypertensive regimens with hemodynamic information from impedance cardiography (ICG) has been advocated to further improve hypertension control rates. We therefore undertook a quantitative analysis of the trials evaluating the role of ICG as an adjunct to therapeutic decision-making in the treatment of hypertension and the attainment of BP control. Methods: Five studies comprising a total population of 759 patients met the inclusion criteria. Two randomized controlled trials (RCTs) involving a total of 268 patients and three single-arm prospective trials with 491 patients were evaluated using ICG data to guide therapeutic decision-making in the treatment of hypertensive patients. Results: Significant benefit was found in both RCTs for ICG-guided BP treatment. The combined odds ratio for the two trials was 2.41 (95% CI = 1.44-4.05, p = 0.0008), in favor of ICG treatment, meaning that it was more than twice as likely to achieve BP success when using ICG than if ICG was not used. Success attainment of goal BP of <140/90 mmHg was 67% in the ICG-guided arms of the combined randomized trials. Overall success in the single-arm prospective trials of ICG-guided BP treatment was a similar 68%. Conclusion: The results of this meta-analysis confirm the value of using ICG-derived hemodynamic data as an adjunct to therapeutic decision-making in the treatment of hypertension. The data reviewed here demonstrate that ICG-based approaches are in keeping with previously advocated strategies incorporating patient-individualized drug regimens, evidence-based medicine, and practical, easy to apply, cost-effective principles to further improve hypertension control rates.