Asiyanotik doğumsal kalp hastalarında tahmin denklemleriyle hesaplanan oksijen tüketimi değerinin değişkenliğinin değerlendirilmesi
Evulation of oxygen consumption value variability determined by prediction equations in patients with acyanotic congenital heart disease
Yazar: AYŞE SENA KUM
Danışman: PROF. DR. SERDAR KULA
Gazi Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases

Özet:
Giriş ve Amaç: Kardiyak debi (KD), invaziv hemodinamik değerlendirme sırasında hesaplanan temel hemodinamik parametredir. Kardiyak debi birçok yöntem ile elde edilebilir. Günümüzde en sık termodilüsyon yöntemi ile ölçülerek veya Fick ilkesine göre hesaplanarak elde edilir. Oksijen tüketimi (VO2) Fick prensibinin kullanıldığı hemodinamik değerlendirmenin temel parçasıdır ve genellikle indirekt kalorimetri veya solunum kütle spektrometri ile ölçülür. Oksijen tüketiminin direkt olarak ölçülmesi konusunda hemfikir olunsa da, çoğu kateterizasyon laboratuvarında ölçümün maliyetli olması, deneyimli personel gerektirmesi gibi birçok nedenden ötürü rutin ölçümler yapılamamaktadır. Bu nedenle oksijen tüketimi pratikte sıklıkla hastaların özelliklerine göre oluşturulan çeşitli denklemler ile tahmin edilir. LaFarge ve arkadaşlarının 1970 yılında geliştirdikleri denklem oksijen tüketimi sabiti en sık kullanılan yöntem olmasına rağmen 3 yaşın altındaki hastalarda hata payı yüksektir. Çalışmamızda asiyanotik doğumsal kalp hastalığı olan çocuklarda, literatürde tahmini oksijen tüketimi hesaplamasında en yaygın kullanılan dört denklem (LaFarge & Miettinen, Bergstra ve ark., Lindahl, Lundell ve ark.) ile Seckeler ve arkadaşlarının yeni tahmin denklemini daha geniş popülasyonda ve tüm yaş gruplarında birlikte değerlendirilerek sonuçların ne kadar farklı olduğunu belirlemeyi amaçlandık. Önceki çalışmalarda, küçük örneklem toplulukları kullanılması ve tüm denklemlerin birbiriyle kıyaslandığı başka bir çalışmanın olmaması nedeniyle, tüm denklemlerin karşılaştırıldığı kapsamlı bir çalışma yapmayı planladık.
Gereç ve Yöntem: Çalışmamıza Ocak 1999 ile Şubat 2021 tarihleri arasında merkezimizde kalp kateterizasyonu yapılmış 18 yaş ve altıdaki asiyanotik doğumsal kalp hastalığı tanısı olan 1010 hasta dahil edilmiştir.  Siyanotik doğumsal kalp hastalığı olan hastalar ile yoğun bakım ihtiyacı olan, kalp hızını değiştiren ilaç kullanan, akut veya kronik metabolik bozukluğu olan, enfeksiyonu ve ağır anemisi olan hastalar, denklemlerdeki parametreleri etkileyebilecek faktörlere sahip olduğundan çalışmaya dahil edilmedi. Hastaların denklemlerde tahmini oksijen tüketimi hesaplanmasında parametre olarak kullanılan demografik verileri kateterizasyon notlarından retrospektif olarak taranmıştır. Hastalar 3 yaşın altı ve 3 yaş ve üzeri olacak şekilde 2 gruba ayrılarak, hastaların tahmini oksijen tüketimleri LaFarge & Miettinen, Bergstra ve ark., Lindahl, Lundell ve ark ve Seckeler ve arkadaşlarının tahmin modellerine göre her hasta için ayrı ayrı hesaplanmıştır.
Bulgular: Çalışmamıza dahil edilen 1010 asiyanotik DKH tanılı hastanın 560 (%55,4)' ı kız, 450 (%44,6)' si erkekti. Hastaların 398 (%39,4)'i 3 yaş altında, 612 (%60,6)'si 3 yaş ve üzerindeydi. Hastaların 562 (%55,6)'sinde izole doğumsal kalp defekti, 448 (%44,4)'inde çoklu doğumsal kalp defekti saptandı. İzole doğumsal kalp defekti olan hastalarda saptanan en sık defekt ASD (%51,0), sonrasında sırasıyla PDA (%25,4) ve VSD (%22,2)'idi. Beş denklem ile elde edilen tahmini VO2 değerleri 3 yaş altı ve 3 yaş ve üzeri hasta grubunda birbirinden anlamlı derecede farklı bulunmuştur (p<0,05). Üç yaş altında LaFarge ve Lundell denklemlerine göre hesaplanan tahmini VO2 değerleri arasında anlamlı fark bulunmazken (p>0,05), diğer denklemler arasında anlamlı farklılık saptandı (p<0,05). En yüksek değerler bu yaş grubunda Seckeler'in denklemiyle elde edildi. Üç yaş ve üzeri hasta grubunda LaFarge denklemine göre hesaplanan tahmini VO2 değerleri Lindahl haricindeki diğer tüm denklemlerden anlamlı derecede farklıydı (p<0,05). Bu grupta Lundell denklemiyle elde edilen tahmini VO2 değerleri diğer denklemler ile elde edilen değerlere göre anlamlı derece yüksek bulundu (p<0,05). Üç yaşın altındaki grupta LaFarge ve Bergstra denklemlerinde, Du Bois'e göre hesaplanan vücut yüzey alanı ile elde edilen tahmini VO2 değerleri, M. Furqan ve A. Haque'nin VYA formülüyle hesaplanan değerlerden anlamlı derece yüksek bulunurken, 3 yaş ve üzeri grupta anlamlı derece düşük bulundu (p<0,05). Beş denklem için de PDA tanılı hastaların oksijen tüketimleri ASD ve VSD tanısı olan hastalardan anlamlı derece farklı bulundu (p<0,05).  Üç yaş altındaki hasta grubunda Seckeler ve arkadaşlarının denklemi en iyi Bergstra'nın denklemiyle uyum göstermiştir. Üç yaş ve üzeri hasta grubunda ise en iyi uyum LaFarge denklemi ile elde edildi.
Sonuç: Çalışmamızda geniş bir popülasyonda oksijen tüketimi tahmininde yaygın olarak kullanılan denklemleri inceledik ve elde edilen tahmini oksijen tüketimi değerlerinin yaşa, kullanılan tahmin modeline ve VYA formülüne göre önemli ölçüde değişebileceğini gösterdik. Bu değişkenlik hastaların yönetiminde kesin hemodinamik değerlerin gerekli olduğu durumlarda tahmin modellerinin kullanılmasının uygun olmadığını göstermektedir. Çalışmamızdaki denklemler içerisinde sadece Seckeler ve arkadaşları kendi modellerini gerçek zamanlı oksijen tüketimi değerleriyle karşılaştırarak doğrulamıştı. Bu nedenle Seckeler'in denklemi daha doğru varsayılabilir. Her hasta için tahmini VO2 ile elde edilen herhangi bir parametrenin olası üst ve alt sınırlarını belirlemek için birkaç modelin kullanılması muhtemelen daha doğru olacaktır. Ancak tahmin formüllerine dayalı olası hatalardan kaçınmak için en uygun yol, akım ve direnç hesaplamalarında oranların (Qp/Qs, PVD/SVD) kullanılması olacaktır. Bu sayede denklemlerde hataya yol açabilecek parametreler etkisiz kılınacaktır.
Anahtar Kelimeler: Doğumsal Kalp Hastalıkları, Hemodinamik Değerlendirme, Oksijen Tüketimi

Abstract:
Introduction: Cardiac output (CO) is a fundamental hemodynamic parameter calculated during invasive hemodynamic assessment. Cardiac output can be obtained using various methods, most commonly through thermodilution or calculated according to the Fick principle. The Fick principle requires oxygen consumption (VO2) as a component of the hemodynamic assessment and is typically measured using indirect calorimetry or respiratory mass spectrometry. While there is consensus on the direct measurement of oxygen consumption, routine measurements are often impractical in most catheterization laboratories due to high costs and the need for experienced personnel. Therefore, in practice, oxygen consumption is often estimated by various equations created according to the characteristics of the patients. Although the equation for oxygen consumption constant established by LaFarge et al. in 1970 is the most often used method, it has a significant error in patients under the age of three. In our study, we used the four most commonly used equations in the literature to calculate estimated oxygen consumption in children with acyanotic congenital heart disease (LaFarge & Miettinen, Bergstra et al., Lindahl, Lundell et al.) and the new estimation equation of Seckeler et al., together in the wider population and in all age groups. We aimed to evaluate the results and determine how different they were. Since previous studies used limited sample populations and there was no other study comparing all equations with each other, we planned an extensive study comparing all these equations.

Materials and Method: Our study included 1010 patients aged 18 years and younger diagnosed with cyanotic congenital heart disease who underwent cardiac catheterization at our center between January 1999 and February 2021. Patients with cyanotic congenital heart disease, those requiring intensive care, those on medications altering heart rate, those with acute or chronic metabolic disorders, infections or severe anemia were excluded from the study as these factors could affect the parameters in the equations. The demographic data used as parameters in the estimation equations were retrospectively reviewed from catheterization notes. Patients were divided into two groups: under three years old and three years and older. Estimated oxygen consumption for each patient was calculated separately according to the prediction models by LaFarge & Miettinen, Bergstra et al., Lindahl, Lundell et al. and Seckeler et al.

Results: The study included 1010 patients diagnosed with cyanotic congenital heart disease, of whom 560 (55.4%) were female and 450 (44.6%) were male. Among the patients, 398 (39.4%) were under 3 years old, and 612 (60.6%) were 3 years old and older. Isolated congenital heart defects were found in 562 patients (55.6%), while 448 (44.4%) had multiple congenital heart defects. The most common defect in patients with isolated congenital heart defects was ASD (51.0%), followed by PDA (25.4%) and VSD (22.2%). Estimated VO2 values obtained using five equations were significantly different between the under 3 years old and 3 years and older patient groups (p<0.05). In patients under three years old, there was no significant difference between the VO2 values estimated by the LaFarge and Lundell equations (p>0.05), while significant differences were found among the other equations (p<0.05). The highest values in this age group were obtained using Seckeler's equation. In the patient group aged three years and older, estimated VO2 values calculated according to the LaFarge equation were significantly different from all equations except Lindahl's (p<0.05). Specifically, VO2 values derived from the Lundell equation were significantly higher compared to values obtained from other equations in this group (p<0.05). In patients under three years old, the estimated VO2 values obtained using the body surface area calculated by Du Bois were significantly higher than those calculated using M. Furqan and A. Haque's BSA formula for the LaFarge and Bergstra equations, while the values were significantly lower in patients aged three years and older (p<0.05). For all five equations, patients diagnosed with patent ductus arteriosus (PDA) had significantly different oxygen consumption compared to those diagnosed with atrial septal defect (ASD) and ventricular septal defect (VSD) (p<0.05). In the group under three years old, Seckeler et al.'s equation showed the best correlation with Bergstra's equation, while in patients aged three years and older, the best agreement was found with the LaFarge equation.
Conclusion: In our study, we examined widely used equations for predicting oxygen consumption across a large population and demonstrated significant variability in estimated values based on age, prediction model used, and the body surface area (BSA) formula. This variability indicates that estimation models may not be appropriate when accurate hemodynamic values are required for patient management. Among the equations in our study, only Seckeler et al. validated their model against real-time measurements of oxygen consumption, suggesting their equation may be more accurate. Utilizing multiple models to determine possible upper and lower limits for estimated VO2 values in each patient would likely provide more accurate results. However, the best approach to avoid potential errors in estimation formulas is to use ratios (Qp/Qs, PVR/SVR) in flow and resistance calculations, thereby neutralizing parameters that may introduce errors in the equations.
Keywords: Congenital Heart Diseases, Hemodynamic Evaluation, Oxygen Consumption