Tilai Rosalina

Als patiënten een operatie ondergaan treedt er vochtverlies op door bloeding, verdamping en urineproductie. Om ondervulling te voorkomen word er door middel van een infuus vocht toegediend. Aan de ene kant kan ondervulling van het vaatstelsel leiden tot schadelijke gevolgen zoals zuurstoftekort. Aan de andere kant kan overvulling van het vaatstelsel leiden tot vochtopbouw in de weefsels. Als gevolg worden de vaten dichtgedrukt, wat de zuurstoftoevoer verminderd en dit kan uiteindelijk leiden tot een langzamer patiëntherstel en 5% hogere mortaliteit.

Het is moeilijk om de balans te vinden tussen onder- en overvulling omdat er een grote variabiliteit tussen patiënten is en er geen goede directe metingen voor de vochtbalans zijn. Het doel van dit onderzoek was het ontwikkelen van een wiskundig model, waarmee uiteindelijk de besluitvorming in de klinische praktijk ondersteund kan worden. Het model is gebaseerd op kennis van de fysica en fysiologie en geeft daarmee inzicht in de complexe onderliggende oorzaken van de problemen. Door het model te combineren met patiëntspecifieke metingen, kunnen er in de toekomst voorspellingen worden gemaakt over de vochtbalans van de patiënt. Uiteindelijk zal dit de arts extra informatie kunnen leveren, waardoor sommige complicaties kunnen worden voorkomen.

Als eerste stap om dit model te ontwikkelen hebben we een bestaand vloeistof uitwisselingsmodel uitgebreid met een simpel model voor de hartfunctie. Dit geeft de mogelijkheid om de model uitkomsten in termen van klinisch meetbare waarden, zoals gemiddelde bloeddruk en hartslag, te beschrijven. We hebben de modelwaarden bepaald op basis van een experimentele studie tijdens infuustoediening in gezonde vrijwilligers. Met deze waarden kon de gemeten reactie op bloeding en infuustoediening in een onafhankelijke vrijwilligersstudie goed worden voorspeld.

In de kliniek wordt het effect van infuusvocht op de bloedcirculatie vaak beoordeeld op basis van de variatie van de polsdruk en het slagvolume tijdens mechanische beademing, de zogenaamde pulse pressure variation (ppv) en stroke volume variation (svv). Om deze indices te kunnen berekenen, hebben we ons model uitgebreid met deelmodellen voor het kloppende hart, de longcirculatie en de longmechanica. Zodoende kunnen we het effect van spontane ademhaling en mechanische beademing op de bloedsomloop simuleren. Met dit model konden we de ppv, svv en verandering in hartminuutvolume bij beademde patiënten na een infuus toediening goed voorspellen.

Om de stap naar de klinische toepassing te maken hebben we in samenwerking met het Catharina Ziekenhuis Eindhoven retrospectief data verzameld, gemeten bij patënten tijdens de operatie. Om realistische operatie kamer data te kunnen simuleren hebben we het effect van medicijnen toegevoegd. De operatie van drie patiënten is gesimuleerd en daarna zijn de modelvoorspellingen ten aanzien van bloeddruk en hartslag vergeleken met de gemeten waarden. Uit deze studie kunnen we concluderen dat om het precieze verloop van bloeddruk te kunnen voorspellen, alle medicijnen moeten worden meegenomen in het model. Echter, om alleen een gemiddelde bloeddruk te voorspellen tijdens en aan het eind van de operatie zijn anesthesiemedicijnen voldoende. Dit maakt het model minder complex en vergt minder rekentijd.

Aangezien de meeste vloeistof-gerelateerde complicaties optreden na meerdere dagen is het model ook van belang op de intensive care. Daarom hebben we in samenwerking met Maastricht UMC+ een studie opgezet waarbij patiënten na een open-hart-operatie werden gevolgd. De toegediende hoeveelheid vloeistof en medicijnen, bloeddruk, hartslag en urine productie werden vastgelegd en gebruikt voor simulaties. Uit de resultaten blijkt dat met het huidige model de trend van vloeistof opbouw na infuus toediening kan worden voorspeld. Met onze bevindingen hebben we ook kunnen bevestigen dat het interstitium als opslagplaats werkt. Het grootste gedeelte van het overschot aan volume wordt hier opgeslagen, waardoor het bloedvolume vrijwel constant blijft. Op de lange termijn kan deze opslag zelfs worden afgeschat als de balans van infuustoe-diening, bloeding, urine productie en verdamping, met een constant aangenomen bloedvolume.

Samenvattend hebben we een wiskundig model ontwikkeld en getest wat het effect van vloeistof op de bloedsomloop en de vloeistofsverdeling in het lichaam kan voorspellen. Dit model kan de basis worden voor een klinisch model om beslissingen over infuustoediening te ondersteunen en uiteindelijk complicaties gerelateerd aan overvulling te verminderen.