Left ventricular output derived from the time-derivative and phase velocities of the aortic pressure wave

Abstract

A method of deriving aortic flow from pressures measured in the proximal aorta has been tested. The Womersley equation was used with the pressure gradient substituted by the time derivative of the pressure and the measured phase velocity c′ of each harmonic component. Reflected waves alter the value of c′ and are a source of error when a constant value of c is used, as in previous methods in which dP/dt has been used.

The predicted mean flow was compared with that measured with a flowmeter. The results were N=720, r=0·97, y=1·00x+0·19 ml/s, s.e.e. ±12%. This was not significantly altered by a series of interventions which produced a wide range in stroke outputs.

The prediction of a pulsatile flow wave was less accurate than that for mean flow. Analysis of the results shows that this is due to the fact that any method using the time derivative of the pressure cannot predict the phase of the input impedance; this leads to a distortion of the waveform on resynthesis. The amplitude of the impedance is accurately measured by the present method even when reflections markedly alter the wave velocity, as at slow heartrates. The results for predicting mean flow are shown to be better than those reported by other methods.

Sommaire

Une méthode de dérivation du débit aortique à partir des pressions mesurées dans l'aorte proximale fut testée. L'équation de Womersley fut utilisée ayant substitué à la pente de pression la dérivée de la durée de la pression et la vitesse de phase mesuréec′ de chaque composante harmonique. Les ondes reflétées changent la valeur dec′ et constituent une source d'erreur lorsqu'une valeur constante dec est utilisée, comme dans les méthodes précédantes où on se servit dedP/dt.

Le débit moyen prédit fut comparé au débit mesuré à l'aide d'un débitmètre. Les résultats furent les suivants:N=720,r=0·97,y=1,00,x=0·19 ml/s, s.e.e.±12%. Une série d'interventions produisant une gamme étendue de rendements durant battement ne changea pas ceci de façon importante.

La prédiction d'une onde pulsative de débit fut moins précise que celle du débit moyen. L'analyse des résultats montre que ceci est causé par le fait que toute méthode utilisant la dérivée de la durée de pression ne peut pas prédire la phase de l'impédance d'entrée; ceci mène à une distorsion de l'onde lors de la résynthèse. L'amplitude de l'impédance est mesurée de façon précise à l'aide de la méthode présente même lorsque les réflections changent la vitesse de l'onde de façon importante, tel qu'aux battements cardiaques lents. On démontre que les résultats pour la prédiction du débit moyen sont meilleurs que ceux rapportés pour les autres méthodes.

Zusammenfassung

Eine Methode zur Derivation der aortischen Strömung durch Druckmessung der proximalen Aorta wurde getested. Die Womersley-Formel wurde benutzt, wobei der Druckgradient durch das Zeitderivat des Drucks und die gemessene Phasengeschwindigkeitc′ jeder einzelnen harmonischen Komponente ersetzt wurde. Reflektierte Wellen verändern den Wert vonc′ jeder einzelnen harmonischen Komponente ersetzt wurde. Reflektierte Wellen verändern den Wert vonc′ und sind eine Fehlerquelle, nimmt, manc als Konstante wie in vorherigen Methoden, in welchendP/dt benutzt wurde.

Die vorhergesagte durchschnittliche Strömung wurde mit der, mit einem Durchflussmesser gemessener Strömung verglichen. Die Resultate waren N=720,r=0·97,y=1,00,x+0·19 ml/s, s.e.e.±12%. Diese wurden nicht sehr verändert durch eine Folge von Eingriffen, die einen weiten Umfangan Stossleistungen produzierten.

Die Schätzung pulsierender Strömungswellen war weniger akkurat als die für die Durchschnitts-strömung. Eine analyse der Resultate zeigte den Grund dafür: jede Methode, die das Zeit-Derivat des Drucks benutzt, kann die Eingangsimpedanzphase nicht vorhersagen; dies führt zu einer Verzerrung der Wellenform in der Resynthese. Die Impedanz-Amplitude kann genau mit der vorliegenden Methode gemessen werden, selbst wenn die Reflektionen die Wellengeschwindigkeit stark ändern, wie bei langsamen Herzschlägen. Es zeigt sich, dass die Resultate zur Vorhersage der durchschnittlichen Strömung besser sind als die durch andere Methoden erhaltenen Ergebnisse.