Hemodynamics — Basic Principles
หน้านี้เป็น hub ของ invasive hemodynamics ในห้องสวนหัวใจ ครอบคลุม Swan-Ganz, การวัด cardiac output (Fick / thermodilution), การคำนวณ resistance, shunt (Qp:Qs), valve area (Gorlin), pressure waveforms และ PV loops. สำหรับ mechanical circulatory support ดูรายละเอียดที่ MCS (Mechanical Circulatory Support) — Durable LVAD & Temporary MCS (IABP · Impella · VA-ECMO); สำหรับ coronary physiology (FFR/iFR) ดู Coronary Blood Flow & Myocardial Ischemia (FFR · Microvascular Dysfunction · Ischemic Cascade)
⚠️ หมายเหตุความปลอดภัยของสูตร (formula sanity): ค่าคงที่ในสูตร hemodynamics เป็นตัวกำหนดผลลัพธ์โดยตรง ค่าคงที่ผิดทำให้ valve area ผิดแบบเงียบ ๆ สูตรในหน้านี้ทุกตัว ตรวจสอบกับแหล่งอ้างอิงแล้ว (ดู 🔍 Verification status ท้ายหน้า) และได้ แก้ค่าคงที่ที่คลาดเคลื่อนจากต้นฉบับ ไว้แล้ว (Gorlin aortic = 44.3 ไม่ใช่ 44.5; mitral = 37.7 ไม่ใช่ 38; stroke work = 0.0136 ไม่ใช่ 0.0144)
1. 🎈 Swan-Ganz (Pulmonary Artery Catheter, PAC)
ข้อบ่งชี้ (ไม่ทำ routine — ไม่มี mortality benefit): ประเมิน hemodynamic ที่ไม่แน่นอน, cardiogenic shock ระยะสั้น, ประเมินก่อน heart transplant / MCS, refractory/recurrent HF, ช่วย wean inotrope
Contraindications: severe coagulopathy/thrombocytopenia, TV/PV mechanical prosthesis, pacemaker lead ที่เพิ่งใส่, LBBB (เสี่ยง complete heart block เพราะ catheter อาจกด RBB — เตรียม pacing)
ระยะทางโดยประมาณจากตำแหน่งใส่ (แต่ละช่วง < 15 cm): ผ่านลำดับ IJV, RA, RV, PA จนถึง PCWP ตามลำดับ; ปลาย catheter ควรอยู่ West zone 3 (ครึ่งล่างของปอด) เพื่อให้ PCWP สะท้อน LAP จริง
| Parameter | ค่าปกติ |
|---|---|
| RA (mean) | 0–6 mmHg |
| RV | 24/0–6 mmHg |
| PA | 24/8–12 (mean < 20) mmHg |
| PCWP (mean) | < 12 mmHg |
| Cardiac index (CI) | 2.5–4.0 L/min/m² |
| SVR | 800–1200 dyne·s·cm⁻⁵ |
| PVR | < 3 Wood units (< 240 dyne·s·cm⁻⁵) |
PCWP ↔ LVEDP: ปกติ PCWP ≈ LVEDP (วัด PCWP ที่ จุดเริ่ม QRS หรือกึ่งกลางของ a-wave / c-wave). ปกติ mean PCWP ต่ำกว่า PA diastolic ~1–3 mmHg
- PCWP > LVEDP: MS, mitral annular calcification, MR, PE, LA myxoma, cor triatriatum
- PAEDP < PCWP (ผิดปกติ): decreased LV compliance, สูง LVEDP, AR
- Severe MR: mean PCWP อาจ > PA diastolic (giant v wave)
- Pulmonary HTN: mean PCWP ต่ำกว่า PA diastolic ≥ 3 mmHg
Invasive exercise hemodynamics: เมื่อ resting PCWP ปกติแต่ยังสงสัย HFpEF ให้ต่อด้วย supine cycle exercise ผ่าน PAC เดิม เกณฑ์วินิจฉัยคือ peak exercise PCWP ≥25 mmHg ในท่า supine (ท่านั่ง/upright ใช้ ≥20 mmHg) ต่างจาก resting cutoff ≥15 mmHg ที่ใช้วินิจฉัยได้เลยเมื่อค่าสูงอยู่แล้วโดยไม่ต้องออกกำลัง (รายละเอียด phenotype ดูหน้า HFpEF)
PEEP effect: ทุก ๆ PEEP ที่เพิ่ม 5 mmHg → PCWP อ่านสูงขึ้นเทียม ~2–3 mmHg
Damping: overdamped = คลื่นแบน (air bubble/clot/kink); underdamped = ring artifact/overshoot
2. 🌊 Pressure Waveforms (RA/CVP · PCWP · a-c-v)
RA/CVP: prominent a wave (atrial contraction); PCWP: prominent v wave (LA filling). LA เทียบ PCWP: v wave ของ PCWP มา ช้ากว่า (delay จากการส่งผ่านปอด)
ความสัมพันธ์กับ ECG: a wave ตามหลัง P ~80 ms (ราว R wave); c wave = valve bulging ต้น systole (= LVEDP บน monitor); v wave ~ T wave; x descent = atrial relaxation; y descent = ventricular filling หลัง AV valve เปิด
| สิ่งที่เห็น | สาเหตุ |
|---|---|
| Large a wave | ↑RA resistance (TS, tricuspid atresia, RA myxoma) หรือ ↓RV compliance (PHT, PS, acute PE, RV infarct) |
| Cannon a wave | AV dissociation (atrium บีบใส่ปิด TV) — complete heart block, VT |
| Absent a wave | AF |
| Giant v wave (> 10 mmHg) | ขวา (CVP): TR, ASD; ซ้าย (PCWP): MR, MS, VSD, LV failure |
| Rapid/deep y descent | Constrictive pericarditis, RCM |
| Blunted y descent | Tamponade, TS, atrial myxoma |
3. 💉 Cardiac Output — Fick & Thermodilution
Fick principle (แม่นในภาวะ high-output; ต้อง steady state):
CO (L/min) = VO₂ / [ Hb × 1.34 × 10 × (SaO₂ − SvO₂) ]
- VO₂ = oxygen consumption (mL/min) — วัดตรง หรือประมาณจาก nomogram (~3 mL/kg หรือ 125 mL/min/m²)
- 1.34–1.36 mL O₂/g Hb (oxygen-carrying capacity; แหล่งอ้างอิงใช้ต่างกันเล็กน้อย); ×10 แปลงหน่วย Hb g/dL → g/L
- SaO₂, SvO₂ = สัดส่วน (เช่น 0.95); SvO₂ ใช้ mixed venous จาก PA
- High CO → AV O₂ difference แคบ; Low CO → AV O₂ difference กว้าง
Thermodilution: CO แปรผกผันกับพื้นที่ใต้กราฟ (AUC) ของ temperature curve
- Underestimate (อ่านต่ำกว่าจริง): severe TR/PR, severe AR
- Overestimate / ไม่น่าเชื่อถือ: low-output state, severe MR, L→R หรือ R→L shunt, AF/irregular HR
- ความแม่นภายใต้เงื่อนไขอุดมคติ: Fick ~10%, TD 5–20%; TD แม่นกว่าใน low-output ถ้าไม่มี TR/shunt
Mixed venous saturation (โดย echo/สูตร): SvO₂ = (3×SVC + IVC)/4. ปกติ IVC O₂sat > SVC O₂sat (ไตได้เลือดมากแต่สกัด O₂ น้อย); Low CO → ↑extraction → low SvO₂; sepsis/cyanide poisoning → เซลล์สกัด O₂ ไม่ได้ → high SvO₂
4. 🔁 Resistance (PVR · SVR)
SVR (Wood units) = (MAP − RAP) / CO
PVR (Wood units) = (mPAP − PCWP) / CO
Wood units × 80 = dyne·s·cm⁻⁵
- PVR ปกติ < 3 Wood units; PVRi = PVR × BSA (คูณ ไม่ใช่หาร)
- SVR ปกติ 800–1200 dyne·s·cm⁻⁵
5. 🕳️ Shunt Detection (Qp:Qs & O₂ step-up)
Qp/Qs = (SaO₂ − SvO₂) / (PvO₂ − PaO₂)
โดย SaO₂ = systemic arterial (aorta), SvO₂ = mixed venous, PvO₂ = pulmonary vein, PaO₂ = pulmonary artery
- Qp:Qs > 1.5 = significant L→R shunt (พิจารณาปิด); < 1.0 = R→L shunt
- O₂ step-up ที่มีนัยสำคัญเมื่อ Qp:Qs > 1.3
7-5-5-7 rule (O₂ saturation step-up thresholds):
| ระดับ | Δ%Sat | Min Qp:Qs | DDx |
|---|---|---|---|
| Atrial (SVC/IVC→RA) | ≥ 7% | 1.5–1.9 | ASD, PAPVR, VSD+TR, ruptured sinus of Valsalva, coronary fistula to RA, Gerbode defect |
| Ventricular (RA→RV) | ≥ 5% | 1.3–1.5 | VSD, PDA+PR, coronary fistula to RV |
| Great vessel (RV→PA) | ≥ 5% | 1.3 | Aortopulmonary window, aberrant coronary, PDA |
| Any level (SVC→PA) | ≥ 7% | 1.3 | ทั้งหมดข้างต้น |
6. 🫀 Valve Area — Gorlin, Hakki, Continuity, PHT
Gorlin (ค่าคงที่ต่างกันตามลิ้น — ตรวจสอบแล้ว):
AVA (cm²) = CO(mL/min) / [ 44.3 × SEP(s/beat) × HR × √(mean gradient) ]
MVA (cm²) = CO(mL/min) / [ 37.7 × DFP(s/beat) × HR × √(mean gradient) ]
- Valve flow = CO / (SEP × HR) สำหรับ aortic; = CO / (DFP × HR) สำหรับ mitral
- SEP = systolic ejection period (aortic opening → dicrotic notch); DFP = diastolic filling period
- 🔴 ต้นฉบับใช้ 44.5 (aortic) และ 38 (mitral) — ผิด; ค่าคงที่ที่ถูกต้องคือ 44.3 และ 37.7
Hakki (simplified — ประมาณเร็ว): Valve area ≈ CO(L/min) / √(peak-to-peak หรือ mean gradient) — แม่นน้อยกว่า Gorlin โดยเฉพาะเมื่อ HR ผิดปกติมาก (ไม่คิด SEP/DFP)
Continuity equation (echo): AVA = 0.785 × D²_LVOT × (VTI_LVOT / VTI_AV); Dimensionless index = VTI_LVOT / VTI_AV; SV = 0.785 × D²_LVOT × VTI_LVOT
Bernoulli: ΔP = 4v²; ถ้า proximal velocity > 1 m/s → ΔP = 4(v²_distal − v²_proximal)
Pressure half-time: MVA (MS) = 220/PHT; TVA (TS) = 190/PHT; PHT (ms) = 0.29 × deceleration time
Stroke work (ตรวจสอบแล้ว): SW (g·m/beat) = SV × (MAP − PCWP) × 0.0136; SWI = SW/BSA (ปกติ ~50–62 g·m/m²/beat)
- 🔴 ต้นฉบับใช้ 0.0144 — ค่าคงที่ที่ถูกต้องคือ 0.0136 (แปลง mmHg·mL → g·m)
Coronary flow reserve = peak hyperemic velocity / baseline velocity; FFR = mean distal pressure / mean aortic pressure (ดูรายละเอียด cutoff ที่หน้า FFR)
7. 💧 Fluid Responsiveness
Positive-pressure ventilation cutoffs:
- SVV > 13%; PPV > 11% (TV ≥ 7 mL/kg) หรือ > 8% (TV < 7 mL/kg); PPV = (PPmax − PPmin)/[(PPmax+PPmin)/2] × 100
- IVC distensibility > 15% (วัด 1 cm จาก hepatic vein junction)
- Spontaneous breathing: IVC collapsibility index > 40%
Fluid challenge / passive leg raise (PLR): responsive = CO ↑ ≥ 15% หลังให้ colloid 500 mL/15 นาที (thermodilution); PLR (นั่ง 45° → นอนราบ ยกขา 45°) + CO monitor, cutoff CO ↑10% (intubated) / 12% (spontaneous) — จำกัดใน ↑intra-abdominal pressure/severe hypovolemia. LV dysfunction ใช้ crystalloid > 200 mL/15–30 นาที. Fluid responsiveness ≠ hypovolemia
8. 🔀 PV Loops (Pressure-Volume)
Mechanical circulatory support:
| Device | Afterload | Contractility | Preload |
|---|---|---|---|
| IABP | ↓ | เท่าเดิม | เท่าเดิม |
| LVAD | เท่าเดิม | เท่าเดิม (เสีย isovolumic periods → loop เป็นรูปสามเหลี่ยม) | ↓ (unloading) |
| VA-ECMO | ↑ | เท่าเดิม | ↓ |
| Impella | ↓ wall stress/afterload | เท่าเดิม | ↓ LV volume |
Disease-state loops: HOCM = เลื่อนไป volume เล็ก pressure สูง (outflow obstruction); Tamponade = คล้าย MS แต่ pressure ต่ำ (↓preload); ASD = คล้าย MS แต่ ↓LV systolic pressure; PDA = ↑SV, ↓afterload/LV systolic pressure (คล้าย MR แต่ isovolumic contraction ปกติ); TOF = ช่วง isovolumic contraction กลับมี volume ลดลง (สัมพันธ์กับ R→L shunt fraction)
Intervention: CRT = เลื่อนซ้าย + ↑contractility; post-MitraClip / post-TAVI = เปลี่ยน Ees line
9. 📉 Valvular & Pericardial Waveform Patterns
AS / HOCM:
- Doppler mean gradient ≈ cath mean; Doppler peak gradient ≈ peak instantaneous cath; cath peak-to-peak < peak instantaneous
- Carabello’s sign (AVA < 0.6 cm²): เมื่อดึง catheter จาก LV → aorta, aortic pressure ↑ > 5 mmHg (catheter เดิมกีดขวางรู valve แคบ)
- Brockenbrough–Braunwald–Morrow sign (HOCM): หลัง PVC → ↑LVOT gradient แต่ aortic pulse pressure ลดลง (ต่างจาก valvular AS ที่ pulse pressure เพิ่ม); arterial waveform spike-and-dome, early-peaking
- Post-PVC ใน AS: ↑pulse pressure, ↑gradient; arterial upstroke ช้า (pulsus parvus et tardus)
MS: gradient คร่อม diastole; พื้นที่ระหว่าง PCWP กับ LVEDP diastolic curve = mean gradient; หลัง PBMV ที่เกิด severe MR → hypotension + ↓pulse pressure
RV infarct: RAP/PCWP > 0.8 (หรือ CVP/PCWP ≥ 0.67); RA prominent y; Kussmaul’s
Constrictive vs Restrictive vs Tamponade vs RV infarct:
| Parameter | Constrictive | Restrictive (RCM) |
|---|---|---|
| EDP equalization (LVEDP−RVEDP) | ≤ 5 mmHg | > 5 mmHg |
| PA systolic | < 55 mmHg | > 55 mmHg |
| RVEDP / RVSP | > 1/3 | ≤ 1/3 |
| Dip-plateau (square-root sign) | มี (> 7 mmHg) | อาจมี (> 7 mmHg) |
| Ventricular interdependence (inspiration) | RV↑/LV↓ discordance | concordant (RV↓/LV↓) |
| Kussmaul’s sign | มี | respiratory variation ปกติ |
- Constrictive: deep X + deep Y (W-shape, pressure สูง); square-root sign; RV–LV discordance ตอนหายใจเข้า (สำคัญที่สุด)
- Restrictive: blunt X, deep Y; RV–LV concordance
- Tamponade: deep X, blunt Y (M/square); pulsus paradoxus บ่อย; RA/RV diastolic collapse
- Effusive-constrictive: tracing เปลี่ยนจาก tamponade → constrictive หลังเจาะน้ำ
- DDx ของ LVEDP−RVEDP < 5 mmHg: RCM, tamponade, severe TR, decompensated L-HF, RV infarct, acute MR
Hemodynamic pattern table (Table 52-10):
| ภาวะ | RA | RV | PA | PCW | CI |
|---|---|---|---|---|---|
| Normal | 0–6 | 25/0–6 | 25/0–12 | 6–12 | ≥ 2.5 |
| AMI ไม่มี LVF | 0–6 | 25/0–6 | 30/12–18 | ≤ 18 | ≥ 2.5 |
| AMI + LVF | — | 25–40/0–6 | 30–40/18–25 | > 18 | < 2.0 |
| Biventricular failure | > 6 | 50–60/>6 | 50–60/25 | 18–25 | < 2.0 |
| RV infarct | 12–20 | 30/12–20 | 30/12 | ≤ 12 | < 2.0 |
| Tamponade | 12–16 | 25/12–16 | 25/12–16 | 12–16 | < 2.0 |
| PE (acute) | 12–20 | 50–60/— | 50–60 | ≤ 12 | < 2.0 |
(RV infarct: RAP/PCWP > 0.8; tamponade = diastolic equalization ของทุกห้อง)
10. 🩹 IABP & Miscellaneous
- Shock on IABP: hypotension + low pulse pressure; augmented pressure = aortic diastolic peak (ไม่ใช่ systolic peak)
- PDA: pullback Ao→PA; PDA+PHT+AS → LV→Ao→PDA→PA→RV pullback
- CVP = RA end-diastolic (zone A/B); RVSP = PASP ถ้าไม่มี PS
🚨 STRICT AVOIDANCE / RED FLAGS
- ค่าคงที่ Gorlin ผิด = valve area ผิดแบบเงียบ ๆ — aortic 44.3, mitral 37.7 (อย่าใช้ 44.5/38); ตรวจ SEP/DFP ให้ตรงลิ้น
- Gorlin ไม่น่าเชื่อถือใน low-flow state (CO ต่ำ, LVEF ต่ำ) — under-estimate area ได้ → ใช้ dobutamine challenge หรือ CT calcium score ยืนยัน low-flow low-gradient AS
- อย่าลืม PEEP ทำให้ PCWP อ่านสูงเทียม (~2–3 mmHg ต่อ PEEP 5); อ่าน PCWP ที่ end-expiration เสมอ
- PAC ไม่ได้ลด mortality (ESCAPE trial, JAMA 2005, n=433: 6-month mortality และ days-alive-out-of-hospital ไม่ต่างจาก clinical assessment อย่างเดียว, adverse event จาก catheter สูงกว่า) ใช้เมื่อ hemodynamic ไม่ชัดเจน ไม่ใช่ routine
- Thermodilution ห้ามเชื่อใน severe TR / shunt / low-output — ใช้ Fick แทน
- LBBB + จะใส่ PAC → เตรียม pacing (เสี่ยง complete heart block ชั่วคราว)
🎯 High-Yield Recall
-
Fick: CO = VO₂ / (Hb × 1.34 × 10 × (SaO₂−SvO₂)); high CO → narrow AV O₂ diff
-
Gorlin: AVA = CO / (44.3 × SEP × HR × √mean grad); MVA ใช้ 37.7 + DFP
-
Hakki: valve area ≈ CO / √gradient (quick, ไม่คิด SEP)
-
Resistance: Wood units × 80 = dyne·s·cm⁻⁵; PVR = (mPAP−PCWP)/CO
-
Qp:Qs = (SaO₂−SvO₂)/(PvO₂−PaO₂); step-up rule 7-5-5-7; Qp:Qs > 1.5 = ปิด
-
Carabello (AVA<0.6): aortic pressure ↑>5 หลัง pullback; Brockenbrough (HOCM): post-PVC pulse pressure ลด
-
Constrictive vs Restrictive: equalization ≤5 vs >5; PASP <55 vs >55; RV–LV discordance = constrictive
-
RV infarct: RAP/PCWP > 0.8; Tamponade: blunt Y; Constriction: deep Y (square-root)
-
🔍 Verification status
✅ Searched & verified (27 ก.ค. 2026):
- Gorlin constant: aortic 44.3, mitral 37.7 — ยืนยัน (wikidoc/JSCAI/omnicalculator). ⚠️ ต้นฉบับ SNC6 ใช้ 44.5 (aortic) และ 38 (mitral) ในหลาย part → แก้เป็น 44.3/37.7 แล้ว
- Fick: CO = VO₂/(Hb×1.34×10×(SaO₂−SvO₂)); 1.34–1.36 mL O₂/g Hb ใช้ต่างกันตามแหล่ง — ✅ (StatPearls)
- Qp:Qs = (SaO₂−SvO₂)/(PvO₂−PaO₂) — ✅ (ต้นฉบับพิมพ์ denominator ผิดเป็น pulm vein−pulm vein → แก้แล้ว)
- Stroke work constant 0.0136 (SV×(MAP−PCWP)×0.0136) — ✅ (LVSWI refs); ต้นฉบับใช้ 0.0144 → แก้แล้ว
- FFR ≤0.80 / iFR ≤0.89 — ✅ (ใช้ที่หน้า FFR)
✅ Searched & verified (29 ก.ค. 2026, revision audit):
- ESCAPE trial (JAMA 2005, n=433): PAC-guided therapy ไม่ลด 6-month mortality หรือเพิ่ม days-alive-out-of-hospital เทียบกับ clinical assessment อย่างเดียว และมี adverse event จาก catheter สูงกว่า — ยืนยัน claim เดิมถูกต้องและตรงกับ trial ที่อ้างจริง
- Invasive exercise PCWP ≥25 mmHg (supine) / ≥20 mmHg (upright) สำหรับวินิจฉัย HFpEF เมื่อ resting PCWP ปกติ — ✅ เพิ่มเป็นเนื้อหาใหม่รอบนี้ สอดคล้องกับเกณฑ์ gold standard invasive testing
- PPV/SVV fluid-responsiveness thresholds: meta-analysis 2024 (69 studies, n=2711 fluid challenges) ยืนยัน pooled threshold PPV ~11.5% (95%CI 10.5–12.4%, AUC 0.87), SVV ~12.1% (95%CI 10.9–13.3%, AUC 0.87) — สอดคล้องกับค่าที่ใช้ในหน้านี้ (PPV 11%/8%, SVV 13%)
⚠️ From source/textbook, not independently re-verified:
- 7-5-5-7 step-up thresholds, Table 52-10 hemodynamic patterns, PHT constants (220/190), fluid responsiveness cutoffs (SVV13/PPV11-8/IVC15/PLR10-12) — เป็นค่าคลาสสิกจากตำรา cath (Kern/Grossman) ผลเป็นที่ยอมรับ
- Carabello 0.6 cm² / >5 mmHg, RAP/PCWP>0.8 RV infarct — textbook values
🔴 ข้อควรระวังทางคลินิก: Gorlin under-estimate ใน low-flow; Hakki ไม่แม่นเมื่อ HR สุดขั้ว — ยืนยันด้วย imaging เสมอ