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

Parameterค่าปกติ
RA (mean)0–6 mmHg
RV24/0–6 mmHg
PA24/8–12 (mean < 20) mmHg
PCWP (mean)< 12 mmHg
Cardiac index (CI)2.5–4.0 L/min/m²
SVR800–1200 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

สิ่งที่เห็นสาเหตุ
Large a wave↑RA resistance (TS, tricuspid atresia, RA myxoma) หรือ ↓RV compliance (PHT, PS, acute PE, RV infarct)
Cannon a waveAV dissociation (atrium บีบใส่ปิด TV) — complete heart block, VT
Absent a waveAF
Giant v wave (> 10 mmHg)ขวา (CVP): TR, ASD; ซ้าย (PCWP): MR, MS, VSD, LV failure
Rapid/deep y descentConstrictive pericarditis, RCM
Blunted y descentTamponade, 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):

ระดับΔ%SatMin Qp:QsDDx
Atrial (SVC/IVC→RA)≥ 7%1.5–1.9ASD, PAPVR, VSD+TR, ruptured sinus of Valsalva, coronary fistula to RA, Gerbode defect
Ventricular (RA→RV)≥ 5%1.3–1.5VSD, PDA+PR, coronary fistula to RV
Great vessel (RV→PA)≥ 5%1.3Aortopulmonary window, aberrant coronary, PDA
Any level (SVC→PA)≥ 7%1.3ทั้งหมดข้างต้น

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:

DeviceAfterloadContractilityPreload
IABPเท่าเดิมเท่าเดิม
LVADเท่าเดิมเท่าเดิม (เสีย isovolumic periods → loop เป็นรูปสามเหลี่ยม)↓ (unloading)
VA-ECMOเท่าเดิม
Impella↓ wall stress/afterloadเท่าเดิม↓ 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:

ParameterConstrictiveRestrictive (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↓ discordanceconcordant (RV↓/LV↓)
Kussmaul’s signมีrespiratory 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):

ภาวะRARVPAPCWCI
Normal0–625/0–625/0–126–12≥ 2.5
AMI ไม่มี LVF0–625/0–630/12–18≤ 18≥ 2.5
AMI + LVF25–40/0–630–40/18–25> 18< 2.0
Biventricular failure> 650–60/>650–60/2518–25< 2.0
RV infarct12–2030/12–2030/12≤ 12< 2.0
Tamponade12–1625/12–1625/12–1612–16< 2.0
PE (acute)12–2050–60/—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