Assessment of end-tidal carbon dioxide and vena cava collapsibility in volume responsiveness in spontaneously breathing patients

Med Klin Intensivmed Notfmed. 2022 Feb;117(1):34-40. doi: 10.1007/s00063-020-00749-1. Epub 2020 Oct 25.

Abstract

Background: The benefit of end-tidal carbon dioxide (ETCO2) and inferior vena cava collapsibility index (IVCCI) in predicting fluid responsiveness in mechanically ventilated patients has been demonstrated. However, the data on spontaneously breathing patients is controversial. This study aims to investigate the accuracy of variations in the ETCO2 (∆ETCO2) and IVCCI (∆IVCCI) gradient in predicting volume responsiveness in spontaneously breathing patients with hypovolemia.

Methods: This was a prospective observational study conducted in an academic emergency department (ED). Spontaneously breathing patients who required fluid resuscitation due to hypovolemia were included in the study. Cardiac output (CO), IVCCI and ETCO2 were measured before and after the passive leg raise (PRL). A change in the CO of ≥15% after the PLR were considered volume responsive. The difference in the ∆ETCO2 and ∆IVCCI were compared between the volume responsive and nonresponsive groups.

Results: A total of 31 patients were included in the study, of whom 15 patients were volume responsive. The difference in the ∆ETCO2 was 4 mm Hg in the volume responsive and 2 mm Hg in the nonresponsive group (p = 0.02). There was no significant difference in ∆IVCCI between the groups. A moderate correlation was detected between the difference in ∆ETCO2 and CO (0.585; p = 0.001).

Conclusion: ∆ETCO2 can be an alternative method in predicting volume responsiveness in spontaneously breathing patients with hypovolemia.

Zusammenfassung: HINTERGRUND: Der Benefit von endtidalem Kohlendioxid (ETCO2) und Kollapsibilitätsindex der Vena cava inferior (IVCCI) für die Vorhersage der Ansprechbarkeit auf Flüssigkeit bei mechanisch beatmeten Patienten ist nachgewiesen. Die entsprechende Datenlage für spontan atmende Patienten ist jedoch umstritten. Ziel dieser Studie ist es, die Genauigkeit der Variationen des ETCO2- (∆ETCO2) und IVCCI- (∆IVCCI) Gradienten bei der Vorhersage der Volumenansprechbarkeit spontan atmender Patienten mit Hypovolämie zu untersuchen.

Methoden: Dabei handelte es sich um eine in der Notaufnahme (ED) eines Lehrkrankenhauses durchgeführte prospektive Beobachtungsstudie. In die Studie eingeschlossen wurden spontan atmende Patienten, die aufgrund einer Hypovolämie eine Flüssigkeitsreanimation brauchten. Herzzeitvolumen („cardiac output“, CO), IVCCI und ETCO2 wurden vor und nach der passiven Beinhebung (PRL) gemessen. Eine Veränderung des CO von ≥15% nach der PRL wurde als Hinweis für ein Ansprechen auf das Volumen bewertet. ∆ETCO2 und ∆IVCCI wurde zwischen den beiden Gruppen – auf Volumen reagierende und auf Volumen nichtreagierende Patienten – verglichen.

Ergebnisse: Insgesamt 31 Patienten wurden in die Studie eingeschlossen. 15 von ihnen reagierten auf Volumengabe. Der Unterschied in der ∆ETCO2 betrug 4 mmHg in der auf Volumen reagierenden und 2 mmHg in der auf Volumen nicht reagierenden Gruppe (p = 0,02). Es gab keinen signifikanten ∆IVCCI-Unterschied zwischen den Gruppen. Es ließ sich eine moderate Korrelation zwischen dem Unterschied in ∆ETCO2 und CO feststellen (0,585; p = 0,001).

Schlussfolgerung: ∆ETCO2 kann eine alternative Methode für die Vorhersage der Volumenansprechbarkeit spontan atmender Patienten mit Hypovolämie darstellen.

Keywords: Capnography; Cardiac output; Hypovolemia; Oxygen deficiency; Shock.

Publication types

  • Observational Study

MeSH terms

  • Carbon Dioxide*
  • Cardiac Output
  • Fluid Therapy*
  • Humans
  • Prospective Studies
  • Vena Cava, Inferior / diagnostic imaging

Substances

  • Carbon Dioxide