Evaluation of the theory of cardiac-output computation from transthoracic impedance plethysmogram

To analyse the limit of the stimation of stroke volume by thoracic impedance plethysmography (SVz), we considered an elastic tube forced with a trapezoidal flow input as a model of the aorta, and, based on Kubicek's equation, the volume input (SVa) was related to its impedance change via the model system parameters such as elasticity, fiuid inertia, peripheral resistance, total impedance across the tube and the rise and fall time of the input. SVz is equal to SVa only when the inflow is a square wave. The ratio SVz/SVa decreases with increasing input rise time, while it increases with increasing fall time, if the maximum flow rate and ejection time of the inflow are held constant. SVz hardly changes in association with changes in elasticity, fluid inertia, peripheral resistance or total impedance. A part of the results, the relationship between SVz, transthoracic total impedance and aortic flow waveform, was also demonstrated in dogs.SommaireAfin d'analyser la limite de l'évaluation du volume des battements par la pléthysmographie (SVz) à impédance trans-thoracique, nous avons considéré l'usage d'un tube élastique forcé à l'aide d'une entrée d'écoulement trapézoidale en tant que modèle d'aorte et, sur la base de l'équation de Kubicek, l'entrée volumétrique (SVa) fut associée à son changement d'impédance (dZ/dt) par l'intermédiaire des paramètres de système du modèle tels que l'élasticité (E), l'inertie du fluide (La), la résistance périphérique (Rs), l'impédance totale à travers le tube (Z0) et la montée/descente du temps de l'entrée (t. andtr). Or,SVz n'est égale àSVa que lorsque l'écoulement d'entrée est une onde carrée. Le rapportSVz/SVa décroît en fonction de l'accroissement detr, alors qu'il augmente en fonction de l'accroissement de tf à condition que le dèbit d'écoulement maximum et le temps d'éjection de l'écoulement d'entrée soient maintenus constants.SVz ne change pour ainsi dire pas en association avec les changements deE, La,Rs etZ0. En plus de ces résultats, la relation existante entreSVz, l'impédance totale transthoracique et la forme d'onde du débit aortique, furent également démontrés sur des chiens.ZusammenfassungUm die Grenze zur Schätzung des Hubvolumens durch thorakale Impedanz-Plethysmographie (SVz) zu analysiren, wurde von einer elastischen Röhre ausgegangen, die von einem trapezförmigen Durchfluß als Modell der Aorta belastet wurde. Beruhend auf der Kubicek-Gleichung wurde die Volumeneingabe (SVa) auf ihre Impedanzänderung (dZ/dt) über die Parameter des Modellsystems wie (E), Trägheitsmoment der Flüssigkeit (La), peripherer Widerstand (Rs), Gesamtimpedanz über die Röhre (Z0) sowie Zeit zum Steigen und Senken der Eingabe (tr &tf) aufeinander in bezug gebracht.SVa entsprichtSVr nur dann, wenn der zugeführte Fluß eine Rechteckwelle ist. Das VerhältnisSVz/SVa nimmt mit steigendemtr ab, währrend es bei steigendentf zunimmt, wenn maximaler Durchfluß und Ausstoßzeit des zugeführten Flusses konstat gehalte werden.SVz ändert sich in Verbindung mit der Änderung vonE, La,Rs undZ0 kaum. Als Teil der Ergebnisse wird ferner das Verhältnis zwischenSVz, der transthorakalen Gesamtimpedanz und der Wellenform des Aortendurchflusses bei Hunden darestellt.