Differential contribution of skin impedance and thoracic volume to transthoracic impedance during external defibrillation

Abstract 

Background: Two mechanisms by which firm external paddle force decreases transthoracic impedance (TTI) have been proposed. Decreased impedance at the paddle-skin interface has been assumed to be the primary mechanism, but expulsion of air from the lungs, reducing lung volume is also likely to contribute. The relative contribution of each mechanism is unknown. Methods and results: Thirty five intubated patients undergoing general anaesthesia for cardiac surgery were studied. TTI across external defibrillation paddles was measured as paddle force was increased to 12kgf. Measurements were performed twice; once allowing the volume of the lungs to change and once with lung volume held at functional residual capacity. TTI with constant lung volume was significantly higher at all paddle forces (P<0.001), confirming that a reduction in lung volume contributes to the decrease in TTI. At an optimal paddle force of 8kg, the reduction in lung volume contributed to 16.2% of the overall decrease in TTI. Conclusion: The decrease in TTI seen with increasing external paddle force is due primarily to improved electrical contact at the paddle-skin interface, with a decrease in thoracic volume accounting for no more than 16% of the overall decrease at forces used clinically.

Sumàrio 

Introdução: Têm sido propostos dois mecanismos através dos quais a força exercida nas pás externas diminui a impedância transtorácica (TTI). A redução da impedância na interface pá-pele tem sido assumida como o principal mecanismo, mas é provável que o esvaziamento do ar dos pulmões, reduzindo o volume pulmonar, também contribua. Desconhece-se a contribuição relativa de cada mecanismo. Métodos e resultados: Foram estudados 35 doentes entubados sob anestesia geral para cirurgia cardı́aca. A TTI através as pás de desfibrilhação foi avaliada à medida que a força nas pás era aumentada até 12kg. As medições foram realizadas duas vezes; uma permitindo que o volume pulmonar se alterasse e outra com o volume pulmonar mantido na capacidade residual funcional. A TTI mantendo o volume pulmonar constante foi significativamente maior para todos os nı́veis de força nas pás (P>0.001), confirmando que a redução do volume pulmonar contribui para a diminuição da TTI. Com nı́veis óptimos de força nas pás de 8kg, a redução do volume pulmonar contribuiu para 16.2% da diminuição total da TTI. Conclusão: A redução da TTI observada com o aumento da força nas pás é devida primariamente ao contacto eléctrico melhorado na inferface pá-pele e a redução do volume torácico não contribui em mais do que 16.2% para a diminuição global nas forças clinicamente usadas.

Resumen 

Antecedentes: Se han propuesto dos mecanismos por medio de los cuales una fuerza firme aplicada sobre las paletas externas disminuye la impedancia transtorácica(TTI). Se ha asumido que una impedancia disminuida en la interfase piel-paleta es el mecanismo primario, pero la expulsión del aire de los pulmones, reduciendo el volumen pulmonar también parece contribuir. Se desconoce la contribución relativa de cada mecanismo. Métodos y resultados: Se estudiaron 35 pacientes intubados sometidos a anestesia general para cirugı́a cardı́aca. Se midió la TTI a través de paletas de desfibrilación a medida que la fuerza aplicada sobre ellas subı́a hasta 12kgf. Se realizaron las mediciones 2 veces; una permitiendo que el volumen pulmonar cambiara y la otra con el volumen pulmonar fijo a nivel de capacidad funcional residual. La TTI con volumen pulmonar constante fue significativamente mayor en todas las fuerzas aplicadas sobre las paletas (P < 0.001), confirmando que una reducción en el volumen pulmonar contribuye a la disminución de la TTI. A un nivel óptimo de fuerza sobre las paletas de 8kg, la reducción en el volumen pulmonar contribuyó a un 16.2% de la disminución total de la TTI. Conclusión: La disminución en la TTI observada al aumentar la fuerza aplicada sobre las paletas de desfibrilación externa es debida primariamente a mejor contacto eléctrico en la interfase paleta-piel, con una disminución en el volumen torácico que da cuenta de no mas de el 16% de la disminución total con las fuerzas usadas clı́nicamente.

Keywords:  Defibrillation, Transthoracic impedance, Paddle force

Palavras Chave:  Desfibrilhação, Impedância transtorácica, Força nas pás

Palabras Clave:  Desfibrilación, Impedancia transtorácica, Fuerza sobre paletas