无创心排量和血液动力学监测原理比较(孙向东)

课 程 安 排 血 流 动 力 学监 测 有 创 性 血 流 动 力 学 监 测微 创 性 血 流 动 力 学 监 测无 创 性 血 流 动 力 学 监 测指 经 体 表 插 入 各 种 导 管 或 探 头 到 心 腔 或 血 管 腔 内 ，从 而 直 接 测 定 心 血 管 功 能 参 数 的 方 法 。指 采 用 对 机 体 没 有 机 械 损 害 的 方 法 获 得 的 各种 心 血 管 功 能 的 参 数 。指 在 有 创 的 基 础 上 发 展 出 来 的 对 机 体 创 伤 较小 的 监 测 方 法 。 Swan Ganz： 血 流 动 力 学 测 定 的 金 标 准 u 也 称 肺 动 脉 漂 浮 导 管 。 1970年 由 Swan和 Ganz首 先 研 制 成 顶 端 带 有 气 囊 的 导 管 ， 临 床 常 用 于 各 种 复 杂 的 心 血 管 疾 病 诊 断 、 指 导 临 床 治 疗 。 近 年 来 由 于 危 重 症 医 学 的 蓬 勃 发 展 ， Swan-Ganz导 管 被 应 用 于 危 重 症 病 人 的 血 流 动 力 学 监 测 。 u Swan-Ganz导 管 经 静 脉 插 入 上 腔 静 脉 或 下 腔 静 腔 ， 通 过 右 心 房 、 右 心 室 、 肺 动 脉 主 干 、 左 或 右 肺 动 脉 分 支 ， 直 到 肺 小 动 脉 。 u 其 测 定 心 排 量 的 原 理 是 通 过 漂 浮 导 管 在 右 心 房 上 部 一 定 的 时 间 注 入 一 定 量 的 冷 水 ， 该 冷 水 与 心 内 的 血 液 混 合 ， 使 温 度 下 降 ， 温 度 下 降 的 血 流 到 肺 动 脉 处 ， 通 过 该 处 热 敏 电 阻 监 测 血 温 变 化 。 其 后 低 温 血 液 被 清 除 ， 血 温 逐 渐 恢 复 。 肺 动 脉 处 的 热 敏 电 阻 所 感 应 的 温 度 变 化 ， 记 录 温 度 稀 释 曲 线 。 通 过 公 式 计 算 出 CO。 肺 动 脉 漂 浮 导 管 测 定 心 排 量 是 公 认 的“ 金 标 准 ” 。 然 而 监 测 的 有 创 性 和 对 设 备 、技 术 以 及 操 作 人 员 的 要 求 ， 严 重 限 制 了 它 的临 床 应 用 ， 同 时 在 放 置 Swan-Ganz导 管 过程 中 还 有 血 液 感 染 、 心 律 失 常 、 肺 栓 塞 、 肺小 动 脉 破 裂 和 出 血 、 气 囊 破 裂 、 导 管 打 结 等并 发 症 的 隐 患 ， 而 且 费 用 昂 贵 。 目 前 国 内 许多 大 医 院 都 有 Swan-Ganz， 但 是 实 际 用 量很 少 ， 这 主 要 是 受 到 上 述 因 素 的 限 制 。Swan Ganz： 血 流 动 力 学 测 定 的 金 标 准 Swan Ganz： 血 流 动 力 学 测 定 的 金 标 准 科 室 ： 麻 醉 科 、 心 外 科用 途 ： 监 测 、 研 究费 用 ： 昂 贵优 点 ： 公 认 的 金 标 准 Swan Ganz： 血 流 动 力 学 测 定 的 金 标 准 临 床 应 用 判 定 指 标 缺 点液 体 优 化 PCWP/ CVP 静 态 指 标 ；易 受 心 室 顺 应 性 的 影响药 物 滴 定 监 测 结 果 有 5 -1 2 分 钟的 延 迟鉴 别 诊 断 CI+SVRI高 排 低 阻 /低 排 高 阻 操 作 复 杂 ， 并 发 症 多 PICCO - 脉 搏 指 示 剂 连 续 心 排 量 测 定 VIGILEO - 未 经 校 准 的 脉 搏 轮 廓 分 析 技 术 PICCO - 脉 搏 指 示 剂 连 续 心 排 量 测 定 PICCO监 测 仪 是 德 国 PULSION公 司 推 出 的 新 一 代 容 量 监 测 仪（ 同 类 设 备 ： LiDCO Plus） 。技 术 原 理 ： 结 合 了 经 肺 温 度 稀 释 技 术 和 动 脉 脉 搏 波 形 曲 线 下面 积 分 析 技 术 。 该 监 测 仪 采 用 热 稀 释 方 法 测 量 单 次 的 心 排 量 ，并 通 过 分 析 动 脉 压 力 波 形 曲 线 下 面 积 来 获 得 连 续 的 心 排 量 。相 比 于 Swan-Ganz， 其 创 伤 较 小 ， 只 需 要 一 根 中 心 静 脉 导 管和 动 脉 导 管 ， 无 需 使 用 右 心 导 管 。 PICCO 的 缺 点 - 对 于 血 管 张 力 变 化 的 敏 感 性 还 没 有 得 到 临 床 验 证 。 PICCO需 要 通 过 热 稀 释 法 对 个 体 的 血 管 阻 抗 进 行 校 准 ， 并 且 需 要 频 繁 的 对其 进 行 校 准 来 确 保 测 定 的 准 确 性 ， 尤 其 是 在 血 流 动 力 学 发 生 变 化 时 。 有 研 究 显示 ， 在 全 麻 或 硬 膜 外 麻 醉 后 ， 测 定 的 CO值 比 实 际 低 53%； 在 手 术 过 程 中 ， 当牵 拉 主 动 脉 时 ， 测 定 的 CO值 比 实 际 高 40%。 因 此 在 这 种 情 况 下 ， 必 须 对 设 备进 行 校 准 ， 否 则 测 定 的 数 值 没 有 临 床 指 导 意 义 。 由 于 在 使 用 PICCO测 定 心 排 量 时 ， 脉 搏 轮 廓 分 析 是 不 可 或 缺 的 部 分 ， 所 以当 波 形 改 变 时 ， 可 能 预 示 着 需 要 对 设 备 进 行 重 新 校 准 。 多 久 校 准 一 次 目 前 尚 不明 确 ， 但 是 当 儿 茶 酚 胺 或 是 血 管 内 容 量 变 化 引 起 动 脉 波 形 改 变 时 ， 重 新 校 准 是 非 常 必 要 的 。 （ 如 持 续 出 血 、 应 用 升 压 药 、 心 肺 体 外 分 流 时 ） 科 室 ： ICU、 麻 醉 科 、 EICU（ 少 ）用 途 ： 监 测费 用 ： 耗 材 较 贵优 点 ： 1. 相 比 于 漂 浮 导 管 ， 其 创 伤 小 ， 技 术 要 求 略 低 2. 监 测 参 数 多PICCO - 脉 搏 指 示 剂 连 续 心 排 量 测 定 临 床 应 用 判 定 指 标 缺 点液 体 优 化 GEDV/ ITBV /EVLW / SVV 非 连 续 ， 需 打 冰 盐 水 ；易 受 心 室 顺 应 性 的 影响 ；SVV的 局 限 性药 物 滴 定 病 情 或 用 药 发 生 改 变时 ， 需 频 繁 校 准 ， 否则 不 准 确鉴 别 诊 断 CI+SVRI高 排 低 阻 /低 排 高 阻 病 情 或 用 药 发 生 改 变时 ， 需 频 繁 校 准 ， 否则 不 准 确PICCO - 脉 搏 指 示 剂 连 续 心 排 量 测 定 VIGILEO - 未 经 校 准 的 脉 搏 轮 廓 分 析 技 术美 国 爱 德 华 兹 的 Flotrac/Vigileo血 流 动 力 学 监 测 系 统 ， 是 通 过 连 续监 测 动 脉 压 力 波 形 信 息 计 算 得 到 CO和 其 他 血 流 动 力 学 指 标 结 果 ， 因此 该 监 测 方 法 又 称 为 动 脉 波 形 分 析 心 排 出 量 （ APCO） 监 测 。（ 同 类 设 备 ： LiDCO Rapid）APCO是 2005年 诞 生 的 血 流 动 力 学 监 测 方 法 ， 由 Flotrac传 感 器 和Vigileo监 测 仪 两 部 分 组 成 。 该 监 测 方 法 通 过 Flotrac传 感 器 采 集 患 者 外周 动 脉 压 力 波 形 ， 结 合 患 者 年 龄 、 性 别 、 身 高 、 体 重 、 体 表 面 积 所 得到 的 SV进 行 运 算 分 析 ， 从 而 得 到 心 输 出 量 等 血 流 动 力 学 指 标 。Flotrac/Vigileo也 是 一 种 微 创 的 监 测 方 法 ， 仅 需 要 外 周 动 脉 插 管 ，无 需 通 过 中 心 静 脉 插 管 ， 也 无 需 热 稀 释 法 注 射 进 行 校 准 。 VIGILEO 的 缺 点 ：Vigileo/Flotrac 是 一 个 非 常 不 准 确 的 血 流 动 力 学 监 测 设 备 ， 在 某 种 程 度 上可 以 将 其 称 为 一 个 “ 随 机 数 字 发 生 器 ” 。Vigileo虽 然 是 有 创 的 ， 但 其 测 定 的 并 不 是 胸 腔 内 的 血 流 ， 而 是 腕 关 节 的 血流 信 号 。 我 们 知 道 心 排 量 是 在 胸 腔 内 ， 而 不 在 腕 关 节 。 脉 搏 轮 廓 分 析 技 术 测定 的 是 桡 动 脉 内 的 的 压 力 ， 而 到 达 桡 动 脉 的 血 流 量 只 占 心 排 量 的 1-2%。其 测 定 原 理 是 将 压 力 曲 线 下 面 积 乘 以 校 准 常 数 （ 厂 家 提 供 ） ， 由 此 计 算 出心 排 量 数 值 。 当 病 人 使 用 血 管 收 缩 剂 或 扩 张 剂 时 ， 也 就 是 动 脉 对 于 低 灌 注 压或 是 高 灌 注 压 做 出 收 缩 或 舒 张 反 应 时 ， Vigileo测 定 的 数 值 是 不 准 确 的 。 这 是因 为 Vigileo是 一 个 非 校 准 的 设 备 ， 其 校 准 只 是 通 过 厂 家 提 供 的 校 准 常 数 来 完成 的 。 厂 家 提 供 的 校 准 常 数 100是 假 定 每 次 到 达 腕 关 节 的 血 流 量 都 是 CO的1%， 然 而 实 际 每 次 到 达 腕 关 节 的 血 流 量 并 不 是 CO的 1%， 因 此 校 准 常 数 应 该 因 此 而 改 变 ， 而 不 能 固 定 为 100。 临 床 应 用 判 定 指 标 缺 点液 体 优 化 SVV 1 0 0 %机 械 通 气 ；无 心 律 失 常 ；潮 气 量 大 于 8 1 0 ml/kg体 重药 物 滴 定 病 情 或 用 药 发 生 改 变时 ， 准 确 度 低鉴 别 诊 断 CI+SVRI高 排 低 阻 /低 排 高 阻 病 情 或 用 药 发 生 改 变时 ， 准 确 度 低VIGILEO - 未 经 校 准 的 脉 搏 轮 廓 分 析 技 术 VIGILEO - 未 经 校 准 的 脉 搏 轮 廓 分 析 技 术Vigileo监 护 仪 FloTrac 传 感 器 应 用 对 机 体 组 织 没 有 机 械 损 伤 的 方 法 ， 经 皮 肤 或 黏 膜 等 途 径 间 接 取 得有 关 心 血 管 功 能 的 各 项 参 数 ， 其 特 点 是 安 全 、 没 有 或 很 少 发 生 并 发 症 理 想 的 无 创 血 流 动 力 监 测 系 统准 确 ： 提 供 与 创 伤 性 监 测 近 似 的 信 息连 续 ： 能 连 续 同 步 显 示 生 理 数 据 安 全 ： 对 病 人 安 全 ， 没 有 或 很 少 并 发 症灵 敏 ： 根 据 检 测 值 可 对 循 环 功 能 障 碍 做 早 期 诊 断 和 纠 正 经 胸 连 续 多 普 勒 -USCOM经 胸 生 物 阻 抗 法 -BioZ ICG /NICOM13 4 经 食 道 超 声 心 动 图 -TEE 2 二 氧 化 碳 重 吸 法 -NICO 19 采 用 连 续 多 普 勒 超 声 波 技 术 ， 通 过 测 量 主 动 脉 或 者 肺动 脉 的 射 血 速 度 再 乘 以 其 管 腔 截 面 面 积 ( 管 腔 面 积 通 过 已 知 的 身 高 体 重 公 式 换 算 得 知 ) ， 计 算 出 每 搏 量 等 指 标 。经 胸 连 续 多 普 勒 法-USCOM 超 声 心 输 出 量 监 测 系 统 Stroke Distance Determined by CW Doppler Profile 每搏距离是多普勒直接监测参数Area under Doppler profile = velocity time integral （vti）速 度 时 间 积 分 VTI=每 博 血 流 速 度 每 博 时 间 每 搏 射 血 距 离 Linear relationship with Height 和 身 高 呈 线 性 关 系 Neonates (50cm / 20ins) Weight 和 体 重 呈 线 性 关 系 New perspectives in the assessment of cardiac chamber dimensions during development and adulthood.Nidorf, S.M., Picard, M.H ., Triulzi, M.O., Thomas ,J.D. Newell, J., King, M.E., Weyman, A.E.JACC, Vol. 19, No.5. April, 1992, 983-8. 流 通 面 积 运 算 法 则Height = Area Aortic AccessLV CO Pulmonary AccessRV CO探 头 放 置 位 置 经 胸 连 续 多 普 勒 法左 心 排 量 右 心 排 量 USCOM 无 创 超 声 血 流 动 力 学 检 测 仪 把 一 个 小 型 多 普勒 探 头 ， 从 胸 骨 上 窝 来 测 量 主 动 脉 血 流 量 （ 左 心 排量 ） ， 从 肋 间 隙 亦 可 测 量 肺 动 脉 血 流 量 （ 右 心 排 量 ） 优 势 及 专 家 评 价 ：u无 创 、 安 全 、 患 者 易 接 受u可 对 新 生 儿 、 早 产 儿 进 行 监 测u无 耗 材 、 使 用 成 本 低 廉u实 时 监 测 左 心 和 右 心 的 心 排 量u考 虑 到 USCOM完 全 无 创 、 准 确 、 床 旁 实 时 监 测 且 操 作 简 单 ， 故 临 床 上 值 得 推 广 使 用 USCOM进 行 容 量 反 应 性 预 测 。 -中 华 医 学 会 ICU全 国主 委 于 凯 江uUSCOM无 创 超 声 心 输 出 量 测 定 可 提 供 较 为 可 靠 的 心 排 指 数 ， 尽 管 在 血 流 动 力 学 方 面 存 在 一 定 局 限 性 ， 但 由 于 其 快 速 、 便 捷 、 无 创 、 安 全等 特 点 ， 比 较 适 合 在 急 诊 科 中 的 应 用 。 -中 华 医 学 会 急 诊 全 国 主 委 于学 忠 连 续 波 多 普 勒 超 声 波 技 术 连 续 波 多 普 勒 超 声 波 技 术 局 限 性1. 需 要 受 过 简 单 操 作 指 导 的 医 生 、 护 士 亲 手 操 作 。 一 次 操 作 时 间 约 1至 2分 钟 。2. 在 应 用 中 我 们 发 现 ， 肥 胖 、 严 重 肺 气 肿 、 CO明 显 低 下 患 者取 得 满 意 信 号 有 一 点 困 难 。 -于 凯 江 经 胸 生 物 阻 抗 法 -ICG BioZ/NICOM/Physioflow/千 帆 原 理 基 本 原 理 ： 欧 姆 定 律 （ 电 阻 电 压 /电 流 ） 人 体 血 液 、 骨 骼 、 脂 肪 、 肌 肉 具 有 不 同 的 导 电 性 ， 血 液 和 体 液 阻 抗最 小 ， 骨 骼 和 空 气 阻 抗 最 大 随 着 心 脏 收 缩 、 舒 张 ， 主 动 脉 内 的 血 流 量 发 生 着 变 化 ， 电 流 通 过 胸部 的 阻 抗 也 产 生 相 应 的 变 化 测 定 左 心 室 收 缩 时 间 间 期 并 计 算 出 每 搏 量 ， 然 后 再 演 算 出 一 系 列 心功 能 参 数 特 点 ： 无 创 ， 只 需 在 病 人 颈 部 、 胸 部 两 侧 各 贴 一 对 电 极 。缺 点 ： 1、 抗 干 扰 能 力 差 ， 易 受 周 围 电 设 备 的 影 响 ， CO读 数 不 准 ； 由 于 其 测 定 的 是 阻 抗 ， 因 此 CO读 数 严 格受 到 电 极 片 位 置 的 影 响 ； 对 测 定 人 群 有 限 制 ， 肥 胖 患 者和 儿 童 不 适 用 ； 测 定 过 程 中 易 受 到 病 人 运 动 、 呼 吸 等 因素 的 影 响 。 由 于 BioZ的 以 上 缺 点 极 大 限 制 了 它 在 临 床 的 应 用 ， 导 致 其 目 标 科 室 由 ICU、 手 术 室 和 急 诊 转 至 保 健 科 、 体 检 科 、 老 年 科 等 一 些 无 关 紧 要 的 科 室 。 经 胸 生 物 阻 抗 法 -ICG 二 氧 化 碳 重 复 吸 入 法 （ NICO）原 理 受 检 者 重 吸 入 上 次 呼 出 的 部 分 气 体 （ 成 人 100 200ml） ， 考虑 到 吸 入 的 二 氧 化 碳 量 较 少 ， 重 吸 入 时 间 短 ， 而 二 氧 化 碳 在 体内 贮 存 体 积 较 大 ， 故 假 设 混 合 静 脉 血 二 氧 化 碳 浓 度 保 持 不 变 通 过 呼 气 末 二 氧 化 碳 分 压 （ PETCO2） 与 二 氧 化 碳 解 离 曲 线 间接 推 算 CaCO2 心 排 血 量 值 心 输 出 量 通 过 肺 泡 有 通 气 的 部 分 （ 即 肺 泡 毛 细 血 管 血 流 量 ） +心 输 出 量 中 未 进 行 气 体 交 换 部 分 （ 即 分 流 部 分 ） 。前 者 是 测 量 值 ， 后 者 是 测 算 值vFicks 法VCO2 =CO (CvCO2 -CaCO2 )CO=VCO2 /(CvCO2 -CaCO2 ) NICO-测 量 参 数 v缺 点 缺 少 心 脏 前 负 荷 指 标 的 监 测 （ PAP、PAWP、 CVP） 仅 适 用 于 机 械 通 气 患 者 建 立 在 假 设 混 合 静 脉 血 CO2 浓 度 不变 基 础 上 ， 凡 影 响 混 合 静 脉 血 CO2 、死 腔 潮 气 量 比 及 肺 内 分 流 情 况 均 影响 结 果v优 点 无 创 连 续 呼 吸 功 能 参 数 监 测 NICO监 护 仪 可 用 于 包 括 成 人 、 儿 童和 新 生 儿 在 内 的 所 有 病 人 。NICO-优 缺 点 经 食 道 超 声 心 动 图 (TEE) Transesophageal echocardiography(TEE)， 临 床 应 用 已 久 将 一 带 有 多 普 勒 和 M型 超 声 探 头 的 导 管 经 口 插 入 食 道 ， 距 门 齿 30 45 cm(此 点 的 食 管 恰 与 降 主 动 脉 相 平 行 )， 根 据 显 示 屏 上 的 主 动 脉 壁 、 血 流波 形 及 多 普 勒 声 音 上 下 旋 转 调 整 探 头 位 置 直 至 获 得 满 意 的 信 号 质 量 测 量 降 主 动 脉 血 流 、 主 动 脉 直 径 、 CO、 SV、 外 周 血 管 阻 力 等 参 数 计 算 公 式 ： CO 降 主 动 脉 血 流 降 主 动 脉 横 截 面 积 70 经 食 道 超 声 心 动 图 (TEE)-优 缺 点v缺 点 价 格 非 完 全 无 创 需 要 专 业 人 员 难 以 在 ICU持 续 监 测 声 束 与 肺 动 脉 血 流 始 终 存 在 较 大 夹角 ， 难 以 用 于 右 心 CO 优 点 直 接 监 测 容 量 与 心 腔 内 径 CO、 CI、 EF 心 脏 结 构 与 功 能 问 题 术 中 监 测 不 干 扰 术 野v禁 忌 食 道 狭 窄 或 肿 瘤 、 急 性 食 管 炎 、 食 道 憩 室 、 食 道 静 脉 曲 张伴 出 血 高 危 患 者 颈 椎 及 上 段 胸 椎 损 伤 累 及 脊 髓 近 期 食 道 、 气 道 手 术 史 伴 严 重 出 血 小 结 目 前 ， 采 用 热 稀 释 法 的 漂 浮 导 管 仍 然 作 为 测 量 心输 出 量 （ CO） 金 标 准 。 监 测 是 手 段 ， 组 织 灌 注 是 目 标 ， 指 导 治 疗 是 中 心 有 创 微 创 无 创 是 趋 势