危重癥微創/無創血流動力學監測技術

莊燕，陳明祺，戴林峰

(南京中醫藥大學附屬醫院 江蘇省中醫院 重癥醫學科，江蘇 南京 210029)

·綜述·

危重癥微創/無創血流動力學監測技術

莊燕，陳明祺，戴林峰

(南京中醫藥大學附屬醫院 江蘇省中醫院 重癥醫學科，江蘇 南京 210029)

危重癥患者休克的發生率相當高，休克不能及時糾正將明顯增加患者的死亡率。準確鑒別休克原因并及時有效處理對改善患者預后具有至關重要的作用。如何快速、有效地鑒別導致患者休克的主要原因并采取針對性的措施成為危重癥領域重要課題，各種床旁血流動力學監測技術應運而生，使得臨床醫生可以較好地判斷患者的血流動力學狀態并及時評估治療效果。隨著電子計算機、影像及生物技術的發展，床旁血流動力學監測也經歷了不同的發展時期，從單一、間斷、有創監測到多參數、連續、微創或無創監測，為臨床治療決策的制定提供了有力幫助。過去十余年間，血流動力學監測技術在監護病房及手術室得到了快速發展，尤其是各種微創及無創監測技術。微創血流動力學監測技術主要是通過動脈脈搏輪廓分析或者超聲多普勒技術實現對心輸出量的監測，目前應用較多的監測方法包括脈搏指示連續心輸出量監測(PiCCO)及食管多普勒；而無創血流動力學監測技術主要通過連續動脈壓力波形分析或生物電阻抗法/生物電反應法來測量心輸出量。微創及無創監測技術的最大特點是可以用最小的創傷來提供連續的心輸出量參數，并實時顯示患者的液體反應性，從而指導臨床治療。在本文中作者主要總結近年發展起來的微創或無創血流動力學監測技術，以期為臨床工作提供參考。

血流動力學監測； 危重癥； 微創監測； 無創監測； 綜述

危重癥患者休克的發生率相當高，休克不能及時糾正將明顯增加患者的死亡率。導致休克的病因極其復雜，主要涉及以下幾方面異常：低血容量、心臟功能異常以及血管張力改變。準確鑒別休克原因并及時有效處理對改善患者預后具有至關重要的作用。如何快速、有效地鑒別導致患者休克的主要原因并采取針對性的措施成為危重癥領域重要課題，各種床旁血流動力學監測技術應運而生，使得臨床醫生可以較好地判斷患者的血流動力學狀態并及時評估治療效果。肺動脈導管的使用因其操作復雜、有創且獲益不大而逐漸減少[1]。跨肺熱稀釋法監測技術相對而言創傷要小，盡管在一些使用經驗豐富的病房其并發癥發生率很低，但也需要置入中心靜脈及股動脈導管，且存在血流感染風險[2]。隨著電子計算機、影像及生物技術的進步，微創/無創血流動力學監測技術也得到了較快發展。近年開始強調液體反應性，主要是基于以下兩點：首先，部分危重癥患者補液治療后未見心輸出量的增加(無液體反應性)；其次，危重癥患者液體超負荷將導致死亡率增加[3]。如何準確評估危重癥患者的液體反應性并指導有效安全的液體治療對于改善預后非常重要[4]。微創及無創監測技術的最大特點是可以提供連續的心輸出量以及實時顯示患者的液體反應性。下文作者就近年發展起來的微創或無創血流動力學監測技術作一簡單介紹，以期為臨床工作提供參考。

1 微創血流動力學監測技術

微創血流動力學監測技術主要是通過動脈脈搏輪廓分析或者超聲多普勒技術實現的，主要特點就是通過監測心輸出量來反映患者循環狀況。

1.1 基于動脈脈搏輪廓分析法的血流動力學監測技術

根據心室- 動脈相關關系，左心室每搏量及動脈順應性主要決定了動脈脈搏壓力及其輪廓，所以可根據壓力脈搏波形估測每搏量[5]。不同生產廠家的設備會采用不同的算法，總體而言，需要外部校準的設備估測的心輸出量更準確可靠些，但是需要經常再校準，特別是當血管張力發生改變或者治療措施改變時[6]。脈搏輪廓分析系統的主要優勢在于可以實時、快速追蹤補液試驗時心輸出量的改變。該系統還可以自動計算出液體反應性的一些動態參數，諸如脈搏壓力變異、每搏量變異。根據脈搏壓力變異、每搏量變異來預測液體反應性一般用于機械通氣的患者，對于自主呼吸患者、心律失常患者或者低肺順應性、低潮氣量的患者，則需要通過監測直腿抬高試驗或者呼氣末屏氣過程中心輸出量變化來判斷容量反應性[7]。臨床應用中需注意保證動脈壓力信號的質量，避免測壓管路中存在氣泡或者測壓線路過長。

1.1.1 需外部校準的動脈脈搏波形分析系統 目前通過外部校準動脈脈搏輪廓分析來獲取心輸出量的微創血流動力學監測系統主要有經肺溫度稀釋監測系統及鋰稀釋監測系統，下面分別加以介紹。

經肺溫度稀釋法：目前市售的運用經肺溫度稀釋法測量心輸出量的微創血流動力學監測系統主要有PiCCO(Pulsion Medical Systems,Germany)和VolumeView(Edwards Lifesciences,USA)。該方法主要是通過溫度隨時間變化情況來獲得指示劑的稀釋程度，從而得到間斷的心輸出量及其他變量值[8- 9]。相較于肺動脈導管，此監測技術創傷小的多，但是仍然需要置入中心靜脈導管(用于冷水彈丸式注射)及尖端含有熱敏電阻的動脈導管。目前有設備可以將經肺溫度稀釋法和脈搏輪廓分析相結合，通過對溫度稀釋曲線的數學分析，可以計算出心輸出量、全心舒張末期容積、心功能指數及射血分數、血管外肺水、肺血管滲漏指數等變量。研究表明，在循環不穩的患者中該方法測得的心輸出量是可靠的[10]。基于心搏出量和動脈壓力波形的相關性，可以通過連續3次注射冷水校準動脈壓力波形，從而提供連續、實時的心輸出量數據。經肺溫度稀釋法主要的優勢在于可以提供血管外肺水參數，可以用來指導液體治療，也可以用作預后判斷。

鋰稀釋法：目前市售的鋰稀釋監測系統主要為LiD- COplus(LiDCO,UK)。鋰稀釋法是一種指示劑稀釋技術，經中心靜脈導管注射小劑量的氯化鋰，然后通過鋰感受器測量橈動脈導管端血液內鋰水平，通過分析鋰稀釋曲線來測量心輸出量。該方法與經肺溫度稀釋法測量的結果相關性較好[11]，但只能提供間斷的心輸出量數據，一般需要測量3次取平均值。該系統主要的不便在于需要注射氯化鋰，不能頻繁重復(鋰蓄積)，沒有氯化鈉安全而且價格昂貴。氯化鋰注射不僅用來校準系統，還可以測量單心動周期的心輸出量、脈搏壓力變異及每搏量變異。該系統的優勢在于可使用橈動脈置管，但是不能提供更多血流動力學及容量參數。此外，研究發現，鋰感受器的敏感性受較多藥物影響[12]。

1.1.2 不需外部校準的動脈壓力波形分析系統 目前有些監測儀器可以通過動脈導管記錄的動脈壓力波形得出每搏輸出量從而提供連續的心臟輸出量參數，比較常用的監測儀包括FloTrac (Edwards Lifesciences,USA)、LiDCOrapid (LiDCO,UK)、ProAQT(Pulsion Medical Systems,Germany)等。不同的監測儀采用不同的算法分析動脈壓力波形，結合患者的性別、身高、體重、年齡等參數來推測心輸出量[13]。與需要外部校準的監測儀不同，該類監測儀通過統計校準來修正異常監測值，并且可以使用任何動脈來監測。眾所周知，對于血流動力學不穩的患者而言，頻繁校準可以提供更加可靠的數據，所以當患者發生血流動力學急劇變化時，不需外部校準的動脈壓力波形分析系統所提供的數據可靠性明顯降低[14- 15]，因此，此類監測系統僅適用于血流動力學相對穩定的患者或者僅用于短期心輸出量監測，比如外科手術過程中的心輸出量監測。此外，不需外部校準的動脈壓力波形分析系統僅能監測患者心輸出量、脈搏壓力變異及每搏輸出量變異，對于血流動力學狀況復雜的患者而言功能明顯不足。

1.2 食管多普勒監測

目前最常用的食管多普勒監測系統為CardioQ(Deltex Medical,UK) ，該系統通過放置在食管內的超聲探頭探測降主動脈的直徑及血流速度從而實時估算降主動脈內的血容量。基于血液在升主動脈及降主動脈連續分布的假說，可以根據降主動脈內的血流速度估算心輸出量。食管多普勒估測心輸出量的可靠性已在危重癥患者及外科手術患者中得到證實[16- 17]。但是該監測技術存在一些局限性：首先，血液在上、下部分動脈系統內的分布受到血管張力的影響，尤其見于休克患者或者使用血管活性藥物的情況下；其次，降主動脈的直徑并非直接測量而來，而是根據患者的身高、體重等估算，而且此段的主動脈壁順應性極好，能夠根據平均動脈壓的大小改變直徑。因此，休克液體復蘇時食管多普勒并不能真正反映心輸出量的變化。另一方面，老式食管多普勒探頭估測降主動脈直徑時存在誤差，從而使得測算出來的每搏輸出量較真實數值差異較大；最后，當食管多普勒監測用于未鎮靜患者時會因患者的活動導致探頭移位影響信號采集，故需要多次調整探頭位置。鑒于以上原因，食管多普勒監測在重癥監護病房的應用遠不及手術室廣泛，術中食管多普勒監測可用于目標導向的液體管理，而這種液體管理方式可以降低術后死亡率[18]。對于已經鎮靜的患者或者只需短期評估液體反應性的患者而言，在缺乏其他血流動力學監測設備時，可以考慮行食管多普勒監測。

2 無創血流動力學監測技術

隨著電子計算機及生物技術的發展，近年出現了一些新的、完全無創的心輸出量監測技術，為臨床血流動力學的監測提供更多選擇。

2.1 連續動脈壓力波形分析

連續動脈壓力波形分析通過容量疊加法[如Clear- sight(Edwards Lifesciences,USA),ex Nexfin (BMYE,NL),CNAP(CNSystems,Austria)]或者連續橈動脈張力測定法(如T- Line,Tensys,USA)進行。容量疊加法通過光學體積描記術監測心動周期內維持指端血液持續流動時的指頭袖帶壓(食指或中指)來得到指頭的動脈壓力波形，而連續橈動脈張力測定法通過放置在橈動脈上面的電- 機械感受器記錄橈動脈壓力波形。通過脈搏輪廓法對這些動脈壓力波形進行分析，可以得到不需外部校準的連續心輸出量數值。已有一些研究證實了容量疊加法測量心輸出量的可靠性，但是研究對象大都集中在手術患者[19- 20]。對于危重癥患者及心臟手術后的患者而言，容量疊加法測量心輸出量的可靠性較低，可能與患者血管張力的改變有關。連續橈動脈張力測定法出現時間比較短，目前相關研究尚少，還需要更多研究以評估其可靠性[21- 22]。盡管這些無創的監測技術簡單、方便，但是在臨床應用方便也存在一些局限：比如存在外周水腫、外周血管嚴重收縮均可影響容量疊加法測量的結果，外周肢體活動也會影響橈動脈感受器的信號采集，從而影響結果。

2.2 超聲心動圖

超聲心動圖本身是一種影像技術，可以直觀評價心臟結構及功能，具有無創、可多次重復測量的特點，較其他影像技術而言具有較大優勢(無輻射、多次重復、適合孕婦等特殊人群)，但是此技術受患者胸部透聲情況、體位及各種管路影響，有時難以獲得理想超聲圖像。超聲心動圖可以識別心臟結構或功能異常導致的循環不穩，具有血流動力學評估功能，可判斷心臟收縮功能、舒張功能、瓣膜功能、大血管、心包結構等，尤其重要的是可以評估右心功能狀況，從而指導液體治療策略的制定、機械通氣參數設置及藥物治療[23- 25]。超聲心動圖通過測量左心室流出道直徑、主動脈速度時間積分計算每搏輸出量，通過測量右心室功能面積改變評估右心室收縮功能，通過三尖瓣返流速度估算肺動脈壓。超聲心動圖還可以用來無創評估危重癥患者的容量狀態及容量反應性[26]。傳統二維超聲心動圖只能評估心動周期內的心臟功能，三維、四維超聲心動圖技術使得實時評估心功能成為可能。

2.3 其他無創監測技術

另外還有一些無創估測實時心輸出量的技術，比如生物電阻抗法/生物電反應法及脈搏波通過時間法。胸內血容量隨脈搏變化可以引起胸部電傳導性能的改變，生物電阻抗法[BioZ(Cardiodynamics,USA),Aesculon(Osypka Medical,Germany)]/生物電反應法(NICOM,Cheetah Medical,Israel)就是通過心動周期內胸內電阻抗或電壓變化推測心輸出量。該方法通過體表電極導入低幅、高頻電流，測量通過胸部的電流，從而估測心輸出量[27]。臨床研究結果顯示，對于心臟外科患者，生物電阻抗法測量的心輸出量結果可靠[28- 29]，但在其他非心臟手術的危重患者應用結果不太滿意[30]。此外，生物電阻抗法/生物電反應法估測心輸出量受較多因素影響，比如胸腔積液、肺水腫、心律失常、電干擾、心臟起搏以及活動等[31]。

脈搏波通過時間法如esCCO(Nihon Kohden,Japan)可以連續、實時評估心輸出量，該技術需要記錄心電圖及脈搏血氧飽和度波形。理論上脈搏波通過時間(比如從心電圖R波出現到指端動脈脈搏波出現的時間)與每搏輸出量成反比關系。但臨床研究顯示危重患者采用脈搏波通過時間法估測的心輸出量與其他方法估測的心輸出量差異較大[32- 33]，導致這種差異的原因可能由于患者存在血管收縮、指端溫度低以及心律失常等。此外，縮血管藥物的使用也影響結果的判斷。

3 小 結

在過去的幾十年間，血流動力學監測發展迅速，從有創監測發展為微創、無創監測，從間斷監測發展為連續、實時監測。一些新的反映容量狀況及容量反應性的血流動力學參數的出現為危重癥患者的治療提供了新的參考工具，有助于提高危重癥患者的救治成功率。目前無創的血流動力學監測技術主要用于外科手術患者，在危重癥患者中的應用價值還需要更多臨床數據的支持。

[1] COOPER A S.Pulmonary Artery Catheters for Adult Patients in Intensive Care[J].Crit Care Nurse,2016,36(2):80- 82.

[2] O′HORO J C,MAKI D G,KRUPP A E,et al.Arterial catheters as a source of bloodstream infection:a systematic review and meta- analysis[J].Crit Care Med,2014,42(6):1334- 1339.

[3] McDERMID R C,RAGHUNATHAN K,ROMANOVSKY A,et al.Controversies in fluid therapy:type,dose and toxicity[J].World J Crit Care Med,2014,3(1):24- 33.

[4] CARSETTI A,CECCONI M,RHODES A.Fluid bolus therapy:monitoring and predicting fluid responsiveness[J].Curr Opin Crit Care,2015,21(5):388- 394.

[5] KASS D A,KELLY R P.Ventriculo- arterial coupling:concepts,assumptions,and applications[J].Ann Biomed Eng,1992,20(1):41- 62.

[6] HAMZAOUI O,MONNET X,RICHARD C,et al.Effects of changes in vascular tone on the agreement between pulse contour and transpulmonary thermodilution cardiac output measurements within an up to 6- hour calibration- free period[J].Crit Care Med,2008,36(2):434- 440.

[7] HASANIN A.Fluid responsiveness in acute circulatory failure[J].J Intensive Care,2015,3:50- 58.

[8] SAKKA S G,REUTER D A,PEREL A.The transpulmonary thermodilution technique[J].J Clin Monit Comput,2012,26(5):347- 353.

[9] LITTON E,MORGAN M.The PiCCO monitor:a review[J].Anaesth Intensive Care,2012,40(3):393- 409.

[10] JOHANSSON A,CHEW M.Reliability of continuous pulse contour cardiac output measurement during hemodynamic instability[J].J Clin Monit Comput,2007,21(4):237- 242.

[11] DONATI A,NARDELLA R,GABBANELLI V,et al.The ability of PiCCO versus LiDCO variables to detect changes in cardiac index:a prospective clinical study[J].Minerva Anestesiol,2008,74(7- 8):367- 374.

[12] AMBRISKO T D,KABES R,MOENS Y.Influence of drugs on the response characteristics of the LiDCO sensor:aninvitrostudy[J].Br J Anaesth,2013,110(2):305- 310.

[13] DESEBBE O,HENAINE R,KELLER G,et al.Ability of the third- generation FloTrac/Vigileo software to track changes in cardiac output in cardiac surgery patients:a polar plot approach[J].J Cardiothorac Vasc Anesth,2013,27(6):1122- 1127.

[14] SLAGT C,MALAGON I,GROENEVELD A B.Systematic review of uncalibrated arterial pressure waveform analysis to determine cardiac output and stroke volume variation[J].Br J Anaesth,2014,112(4):626- 637.

[15] SLAGT C,HELMI M,MALAGON I,et al.Calibrated versus uncalibrated arterial pressure waveform analysis in monitoring cardiac output with transpulmonary thermodilution in patients with severe sepsis and septic shock:an observational study[J].Eur J Anaesthesiol,2015,32(1):5- 12.

[16] DARK P M,SINGER M.The validity of trans- esophageal Doppler ultrasonography as a measure of cardiac output in critically ill adults[J].Intensive Care Med,2004,30(11):2060- 2066.

[17] BOYLE M,STEEL L,FLYNN G M,et al.Assessment of the clinical utility of an ultrasonic monitor of cardiac output (the USCOM) and agreement with thermodilution measurement[J].Crit Care Resusc,2009,11(3):198- 203.

[18] HAMILTON M A,CECCONI M,RHODES A.A systematic review and meta- analysis on the use of preemptive hemodynamic intervention to improve postoperative outcomes in moderate and high- risk surgical patients[J].Anesth Analg,2011,112(6):1392- 1402.

[19] BUBENEK- TURCONI S I,CRACIUN M,MICLEA I,et al.Noninvasive continuous cardiac output by the Nexfin before and after preload- modifying maneuvers:a comparison with intermittent thermodilution cardiac output[J].Anesth Analg,2013,117(2):366- 372.

[20] WAGNER J Y,GROND J,FORTIN J,et al.Continuous noninvasive cardiac output determination using the CNAP system:evaluation of a cardiac output algorithm for the analysis of volume clamp method- derived pulse contour[J].J Clin Monit Comput,2016,30(4):487- 493.

[21] MEIDERT A S,HUBER W,MüLLER J N,et al.Radial artery applanation tonometry for continuous non- invasive arterial pressure monitoring in intensive care unit patients:comparison with invasively assessed radial arterial pressure[J].Br J Anaesth,2014,112(3):521- 528.

[22] WAGNER J Y,SARWARI H,SCH?N G,et al.Radial artery applanation tonometry for continuous noninvasive cardiac output measurement:a comparison with intermittent pulmonary artery thermodilution in patients after cardiothoracic surgery[J].Crit Care Med,2015,43(7):1423- 1428.

[23] AYUELA- AZCARATE J M,CLAU TERRé F,OCHAGAVIA A,et al.Role of echocardiography in the hemodynamic monitorization of critical patients[J].Med Intensiva,2012,36(3):220- 232.

[24] WALLEY P E,WALLEY K R,GOODGAME B,et al.A practical approach to goal- directed echocardiography in the critical care setting[J].Crit Care,2014,18(6):681.

[25] McLEAN A S.Echocardiography in shock management[J].Crit Care,2016,20:275.

[26] 莊燕,王醒.超聲心動圖在重癥患者容量狀態評估中的應用[J].東南大學學報:醫學版,2013,32(1):125- 127.

[27] SAUGEL B,CECCONI M,WAGNER J Y,et al.Noninvasive continuous cardiac output monitoring in perioperative and intensive care medicine[J].Br J Anaesth,2015,114(4):562- 575.

[28] SQUARA P,DENJEAN D,ESTAGNASIE P,et al.Noninvasive cardiac output monitoring (NICOM):a clinical validation[J].Intensive Care Med,2007,33(7):1191- 1194.

[29] MARQUé S,CARIOU A,CHICHE J D,et al.Comparison between Flotrac- Vigileo and Bioreactance,a totally noninvasive method for cardiac output monitoring[J].Crit Care,2009,13(3):R73.

[30] DENMAN W T,HUTCHISON C,LEVY B.Bioreactance is not reliable for estimating cardiac output and the effects of passive leg raising in critically ill patients[J].Br J Anaesth,2014,112(5):943- 944.

[31] PIKKEMAAT R,LUNDIN S,STENQVIST O,et al.Recent advances in and limitations of cardiac output monitoring by means of electrical impedance tomography[J].Anesth Analg,2014,119(1):76- 83.

[32] RAISSUNI Z,ZORES F,HENRIET O,et al.Can we obtain a noninvasive and continuous estimation of cardiac output? Comparison between three noninvasive methods[J].Int Heart J,2013,54(6):395- 400.

[33] TERADA T,OIWA A,MAEMURA Y,et al.Comparison of the ability of two continuous cardiac output monitors to measure trends in cardiac output:estimated continuous cardiac output measured by modified pulse wave transit time and an arterial pulse contour- based cardiac output device[J].J Clin Monit Comput,2016,30(5):621- 627.

2016- 12- 20

2017- 06- 10

莊燕(1977-)，女，江蘇淮陰人，副主任醫師，醫學博士。E- mail:athena2004112@163.com

莊燕，陳明祺，戴林峰.危重癥微創/無創血流動力學監測技術 [J].東南大學學報:醫學版,2017,36(5)：872- 876.

R459.7

A

1671- 6264(2017)05- 0872- 05

10.3969/j.issn.1671- 6264.2017.05.039

(本文編輯：何彥梅)