ICG快速診斷重癥患者呼吸困難原因的臨床研究

尹智 李琦 王文虎 林和 黃華 王雅 胡明冬

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ICG快速診斷重癥患者呼吸困難原因的臨床研究

尹智1李琦2王文虎1林和1黃華1王雅1胡明冬2

目的探討阻抗心動描記圖(ICG)在快速診斷ICU重癥患者呼吸困難原因中的應用價值。方法選擇2014年6月至2016年3月急診入ICU的80例呼吸困難患者納入研究，采用盲法診斷試驗。每例患者都行血常規、肝腎功、電解質、心電圖、胸片、動脈血氣分析等常規檢查，ICU醫師根據檢查結果采用診斷標準對患者進行診治；所有患者均采用ICG監測血流動力學，專人負責ICG監測和記錄心指數(CI)、每搏指數(SI)、外周血管阻力指數(SVRI)、收縮時間比率(STR)、速度指數(VI)及胸腔液體水平(TFC)，而ICU醫師并不知曉監測數據結果；患者出院后，由沒有參與治療且不知道ICG結果的專家團隊綜合所有的醫療數據，作出每個患者最終醫院診斷：心源性或非心源性呼吸困難。比較ICG診斷以及ICU醫師診斷呼吸困難原因的時間和結果；根據專家團隊最終診斷，分別計算ICG診斷以及ICU醫師診斷的敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值，分析兩者對心源性及非心源性呼吸困難的判斷價值。結果80例患者中因無法獲得ICG數據排除4例，24例患者最終診斷為心源性呼吸困難，52例為非心源性呼吸困難。與最后診斷相比，心源性呼吸困難患者ICU醫師組診斷正確20例，ICG診斷22例；非心源性呼吸困難患者，ICU醫師組診斷40例，ICG診斷46例；診斷準確性ICU醫師是79%(60/76) 、ICG為89%(68/76)，有統計學差異(P<0.05)。ICG血流動力學參數顯示心源性呼吸困難患者存在低CI、SI和VI，高STR、SVRI和TFC，與非心源性呼吸困難患者參數比較存在顯著差異，其中CI(2.00±0.95vs. 3.00±0.72，P<0.001) STR(0.56±0.28vs. 0.40±0.11，P<0.001)、VI(31.8±14.7vs. 42.2±15.8，P=0.008)、TFC(40.6±14.4vs. 32.4±14.0，P=0.021)；SI(27.8±11.4vs. 34.6±10.8，P=0.014)、SVRI(2 952±1 191vs. 2 124±801，P<0.001)。診斷時間從入ICU開始計算，ICU醫師在(1.57±1.14)h內完成診斷；ICG在(0.47±0.34)h內完成診斷，有顯著差異(P<0.001)。ICG診斷與ICU醫師診斷比較，其有更高的敏感性(91.7%vs. 83.3%)、特異性(88.5%vs. 76.9%)、陽性預測值(78.6%vs. 62.5%)和陰性預測值(95.8%vs. 90.9%)，對心源性及非心源性呼吸困難的診斷具有更好的判斷能力。結論ICG在診斷重癥患者的呼吸困難原因中具有更高的敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值，能幫助ICU醫師有效、快速、準確診斷呼吸困難原因為心源性或非心源性，有利于指導臨床治療。

阻抗心動描記圖； 重癥患者； 呼吸困難，心源性； 非心源性

呼吸困難是ICU重癥患者常見的原因。我國高等院校以及各類權威“診斷學”均將呼吸困難原因分為心源性、肺源性、中毒性、神經精神和肌病性等幾大類，概括的來講可分為心源性以及非心源性兩種。早期、準確確定呼吸困難是心源性還是非心源性，建立及時和適當的干預措施是至關重要的。而臨床上快速的確定原因往往較為困難，兩種呼吸困難互為誤診情況十分常見[1]。而血流動力學參數可以幫助對呼吸困難的評估，尤其是在患者既往有心臟或者肺部病史的時候[2-4]。為此，我院ICU將阻抗心動描記圖(impedance cardiography, ICG)用于快速診斷重癥患者呼吸困難原因，通過獲得的無創血流動力學參數來鑒別呼吸困難為心源性或非心源性所致，效果明顯，現報道如下。

對象與方法

一、研究對象

選取我院2014年6月至2016年3月80例急診入ICU的呼吸困難患者。入選標準(達到一條以上即可)：主訴呼吸困難或者呼吸急促；呼吸頻率大于20次/min或者缺氧(室內環境下血氧飽和度小于90%)。排除標準：年齡<18歲；身高<120 cm或>230 cm；體重<30 kg或>150 kg；確認為外傷的患者；無意識患者；不能說話的患者；孕婦。

二、研究方法

研究采用盲法診斷。比較ICG血流動力學的監測及ICU醫師對心源性及非心源性呼吸困難的判斷能力。本研究經過醫院倫理委員會批準和患者家屬同意。每位患者都經過ICU醫師的常規檢查包括：血常規、肝腎功、電解質、心電圖、胸片、動脈血氣分析，必要時行心臟超聲檢查。所有患者均采用ICG監測血流動力學，而ICU醫師并不知曉結果；通過獲得的血流動力學參數計算心臟指數(cardiac index, CI)、每搏指數(stroke index, SI)、外周血管阻力指數(systemic vascular resistance index, SVRI)、收縮時間比率(systolic time ratio, STR)、速度指數(velocity index, VI)及胸腔液體水平(thoracic fluid content, TFC)；專人負責ICG監測和記錄所有數據采集。而ICU醫師采用診斷標準對患者進行診治。

所有數據錄入EXCEL電子表格，患者出院后，由沒有參與治療且不知道ICG結果的專家團隊(一名心內科副主任醫師、一名呼吸內科副主任醫師、一名ICU副主任醫師)評價每一個患者的醫療數據，綜合所有的醫療數據，得出一個最終醫院診斷：患者是心源性或者非心源性呼吸困難。Starling定律指出“心肌收縮產生的能量是心肌纖維機長度的函數”，即心肌的收縮力與心肌纖維收縮的初長度呈正相關，ICG數據評價心源性呼吸困難定義為CI≤2.4或CI<3.0和STR>0.55(STR收縮時間比率是指心肌電興奮期與機械收縮期之間的比率0.3～0.5)，CI≥3.0或CI 2.4～2.9和STR<0.55為非心源性呼吸困難[3]。對于每個患者，比較ICG診斷以及ICU醫師診斷時間和結果，計算其敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值。

三、統計學方法

結 果

一、呼吸困難診斷結果及血流動力學參數對比

總共80例患者納入研究，無法獲得ICG數據排除4例，研究過程中無人死亡。其中男性32例和女性44例，平均年齡65.4±14.7歲。24例患者最終診斷為心源性呼吸困難，52例為非心源性呼吸困難。研究證實心源性呼吸困難患者存在低CI、SI和VI，高STR、SVRI和TFC，與非心源性呼吸困難患者有顯著差異。血流動力學參數對比，見表1。

表1 ICG診斷心源性和非心源性呼吸困難血流動力學參數對比

注：CI：心臟指數、SI：每搏指數、SVRI：外周血管阻力指數、STR：收縮時間比率、VI：速度指數、TFC：胸腔液體水平

二、診斷時間及診斷結果比較

從急診入ICU時起，ICU醫師在(1.57±1.14)h內完成診斷；ICG在(0.47±0.34)h內完成診斷，兩者有顯著差異(P<0.001)。

ICG和ICU醫師診斷統計對比與最后診斷相比,診斷準確性ICU醫師是78.9%(60/76) 、ICG為89.59%(68/76)；24例心源性呼吸困難患者ICU醫師組診斷正確20例，ICG診斷22例；52例非心源性呼吸困難患者，ICU醫師組診斷40例，ICG診斷46例。ICG診斷的準確性、敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值優于ICU醫師，見表2。

討 論

ICG具有與有創血流動力學監測設備一樣的準確度，是一種判斷心臟功能，反映心臟血流動力學變化的無創性監測方法。ICG是建立在胸電生物阻抗法基礎上，采用先進的專用阻抗電極系統，將四對電極片分別置于患者頸部和胸部，電流通過胸部傳導，電信號循阻抗最小的路徑-主動脈傳導，測量記錄阻抗的基線值。每次心跳，主動脈內的血容量和血流速度發生變化，監測記錄的基線值也會發生相應的變化。每當心動周期主動脈血流量及速度發生周期性變化時，就會有一次性電極傳輸低頻高幅電流通過胸腔，ICG專用胸電阻抗傳感電極通過其5%氯化鉀水凝膠中所特有的生物化學成分，分析電脈沖穿過胸腔時頻率的變化，將其相對應的阻抗變化進行數字化處理，并自動感知阻抗信號的增益，成為高性能的阻抗信號篩選器。監測記錄得到的阻抗數據，采用專利的DISQ技術及ZMARC算法，計算得出16種血液動力學的參數，通過篩選CO、CI、SV、VI、STR、SVR、SVRI、TFC等血流動力學參數來評估患者的血液動力學狀況及評價心功能[2]。國外有文獻報道ICG在診斷高血壓、心功能不全，區分急性呼吸困難的原因以及評估心臟康復對心力衰竭患者的影響方面都有廣泛的應用[5]。

表2 ICG和ICU醫師診斷統計對比(n=76)

如今的臨床醫師在快速對患者作出正確的診斷治療方面面臨著越來越大的責任，在實驗室檢測和相關診斷指南的前提下，快速準確的找出呼吸困難的根本原因仍然很困難。血流動力學參數可以幫助呼吸困難的評估,尤其是在患者既往有心臟或者肺部病史的時候。有心臟病史的患者尤其要關注患者的血流動力學指標。既往臨床中應用心率、酸堿平衡、氧飽和度、動靜脈壓力、尿量等指標來反映患者的血流動力學指標，但這些血流動力學指標僅能大體反映出患者初步的血流動力學情況，不能進行較為準確的判定，臨床醫師通過常規檢查不能獲得可靠的血流動力學參數。BNP檢測已被證明是一種有用的床邊工具，可幫助診斷患有呼吸窘迫的患者[6]。國內外文獻報道BNP水平與ICG參數之間存在有限的相關性，BNP水平和CI均為心力衰竭排出診斷提供了良好的診斷準確性[7-8]，但盡管BNP可以進行點對點實驗室檢測，但實時診斷和治療仍然會被推遲。因此，快速和客觀血流動力學監測可為ICU醫師在臨床決策方面提供重要的價值。為了鑒別呼吸困難是心源性或非心源性的，臨床醫師主要依據病史、輔助檢查以及結合血流動力學參數。通常來說監測心血管血液動力學變化需要非常昂貴和高度專業的設備和熟練的醫務人員。有創的監測手段主要通過熱稀釋法的PICCO或肺動脈漂浮導管(PAC)取得，但PICCO及PAC的置入和監測是一項創傷性操作，采用PICCO或者肺動脈導管來獲得這些參數存在著風險大、費用高、管理標準不一等問題。國外有文獻報道ICG在無創獲得血流動力學參數的方面具有準確性高，可重復性好的特點[9-10]。與Swan-Ganz導管進行血流動力學監測相比，ICG具有簡便、易行、無創、價廉等優勢，為血流動力學監測提供了新的方法。國外研究也證實ICG與熱稀釋法PICCO或肺漂浮導管具有良好的相關性，并在心力衰竭監測中得到了廣泛的應用[11-13]。

ICG監測數據中反映心輸出量的為CI和SI，VI反映心肌收縮力，TFC代表胸腔的電傳導性、反映心臟前負荷，SVRI為反映心臟后負荷參數。數據評價為CI≤2.4或CI<3.0和STR>0.55提示心源性呼吸困難，考慮心力衰竭診斷；數據為CI≥3.0或CI2.4～2.9和STR<0.55提示非心源性呼吸困難，考慮肺或其他病因；SI≤35，TFC>35考慮心源性呼吸困難風險高。由于ICG具有的無創監測血流動力學參數的這些特性，ICG已應用于急診、心內以及其他普通病房，用于診治心衰、高血壓及呼吸困難，已取得較好效果，但在ICU重癥患者呼吸困難原因鑒別方面是否有優勢呢，本研究已得到很好證實。國外有文獻報道，CO、CI、SV、VI、STR對于心衰診斷有重要的臨床意義[14-15]。本研究結果顯示，心源性呼吸困難患者CI、SI、VI比非心源性呼吸困難患者明顯降低，而STR則明顯增加，提示是心肌收縮力下降，心輸出量下降導致的心源性呼吸困難，與國內外文獻報道相一致[16-17]。本研究還表明，心源性呼吸困難患者較非心源性呼吸困難患者存在更高的外周血管阻力指數SVRI，這提示心源性呼吸困難患者可能存在更高的心臟后負荷，同時SI降低伴有TFC升高，表明前負荷增加，對于臨床醫師的擴血管藥物應用具有指導意義。通過ICG監測獲得血流動力學參數鑒別診斷重癥患者呼吸困難原因，與ICU醫師的常規診斷方法相比，ICG在鑒別成人心源性呼吸困難及非心源性呼吸困難方面表現出優異的敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值，診斷時間也體現了快速性。

綜上所述，ICG能早期鑒別心源性以及非心源性呼吸困難，為ICU醫師提供了一個準確的、快速的方法，對指導臨床醫師診治重癥患者有著重要的意義。雖然我們沒有對兩組患者預后和在ICU停留時間的數據作采集，但我們有理由相信通過ICG快速鑒別呼吸困難將會減少醫師誤診率，并影響到醫師的臨床決策，從而改善預后。

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(本文編輯：黃紅稷)

尹智，李琦，王文虎，等. ICG快速診斷重癥患者呼吸困難原因的臨床研究[J/CD]. 中華肺部疾病雜志(電子版)， 2017， 10(3)： 277-280.

Clinical study of impedance cardiography in rapid diagnosis of severe patients with dyspnea

YinZhi1,LiQi2,WangWenhu1,LinHe1,HuangHua1,WangYa1,HuMingdong2.

1DepartmentofCriticalCareMedicine;ThePeople′sHospitalofZizhongCounty,Zizhong641200,China.2DepartmentofCriticalCareMedicine,XinqiaoHospital,ThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400037,China

LiQi,Email:liqioliver@sina.com

Objective To investigate the effect of impedance cardiography on rapid diagnosis of severe patients with dyspnea. Methods A blinded trial was conducted. All 80 cases of dyspnea in ICU were enrolled in the study from June 2014 to March 2016. Each patient will be routinely checked, such as routine blood test, liver and kidney function, electrolytes, electrocardiogram, chest X-ray, arterial blood gas analysis. According to the results of the examination, ICU physician diagnosed and treated the patients. All patients were treated with ICG hemodynamic monitoring, the person responsible for the ICG monitoring and recording the cardiac index (CI), stroke index (SI), systemic vascular resistance index (SVRI), systolic time ratio (STR), velocity index (VI) and thoracic fluid content (TFC),but ICU physicians blinded to the ICG data. After discharge from the hospital, the team of experts who did not participate in the treatment and did not know the results of the ICG integrated all the medical data, the final hospital diagnosis of each patient: cardiac or non cardiac dyspnea. To compare the time and results of ICG diagnosis and ICU physician diagnosis of dyspnea; According to the team′s final diagnosis, the sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value of ICG diagnosis and ICU physician diagnosis were calculated respectively, and the judgment ability of both cardiac and non cardiac dyspnea was analyzed. Results All 4 patients were excluded from the study because of unacquirable ICG data, and the final diagnosis of cardiac dyspnea was in 24 patients, and 52 were noncardiac dyspnea. The ICU physician diagnosed 20/24 patients correctly with final diagnosis of cardiac cause, and 40/52 with noncardiac cause. ICG correctly diagnosed 22/24 patients with cardiac cause, and 46/52 with noncardiac cause. Compared with the final diagnosis, the overall diagnostic accuracy by ICG was 89%(68/76) compared with 79% (60/76) for ICU physicians, with a statistically significant difference (P<0.05). ICG hemodynamic parameters showed low CI, SI and VI, high STR, SVRI and TFC in patients with cardiac dyspnea.There were significant differences in values of CI(2.00±0.95vs. 3.00±0.72，P<0.001) STR(0.56±0.28vs. 0.40±0.11，P<0.001), VI(31.8±14.7vs. 42.2±15.8，P=0.008), TFC(40.6±14.4vs. 32.4±14.0，P=0.021)；SI(27.8±11.4vs. 34.6±10.8，P=0.014), SVRI(2 952±1 191vs. 2 124±801，P<0.001). between the cardiac and noncardiac groups, respectively. And there were significant differences in diagnosis time(0.47±0.34vs. 1.57±1.14 h,P<0.00). ICG measurements demonstrated superior sensitivity (91.7%vs. 83.3%), specificity (88.5%vs. 76.9%), and positive and negative predictive values (78.6%vs. 62.5% and 95.8%vs. 90.9%, respectively) when compared with the ICU physician in the final diagnosis of cardiac vs. noncardiac cause of dyspnea. Conclusions ICG diagnosis of patients with severe dyspnea with superior sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value. ICU can help doctors quickly, effectively, accurately diagnose the cause of dyspnea as cardiac or noncardiac, to guide clinical treatment.

Impedance cardiography; Severe patients; Dyspnea, cardiogenic; Noncardiac

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.03.007

國家衛生部衛生行業科研專項項目(201002012) 總后勤部衛生部重點項目(BWS12J035)

641200 四川省資中縣人民醫院重癥醫學科1400037 重慶，第三軍醫大學新橋醫院重癥醫學科2

李琦， Email: liqioliver@sina.com

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2017-04-05)