圍術期危重病患者血流動力學監測技術的研究進展

侯領弟，寧新宇

? 綜述 | REVIEWS ?

圍術期危重病患者血流動力學監測技術的研究進展

侯領弟，寧新宇

近年來，血流動力學監測技術的不斷發展完善，一方面標志著醫療水平的不斷進步，另一方面也切實保障了圍術期患者的生命安全。有效的循環功能監測可以獲得準確的血流動力學相關參數及其實時動態變化情況，能夠為臨床醫師制定治療方案提供客觀依據，還能對評估患者的病情轉歸和預后提供參考，所以該技術在臨床工作中具有重大意義。筆者簡要介紹了目前臨床常用的8種循環功能監測技術的原理及在圍術期危重患者應用方面的相關研究進展，以期對臨床工作提供指導。

圍術期；危重病；血流動力學

循環功能監測技術是保障圍術期危重病患者生命安全的重要基礎，循環功能監測水平的高低在一定程度上反映了醫療水平的發展狀況。目前，該領域的發展方向主要體現:（1）有創-微創-無創，臨床工作中各項有創血流動力學監測技術的使用率逐漸降低，而微創及無創血流動力學監測系統的應用逐漸增多[1]；（2）監測參數種類的增多，傳統循環功能監測技術的核心目標參數為“心排血量”，為了滿足臨床治療決策的需要，越來越多的循環功能參數被關注，進而陸續產生了新的監測技術。筆者旨在介紹各種常見圍術期血流動力學監測技術的原理及相關研究進展，并對其優缺點進行總結，以期為臨床工作提供參考。

1 有創血流動力學監測方法

肺動脈漂浮導管（Swan-Ganzs導管）和肺動脈導管（pulmonary arterial catheters, PAC）于1970年首次應用于臨床，用來評價心肌梗死患者的血流動力學情況。PAC可為臨床醫師提供較多圍術期血流動力學參數，調整患者的管理治療方案。其常用的監測指標有肺動脈壓、肺動脈楔壓、中心靜脈壓、心排血量、心臟指數、每搏量、每搏量指數、體循環阻力、肺循環阻力、混合靜脈血氧飽和度。通過肺動脈導管評估患者心排血量已被公認為臨床“金標準”。同時，PAC在指導休克患者的液體治療，圍術期心臟手術患者心功能失調的治療，肺動脈高壓的鑒別診斷，器官移植手術圍術期的評估治療，心力衰竭的原因及并發癥的常見診斷和治療以及目標導向液體治療等方面發揮重要作用。一項研究表明，適當使用PAC可有效降低急性心衰患者住院期間的病死率，特別是對收縮壓降低或服用強心藥物治療的患者[2]。然而，伴隨微創或者無創血流動力學監測技術的廣泛應用，PAC的使用率逐漸降低。近年來有關于其有創性、實用性及相關并發癥的質疑，如使用PAC并不能改善重癥監護室（intensive care unit，ICU）患者預后，故不宜常規使用[3]。

2 微創血流動力學監測方法

2.1 脈搏指示持續心排血量技術（pulse indicate continuous cardiac output, PICCO） PICCO是結合經肺熱稀釋技術和動脈脈搏波輪廓分析技術的一個微創血流動力學監測技術，具體操作過程:向中心靜脈導管中快速注射一定量的冰生理鹽水，隨即用另一條預先留置的動脈導管捕獲熱稀釋波形，重復3次，然后根據測得的標準值，再結合患者的生理指標可持續計算出心排血量，以及每搏變異指數、胸內血容量、心臟前負荷和肺血管外肺水等其他循環功能參數，用于指導液體治療。PICCO的優勢在于可以提供直接、快速、可用的臨床應用參數，便于理解，不需要操作者太多的經驗。放置導管過程簡單，避免進行額外的胸部X射線。其提供的量化參數指標，不受呼氣末正壓通氣或腹內壓的影響，并適用于各年齡段患者[4,5]。在器官移植、膿毒癥、燒傷或低血容量性休克患者中PICCO應用所獲得的參數與金標準熱稀釋法PAC有良好的相關性[6]，且受呼吸影響明顯小于PAC。PICCO獲得的每搏變異度、脈壓變異已被認為是重癥監護治療中評估液體負荷的重要參數。PICCO獲得的血管外肺水與肺血通透性指數結合有助于判斷患者有無急性呼吸窘迫綜合征或急性肺損傷，并將其與急性肺水腫、肺不張或胸腔積液進行區分[7]，此外，還可以測量實時心排血量和液體治療的反應效果及后負荷，便于及時調整治療方案。

PICCO的局限性包括:（1）需要一個專用的動脈導管及需要反復注射低溫鹽水，它不能自動、連續監測容量；（2）PICCO動脈導管的位置會影響脈搏輪廓分析的精確度（動脈導管越接近遠端越不準確），血管張力的變化將影響電阻，因此當出現由于使用高劑量血管升壓藥而影響動脈波形的情況時，就需要對系統再次進行校準[7]。一般情況下，設備每天校準3～4次，可以防止上述問題的發生。另外，PICCO技術用于瓣膜病、腹主動脈瘤或心房擴大的病例時，測出的全心舒張末容積和血管外肺水值會出現偏差。最后需要注意的是，PICCO僅用于鎮靜狀態時機械通氣的患者，不適用于心律失常或置入主動脈內球囊反搏的患者。

2.2 壓力記錄分析法（pressure recording analytical method，PRAM） PRAM是一種新型微創血流動力學監測技術，只需一根橈動脈或股動脈插管，對所得到的脈搏輪廓波形進行分析，計算得出連續的心排血量。操作簡便，無需外部校準，減少了靜脈插管的并發癥。除評估心排血量外，PRAM 還定義了一個新的血流動力學參數——心臟循環效率。該數據反映了心血管系統的所需能耗和做功效率，比其他指標更敏感，準確性和穩定性更高。有研究顯示，PRAM監測系統應用于血流動力學穩定患者的可靠性已被證實[8]。到目前為止，較少有研究驗證這種方法對危重患者的準確性。Zangrillo等[9]對32例行主動脈手術治療和（或）應用正性肌力藥物后循環不穩定的患者手術時應用PRAM與PCA方法進行對比，發現了兩者間存在很好的相關性，以及一個可接受的誤差百分比（30%）。另外，也有研究比較應用PRAM系統與PAC在膿毒癥患者使用不同速度輸注去甲腎上腺素的監測比較中，發現兩種技術之間存在一個低的平均偏差（-0.26 L/min），誤差率為25%，說明兩者之間也存在良好的相關性[10]。因此，PRAM系統不受血管緊張度的影響而發生改變。另一個不穩定性條件是主動脈內球囊反搏的使用。由于主動脈內球囊反搏裝置改變了脈沖波形，使基于脈沖波分析的系統獲得的數據變得不可靠。Franchi等[11]比較PRAM與經胸超聲心動圖計算的心排血量值，旨在優化干預鈍性外傷患者的血流動力學。他們發現兩個系統之間有良好的一致性，并且在實施干預措施后檢測到兩者心排血量的變化也存在良好的相關性，同時發現PRAM應用于兒童時也是可靠的。然而，有研究表明對于心臟手術后血流動力學穩定的患者，應用PRAM監測的參數與PAC相關性較差，同時錯誤百分比也超出了臨床可接受的范圍[12]。總之，由于不能夠提供全面的有關前負荷的參數，PRAM暫時還不能取代PAC系統來管理危重患者，此項課題還有待進一步研究。另外由于其微創、簡便、可實時監測的特點，PRAM仍可在緊急情況下發揮重要作用。

2.3 動脈壓連續測定心排血量技術 FloTrac /Vigileo心排血量監測系統于2005年首次引入臨床，是一項微創新技術，其原理是將Vigileo監測儀和FloTrac傳感器與患者橈動脈置管連接，通過分析外周動脈壓力波形連續測定相關血流動力學參數及計算相關代謝參數，且不需要外部校準[13]。血流動力學參數包括:心排血量、心排指數、每搏量、每搏量指數、外周血管阻力、外周血管阻力指數、每搏量變異度。Biancofiore等[14]的研究顯示第三代FloTrac /Vigileo系統顯著提高了其整體精確度和追蹤數據趨勢的能力，且與肺熱稀釋法PAC在評估血流動力學參數中有良好的一致性。 隨后，有研究也顯示通過運算法則的改進和軟件的升級后，第三代FloTrac /Vigileo系統對于外周血管阻力（systemic vascular resistance, SVR）不穩定的患者監測心排血量準確度較之前的版本有明顯改進，很大程度上提高了其可靠性[15,16]。Meng等[17]研究顯示增加患者的前負荷后，FloTrac /Vigileo系統可以精確追蹤其心排血量的改變，但當給予苯腎和麻黃堿后此系統不能精確追蹤心排血量的改變。Biais等[18]研究表明，每搏變異度（stroke volume variation, SVV）在預測機體對液體反應的靈敏度和特異度均較高，目標導向液體治療可改善患者的預后。最近一項meta分析顯示，目標導向液體治療（goal directed fluid therapy，GDFT）可減少心臟手術患者的發病率與住院時間[19]。但是有關該系統用于GDFT的方案和效果的研究目前還較少，仍需進一步研究。FloTrac /Vigileo系統與傳統血流動力學監測相比，雖有其優勢但也有局限性:該系統只適用于可控的通氣模式來得出準確的SVV（自主呼吸，機械通氣模式下潮氣量＜8 ml/kg,以及或不規律的呼吸頻率均會影響SVV的準確性）。FloTrac /Vigileo系統也不適用于患有嚴重心律失常的患者、使用主動脈球囊反搏及左心輔助裝置人工心臟的患者以及某些因素導致外周動脈持續收縮或痙攣的患者。

2.4 經食道超聲心動圖（transesophageal echocardiography，TEE） TEE是將超聲探頭置入食管內，結合心電圖對心臟及大血管進行的一項無創操作技術。TEE在心臟手術麻醉中的應用日益廣泛，許多研究證明了其在血流動力學監測、心肌梗死診斷、心肌缺血與心血管病理學方面的可靠性。TEE不僅能夠在術中發現心血管異常情況，而且在一定程度上還能影響外科決策。研究顯示心血管術中TEE在心肺轉流前后循環監測提供了重要的信息以調整麻醉管理[20]。傳統意義上的肺動脈漂浮導管是監測心排血量和右心功能的的金標準，但漂浮導管不能準確反映左心功能情況，而有研究證實經食道超聲心動圖可以預測和監測左心室舒張功能[21]。小兒心臟外科中應用TEE 能夠有效監測術中血流動力學參數，維持手術平穩，還能節約手術成本[22]。

隨著器官移植手術日益增多，患者病情往往較復雜，而且在術中經常出現嚴重的血流動力學波動，TEE監測在非心臟手術中也起著舉足輕重的作用。TEE可更全面、準確地提供心臟循環指標，成功應用于圍術期肝肺移植患者的心功能監測、液體管理[23]。TEE為非心臟手術患者診斷心肌缺血和評價心臟功能，并實時監測患者術中血流動力學變化，對合并冠狀動脈疾病的患者實施非心臟手術TEE監測非常有益。應用于開腹手術中可指導術中容量管理及維持循環穩定。有研究表明，TEE可有計劃地應用于圍術期患者因某種手術方式或既往心肺疾病所引起的嚴重的血流動力學不穩定、發生肺部及神經系統并發癥時的監測[24]。

3 無創血流動力學監測

3.1 超聲心排血量監測儀（ultrasonic cardiac output monitor, USCOM） USCOM是一種無創性、連續波多普勒監測技術，應用超聲探頭探測升主動脈或肺動脈處的血流流量和速度，進而監測每搏輸出量、心排血量、每搏變異度、心臟指數、全身血管阻力、心肌收縮力、氧運送量等血流動力學參數。Tan等[25]應用USCOM與經肺熱稀釋法PAC對機械通氣患者進行研究，結果顯示兩者之間具有良好相關性。有研究發現用USCOM和PAC分別監測心排血量檢驗其準確性，結果也顯示兩者有良好的相關性[26]。連續的心排血量監測還可用于指導圍術期循環功能和容量管理。由于其操作簡便、診斷快速，USCOM也可用于急診室患者低血壓及休克原因的鑒別診斷[27]。但USCOM測量結果會受到心律失常尤其是人群年齡的限制，并且用于圍術期心臟病患者非心臟手術的可行性也有待進一步驗證。

3.2 立體心電圖分析系統（three dimensional electrocardiogram） 立體心電圖分析系統是一種無創心血管病檢測系統，通過Wilson和Frank雙導聯體系同步采集心電數據，記錄了來自人體最全面的心電信號，并對數據進行分析，通過同一個心動周期或者多個心動周期的立體心電圖、心電向量圖、時間向量圖、正交心電圖、心室晚電位、心房晚電位、頻譜心電圖等多個檢測模塊，為臨床提供最全面的診斷報告和數據。Dehnavi等[28]研究顯示其與平板運動試驗的診斷結果具有良好的一致性（90%），有助于鑒別診斷心電圖無法確診的心肌缺血。Pan等[29]發現立體心電圖提供的參數可預測慢性阻塞性肺疾病患者的肺動脈壓，還能鑒別慢阻肺患者是否患有肺動脈高壓和右室肥厚。立體心電圖對于心肌梗塞、束支阻滯、心房心室肥大、預激綜合癥等疾病的早期發現及確診均有明顯的優勢，遠高于常規心電圖的診斷率。

3.3 無創實時動脈血壓監測系統（T-Line） T-Line系統是一項無創動脈血壓實時監測技術，包括收縮壓、舒張壓和平均動脈壓，其提供了一個與有創動脈血壓同樣真實的波形。其基本原理是扁平張力測量法，并結合系統機械電子學，對患者的血壓進行連續、實時和無創的準確監測。T-Line的校正以橈動脈開始，直接獲得脈沖壓力。確定平均動脈壓、收縮壓和舒張壓的比例顯示，連續校準由傳感器的動脈壓力統計來維持，優化每一次動脈的最大脈沖壓力。沈新明等[30]的研究顯示T-line與直接橈動脈血壓監測（A-line）比較，在血壓的突發式急劇的變化下顯示了穩定和可靠的實時校準和測量，二者的測量結果具有高度一致性。其具有連續性和實時性強、無創傷、操作簡單的優點，能夠避免因動脈穿刺引起的血管損傷、皮下血腫、血栓、肢體缺血、感染等并發癥以及準確率較高等多方面的臨床優勢。總之，T-line較間斷袖帶式和直接橈動脈血壓測量更具臨床應用價值。經過軟件升級的T-Line可以由患者的年齡、性別及其他參數通過一定的運算，同時結合對動脈波形的相關計算，得出患者的心排血量。有研究顯示在，同時比較 T-line與傳統脈搏輪廓分析測量心排血量的誤差百分數為23%，在臨床可接受范圍之內[31]。Wagner等[32]認為在ICU心胸外科手術患者中使用T-Line連續監測心排血量是基本可行的。T-Line提供的心排血量與PAC測量的臨床研究結果相比準確度和精密度都在可接受范圍，并能可靠地跟蹤心排血量的改變以調整管理策略。然而在 Compton等[33]研究中認為T-Line不適合在血流動力學不穩定的危重患者中應用來測量心排血量。目前有關T-Line監測血流動力學指標的準確性仍需更多臨床試驗及系統性分析來驗證。

因此，圍術期循環功能監測系統日益完善，但其在臨床應用中還存在諸多問題，尚需進一步研究探索。因此，熟悉和掌握各種血流動力學監測技術的優缺點，有助于臨床醫師靈活運用不同監測手段，合理監測和調控麻醉管理方案，提高麻醉質量，減少圍術期并發癥。

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（2016-12-22收稿2017-02-02修回）

（本文編輯 潘奕婷）

Research progress on monitoring technology of perioperative hemodynamics in critically ill patients

HOU Lingdi and NING Xinyu.
Department of Anesthesiology, General Hospital of Chinese People's Armed Police Force, Beijing 100039, China
Corresponding author: NING Xinyu, E-mail: ningxinyu@sohu.com

In recent years, with the improvement of hemodynamic monitoring technology, it not only marks the continuous progress of medical standards, but also guarantees the perioperative patient safety. Effective circulative function monitoring can obtain hemodynamic parameters accurately and even its real-time dynamic changes, and provide an objective basis for clinical treatment strategy and some references for evaluation of prognosis. Thus, it is very significant in clinical work. The author briefly introduces the principles of eight kinds of hemodynamic monitoring technologies commonly used in clinical work and the related research progress of their application in perioperative patients, hopefully providing guide for the clinical work.

perioperative period; critical illness; hemodynamic

R614.27

10.13919/j.issn.2095-6274.2017.03.010

100039 北京，武警總醫院麻醉科

寧新宇，E-mail:ningxinyu@sohu.com