心功能監測方法在臨床中的應用

李穎　　通耀威　　郭駒　　王毅　　陳軍仿　　宋云林

[摘要] 心臟手術圍術期血流動力學易發生較大波動，若不及時發現及迅速糾正血流動力學紊亂，將導致災難性地后果，因此，心功能監測在心臟手術圍術期極為重要。關于心功能監測的方法一直都是研究的重點，以期應用最安全、最快速地技術獲取最準確地監測以指導血流動力學治療，改善患者預后。近年來，國內外學者為達最優化的心功能監測，在傳統監測方法（肺動脈導管）基礎上，研發了許多新型監測技術，如脈搏指示連續心排量（Pulse-indicated continuous cardiac output，PiCCO）、鋰稀釋心排量（Lithium-indicated dilution cardiac output，LiDCO）、FloTrac/Vigileo、ProAQT/PulsioFlex監測系統、經食管多普勒（Transesophageal doppler，TD）、Nexfin、無創超聲心排量監測（Ultrasonic cardiac output monitoring，USCOM）、經胸生物電阻抗（Thoracic electrical bioimpedance，TEB）等，臨床上應根據實際條件及監測要求選擇適當的方法。本文介紹每種方法的基本原理、臨床應用以及優缺點，為心功能監測在臨床中的應用提供新思路。

[關鍵詞] 心臟圍術期;心功能;監測方法;臨床應用

[中圖分類號] R446.6? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2021）16-0188-05

Application of cardiac function monitoring method in clinic

LI Ying? ?TONG Yaowei? ?GUO Ju? ?WANG Yi? ?CHEN Junfang? ?SONG Yunlin

Intensive Care Unit， the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University， Urumqi? ?830054， China

[Abstract] Perioperative hemodynamics of cardiac surgery are prone to large fluctuations. If hemodynamic disorders are not detected and quickly corrected in time， it will lead to catastrophic consequences. Therefore， cardiac function monitoring is extremely important in the perioperative period of cardiac surgery. The method of cardiac function monitoring has always been the focus of research， in order to apply the safest and fastest technology to obtain the most accurate monitoring to guide hemodynamic therapy and improve patient prognosis. In recent years， scholars at home and abroad have developed many new monitoring technologies based on traditional monitoring methods （pulmonary artery catheters） in order to achieve optimal cardiac function monitoring， such as pulse-indicated continuous cardiac output （PiCCO），lithium-indicated dilution cardiac output （LiDCO）， FloTrac/Vigileo， ProAQT/PulsioFlex monitoring system， transesophageal Doppler （TD）， Nexfin， non-invasive ultrasound cardiac output monitoring （ultrasonic cardiac output monitoring） Output monitoring （USCOM）， transthoracic electrical bioimpedance （TEB）， etc.， which should be selected clinically according to actual conditions and monitoring requirements.This article introduces the basic principles， clinical applications， advantages and disadvantages of each method， and provides new ideas for the clinical application of cardiac function monitoring.

[Key words] Cardiac perioperative period; Cardiac function; Monitoring method; Clinical application

心臟手術圍術期心功能監測的主要目的是維護組織氧氣供給和需求之間的平衡，在各種情況下心臟手術圍術期血流動力學常有較大波動，易造成不良后果，需提供有效的監測方法以動態監測患者心功能狀態[1]。理想的監測方法應易于使用且容易獲取，可獨立操作、快速響應，并且可有效、精確地指導治療，具有最優成本—效果關系。隨著醫學技術的發展，近年來涌現出許多新型技術，趨于無創、精準、動態、實時地監測心功能[2]。目前心功能監測方法分為有創、微創和無創，主要目標均為防止組織缺氧以及早期目標-導向治療（Early goal-directed therapy，EGDT）。本文總結近年來最新研究進展，希望為醫務工作者在臨床中應用心功能監測方法提供新思路。

1 有創監測方法

肺動脈導管（Pulmonary artery catheter，PAC），即Swan-Ganz漂浮導管，能夠提供可靠的血流動力學參數，可實時管理血流動力學紊亂，是監測心排量（Cardiac output，CO）的“金標準”[3]。使用漂浮導管，通過中心靜脈穿刺引導順血流方向漂浮至右心直到肺動脈，利用熱稀釋法可以測量肺動脈壓、肺動脈嵌頓壓、右心房壓、CO、混合靜脈血氧飽和度（Oxygen saturation of mixed venose blood，SvO2）、右心室容積及右心室射血分數，評估心臟前負荷、后負荷及心功能狀態，指導精準治療。Joseph等[4]對心臟術后常規應用PAC的安全性和有效性的研究顯示，PAC對患者死亡率、并發癥發生率、重癥監護病房（Intensive care unit，ICU）住院時間、總住院時間并無明顯改善，治療費用較高，而且還可能增加高危患者的死亡率，故對于接受心臟手術有較低血流動力學紊亂風險的患者，不應常規使用。PAC使用過程中存在很多并發癥，如肺動脈破裂、氣胸、心包填塞、心律失常、感染、導管打結、血栓形成導致栓塞等，以及測量誤差如溫度的變化、熱敏電阻故障、導管尖端凝血、導管盤繞或注射時間>4 s等都可能導致不準確的數值[5]。PAC可精準地監測血流動力學參數以指導圍術期循環穩定的治療，但操作方法相對復雜、非連續監測、并發癥較多且嚴重，風險較高，因此在使用過程中應權衡利弊、正確選擇。

2 微創監測方法

2.1 脈搏指示連續心排量監測（Pulse-indicated continuous cardiac output，PiCCO）

PiCCO由一個動脈導管和其尖端的5 mm固態熱敏電阻及一個連接到標準中心靜脈導管遠端腔的注射裝置共同組成，通過脈搏波輪廓分析進行實時、連續監測并與經肺熱稀釋法相結合[6]，可獲得CO、全心舒張末期容積（Global end diastolic volume，GEDV）、全心射血分數（Cardiac ejection fraction，GEF）、胸腔內血容量（Intrathoracic blood volume，ITBV）、血管外肺水（Extravascular lung water，EVLW）、心功能指數（Cardiac function index，CFI）、每搏輸出量變異度（Stroke volume variation，SVV）、脈壓變異率（Pulse pressure variation，PPV）、全身血管阻力（Systemic vascular resistance，SVR）、肺血管滲透指數（Pulmonary vascular permeability index，PVPI）、左心室收縮力指數（dp/dt max）等。PiCCO不但可以測量連續CO，還可以測量ITBV和EVLW，能更好地反映心臟前負荷和肺水腫，而且不需要X線幫助確定導管位置[7]。除測量參數較多以外，還具備損傷小、操作簡單、各類參數更為直觀、實時監測CO、受人為干擾因素少等優點。但存在心內分流、主動脈瘤、主動脈狹窄、體外循環、血管順應性差、設備中氣泡、導管中凝血、嚴重心律失常等時會影響測量數據的精準性[8]。郎利等[9]對30例不停跳冠脈搭橋術中應用PiCCO監測患者血流動力學，結果顯示30例患者均順利康復，無并發癥發生。潘傳亮等[10]在一項前瞻性觀察性研究中發現，對體外循環心臟術后患者應用PiCCO目標導向地指導治療能夠降低急性腎損傷的發生率并能改善病情嚴重程度。PiCCO能夠準確、連續、實時、全面地監測患者心功能，具備操作簡單、并發癥少以及微創等特點，對心臟手術圍術期患者的監測和治療起到了重要作用，近年來在心臟重癥領域應用越來越廣泛。

2.2 鋰稀釋心排量監測（Lithium-indicated dilution cardiac output，LiDCO）

LiDCO由一個連接在動脈導管上的鋰傳感器組成，鋰指示劑通過中心靜脈或外周靜脈注入，并使用連接至壓力線的鋰傳感器探頭測量外周動脈中的鋰濃度來構建鋰衰減曲線，聯合脈搏波輪廓分析技術，可獲得連續實時CO、ITBV、平均動脈壓（Mean arterial pressure，MAP）、SVR、每搏輸出量（Stroke volume，SV）、SVV、PPV等，其準確性已獲得驗證，但臨床應用尚不廣泛[11]。LiDCO侵入性更小，只需要一個動脈和一個外周靜脈通路，而且還可以提供特殊參數，如SVV和PPV。但是，在以下情況下，LiDCO的準確性會受到影響：主動脈瓣返流、嚴重心律失常、嚴重的外周血管收縮以及接受鋰療法的患者[12]。Asamoto等[13]在非體外循環冠脈搭橋手術期間比較LiDCO與PAC在固定采樣點同時測量心臟指數（Cardiac index，CI），結果顯示LiDCO測量誤差約為-0.38 L（/min·m2），百分比誤差為53.5%，尤其當CI值較高時，LiDCO測量值往往偏低。因此，此方法在心臟外科圍術期心功能監測中的應用價值受限。

2.3 FloTrac/Vigileo系統

FloTrac/Vigileo系統由連接至動脈導管和Vigileo監護儀的血流傳感器（FloTrac）組成，通過分析外周動脈波形和預置數據庫來監測心血管功能，不需要外部校準即可測量CO、SV、SVV、SVR等，并通過使用肺動脈導管來降低侵襲性[14]。其優點在于創傷小，提供連續實時CO，且操作簡單、參數易于獲得，但其準確性在病情不穩定、嚴重心律失常、嚴重主動脈瓣返流和其他干擾動脈波形的因素中受到限制。雖然此系統每一次更新都顯示出精度的提高，但最新一代在準確性上仍然難以和“金標準”相提并論。Kusaka等[15]在一項前瞻性研究中，對30例接受體外循環的心臟手術患者應用最新一代系統（第四代）與PAC對比進行監測時發現，其在心臟手術圍術期仍然缺乏準確性和預測能力，而且CO測量的差異取決于SVR。Maeda等[16]在對26例腹主動脈瘤患者手術中應用第四代系統監測血流動力學，結果顯示其準確性不可接受。因此，臨床醫生應該認識到在心臟手術圍術期使用該方法時的適當用途和局限性。

2.4 ProAQT/PulsioFlex監測系統

ProAQT/PulsioFlex是一種新型脈搏輪廓分析設備，與PiCCO相似，但有所不同的是此方法不需要外部校準，主要應用一種創新的專有運算實現自動校準[17]。一項多中心隨機對照試驗顯示[18]，應用此方法監測圍術期患者血流動力學，并以此為基礎的EGDT可改善患者預后。Weil等[19]在中高危風險腹部手術中應用此方法監測患者血流動力學的研究顯示，其準確性是可靠的。Biais等[20]在探討SVR對此方法準確性的影響中發現，當SVR變化較大時，盡管有自動校準，也無法跟蹤CI的變化。有學者[21]在非體外循環冠脈搭橋術中應用其監測患者心功能，結果顯示CO的測量仍存在局限性。因此，此方法在心臟手術圍術期的應用還需進一步探究和驗證。

2.5 經食管多普勒（Transesophageal doppler，TD）

TD使用多普勒超聲和基于年齡、身高和體重的列線圖測量胸主動脈降支血流，從而測量連續CO及容量反應的動態參數。TD克服了經胸超聲心動圖的許多局限性，可避免肋骨、肺對聲束的干擾，且食管緊鄰心臟和大血管，可以獲得高品質圖像，對心功能和主動脈血流狀態可進行很好的監測。雖然TD熟練操作需要時間，但其優勢明顯，尤其對于心臟外科圍術期患者血流動力學評估非常有價值，而且很少引起嚴重并發癥，操作過程因并發癥而被迫停止檢查的比例小于1%，致命性并發癥發生率更是低于萬分之一，檢查前必須除外食管及胃部疾病[22]。其應用價值在于[23]：①可提供急性循環系統疾病的全面而重要的信息，是某些情況下確定休克原因的不可替代的手段;②對于經胸心臟手術的患者，若高度懷疑心包填塞，其可快速、準確地檢測;③可快速、定性地評估血流動力學異常的原因，明確治療方向;④可準確評估容量狀態及預測液體反應性，且特別適合心臟功能的準確定量評估;⑤與有創血流動力學監測相比，TD損傷更小，感染風險更低，安全性更高;⑥對于俯臥位通氣的患者，是首選的血流動力學監測方法;因此，TD作為微創心功能監測方法，可實時評估心臟的形態和功能，作為心臟外科圍術期心功能監測的質量標準，值得推廣應用。

3 無創監測方法

3.1 Nexfin系統

Nexfin基于光電容積描記技術、生物反應設備和部分氣體交換系統，利用血管卸載原理，通過一個手指充氣袖套（連續血壓監測）與一種新型脈搏輪廓法結合，是一種無創監測方法，能夠連續監測血壓、SV、CO、SVV、SVR等，廣泛應用于心臟重癥監護室（Cardiac intensive care unit，CCU）、門診或急診[24]。Fischer等[25]對45例心臟手術患者分別應用Nexfin和PiCCO監測血流動力學，結果顯示，其測量結果與PiCCO相關性很差，主要表現在給予液體后，該方法不能很好地反映CI的快速變化，不能預測心臟術后液體反應性。也有學者認為，Nexfin設備安裝迅速，使用方便、簡捷，對CO的測量是可靠地，可以在危重患者給予更準確的有創監測前使用，以防心功能突然惡化[26]。但缺點在于不適用微血管生理改變以及活動的患者，這在一定程度上限制了在危重患者和清醒患者中使用。因此，應根據患者病情的輕重緩急個體化地選擇合適的監測方法。

3.2 無創超聲心排量監測（Ultrasonic cardiac output monitoring，USCOM）

USCOM是一個便攜式的設備，通過應用在胸骨上方的多普勒超聲探頭來測量CO，超聲探頭位于胸骨上切跡處，用于測量升主動脈的血流速度，此系統中集成了一個算法來估計瓣膜的橫截面積，可以根據測量的主動脈瓣或肺動脈瓣的流速來計算CO[27]。USCOM可對重癥患者進行便捷、快速、可靠地血流動力學監測，可用于急診科、CCU和非心臟手術室，甚至在病房可以由一個訓練有素的護理人員使用，Hodgson等[28]做了一項關于此方法學習曲線和測量可靠性的試驗，結果顯示在有經驗的操作員對志愿者進行不到5 h的培訓后，志愿者即可應用此方法對急診住院患者進行可靠、準確地心功能評估。Meyer等[29]應用此方法監測心臟術后患者血流動力學，發現在測量CO、CI、SV參數時與PAC所獲得的參數有良好的相關性。張云等[30]在USCOM與熱稀釋法監測重癥患者心功能比較的Meta分析中顯示，USCOM監測重癥患者心功能CO、CI指標與熱稀釋法具有較好的一致性。因此，此方法是一種很有前景的監測心臟手術圍手術期患者心功能的新型技術。

3.3 經胸生物電阻抗（Thoracic electrical bioimpedance，TEB）

TEB原理是在胸腔中傳遞低振幅高頻電流，測量阻抗的感應電極分別放置在上、下胸部，血流動力學參數由TEB設備根據心電周期中胸廓電導率隨胸主動脈血流變化的變化進行測量。通過測量由動脈搏動血流產生的阻抗變化，及變化之間的時間間隔，可以計算出SV，是一種完全無創的連續心功能監測方法[12]。其優勢在于便捷、迅速且無創，在床旁即可連續監測心功能，應用成本低，不存在感染風險及其他并發癥，但其信號質量會受到患者運動、電干擾（如起搏器、手術中電刀）、心律失常和機械通氣等因素干擾，也會因患者的肥胖、胸腔積液、肺水腫、主動脈瓣疾病、SVR顯著變化、主動脈夾層等影響測量結果[31]。其監測CO和SV的準確性已在健康人群中得到很好的驗證，但在臨床實際應用中，其測量準確性與“金標準”相關性較差，且不同設備之間的一致性存在較大差異。Faini等[32]應用新一代TEB設備（Hotman System）與PAC進行對比，在51例心臟重癥患者進行連續測量CI，結果顯示兩者測量結果有較好的相關性。隨著數字信號處理和新算法的發展，此方法測量的準確性必然會得到提升，是一種非常有應用前景的新技術。

綜上所述，在心臟手術圍術期心功能監測非常重要。隨著醫療技術的不斷發展及監測設備的技術更新，有創、微創、無創的監測方法將用于更明確和更具體的患者群體。目前心功能監測方法在不斷趨向于無創化、實時化、精確化發展，相信未來一定會出現一種理想化的監測方法，在各種情況下都能無創并動態及時精準監測血流動力學。作為臨床醫生，有必要熟悉并掌握目前所有的心功能監測方法，了解其缺陷及優勢并靈活應用，加強心臟手術圍術期血流動力學監測和調控，提高臨床應用能力。

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（收稿日期：2020-11-09）