心輸出量及血流動力學檢測在心力衰竭中的應用進展

盛文兵，張永正

甘肅省第三人民醫院CCU，甘肅蘭州 730000

心力衰竭（heart failure, HF）患者是當今心臟病學和內科疾病中最常見的人群之一。先進的血流動力學監測是心力衰竭患者治療的基礎。在過去的幾十年里，血流動力學監測技術從間歇監測發展到連續實時監測，從有創監測發展到無創監測。提供的血流動力學參數也更全面。SwanGanz 導管和脈搏指數連續心輸出量（pulse indicator continuous cardiac output, PiCCO）作為一種測量心輸出量（cardiac output, CO）的方法的準確性已得到認可，但它是一種有創操作，因其操作復雜、創傷性大、費用高、并發癥多等原因，患者及家屬接受程度差，臨床應用受到一定限制。目前無創血流動力學監測技術不斷涌現，多項研究證明，無創心輸出量及血流動力學監測與有創血流動力學監測有高度相關性，準確性一致性均較好，它能提供客觀的量化指標，為心力衰竭的診斷和治療提供了直接的依據，無創血流動力學監測技術在臨床工作中的應用及關注度不斷提高。下文將對各類血流動力學監測手段做一概述。

1 肺動脈壓監測（CardioMEMS?）

CardioMEMS 是一種使用微機電系統（Micro-Electro-Mechanical System, MEMS）技術的無線壓敏設備。使用右心導管插入術（right heart catheterization, RHC）和局部麻醉，該裝置被植入遠端肺動脈。施加在傳感器上的肺動脈壓（pulmonary artery pressure, PAP）的變化會導致共振波頻率的變化。CardioMEMS 收集的信息被轉換為壓力測量值并傳輸到安全服務器進行處理。醫生根據數據在充血癥狀出現之前調整HF 治療，最終導致住院率降低[1]。一項大型隨機試驗（CHAMPION）證明，直接肺壓監測系統（CardioMEMS）可顯著減少隨機接受主動肺壓指導管理的受試者的心力衰竭住院率。該研究證明，針對肺壓升高的早期管理能夠提供最有效的治療干預，以防止心力衰竭惡化[2]。無線CardioMEMS?肺動脈監測設備于2014 年獲得美國食品藥品監督管理局（U.S.Food and Drug Administration,FDA）批準，用于監測NYHA Ⅲ級心力衰竭患者（射血分數保留或射血分數降低的心力衰竭）的肺動脈壓。壓力傳感器體積小、安全性好、植入程序簡單，并提供與Swan Ganz 方法相當的準確肺動脈壓力測量[3-5]。CardioMEMS 批準后進行了PAS 研究，在12個月內從美國104 個地點對1 200 名既往HF 入院的慢性HF 患者進行研究，將CardioMEMS 植入后前12個月的住院率與CardioMEMS 植入前12 個月的住院率進行了比較，射血分數降低型心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction, HFrEF）患者的背景HF 治療是規范且充分的。通過CardioMEMS HF 系統進行PA 監測，HF 住院率顯著降低了57%[6]。該分析顯示CardioMEMS HF 系統的優勢與射血分數無關，在所有EF%范圍內都有獲益。以前沒有任何治療或監測策略顯示對EF 保留患者有任何益處。監測PA 壓力可有效預防射血分數保留心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction,HFpEF）患者的臨床充血[6]。

2 肺淤血監測[遠程電介質系統（ReDS）]

遠程介電傳感技術基于一個微型雷達系統，該系統采用通過胸部在兩個外部應用傳感器之間傳輸的低功率電磁信號。一個傳感器位于胸部前方，另一個位于背部后方；傳感器不需要與皮膚接觸，傳感器嵌入在經過調整以適合每個患者的身體習慣的背心中。外部信號處理器，評估穿過胸腔的電磁信號，并計算電極之間肺組織的平均介電系數，測量值以百分比（%）為單位記錄，表示被液體占據的肺組織體積的百分比。經CT 測量并經ReDS 證實的肺液量正常值范圍在20%～35%之間，高于35%定義為高血容量狀態，低于20%表示脫水[7]。胸部計算機斷層掃描（chest computed tomography,CCT）量化肺實質增加的水含量的能力被認為是量化肺液含量的最準確方法。然而，可用性和輻射限制使其不適合對肺液含量進行連續評估。Amir O等人[7]發現ReDS 與CCT 之間存在高度相關性，使用基于ReDS?的系統進行遠程患者監測可能有助于管理心力衰竭患者。Amir O 等[8]選擇了50 例心力衰竭患者，利用遠程介電傳感（ReDS）為導向的液體管理，研究結果表明，ReDS 指導的管理有可能減少最近出院的急性失代償HF 患者因HF 再入院，在出院后的90 d HF 再入院率顯著降低了87%，而在停用red 系統后，HF 再入院率增加了79%。幾項大型登記研究的結果表明，許多因急性失代償性心力衰竭（acute decompensated heart failure, ADHF）住院的患者在出院時仍然容量超負荷，充血未充分解除是心衰再入院的一個重要風險因素。因為出院通常基于癥狀的消退，而不是充分緩解充血的客觀證據[9]。BEST-HF 研究發現心衰患者在提議出院時，所有患者都接受ReDS 讀數以測量肺液，32%的人表現出明顯的殘余肺充血和43%的人在建議出院時的ReDS 讀數≥35%[10]。ReDS 指導的治療在治療組中30%的患者中引發了額外的利尿。這項研究證實大部分因ADHF 入院的患者在出院時仍伴有肺充血，在提議的HF 出院時進行的ReDS 測量可以識別出出院前可能仍需要減輕充血的患者，從長遠來看，這可能會降低HF 再住院的風險[9]。

3 肺動脈導管插入術（PAC，Swan-Ganz 導管）

肺動脈導管插入術（pulmonary artery catheterization, PAC）是一種在手術和重癥加強護理病房（intensive care unit, ICU）住院期間密切監測血流動力學的侵入性方法。它能收集有關心臟壓力、容量狀態和氧飽和度等數據，PAC 的使用可能導致并發癥，例如肺動脈破裂、右束支傳導阻滯、完全性心臟傳導阻滯和導管相關的敗血癥[11]。盡管它有局限性和與之相關的并發癥，但它仍然是黃金標準，仍然被廣泛使用[12]。測量CO 的金標準是肺動脈導管（PAC，Swan-Ganz 導管）[13]。校準后的PAC 通過頸靜脈或鎖骨下靜脈放置，并穿過右心房到達右心室并卡在肺動脈的遠端分支中。右心房壓、肺毛細血管楔壓和CO 都可以從PAC 獲得。由于其高度侵入性，PAC 不再是用于連續監測的最常用技術。在充血性心力衰竭和肺動脈導管插入（PAC）效果評估研究試驗（valuation study of congestive heart failure and pulmonary artery catheterization effectiveness,ESCAPE）中研究了血流動力學引導治療的作用，其中右心導管插入（right heart catheterization, RHC）引導治療并未改善急性失代償性心力衰竭患者的短期預后，結果表明會增加不良事件而不影響總體病死率和住院率[11]。

4 阻抗心電圖（ICG）

阻抗心電圖（impedance electrocardiogram, ICG）是一種非侵入性技術，通過測量胸部總電導率的動態變化來持續評估心臟血流動力學，ICG 使用4 對感應電極：2 對應用于雙側頸部底部，2 對應用于胸部底部。發射電極通過胸腔發送高頻、低幅度的電流，并且傳感電極感測傳輸電流的阻抗（即電阻）的變化。因此，每次心跳之間阻抗的動態變化對應于心臟內血容量和速度的變化，這為許多重要的血流動力學參數的無創量化提供了機會[14]。ICG 允許監測血流動力學參數，包括例如：每搏輸出量（stroke volume, SV）、CO、全身血管阻力（systemic vascular resistance, SVR）、胸腔液體含量（thoracic fluid content, TFC）和許多其他參數[15]。它的優點是非侵入性、經濟高效、獨立于操作員的方法，也能夠在直立和仰臥位置進行穩定測量，它還可以實現對心循環變化的持續實時監測，連續CO 監測設備可能更有助于血流動力學的管理和優化[16]。阻抗心電圖對比肺動脈導管及脈搏指標連續心輸出量在血流動力學測量參數上高度相關且無明顯差異。Drazner MH 等[17]選擇50 例心力衰竭患者分別進行ICG 與PAC 的血流動力學監測指標進行對比，研究證明ICG 與PAC 測得CO、心臟指數（cardiac index, CI）指標顯著相關。

5 超聲心輸出量監測器（USCOM?）

超聲心輸出量監測（ultrasonic cardiac output monitoring, USCOM）于2001 年推出，是一種非侵入性且易于學習的技術，通過測量大血管（例如主動脈）中的多普勒流量，提供有關心血管功能的信息（例如心輸出量、心臟指數和全身血管阻力）。無創連續超聲心輸出量監測儀由于其方便、快速、可重復連續監測血流動力學，同時可保證心輸出量和心臟指數的準確性，已廣泛應用于重癥患者的血流動力學監測[18]。范崇軍等[19]對87 例老年心力衰竭患者，對照組患者采用常規方案治療，研究組患者采用常規方案治療的同時給予USCOM 監測，分析比較兩組患者治療前后的血流動力學指標和臨床療效，研究組心輸出量和心臟指數高于對照組，研究組患者的臨床有效率高于對照組，患者臨床療效高于對照組，與過往研究結果一致。孫杰等[20]對35 例重癥患者分別實施USCOM 及PiCCO 進行血流動力學監測，兩組監測結果顯示，研究組與對照組間心輸出量及血流動力學監測參數無顯著差異。結果顯示采用USCOM 與PiCCO 監測重癥患者血流動力學指標，對心排血量的監測指標有較高的一致性。

6 脈搏指標連續心輸出量（PiCCO）監測

PiCCO 是一種微創連續性的血流動力學監測技術手段，和Swan-Ganz 導管不同的是，它不需要在肺動脈置入導管，只需要在股動脈和中心靜脈導管置入導管。其工作原理基于經心肺熱稀釋技術和經脈搏輪廓分析技術。脈搏輪廓分析提供連續的CO 和CI 測量，而經肺熱稀釋法用于校準系統。在校準過程中，用曲線下面積計算CO。測量從標準熱稀釋技術開始，該技術能夠通過動脈追蹤的脈沖輪廓分析監測連續CO。PiCCO 技術適用于血流動力學不穩定和容量狀態不確定的患者。PiCCO 是第一個在臨床實踐中用于CO 測量的脈沖輪廓設備。它通過提供有關患者前負荷和全身血管阻力的信息，指導重癥監護專家液體復蘇和正性肌力藥物治療[21]。PiCCO 可以實現對血流動力學的連續監測與評估，尤其是全心舒張末期容積指數（global heart end diastolic volume index, GEDVI），它構成了心臟前負荷的可靠指標，以及血管外肺水（extravascular lung water, ELW），它是肺水腫的敏感指標，PiCCO 系統可以為指導立即和后續治療提供實質性幫助[21]。Wu W[22]等對60 名嚴重心力衰竭患者的一項前瞻性研究指出，嚴重心力衰竭患者以PiCCO監測為目標導向的治療管理，有助于個性化地準確治療，縮短ICU 住院時間，改善短期預后，28 d 病死率明顯降低。PiCCO 的并發癥相對較少，通常為導管相關感染及血管損傷等。

7 超聲

目前常用的超聲監測手段包括床旁超聲（point of care ultrasound, POCUS）和經食管超聲心動圖（transesophageal echocardiography, TEE）。以前的研究表明，下腔靜脈大小與右心房壓力和肺毛細血管楔壓相關，具有良好的敏感性和特異性，并且在檢測升高的頸靜脈壓力方面優于體格檢查。肺超聲B線是一種代表血管外肺水的偽影，同樣與肺動脈收縮壓顯著相關，并且優于典型的充血癥狀和體征，肺超聲可以在出現明顯的臨床充血之前檢測亞臨床充血，但目前的研究表明，對于心力衰竭較輕的患者，肺超聲可能不夠敏感，無法檢測到血流動力學充血的這種微小變化，根據目前的結果，下腔靜脈大小或塌陷指數并不是血流動力學充血改善的準確標志，B 線可能是更好的充血標志[23]。Boissier F 等[24]對使用經食管超聲心動圖對休克患者進行血流動力學監測的研究發現，與熱稀釋技術黃金標準相比，TEE 和熱稀釋技術在血流動力學測量參數之間沒有顯著差異。相比起經胸超聲心動圖，TEE 的優勢在于可以避免胸腔內氣體的干擾，從而獲得較為準確的數據，TEE 被廣泛應用于各類心血管危重病人的容量管理[24]。Shah SB 等[25]研究發現應用TEE 監測下指導的液體治療可以更好地改善左室射血分數≤40%患者的血流動力學。

綜上所述，血流動力學監測在臨床中的應用越來越廣泛，為臨床醫生準確判斷心輸出量及血流動力學參數提供了依據，不同類型的血流動力學監測技術手段都有自己的特點，沒有一種監測手段是完美的，如何根據患者病情選擇個體化監測手段使患者最大化獲益是我們要思考的問題。隨著科技的發展無創血流動力學監測手段層出不窮而且其準確性不斷提高，監測技術也從院內持續至院外不間斷指導心力衰竭病人的精準化容量管理并提供個性化治療方案，我相信在日后的發展中越來越多的患者將從血流動力學監測技術中獲益。