心脏前负荷测量进展(珠江医院)

1、心脏前负荷测量进展（摘要）徐世元 张鸿飞南方医科大学珠江医院麻醉科5102821. 前负荷的相关理论2. 临床使用前负荷指标及其局限性（压力代容积的局限性）3. 舒张末期容积测量手段4. 经肺温度稀释法（PiCCO技术）1.前负荷的相关理论心脏前负荷指心肌纤维开始收缩时的初长度，实际为心室舒张末期的容积。在心肌收缩开始前心脏负荷由充盈左房的静脉回流产生，后在其舒张期排空入左室。前负荷增加时，左室扩张，左室压迅速上升至峰压值，搏出量增加。影响前负荷的因素包括：静脉回心血量、循环血容量、血容量的胸内分布、胸内压力、心包腔压力、心房收缩的活力与适时性。2.临床常用前负荷指标及其局限性（压力代容积的局

2、限性）由于心室舒张末期容量测量难度大，常用心室充盈压即左室舒张末压（LVEDP）、肺动脉阻塞压（PAOP）、右房压或中心静脉压（CVP）间接衡量。临床假定在左心室舒张末期血液停止向心室充盈的一瞬间，LVEDP=左房压= PAOP，即左室舒张末容积（LVEDV，真正的左室前负荷）与PAOP所反映的LVEDP之间存在一致性。但是，左室顺应性、左心室功能、气道压、二尖瓣功能、左房顺应性或肺血管阻力改变都可导致PAOP与左室前负荷间产生差异。3.舒张末期容积测量手段目前可行的容量监测方法有：多普勒超声技术、胸腔阻抗法、同位素扫描、心室造影、改良肺动脉导管法及经肺温度稀释法（PiCCO技术）等。这几种方

3、法各有其优缺点。改良肺动脉导管法CCO/CEDV热稀释导管使较准确监测右心容量变化成为可能，但仍未克服传统肺动脉导管的缺点，因此限制了其临床应用。4.经肺温度稀释法（PiCCO技术）PiCCO技术是经肺温度稀释法（ST）与动脉搏动曲线分析技术相结合的监测方法。与传统热稀释导管不同之处为PiCCO从中心静脉导管注射室温水或冰水，在大动脉（通常是主动脉）内测量温度-时间变化曲线，因而可测量全心的相关参数，而不仅以右心代表全心。同时测量动脉压和CO，连续反映血管阻力的变化。4.1 经肺温度稀释法理论根据温度稀释法可受肺间质液体量（即血管外肺水，EVLW）影响的特点（染料稀释法则无此特点），早期PiC

4、CO技术采用双指示剂法（温度和染料，TD）测量全心舒张末容积（GEDV）、EVLW等一系列参数，通过收集大量临床数据，总结出经验公式ITBVST=a×GEDV+b。其中ITBVST为经肺温度稀释法所测之胸腔内血容积（ITBV），a与b为从温度染料双指示剂测定EVLW和GEDV的回归分析中所推导出的系数。现发展为只需用温度进行测量即可得到此类参数，谓之单指示剂法。胸腔内容积分为三部分：ITBV、胸腔内气容积和EVLW。因胸腔扩展能力有限，因此这三个容积互相影响，并按比例变化。有可能成为第四个组成部分的，是会改变胸腔总容积的肿瘤或胸膜腔渗出。ITBV是反映循环血容量的有效参数，由左、右心

5、腔舒张末期容量（GEDV，大约占ITBV的4/5）和肺内血容积（PBV）组成，因而与心腔充盈量密切相关。用PiCCO技术测定ITBV时，可把心肺当作相连的系列混合腔室，股动脉探测的稀释曲线实际是由最大混合腔室所产生的最长衰减曲线所形成。容量变化优先改变胸腔内容量，而其为左室的基础储藏室。近10年来，温度-染料稀释CO(COTD)或单一温度稀释CO (COST) 法所测定的ITBV指数(ITBVI)，作为心脏前负荷的灵敏度指示器，证明是一较PCWP和CVP更好的心脏前负荷指标。知识更新心脏前负荷测量进展（全文）徐世元 张鸿飞南方医科大学珠江医院麻醉科5102825. 前负荷的相关理论6. 临床使

6、用前负荷指标及其局限性（压力代容积的局限性）7. 舒张末期容积测量手段8. 经肺温度稀释法（PiCCO技术）1.前负荷的相关理论心脏前负荷1指心肌纤维开始收缩时的初长度，实际为心室舒张末期的容积。在心肌收缩开始前心脏负荷由充盈左房的静脉回流产生，后在其舒张期排空入左室。前负荷增加时，左室扩张，左室压迅速上升至峰压值，搏出量增加。由于心率也增快，心排出量随静脉压升高而增加，即如Starling定律所述，在生理状态下，心脏前负荷由静脉回流决定，受静脉顺应性影响，故心室舒张末期容量为表明前负荷的实际指标。影响前负荷的因素包括：静脉回心血量、循环血容量、血容量的胸内分布、胸内压力、心包腔压力、心房收缩

7、的活力与适时性。2.临床常用前负荷指标及其局限性（压力代容积的局限性）由于心室舒张末期容量测量难度大，常用心室充盈压即左室舒张末压（LVEDP）、肺动脉阻塞压（PAOP）、右房压（RAP）或中心静脉压（CVP）间接衡量。临床假定在左心室舒张末期血液停止向心室充盈的一瞬间，LVEDP=左房压= PAOP，即左室舒张末容积（LVEDV，真正的左室前负荷）与PAOP所反映的LVEDP之间存在一致性2。但是，左室顺应性、左心室功能、气道压、二尖瓣功能、左房顺应性或肺血管阻力改变都可导致PAOP与左室前负荷间产生差异。因此，在有上述干扰因素存在时PAOP 、LVEDP不能很好反映LVEDV的改变3。测量

8、心室充盈压的经典方法为Swan-Ganz导管技术2,3，通过测量PAOP间接提示左房与左室舒张压力变化。但导管价格昂贵、操作复杂、并发症多、在小儿中应用受限等不足限制其临床应用。对于严重创伤病人，用PAOP和CVP评估前负荷准确性大为减低。其主要原因4为：心室顺应性变化导致压力容积关系的改变，心腔内压力变化不再能反映心脏容积变化，降低了根据压力评估容量的准确性。肺损伤和胸壁创伤导致胸腔内压力增高，加之使用呼气末正压通气（PEEP），均导致PAOP和CVP测量值偏高。多项研究证实，在胸腔内压力增高的病人根据这些指标指导输液会导致复苏不足和过多利尿。腹腔内压增高间接使胸腔内压力增高，导致对PAOP

9、和CVP的解释更加复杂。腹腔内高压征常见于明显的内脏水肿、腹腔内积血、腹膜后出血、骨盆骨折、肠缺血或穿孔、烧伤和腹腔填塞等。这类病人PAOP或CVP增高是一种伪差，不能反映血容量的真实情况。二尖瓣病变影响LAP和PAOP之间相互关系，使后者不能准确评估左室前负荷。肺动脉导管置放位置不当亦可提供错误的前负荷信息。大量研究证明在高风险外科手术中使用有创监测是有益的，但在危重病人救治中，有创监测与死亡率似乎无关5。Connors等6通过对5735例危重病及手术患者回顾性分析发现， Swan-Ganz导管增加死亡率；Gore等7发现急性心肌梗塞病人死亡率增加，而在治疗中唯一可察觉的变化即Swan-Ga

10、nz导管使用增加；Sandham JD等8通过对1994名60岁以上ASA 患者研究发现，使用肺动脉导管并不增加死亡率，但使用也未得到益处，同时增加了肺栓赛的发生。因此，如何有效利用Swan-Ganz导管需要重新评估。3.舒张末期容积测量手段目前可行的容量监测方法有：多普勒超声技术、胸腔阻抗法、同位素扫描、心室造影、改良肺动脉导管法及经肺温度稀释法（PiCCO技术）等。这几种方法各有其优缺点。3.1多普勒超声技术与胸腔阻抗法9，10多普勒超声技术（经胸、经气管、经食道）属无创检查，能反复多次床边检查，连续测定左心室舒张末期容量，并与其它指标同步观测，还可判断心脏功能状态。但经胸多普勒技术因右心

11、室位于不能透过声波的胸骨后，形状又极不规则，对于右室功能判断较差；操作者熟练程度及判断能力各异使其重复性较差，因此目前广泛应用有一定困难。经气管（TTE）及经食道（TEE）超声心动图通过连续动态观察左心室短轴的变化，可计算左心室容量变化；但术中手术操作及体位变化等均可影响探头位置，需要及时复位；同时部分数据的采集易受干扰，临床意义可疑，在机械通气患者中更明显，因此有学者认为其不适合于房室和肺血管压力的测量10。多普勒超声技术更强调测量主动脉血流速度，通过计算获得心输出量（CO）等。胸腔阻抗法血流动力学监测仪根据欧姆定律，电流与电阻成反比。高频电流通过人体时产生阻抗且可以进入深部组织，从而反映内

12、脏血流的容积变化。心脏射血时，左心室内的血液迅速流入主动脉，主动脉血容积增加，体积增大，阻抗减小：当心脏舒张时，主动脉弹性回缩，血容量减少，体积减小，阻抗增大。因此胸腔阻抗将随心脏收缩与舒张发生搏动性变化。除能监测CO和每搏量（SV）外，还可监测TFC、主动脉血流加速度最大值、射血前时间、左室射血时间、收缩时间比率等实用指标。TFC是指胸廓内包括血管内、肺泡内及二者间空隙中的液体容积，可在某种意义上代替CVP或PAOP，和SV相结合，指导临床治疗。但其监测需要于颈部与胸壁安放多个电极，难免影响术野，不适合某些手术的麻醉。3.2同位素扫描与心室造影术11同位素扫描与心室造影术，虽准确度高，但设备

13、复杂，有一定损伤性，不能多次重复，且右室与右房、肺动脉影像学上有部分重叠，测量射血分数，室壁运动等较困难，故临床监测不切实际。3.3改良肺动脉导管法4，12Swan-Ganz持续心排量-舒张末期容积（CCO/CEDV）热稀释导管时在传统肺动脉导管基础上，导管表面增加2个心内电极，可持续监测心电变化并测量R-R间期；热敏电阻检测血液下游温度的微小变化，Vigilance监测系统根据热稀释法原理计算射血分数。然后持续每搏量、收缩末期容积、舒张末期容积可由射血分数及心输出量导出：CSV=CCO/HRCEDV=CSV/CEFCESV=CEDV-CSVCSV持续每搏量，CCO持续心排量，HR心率，CEF

14、持续射血分数，CEDV持续舒张末期容积，CESV持续收缩末期容积CCO/CEDV热稀释导管使较准确监测右心容量变化成为可能，但仍未克服传统肺动脉导管的缺点，因此限制了其临床应用。4.经肺温度稀释法（PiCCO技术）PiCCO技术13是经肺温度稀释法（ST）与动脉搏动曲线分析技术相结合的监测方法。采用成熟的热稀释法测量单次CO，并通过分析动脉压力波型曲线下面积与CO存在的一定关系，获取连续心输出量（PCCO）。与传统热稀释导管不同之处为PiCCO从中心静脉导管注射室温水或冰水，在大动脉（通常是主动脉）内测量温度-时间变化曲线，因而可测量全心的相关参数，而不仅以右心代表全心。且由于同时测量动脉压和

15、CO，则可连续反映血管阻力的变化（SVR）。4.1 经肺温度稀释法理论13-15根据温度稀释法可受肺间质液体量（即血管外肺水，EVLW）影响的特点（染料稀释法则无此特点），早期PiCCO技术采用双指示剂法（温度和染料，TD）测量全心舒张末容积（GEDV）、EVLW等一系列参数，通过收集大量临床数据，总结出经验公式13,18ITBVST=a×GEDV+b。其中ITBVST为经肺温度稀释法所测之胸腔内血容积（ITBV），a与b为从温度染料双指示剂测定EVLW（EVLWTD）和GEDV的回归分析中所推导出的系数。现发展为只需用温度进行测量即可得到此类参数，谓之单指示剂法（图1）。图1 Pi

16、CCO示意图胸腔内容积分为三部分：ITBV、胸腔内气容积和EVLW。因胸腔扩展能力有限，因此这三个容积互相影响，并按比例变化。有可能成为第四个组成部分的，是会改变胸腔总容积的肿瘤或胸膜腔渗出。ITBV是反映循环血容量的有效参数，由左、右心腔舒张末期容量（GEDV，大约占ITBV的4/5）和肺内血容积（PBV）组成，因而与心腔充盈量密切相关。用PiCCO技术测定ITBV时，可把心肺当作相连的系列混合腔室，股动脉探测的稀释曲线实际是由最大混合腔室所产生的最长衰减曲线所形成。容量变化优先改变胸腔内容量，而其为左室的基础储藏室。近10年来，温度-染料稀释CO(COTD)或单一温度稀释CO (COST)

17、 法所测定的ITBV指数(ITBVI)，许多学者推荐其作为心脏前负荷的灵敏度指示器，证明是一较PCWP和CVP更好的心脏前负荷指标2,3,9,13,16,17。GEDV的测量GEDV是指在舒张末期所有心房与心室容积之和，即等于全心前负荷，可通过床旁经肺温度稀释法测量得到（如图2，3）：ITTV=CO·MTtT （1）ITTV：胸腔内热容积 MTtT：从注射点到检测点冷指示剂平均传输时间PTV=CO·DStT （2）PTV：肺热容积 DStT：动脉热稀释曲线指数下降时间GEDV=ITTV-PTV 正常值为600-750ml/m2 （3）CO=(Tb-Ti)·Vi&#

18、183;K/Tb·dt （4）Tb：注射冷指示剂前血液温度 Ti：注射冷指示剂温度Vi：注射容积 Tb·dt：热稀释曲线下面积K：校正系数，根据不同个体重量、不同血液和注射冷指示剂温度得出图2 指示剂稀释曲线图 图3 指示剂在心肺系统混合腔室图示ITBV和EVLW的计算ITBV与EVLW不能通过单指示剂稀释法测量，但可通过产生于双指示剂稀释法的GEDV与ITBV间的关系方程计算得出：ITBV=1.25GEDV-28.4ml 正常范围850-1000ml/m2 （5） 血管外肺水通过ITTV减去ITBV得到（图4）。EVLW=ITTV-ITBV 正常范围3-7ml/m2 （6

19、）比较单指示剂测量的ITBV（ITBVST）与双指示剂稀释法测量的ITBV（ITBVTD），二者有好的相关性，偏倚为7.6ml/m2（标准差为57.4 ml/m2）。单指示剂法测得的EVLW值高估了EVLW的低值，而低估了其高值（在12ml/kg以上），偏倚为-0.2ml/kg(标准差为1.4ml/kg)，但是所有数据相关性良好（r=0.87）18。动物研究也证实重量分析法测得的EVLW和通过PiCCO单指示剂法测得的EVLW之间相关性良好19。图4 EVLW计算示意图4.2 PiCCO技术在测量心脏前负荷中的应用Werawatganon等20在危重病患者中比较PiCCO法和传统Swan-Ga

20、nz导管法所测量的CO，发现两者之间具有良好的相关性（r=0.97）。Della Rocca等9在肺移植手术使用PiCCO技术，结果表明较传统肺动脉导管具有明显优势，可充分评估患者围手术期的血流动力学变化，从而为指导临床治疗提供更有利的证据。Sakka等18认为，与Swan-Ganz导管技术相比较，PiCCO技术创伤小，获得的心脏前负荷指标更可靠，且该技术很少受呼吸的影响，临床应用更为稳定和准确。Schiffmann等16在危重病新生儿和婴儿中给予一定的负荷剂量液体，GEDV和ITBV显著增加，同时每搏指数（SVI）增大，而CVP、心率、平均动脉压、EVLW和肺水肿的临床指征保持不变。但是Ku

21、ntscher等21在危重烧伤患者中使用PiCCO技术发现，经心肺双指示剂稀释法和PiCCO技术在ITBVI上虽相关性良好（r=0.77，P<0.01），但标准差出现较大偏倚，高于平均值（-87.4±136ml/m2），同时对ITBVI精确度的估测较差（-491到783ml/m2）。因此认为由PiCCO技术所获得的ITBV不宜指导危重烧伤患者复苏中的容量治疗；EVLW亦不适合于诊断与指导治疗。通过经肺温度稀释曲线出现驼峰现象，可以诊断右向左分流疾患22。该患者双肺浸润及严重低氧血症（PaO2/FIO2=110mmHg），给与PEEP12cmH2O进行机械通气。PiCCO显示右向

22、左心内分流，与经食道超声心动图比较明确存在右向左心房内的微气泡通过。给与笑气吸入后温度稀释曲线早期波峰完全消失图，超声心动图的微气泡通过也几乎完全消失，同时PaO2从66增加到120mmHg。PEEP解除后温度稀释曲线也恢复“正常”，此时允许低气道压机械通气而不影响动脉氧和。图吸入笑气及取消PEEP对经肺温度稀释曲线（小箭头处波峰示右向左分流）、血气及的影响但是温度稀释曲线出现驼峰现象，并非一定意味右向左分流，如下图23：图6 分别经过股静脉导管（）与颈内静脉导管（J）注射冰盐水的经肺温度稀释曲线该图为对一败血症休克患者通过右侧股动脉热敏电阻导管和右侧股静脉导管测量获得。2导管长度相等（20c

23、m）。冰盐水通过股静脉注入，经肺温度稀释曲线高度提示存在右向左心内分流图。然而，患者无低氧血症，同时超声心动图和彩色多普勒测量也无心内分流发生。因动、静脉导管在同样位置、相同高度，因此认为：注射部位冷指示剂的高浓度（静脉导管尖端）可能诱导股动脉导管出现较明显温度变化，有如股动脉导管头端安装一热敏电阻。而通过颈内静脉注射冰盐水则曲线形状正常。因此，在经肺温度稀释曲线监测中应避免静脉导管和动脉热稀释导管位于同一位置与相同高度。4.3 PiCCO技术的优点2，3，9，13-234.3.1 PiCCO技术测量参数较多，可相对全面的反映血流动力学参数与心脏舒缩功能的变化。包括：持续心输出量（PCCO）、

24、动脉压（AP）、SVR、GEDV、ITBV、不间断容量反应（SVV，PPV）、 全心射血分数（GEF）、 心功能指数（CFI）、EVLW、肺血管通透性指数（PVPI）。4.3.2 除测量参数较多外，尚具有以下优点：损伤小，只需利用一条中心静脉导管和一条动脉通路，无需使用右心导管，更适合儿科病人；各类参数更直观，应用于临床所测参数无需加以推测解释（如右心导管测量的PAOP等）；可每次实时测量CO，治疗更及时；节省费用和时间，导管放置过程简便，无需行胸部X线定位，容易确定血管容积基线，无需仅凭X线胸片争论是否存在肺水肿；操作简便，结果受人为干扰因素少；导管留置可达10天，有备用电池便于病人转运。4

25、.3.3 PiCCO技术应用中应注意的问题 PiCCO技术禁用于股动脉移植和穿刺部位严重烧伤的患者。对存在心内分流、主动脉瘤、主动脉狭窄者及肺叶切除和体外循环等手术易出现测量偏差。当中心静脉导管置入股静脉时，测量CO过高偏差75 ml/min，应该注意校正。经肺温度稀释法PiCCO技术在临床上具有广阔的应用前景，较Swan-Ganz导管技术更敏感，可较准确监测心脏前负荷的变化，为指导临床诊断和治疗提供可靠的依据。但在临床多种因素作用下，PiCCO技术所测得的ITBV参数作为反映心脏前负荷的指标，尚需进行更深入的探讨和研究，同时在临床中暂不能忽视传统技术的应用。参考文献1 Braunwald主编

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