无创心排量监测仪原理比较

关于无创心排量监测仪原理比较

无创血流动力学监测时代的到来，我们准备好了么？

Arewereadyfortheageofnon-invasivehaemodynamic

monitoring?DepartmentofAnaesthesiology,CenterofAnaesthesiologyandIntensiveCareMedicine,UniversityMedicalCenterHamburg-Eppendorf,Martinistrasse52,Hamburg20246,Germany.

摘自：BritishJournalofAnaesthesiaPage1of4；doi:10.1093/bja/aeu145；BJAAdvanceAccesspublishedMay31,2014第2页,共44页，2024年2月25日，星期天无创血流动力学监测时代的到来，我们准备好了么？相关证据正越来越多的证明：目标导向血流动力学疗法可以有助于手术患者，特别是对于高危手术患者的预后恢复能力。20世纪70年代直到90年代末，肺动脉导管（PAC）被广泛地用作血流动力学监测的“金标准”；在接下来的几年里，几个大型随机对照试验未能证明其在改善患者预后的效果，从而导致使用PAC有明显的下降。虽然PAC仍然可以提供患者的肺动脉高压、右心室衰竭等参数的重要信息，但是越来越多的共识认为PAC不应作为常规监测的主要手段。所以，PAC的安全问题为微创或无创血流动力学监测技术的发展铺平了道路。这些微创或无创技术包括经食管多普勒血流动力学监测技术、经肺热稀释监测技术、锂指示剂稀释监测技术、校准和不需校准的脉冲轮廓分析监测技术。第3页,共44页，2024年2月25日，星期天血流动力学监测有创性血流动力学监测微创性血流动力学监测无创性血流动力学监测指经体表插入各种导管或探头到心腔或血管腔内，从而直接测定心血管功能参数的方法。指采用对机体没有机械损害的方法获得的各种心血管功能的参数。指在有创的基础上发展出来的对机体创伤较小的监测方法。血流动力学监测技术分类第4页,共44页，2024年2月25日，星期天有创性血流动力学监测技术Swan–Ganz：血流动力学测定的金标准

也称肺动脉漂浮导管。1970年由Swan和Ganz首先研制成顶端带有

气囊的导管，临床常用于各种复杂的心血管疾病诊断、指导临床治

疗。近年来由于危重症医学的蓬勃发展，Swan-Ganz导管被应用于

危重症病人的血流动力学监测。

Swan-Ganz导管经静脉插入上腔静脉或下腔静腔，通过右心房、右

心室、肺动脉主干、左或右肺动脉分支，直到肺小动脉。

其测定心排量的原理是通过漂浮导管在右心房上部一定的时间注入

一定量的冷水，该冷水与心内的血液混合，使温度下降，温度下降

的血流到肺动脉处，通过该处热敏电阻监测血温变化。其后低温血

液被清除，血温逐渐恢复。肺动脉处的热敏电阻所感应的温度变化，

记录温度稀释曲线。通过公式计算出CO。第5页,共44页，2024年2月25日，星期天肺动脉漂浮导管测定心排量是公认的“金标准”。然而监测的有创性和对设备、技术以及操作人员的要求，严重限制了它的临床应用，同时在放置Swan-Ganz导管过程中还有血液感染、心律失常、肺栓塞、肺小动脉破裂和出血、气囊破裂、导管打结等并发症的隐患，而且费用昂贵。目前国内许多大医院都有Swan-Ganz，但是实际用量很少，这主要是受到上述因素的限制。Swan–Ganz：血流动力学测定的金标准有创性血流动力学监测技术第6页,共44页，2024年2月25日，星期天Swan–Ganz：血流动力学测定的金标准科室：麻醉科、心外科用途：监测、研究费用：昂贵优点：公认的金标准有创性血流动力学监测技术第7页,共44页，2024年2月25日，星期天Swan–Ganz：血流动力学测定的金标准临床应用判定指标缺点液体优化PCWP/CVP静态指标；易受心室顺应性的影响药物滴定－监测结果有5-12分钟的延迟鉴别诊断CI+SVRI高排低阻/低排高阻操作复杂，并发症多有创性血流动力学监测技术第8页,共44页，2024年2月25日，星期天PICCO

脉搏指示剂连续心排量测定

VIGILEO

未经校准的脉搏轮廓分析技术

微创性血流动力学监测技术第9页,共44页，2024年2月25日，星期天PICCO脉搏指示剂连续心排量测定

PICCO监测仪是德国PULSION公司推出的新一代容量监测仪（同类设备：LiDCOPlus）。技术原理：结合了经肺温度稀释技术和动脉脉搏波形曲线下面积分析技术。该监测仪采用热稀释方法测量单次的心排量，并通过分析动脉压力波形曲线下面积来获得连续的心排量。相比于Swan-Ganz，其创伤较小，只需要一根中心静脉导管和动脉导管，无需使用右心导管。

微创性血流动力学监测技术第10页,共44页，2024年2月25日，星期天PICCO的缺点

对于血管张力变化的敏感性还没有得到临床验证。

PICCO需要通过热稀释法对个体的血管阻抗进行校准，并且需要频繁的对其进行校准来确保测定的准确性，尤其是在血流动力学发生变化时。有研究显示，在全麻或硬膜外麻醉后，测定的CO值比实际低53%；在手术过程中，当牵拉主动脉时，测定的CO值比实际高40%。因此在这种情况下，必须对设备进行校准，否则测定的数值没有临床指导意义。

由于在使用PICCO测定心排量时，脉搏轮廓分析是不可或缺的部分，所以当波形改变时，可能预示着需要对设备进行重新校准。多久校准一次目前尚不明确，但是当儿茶酚胺或是血管内容量变化引起动脉波形改变时，重新校准是非常必要的。（如持续出血、应用升压药、心肺体外分流时）

微创性血流动力学监测技术第11页,共44页，2024年2月25日，星期天科室：ICU、麻醉科、EICU（少）用途：监测费用：耗材较贵优点：1.相比于漂浮导管，其创伤小，技术要求略低2.监测参数多PICCO脉搏指示剂连续心排量测定

微创性血流动力学监测技术第12页,共44页，2024年2月25日，星期天临床应用判定指标缺点液体优化GEDV/ITBV/EVLW/SVV非连续，需打冰盐水；易受心室顺应性的影响；SVV的局限性药物滴定－病情或用药发生改变时，需频繁校准，否则不准确鉴别诊断CI+SVRI高排低阻/低排高阻病情或用药发生改变时，需频繁校准，否则不准确PICCO脉搏指示剂连续心排量测定

微创性血流动力学监测技术第13页,共44页，2024年2月25日，星期天VIGILEO未经校准的脉搏轮廓分析技术美国爱德华兹的Flotrac/Vigileo血流动力学监测系统，是通过连续监测动脉压力波形信息计算得到CO和其他血流动力学指标结果，因此该监测方法又称为动脉波形分析心排出量（APCO）监测。（同类设备：LiDCORapid）APCO是2005年诞生的血流动力学监测方法，由Flotrac传感器和Vigileo监测仪两部分组成。该监测方法通过Flotrac传感器采集患者外周动脉压力波形，结合患者年龄、性别、身高、体重、体表面积所得到的SV进行运算分析，从而得到心输出量等血流动力学指标。Flotrac/Vigileo也是一种微创的监测方法，仅需要外周动脉插管，无需通过中心静脉插管，也无需热稀释法注射进行校准。

微创性血流动力学监测技术第14页,共44页，2024年2月25日，星期天VIGILEO的缺点：Vigileo/Flotrac是一个非常不准确的血流动力学监测设备，在某种程度上可以将其称为一个“随机数字发生器”。Vigileo虽然是有创的，但其测定的并不是胸腔内的血流，而是腕关节的血流信号。我们知道心排量是在胸腔内，而不在腕关节。脉搏轮廓分析技术测定的是桡动脉内的的压力，而到达桡动脉的血流量只占心排量的1-2%。其测定原理是将压力曲线下面积乘以校准常数（厂家提供），由此计算出心排量数值。当病人使用血管收缩剂或扩张剂时，也就是动脉对于低灌注压或是高灌注压做出收缩或舒张反应时，Vigileo测定的数值是不准确的。这是因为Vigileo是一个非校准的设备，其校准只是通过厂家提供的校准常数来完成的。厂家提供的校准常数100是假定每次到达腕关节的血流量都是CO的1%，然而实际每次到达腕关节的血流量并不是CO的1%，因此校准常数应该因此而改变，而不能固定为100。

微创性血流动力学监测技术第15页,共44页，2024年2月25日，星期天临床应用判定指标缺点液体优化SVV100%机械通气；无心律失常；潮气量大于8－10ml/kg体重药物滴定－病情或用药发生改变时，准确度低鉴别诊断CI+SVRI高排低阻/低排高阻病情或用药发生改变时，准确度低VIGILEO未经校准的脉搏轮廓分析技术微创性血流动力学监测技术第16页,共44页，2024年2月25日，星期天VIGILEO未经校准的脉搏轮廓分析技术Vigileo监护仪FloTrac传感器微创性血流动力学监测技术第17页,共44页，2024年2月25日，星期天无创性血流动力学监测技术应用对机体组织没有机械损伤的方法，经皮肤或黏膜等途径间接取得有关心血管功能的各项参数，其特点是安全、没有或很少发生并发症理想的无创血流动力监测系统准确：提供与创伤性监测近似的信息连续：能连续同步显示生理数据安全：对病人安全，没有或很少并发症灵敏：根据检测值可对循环功能障碍做早期诊断和纠正第18页,共44页，2024年2月25日，星期天无创监测技术总览经胸连续多普勒-USCOM经胸生物阻抗法-BioZICG/NICOM13

4经食道超声心动图-TEE

2二氧化碳重吸法-NICO第19页,共44页，2024年2月25日，星期天20采用连续多普勒超声波技术，通过测量主动脉或者肺动脉的射血速度再乘以其管腔截面面积(管腔面积通过已知的身高体重公式换算得知)，计算出每搏量等指标。经胸连续多普勒法--USCOM超声心输出量监测系统

第20页,共44页，2024年2月25日，星期天StrokeDistanceDeterminedbyCWDopplerProfile每搏距离是多普勒直接监测参数AreaunderDopplerprofile=velocitytimeintegral（vti）速度时间积分VTI=每博血流速度×每博时间＝每搏射血距离第21页,共44页，2024年2月25日，星期天LinearrelationshipwithHeight和身高呈线性关系Neonates(<50cm/20ins)Weight和体重呈线性关系

Newperspectivesintheassessmentofcardiacchamberdimensionsduringdevelopmentandadulthood.Nidorf,S.M.,Picard,M.H.,Triulzi,M.O.,Thomas,J.D.Newell,J.,King,M.E.,Weyman,A.E.JACC,Vol.19,No.5.April,1992,983-8.

流通面积–

运算法则Height=Area第22页,共44页，2024年2月25日，星期天AorticAccessLVCOPulmonaryAccessRVCO探头放置位置第23页,共44页，2024年2月25日，星期天经胸连续多普勒法左心排量右心排量USCOM无创超声血流动力学检测仪把一个小型多普勒探头，从胸骨上窝来测量主动脉血流量（左心排量），从肋间隙亦可测量肺动脉血流量（右心排量）第24页,共44页，2024年2月25日，星期天优势及专家评价：无创、安全、患者易接受可对新生儿、早产儿进行监测无耗材、使用成本低廉实时监测左心和右心的心排量考虑到USCOM完全无创、准确、床旁实时监测且操作简单，故临床上值得推广使用USCOM进行容量反应性预测。--中华医学会ICU全国主委于凯江USCOM无创超声心输出量测定可提供较为可靠的心排指数，尽管在血流动力学方面存在一定局限性，但由于其快速、便捷、无创、安全等特点，比较适合在急诊科中的应用。--中华医学会急诊全国主委于学忠连续波多普勒超声波技术第25页,共44页，2024年2月25日，星期天连续波多普勒超声波技术局限性1.需要受过简单操作指导的医生、护士亲手操作。一次操作时间约1至2分钟。2.在应用中我们发现，肥胖、严重肺气肿、CO明显低下患者取得满意信号有一点困难。--于凯江第26页,共44页，2024年2月25日，星期天经胸生物阻抗法-ICGBioZ/NICOM/Physioflow®/千帆原理基本原理：欧姆定律（电阻＝电压/电流）人体血液、骨骼、脂肪、肌肉具有不同的导电性，血液和体液阻抗最小，骨骼和空气阻抗最大基本原理是生物体容积变化时引起电主抗变化。根据胸部所有组织结构具有固定不变的容积电阻抗值和心脏射血时血管容积变化引起的电阻抗值变化（容积增大时电阻抗变小，反之变大）计算心排。测定左心室收缩时间间期并计算出每搏量，然后再演算出一系列心功能参数基于胸腔血流变化时阻抗值的变化来无创检测人体心输量的胸阻抗法（ICG）技术由Dr.BOSramek发明，从1940年起该技术出现，直到1980年后商业性的胸阻抗设备才出现。第27页,共44页，2024年2月25日，星期天特点：无创，只需在病人颈部、胸部两侧各贴一对电极。缺点：以下病人不能使用：身高低于120cm或高于230cm不适用。体重低于30公斤或高于155公斤。左心衰竭。胸部创伤，胸部手术。高频通气。放置带有分钟通气传感器的心脏起搏器的病人（影响起搏器的功能）。电极片皮肤过敏。以下因素导致影响准确监测：电极位置黏贴不妥，任何影响胸部固定不变的容积电阻抗的因素（胸壁水肿、胸腔积液、胸内大血管扩张、完全左束支传导阻滞、心衰、心胸手术、肺部感染肺水肿、气管插管、放置胃管等。）。

其他电器设备干扰。经胸生物阻抗法-ICG第28页,共44页，2024年2月25日，星期天BioZ.comTM

数字化无创血流动力学系统是建立在胸电生物阻抗测量（TEB）理论基础上，提供血液动力学参数的创新型无创心功能监护产品。可以通过12种血液动力学参数来评估病人的血液动力学状况和心室功能。CardioDynamicsICG专利技术DISQ®（数字化阻抗信号定量技术D＝数字、I＝阻抗、S＝信号、Q＝数字化）对其相应的阻抗变化进行数字化处理；ZMARCTM

算法（调整主动脉顺应性算法Z＝阻抗、M＝调节、AR＝主动脉、C＝还原）处理后可提供多个血流动力学参数。经胸生物阻抗法-ICGBioZ.comTMCardioDynamics第29页,共44页，2024年2月25日，星期天无创心输出量监测（NICOM）是一个以胸部生物电抗技术为基础完全无创的心输出量监测工具，即通过分析电脉冲穿过胸腔时频率的变化，进行相关临床指标的监测。经胸生物阻抗法-ICGNICOM

NICOM

无创心排量监测仪测量指标：连续心排量输出

CO、心脏指数、心率HR、每搏输出量SV、每搏输出量变异SVV、每搏输出量指数SVI、无创血压NIBP、总外周阻力TPR、总外周阻力指数TPRI、心功率CP、心功率指数CPI、胸腔体液趋势dTFC。基于BIOREACTANCE

（生物电抗）专利技术第30页,共44页，2024年2月25日，星期天建立的发现基础：当血液从心脏流出的时候，由于心脏搏动，施加在病人胸部的交变电流将产生相移。这里的相移从概念上来说，类似于无线电通信当中的调频FM。连续测量相移已经证明与每博量呈线性关系。测出相位移就可以计算出每博量。TIMEΔPPhaseShiftChangesinAmplitudeAMPLITUDE生物电抗技术第31页,共44页，2024年2月25日，星期天

CheetahMedical--无创心排量监测仪NICOM特有的内置式PLR测试，可以帮助医生快速准确的判断病人是否有液体反应。生物电抗与生物阻抗的区别：

共同点：二者均在患者胸部放置电极，传递一个流经胸部的已知幅度和频率的电流。不同点：二者的主要区别类似于调频收音机（FM）和调幅收音机（AM）之间的区别：调频收音机的无线电信号检测是根据信号频率的变化，而不是信号幅度的改变，因此保证了获得的信号有更好的保真度。。经胸生物阻抗法-ICG3minutesbaseline3minuteschallenge第32页,共44页，2024年2月25日，星期天功能参数：（一）

Manatec

Enduro®

(法国)采用新一代胸腔阻抗法

(ICG)，能够进行无创的可持续检测，并得到如下血液动力学参数：

心率

心搏量

心排量/指数

收缩舒张指数

射血分数（近似）

血压简况（舒张压，收缩压，平均血压）（在踏车运动实验中）

全身血管阻力

左心工作负荷经胸生物阻抗法-ICGPhysioflow®第33页,共44页，2024年2月25日，星期天胸腔阻抗(ICG)法背景知识:Enduro测量并分析经胸阻抗信号,该信号根据瞬时胸液的变化而不同。丹麦学者Nyboer于19世纪50年代末首次提出胸电生物阻抗法

(ThoracicElectricalBioimpedance,TEB)

一说。胸电生物阻抗法使用一次性点击将微小电信号传递通过胸部。此后这些信号被接收电极收集。阻抗大小是由以下两个因素表示的：

基线阻抗

(Zo)

与之射血容量（心脏收缩）有关的变化阻抗(

Z)该二因素及相关参数用来描述血液动力学的相关计算，比如心搏量和心排量。Physioflow®经胸生物阻抗法-ICG第34页,共44页，2024年2月25日，星期天经胸生物阻抗法-ICGOSYPKAMedicalICON®

AESCULON®电子心力测量法德国OSYPKA公司专利技术工作原理放置四个电极片于颈部和左侧胸部，以连续检测胸部电流传导。输入低频高幅电流，通过胸部，检测电流传导遇到的阻力。通过先进的滤过技术，ECTM可分离出循环系统产生的导电性的变化。一个很重要的现象的发现与主动脉内的血流及其导电性的变化相关，受跳动血流的影响。这主要是由于红细胞方向的变化。收缩时，主动脉内的红细胞以随机的方向聚集，导致电流遇到的阻力很大，导电性低。舒张时，跳动的血流引起红细胞与血流和电流方向平行，导电性高。分析主动脉瓣膜开放前后导电性的变化，换句话说，红细胞排成行有多快，EC得出主动脉血流加速度峰值和左心室射血时间，血流速度由主动脉加速度峰值得出，用专利公式得出SV。第35页,共44页，2024年2月25日，星期天经胸生物阻抗法-ICGICON®

AESCULON®第36页,共44页，2024年2月25日，星期天经胸生物阻抗法-ICGLifeguard™ICG美国ANALOGIC公司Lifegard™ICG是一个独立的心脏监护系统。采用生物阻抗技术进行心输出量无创测量。它可以对患者的心输出量（CO）、心指数（CI）、无创血压（NIBP）、心电图（ECG）和心阻抗图（ICG）等生命体征数据进行实时监测和显示，全面反映心脏的功能状态。第37页,共44页，2024年2月25日，星期天部分二氧化碳重复吸入法（NICO）原理受检者重吸入上次呼出的部分气体（成人100～200ml），考虑到吸入的二氧化碳量较少，重吸入时间短，而二氧化碳在体内贮存体积较大，故假设混合静脉血二氧化碳浓度保持不变通过呼气末二氧化碳分压（PETCO2）与二氧化碳解离曲线间接推算CaCO2，通过血氧饱和度、吸入氧浓度计算肺内分流。心排血量值＝心输出量通过肺泡有通气的部分（即肺泡毛细血管血流量）+心输出量中未进行气体交换部分（即分流部分）。前者是测量值，后者是测算值Fick’s法VCO2