肺热稀释技术和脉搏波型轮廓分析技术PiCCO基本原理.ppt

1、1,PULSION PiCCO plus,Pulse Contour Cardiac Output,重症医学科 陈翻享,2,1.什么是PiCCO技术?,PiCCO技术是经肺热稀释技术和脉搏波型轮廓分析技术的综合， 用于进一步的测量血液动力监测和容量管理，并使大多数病人不再需要放置肺动脉导管：,脉搏轮廓分析技术,中心静脉注射,PULSIOCATH,校正,经肺热稀释技术,3,热稀释参数 心输出量CO 全心舒张末期容积 GEDV 胸腔内血容积 ITBV 血管外肺水EVLW 肺血管通透性指数 PVPI 心功能指数CFI 全心射血分数GEF,PiCCO测量下列参数：,脉搏轮廓参数 脉搏连续心输出量PCC

2、O 每搏量SV 心率HR 每搏量变异SVV 脉压变异PPV 动脉压力AP 系统血管阻力SVR 左心室收缩指数dPmx,PiCCO测量参数,4,PiCCO plus 连接示意图,中心静脉导管,注射液温度探头容纳管（T型管）,动脉热稀释导管,注射液温度电缆,PULSION 一次性压力传感器,PCCI,AP,13.03 16.28 TB37.0,AP 140 117 92 (CVP) 5 SVRI 2762 PC CI 3.24 HR 78 SVI 42 SVV 5% dPmx 1140 (GEDI) 625,温度测量电缆,压力电缆,5,弹丸注射,肺,PiCCO 导管 如：股动脉,经肺热稀释技术需要

3、在中心静脉注射冷盐水( 8C)或室温盐水( 24C),A. 热稀释参数,6,Tb,注射,t,经肺热稀释测量：心输出量,Tb = 血液温度 Ti = 注射液温度 Vi = 注射液容积 Tb . dt = 热稀释曲线下面积 K = 校正系数，与体重、血温和注射液温度相关,CO 计算： 通过热稀释曲线下面积,在中心静脉注射指示剂后，PiCCO动脉导管尖端的热敏电阻测量温度的变化 分析热稀释曲线后，心输出量通过改进的Stewart-Hamilton公式计算得到：,7,深入分析热稀释曲线,经肺热稀释测量：容量参数1,MTt: 平均传输时间（Mean Transit time ） 大约一半指示剂通过动脉测

4、量点的时间,DSt: 下降时间（Down Slope time） 热稀释曲线的指数下降时间,计算容积，需要知道,ln Tb,注射,再循环影响,MTt,t,e,-1,DSt,Tb,以及,所有的容量参数都是对热稀释曲线的更深入分析得到的：,8,经肺热稀释测量： Newman模型,Newman et al, Circulation 1951,Vall = V1 + V2 + V3 + V4 = MTt x Flow Meier et al. J Appl Physiol. 1954,V3 = 最大腔的容积 = DSt x Flow Newman et al. Circulation. 1951,指示

5、剂由注射点到检测点的平均传输时间MTt由两点间的总容积决定,下降时间DSt由其中最大的腔室决定 (比其它腔至少大 20% 成立!),flow,V3,V4,V2,V1,注射,检测,9,GEDV,PTV,RAEDV,PBV,LAEDV,LVEDV,RVEDV,EVLW,EVLW,ITTV,PTV = 肺内热容积，在一系列混合腔室中具有最大的热容积 (DSt 容积) ITTV = 胸腔内总热容积，从注射点到测量的热容积之和(MTt 容积) GEDV= 全心舒张末期容积 = ITTV - PTV,胸腔内相关容积的组成,10,经肺热稀释测量：容量参数2,RAEDV,PTV,LAEDV,LVEDV,RVE

6、DV,胸腔总热容积（ITTV） ITTV = CO * MTtTDa,肺内总热容积（PTV） PTV = CO * DStTDa,全心舒张末期容积 GEDV = ITTV - PTV,11,全心舒张末期容积（Global Enddiastolic Volume，GEDV）是舒张末时心脏4个腔室的容积之和,全心舒张末期容积,PTV,RAEDV,LAEDV,LVEDV,RVEDV,GEDV,GEDV = ITTV - PTV,ITTV,GEDV 是ITTV与PTV之差,12,胸腔内血容积,胸腔内血容积（Intrathoracic Blood Volume，ITBV）是全心舒张末期容积（GEDV）+

7、 肺血管内血液容积（PBV）,ITBV = PBV + GEDV,RAEDV,ITBV 最初用染料稀释法得到（双指示剂法，COLD系统），并显示与通过热稀释法测量得到的GEDV之间存在着相关性,ITBV = 1.25 x GEDV,ITBVTD (ml),r = 0.96,ITBV = 1.25 * GEDV 28.4 ml,GEDV vs. ITBV in 57 intensive care patients Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000,13,RAEDV,RVEDV,LAEDV,LVEDV,荧光染料稀释法,热稀释法,EV

8、LW = ITTV - ITBV,PBV,双指示剂法COLD系统,14,血管外肺水,EVLW,ITBV,ITTV,血管外肺水（Extravascular Lung Water，EVLW）反映肺间质内含有的水量，通过ITTV与ITBV之差得到,15,ITTV = CO * MTtTDa,PTV = CO * DStTDa,ITBV = 1.25 * GEDV,EVLW = ITTV - ITBV,GEDV = ITTV - PTV,RAEDV,RVEDV,LAEDV,LVEDV,RAEDV,RVEDV,LAEDV,LVEDV,PTV,PTV,容量计算小结,16,肺血管通透性指数,肺血管通透性指数

9、（Pulmonary Vascular Permeability Index，PVPI）是血管外肺水（EVLW）与肺血容积（PBV），反映了肺水肿的类型,Pulmonarv Blood Volume,静水压 肺水肿,通透性 肺水肿,PVPI =,PBV,EVLW,正常,升高,升高,PVPI =,PBV,EVLW,升高,升高,正常,PVPI =,PBV,EVLW,正常,正常,正常,PBV,EVLW,PBV,EVLW,PBV,EVLW,正常,Extra Vascular Lung Water,17,全心射血分数（GEF） （经肺热稀释导管）,GEF =,GEDV,4 x SV,右心室射血分数（RV

10、EF） （肺动脉热稀释导管）,左心室射血分数（LVEF） （心脏超声）,1,2,&,3,全心射血分数,右心,左心,肺,PBV,EVLW,EVLW,RAEDV,RVEDV,LVEDV,每搏量（SV）,LAEDV,射血分数：与每搏量和舒张末期容积相关,18,B. 动脉脉搏轮廓分析,t s,P mm Hg,压力曲线下面积,压力曲线型状,动脉顺应性,心率,病人相关的校正因子 （通过热稀释法得到）,19,通过对分析每一次心脏跳动（beat by beat）时的动脉压力波型，得到连续的参数,校正,脉搏轮廓分析原理,热稀释法测量得到CO,测量血压 (P(t), MAP, CVP),经过经肺热稀释校正后，可以

11、测量每一次心脏跳动的每搏量（SV）,20,左心室收缩力指数,dPmx =动脉压力曲线上数值最大的dP/dt,dPmx 反映了左心室压力增加的速度，是心肌收缩力的参数,21,SVmax,SVmin,SVmean,每搏量变异,每搏量变异（Stroke Volume Variation，SVV）反映了每搏量随通气周期变化的情况。,SVV 是. 过去30秒的测量结果 只适用于心律规律的完全机械通气病人,22,脉压变异,PPmax PPmin,PPV =,PPmean,PPmax,PPmean,PPmin,脉压变异反映了脉压随通气周期变化的情况,PPV 是. 过去30秒的测量结果 只适用于心律规律的完全

12、机械通气病人,23,创伤小- 只需放置中心静脉和动脉导管- 无需肺动脉导管- 可用于小儿童 初始设置时间短- 可在几分钟内开始使用 动态、连续测量- 每次心脏跳动测量心输出量、后负荷和容量反应 性（beat by beat） 无需胸部X线- 来确认导管位置 效费比- 比连续肺动脉导管价格便宜- 动脉PiCCO导管可以放置10天 - 减少重症监护时间及花费 参数更明确 - 即使对于没有多少经验的人员而言，PiCCO参数 也非常易于判断和理解 血管外肺水- 床旁定量测量肺水肿,2.PiCCO技术的优点,24,a. 心输出量,PiCCO各参数的临床验证,25,经肺热稀释法的验证,26,脉搏轮廓分析验

13、证,These tables are only an excerpt of publications, in total there are more than 200 articles about the PiCCO Technology.,27,b. 容量参数,PiCCO各参数的临床验证,28,ITBVIST vs. ITBVITD in 209 critically ill patients Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000,单用热稀释法测量ITBVIST vs. 双指示剂法测量ITBVITD,n = 209 r = 0.

14、97,Bias = -7.6 ml/m2SD = 57.4 ml/m2,ITBVST （热稀释法）通过计算 GEDV x 1.25得到 ITBVST与ITBVTD对比,29,Sturm, In: Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 129-139,血管外肺水的验证 1,用双指示剂法测量得到的EVLW与脑死亡病人重量法结果对比,30,Katzenelson et al,Crit Care Me

15、d Vol. 29,No 12(Suppl.),心源性 + 非心源性肺水肿,血管外肺水的验证 2,PiCCO EVLW vs. 重量法EVLW（狗）,31,EVLWI*ST vs. EVLWI*TD in 209 intensive care patients Sakka et al, Intensive Care Med 26: 180-187, 2000,热稀释单指示剂法测量的EVLW,Bias = -0.2 ml/kgSD = 1.4 ml/kg,n = 209 r = 0.96,Validation of Extravascular Lung Water* measurement wi

16、th the COLD System: Dye dilution (EVLW ) vs. single thermodilution technique (EVLW ),TD,ST,TM,32,容量,药物,3.临床应用,33,现在的情况如何?.心输出量! 前负荷如何?.全心舒张末期容积! 容量会升高CO吗?.每搏量变异! 后负荷如何?.系统血管阻力! 肺是否干燥?.血管外肺水!,PiCCO 回答下列相关问题,CO GEDV SVV SVR EVLW,* not available in the USA (p 63),34,胸腔内血容积（ITBV）和全心舒张末期容积（GEDV）在反映心脏前负荷方

17、面不但敏感性和特异性优于常规使用的心脏充盈压力 CVP + PCWP，而且也优于右心室舒张末期容积2,3,5,6,8,9,13,14,23 ITBV和GEDV的显著优点是不受机械通气的影响，可以更准确地反映前负荷的情况2,3,6,7,8,9,13,14, 23,PiCCO前负荷指标,35,压力和容量反映前负荷 1,心指数（CI）变化与中心静脉压（CVP）、肺楔压（PCWP）和胸腔内血容积（ITBI）变化的关系，病人是急性呼吸衰竭采用机械通气13 Lichtwarck-Aschoff et al, Intensive Care Med 18: 142-147, 1992,36,压力和容量反映前负

18、荷 2,ITBV (and thus GEDV) seems to be a better indicator of left ventricular preload than PCWP“ Hoeft A, Yearbook of Intensive Care and Emergency Medicine, 1995,11,37,热稀释法测量得到的血管外肺水（ EVLW）已经被双指示剂法和重量法的测量结果验证12,17,22,24,血管外肺水（ EVLW）显示与ARDS的严重程度、机械通气天数、住ICU时间及死亡率明确相关，在评估肺水肿方面优于胸部X线7,8,16,21,24,25,血管外肺水

19、,38,Source ComparisonCorrelation Baudendistel et al, 1982, J Trauma 22: 983 X-ray score vs.EVLW*77 % Sibbald et al, 1983, Chest 83: 725 comparison cardiac edemar = 0,66 comparison non cardiac edemar = 0,7 Sivak et al, 1983, Crit Care Med. 11: 498 X-ray score vs EVLW*64 % X-ray score vs. EVLW*42 % La

20、ggner et al, 1984, Intensive Care Med. 10: 309 X-ray score vs. EVLW*r = 0,84 no / low / high PE, estimated by radiologists Halperin et al, 1985, Chest 88: 649 X-ray score vs. EVLW* r = 0,51 Haller et al, 1985, Fortschr. Rntgenstr. 142: 68X-ray score vs. EVLW*66 % Eisenberg et al, 1987, Am Rev Resp D

21、is 136: 662X-ray score vs. EVLW*76 % Takeda et al, 1995, J Vet Med Sci 57 (3): 481 X-ray score vs. EVLW*X-ray insensitive,EVLW和胸部X光片的对比,胸部X光片常受到胸腔内渗出的影响，并受到床旁拍摄X光片技术方面的限制,39,EVLW和氧合,2,1,Interstitial space,Alveola,Alveola,Capillary,Erythrocyte,中度和较多的肺水并不一定会造成氧合的降低。 肺水会首先聚积在比较空的间质空隙中（1），当肺水进一步增加时才会进入较

22、紧密的间质空隙 （2）并影响气体交换功能 24。 Bck, Lewis, In: Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berlin - Heidelberg - NewYork 1990, pp 129-139,*,40,在 81个重症 ICU病人中EVLW与死亡率的关系 Sturm, In: Practical Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring, Springer Verlag Berl

23、in - Heidelberg - NewYork 1990, pp 129-139,EVLW与死亡率 1,肺水肿的程度与病人的预后之间有直接的相关性。 死亡率升高直至超过70%时都伴随 EVLW的升高,41,373位重症 ICU病人中EVLWI与死亡率的关系：其中193人感染，49人ARDS， 48人头部创伤，83人出血性休克。 根据EVLW的数值病人分成四组。 Sakka et al , Chest 2002,EVLW与死亡率 2,ELWI ml/ kg,42,利用 EVLW治疗病人,101位肺水肿病人随时分成肺动脉导管（PAC）组与血管外肺水组（EVLW），分别 依据PCWP和EVLW的

24、测量结果进行治疗。 在EVLW组的病人在 ICU的时间和机械通气时间都显著降低。 Mitchell et al, Am Rev Resp Dis 145: 990-998, 1992,22 天,15 天,9 天,7 天,*,*,机械通气天数,住ICU天数,n=101,EVLW组,PAC组,EVLW组,PAC 组,43,有肺水肿的病人测量血管内容积和EVLWI。 EVLWI和 CVP或PCWP之间没有相关性。EVLWI和GEDI之间有明确关联。 Boussat et al, Intensive Care Med, 2002,感染病人的ELWI和GEDI,GEDI ml/m2,500 1000 1

25、500 2000,ELWI * ml/kg,CVP mmHg,ELWI* , ml/kg,PAOD mmHg,ELWI* ml/kg,44,肺血管通透性指数 1,PVP increased,PVP normal,肺血管通透性升高的病人和正常的病人的EVLWI Unpublished data,ELWI* ml/kg,GEDI ml/m2,960,800,680,560,Normal GEDI,45,肺血管通透性指数 2,16位充血性心力衰竭（CHF）与社区获得性肺炎（CAP）病人的肺血管通透性指数（PVPI）。 两组的EVLWI都是 16 ml/kg，但是PVPI不同。 from Benedi

26、kz et al ESICM 2002,4,PVPI*,CHF,CAP,3,2,46,PiCCO 测量不停跳冠状动脉手术病人,data from F. Michard, Cremlin Bicetre Paris, 2003,在不停跳CABG中测量心输出量。 PiCCO测量的连续心输出理（PCCO）与主动脉多普勒超声探头测量的结果非常接近。,PCCO反应迅速，对于不停跳心脏外科手术非常有帮助,47,SVV 反映了心脏对因机械通气导致的前负荷周期性变化的敏感性。1,15,18,19,20 SVV 可用于预测扩容治疗对每搏量的提高程度。1,15,18,19,20,对于没有心律失常的完全机械通气病人

27、而言，,每搏量变异 - SVV,48,增加的前负荷容积相同： EDV1 = EDV2 但是： SV1 SV2,SVV作为容量反应性的预测指标,EDV,SV,SVV small,SVV large, EDV1, EDV2, SV1, SV2,因机械通气引起的前负荷变化（EDV）会导致每搏量的改变（SV），改变程度与病人个体的Starling曲线有关。对容量反应良好的病人，其Starling曲线处于直线阶段，有较高的每搏量变异（SVV）。,49,有关SVV和PPV的临床研究 1,Berkenstadt et al, Anesth Analg 92: 984-989, 2001,Sensitivit

28、y,1Specificity,中心静脉压（CVP）不能预测增加容量是否会升高每搏量。,- - - CVP _ SVV,1,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,5,0,0,SVV和PPV是容量反应性的极好预测指标,50,40位有急性循环衰竭的感染病人测量PPV。在给予 500ml 胶体液后，有较高PPV的病人有反应（阈值13%），而有较低PPV的病人则没有明显心输出量的增加。 因为PPV在完全机械通气的病人中可以作为容量治疗的预测指标。,有关SVV和PPV的临床研究 2,因呼吸引起的动脉脉压变化可以准确预测容量反应性。,Michard et al, Am J Respir Crit Care

29、 Med 162, 2000,51,如何利用PiCCO技术来管理病人？,利用PiCCO的治疗决策树+可以很方便地管理病人的血流动力学状态。 正常值范围和治疗决策树来源于日常临床工作的实践，已经在超过 250,000个病人上成功运用（到2004年1月）,+不承诺完全合乎您的临床实践,52,血流动力容量管理决策树,CI (l/min/m2),GEDI (ml/m2) or ITBI (ml/m2),ELWI* (ml/kg) (slowly responding),3.0,3.0,700 850,700 850,700 850,700 850,ELWI (ml/kg),GEDI (ml/m2) o

30、r ITBI (ml/m2),CFI (1/min) or GEF (%),10,10,10,10,10,10,10,10,V+,V+!,V+!,V+,Cat,Cat,OK!,V-,700 850,700-800 850-1000,4.5 25,5.5 30,4.5 25,700-800 850-1000,Cat,5.5 30,700 850,700-800 850-1000,700-800 850-1000,10,10,10,10,V-,V+ = 增加容量 (! = 慎重),V- = 减少容量,Cat = 儿茶酚胺心血管药物,* SVV 只能用于没有心律失常的完全机械通气病人,700 850

31、,10,Optimise to SVV* (%),10,10,10,测量结果,目标,治疗,1.,2.,不承诺完全合乎您的临床实践,10,10,10,10,53,正常值,ParameterRangeUnit CI3.0 5.0l/min/m2 SVI40 60ml/m2 GEDI680 800ml/m2 ITBI850 1000ml/m2 ELWI*3.0 7.0ml/kg PVPI*1.0 3.0 SVV 10% PPV 10 % GEF25 35% CFI4.5 6.51/min MAP70 90mmHg SVRI1700 2400dyn*s*cm-5*m,* not available in the USA (p 63),54,Berkenstadt H et al., Anesth Analg, 2001 Bindels A et al., Crit Care 4, 2000 Boussat S et al., Int Care Med 2002 Brock H et al., Eur J Anaesth 19 (4), 2002 Della Ro