無創(chuàng)心排量監(jiān)測儀原理比較

關(guān)于無創(chuàng)心排量監(jiān)測儀原理比較

無創(chuàng)血流動力學監(jiān)測時代的到來，我們準備好了么？

Arewereadyfortheageofnon-invasivehaemodynamic

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

摘自：BritishJournalofAnaesthesiaPage1of4；doi:10.1093/bja/aeu145；BJAAdvanceAccesspublishedMay31,2014第2頁,共44頁，2024年2月25日，星期天無創(chuàng)血流動力學監(jiān)測時代的到來，我們準備好了么？相關(guān)證據(jù)正越來越多的證明：目標導向血流動力學療法可以有助于手術(shù)患者，特別是對于高危手術(shù)患者的預(yù)后恢復能力。20世紀70年代直到90年代末，肺動脈導管（PAC）被廣泛地用作血流動力學監(jiān)測的“金標準”；在接下來的幾年里，幾個大型隨機對照試驗未能證明其在改善患者預(yù)后的效果，從而導致使用PAC有明顯的下降。雖然PAC仍然可以提供患者的肺動脈高壓、右心室衰竭等參數(shù)的重要信息，但是越來越多的共識認為PAC不應(yīng)作為常規(guī)監(jiān)測的主要手段。所以，PAC的安全問題為微創(chuàng)或無創(chuàng)血流動力學監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展鋪平了道路。這些微創(chuàng)或無創(chuàng)技術(shù)包括經(jīng)食管多普勒血流動力學監(jiān)測技術(shù)、經(jīng)肺熱稀釋監(jiān)測技術(shù)、鋰指示劑稀釋監(jiān)測技術(shù)、校準和不需校準的脈沖輪廓分析監(jiān)測技術(shù)。第3頁,共44頁，2024年2月25日，星期天血流動力學監(jiān)測有創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測無創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測指經(jīng)體表插入各種導管或探頭到心腔或血管腔內(nèi)，從而直接測定心血管功能參數(shù)的方法。指采用對機體沒有機械損害的方法獲得的各種心血管功能的參數(shù)。指在有創(chuàng)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的對機體創(chuàng)傷較小的監(jiān)測方法。血流動力學監(jiān)測技術(shù)分類第4頁,共44頁，2024年2月25日，星期天有創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)Swan–Ganz：血流動力學測定的金標準

也稱肺動脈漂浮導管。1970年由Swan和Ganz首先研制成頂端帶有

氣囊的導管，臨床常用于各種復雜的心血管疾病診斷、指導臨床治

療。近年來由于危重癥醫(yī)學的蓬勃發(fā)展，Swan-Ganz導管被應(yīng)用于

危重癥病人的血流動力學監(jiān)測。

Swan-Ganz導管經(jīng)靜脈插入上腔靜脈或下腔靜腔，通過右心房、右

心室、肺動脈主干、左或右肺動脈分支，直到肺小動脈。

其測定心排量的原理是通過漂浮導管在右心房上部一定的時間注入

一定量的冷水，該冷水與心內(nèi)的血液混合，使溫度下降，溫度下降

的血流到肺動脈處，通過該處熱敏電阻監(jiān)測血溫變化。其后低溫血

液被清除，血溫逐漸恢復。肺動脈處的熱敏電阻所感應(yīng)的溫度變化，

記錄溫度稀釋曲線。通過公式計算出CO。第5頁,共44頁，2024年2月25日，星期天肺動脈漂浮導管測定心排量是公認的“金標準”。然而監(jiān)測的有創(chuàng)性和對設(shè)備、技術(shù)以及操作人員的要求，嚴重限制了它的臨床應(yīng)用，同時在放置Swan-Ganz導管過程中還有血液感染、心律失常、肺栓塞、肺小動脈破裂和出血、氣囊破裂、導管打結(jié)等并發(fā)癥的隱患，而且費用昂貴。目前國內(nèi)許多大醫(yī)院都有Swan-Ganz，但是實際用量很少，這主要是受到上述因素的限制。Swan–Ganz：血流動力學測定的金標準有創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第6頁,共44頁，2024年2月25日，星期天Swan–Ganz：血流動力學測定的金標準科室：麻醉科、心外科用途：監(jiān)測、研究費用：昂貴優(yōu)點：公認的金標準有創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第7頁,共44頁，2024年2月25日，星期天Swan–Ganz：血流動力學測定的金標準臨床應(yīng)用判定指標缺點液體優(yōu)化PCWP/CVP靜態(tài)指標；易受心室順應(yīng)性的影響藥物滴定－監(jiān)測結(jié)果有5-12分鐘的延遲鑒別診斷CI+SVRI高排低阻/低排高阻操作復雜，并發(fā)癥多有創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第8頁,共44頁，2024年2月25日，星期天PICCO

脈搏指示劑連續(xù)心排量測定

VIGILEO

未經(jīng)校準的脈搏輪廓分析技術(shù)

微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第9頁,共44頁，2024年2月25日，星期天PICCO脈搏指示劑連續(xù)心排量測定

PICCO監(jiān)測儀是德國PULSION公司推出的新一代容量監(jiān)測儀（同類設(shè)備：LiDCOPlus）。技術(shù)原理：結(jié)合了經(jīng)肺溫度稀釋技術(shù)和動脈脈搏波形曲線下面積分析技術(shù)。該監(jiān)測儀采用熱稀釋方法測量單次的心排量，并通過分析動脈壓力波形曲線下面積來獲得連續(xù)的心排量。相比于Swan-Ganz，其創(chuàng)傷較小，只需要一根中心靜脈導管和動脈導管，無需使用右心導管。

微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第10頁,共44頁，2024年2月25日，星期天PICCO的缺點

對于血管張力變化的敏感性還沒有得到臨床驗證。

PICCO需要通過熱稀釋法對個體的血管阻抗進行校準，并且需要頻繁的對其進行校準來確保測定的準確性，尤其是在血流動力學發(fā)生變化時。有研究顯示，在全麻或硬膜外麻醉后，測定的CO值比實際低53%；在手術(shù)過程中，當牽拉主動脈時，測定的CO值比實際高40%。因此在這種情況下，必須對設(shè)備進行校準，否則測定的數(shù)值沒有臨床指導意義。

由于在使用PICCO測定心排量時，脈搏輪廓分析是不可或缺的部分，所以當波形改變時，可能預(yù)示著需要對設(shè)備進行重新校準。多久校準一次目前尚不明確，但是當兒茶酚胺或是血管內(nèi)容量變化引起動脈波形改變時，重新校準是非常必要的。（如持續(xù)出血、應(yīng)用升壓藥、心肺體外分流時）

微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第11頁,共44頁，2024年2月25日，星期天科室：ICU、麻醉科、EICU（少）用途：監(jiān)測費用：耗材較貴優(yōu)點：1.相比于漂浮導管，其創(chuàng)傷小，技術(shù)要求略低2.監(jiān)測參數(shù)多PICCO脈搏指示劑連續(xù)心排量測定

微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第12頁,共44頁，2024年2月25日，星期天臨床應(yīng)用判定指標缺點液體優(yōu)化GEDV/ITBV/EVLW/SVV非連續(xù)，需打冰鹽水；易受心室順應(yīng)性的影響；SVV的局限性藥物滴定－病情或用藥發(fā)生改變時，需頻繁校準，否則不準確鑒別診斷CI+SVRI高排低阻/低排高阻病情或用藥發(fā)生改變時，需頻繁校準，否則不準確PICCO脈搏指示劑連續(xù)心排量測定

微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第13頁,共44頁，2024年2月25日，星期天VIGILEO未經(jīng)校準的脈搏輪廓分析技術(shù)美國愛德華茲的Flotrac/Vigileo血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，是通過連續(xù)監(jiān)測動脈壓力波形信息計算得到CO和其他血流動力學指標結(jié)果，因此該監(jiān)測方法又稱為動脈波形分析心排出量（APCO）監(jiān)測。（同類設(shè)備：LiDCORapid）APCO是2005年誕生的血流動力學監(jiān)測方法，由Flotrac傳感器和Vigileo監(jiān)測儀兩部分組成。該監(jiān)測方法通過Flotrac傳感器采集患者外周動脈壓力波形，結(jié)合患者年齡、性別、身高、體重、體表面積所得到的SV進行運算分析，從而得到心輸出量等血流動力學指標。Flotrac/Vigileo也是一種微創(chuàng)的監(jiān)測方法，僅需要外周動脈插管，無需通過中心靜脈插管，也無需熱稀釋法注射進行校準。

微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第14頁,共44頁，2024年2月25日，星期天VIGILEO的缺點：Vigileo/Flotrac是一個非常不準確的血流動力學監(jiān)測設(shè)備，在某種程度上可以將其稱為一個“隨機數(shù)字發(fā)生器”。Vigileo雖然是有創(chuàng)的，但其測定的并不是胸腔內(nèi)的血流，而是腕關(guān)節(jié)的血流信號。我們知道心排量是在胸腔內(nèi)，而不在腕關(guān)節(jié)。脈搏輪廓分析技術(shù)測定的是橈動脈內(nèi)的的壓力，而到達橈動脈的血流量只占心排量的1-2%。其測定原理是將壓力曲線下面積乘以校準常數(shù)（廠家提供），由此計算出心排量數(shù)值。當病人使用血管收縮劑或擴張劑時，也就是動脈對于低灌注壓或是高灌注壓做出收縮或舒張反應(yīng)時，Vigileo測定的數(shù)值是不準確的。這是因為Vigileo是一個非校準的設(shè)備，其校準只是通過廠家提供的校準常數(shù)來完成的。廠家提供的校準常數(shù)100是假定每次到達腕關(guān)節(jié)的血流量都是CO的1%，然而實際每次到達腕關(guān)節(jié)的血流量并不是CO的1%，因此校準常數(shù)應(yīng)該因此而改變，而不能固定為100。

微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第15頁,共44頁，2024年2月25日，星期天臨床應(yīng)用判定指標缺點液體優(yōu)化SVV100%機械通氣；無心律失常；潮氣量大于8－10ml/kg體重藥物滴定－病情或用藥發(fā)生改變時，準確度低鑒別診斷CI+SVRI高排低阻/低排高阻病情或用藥發(fā)生改變時，準確度低VIGILEO未經(jīng)校準的脈搏輪廓分析技術(shù)微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第16頁,共44頁，2024年2月25日，星期天VIGILEO未經(jīng)校準的脈搏輪廓分析技術(shù)Vigileo監(jiān)護儀FloTrac傳感器微創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)第17頁,共44頁，2024年2月25日，星期天無創(chuàng)性血流動力學監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用對機體組織沒有機械損傷的方法，經(jīng)皮膚或黏膜等途徑間接取得有關(guān)心血管功能的各項參數(shù)，其特點是安全、沒有或很少發(fā)生并發(fā)癥理想的無創(chuàng)血流動力監(jiān)測系統(tǒng)準確：提供與創(chuàng)傷性監(jiān)測近似的信息連續(xù)：能連續(xù)同步顯示生理數(shù)據(jù)安全：對病人安全，沒有或很少并發(fā)癥靈敏：根據(jù)檢測值可對循環(huán)功能障礙做早期診斷和糾正第18頁,共44頁，2024年2月25日，星期天無創(chuàng)監(jiān)測技術(shù)總覽經(jīng)胸連續(xù)多普勒-USCOM經(jīng)胸生物阻抗法-BioZICG/NICOM13

4經(jīng)食道超聲心動圖-TEE

2二氧化碳重吸法-NICO第19頁,共44頁，2024年2月25日，星期天20采用連續(xù)多普勒超聲波技術(shù)，通過測量主動脈或者肺動脈的射血速度再乘以其管腔截面面積(管腔面積通過已知的身高體重公式換算得知)，計算出每搏量等指標。經(jīng)胸連續(xù)多普勒法--USCOM超聲心輸出量監(jiān)測系統(tǒng)

第20頁,共44頁，2024年2月25日，星期天StrokeDistanceDeterminedbyCWDopplerProfile每搏距離是多普勒直接監(jiān)測參數(shù)AreaunderDopplerprofile=velocitytimeintegral（vti）速度時間積分VTI=每博血流速度×每博時間＝每搏射血距離第21頁,共44頁，2024年2月25日，星期天LinearrelationshipwithHeight和身高呈線性關(guān)系Neonates(<50cm/20ins)Weight和體重呈線性關(guān)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.

流通面積–

運算法則Height=Area第22頁,共44頁，2024年2月25日，星期天AorticAccessLVCOPulmonaryAccessRVCO探頭放置位置第23頁,共44頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)胸連續(xù)多普勒法左心排量右心排量USCOM無創(chuàng)超聲血流動力學檢測儀把一個小型多普勒探頭，從胸骨上窩來測量主動脈血流量（左心排量），從肋間隙亦可測量肺動脈血流量（右心排量）第24頁,共44頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)勢及專家評價：無創(chuàng)、安全、患者易接受可對新生兒、早產(chǎn)兒進行監(jiān)測無耗材、使用成本低廉實時監(jiān)測左心和右心的心排量考慮到USCOM完全無創(chuàng)、準確、床旁實時監(jiān)測且操作簡單，故臨床上值得推廣使用USCOM進行容量反應(yīng)性預(yù)測。--中華醫(yī)學會ICU全國主委于凱江USCOM無創(chuàng)超聲心輸出量測定可提供較為可靠的心排指數(shù)，盡管在血流動力學方面存在一定局限性，但由于其快速、便捷、無創(chuàng)、安全等特點，比較適合在急診科中的應(yīng)用。--中華醫(yī)學會急診全國主委于學忠連續(xù)波多普勒超聲波技術(shù)第25頁,共44頁，2024年2月25日，星期天連續(xù)波多普勒超聲波技術(shù)局限性1.需要受過簡單操作指導的醫(yī)生、護士親手操作。一次操作時間約1至2分鐘。2.在應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)，肥胖、嚴重肺氣腫、CO明顯低下患者取得滿意信號有一點困難。--于凱江第26頁,共44頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)胸生物阻抗法-ICGBioZ/NICOM/Physioflow?/千帆原理基本原理：歐姆定律（電阻＝電壓/電流）人體血液、骨骼、脂肪、肌肉具有不同的導電性，血液和體液阻抗最小，骨骼和空氣阻抗最大基本原理是生物體容積變化時引起電主抗變化。根據(jù)胸部所有組織結(jié)構(gòu)具有固定不變的容積電阻抗值和心臟射血時血管容積變化引起的電阻抗值變化（容積增大時電阻抗變小，反之變大）計算心排。測定左心室收縮時間間期并計算出每搏量，然后再演算出一系列心功能參數(shù)基于胸腔血流變化時阻抗值的變化來無創(chuàng)檢測人體心輸量的胸阻抗法（ICG）技術(shù)由Dr.BOSramek發(fā)明，從1940年起該技術(shù)出現(xiàn)，直到1980年后商業(yè)性的胸阻抗設(shè)備才出現(xiàn)。第27頁,共44頁，2024年2月25日，星期天特點：無創(chuàng)，只需在病人頸部、胸部兩側(cè)各貼一對電極。缺點：以下病人不能使用：身高低于120cm或高于230cm不適用。體重低于30公斤或高于155公斤。左心衰竭。胸部創(chuàng)傷，胸部手術(shù)。高頻通氣。放置帶有分鐘通氣傳感器的心臟起搏器的病人（影響起搏器的功能）。電極片皮膚過敏。以下因素導致影響準確監(jiān)測：電極位置黏貼不妥，任何影響胸部固定不變的容積電阻抗的因素（胸壁水腫、胸腔積液、胸內(nèi)大血管擴張、完全左束支傳導阻滯、心衰、心胸手術(shù)、肺部感染肺水腫、氣管插管、放置胃管等。）。

其他電器設(shè)備干擾。經(jīng)胸生物阻抗法-ICG第28頁,共44頁，2024年2月25日，星期天BioZ.comTM

數(shù)字化無創(chuàng)血流動力學系統(tǒng)是建立在胸電生物阻抗測量（TEB）理論基礎(chǔ)上，提供血液動力學參數(shù)的創(chuàng)新型無創(chuàng)心功能監(jiān)護產(chǎn)品?？梢酝ㄟ^12種血液動力學參數(shù)來評估病人的血液動力學狀況和心室功能。CardioDynamicsICG專利技術(shù)DISQ?（數(shù)字化阻抗信號定量技術(shù)D＝數(shù)字、I＝阻抗、S＝信號、Q＝數(shù)字化）對其相應(yīng)的阻抗變化進行數(shù)字化處理；ZMARCTM

算法（調(diào)整主動脈順應(yīng)性算法Z＝阻抗、M＝調(diào)節(jié)、AR＝主動脈、C＝還原）處理后可提供多個血流動力學參數(shù)。經(jīng)胸生物阻抗法-ICGBioZ.comTMCardioDynamics第29頁,共44頁，2024年2月25日，星期天無創(chuàng)心輸出量監(jiān)測（NICOM）是一個以胸部生物電抗技術(shù)為基礎(chǔ)完全無創(chuàng)的心輸出量監(jiān)測工具，即通過分析電脈沖穿過胸腔時頻率的變化，進行相關(guān)臨床指標的監(jiān)測。經(jīng)胸生物阻抗法-ICGNICOM

NICOM

無創(chuàng)心排量監(jiān)測儀測量指標：連續(xù)心排量輸出

CO、心臟指數(shù)、心率HR、每搏輸出量SV、每搏輸出量變異SVV、每搏輸出量指數(shù)SVI、無創(chuàng)血壓NIBP、總外周阻力TPR、總外周阻力指數(shù)TPRI、心功率CP、心功率指數(shù)CPI、胸腔體液趨勢dTFC?；贐IOREACTANCE

（生物電抗）專利技術(shù)第30頁,共44頁，2024年2月25日，星期天建立的發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)：當血液從心臟流出的時候，由于心臟搏動，施加在病人胸部的交變電流將產(chǎn)生相移。這里的相移從概念上來說，類似于無線電通信當中的調(diào)頻FM。連續(xù)測量相移已經(jīng)證明與每博量呈線性關(guān)系。測出相位移就可以計算出每博量。TIMEΔPPhaseShiftChangesinAmplitudeAMPLITUDE生物電抗技術(shù)第31頁,共44頁，2024年2月25日，星期天

CheetahMedical--無創(chuàng)心排量監(jiān)測儀NICOM特有的內(nèi)置式PLR測試，可以幫助醫(yī)生快速準確的判斷病人是否有液體反應(yīng)。生物電抗與生物阻抗的區(qū)別：

共同點：二者均在患者胸部放置電極，傳遞一個流經(jīng)胸部的已知幅度和頻率的電流。不同點：二者的主要區(qū)別類似于調(diào)頻收音機（FM）和調(diào)幅收音機（AM）之間的區(qū)別：調(diào)頻收音機的無線電信號檢測是根據(jù)信號頻率的變化，而不是信號幅度的改變，因此保證了獲得的信號有更好的保真度。。經(jīng)胸生物阻抗法-ICG3minutesbaseline3minuteschallenge第32頁,共44頁，2024年2月25日，星期天功能參數(shù)：（一）

Manatec

Enduro?

(法國)采用新一代胸腔阻抗法

(ICG)，能夠進行無創(chuàng)的可持續(xù)檢測，并得到如下血液動力學參數(shù)：

心率

心搏量

心排量/指數(shù)

收縮舒張指數(shù)

射血分數(shù)（近似）

血壓簡況（舒張壓，收縮壓，平均血壓）（在踏車運動實驗中）

全身血管阻力

左心工作負荷經(jīng)胸生物阻抗法-ICGPhysioflow?第33頁,共44頁，2024年2月25日，星期天胸腔阻抗(ICG)法背景知識:Enduro測量并分析經(jīng)胸阻抗信號,該信號根據(jù)瞬時胸液的變化而不同。丹麥學者Nyboer于19世紀50年代末首次提出胸電生物阻抗法

(ThoracicElectricalBioimpedance,TEB)

一說。胸電生物阻抗法使用一次性點擊將微小電信號傳遞通過胸部。此后這些信號被接收電極收集。阻抗大小是由以下兩個因素表示的：

基線阻抗

(Zo)

與之射血容量（心臟收縮）有關(guān)的變化阻抗(

Z)該二因素及相關(guān)參數(shù)用來描述血液動力學的相關(guān)計算，比如心搏量和心排量。Physioflow?經(jīng)胸生物阻抗法-ICG第34頁,共44頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)胸生物阻抗法-ICGOSYPKAMedicalICON?

AESCULON?電子心力測量法德國OSYPKA公司專利技術(shù)工作原理放置四個電極片于頸部和左側(cè)胸部，以連續(xù)檢測胸部電流傳導。輸入低頻高幅電流，通過胸部，檢測電流傳導遇到的阻力。通過先進的濾過技術(shù)，ECTM可分離出循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的導電性的變化。一個很重要的現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與主動脈內(nèi)的血流及其導電性的變化相關(guān)，受跳動血流的影響。這主要是由于紅細胞方向的變化。收縮時，主動脈內(nèi)的紅細胞以隨機的方向聚集，導致電流遇到的阻力很大，導電性低。舒張時，跳動的血流引起紅細胞與血流和電流方向平行，導電性高。分析主動脈瓣膜開放前后導電性的變化，換句話說，紅細胞排成行有多快，EC得出主動脈血流加速度峰值和左心室射血時間，血流速度由主動脈加速度峰值得出，用專利公式得出SV。第35頁,共44頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)胸生物阻抗法-ICGICON?

AESCULON?第36頁,共44頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)胸生物阻抗法-ICGLifeguard?ICG美國ANALOGIC公司Lifegard?ICG是一個獨立的心臟監(jiān)護系統(tǒng)。采用生物阻抗技術(shù)進行心輸出量無創(chuàng)測量。它可以對患者的心輸出量（CO）、心指數(shù)（CI）、無創(chuàng)血壓（NIBP）、心電圖（ECG）和心阻抗圖（ICG）等生命體征數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和顯示，全面反映心臟的功能狀態(tài)。第37頁,共44頁，2024年2月25日，星期天部分二氧化碳重復吸入法（NICO）原理受檢者重吸入上次呼出的部分氣體（成人100～200ml），考慮到吸入的二氧化碳量較少，重吸入時間短，而二氧化碳在體內(nèi)貯存體積較大，故假設(shè)混合靜脈血二氧化碳濃度保持不變通過呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）與二氧化碳解離曲線間接推算CaCO2，通過血氧飽和度、吸入氧濃度計算肺內(nèi)分流。心排血量值＝心輸出量通過肺泡有通氣的部分（即肺泡毛細血管血流量）+心輸出量中未進行氣體交換部分（即分流部分）。前者是測量值，后者是測算值Fick’s法VCO2