围术期危重病患者血流动力学监测技术的研究进展

侯领弟，宁新宇

• 综述 | REVIEWS •

围术期危重病患者血流动力学监测技术的研究进展

侯领弟，宁新宇

近年来，血流动力学监测技术的不断发展完善，一方面标志着医疗水平的不断进步，另一方面也切实保障了围术期患者的生命安全。有效的循环功能监测可以获得准确的血流动力学相关参数及其实时动态变化情况，能够为临床医师制定治疗方案提供客观依据，还能对评估患者的病情转归和预后提供参考，所以该技术在临床工作中具有重大意义。笔者简要介绍了目前临床常用的8种循环功能监测技术的原理及在围术期危重患者应用方面的相关研究进展，以期对临床工作提供指导。

围术期；危重病；血流动力学

循环功能监测技术是保障围术期危重病患者生命安全的重要基础，循环功能监测水平的高低在一定程度上反映了医疗水平的发展状况。目前，该领域的发展方向主要体现:（1）有创-微创-无创，临床工作中各项有创血流动力学监测技术的使用率逐渐降低，而微创及无创血流动力学监测系统的应用逐渐增多[1]；（2）监测参数种类的增多，传统循环功能监测技术的核心目标参数为“心排血量”，为了满足临床治疗决策的需要，越来越多的循环功能参数被关注，进而陆续产生了新的监测技术。笔者旨在介绍各种常见围术期血流动力学监测技术的原理及相关研究进展，并对其优缺点进行总结，以期为临床工作提供参考。

1 有创血流动力学监测方法

肺动脉漂浮导管（Swan-Ganzs导管）和肺动脉导管（pulmonary arterial catheters, PAC）于1970年首次应用于临床，用来评价心肌梗死患者的血流动力学情况。PAC可为临床医师提供较多围术期血流动力学参数，调整患者的管理治疗方案。其常用的监测指标有肺动脉压、肺动脉楔压、中心静脉压、心排血量、心脏指数、每搏量、每搏量指数、体循环阻力、肺循环阻力、混合静脉血氧饱和度。通过肺动脉导管评估患者心排血量已被公认为临床“金标准”。同时，PAC在指导休克患者的液体治疗，围术期心脏手术患者心功能失调的治疗，肺动脉高压的鉴别诊断，器官移植手术围术期的评估治疗，心力衰竭的原因及并发症的常见诊断和治疗以及目标导向液体治疗等方面发挥重要作用。一项研究表明，适当使用PAC可有效降低急性心衰患者住院期间的病死率，特别是对收缩压降低或服用强心药物治疗的患者[2]。然而，伴随微创或者无创血流动力学监测技术的广泛应用，PAC的使用率逐渐降低。近年来有关于其有创性、实用性及相关并发症的质疑，如使用PAC并不能改善重症监护室（intensive care unit，ICU）患者预后，故不宜常规使用[3]。

2 微创血流动力学监测方法

2.1 脉搏指示持续心排血量技术（pulse indicate continuous cardiac output, PICCO） PICCO是结合经肺热稀释技术和动脉脉搏波轮廓分析技术的一个微创血流动力学监测技术，具体操作过程:向中心静脉导管中快速注射一定量的冰生理盐水，随即用另一条预先留置的动脉导管捕获热稀释波形，重复3次，然后根据测得的标准值，再结合患者的生理指标可持续计算出心排血量，以及每搏变异指数、胸内血容量、心脏前负荷和肺血管外肺水等其他循环功能参数，用于指导液体治疗。PICCO的优势在于可以提供直接、快速、可用的临床应用参数，便于理解，不需要操作者太多的经验。放置导管过程简单，避免进行额外的胸部X射线。其提供的量化参数指标，不受呼气末正压通气或腹内压的影响，并适用于各年龄段患者[4,5]。在器官移植、脓毒症、烧伤或低血容量性休克患者中PICCO应用所获得的参数与金标准热稀释法PAC有良好的相关性[6]，且受呼吸影响明显小于PAC。PICCO获得的每搏变异度、脉压变异已被认为是重症监护治疗中评估液体负荷的重要参数。PICCO获得的血管外肺水与肺血通透性指数结合有助于判断患者有无急性呼吸窘迫综合征或急性肺损伤，并将其与急性肺水肿、肺不张或胸腔积液进行区分[7]，此外，还可以测量实时心排血量和液体治疗的反应效果及后负荷，便于及时调整治疗方案。

PICCO的局限性包括:（1）需要一个专用的动脉导管及需要反复注射低温盐水，它不能自动、连续监测容量；（2）PICCO动脉导管的位置会影响脉搏轮廓分析的精确度（动脉导管越接近远端越不准确），血管张力的变化将影响电阻，因此当出现由于使用高剂量血管升压药而影响动脉波形的情况时，就需要对系统再次进行校准[7]。一般情况下，设备每天校准3～4次，可以防止上述问题的发生。另外，PICCO技术用于瓣膜病、腹主动脉瘤或心房扩大的病例时，测出的全心舒张末容积和血管外肺水值会出现偏差。最后需要注意的是，PICCO仅用于镇静状态时机械通气的患者，不适用于心律失常或置入主动脉内球囊反搏的患者。

2.2 压力记录分析法（pressure recording analytical method，PRAM） PRAM是一种新型微创血流动力学监测技术，只需一根桡动脉或股动脉插管，对所得到的脉搏轮廓波形进行分析，计算得出连续的心排血量。操作简便，无需外部校准，减少了静脉插管的并发症。除评估心排血量外，PRAM 还定义了一个新的血流动力学参数——心脏循环效率。该数据反映了心血管系统的所需能耗和做功效率，比其他指标更敏感，准确性和稳定性更高。有研究显示，PRAM监测系统应用于血流动力学稳定患者的可靠性已被证实[8]。到目前为止，较少有研究验证这种方法对危重患者的准确性。Zangrillo等[9]对32例行主动脉手术治疗和（或）应用正性肌力药物后循环不稳定的患者手术时应用PRAM与PCA方法进行对比，发现了两者间存在很好的相关性，以及一个可接受的误差百分比（30%）。另外，也有研究比较应用PRAM系统与PAC在脓毒症患者使用不同速度输注去甲肾上腺素的监测比较中，发现两种技术之间存在一个低的平均偏差（-0.26 L/min），误差率为25%，说明两者之间也存在良好的相关性[10]。因此，PRAM系统不受血管紧张度的影响而发生改变。另一个不稳定性条件是主动脉内球囊反搏的使用。由于主动脉内球囊反搏装置改变了脉冲波形，使基于脉冲波分析的系统获得的数据变得不可靠。Franchi等[11]比较PRAM与经胸超声心动图计算的心排血量值，旨在优化干预钝性外伤患者的血流动力学。他们发现两个系统之间有良好的一致性，并且在实施干预措施后检测到两者心排血量的变化也存在良好的相关性，同时发现PRAM应用于儿童时也是可靠的。然而，有研究表明对于心脏手术后血流动力学稳定的患者，应用PRAM监测的参数与PAC相关性较差，同时错误百分比也超出了临床可接受的范围[12]。总之，由于不能够提供全面的有关前负荷的参数，PRAM暂时还不能取代PAC系统来管理危重患者，此项课题还有待进一步研究。另外由于其微创、简便、可实时监测的特点，PRAM仍可在紧急情况下发挥重要作用。

2.3 动脉压连续测定心排血量技术 FloTrac /Vigileo心排血量监测系统于2005年首次引入临床，是一项微创新技术，其原理是将Vigileo监测仪和FloTrac传感器与患者桡动脉置管连接，通过分析外周动脉压力波形连续测定相关血流动力学参数及计算相关代谢参数，且不需要外部校准[13]。血流动力学参数包括:心排血量、心排指数、每搏量、每搏量指数、外周血管阻力、外周血管阻力指数、每搏量变异度。Biancofiore等[14]的研究显示第三代FloTrac /Vigileo系统显著提高了其整体精确度和追踪数据趋势的能力，且与肺热稀释法PAC在评估血流动力学参数中有良好的一致性。 随后，有研究也显示通过运算法则的改进和软件的升级后，第三代FloTrac /Vigileo系统对于外周血管阻力（systemic vascular resistance, SVR）不稳定的患者监测心排血量准确度较之前的版本有明显改进，很大程度上提高了其可靠性[15,16]。Meng等[17]研究显示增加患者的前负荷后，FloTrac /Vigileo系统可以精确追踪其心排血量的改变，但当给予苯肾和麻黄碱后此系统不能精确追踪心排血量的改变。Biais等[18]研究表明，每搏变异度（stroke volume variation, SVV）在预测机体对液体反应的灵敏度和特异度均较高，目标导向液体治疗可改善患者的预后。最近一项meta分析显示，目标导向液体治疗（goal directed fluid therapy，GDFT）可减少心脏手术患者的发病率与住院时间[19]。但是有关该系统用于GDFT的方案和效果的研究目前还较少，仍需进一步研究。FloTrac /Vigileo系统与传统血流动力学监测相比，虽有其优势但也有局限性:该系统只适用于可控的通气模式来得出准确的SVV（自主呼吸，机械通气模式下潮气量＜8 ml/kg,以及或不规律的呼吸频率均会影响SVV的准确性）。FloTrac /Vigileo系统也不适用于患有严重心律失常的患者、使用主动脉球囊反搏及左心辅助装置人工心脏的患者以及某些因素导致外周动脉持续收缩或痉挛的患者。

2.4 经食道超声心动图（transesophageal echocardiography，TEE） TEE是将超声探头置入食管内，结合心电图对心脏及大血管进行的一项无创操作技术。TEE在心脏手术麻醉中的应用日益广泛，许多研究证明了其在血流动力学监测、心肌梗死诊断、心肌缺血与心血管病理学方面的可靠性。TEE不仅能够在术中发现心血管异常情况，而且在一定程度上还能影响外科决策。研究显示心血管术中TEE在心肺转流前后循环监测提供了重要的信息以调整麻醉管理[20]。传统意义上的肺动脉漂浮导管是监测心排血量和右心功能的的金标准，但漂浮导管不能准确反映左心功能情况，而有研究证实经食道超声心动图可以预测和监测左心室舒张功能[21]。小儿心脏外科中应用TEE 能够有效监测术中血流动力学参数，维持手术平稳，还能节约手术成本[22]。

随着器官移植手术日益增多，患者病情往往较复杂，而且在术中经常出现严重的血流动力学波动，TEE监测在非心脏手术中也起着举足轻重的作用。TEE可更全面、准确地提供心脏循环指标，成功应用于围术期肝肺移植患者的心功能监测、液体管理[23]。TEE为非心脏手术患者诊断心肌缺血和评价心脏功能，并实时监测患者术中血流动力学变化，对合并冠状动脉疾病的患者实施非心脏手术TEE监测非常有益。应用于开腹手术中可指导术中容量管理及维持循环稳定。有研究表明，TEE可有计划地应用于围术期患者因某种手术方式或既往心肺疾病所引起的严重的血流动力学不稳定、发生肺部及神经系统并发症时的监测[24]。

3 无创血流动力学监测

3.1 超声心排血量监测仪（ultrasonic cardiac output monitor, USCOM） USCOM是一种无创性、连续波多普勒监测技术，应用超声探头探测升主动脉或肺动脉处的血流流量和速度，进而监测每搏输出量、心排血量、每搏变异度、心脏指数、全身血管阻力、心肌收缩力、氧运送量等血流动力学参数。Tan等[25]应用USCOM与经肺热稀释法PAC对机械通气患者进行研究，结果显示两者之间具有良好相关性。有研究发现用USCOM和PAC分别监测心排血量检验其准确性，结果也显示两者有良好的相关性[26]。连续的心排血量监测还可用于指导围术期循环功能和容量管理。由于其操作简便、诊断快速，USCOM也可用于急诊室患者低血压及休克原因的鉴别诊断[27]。但USCOM测量结果会受到心律失常尤其是人群年龄的限制，并且用于围术期心脏病患者非心脏手术的可行性也有待进一步验证。

3.2 立体心电图分析系统（three dimensional electrocardiogram） 立体心电图分析系统是一种无创心血管病检测系统，通过Wilson和Frank双导联体系同步采集心电数据，记录了来自人体最全面的心电信号，并对数据进行分析，通过同一个心动周期或者多个心动周期的立体心电图、心电向量图、时间向量图、正交心电图、心室晚电位、心房晚电位、频谱心电图等多个检测模块，为临床提供最全面的诊断报告和数据。Dehnavi等[28]研究显示其与平板运动试验的诊断结果具有良好的一致性（90%），有助于鉴别诊断心电图无法确诊的心肌缺血。Pan等[29]发现立体心电图提供的参数可预测慢性阻塞性肺疾病患者的肺动脉压，还能鉴别慢阻肺患者是否患有肺动脉高压和右室肥厚。立体心电图对于心肌梗塞、束支阻滞、心房心室肥大、预激综合症等疾病的早期发现及确诊均有明显的优势，远高于常规心电图的诊断率。

3.3 无创实时动脉血压监测系统（T-Line） T-Line系统是一项无创动脉血压实时监测技术，包括收缩压、舒张压和平均动脉压，其提供了一个与有创动脉血压同样真实的波形。其基本原理是扁平张力测量法，并结合系统机械电子学，对患者的血压进行连续、实时和无创的准确监测。T-Line的校正以桡动脉开始，直接获得脉冲压力。确定平均动脉压、收缩压和舒张压的比例显示，连续校准由传感器的动脉压力统计来维持，优化每一次动脉的最大脉冲压力。沈新明等[30]的研究显示T-line与直接桡动脉血压监测（A-line）比较，在血压的突发式急剧的变化下显示了稳定和可靠的实时校准和测量，二者的测量结果具有高度一致性。其具有连续性和实时性强、无创伤、操作简单的优点，能够避免因动脉穿刺引起的血管损伤、皮下血肿、血栓、肢体缺血、感染等并发症以及准确率较高等多方面的临床优势。总之，T-line较间断袖带式和直接桡动脉血压测量更具临床应用价值。经过软件升级的T-Line可以由患者的年龄、性别及其他参数通过一定的运算，同时结合对动脉波形的相关计算，得出患者的心排血量。有研究显示在，同时比较 T-line与传统脉搏轮廓分析测量心排血量的误差百分数为23%，在临床可接受范围之内[31]。Wagner等[32]认为在ICU心胸外科手术患者中使用T-Line连续监测心排血量是基本可行的。T-Line提供的心排血量与PAC测量的临床研究结果相比准确度和精密度都在可接受范围，并能可靠地跟踪心排血量的改变以调整管理策略。然而在 Compton等[33]研究中认为T-Line不适合在血流动力学不稳定的危重患者中应用来测量心排血量。目前有关T-Line监测血流动力学指标的准确性仍需更多临床试验及系统性分析来验证。

因此，围术期循环功能监测系统日益完善，但其在临床应用中还存在诸多问题，尚需进一步研究探索。因此，熟悉和掌握各种血流动力学监测技术的优缺点，有助于临床医师灵活运用不同监测手段，合理监测和调控麻醉管理方案，提高麻醉质量，减少围术期并发症。

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（2016-12-22收稿2017-02-02修回）

（本文编辑 潘奕婷）

Research progress on monitoring technology of perioperative hemodynamics in critically ill patients

HOU Lingdi and NING Xinyu.
Department of Anesthesiology, General Hospital of Chinese People's Armed Police Force, Beijing 100039, China
Corresponding author: NING Xinyu, E-mail: ningxinyu@sohu.com

In recent years, with the improvement of hemodynamic monitoring technology, it not only marks the continuous progress of medical standards, but also guarantees the perioperative patient safety. Effective circulative function monitoring can obtain hemodynamic parameters accurately and even its real-time dynamic changes, and provide an objective basis for clinical treatment strategy and some references for evaluation of prognosis. Thus, it is very significant in clinical work. The author briefly introduces the principles of eight kinds of hemodynamic monitoring technologies commonly used in clinical work and the related research progress of their application in perioperative patients, hopefully providing guide for the clinical work.

perioperative period; critical illness; hemodynamic

R614.27

10.13919/j.issn.2095-6274.2017.03.010

100039 北京，武警总医院麻醉科

宁新宇，E-mail:ningxinyu@sohu.com