生物电抗无创心排监测对呼吸困难患者病因诊断的临床研究

潘建光 李红艳 王新航 张宏英黄进宝吕 骁马晨晖 翁 恒 李天林，3

1 福建医科大学教学医院福州肺科医院呼吸内科、RICU（福州350008）

2 福建医科大学教学医院福州肺科医院影像科（福州350008）

3 厦门长庚医院呼吸内科（厦门361026）

急性呼吸困难及处于疾病稳定期的呼吸困难急性加重是呼吸内科及呼吸危重症监护病房（RICU）常见的症状，正确的病因诊断和治疗影响患者的预后。其中急性心力衰竭和肺源性呼吸困难最为常见。肺动脉漂浮导管（pulmonary artery catheterization，PAC）和脉搏指示剂连续心排量监测（pulse indicator continuous cardiac output，PiCCO），均为有创性监测系统，存在血源性感染的风险。心脏彩色多普勒超声技术是传统有创血流动力学监测评估的有益补充，但对操作者的技术要求高。Noninvasive cardiac output monitoring（NICOM，美国Cheetah Medical公司）是近年内发展的，利用生物电抗技术（Bioreactance）无创心排量和血流动力学监测系统。NICOM和PAC监测心排量（cardiac output，CO）结果无统计学差异，且CO变化具有良好的相关性［1-2］。本文旨在探讨利用NICOM系统监测心脏指数（cardiac index，CI）联合总外周阻力指数（total peripheral resistance index，TPRI）对呼吸困难患者进行病因诊断的临床价值研究。

1 资料与方法

1.1 研究对象采用前瞻性观察性研究的方法，选择本院呼吸科和RICU2014年1月—2017年12月收治的以急性呼吸困难或慢性呼吸困难急性加重的患者共113例，所有患者均知情同意。入选标准：所有入选患者本次就诊均以急性呼吸困难或慢性呼吸困难急性加重为主诉，年龄≥18周岁。排除标准：24小时内缺血性胸痛，心电图提示急性心肌梗死，心脏移植，心包积液或心包压塞，胸壁外伤，上气道阻塞，胸廓畸形，休克，需要血管活性药物维持血流动力学稳定，严重主动脉瓣关闭不全，严重三尖瓣缺损，严重胸大动脉解剖结构异常，安装心脏起搏器，对NICOM电极片及导电糊过敏，拒绝行NICOM监测或不配合的患者。

1.2 研究方法

1.2.1 分组 所有入选患者由2位具有主治医师或以上职称的医师，在不告知NICOM检测结果的情况下，共同根据2010年中华医学会心血管病学分会编委会组织编写的《急性心力衰竭诊断和治疗指南》［3］，依据患者临床症状、体征、入院后当天检测的氨基末端B型钠尿肽（N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NT-proBNP）、心脏彩超、胸片及治疗结果等综合判断为金标准分为心力衰竭组和非心力衰竭组，如果出现两者诊断不一致时，再由一位主任医师进行判断确认，收集基础疾病、性别、年龄、动脉平均压（mean arterial pressure，MAP）、NT-proBNP等资料。

1.2.2 NICOM心排量监测 所有入选患者按照NICOM用户手册进行放置电极片、校准、监测的操作，监测心排量（CO）、心指数（CI）、总外周阻力（total peripheral resistance，TPR）、总外周阻力指数（TPRI）、平均动脉压（MAP）、心率（heart rate，HR），体表面积（body surface area，BSA），收集入院当天治疗前数据。

1.3 统计学方法

采用SPSS19.0统计学软件包进行数据分析，符合正态分布的计量资料用均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；非正态分布的计量资料采用中位数（四分位数）［M（QL-QU）］，组间比较采用Mann-WhitneyU检验；计数资料采用例数（百分比）［n（%）］表示，组间比较采用卡方检验χ2检验；绘制受试者工作曲线（ROC曲线），评价CI和TPRI预测急性心力衰竭的临床价值，采用约登指数找出最佳截断值，计算敏感度、特异度、阳性预测值（positive predictive value，PPV）、阴性预测值（negative predictive value，NPV）、阳性似然比（positive likelihood ratio，LR+）、阴性似然比（negative likelihood ratio，LR-）。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 心力衰竭组和非心力衰竭组患者的基本临床资料对比心力衰竭组患者中高血压性心脏病和冠心病患者所占的比例及NT-proBNP值均高于非心力衰竭组（P值均小于0.01），非心力衰竭组患者的慢性阻塞性肺疾病所占的比例高于心力衰竭组（P＜0.05）。两组的其余基本临床资料比较差异均无统计学意义（P值均大于0.05）。见表1。2.2 心力衰竭组和非心力衰竭组患者的NICOM监测结果对比

表1 心力衰竭组和非心力衰竭组患者的基本临床资料对比

心力衰竭组患者的CO、CI、SV、SVI低于非心力衰竭组（P值均小于0.001）；心力衰竭组患者TPR和TPRI均高于非心力衰竭组（P值均小于0.001）。见表2

表2 心力衰竭组和非心力衰竭组患者的NICOM监测结果对比

表2 心力衰竭组和非心力衰竭组患者的NICOM监测结果对比

参数CO（L/min）CI[L/（min·m-2）]TPR（dynes.sec/cm5）TPRI[dynes.sec/（cm5·m-2）]心力衰竭组（n=55）4.27±1.21 2.58±0.54 1 670.27±473.05 2 683.76±632.90非心力衰竭组（n=58）5.52±1.66 3.23±0.74 1 314.76±374.61 2 173.40±509.65 t-4.579-5.313 4.441 4.733 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

2.3 CI和TPRI对心力衰竭致呼吸困难的病因诊断价值

针对心力衰竭和非心力衰竭绘制ROC曲线，CI曲 线 下 面 积（AUC）为0.792（95%CI：0.708～0.875，P=0.000），当CI截断值取2.65L/（min·m-2）时，诊断心力衰竭的敏感度为63.6%，特异度为87.9%；TPRI的AUC为0.733（95%CI：0.641～0.825，P＜0.001），当TPRI截断值取2353dynes.sec/（cm5·m-2）时，诊断心力衰竭的敏感度为72.7%，特异度为67.2%；CI联合TPRI诊断心力衰竭的敏感度为80%，特异度为65.5%，敏感度较单一检测增高，特异度较单一检测CI下降。见表3。

表3 CI和TPRI对心力衰竭致呼吸困难的病因诊断价值

3 讨论

急性呼吸困难或慢性呼吸困难急性加重是呼吸科和RICU常见的急症，不恰当的诊断和处理会影响到患者的预后。而且急性心力衰竭和慢性阻塞性疾病急性加重等严重呼吸道阻塞性肺疾病临床表现表现上存在一定的相似之处，快速诊断存在一定的难度［4］。例如把急性心力衰竭作为慢性阻塞性肺疾病急性加重处理会造成严重的血流动力学紊乱［5］，如果将慢性阻塞性肺疾病急性加重误诊为急性心力衰竭，不恰当应用吗啡，有可能造成患者呼吸抑制，给患者带来不良的预后，甚至死亡［6］。因此正确对呼吸困难患者进行病因诊断，并给予恰当的治疗，对呼吸困难患者的预后至关重要。

肺动脉漂浮导管（PAC，Swan-Ganz导管）是目前血流动力学诊断的金标准，但作为有创性监测系统，存在血源性感染的风险。心脏彩色多普勒超声和肺部超声虽然是无创性检查，尽管有研究显示肺部超声联合NT-proBNP鉴别心源性呼吸困难的敏感度为82.02%，特异度为90.91%，但对操作者的技术要求高［7］。NICOM是生物电抗技术无创心排量和血流动力学监测系统，由于从心室泵出的血流当经过胸腔时，将引起射频波相位移的改变，经过胸部的外侧电极，施加已知频率的电流，内侧电极记录信号，类似于多普勒的概念，记录频率相位移的改变，将信号转换为血流情况，测量相位移可以精确计算出血流的相关参数。虽然目前仍无法确定NICOM能否可替代PAC，但是与PAC对比其测定CO符合率高，具有良好的相关性（r=0.77～0.82），并可连续监测CO变化，动态跟踪CO的变化趋势［1-2］。NICOM也可以准确测定肺动脉高压患者的CO，对急慢性肺动脉高压患者的治疗效果进行无创的评估［8］。但是严重主动脉瓣关闭不全、严重三尖瓣缺损可能会高估CO，严重胸大动脉解剖结构异常亦有可能影响CO准确性，使用单电极的外置或内置起搏器可能会对NICOM的信号产生影响，因此在将这些患者纳入排除标准。

CI是评估心脏泵血功能的客观指标，是单位体表面积（BSA）计算出来的心输出量，即CO/BSA。当心脏泵功能衰竭时患者出现端坐呼吸，咳粉红色泡沫痰等急性肺水肿表现。有研究显示心源性休克存活患者的CI高于病死组，CI是预测心源性休克患者的28天病死率的危险因素，心指数的改善是心源性休克心功能改善的重要指标［9］。在本研究中发现，心力衰竭组的CI显著低于非心力衰竭组的患者（2.58±0.54 vs 3.23±0.74 L/min，P＜0.001）。ROC曲线 下 面 积 为0.792（95%CI：0.708～0.875，P＜0.001），当CI截断值取2.65L/min·m-2时，虽然诊断心力衰竭的敏感度不高，但特异度为87.9%，PPV达到83.3%，减少了误诊率，有助于指导临床治疗，改善非心力衰竭患者的预后，避免阿片肽类药物不恰当使用造成长期慢性II型呼吸衰竭患者的呼吸抑制，给患者带来不良预后［6］。血液流速尤其在流速过低时可能会影响NICOM的检测结果［10］，有研究显示NICOM与PAC对比，在CO 4～6 L/min时两者的相关性最好，CO低于4 L/min时NICOM会高估CO；相反，当CO高于6 L/min时，NICOM会低估CO［2］。这可能是本研究得出的CI诊断心力衰竭截断值2.65 L/min·m-2高于2.2 L/min·m-2的原因。

总外周阻力（TPR）、总外周阻力指数（TPRI）是评价心脏后负荷重要指标之一，同时也是评估患者治疗效果和预后的的危险因素［9］。急性心力衰竭的患者血流动力学检测提示CI下降，体循环阻力代偿性增加即TPR和TPRI代偿性增加。有研究显示TPRI在伴有收缩功能障碍的急性充血性心力衰竭患者明显增高，尤其在肺水肿的患者中增高更为明显［11］。TPRI与CI负相关［12］，但TPRI受血管活性药物（如去甲肾上腺素）影响，本研究排除了使用血管活性药物患者。在本研究中发现，心力衰竭组患者的TPRI较非心力衰竭增高（2 683.76±632.90 vs 2173.40±509.65 dynes.sec/（cm5·m-2），P＜0.001），符合急性心力衰竭患者的血流动力学改变。当作为诊断心力衰竭的单一指标时TPRI的AUC为0.733（95%CI：0.641～0.825，P＜0.001），当TPRI截断值取2353dynes.sec/（cm5·m-2）时，诊断心力衰竭的敏感度为72.7%，特异度为67.2%；其诊断心力衰竭的诊断效率不理想。

在本研究中发现，临床医生诊断心力衰竭的患者的CI较非心力衰竭患者低，TPRI较非心力衰竭患者高，存在低心排量和高外周阻力的血流动力学改变。单一使用CI或TPRI进行诊断，存在敏感度差等不足，本研究显示进行联合并联试验诊断心力衰竭的敏感度提高到80%，较单一检测增高，特异度较单一检测CI下降可提高诊断心力衰竭所致呼吸困难的敏感性。本研究显示心力衰竭组的高血压性心脏病和冠心病及NT-proBNP均较非心力衰竭组高，因此临床医师可根据此结果及CI和TPRI监测结果对病因进行更为明确的诊断。

综上所述，利用NICOM监测CI和TPRI对呼吸困难的病因诊断具有重要的价值，NICOM监测CI对心力衰竭所致的呼吸困难特异度高，联合TPRI检测可提高敏感度。