經肺熱稀釋法的優勢和局限性醫學論壇網-網聚醫學的力量

摘要

背景：對於重症監護室或者普通病房中病情複雜的病人，簡單的臨床檢查不能解決其血流動力學管理的問題。動脈血壓隻能粗略的評估心輸出量，而經肺熱稀釋法可以通過心輸出量和其他指標對患者的血流動力學進行全麵評估。

主體：在靜脈循環中快速輸注冷溶液，經動脈導管溫度探頭分析熱稀釋曲線，間接測量心輸出量。熱稀釋法可矯正脈搏輪廓分析法，從而提供持續和實時的心輸出量監測。這是肺動脈導管做不到的。經肺熱稀釋法提供包括心輸出量在內的一係列數據，可評估心髒四腔舒張末容積，作為心髒前負荷的指標。它也可評估心室整體的收縮功能，雖然比肺動脈導管直接，但不能分別評估左右心髒的功能。它較心髒超聲簡單快捷，但不能提供心髒結構和功能的全麵評估。經肺熱稀釋法的獨特優勢在於可床旁監測血管外肺水，以量化肺水腫程度和肺血管通透性，量化肺毛細血管滲漏的程度。這兩個指數都有助於指導補液策略，尤其是對於呼吸窘迫綜合征的病例。

總結：經肺熱稀釋法可全麵評估心血管功能，解決血流動力學管理的諸多問題，適用於大多數病情複雜或者危重的患者。

關鍵詞：血流動力學監測;心輸出量;血管外肺水;容量反應性;心髒前負荷

背景

近期歐洲重症監護醫學工作組推薦對嚴重休克和病情複雜的患者使用先進的血流動力學監測，肺動脈導管和經肺熱稀釋法(TPTD)可以達到這一目的。TPTD技術起源於2000年初。 PiCCO(Pulsion Medical Systems, Munich, Germany) 和 Volume View (Edwards LifeSciences, Irvine,United States ofAmerica) 這兩種設備測量心輸出量和其他一些血流動力學參數(圖1)。

我們認為TPTD的方法和肺動脈導管有很多不同。TPTD操作簡單，優點眾多，因此臨床工作中的使用也逐漸增加。TPTD用哪些方法測量心輸出量和其他指標?這些指標包含了哪些意義?TPTD有哪些適應症?TPTD在ICU和手術患者血流動力學管理中處在什麼位置?本文將對這些問題一一作答。

測量心輸出量

▍TPTD如何測量心輸出量?

TPTD要求在上腔靜脈區域快速注射一定量的冷生理鹽水，位於股動脈導管尖端(深至髂動脈)的溫度傳感器記錄血液溫度降低的變化。根據標準的肺熱稀釋，TPTD通過Stewart–Hamilton方法計算心輸出量。與肺動脈導管比較，差異在於TPTD的冷生理鹽水注射到中心靜脈而不是右心房，血液溫度在體循環動脈監測而不是在肺動脈監測。

▍TPTD測量心輸出量是否準確?

通過所有檢驗TPTD有效性的研究可以發現TPTD測量心輸出量與肺動脈導管和Fick法一樣準確。更重要的是，TPTD還可以可靠地監測心輸出量的變化。使用TPTD時推薦注射三次冰鹽水計算結果的平均值。這樣，能夠檢測到心輸出量的最小變化可達12%，與肺動脈導管部分上下。

TPTD方法的可靠性需要誘導血液溫度出現明顯變化。使用手冊推薦注射<8℃的冷生理鹽水15ml。亞低溫治療不影響該方法測量心輸出量的準確性。室溫的注射液可造成明顯的差異，可能導致測量的心輸出量過高，誤差雖小但有統計學差異。操作過程中應特別小心，(注射劑量，管路中無漏液，勻速注射，注射液溫度)熱稀釋曲線的任何誤差都可能影響心輸出量和其他參數的監測。

若中心靜脈導管不是插在上腔靜脈區而是在股靜脈，和股動脈導管相對，則並不影響心輸出量的測量，但對胸腔內容積的測量則不一樣。當然，動脈導管不能和股靜脈導管在同一條腿上。通過port-a-catheter(譯者注：類似於PICC)注射冰鹽水可以得到可靠的心輸出量及其他指標。該技術不適用於上體外膜肺的患者，但可用於行CRRT甚至高通量CRRT的患者，且不影響數據的可靠性。裝有溫度探頭的動脈導管可置於股動脈，也可置於腋動脈、肱動脈、橈動脈(長導管)，但要求肘部保持伸展體位。

▍TPTD測量心輸出量有哪些局限性?

TPTD的一個缺點在於其進入循環的冷水指示劑較多。此外，如果心輸出量太低，低於2L/min，TPTD可信度則不能確定，使其無法正常監測。第三，示蹤劑溫度的丟失較傳統熱稀釋法更大。這樣，若合並大量肺水時，理論上由於肺循環增加，示蹤劑的溫度丟失增加，但這種現象可以忽略不計。最後，TPTD最大的缺陷在於該方法是間斷測量心輸出量(表1)。它無法監測機械通氣、被動抬腿實驗或屏氣實驗誘導的心輸出量的短期變化。

▍校準脈搏輪廓分析法

除了TPTD，PiCCO 和 VolumeView 通過分析通過動脈導管取樣的動脈波形(脈搏輪廓)計算心輸出量。脈搏輪廓分析基於每搏輸出量和動脈血壓波形的振幅和形狀。該方法通過分析外周動脈血壓波形的幾何學形態，估算主動脈水平的動脈波形，通過壓力波形的幾何性質和一定的算法得出每搏輸出量。

脈搏輪廓法測量心輸出量非常準確，甚至優於TPTD，但它隨時間不斷變化，特別是當動脈阻力變化時，測量的心輸出量變化更大。此時，PiCCO 和Volume View 設備就可以通過TPTD矯正脈搏輪廓分析。相對於無矯正的脈搏輪廓分析，有矯正的設備更準確，尤其在血管張力變化顯著的時候，例如使用血管活性藥。若距上次校正超過1小時，則建議重新校正。但並不是每隔一小時就需要校正一次，而是當要求必須用心輸出量評估患者的血流動力學狀態，若距上次校正超過1小時，則建議重新校正(表1)。

評估心髒前負荷：全心舒張末期容積

▍什麼是全心舒張末期容積?

TPTD不僅可以評估心輸出量，還可以通過熱稀釋曲線和對數變換評估具有重要病理生理意義的一些胸腔內容積(圖1)。依照Stewart–Hamilton方法，心輸出量乘以冷水指示劑經過的平均時間，得到冷水指示劑從注射端到檢測端的整體分布容積，就是胸腔內熱容積。依照Newman方法，心輸出量乘以熱稀釋曲線的下降時間，得到冷水指示劑從注射端到檢測端的最大分布容積，就是總的肺熱容積。胸腔內熱容積減去肺熱容積得到全心舒張末期容積(GEDV)，反應了舒張末期四個心腔的總容積(圖2)。PiCCO 通過Newman法評估GEDV，VolumeView 用了另一種幾何學方法分析熱稀釋曲線，分析曲線上升和下降支的斜率。而這兩種技術是可以互相轉換的。

▍GEDV監測有效嗎?

GEDV是代表心髒前負荷的特異性指標，感染性休克的患者通過補液可提高GEDV，而輸注多巴胺僅能提高心輸出量，GEDV則保持不變。GEDV和心輸出量都是通過熱稀釋曲線得出，兩者之間可能存在數學耦合性，但這種猜測尚未得到臨床證實。

GEDV包括心腔內容積和一部分上腔靜脈容積，以及從冰鹽水注射端到監測端之間的動脈容積。所以GEDV大於實際的四個心腔，但包含的這部分血管內容積在心髒前負荷中是基本不變的。目前已證實與心髒超聲相比，GEDV可有效評估因容量增加導致的心髒前負荷改變，且比改良版肺動脈導管更準確。

三次注射冰鹽水，可檢測到GEDV變化的最小值為12%。如果從股靜脈輸注冰鹽水，比從上腔靜脈輸注冰鹽水，得到的GEDV正常值更高，因為它包含了下腔靜脈的容積，可以通過患者的體型數據計算得出。“股靜脈”GEDV和“上腔靜脈”GEDV的變化呈正相關。

▍測量心髒前容量負荷還是壓力負荷?

一個有爭議的話題是心髒前容量負荷指標(TPTD或心超測量的舒張末容積)優於壓力指標(中心靜脈壓，肺動脈楔壓PAOP)。有研究報道左心室舒張末期容積與每搏輸出量的相關性較PAOP更好。

但必須記住兩點。第一，如果心是順應性很差，很小的容積變化也可導致很大的壓力變化，容積變化可能會低估心髒前負荷的變化。第二，肺毛細血管和肺組織間隙之間的靜水壓梯度直接導致肺水腫形成。PAOP可以比任何容量指標更好地監測這種靜水壓型肺水腫的風險。

GEDV最重要的局限性在於它不能區分左心和右心的前負荷。實際應用中，如果右心室擴張，左心室前負荷即使正常，測得的GEDV也是增加的。

▍如何應用GEDV?

和所有心髒前負荷的靜態指標一樣，GEDV無法有效測量容量反應性，但不代表它一無是處。了解心髒前負荷的水平可以診斷休克病因。在擴容時監測心髒前負荷，能夠評估補液治療是否有效增加了心髒前負荷，還是液體全都進入了擴張的靜脈係統中去。

心髒收縮功能

▍TPTD提供的兩個指數

TPTD通過心功能指數和全心射血分數評估左心室收縮功能。心輸出量除以GEDV得到心功能指數(圖1)，假設左心室舒張末容積為1/4的GEDV，每搏輸出量除以GEDV乘以4即得到全心射血分數。四個心腔體積並不一樣，這是一種粗略的計算。

有研究顯示心功能指數的絕對值和心超測量的左室射血分數(LVEF)有很好的相關性。心功能指數和全心射血分數的特殊截點可準確預測LVEF低值。心功能指數和全心射血分數的變化可預測心超測量的LVEF變化，尤其對心肌收縮乏力導致的LVEF下降更敏感。注射冰鹽水可測量的心功能指數最小變化為12%。

▍有哪些局限?

心功能指數和全心射血分數的最大局限在於右心腔的擴張。這種情況下，GEDV增加，左室收縮力不變，則心功能指數和全心射血分數下降。另外，雖未得到驗證，心功能指數和全心射血分數可能和LVEF一樣，受到左心室前後負荷的影響。第三，雖然可以通過心功能指數和全心射血分數截點預測LVEF低值，但心功能指數代表全心收縮功能，與LVEF並不能完全吻合(表1)。心髒超聲仍是床邊監測左心功能最準確的方法。最後一點，心超能夠提供心髒結構和功能的全麵性評估，這是TPTD無法做到的(表1)。

▍TPTD收縮功能指標在臨床實踐中的地位

心超比TPTD的技術性要求更高，並且耗時麻煩，無法在急性循環衰竭的患者頻繁應用。雖然心功能指數和LVEF不是完全匹配，但每進行一次熱稀釋監測，就能通過心功能指數和全心射血分數對心髒收縮功能進行一次快速評估。可以提醒臨床醫生患者可能出現左室收縮功能惡化，進而及時進行心超檢查。此外，TPTD收縮功能指數還能對接受強心治療的患者跟蹤治療效果。

▍血管外肺水

血管外肺水(EVLW)是聚集在組織間隙和肺泡裏的液體。EVLW增加可能是由於肺血管通透性增加或者肺毛細血管靜水壓升高。這是靜水壓型肺水腫和急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的主要病理生理過程，監測血管外肺水有助於明確診斷，評價疾病嚴重程度和指導治療。

▍TPTD如何測量肺水?

PiCCO 用胸腔內熱容積減去胸腔內血容積得到血管外肺水(圖2)。GEDV乘以1.25得到胸腔內血容積，VolumeView應用同樣的算法得到胸腔內血容積，但其測算GEDV的方法與PICCO有所不同。這兩種方法得到的結果是一致的。

EVLW指數由理想體重而不是實際體重計算得出，避免低估了EVLW。三次注射冰鹽水，ELVW的最小變化為12%。用常溫鹽水注射可能導致測得EVLW輕度偏高，差異有統計學意義。

▍ELVW測量是否有效?

TPTD測量EVLW的可靠性已得到以下論證。第一，在人體試驗中運動經肺熱敏染料稀釋進行驗證，在動物和人體實驗中，應用重量分析法的相關技術進行驗證。第二，實驗室和臨床研究證明TPTD測量EVLW是有效的。30例屍檢證實TPTD測量EVLW和重量分析法的相關性是0.90。TPTD可檢測到纖支鏡灌洗誘導的EVLW短期內的細微變化。TPTD還可以檢測到戒斷誘導肺水腫時數分鍾內迅速增加的EVLW。第三，有研究表明EVLW可獨立預測重症患者的死亡率，間接證明TPTD測量EVLW的可靠性。

▍EVLW測量的局限性

合並肺栓塞時，由於血管阻塞，冰鹽水的分布容積減少，導致測得EVLW低於實際值(表1)。而ARDS患者由於血管重塑，微血栓，低氧血管痙攣或呼氣末正壓通氣(PEEP)等原因導致一些小血管阻塞，不會影響EVLW的測量。

理論上PEEP對EVLW測量的影響的相互矛盾的。PEEP壓迫一部分肺血管導致冰鹽水分布容積減少，但PEEP同時也能複張塌陷肺泡，減少低氧誘發的血管痙攣，使冰鹽水能過通過這些區域。PEEP可減少心輸出量，降低肺毛細血管靜水壓，減少EVLW，同時PEEP又增加中心靜脈壓，阻止了EVLW的淋巴回流。尚沒有足夠的研究來分析這些機製的相互作用。有一項研究顯示ARDS患者使用不同的PEEP水平，經肺熱敏染料稀釋法測得的EVLW和CT重量分析法仍有很強的相關性。

肺切除術減少了EVLW的容積，但TPTD測得的剩餘EVLW可能高於實際值。類似的，單肺通氣也會影響EVLW測量。

ARDS的類型可能影響EVLW可信度。不同類型的ARDS，肺血流可能從肺水腫區重新分布，雖然這種血流重新分布的現象嚴重鈍化，但仍可導致測得的EVLW低於實際值。

大量胸水可導致測得EVLW高於正常值，因為冰鹽水同樣可彌散到胸腔積液中。但有研究發現，去除胸水可減輕肺不張，增加EVLW。和心輸出量及GEDV一樣，腎髒替代治療和亞低溫治療不影響EVLW的測量。

▍肺血管通透性指數

用EVLW除以肺血容積得到肺血管通透性指數(PPI)，即血管外液體容積與血管內液體容積的比值，PPI可評估肺泡-毛細血管屏障的通透性。

動物和臨床試驗證實靜水壓型肺水腫的PPI低於ARDS。PPI=3是區分兩種肺水腫的最佳截點，也是正常範圍的高限。PPI的臨床試驗數量不多，所以PPI的正常值可能還有偏差。PPI的局限性和EVLW一致。

▍EVLW和PPI的臨床應用

診斷ARDS

肺水增加，肺通透性增加是ARDS的病理生理特點，但並沒有將其納入最新診斷標準。為排除心源性肺水腫，柏林診斷標僅規定左室充盈壓不升高。因為左室充盈壓不能直接評估肺血管通透性，而且，尤其是經過數天的液體複蘇，左室充盈壓升高也不能排除肺血管通透性的升高。一些臨床研究顯示，具有肺損傷危險因素的患者，在疾病嚴重程度達到ARDS歐美共識診斷標準前2.6±0.3天，就能夠用EVLW和PPI預測其肺損傷的進程。臨床診治中應將考慮用PPI的變化評估ARDS的惡化或好轉。另一項研究中，EVLW和ARDS柏林標準的嚴重程度分級密切相關。使用EVLW可將急性肺損傷，ARDS，嚴重肺損傷的診斷後驗比值比提高8倍。綜上，應用TPTD可更好的評估ARDS模型。當然，由於該技術的費用問題，並不作為全世界ARDS患者標準化監測手段。

液體管理

為避免重症患者液體負擔過重，在補液前必須通過適當手段評估容量反應性，還要考慮到補液治療存在的風險。EVLW提示已經滲透到肺組織間隙和肺泡的液體，PPI提示肺液體滲透的風險。ARDS患者如果EVLW和PPI明顯高於正常值，應盡可能限製補液。

對於ARDS的研究證明根據EVLW進行液體管理是安全的，減少液體積聚，減少ICU病死率，同時減少機械通氣時間和ICU住院日。也有一些研究得出不同的結論。一項研究顯示在不同類型ICU患者中，TPTD可能增加補液量。另一項研究顯示和CVP相比，TPTD指導液體管理不能改善預後。但這後兩項研究的研究的方案受到了強烈批判。關於監護設備的研究顯示設備的使用方案對預後有很大影響。無論哪種技術，使用管理方案有問題，結論肯定會有問題。

機械通氣的脫機方案

有研究小組證實自主呼吸試驗中EVLW增加可診斷脫機誘導的肺水腫，具有良好的精確性，特異度甚至達到100%。但並不意味著了一定要使用TPTD評估脫機相關性肺水腫，而是如果已使用TPTD技術，行脫機試驗時應關注EVLW的變化。

TPTD副作用

TPTD是有創性操作，其創傷性和肺動脈導管差別不大，但TPTD更容易操作。一項多中心前瞻性研究中包含了514名受試者，最常見並發症為穿刺後局部血腫(4.5%)和拔除導管後的局部血腫(1.2%)。其他並發症如局部缺血(0.4%)，脈搏消失(0.4%)和股動脈血栓形成(0.2%)則不常見，而且是暫時性的。拔除導管或行取栓術後均可消除。目前僅有這一項針對並發症的研究，所以對其結論應謹慎看待。但我們認為，與重症患者其他風險相比，這些並發症的發生率是在可以接受範圍內的。

該技術不能用於有股動脈假體的患者。合並動脈炎的患者若穿刺兩次失敗，則不建議為了使用該技術再嚐試穿刺。但所有禁忌症都不是絕對的，應根據患者病情評估。對有些進行低風險手術的患者屬於禁忌，但對於高風險手術或病情危重患者則可能建議使用。

TPTD在血流動力學監測技術中的位置

▍哪些患者需要血流動力學監測

圍手術期評估

圍手術期患者，血流動力學監測可用於監測低血容量和氧輸送。有兩種情況建議使用有創的高級血流動力學監測。一種情況是患者病情複雜，如心髒手術和長時間大手術，需要了解心輸出量以外的參數。第二種情況是如果無創性監測手段不可靠，如肝髒手術中血管收縮性變化很大，使用無校正的動脈輪廓分析得到的結果並不可靠。一些心髒手術和腹部大手術的研究顯示監測心輸出量可減少手術並發症和手術時長。

重症監護室

與圍手術期情況不同，ICU尚沒有研究說明使用血流動力學管理對病死率是否有影響，因此要證明它的優勢有一定難度。重症患者影響預後的因素眾多，不太可能通過某種監測手段這一單一因素就能影響病死率。很多其他監測技術也可用於ICU患者，如心電監測，血氣分析，這些技術都不能證明能夠改善預後。所以ICU重症患者使用血流動力學監測並不是出於對於患者預後的研究，而是因為它能夠提供比基礎監護如心率、血壓更全麵的數據。因為動脈血壓變化僅能粗略提示心輸出量變化，尤其在使用血管活性藥時其可靠性更低。監測EVLW可減少容量過負荷的情況。應用高級血流動力學管理可改變臨床決策。

基於以上討論，最新推薦指出對初始液體複蘇矛盾的低血壓患者應該使用血流動力學監測(圖3)。高級血流動力學監測對使用高劑量血管活性藥的ARDS患者尤其適用。然而該技術在臨床的使用還未達到最新共識的要求。

▍使用哪種TPTD設備?

目前市麵上有兩種TPTD設備：一種是PICCO 係統，整合到ProAQT平台(Pulsion Medical Systems, Munich,Germany);另一種是VolumeView係統，整合到EV1000平台(Edwards LifeSciences, Irvine,USA)。兩種開發商軟件包都是有專利權，並非免費開放。但兩種係統原理相同，技術差異不大。有兩項研究顯示這兩種設備測量的心輸出量和容量指標相近。另一項研究顯示VolumeView 係統的脈搏輪廓分析比PiCCO係統準確性稍高。使用VolumeView係統時，若經下腔靜脈輸注冰鹽水，測得的GEDV和推導出的參數會高於實際值。而PICCO係統則對此進行了修正。

▍TPTDvs 肺動脈導管

TPTD/校正脈搏輪廓分析和傳統肺熱稀釋都可以精準地提供包括心輸出量在內的血流動力學參數。都適用於病情複雜的患者和重症患者。傳統肺熱稀釋法的優勢在於不需要再次校正。但肺動脈導管對心輸出量采取半連續監測，使其得到的參數並非實時數值，而是延遲幾分鍾。而通過校正脈搏輪廓分析得到的心輸出量數值則是幾秒鍾內的平均值。除外心輸出量，兩種技術提供的是不同類型的參數。PAOP已被多次證明無法準確預測容量反應性，而校正脈搏輪廓分析則能監測患者行被動抬腿實驗或呼氣末屏氣實驗時的血流動力學變化。

若患者肺血管通透性指數不同，那麼同一個PAOP數值可能對應的EVLW增加的風險程度不同。舉個例子，PAOP 在12mmHg時補液可能不會導致肺部正常患者出現肺水腫，但在ARDS患者身上則極有可能出現肺水腫。我們認為心功能指數和全心射血分數比TPTD對心髒收縮功能的評估更直接。

不同於TPTD，肺動脈導管對肺動脈阻抗的評估更直接，尤其適用於右心衰和嚴重肺動脈高壓的情況(圖3)。三尖瓣反流可導致心輸出量測量誤差，雖然這種誤差多出現在合並嚴重反流的情況下，但在測量過程中也要留意。另外肺動脈導管測量中心靜脈壓和肺動脈壓，可以分別評估右心和左心的功能，而TPTD隻能評估全心功能。肺動脈導管還有另一個優勢在於可直接測量混合靜脈血氧飽和度，而不是中心靜脈血氧飽和度。

綜上所述，兩種技術都可用於監測重症休克患者的血流動力學狀態，兩種技術解答臨床醫生的不同疑問。臨床醫生可選擇其最擅長的技術。肺動脈導管更適用於急性右心衰和急性肺動脈高壓的患者(圖3)。

▍TPTD還是心髒超聲?必須二者結合

我們無需在TPTD和心髒超聲中二選一。心髒超聲對心髒結構和功能的全麵評估是獨一無二的，必須盡早對急性循環衰竭的患者進行心髒超聲檢查(圖3)。但心髒超聲檢查耗時，很難用於對血流動力學進行實時監測。相比之下，TPTD的優勢在於可以由護士同時對幾名患者進行監測。此外，TPTD還能夠提供心超不能提供的參數，如EVLW。因此，對重症患者應兩者結合，並重複監測，以精確評估心功能(圖3)。另外，TPTD如果發現全心射血分數或心功能指數突然下降，則會促進臨床醫生進行心髒超聲檢查。

總結

TPTD可提供心輸出量及其他參數，幫助臨床醫生進行血流動力學管理。它可檢測肺水和肺血管通透性，指導補液治療。TPTD用於重症和病情複雜患者，提供可靠、精確、全麵的心肺狀況評估。健康數字管理的科技進步也會不斷完善和改進TPTD技術。