摘要

背景：对于重症监护室或者普通病房中病情复杂的病人，简单的临床检查不能解决其血流动力学管理的问题。动脉血压只能粗略的评估心输出量，而经肺热稀释法可以通过心输出量和其他指标对患者的血流动力学进行全面评估。

主体：在静脉循环中快速输注冷溶液，经动脉导管温度探头分析热稀释曲线，间接测量心输出量。热稀释法可矫正脉搏轮廓分析法，从而提供持续和实时的心输出量监测。这是肺动脉导管做不到的。经肺热稀释法提供包括心输出量在内的一系列数据，可评估心脏四腔舒张末容积，作为心脏前负荷的指标。它也可评估心室整体的收缩功能，虽然比肺动脉导管直接，但不能分别评估左右心脏的功能。它较心脏超声简单快捷，但不能提供心脏结构和功能的全面评估。经肺热稀释法的独特优势在于可床旁监测血管外肺水，以量化肺水肿程度和肺血管通透性，量化肺毛细血管渗漏的程度。这两个指数都有助于指导补液策略，尤其是对于呼吸窘迫综合征的病例。

总结：经肺热稀释法可全面评估心血管功能，解决血流动力学管理的诸多问题，适用于大多数病情复杂或者危重的患者。

关键词：血流动力学监测;心输出量;血管外肺水;容量反应性;心脏前负荷

背景

近期欧洲重症监护医学工作组推荐对严重休克和病情复杂的患者使用先进的血流动力学监测，肺动脉导管和经肺热稀释法(TPTD)可以达到这一目的。TPTD技术起源于2000年初。 PiCCO(Pulsion Medical Systems, Munich, Germany) 和 Volume View (Edwards LifeSciences, Irvine,United States ofAmerica) 这两种设备测量心输出量和其他一些血流动力学参数(图1)。

我们认为TPTD的方法和肺动脉导管有很多不同。TPTD操作简单，优点众多，因此临床工作中的使用也逐渐增加。TPTD用哪些方法测量心输出量和其他指标?这些指标包含了哪些意义?TPTD有哪些适应症?TPTD在ICU和手术患者血流动力学管理中处在什么位置?本文将对这些问题一一作答。

测量心输出量

▍TPTD如何测量心输出量?

TPTD要求在上腔静脉区域快速注射一定量的冷生理盐水，位于股动脉导管尖端(深至髂动脉)的温度传感器记录血液温度降低的变化。根据标准的肺热稀释，TPTD通过Stewart–Hamilton方法计算心输出量。与肺动脉导管比较，差异在于TPTD的冷生理盐水注射到中心静脉而不是右心房，血液温度在体循环动脉监测而不是在肺动脉监测。

▍TPTD测量心输出量是否准确?

通过所有检验TPTD有效性的研究可以发现TPTD测量心输出量与肺动脉导管和Fick法一样准确。更重要的是，TPTD还可以可靠地监测心输出量的变化。使用TPTD时推荐注射三次冰盐水计算结果的平均值。这样，能够检测到心输出量的最小变化可达12%，与肺动脉导管部分上下。

TPTD方法的可靠性需要诱导血液温度出现明显变化。使用手册推荐注射<8℃的冷生理盐水15ml。亚低温治疗不影响该方法测量心输出量的准确性。室温的注射液可造成明显的差异，可能导致测量的心输出量过高，误差虽小但有统计学差异。操作过程中应特别小心，(注射剂量，管路中无漏液，匀速注射，注射液温度)热稀释曲线的任何误差都可能影响心输出量和其他参数的监测。

若中心静脉导管不是插在上腔静脉区而是在股静脉，和股动脉导管相对，则并不影响心输出量的测量，但对胸腔内容积的测量则不一样。当然，动脉导管不能和股静脉导管在同一条腿上。通过port-a-catheter(译者注：类似于PICC)注射冰盐水可以得到可靠的心输出量及其他指标。该技术不适用于上体外膜肺的患者，但可用于行CRRT甚至高通量CRRT的患者，且不影响数据的可靠性。装有温度探头的动脉导管可置于股动脉，也可置于腋动脉、肱动脉、桡动脉(长导管)，但要求肘部保持伸展体位。

▍TPTD测量心输出量有哪些局限性?

TPTD的一个缺点在于其进入循环的冷水指示剂较多。此外，如果心输出量太低，低于2L/min，TPTD可信度则不能确定，使其无法正常监测。第三，示踪剂温度的丢失较传统热稀释法更大。这样，若合并大量肺水时，理论上由于肺循环增加，示踪剂的温度丢失增加，但这种现象可以忽略不计。最后，TPTD最大的缺陷在于该方法是间断测量心输出量(表1)。它无法监测机械通气、被动抬腿实验或屏气实验诱导的心输出量的短期变化。

▍校准脉搏轮廓分析法

除了TPTD，PiCCO 和 VolumeView 通过分析通过动脉导管取样的动脉波形(脉搏轮廓)计算心输出量。脉搏轮廓分析基于每搏输出量和动脉血压波形的振幅和形状。该方法通过分析外周动脉血压波形的几何学形态，估算主动脉水平的动脉波形，通过压力波形的几何性质和一定的算法得出每搏输出量。

脉搏轮廓法测量心输出量非常准确，甚至优于TPTD，但它随时间不断变化，特别是当动脉阻力变化时，测量的心输出量变化更大。此时，PiCCO 和Volume View 设备就可以通过TPTD矫正脉搏轮廓分析。相对于无矫正的脉搏轮廓分析，有矫正的设备更准确，尤其在血管张力变化显著的时候，例如使用血管活性药。若距上次校正超过1小时，则建议重新校正。但并不是每隔一小时就需要校正一次，而是当要求必须用心输出量评估患者的血流动力学状态，若距上次校正超过1小时，则建议重新校正(表1)。

评估心脏前负荷：全心舒张末期容积

▍什么是全心舒张末期容积?

TPTD不仅可以评估心输出量，还可以通过热稀释曲线和对数变换评估具有重要病理生理意义的一些胸腔内容积(图1)。依照Stewart–Hamilton方法，心输出量乘以冷水指示剂经过的平均时间，得到冷水指示剂从注射端到检测端的整体分布容积，就是胸腔内热容积。依照Newman方法，心输出量乘以热稀释曲线的下降时间，得到冷水指示剂从注射端到检测端的最大分布容积，就是总的肺热容积。胸腔内热容积减去肺热容积得到全心舒张末期容积(GEDV)，反应了舒张末期四个心腔的总容积(图2)。PiCCO 通过Newman法评估GEDV，VolumeView 用了另一种几何学方法分析热稀释曲线，分析曲线上升和下降支的斜率。而这两种技术是可以互相转换的。

▍GEDV监测有效吗?

GEDV是代表心脏前负荷的特异性指标，感染性休克的患者通过补液可提高GEDV，而输注多巴胺仅能提高心输出量，GEDV则保持不变。GEDV和心输出量都是通过热稀释曲线得出，两者之间可能存在数学耦合性，但这种猜测尚未得到临床证实。

GEDV包括心腔内容积和一部分上腔静脉容积，以及从冰盐水注射端到监测端之间的动脉容积。所以GEDV大于实际的四个心腔，但包含的这部分血管内容积在心脏前负荷中是基本不变的。目前已证实与心脏超声相比，GEDV可有效评估因容量增加导致的心脏前负荷改变，且比改良版肺动脉导管更准确。

三次注射冰盐水，可检测到GEDV变化的最小值为12%。如果从股静脉输注冰盐水，比从上腔静脉输注冰盐水，得到的GEDV正常值更高，因为它包含了下腔静脉的容积，可以通过患者的体型数据计算得出。“股静脉”GEDV和“上腔静脉”GEDV的变化呈正相关。

▍测量心脏前容量负荷还是压力负荷?

一个有争议的话题是心脏前容量负荷指标(TPTD或心超测量的舒张末容积)优于压力指标(中心静脉压，肺动脉楔压PAOP)。有研究报道左心室舒张末期容积与每搏输出量的相关性较PAOP更好。

但必须记住两点。第一，如果心是顺应性很差，很小的容积变化也可导致很大的压力变化，容积变化可能会低估心脏前负荷的变化。第二，肺毛细血管和肺组织间隙之间的静水压梯度直接导致肺水肿形成。PAOP可以比任何容量指标更好地监测这种静水压型肺水肿的风险。

GEDV最重要的局限性在于它不能区分左心和右心的前负荷。实际应用中，如果右心室扩张，左心室前负荷即使正常，测得的GEDV也是增加的。

▍如何应用GEDV?

和所有心脏前负荷的静态指标一样，GEDV无法有效测量容量反应性，但不代表它一无是处。了解心脏前负荷的水平可以诊断休克病因。在扩容时监测心脏前负荷，能够评估补液治疗是否有效增加了心脏前负荷，还是液体全都进入了扩张的静脉系统中去。

心脏收缩功能

▍TPTD提供的两个指数

TPTD通过心功能指数和全心射血分数评估左心室收缩功能。心输出量除以GEDV得到心功能指数(图1)，假设左心室舒张末容积为1/4的GEDV，每搏输出量除以GEDV乘以4即得到全心射血分数。四个心腔体积并不一样，这是一种粗略的计算。

有研究显示心功能指数的绝对值和心超测量的左室射血分数(LVEF)有很好的相关性。心功能指数和全心射血分数的特殊截点可准确预测LVEF低值。心功能指数和全心射血分数的变化可预测心超测量的LVEF变化，尤其对心肌收缩乏力导致的LVEF下降更敏感。注射冰盐水可测量的心功能指数最小变化为12%。

▍有哪些局限?

心功能指数和全心射血分数的最大局限在于右心腔的扩张。这种情况下，GEDV增加，左室收缩力不变，则心功能指数和全心射血分数下降。另外，虽未得到验证，心功能指数和全心射血分数可能和LVEF一样，受到左心室前后负荷的影响。第三，虽然可以通过心功能指数和全心射血分数截点预测LVEF低值，但心功能指数代表全心收缩功能，与LVEF并不能完全吻合(表1)。心脏超声仍是床边监测左心功能最准确的方法。最后一点，心超能够提供心脏结构和功能的全面性评估，这是TPTD无法做到的(表1)。

▍TPTD收缩功能指标在临床实践中的地位

心超比TPTD的技术性要求更高，并且耗时麻烦，无法在急性循环衰竭的患者频繁应用。虽然心功能指数和LVEF不是完全匹配，但每进行一次热稀释监测，就能通过心功能指数和全心射血分数对心脏收缩功能进行一次快速评估。可以提醒临床医生患者可能出现左室收缩功能恶化，进而及时进行心超检查。此外，TPTD收缩功能指数还能对接受强心治疗的患者跟踪治疗效果。

▍血管外肺水

血管外肺水(EVLW)是聚集在组织间隙和肺泡里的液体。EVLW增加可能是由于肺血管通透性增加或者肺毛细血管静水压升高。这是静水压型肺水肿和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的主要病理生理过程，监测血管外肺水有助于明确诊断，评价疾病严重程度和指导治疗。

▍TPTD如何测量肺水?

PiCCO 用胸腔内热容积减去胸腔内血容积得到血管外肺水(图2)。GEDV乘以1.25得到胸腔内血容积，VolumeView应用同样的算法得到胸腔内血容积，但其测算GEDV的方法与PICCO有所不同。这两种方法得到的结果是一致的。

EVLW指数由理想体重而不是实际体重计算得出，避免低估了EVLW。三次注射冰盐水，ELVW的最小变化为12%。用常温盐水注射可能导致测得EVLW轻度偏高，差异有统计学意义。

▍ELVW测量是否有效?

TPTD测量EVLW的可靠性已得到以下论证。第一，在人体试验中运动经肺热敏染料稀释进行验证，在动物和人体实验中，应用重量分析法的相关技术进行验证。第二，实验室和临床研究证明TPTD测量EVLW是有效的。30例尸检证实TPTD测量EVLW和重量分析法的相关性是0.90。TPTD可检测到纤支镜灌洗诱导的EVLW短期内的细微变化。TPTD还可以检测到戒断诱导肺水肿时数分钟内迅速增加的EVLW。第三，有研究表明EVLW可独立预测重症患者的死亡率，间接证明TPTD测量EVLW的可靠性。

▍EVLW测量的局限性

合并肺栓塞时，由于血管阻塞，冰盐水的分布容积减少，导致测得EVLW低于实际值(表1)。而ARDS患者由于血管重塑，微血栓，低氧血管痉挛或呼气末正压通气(PEEP)等原因导致一些小血管阻塞，不会影响EVLW的测量。

理论上PEEP对EVLW测量的影响的相互矛盾的。PEEP压迫一部分肺血管导致冰盐水分布容积减少，但PEEP同时也能复张塌陷肺泡，减少低氧诱发的血管痉挛，使冰盐水能过通过这些区域。PEEP可减少心输出量，降低肺毛细血管静水压，减少EVLW，同时PEEP又增加中心静脉压，阻止了EVLW的淋巴回流。尚没有足够的研究来分析这些机制的相互作用。有一项研究显示ARDS患者使用不同的PEEP水平，经肺热敏染料稀释法测得的EVLW和CT重量分析法仍有很强的相关性。

肺切除术减少了EVLW的容积，但TPTD测得的剩余EVLW可能高于实际值。类似的，单肺通气也会影响EVLW测量。

ARDS的类型可能影响EVLW可信度。不同类型的ARDS，肺血流可能从肺水肿区重新分布，虽然这种血流重新分布的现象严重钝化，但仍可导致测得的EVLW低于实际值。

大量胸水可导致测得EVLW高于正常值，因为冰盐水同样可弥散到胸腔积液中。但有研究发现，去除胸水可减轻肺不张，增加EVLW。和心输出量及GEDV一样，肾脏替代治疗和亚低温治疗不影响EVLW的测量。

▍肺血管通透性指数

用EVLW除以肺血容积得到肺血管通透性指数(PPI)，即血管外液体容积与血管内液体容积的比值，PPI可评估肺泡-毛细血管屏障的通透性。

动物和临床试验证实静水压型肺水肿的PPI低于ARDS。PPI=3是区分两种肺水肿的最佳截点，也是正常范围的高限。PPI的临床试验数量不多，所以PPI的正常值可能还有偏差。PPI的局限性和EVLW一致。

▍EVLW和PPI的临床应用

诊断ARDS

肺水增加，肺通透性增加是ARDS的病理生理特点，但并没有将其纳入最新诊断标准。为排除心源性肺水肿，柏林诊断标仅规定左室充盈压不升高。因为左室充盈压不能直接评估肺血管通透性，而且，尤其是经过数天的液体复苏，左室充盈压升高也不能排除肺血管通透性的升高。一些临床研究显示，具有肺损伤危险因素的患者，在疾病严重程度达到ARDS欧美共识诊断标准前2.6±0.3天，就能够用EVLW和PPI预测其肺损伤的进程。临床诊治中应将考虑用PPI的变化评估ARDS的恶化或好转。另一项研究中，EVLW和ARDS柏林标准的严重程度分级密切相关。使用EVLW可将急性肺损伤，ARDS，严重肺损伤的诊断后验比值比提高8倍。综上，应用TPTD可更好的评估ARDS模型。当然，由于该技术的费用问题，并不作为全世界ARDS患者标准化监测手段。

液体管理

为避免重症患者液体负担过重，在补液前必须通过适当手段评估容量反应性，还要考虑到补液治疗存在的风险。EVLW提示已经渗透到肺组织间隙和肺泡的液体，PPI提示肺液体渗透的风险。ARDS患者如果EVLW和PPI明显高于正常值，应尽可能限制补液。

对于ARDS的研究证明根据EVLW进行液体管理是安全的，减少液体积聚，减少ICU病死率，同时减少机械通气时间和ICU住院日。也有一些研究得出不同的结论。一项研究显示在不同类型ICU患者中，TPTD可能增加补液量。另一项研究显示和CVP相比，TPTD指导液体管理不能改善预后。但这后两项研究的研究的方案受到了强烈批判。关于监护设备的研究显示设备的使用方案对预后有很大影响。无论哪种技术，使用管理方案有问题，结论肯定会有问题。

机械通气的脱机方案

有研究小组证实自主呼吸试验中EVLW增加可诊断脱机诱导的肺水肿，具有良好的精确性，特异度甚至达到100%。但并不意味着了一定要使用TPTD评估脱机相关性肺水肿，而是如果已使用TPTD技术，行脱机试验时应关注EVLW的变化。

TPTD副作用

TPTD是有创性操作，其创伤性和肺动脉导管差别不大，但TPTD更容易操作。一项多中心前瞻性研究中包含了514名受试者，最常见并发症为穿刺后局部血肿(4.5%)和拔除导管后的局部血肿(1.2%)。其他并发症如局部缺血(0.4%)，脉搏消失(0.4%)和股动脉血栓形成(0.2%)则不常见，而且是暂时性的。拔除导管或行取栓术后均可消除。目前仅有这一项针对并发症的研究，所以对其结论应谨慎看待。但我们认为，与重症患者其他风险相比，这些并发症的发生率是在可以接受范围内的。

该技术不能用于有股动脉假体的患者。合并动脉炎的患者若穿刺两次失败，则不建议为了使用该技术再尝试穿刺。但所有禁忌症都不是绝对的，应根据患者病情评估。对有些进行低风险手术的患者属于禁忌，但对于高风险手术或病情危重患者则可能建议使用。

TPTD在血流动力学监测技术中的位置

▍哪些患者需要血流动力学监测

围手术期评估

围手术期患者，血流动力学监测可用于监测低血容量和氧输送。有两种情况建议使用有创的高级血流动力学监测。一种情况是患者病情复杂，如心脏手术和长时间大手术，需要了解心输出量以外的参数。第二种情况是如果无创性监测手段不可靠，如肝脏手术中血管收缩性变化很大，使用无校正的动脉轮廓分析得到的结果并不可靠。一些心脏手术和腹部大手术的研究显示监测心输出量可减少手术并发症和手术时长。

重症监护室

与围手术期情况不同，ICU尚没有研究说明使用血流动力学管理对病死率是否有影响，因此要证明它的优势有一定难度。重症患者影响预后的因素众多，不太可能通过某种监测手段这一单一因素就能影响病死率。很多其他监测技术也可用于ICU患者，如心电监测，血气分析，这些技术都不能证明能够改善预后。所以ICU重症患者使用血流动力学监测并不是出于对于患者预后的研究，而是因为它能够提供比基础监护如心率、血压更全面的数据。因为动脉血压变化仅能粗略提示心输出量变化，尤其在使用血管活性药时其可靠性更低。监测EVLW可减少容量过负荷的情况。应用高级血流动力学管理可改变临床决策。

基于以上讨论，最新推荐指出对初始液体复苏矛盾的低血压患者应该使用血流动力学监测(图3)。高级血流动力学监测对使用高剂量血管活性药的ARDS患者尤其适用。然而该技术在临床的使用还未达到最新共识的要求。

▍使用哪种TPTD设备?

目前市面上有两种TPTD设备：一种是PICCO 系统，整合到ProAQT平台(Pulsion Medical Systems, Munich,Germany);另一种是VolumeView系统，整合到EV1000平台(Edwards LifeSciences, Irvine,USA)。两种开发商软件包都是有专利权，并非免费开放。但两种系统原理相同，技术差异不大。有两项研究显示这两种设备测量的心输出量和容量指标相近。另一项研究显示VolumeView 系统的脉搏轮廓分析比PiCCO系统准确性稍高。使用VolumeView系统时，若经下腔静脉输注冰盐水，测得的GEDV和推导出的参数会高于实际值。而PICCO系统则对此进行了修正。

▍TPTDvs 肺动脉导管

TPTD/校正脉搏轮廓分析和传统肺热稀释都可以精准地提供包括心输出量在内的血流动力学参数。都适用于病情复杂的患者和重症患者。传统肺热稀释法的优势在于不需要再次校正。但肺动脉导管对心输出量采取半连续监测，使其得到的参数并非实时数值，而是延迟几分钟。而通过校正脉搏轮廓分析得到的心输出量数值则是几秒钟内的平均值。除外心输出量，两种技术提供的是不同类型的参数。PAOP已被多次证明无法准确预测容量反应性，而校正脉搏轮廓分析则能监测患者行被动抬腿实验或呼气末屏气实验时的血流动力学变化。

若患者肺血管通透性指数不同，那么同一个PAOP数值可能对应的EVLW增加的风险程度不同。举个例子，PAOP 在12mmHg时补液可能不会导致肺部正常患者出现肺水肿，但在ARDS患者身上则极有可能出现肺水肿。我们认为心功能指数和全心射血分数比TPTD对心脏收缩功能的评估更直接。

不同于TPTD，肺动脉导管对肺动脉阻抗的评估更直接，尤其适用于右心衰和严重肺动脉高压的情况(图3)。三尖瓣反流可导致心输出量测量误差，虽然这种误差多出现在合并严重反流的情况下，但在测量过程中也要留意。另外肺动脉导管测量中心静脉压和肺动脉压，可以分别评估右心和左心的功能，而TPTD只能评估全心功能。肺动脉导管还有另一个优势在于可直接测量混合静脉血氧饱和度，而不是中心静脉血氧饱和度。

综上所述，两种技术都可用于监测重症休克患者的血流动力学状态，两种技术解答临床医生的不同疑问。临床医生可选择其最擅长的技术。肺动脉导管更适用于急性右心衰和急性肺动脉高压的患者(图3)。

▍TPTD还是心脏超声?必须二者结合

我们无需在TPTD和心脏超声中二选一。心脏超声对心脏结构和功能的全面评估是独一无二的，必须尽早对急性循环衰竭的患者进行心脏超声检查(图3)。但心脏超声检查耗时，很难用于对血流动力学进行实时监测。相比之下，TPTD的优势在于可以由护士同时对几名患者进行监测。此外，TPTD还能够提供心超不能提供的参数，如EVLW。因此，对重症患者应两者结合，并重复监测，以精确评估心功能(图3)。另外，TPTD如果发现全心射血分数或心功能指数突然下降，则会促进临床医生进行心脏超声检查。

总结

TPTD可提供心输出量及其他参数，帮助临床医生进行血流动力学管理。它可检测肺水和肺血管通透性，指导补液治疗。TPTD用于重症和病情复杂患者，提供可靠、精确、全面的心肺状况评估。健康数字管理的科技进步也会不断完善和改进TPTD技术。

▲图1 经肺热稀释法提供的血流动力学参数及校正脉搏轮廓分析

▲图2 用PICCO系统评估胸腔内容积

▲图3 重症监护室血流动力学监测指征

▲表1 经肺热稀释法和校正脉搏轮廓分析的优缺点