综述 icg与容量管理.docx

1、综述 icg与容量管理ICG与容量管理摘 要 应用漂浮导管监测血流动力学变化可以改善高危患者的预后，但其放置过程是创伤性操作且费用昂贵，以经胸生物阻抗技术为基础的无创心排监测系统以其无创，实时，简便，测量准确，重复性好等优点越来越受到人们的重视，尤其是对患者容量状态的指示作用对临床医生的诊断和治疗都必不可少。关键词 ICG，TFC，容量管理随着医学的发展，人们对危重症患者的治疗越来越深入，对血流动力学监测手段的要求不断提高，传统的以肺动脉导管为基础的监测系统已不能满足不同患者的多样性需求。测心排血量在临床中已得到广泛使用，其方法应该是既简单又准确（1）。但目前应用最广泛的是指示剂稀释法、温度稀

2、释法或者直接Fick法，这些技术是有创伤的，代价又较昂贵且易引起并发症，如因置管引起的感染、出血、气胸等（2）。美国每年有超过60万患者接受心脏手术，应用漂浮导管将导致住院时间延长和住院费用额外增加。因此无创血流动力学监测日益受到关注，因为它与患者连接方便，无需担心给患者带来创伤，且患者乐于接受，费用相对低廉。新一代胸腔阻抗法（Thoracic Electrical Bioimpedance，TEB）血流动力学监测仪（即心阻抗血流图仪ICG）具有操作简便、实时测量、测量准确、可重复性好等优点，。ICG操作是经由点状或带状电极发射一个低压（2.5-4mA）高频（70-100kHz）交流电流穿过胸

3、腔。由感知电极探知电阻的改变。胸主动脉血流容量和速度的改变引起了可感知的胸腔导电率的改变。搏动的血流通过胸主动脉引起胸阻抗的改变作为血容量改变的方式（function）（1，3）。这种震荡基线组成的总体胸阻抗（Z0）显示为阻抗的震荡性减少（Z），并且能进一步表达为阻抗的函数（dZ/dt）。这种函数显示与SV成比例，当知道心率时，可以推出CO（1，4-8）。根据CO，胸腔液体含量（TFC）等参数，可以帮助临床医生更好的进行液体管理。本文就心阻抗血流图（ICG）的发展历程，实用性研究，尤其是容量管理做了相关探讨。历史及理论发展1932 年Atzler 利用高频弱电流成功地描记了循环系统的阻抗图。1

4、937 年Mann 利用惠斯电桥原理测量了生物电阻抗的变化。如果把这两个人的实践作为阻抗图检测技术和检测仪器研究工作的开始, 那么至今已经有60 多年。然而真正给阻抗图理论奠基的要算是Nyboer , 他最早采用四电极法对阻抗图作定量计算的研究, 1940 年他证明了圆柱形血管的容积改变和阻抗成正比, 但容积增加时阻抗减小。这就是有名的Nyboer 公式。公式告诉我们, 在给生物体通电的情况下, 就可利用阻抗的变化来反映体内搏动性血流和呼吸造成的容积变化Kubicek等首次将ICG用于实践。1966 年Kubicek 采用恒流式仪器,用环形四电极, 通过阻抗微分图(阻抗对时间的一阶导数图) 计

5、算每搏量获得成功, 并可据此进一步计算心脏泵功能及血液动力学的一些指标。胸腔阻抗法血流动力学监测仪的测量原理是: 根据欧姆定律，电流与电阻成反比。高频电流通过人体时产生阻抗且可以进入深部组织，从而反映内脏血流的容积变化。随着心脏收缩和舒张活动，主动脉内的容积随血流量而变化，故其阻抗也随血流量而变化。心脏射血时，左心室内的血液迅速流入主动脉，主动脉血容量增加，体积增大，阻抗减小；当心脏舒张时，主动脉弹性回缩血容量减少，体积减小，阻抗增大。因此胸腔阻抗将随着心脏的收缩和舒张发生搏动性变化。自20世纪60年代Kubicek为美国太空总署研制出世界第一台应用胸腔阻抗法的血流动力学检测设备至今已发展了3

6、0余年，新一代胸腔阻抗法采用数字化阻抗信号定量技术将对其相应的阻抗变化进行数字化处理，可自行感知阻抗信号的增益，以提高测量和计算的准确性和更新性。它可以连续同步显示生理指标，有助于对心、肺脏进行完整而系统的诊断。这样有助于早期发现并可能预防多器官功能衰竭的发生。阻抗图检测生物体功能最大的优点在于无创伤, 重复性好, 因此除了心脏检测上的应用外, 在其他方面也有较多的应用。例如: 肺阻抗呼吸图可以作窒息监视; 肺阻抗血流图可诊断肺心病。实用性研究血流动力学监测手段多种多样，有创监测如通过Swan-Ganz导管的热稀释法，Fick法和染色剂稀释法属于有创方法；微创检测形式有经食道多普勒超声学检测和

7、不通过Swan-Ganz导管的热稀释法；无创检测核素心血池显像，胸腔阻抗法和部分重复呼吸法。由于胸腔阻抗法无创血流动力学监测系统具有无可替代的优势，受到众多医学界专家的青睐，将其与现存的有创及无创血流动力学监测方法做了多方面的比较，以确定这种方法的准确性，可靠性以及可行性等的国内外研究极多。1，和热稀释法比较 生物阻抗技术是分析心脏搏动时经胸电压相位变化对给定的经胸高频电流变化的反应情况。以胸部生物电阻抗技术为基础的连续无创心输出量（CO）监测设备就是阻抗心动图（ICG，也称NICOM）。Raval等（3）进行了对5个中心包含心脏导管室，心外监护室和重症监护室共111名患者的研究比较ICG和热

8、稀释法（TD）。结果显示ICG和TD的测量值高度相关，在临床环境中具有可接受的正确性。表明这种装置可以使医生在一些目前不能获得CO信息的患者中得到有效信息，以帮助诊断和指导治疗。相比于通过使用肺动脉导管的热稀释法（PAC-CCO）对心输出量进行半持续性测定，Squara等（4）评估了ICG在临床的应用。共收集到65888对测定CO的数据。CO的平均参考值是2.79-9.27L/min。在PAC-CCO稳定期（斜率10%，2SD/mean20%），ICG和热稀释法的相关性r=0.82；误差+0.160.52L/min(+4.011.3%)，相对误差是9.1%7.8%。在85%的患者中相对误差20

9、%。在CO增加期间，两种测量方法在96%的患者中测得的斜率是相似的，同样，在96%的患者中组内相关性成正相关。在CO减少期间，相对应的数值分别为90%和84%。ICG的精确度要优于热稀释法。当血流动力学发生变化时，ICG的改变比热稀释法快3.13.8分钟（p0.01）。Sageman等（5）研究了20例冠状动脉旁路移植术后和瓣膜置换术后的患者，分别记录了216个时点的经热稀释法和胸腔阻抗法所得的CI值，结果表明，二者相关性非常好，r=0.95，精确性=0.40L/minm2，偏差=0.07L/minm2。ICG可以用在许多不需要有创监测的设备中，生物阻抗技术由此而发展起来，但是由于其先天的低信

10、噪比在一些临床设备中的受到限制。为了评价ICG的使用价值，Keren等（6）建立了一个能提供75kHz电流并且记录经胸电压相位改变（d/dt）的装置。CO和d/dt峰值、心率、心室射血时间的乘积相关。结果：9只猪的临床前研究和27名患者的临床研究均显示用血流相关的经胸电流信号转换的方法测量无创CO的可行性，用Swan-Ganz导管和无创心排系统测定的CO值分别为5.18L/min和5.17L/min，在研究值的范围上有很高的相关性（r=0.90）。国内亦有类似研究。孙大金等（7）对16名冠状动脉搭桥的病人用阻抗法、温度稀释法和呼末CO2 法同时测定心排血量。结果：(1) 心排血量:阻抗法与温度

11、稀释法对比相关系数r = 0.83 ( P 0.01) 。阻抗法与呼末CO2 法对比相关系数r = 0.88 ( P 0101) ; (2) 心脏指数:阻抗法与温度稀释法对比相关系数r = 0.73( P 0.01) 。阻抗法与呼末CO2 法对比相关系数r= 0.76 ( P 0.01) ; (3) 每搏量:阻抗法与温度稀释法对比相关系数r = 0.83 ( P 0.01) 。阻抗法与呼末CO2 法对比相关系数r = 0.63 ( P 0.01) ; (4) 每搏指数:阻抗法与温度稀释法对比相关系数r = 0.75 ( P 0.01) 。阻抗法与呼末CO2 法对比相关系数r = 0.66 (

12、P 0.01) ; (5) 外周循环阻力:阻抗法与温度稀释法对比相关系数r = 0.92 ( P 0.01) 。显见ICG和其他有创或无创血流动力学监测方法相关性好，临床应用可靠，具有很高实用性。南京医科大学附属南京市第一医院ICU施乾坤等应用ICG法对6例危重患者进行了监测，结果：CI（有创）=3.000.43L/minm2，CI（无创）=2.960.50 L/minm2，r=0.893，p0.001，表明两组数据相关性好；t检验：p0.05，表明两组数据无显著性差异。PCWP=16.120.86mmHg，TFC=42.31.29kohm-1，r=0.575，p0.001，表明两个指标相关性

13、好，统计学有显著性意义。 说明胸腔阻抗法可以一定程度上代替热稀释法。2，和超声心动图比较基于生物阻抗技术的无创心输出量监测（NICOM）提供了一种便携式方法去评估心室功能，由超声心动优化心脏再同步治疗（CRT）是高劳动强度的。Khan（8）比较了NICOM和超声心动图在简化最佳CRT装置程度的能力。在所有病人中心输出量（co）在优化设置后比基线显著增加（5.661.4比4.351.1L/MIN，P15%的敏感性81%,特异性92%（AUC0.86）。由NICOM确定的最佳房室延迟由超生心动确认，40/47(85%，r=0.89,p0.001)，而心室间延迟则为39/47(83%，r=0.89,

14、p0.001)。可见，和超声心动图相比，ICG是一种简便，可靠，便携式的装置。3，和脉搏轮廓技术比较 Marque等（9）设计比较两种心排监测系统的临床可行性：一个基于脉搏轮廓系统（Flotrac-Vigileo），一个基于生物阻抗系统（NICOM），以持续热稀释法（PAC-CCO）作为参照。连续记录29个患者，每种装置采集12099个同步监测结果（417107/人）。在稳定状态下，NICOM、Vigileo和PAC-CCO相关分别为0.77和0.69。误差为：-0.010.84(NICOM),-0.010.81(Vigileo),无显著差异。NICOM相对误差：94%的患者30%，79%的患

15、者20%。测量值围绕趋势线变异率（精确性）三种方法没有差异。NICOM预测心输出量改变的敏感性和特异性分别为0.91和0.95。ICG的使用范围广泛，可以在多种类型患者中进行血流动力学监测。有创肺动脉导管作为评估血流动力学状态的一种方法历史悠久。而ICG是一种新兴的准确，无创获得血流动力学信息的技术，和有创方法比较风险和花费都大大降低。Silver等（10）进行了前瞻性观察研究以确定是否ICG的使用可以减少CCU中重症患者放置肺动脉导管的需要。结果表明：ICG数据的提供允许医生避免了10/14患者肺动脉导管的放置（71%，95%可信区间（41.9%，91.6%）。当使用ICG时，医生报告信息有

16、用为10/10（100%，95%可信区间（74.1%，100.0%）并且在6/10患者改善预后（60%，95%可信区间（26.2%，87.8%）。ICG能够在CCU患者中代替肺动脉导管帮助临床医师做出医学决定并改善患者预后。在肺动脉高压病人（PH）的治疗中，心排血指数（CI）的测量是一种有价值的诊断和预后判断工具。胸部电阻抗（TEB）能够反映心脏周期中大血管内的血流变化从而可以无损伤地测量心排血指数（CI）。Yung等（11）对于三种不同方法：胸部电阻抗测量心排血指数（CI）TEB（CITEB），直接FICK法（CIFICK）和温度稀释法TD（CITD）在测量心排血指数（CI）的精确度方面进行

17、了三种方式的比较。在此研究中，TEB与创伤性方法之间有很好的相关性（TEB法比较 直接FICK法，TEB法 比较 TD法），两种创伤性方法之间也有良好的相关性（TD法比较 直接FICK法）。TEB法的精确性（偏倚和精度）与温度稀释法不相上下。TEB法是一种方便，便宜的替代方法，而且没有插入右心导管的各种合并症。在测定肺动脉高压病人的心排血指数（CI）方面，TEB法可能成为一种有用的、成本效益划算的无创伤检查法，也是一种用来随访对治疗的反应的富有潜力的工具。Shoemaker等（12）比较了ICG和肺动脉导管（PAC）在急诊创伤患者中的应用。结果表明两种方法相关性好，无创血流动力学监测能提供简便

18、可行，安全有效，持续的监测。Squara等（13）比较了肺复张时生物阻抗和脉搏轮廓两种技术对CO和SV的监测能力，结果：热稀释法CO范围1.6到8.0L/min.经胸生物阻抗法CO，脉搏轮廓分析法CO和热稀释法CO在基线水平测量值分别为：5.01.2,4.71.4和4.61.3L/MIN（无显著差异）；CO的精确度分别为63%（经胸生物阻抗法）和65%（脉搏轮廓分析法）（无显著性差异）。当应用PEEP时，CO降低分别为3312%（经胸生物阻抗法），3114%（脉搏轮廓分析法）和3213%（热稀释法）（无显著性差异）。尽管是有限的20个病人，这个研究有足够力度说明在测量CO和SV的能力上，生物阻

19、抗和用经肺热稀释法校准的脉搏轮廓分析技术是可比的。 任新生等（14）：利用ICG辅助对血流动力学不稳定呼吸衰竭病人选择最佳呼气末正压(PEEP)。测量指标包括心输出量(co)、平均动脉压(MP)、心脏指数(CI)、左室做功指数(LCWI)、前负荷(TFC)、气道峰压(PIP)。当PEEP=0时记录上述指标，并定为初始值。计算CO初始值的9591，9086，8581，8076，75以下的具体值。以3cmH20为为间隔逐渐增加PEEP，同时连续监测无创心功能指标，密切注意CO。在CO为CO初始值的9591，9086，8581，8076，75以下均记录上述数值及检查值(若存在一个以上PEEP值的CO

20、在同一范围内，取PEEP较大值)。结果：当CO降为初始值的8185时，氧合指数较前有显著提高(P005)，CI有所下降(P005)，但MAP及其他数值无显著变化。所以，对于血流动力学不稳定的机械通气患者，通过无创心功能监测相关指标，可帮助选择最佳PEEP。肺动脉导管放置有显著风险并且需要专门训练。技术进步允许更方便适用、无创的临床血流动力学方法。现有的研究很少评价无创血流动力学监测在脓毒症患者的效果。Napoli等（15）假设在急诊室中经历了对脓毒症的早期目标治疗（EGDT）的患者由阻抗心动图无创测量的心指数（CI）和住院病死率相关。研究表明：未幸存者平均CI（2.3L/min*m2,95%可

21、信区间1.6-3.0）小于幸存者（3.2 L/min*m2,95%可信区间2.9-3.5），均差0.9（95%可信区间0.12-1.71）。ICG预测患者死亡率的AUC为0.71（95%可信区间0.58-0.88，p=0.004）。CI2 L/min*m2的敏感性43%（95%可信区间18%-71%），特异性93%（95%可信区间80%-95%），阳性似然比5.9，阴性似然比0.6。由此，对需要EGDT的重症脓毒症和感染性休克患者早期无创测量CI可以发现在最初无创测量的低CI和住院死亡率之间有关联。ICG也有一些不尽人意之处。心阻抗图是一种反映胸腔内心血管容积变化的阻抗变化曲线,与心脏的生理活

22、动和病理变化密切相关,通过分析可得到对临床诊断很有价值的结果。但是,用Kubicek 环形四极法或Sramek 点状电极法测得的心阻抗图是左心和右心循环共同产生的,是一种受多种因素影响的混合信号,缺乏唯一性,不能用于心脏病的定位诊断,这就大大地限制了它的临床应用。生物阻抗法在实践应用过程中,也发现了一些值的研究和探讨的问题。Sageman 等16 指出肥胖、放置胸腔引流管、机械通气、发热、水肿、胸膜渗液和心律失常、严重的心瓣膜病、急性心肌梗塞、血流动力学不稳定等因素均会导致监测结果准确性的下降。学龄前儿童的心功能指标有些与成年人差异很大,所以需要一套特殊指标作为参考,而不宜采用已有的成人标准值

23、来判定儿童的心脏功能。（17）在血管舒张和脓毒症患者，阻抗法测量的心输出量（COic）可能低估真实值。Critchley等（18）对8只麻醉且机械通气的狗进行了实验，使用高精度的流量探测器直接测量CO（COfp）作为参照，通过输注苯肾上腺素和肾上腺素及吸入氟烷改变总外周阻力（TPR）。当TPR变化时从8只狗身上收集到547对CO数据。阻抗法在TPR低时会低估CO，在TPR高时会高估CO。CO误差和TPR有对数相关，相关系数范围0.46-0.89(p0.0001)。说明在涉及重症患者的准确性研究中COic和其他CO测量方法不相符。Fellahi等（19）对25名健康志愿者静息状态下改变血流动力学

24、负荷（PEEP+10cmH2O和抗休克裤），比较ICG和经胸多普勒超声心动图测量的心指数（CI）。结果显示两种方法测得的CI绝对值无相关性，ICG对于监测血流动力学负荷改变是不可靠的。当然，这个结果可能和健康人CI范围狭小，以及对血流动力学负荷改变有代偿作用有关。容量管理ICG是一种可靠的评估患者血流动力学状态的无创方法，它的临床应用越来越广泛，不但对用于对患者CO的监测，其他监测指标也逐渐得到大家的认识，并开发出新的意义，使临床监测手段灵活多样。胸腔液体含量（TFC）就是一种评价胸腔内液体容量改变的“新”参数。没有液体容量状态，尤其是肺部容量状态评价的对心脏状态的评价是困难的而且是不完整的。

25、而TFC就是一个能指示总液体含量的参数，包括细胞内和细胞外。因为它是使用ICG无创测量得到的，成为比较受医生欢迎的辅助方法。使用TFC测量首先要解决三方面问题：1，确定胸腔阻抗(Z)是反映液体改变的正确方式；2，TFC和由环状电极或点状电极测得的Z相关好；3，TFC的临床应用。Petersen等（20）在对因肺炎或心脏疾病引起胸膜渗出的患者胸腔穿刺时使用电阻抗（BoMeds Nccom-3，70kHz）测定胸腔阻抗改变，收集每抽出500ml液体前后以及穿刺术后的数据。发现在胸腔阻抗（Z0）改变和抽出的胸腔液体量之间紧密相关（r=0.97，回归方程y=0.415x+0.093）。分析回归直线上的

26、残留点就可以得到胸腔液体容量的变化趋势，而且发现由阻抗技术得到的胸腔液体含量的改变值在320ml（=2SD）以内。从而验证了胸腔阻抗是反映液体改变的正确方式。生物电阻抗分析是基于身体组织对电流的传导特性进而用阻抗反应组织液体含量的方法。为评价心脏外科术后患者液体积聚情况David等(21)对26名开胸心肺转流术患者术前和术后做了观察性研究，发现外科术后，液体积聚导致全身和手臂，躯干等局部的生物电阻抗降低。由液体平衡测得的液体积聚和全身或局部阻抗改变具有良好相关性。液体积聚的主要部位在躯干（71%）。该研究再次验证了胸腔阻抗是反映液体改变的正确方式。门诊透析病人可能存在血流动力学风险。最近显示生

27、物阻抗技术可提供准确，无创，连续的CO测量并且估算出胸腔液体含量（TFC）。Niloufar等（22）使用ICG以分钟为单位收集单中心患者透析时的TFC和CO改变，也测量体重，血细胞压积和液体移动量（FR）的改变。结果：在3-4小时的透析期间，所有患者IFC降低平均值5.47.9/k，体重降低1.480.98kg，液体移动量2.071.93L。TFC和体重（r=0.80，p0.0001）及FR（r=0.85，p0.0001）均有较好相关性。FR和TFC回归直线的方程为：FR=1.0024-0.1985TFR。从而验证了TFC可以有效代表体内容量状态。Sanidas等（23）为评价利尿剂对血流动

28、力学的潜在影响并且判断经验应用利尿剂是否对胸腔液体含量（TFC）有实质性的影响，对248名高血压患者和68名健康人进行了研究，结果表明：经验应用利尿剂组的高血压患者比应用其他降压药物，不治疗组及健康对照组的TFC都显著降低。从另一方面证实TFC可以有效代表体内容量状态。为了验证TFC和由带状电极或点状电极测得的阻抗（Z）相关好，Water等（24）设计了一个塑料模型，由点状电极测得的最终的Z值及其计算出的TFC值和环状电极得到的相似，它们对输注生理盐水的反应是平行的。最终得到的TFC值的方程分别为：TFC=0.062*ml生理盐水+0.186（环状电极），TFC=0.052*ml生理盐水+4.

29、00(点状电极)，二者相关性好（r=0.999，p0.001）。为了及早发现慢性心功能不全患者的舒张功能障碍，寻找简便有效的指标，Malfatto等（25）比较了120名经适当治疗的慢性进展性收缩性心衰患者的组织多普勒成像（TDI）测定的左室舒张功能和脑钠肽（BNP）联合胸腔液体含量（TFC）方法得到的结果。在所有患者中，冠状环面比率（E/E）和TFC及BNP水平显著相关（p0.001）。而且，综合BNP350pg/ml和TFC35/k指示患者舒张功能不全（定义为E/E 15），敏感性95%，特异性94%。可见，联合TFC和BNP能够正确指示大部分患者的舒张功能不全。因此，或者是活动中的患者或

30、者是超声评估不能做时，可以使用ICG这种易于掌握，操作不受限制的装置对异常的血流动力学状态进行评价。从中可见TFC评估机体容量状态较之目前的其他方法是简便易行的。单纯应用TFC评价患者液体状况可能略显偏颇，一些研究者把ICG和其它简便可行的评价容量状态的指标结合起来，以使测量的结果更接近实际水平，为临床医生提供更准确的指示。被动抬腿试验（PLR）是一个床旁检测手段，相当于调动了250ml腓静脉内的血液回流到心脏。为研究使用基于生物阻抗技术的无创心排监测装置（NICOM）联合PLR预测液体反应性（FR）的可行性，Benomar等（26）对75名心脏外科术后患者进行ICG连续记录心输出量（CO）在

31、基线，PLR时和静脉输注500ml胶体液时。以基线水平CO的最小显著性改变（LMSC）评价ICG精确性。结果：LMSC为8.85%。基线CO为4.171.04L/MIN，PLR时CO为4.381.14L/MIN，回到基线是CO为4.161.08L/MIN，补液后CO为4.851.41L/MIN，补液后的CO改变和PLR后的CO改变高度相关：Y=0.91X+4.3 ,R=0.77.PEARSON相关参数显示，开始的最佳匹配显示位于PLR0%,预测FR0%。使用这种匹配，PLR预测FR的敏感性为88%，特异性100%。可见，在该类患者群中使用ICG系统联合PLR预测FR在临床上是可行的。当患者血压

32、下降时，ICG进行的PLR测试可以帮助医生区分临床表现相似而实际情况完全不同的患者：对无液体反应者复苏以升压药和强心剂为主；对有很强液体反应者需要适当液体复苏。一个实际病例很说明问题。急性左心衰患者入ICU时T37.8，P110次/分，R40次/分，BP138/68mmHg，房颤，心室率140次/分，两肺闻及湿罗音，测CVP=20mmHg，应用胸腔阻抗法测量SV=60ml/beat，TFC=47kW-1，提示每搏量尚可，容量负荷过重，故立即进行床边血液超滤减轻容量负荷，获得了满意的效果，HR、BP、SV明显好转，CVP和TFC明显下降至正常范围，患者的临床症状也显著改善，说明TFC的监测值变化与临床相符，具有很强的指导和评价治疗效果的意义。胸腔阻抗法可以应用于心衰患者、高血压患者、透析患者、各类休克患者的血流动力学监测。 总之，我们的初步研究表明，与有创监测相比，胸腔阻抗法所测数据同样准确可信，而且具有良好的指导临床治疗的价值。 总结老年冠心病病人，大多同时伴有其他重要器官疾病，如高血压和糖尿病等。这些病人的全麻诱导