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1、首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院无创血流动力学监测赵立红赵立红首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院血流动力学（血流动力学（HemodynamicsHemodynamics）是血液在循环系统中运动的物理学，通过对作用力、流量和容积三方面因素的分析，观察并研究血液在循环系统中的运动情况。血流动力学监测（血流动力学监测（HemodynamicHemodynamic Monitoring Monitoring）是指依据物理学的定律，结合生理和病理生理学概念，对循环系统中血液运动的规律性进行定量地、动态 地、连续地测量和分析，并将这些数据反馈性用于对病情发展的
2、了解和对临床治疗的指导。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院血流动力学参数及计算方法血流动力学参数及计算方法首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院在血流动力学的发展史上具有里程碑意义的是应用热稀释法测量心输出量的肺动脉漂浮导管（Swan-Ganz Catheter）的出现，从而使得血流动力学指标更加系统化和具有对治疗的反馈指导性 应当强调强调的是，临床上一些需要常规观察的指标，如血压、心率、皮肤色泽温度、尿量等等，也是血流动力学不容忽视的基本参数 首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院血流动力学监测血流动力学监测有创血流动力学监测有创血流
3、动力学监测(invasive hemodynamic monitoring)：通常是指经体表插入各种导管或监测探头到心腔或血管腔内，利用各种监测仪或监测装置直接测定各项生理学参数无创血流动力学监测无创血流动力学监测(noninvasive hemodynamic monitoring)：是应用对机体组织没有机械损伤的方法，经皮肤或粘膜等途径间接取得有关心血管功能的各项参数，其特点是安全、无或很少发生并发症 首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院无创血流动力学监测无创血流动力学监测生物阻抗法生物阻抗法多普勒超声法多普勒超声法 经食道超声多普勒法经食道超声多普勒法(TED)经气道
4、超声多普勒法经气道超声多普勒法(TTD)部分二氧化碳重复吸入测定法（部分二氧化碳重复吸入测定法（RBCO）首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院生物阻抗法生物阻抗法原原理理:利利用用心心动动周周期期中中胸胸部部电电阻阻抗抗的的变变化化来来测测定定左左心心室室收收缩缩时时间间间间期期并并计计算算出出每每搏搏量量，然然后后再再演演算算出出一一系系列列心心功能参数功能参数。基本原理基本原理:欧姆定律（电阻电压欧姆定律（电阻电压/电流）电流）首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院 随着心脏收缩和舒张活动，主动脉内的容积随随着心脏收缩和舒张活动，主动脉内的容积随血流量
5、而变化，故其阻抗也随血流量而变化。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。积减小，阻抗增大。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院发展史发展史1907年年Gramer发现心动周期中有电阻抗变化发现心动周期中有电阻抗变化1940年年Nyboer首首先先用用四四电电阻阻法法记记录录到到与与心心动动周周期期一一致致的的阻抗变化
6、，同时计算出阻抗变化，同时计算出CO1966年年Kubicek采采用用直直接接式式阻阻抗抗仪仪测测定定心心阻阻抗抗变变化化,推推导导出出Kubicek公式：公式：SV=P*(L/Z0)ZTZ/S。1981年美国学者年美国学者Sramek提出胸腔呈锥台型，将公式作提出胸腔呈锥台型，将公式作了修正：了修正：SVVEPTTZ/Z0，将该数学模式储存于计，将该数学模式储存于计算机内，研制成算机内，研制成NCCOM13型（型（BOMed）Kubicek WG,Karnegis JN,Patterson RP,et al.Development and evaluation of an impedance
7、 cardiac output system.Aerosp Med 1966;37:12081212Sramek BB.Hemodynamic and pump-performance monitor-ingby electrical bioimpedance:New concepts.Problems inResp Care 1989;2:274-290首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院NCCOM操作简单操作简单:8 枚电极分别置于颈部和胸部两侧枚电极分别置于颈部和胸部两侧,即可同步连续显示即可同步连续显示 HR、CO 等参数的变化。它不仅能等参数的变化。它不仅能反映每
8、次心跳时上述各参数的变化反映每次心跳时上述各参数的变化,也能计算也能计算 4、10 秒秒的均值。的均值。TEB 是无创连续的是无创连续的,操作简单、费用低并能动操作简单、费用低并能动态观察态观察 CO 的变化趋势的变化趋势 Shoemaker WC,WoCC,Bishop MH,et al.Multicenter trial of a new thoracic electrical bioimpedance device for cardiacoutput estimation.Crit Care Med 1994;22(12):1907-1912.Zacek P,Kunes P,Kobzov
9、a E,et al.Thoracic electrical bioimpedance versus thermodilution in patients post open-heart surgery.Acta Medica(Hradec Kralove)1999;42(1):19-23.首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院新新 型型 的的 阻阻 抗抗 监监 测测 仪仪(BioZ system,Cardiodynamics International Corporation,San Diego,CA)增加呼吸过滤器、程序数字化及加快测量速度。增加呼吸过滤器、程序数字化及加快
10、测量速度。提提供供连连续续监监测测：心心率率、每每搏搏量量、心心排排血血量量、胸胸腔腔液液体指数、射血速率和心室射血时间。体指数、射血速率和心室射血时间。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院优优点点:操操作作简简单单、费费用用低低、能能动动态态观观察察心心排排血血量量的的变变化化趋势趋势缺缺点点:抗抗干干扰扰能能力力差差(如如肥肥胖胖,胸胸腔腔积积液液,胸胸引引,水水肿肿严严重重心瓣膜病心瓣膜病)Koobi T,Kaukinen S,Ahola T,et al.Non-invasive measurement of car-diac output:whole-body im
11、pedance cardiography in simultaneous comparison with thermodilution and direct oxygen Fick methods.IntensiveCare Med,1997;23:11321137Weil MH.Electrical bioimpedance for noninvasive measurement of cardiac output.Crit Care Med,1997;25:1455Sageman WS,Amundson DE.Thoracic electrical bioimpedance measure
12、ment of cardiac output in postaortocoronary bypass patients.Crit Care Med,1993;21:11391142首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院生物阻抗法生物阻抗法多普勒超声法多普勒超声法 经食道超声多普勒法经食道超声多普勒法(TED)经气道超声多普勒法经气道超声多普勒法(TTD)部分二氧化碳重复吸入测定法（部分二氧化碳重复吸入测定法（RBCO）首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院食道超声多普勒法食道超声多普勒法操作方法操作方法:将一个带有多普勒和M型超声探头的导管经口插入食道304
13、5cm，根据主动脉壁和血流波形及多普勒声音调整探头位置至获得满意信号，即可测定降主动脉血流，主动脉直径，外周血管阻力等血流动力学参数。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院食道超声多普勒法食道超声多普勒法通过测定红细胞移动的速度推算降主动脉的血流通过测定红细胞移动的速度推算降主动脉的血流其其M型型探探头头可可直直接接测测量量降降主主动动脉脉直直径径大大小小，从从而而提提高高了了测测量量结果的准确性结果的准确性计算公式为计算公式为:CO降主动脉血流降主动脉血流降主动脉横截面积降主动脉横截面积70首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院食道超声多普勒法食道超声多普
14、勒法优优点点：主要用于围术期血流动力学监测，以指导临床治疗。除了测定CO以外，血流波形还能提供心肌收缩、前负荷、后负荷等左心功能信息缺缺点点：经食道导管定位较难，易受手术操作及电刀干扰，不适用于神志清醒，食管疾病，主动脉球囊反搏及主动脉严重缩窄病人首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院生物阻抗法生物阻抗法多普勒超声法多普勒超声法 经食道超声多普勒法经食道超声多普勒法(TED)经气道超声多普勒法经气道超声多普勒法(TTD)部分二氧化碳重复吸入测定法（部分二氧化碳重复吸入测定法（RBCO）首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院气道超声多普勒法气道超声多普勒法原原
15、理理:通过测定主动脉横截面积（A）和平均血流速度（V）计算出CO，公式如下：COVA优点：优点：测定点靠近主动脉弓起始部分的升主动脉，升主动脉与气管的关系比降主动脉与食道的关系固定不仅可连续监测CO，还可计算SVR或SVRI，使某些病人免除肺动脉导管的检查首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院气道超声多普勒法气道超声多普勒法缺点缺点病人必需进行气管插管，不适用于需长时间测定的病人。TTD导管的任何变动都会使测定结果发生误差，烦躁病人和清醒儿童导管位置难以固定。超声束与主动脉之间的夹角对测定影响大，获得和保持最佳信号需时较久。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛
16、医院生物阻抗法生物阻抗法多普勒超声法多普勒超声法 经食道超声多普勒法经食道超声多普勒法(TED)经气道超声多普勒法经气道超声多普勒法(TTD)部分二氧化碳重复吸入测定法（部分二氧化碳重复吸入测定法（RBCO）首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院1985年年Gedeon和和Roy根据改良的根据改良的FICK法研制出对呼法研制出对呼出和部分重吸入气体中二氧化碳监测来间接推算出和部分重吸入气体中二氧化碳监测来间接推算CO的方法。这种测量方法被的方法。这种测量方法被Novametrix公司采纳，制成公司采纳，制成整机整机(NICO无创心输出量监测仪无创心输出量监测仪)供应市场。供应
17、市场。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院FICK 氧消耗测量心输出量的方法由氧消耗测量心输出量的方法由 Fick 在在 1870 年提出。年提出。其理论基础为，在一定时间内，呼吸消耗的氧其理论基础为，在一定时间内，呼吸消耗的氧气量应该等于血液中增加的氧气量，后者就是气量应该等于血液中增加的氧气量，后者就是这段时间内心脏搏出血量和血液中氧气浓度差这段时间内心脏搏出血量和血液中氧气浓度差的乘积，从而可计算心输出量的乘积，从而可计算心输出量首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院直接直接Fick氏法用氧耗量氏法用氧耗量(VO2)和动脉、混合静脉和动脉、混合静脉血
18、氧含量差血氧含量差(CaO2-CvO2)计算计算CO计算公式为：计算公式为：CO=VO2/（CaO2-CvO2）监测的是有通气部分的肺毛细血管血流量监测的是有通气部分的肺毛细血管血流量首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院由于氧耗量测量困难，故以此为基础，利用二氧化碳弥由于氧耗量测量困难，故以此为基础，利用二氧化碳弥散能力强的特点作为指示剂，推导出以散能力强的特点作为指示剂，推导出以CO2浓度及消除浓度及消除率来推算率来推算CO的公式的公式:CO=VCO2/(CvCO2-CaCO2)其中其中VO2为为CO2消除率，消除率，CaCO2及及CvCO2分别为动脉、分别为动脉、混合静
19、脉血混合静脉血CO2含量含量首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院心排血量值（心排血量值（CO）心输出量通过肺泡有通气）心输出量通过肺泡有通气的部分（即肺泡毛细血管血流量）的部分（即肺泡毛细血管血流量）+心输出量中心输出量中未进行气体交换部分（即分流部分）。未进行气体交换部分（即分流部分）。前者是测量值，后者是测算值。前者是测量值，后者是测算值。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院CaCOCaCO2可通过呼气末可通过呼气末CO2浓度浓度(ETCO2)与与CO2解解离曲线间接推算，离曲线间接推算，由于由于CO2在体内储存体积较大在体内储存体积较大,而短时、少
20、量重而短时、少量重吸入部分吸入部分CO2对混合静脉血对混合静脉血CO2浓度几乎无影响，浓度几乎无影响，故假设基础状态和重吸入期故假设基础状态和重吸入期CvCOCvCO2浓度不变，浓度不变，肺内分流量肺内分流量肺内分流量肺内分流量可利用可利用NICO监测仪监测的经皮血氧监测仪监测的经皮血氧饱和度饱和度(SPO2)和吸入氧浓度和吸入氧浓度(FiO2)，根据，根据Nunn分流图估算出肺内分流量。分流图估算出肺内分流量。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院RBCO操作过程操作过程RBco测定的具体操作步骤为测定的具体操作步骤为:在气管导管和呼吸在气管导管和呼吸机机Y型环路之间加上一
21、个型环路之间加上一个CO2分析仪、三向活瓣分析仪、三向活瓣及死腔环路，向及死腔环路，向NICO监测仪输入患者的性别、监测仪输入患者的性别、身高、体重和当日的血气分析结果，即可连续身高、体重和当日的血气分析结果，即可连续自动监测心输出量、心脏指数和每博输出量等自动监测心输出量、心脏指数和每博输出量等指标。指标。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院RBCO操作过程操作过程一个测量周期为一个测量周期为3 min，其中，其中60 s分析基础值，分析基础值，然后三向活瓣开放，死腔环路内流入上次呼出然后三向活瓣开放，死腔环路内流入上次呼出的部分气体的部分气体(150200 ml)再随吸
22、气重新吸入，持再随吸气重新吸入，持续时间为续时间为50 s，所测的数值为重吸入期数值，接，所测的数值为重吸入期数值，接着经过着经过70 s恢复到基础状态，基础值与重吸入值恢复到基础状态，基础值与重吸入值的差用于计算的差用于计算CO。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院优点优点由于其建立在由于其建立在Fick原理基础上，故具有科学性，结果可靠，其原理基础上，故具有科学性，结果可靠，其与温度稀释法有良好的相关关系。与温度稀释法有良好的相关关系。操操作作简简单单，随随着着软软件件升升级级，现现已已可可在在患患者者保保留留自自主主呼呼吸吸情情况况下下连续监测连续监测CO。对对病病人
23、人无无创创伤伤和和无无害害，影影响响仅仅是是间间歇歇性性地地外外加加死死腔腔量量而而引引起起PaCOPaCO2 2短短暂暂的的上上升升约约1010（2 25mmHg5mmHg）。一一般般可可忽忽略略这这种种影影响响，除除非非病病人人有有严严重重呼呼吸吸衰衰竭竭或或颅颅内内压压急急剧剧增增高高，不不能能将将此此上上升升的的COCO2 2分压影响予以清除。分压影响予以清除。Kuck K,Orr JA,Haryadi DG,et al.Evaluation of the NICO2partial CO2rebreathing cardiac output monitor in spontaneous
24、ly breathing animals.Anesthesiology,1999;91:560TsuJimoto S,Arimura Y,Kuroda N,et al.Introduction and clinical evaluation of a new non-invasive cardiac output monitor(NICO)based on Fick partial CO2rebreathing method.Masui,2001;50:799804Binder JC,Parkin WG.Non-invasive cardiac output determination:com
25、-parison of a new partial-rebreathing technique with thermodilution.Anaesth Intensive Care,2001;29:1923首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院监测指标较多：监测指标较多：心心排排血血量量（CO)、心心排排指指数数(CI)、每每搏搏量量(SV)、肺肺毛毛细细血血管管血血流流量量（PCBF)、呼呼气气末末二二氧氧化化碳碳分分压压（ETCO2）、吸吸入入CO2浓浓度度、呼呼吸吸频频率率（RR)、氧氧饱饱和和度度(SpO2)、CO2清清除除率率、PEEP、MAP、吸吸气气峰峰压压(P
26、IP)、分分钟钟通通气气量量(MV)、顺顺应应性变化、气道阻力等。性变化、气道阻力等。首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院缺点缺点患者的通气血流比例不匹配将会导致患者的通气血流比例不匹配将会导致CO 出现偏出现偏差，在高心输出量状态和肺泡死腔增加的情况差，在高心输出量状态和肺泡死腔增加的情况下下RB CO偏低偏低此外该种监测方法仅能此外该种监测方法仅能局限局限局限局限在气管插管的机械在气管插管的机械通气的病人通气的病人Nilsson LB,Eldrup N,Berthelsen PG.Lack of agreement between thermodilution and CO2-rebreathing cardiac output.Acta Anaesthesiol Scand 2001;45:680-685.Gama de Abreu M,Winkler T,Pahlitzsch,et al.Performance of the partial CO2 rebreathing technique under different hemodynamic and ventiltion/perfusion matching condtions.Crit Care Med 2003;31:543551.首都医科大学附属首都医科大学附属北京天坛医院北京天坛医院