1、飞利浦（中国）投资有限公司医疗系统部临床应用高级顾问 教授王如相 编著 1前 言新近由飞利浦科技公司医疗部，向我国医学界推荐的“ 脉波轮廓与温度稀释联合应用的 PiCCO“监测技术，是一项创伤与危险性小、仅用一条中心静脉和动脉导管就能简便、精确、连续、床边化监测心排血量、外周血管阻力、心搏量变化，用单次温度稀释可测出心排血量、胸内血容量、和血管外肺水，同时为肺水肿严重程度和心脏前负荷状态提供宝贵资料，使危重症血流动力学监测与处理得到进一步提高，近年来，已得到国外不少学者的重视与推荐。鉴于目前国内尚未见此项技术应用的文献报道，国内读者大多数可能还较陌生。作者在近 10 余年来 130 篇有关文献
2、中，选 60 篇重点文章，以临床应用手册形式，尽量遵循技术历史 发展过程地向读者简介 PiCCO 技术及临床应用知识（仪器操作方法请见仪器附带的使用说明书）。重点概述如下内容：1经典的 Fick 氏氧量法 染料稀释温度稀释PiCCO 的基本原理，尤其是 PiCCO 几经修改的测定技 术和推算公式。 2列举了 PiCCO 与金标准的肺动脉导管温度及染料心排血量等测定，具有可性信的比较资料。3该项新技术可广泛应用的技术优势。4临床应用的基础知识、国外应用现状。5适应症与禁忌症6临床应用举例。7在常见问题中，深入浅出地对临床应用中的基本原理、使用的技 术、影响因素、使用注意事项、及某些涉及面较广的争
3、议问题 与文献，作了特殊的解 释与介绍。 28作者在文中结合临床危重症病情复杂多变的现实，建议临床医生应用此技术时， 应想到此技术仍在不断发展中，特 别强调正确 对待和掌握新技术和多种影响因素之间的关系与作用。 对多年熟悉的压力测定仍不应忽视。心排血量的理论与实践，内容丰富，涉及面广，新技术不断涌现与改进，作者以此技术手册抛砖引玉，期望我国有关临床工作者用好此技术，做出理论与实践新贡献以及合理客观评价。作者临床经验与水平有限，不当之处，敬 请专家与读者批评指正。 编著者 2002 年 4 月 20 日目 录1 引言 12 心排血量及脉波指示剂连续心排血量(PiCCO)监测技术简介 421 基本
4、原理 4211 Fick 氏原理 4212 PiCCO 监测基本原理 52121 脉波轮廓心排血量 52122 指示剂稀释法 721221 温度-染料双指示剂心排血量 9321222 单一温度指示剂心排血量 1322 导管与仪器 153 临床应用 1731 基 础知识 173. 1. 1 心排血量方面 173. 1. 2 胸内血容量 183. 1. 3 血管外肺水 2032 临床 应用技术优势 与现状 2333 适应症与禁忌症 2534 临床应用举例 264常见问题解答 295重要参考文献 37-4041 引 言人类复杂的循环系统最主要功能 输送营养物质-排出代 谢产物 维持生命与活力血液循
5、环的容 积、流量、压力、阻力是判定循环器官功能的重要指标心排血量测定是其中首要数据例如：血压(BP)心排血量（CO)周身血管阻力(SVR)心排血量(CO)心率(HR)每次心搏量（SV）(每次心搏量受前、后负荷，心肌收缩力，心肌顺应性影响)周身血管阻力(SVR)平均动脉压(mBP)右房压(RAP) 心排血量(CO)80(CO 是独立的 变量，循环血容量,血管弹性与张力，血管腔径及总长度，血液粘滞度与介质、体液、神经的调节均参与其中)心排血量是血流动力学重要组成部分，是临床医生了解危重病人循环状态及心功能判定的重要5数据。近代科学家们一直对心排血量（CO）的测定与监测寄予极大关注，不同原理、技术与
6、途径心排血量测定，可谓种类繁多 19,52,53,28：1 Fick 氏氧量法 2 染料稀释法（心脏绿，同位素，锂离子等） 3温度稀释法（单次冷、室温液，连续加热的肺动脉导管，静-动 脉导管法等）4电磁血流量计法（经血管外、导管顶端等） 5生物电阻抗血流图法6X 线心血管造影法 7放射性核素心血管扫描法8超声心动图及多普勒（经胸廓，经胸骨上窝，经食道，经肺动脉导管）9 Fick 氏 CO2 法，惰性气体测定法（单次或多次呼吸平衡法、指数法）10. 核磁共振法 11. 正电子发射断层扫描12脉波轮廓法（经主动脉、股动脉、 桡动脉、指脉等）无创、简便、精确、连续、经济、多数据联合应用的心排血量监测
7、,已成为当前临床工作追求的新目标。6近十年来，一种能减少病人创伤与危险的脉波轮廓与温度稀释联合应用的Pulse indicator Continous Cadiac Output (PiCCO)技术， 历经多年在其准确性、精确度、可行性临床观察与研究，以及公式校正、导 管、仪器等方面的不断改进，近年来已被欧美国家推向临床应用。PiCCO，可提供如下监测 参数： 经肺温度稀释： 心排血量（CO）， 胸内血容量*（ITBV），血管外肺水（EVLW ）。脉波轮廓计算： 连续心排血量（CCO）， 心搏容积（SV）心搏容积变量（SVV）， 外周血管阻力（SVR），成人及小儿均能采用 4，7-9，33。7
8、2 心排血量及脉波指示剂连续心排血量（PiCCO）监测技术简介2.1 基本原理2.1.1 Fick 氏原理 1：早在 1870 年，Adolph Fick 就发表了著名的 氧耗量测定心排血量法，并成为后来许多新技术的经典的基本原理。他依据质量守恒定律描述为：某特定物质在系统末端流出的量等于该物质流入端的量跟系统流入端与流出端之间减少或增加的量之和。Fick 氏原理需要一种指示物质加入到恒速血流中，当时,先发现氧是较好指示物，心排血量直接跟代谢 率和氧耗量呈线形相关，而且从肺测定氧摄取率和血氧含量很容易。1936 年 Berkson 确立了人体代谢率与体表面积呈比例变化。 8Fick 氏公式如下
9、：Fick 氏法误差原因1. 来自标本和分析方面的误差:采血部位指示剂混合不当;仪器未准备好；氧被解离；血 红蛋白浓度不准或有凝块;呼出气漏气。2. 心排血量变化造成的误差:Valsava 动作造成心排血量 变化；病人正在输血或大量输液；病人正在用正性肌力药。 3. 呼吸变化造成的误差:肺容量变化；呼吸频率变化。Fick 氏原理示意图 每分钟从滚带上走过 1 瓶(每瓶 1 升) 的牛奶中收集 0.1 升,问 10 分钟将收集多少?2.1.2 PiCCO 监测的基本原理：2.1.2.1 脉波轮廓心排血量法（Pulse Contour Method for Cardiac Output-)/(mi
10、n/()min/( 22LlOvCalVLCO9COPC）：早在 1899 年，Frank 在著名的系统循环模型中,就阐述了动脉压力波形计算心搏量的概念，随后几十年间出现了许多用动脉压力波形测定 CO 的计算公式，直到 1983 年，Wesseling 提出心搏量同主动脉压力曲 线的收缩面积成正比， 对压力依赖于顺应性及其系统阻力,并做了压力、心率、年 龄等影响因素校正后， 该法才得到认可 10，随后由德国和美国某些厂家生产供实验用的仪器，并逐步转向临床 4，7-10，其波形计算模式（ 见图 1），其公式如下：VS AS / Z （1）（VS 为每搏出量 ml 数， AS 为主动脉压力波收 缩
11、面积以 mmHg 表示，Z 为系统 血管阻力） 图 1. 为动脉压力波形与时间的关系图。PS 代表收缩压， Pd 代表舒张压，( As 是压力- 时间曲线的收缩部分下的曲线面积，右上角为 Vs（心搏量）同 As 和血管阻力（Z）相关公式。 )为了消除压力、心率、年龄、对阻力的影响，Wesseling 对 Z 值作了如下校正：Z a /（b c MAP d HR e A） （2）（a 为另一测定法同时测定的 CO 值，b、c、d、 e 为实验测 定的常数值）COPC（L/min）= HR AS / Zao （3）Zao 为主动脉阻力， 每个人主动脉阻力不同且为未知数，需要一个校正步骤来确定它，W
12、esseling 提出用另一方法同时测得的 CO 值作为参考校正常数（COref），公式如下：10Zao = COpc / COref Zao（个人） （4）PiCCO 则采用相继三次冷稀释股动脉心排血量（COa）的平均值作为 COref来校正 Zao，其中包含了 Zao（个人）值。在监视器上所显示的 COpc 值是前 30 秒逐次心搏量的平均值。PiCCO 还要采集监护仪上的 HR，ABP，CVP 用来计算SVR。 主动脉血流和主动脉末端(股动脉或其它大动脉)测定的压力之间的关系,是由主动脉顺应性函数所决定的,即主动脉顺应性函数具有同 时测定的血压和血流(CO)共同特征。 利用与连续动脉压同
13、时测定的经 肺温度稀 释心排血量来校正脉波轮廓分析中的每个病人的主动脉顺应性函数(见图 2.)。图 2. 主动脉顺应性与血压及血流的关系示意图CCO 法为了做到心排血量的连续校正,需要用温度稀释心排血量来确定一个校正系数(cal), 还要计算心率(HR), 以及压力曲线收缩 部分下的面积(P(t)/SVR) 与主动脉顺应性 C(p)和压力曲线波形(以压力变化速率(dp/dt) 来表示)的积分值(见图 3.)。动脉压 力波要求无阻尼与干扰以便 COpc 正确计 算 1，4，7。PCCO = cal HR P(t)/SVR + C(p) dp/dt）dt （5）11图 3. 脉波轮廓心排血量的校正
14、公式2.1.2.2 指示剂稀释法（Indicator Dilution Methods ）:早在 1897 年，Stewart 首先将人造指示剂直接注入血流，然后在其下游测定其平均浓度和平均传输时间， 计算出心排血量。1947 年经 Hamilton 等改进并推广为著名的 Stewart-Hamilton 指示剂稀释心排血量 计算公式 11。CO 60 I /T （6） 为指示剂平均浓度， T 为曲线总间期，I 为指示剂注入量，60 为秒数。1954 年 Fegler 等提出温度稀释心排血量计算公式（见图 4）：CO（L/min）= VI（TbTi）Di Si / ADb Sb 60 /100
15、0 （7）Vi 为注入剂容量 Tb、Ti 为血温和指示剂温度， Di、Db 为注入液和血的密度，Si、Sb 为注入液和血的比热。 A 为 稀释曲线下的面 积， A 应该用积分法计算。 5%糖液与血的比热密度为1.08。K 为导 管生 产厂提供的温度感知器的 热感常数。CO（L/min）= Vi（TbTi）1.08K 60/1000 (8 ) dtTb)(12图 4. 自然对数温度稀释曲线及其曲线下的面积示意图Hamilton 等为了消除指示剂再循环，对浓度-时间曲线尾部确切时间和曲线下面积计算方面的影响，他 们在半对数纸上绘制浓度-时间曲线，然后在降支顺势划一条线，这样就为指示 剂浓度的准确地
16、消散，并理解为单一指数阐明了原理。还指出曲线上升支缺乏瞬时混合而复杂，冲洗曲线随着指示剂流向血管树而消散，下斜的起始部分确实符合一条冲洗曲线（当今已可用计算机贴现技术展示染料浓度-时间曲线的下斜部分）（见图 5）。值得注意的是指示物必须与血液完全混合、大多数指示剂必须在再循环之前通过采样点、可能的误差可来自流量、流速、消散速度不同的并行联合腔室 1。13图 5. 为指示剂稀释原理图: A 为指示剂注入点,随后指示剂随血流扩散,园点代表指示剂,在 B 或 C 采样点可记录到升高与下降的指示剂浓度时间曲线.另外可 见到指示剂再循环的浓度升高曲线，其降支尾部（虚线）必 须用浓度对数变换或曲线贴现技术
17、进行外延处理。2.1.2.2.1 温度-染料双指示剂稀释心排血量法（Thermo-dye double indicator 14dilution CO technique）1951 年，Newman EV 等在染料稀释法浓度- 时间曲线波形分析中，提出了如下机理 51：平均传输时间（MTT）是由到达探测器的第一个指示 剂微粒的时间点与第一个和其后所有指示剂微粒显现时间的平均差共同组成，冷指示剂弥散和流传到血管外的部分取决于时间、 热传导率、 热负载量和血管面积，而染料迅速与血 浆蛋白结合，因此，染料通过心脏、肺血管、主动脉时被限定在血管内腔，据此可计算出两种分布容量：依平均传输时间法计算的胸内
18、血容量（ITBV）等于染料流量乘以染料平均传输时间： ITBVMTT = Qdye MTTdye依平均传输时间法计算的温度分布总容量（TTV）等于温度流量乘以温度平均传输时间： TTVMTT = QT MTTTEVTVMTT（血管外温度容量） TTVMTT ITBVMTT ； EVTV EVLW依稀释曲线衰减法计算的肺温度衰减容量（PTV DT）等于温度流量乘以 测定的温度指数衰减时间： PTVDT QT tDTT 依稀释曲线衰减法计算的肺染料衰减血容量等于染料流量乘以测定的染料指数衰减时间： PBVDT QT tDTdye 染料与温度流量在血管内相等上述计算方法出自两种假设 60, 1,30
19、（见图 6，7）： （1）作为具有指示剂完全混合和恒定液体流速的单一混合腔室，其稀释曲线随着时间呈指数形式衰减（衰变）。（2）作为若干个不同的串联混合腔室，虽然流率相同，但混合的容量不同，其稀释曲线衰减（衰变）状态，取决于最大腔室。 15图 6. 心血管系统混合腔室的示意图16图 7. 指示剂稀释曲线和时间取值图: In c(1)为浓度自然对数,At 为显现时间，DSt 为指数曲线下斜时间，MTt 为平均传输时间。1966 年 Pearse 等在心肺实质容量测定中， 进一步在临床上确定了从中心静脉同时注入温度染料两种指示剂，在股动脉除了测定心排血量，可计算出不透过血管壁的血管内染料容量（胸内心
20、血管）和透过血管壁的温度容量（肺血管外腔隙）47（见图 8）。17图 8. A 可弥散的冷指示剂(o)和不可弥散的染料指示剂(x)同时注入中心静脉.B 随血流经肺到达股动脉感知器时 血标本呈现两条时间依赖性稀释曲线. C 可弥散的冷指示剂(o)容量大于不可弥散的染料指示 剂(x) ,所以平均传输时间也加大.1980s 床旁肺水测定介入 ICU13，30。都用 StewatHamilton 方程式， 计算心排血量和指示剂平均传输时间，推导计算公式与图示如下 30： 心排血量 平均传输时间（MTT） 注入点和探测点之间指示剂分布的容量ITBV = MTtdye-a COTDa （10）= GEDV
21、 + PBV = RAEDV RVEDV PBV LAEDV LVEDV EVLW = ITTV ITBV （11）当这种计算是依温度为指示剂时：心排血量（CO） 平均传输时间（ MTTTDa） 胸内温度容量（ITTV） （9） 当这种计算是依染料为指示剂时：心排血量（CO） 平均传输时间（ MTTdye） 胸内血容量（ITBV ） （10）上述两种容量之差代表肺血管外温度容量，即血管外肺水(EVLW) ： ITTV ITBV EVLW （11）也可理解为由于温度和染料的血管内流量相等（CO），染料的血管内流量为注入点到探测点之间血的容量。ITTV = MTtTDa COTDa （9）= GE
22、DV + PBV + EVLW= RAEDVRVEDVPBV + EVLWLAEDVLVEDV LAEDV LVEDV18血管外温度容量（ETV ）可按下列公式算出 12：ETV = CO （MTTth MTTgd） （12）由于心肌和非肺血管的血管外水量同真正肺血管外水量相比很少,所以 ETV和 EVLW 被认为是相等的可 变量。正常人 ETV 为 5ml/kg（成人相当于 350ml）， EVLW 不超过 500ml。 血管外肺水（EVLW）包括三个部位的液体： 细胞内液，间质液，肺泡内液。后两种过多造成肺水肿。2.1.2.2.2 单一温度稀释心排血量法（Single Thermo-dil
23、ution CO - CO ST）将指示剂稀释曲线或温度稀释曲线绘制在自然对数图纸上（Lin-in Graph）17，30（见图 7），从指示剂稀 释曲线， 测定出特定传输时间乘以心排血量（CO TDa）,就可计算出特有的容量。 CCO 模块可测定出温度稀释曲线的平均传输时间（MTt）和指数下斜时间（DSt）(见图 7)。平均传输时间容量(MTt volume): 把心肺当作相连 的系列混合腔室，股 动脉探测的稀释曲线，实际是由所有混合腔室产生的最长衰减曲线所形成的 12,17,21，30（见图 6）。其平均传输时间 (MTt)与心排血量(CO)的乘积就是相应指示剂流经的容量,即注入点（中心静
24、脉）和探测点（降主动脉）之间的全部容量。作为温度指示剂的这种全部胸内温度容量(ITTV)，是由 总舒末容量 (GEDV)、肺血容量(PBV)、19血管外肺水（EVLW）共同 组成。ITTV = MTtTDa COTDa = GEDV + PBV + EVLW （9）ITBV (胸内血容量)由左右心腔舒末容量和肺血容量组成，因此与心腔充盈量密切相关。ITBV RAEDV RVEDV PBV LAEDV LVEDV （10） 下斜时间容量(DSt volume): DSt 与 CO 的乘积，等于一系列指示 剂稀释混合腔内最大的单独混合容量（肺温度容量）. 作为 温度指示剂的这种肺温度容量(PTV)
25、是由 PBV 和 EVLW 组 成。Pulsion 公司将开始点定在最大温度反应的 75%处，终点定在最大温度反应 的 45%处，两点之 间（约 30%）的时间差被标为 DSt, 而 DSt 仅依赖 于一系列容量中的最大容量 . 多长时间才能将指示剂从最大容量中冲洗出来，那就要乘以通过该系统的流量(容量/时间 时间/1 = 容量)。DStCO TDa = 最大混合腔室容量GEDV 约占 ITBV 的 2/3 到 3/4。(G=Global)计算单一冷指示剂胸内血容量（ITBVST ）的函数公式如下：ITBVST a （ITTV PTV）+ b （16）其中 a 和 b 是从温度 染料双指示剂（
26、TD ）测定 EVLWTD 和 ITTV PTV 的线形回归分析推导出来的系数。MTt and DSt 的联合分析PTV = DStTDa COTDa = PBV + EVLW （13）PBV = DStDDa COTDa （14）GEDV = ITTV PTV RAEDV RVEDV LAEDV LVEDV (15)20计算单一冷指示剂血管外肺水（EVLW ST）的函数公式如下：EVLWST ITTV ITBVST (17)最近，2000 年 Sakka 等为纠正单一冷指示剂稀释法，对 Pulsion Cold Z-021型肺水测定仪可出现高估 EVLW 和低估 ITBV 的偏差 ,通过 5
27、7 例和 209 例危重病人统计分析提出的修正系数如下 31,20, 21 ,18 （见图 9，10）:ITBVTD 1.25 GEDV 28.4(ml) (18) ITBVST 1.06 ITBV TD 124.3(ml)EVLWST 0.83 EVLW TD 133.9(ml)染料与温度 ITBV 相关系数为 r0.98, P 7ml/kg 作为肺水肿阈值的敏感度为 86% *该法已被 Pulson 公司采 纳用于 PiCCO 新产品29EVLW 是一项表示病情严重的指标。就 ICU 的 ARDS 病人死亡率与 EVLW 的关系问题，在 1990 年 Sturm JA 就曾指出（ 见图 1
28、7）： EVLW 增加的病人需要给予机械通气及特殊护理与治疗，只有能减少 EVLW 不降低内脏灌注的措施，才能增加病人存活机会。图 17. 多脏器损伤病人 EVLW 与死亡率的关系 （Sturm JA ， et al， In：Lewis FR and Pfeif（Eds.）:Practica Applications of Fiberoptics in Critical Care Monitoring.Springer-VerlagBerlin-Heidberg-New York,pp129-39,1990）临床上，左心衰，肺炎，败血症，中毒，烧伤等都可使肺的液体含量增加， 增多的液体转到间质或肺泡腔，可以是由于血管 滤过压和血管表面积 增加（左心关闭不全，液体容量超荷），或是由于肺血管对血浆蛋白通透性增加（内毒素，肺炎，败血症，中毒，烧伤等）所致，漏出的蛋白吸引更多的水，以使血管内外的胶体渗透压平衡。静水压和通透性增加，都会助长EVLW 的增加。当肺血管通透性增加已经引起肺水肿时，惟有 EVLW 床边数据能定量通透性损伤程度，临床可用的肺血管通透性指 标是肺水同胸内血容量之比（ EVLW/ITBV）。 正常比值是 0.25,严重损伤比值可高达 1.5。
