共识解读: 生物电阻抗法无创血流动力学监测在急危重症应用的急诊专家共识 (上)
急危重症患者通常存在休克等血流动力学不稳定的的情况,如若不能及时纠正,将明显增加患者的死亡率[1],而在急危重症患者的液体治疗中,准确评估患者的液体反应性并指导有效安全的液体治疗对于改善预后十分关键[2]。
近年来,生物电阻抗法越来越多地应用于急危重症患者血流动力学监测。但此类监测技术在急诊患者中的应用尚无统一的标准。2023年9月,中华医学会急诊医学分会和北京医学教育协会急诊医学专科分会联合制定的《生物电阻抗法无创血流动力学监测在急危重症中应用的急诊专家共识》于中华急诊医学杂志发表,本文将分上、下两篇,对该共识的推荐意见做出分析解读。
一、 生物电阻抗法技术区分和应用领域是什么?
顾名思义,生物电阻抗法无创血流动力学监测即应用对机体没有机械损害的方法获得包括心输出量(cardiac output,CO)在内的多项心血管功能参数的检测方法。目前主要有生物电抗法和胸阻抗法两种技术(见表1)。
表1 生物电抗技术和胸阻抗技术比较

注:SV为每搏输出量,dx/dt为电抗变化率,指示血流量,LVET为左室射血时间,Weight, Height, Age为基于人群数据测得的校正参数,ρ为血液的阻抗,L为内侧电极距离,Z0为基线阻抗,dZ/dt为阻抗变化率,指示血流量
生物电阻抗法无创血流动力学监测的工作原理,是通过监测心动周期中交流电相位移信号或胸部电阻阻值的变化,经过转换而获取相关血流动力学指标。这种检测方法可测量患者的心率、血压,和 CO 、每搏输出量(stroke volume,SV)、胸腔液体水平(thoracic fluid content, TFC)、每搏变异率(stroke volume variation,SVV)、总外周血管阻力(total peripheral resistance,TPR)、总外周血管阻力指数等多项参数,用于评估心功能、心脏前负荷、后负荷和心肌收缩力,为血流动力学治疗提供依据。
生物电阻抗法监测CO除了无创、简便,还具有实时[5-6]、可重复性高[7]的优点。研究显示,心脏手术术后等危重患者中,与肺动脉导管热稀释法(PAC-TD)、脉搏指示连续心输出量测定法(PiCCO)和动脉波形分析血流动力学监测法(FloTrac/Vigileo)等有创监测技术相比,生物电阻抗法监测CO与有创监测技术测得的CO相关性良好[4, 8-11]。但由于生物电阻抗法无创血流动力学监测仪测得的CO准确度和精确度尚且无法取代有创CO监测[3, 12-13],推荐用于监测CO变化趋势。
推荐意见1:
生物电阻抗法无创血流动力学监测可用于监测CO变化趋势。
二: 哪些情况下不适用于生物电阻抗法无创血流动力学监测?
生物电阻抗法无创血流动力学监测是以主动脉内周期性变化的血流为基础,通过物理学公式(如下)计算得出SV、CO等血流动力学参数。
- 生物电抗法: SV= f (dx/dt) × LVET, Weight, Height, Age
- 胸阻抗法:SV =ρ×L2/Z02×(dZ/dt)max×LVET
注:SV为每搏输出量,dx/dt为电抗变化率,LVET为左室射血时间,Weight, Height, Age为基于人群数据测得的校正参数,ρ为血液的阻抗,L为内侧电极距离,Z0为基线阻抗,dZ/dt为阻抗变化率)。
由上述公式可知,影响主动脉内血流量、血流速的因素都会影响SV检测结果。
对胸阻抗技术而言,受胸部空气和液体含量的影响,如胸壁水肿、胸腔积液、心包填塞、肺水肿、心脏充血、心室大小改变、呼吸道正压通气等都会影响基本阻抗;此外,在临床实践中,胸部生物阻抗装置的适用性高度依赖于电极定位的准确性,并容易受到电干扰(例如电灼)、患者呼吸、躯体移动、肥胖等特征和运动伪影的影响[14-16]。此外,当患者存在以下影响因素或潜在临床情况时,不推荐进行生物电阻抗法无创血流动力学监测。比如:
- 严重主动脉瓣关闭不全[14]
- 严重三尖瓣关闭不全
- 严重胸部大动脉解剖结构异常
- 严重的动脉导管未闭等解剖分流[15]
- 患者处于明显的干扰状态时(如躁动、呛咳、寒战、肢体抖动)、腹腔高压、起搏器植入术后等情况。[16-17]
推荐意见2:
患者存在严重的解剖学分流、明显的干扰状态(如躁动、呛咳、寒战、肢体抖动)、腹腔高压、起搏器植入术后等情况,会影响测量结果的准确性,上述患者不宜应用生物电阻抗法无创血流动力学监测。
三:如何将生物电阻抗法无创血流动力学监测应用于急危重症患者的容量状态评估?
生物电阻抗法无创血流动力学监测指标中胸腔液体水平(thoracic fluid content, TFC)可用于患者的容量状态评估。
TFC是指胸腔内的液体容量,包括血管内、肺泡内和其他组织间隙的液体,反映心脏的前负荷和肺水肿状态[18],正常范围为男性30~50/kΩ,女性21~37/kΩ。研究显示,
- TFC显著下降:提示胸部液体总量减少[19-20];
- TFC显著升高:需要考虑出现胸腔积液、肺水肿和/或循环容量增多[21-23]。
无胸腔积液时,TFC可用于定性评估心脏前负荷和肺水肿程度[21-22],TFC联合SV可用于初步评估患者的容量状态(见表2)。推荐动态监测TFC、SV的变化趋势以判断容量状态,补液后TFC变化不大,而SV显著升高,提示容量不足;TFC显著升高,提示肺水肿和/或胸腔积液。
表2 TFC联合SV评估容量状态(无胸腔积液时 )

注: TFC为胸腔液体水平,SV为每搏输出量
提到TFC,可能会联想到另一个类似的指标——血管外肺水 (Extra-Vascular Lung Water, EVLW)。有别于TFC,EVLW反映肺间质内液体含量,能准确反映肺水肿的严重程度[24](表3)。
表3 EVLW与TFC区别

推荐意见3:
推荐通过TFC和SV的变化趋势来判断患者的容量状态,补液后TFC变化不大,而SV显著升高,提示容量不足;TFC显著升高,提示肺水肿和/或胸腔积液。
四:如何将生物电阻抗法无创血流动力学监测应用于急危重症患者的容量反应性评估?
容量反应性指心脏对容量负荷增加后心输出量随之提高的能力。在临床工作中,面对各种类型的休克,还是低血压或者器官组织灌注不足,第一反应通常就是静脉补液。然而研究显示,血流动力学不稳定的患者中只有大约50%对液体治疗有反应性,即只有50%的患者补液后出现SV提高[25]。盲目的补液患者可能不会获益甚至会加重病情,因此评估容量反应性就显得很重要。
Frank-Starling定律描述了心脏前负荷与SV的关系(见图1)[26],故推荐应用动态指标来评估容量反应性[14, 27-28],常用方法见表4。

图1 Frank-Starling定律曲线
表4 容量反应性评估方法

注:PLR为被动抬腿试验,PPV为脉压变异度,SVV为每搏变异度,EEO为呼气末阻断试验,IVC为下腔静脉吸气塌陷率,SV为每搏输出量; a 为结合正面研究(证实可靠性)和负面研究(否定可靠性)的数量
1)容量负荷试验
容量负荷试验是在限定的时间内静脉输注固定剂量的晶体或胶体通过测定心输出量或相关性指标变化以评估容量反应性的方法。多项研究容量反应性阈值判断的研究提示,生物电阻抗技术无创血流动力学监测容量负荷试验Δ每搏指数(stroke volume index,SVI)增加≥10%则认为患者存在容量反应性[29-30]。容量负荷试验中,输液速度、输液种类、输液量及评估时间均可影响容量反应性评估的结果[29]。譬如,随着输注液体的减少用于判断容量反应性的阈值随之降低[31]。容量负荷试验中输液速度越快,需要的液体量越小,晶胶体的差别就越小。无容量反应性的患者有液体不耐受、容量超负荷的风险[32]。
迷你补液试验则是将更少的液体(如100mL)在更短的时间内(1min)注入循环。由于补液量更少,液体反应性判定的ΔCO cut-off值也更低(表5),但需要更加灵敏的CO监测手段。
表5 经典与迷你补液试验区别

2)被动抬腿试验(PLR)
为了降低输注液体导致的液体过负荷的风险,通过各种措施导致人为的心脏前负荷的异常分布同样可以模拟容量负荷试验的效果,又可以称为内源性容量负荷试验,其中以被动抬腿试验(passive leg raising, PLR)应用最多[24,31]。这类试验无需额外的液体,与心肺交互作用类指标相比有更广泛的适用率,适用于有自主呼吸、小潮气量通气或心律失常的患者[33],有研究显示,约90%需容量复苏的ICU患者可以行PLR判断容量反应性[34]。通常来说,PLR诱导的ΔSVI(ΔCO)增加的最佳cut-off 平均值为10%
然而,PLR也有自身局限性 [40-42] :
- 效应短暂 (效应峰值发生于30-90s内),需快速监测CO
- PLR可能造成右心功能下降患者(右心射血分数<40%)病情恶化,此类患者慎用;
- PLR可增加颅内压,创伤性脑损伤患者禁用;
- PLR在下肢骨折、腿部截肢、腹内高压以及穿着下肢弹力袜患者中的可信度有限。
推荐意见4:
以容量负荷试验、PLR后患者 ΔSVI( ΔCO)增加≥10%为阈值判断有容量反应性,如 ΔSVI( ΔCO)增加<10%,则无容量反应性。
3) 基于心肺交付作用的动态指标
自主呼吸和正压呼吸期间胸内压的阶段性变化会影响SV、HR、CO和血压,心肺交互作用理论即利用肺及胸腔内压力的变化对心输出量的影响判断容量反应性。研究显示,在无自主呼吸触发完全控制机械通气,潮气量≥8 mL/kg 的无心律失常的成人患者中,使用生物电抗法生物电阻抗法无创血流动力学监测每搏量变异度(stroke volume variation, SVV)和脉压变异度(pulse pressure variation, PPV)可以预测容量反应性[35-36]。以≥13%为阈值可用于评估患者是否有容量反应性。有研究显示,在需要容量复苏的ICU患者中大概有17%能够满足测量心肺交互作用类指标预测容量反应性的要求[34]。
但该方法不能用于存在假阳性(自主呼吸、心律失常、右心室衰竭)和假阴性(小潮气量、低肺顺应性、高呼吸频率)的多种情况[37],限制了PPV、SVV在急诊科的应用,而潮气量试验(tidal volume challenge, TVC)有助克服这个局限性——即将潮气量从 6mL/kg 提高到 8 mL/kg 持续1 min,判定方法如下:
- ΔPPV>3.5%或 ΔSVV>2.5%可用于容量反应性评估[38]和指导液体治疗[39]。
- PPV≥13%者,如果不存在右心功能不全和腹高压,考虑存在容量反应性; 若无法确定患者是否存在右心功能不全或腹高压,则进行PLR,PLR后PPV下降考虑存在容量反应性,PPV不改变考虑无容量反应性。
- 9%<PPV<13%者,续进一步行TVC明确是否存在容量反应性。
- PPV<9%者,如潮气量>8mL/kg且肺部顺应性>30 mL/cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa),则无容量反应性;如潮气量≤8 mL/kg且肺部顺应性≤30 mL/cmH2O,进一步行TVC明确[38]。
推荐意见5:
无自主呼吸、无心律失常的机械通气患者可通过PPV、SVV和TVC评估容量反应性。
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