【进阶课程】心排量临床监测（上）——早期有创技术

引言

临床血流动力学监测中，心排量（CO）综合反映了心率、心脏收缩力、前负荷、后负荷，使其在容量评估、液体管理、组织灌注及氧供评估方面均具有重要参考意义 ¹ ，因而被广泛用于ICU危重症管理、术中血流动力学监测、急诊快速鉴别诊断等多样临床用途。

百特围术期医学频道特别推出系列专栏——“血流动力学监测进阶课程”，梳理CO监测手段发展脉络及技术原理，解析CO及相关血流动力学指标临床内涵，以便ICU、麻醉科、急诊等广大临床工作者在繁忙的工作之余，能够快速而全面抓取血流动力学监测关键知识要点。

Fick法：

CO现代临床监测手段的雏形²

早在1870年，德国生理学家Adolf Fick基于机体氧平衡提出了CO监测的重要理论基石——Fick原理。该原理可简单理解为，肺部对氧气的摄取量，是流经肺部的血流量和肺静-动脉血中氧气含量差值的乘积，而单位时间内流经肺部的血流量，可以等同于CO ：

VO₂=(C_vO₂-C_aO₂)×CO [1]

对公式[1]变换，可得到CO的计算方法：

CO = VO₂/(C_vO₂-C_aO₂) [2]

同理，肺部对于二氧化碳的释放，也可以理解为CO与肺动-静脉二氧化碳差值的乘积：

VCO₂=(C_aCO₂-C_vCO₂)×CO[3]

则

基于Fick原理构建的Fick法监测CO适用于所有符合Henry定律、可在肺部自由扩散的气体。然而，由于该方法需实施机械通气并频繁采集动静脉血，且需确保患者不存在肺部气体交换功能异常，受限因素较多，因而不具有广泛适用性¹。

各类“稀释法”：

CO监测“金标准”登场

1.指示剂稀释法

如果把把血液循环想象成一条河流，在上流倾倒染料，在下游设置一个监测点，理论上所有染料会在一定时间内全部流过下游监测点；如果在这段时间内连续监测流经河水中的浓度，可得到一条单驼峰形的浓度-时间曲线，曲线下面积即是这段时间内流经河水中的总体浓度。

不难想象，浓度-时间曲线下面积×河水流量=倾倒总染料量，换言之，容量×浓度=总染料量，这就是 指示剂稀释法的理论模型。该方法最初在1897年由Stewart提出，随后在1928年由Hamilton完善³。

根据上述模型，将已知量的指示剂注入血液循环（如肘前静脉），在下游（如肱动脉）插管采血取样监测浓度，注射指示剂总量= AUC_{浓度-时间} × CO， （ AUC：曲线下面积）

则 CO=指示剂总量/AUC_{浓度-时间}[3]  

各类“稀释法”：

CO监测“金标准”登场

2.经典热稀释法

把思路打开，除了指示剂，温度也可以被血流稀释而发生持续、动态的变化。将冷的0.9%生理盐水或5%葡萄糖快速注入右心房腔（上游），在内置于肺动脉或主动脉导管（下游）的热敏仪连续监测温度下降情况，可以得到温度-时间曲线^2,3。

同指示剂稀释法及公式[3]，可以此计算CO，但为了保证准确性，这里需要引入一个常数cc，修正注射液、血液特定质量及热量等因素引入的偏差²：CO=cc×（注入的指示剂温度变化／稀释曲线下面积）[4]

利用Swan-Ganz导管实施肺动脉插管 (PAC)的经典热稀释法可快速、逐次获得检测结果，比Fick法更简便，且不会受到指示剂再循环问题的干扰。然而，这一手段并非连续性获得CO检测结果，且精确度、可重复性较为有限³。

连续肺热稀释法在此基础上进行了改进，使用PAC顶端15-25cm的加热丝对经过上腔静脉的血流进行加热，相比注射冷生理盐水的方式更为方便、快捷，可实现CO连续检测，然而，所获得结果并非连续。究其原因，是该手段为降低噪音信号造成的干扰，需通过均值算法保证检测结果的准确性，因而得出的CO值是之前1~6分钟的平均值。极端临床情况下，该延迟可长达12分钟。不仅如此，对于PAC的依赖性使得该手段仍然为一类侵入性检测方法，由此引入的并发症风险、临床禁忌、操作复杂性等局限性无可回避^2,3。

各类“稀释法”：

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3.经肺热稀释技术 (TPTD)

PTD技术诞生于千禧年代，虽然同样基于热稀释原理，但该手段无需PAC，而是通过中心静脉通路或插管向上腔静脉区域注射冷生理盐水，并通过内置于体循环动脉（如股动脉置管）的热敏仪器检测温度变化，从而估算CO。

从注入、检测点的循环路径来看，不同于经典稀释法基于肺循环所检测的右心输出量，TPTD法检测的是全心输出量⁴。对于一些右心、左心射血量不匹配的患者，如部分心功能不全导致体/肺循环淤血、心脏结构异常导致的返流等血流动力学异常等情况下^5,6，TPTD检测结果能更好地反映患者实际CO水平。TPTD的准确性使其成为PiCCO等临床常用CO监测技术的重要校准手段。

经典热稀释法 vs TPTD法更多特性、优缺点对比详见下表 ^3,4,7 ：

除CO外，TPTD在临床上还可用于全心舒张末期容积 (GEDV)、胸腔内血容量 (ITBV)、血管外肺水 (ELVW)的检测⁷

希波克拉底宣言有言——Primum non nocere (first, do no harm). 无论是基于PAC的经典热稀释法，还是TPTD，本质上都无法做到“no harm”，由此大大限制了CO监测的可操作性及临床价值。而CO无创监测技术的出现打破了这一困局，让更多的临床工作者能够充分利用CO做出更为准确的诊疗决策。

敬请期待下期内容——《心排量临床监测——无创新时代》

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参考文献

1. Mehta Y, et al. World J Cardiol. 2014 Sep 26;6(9):1022-9.

2. Geerts BF, et al. Br J Clin Pharmacol. 2011 Mar;71(3):316-30.   

3. Reuter DA, et al. Anesth Analg. 2010 Mar 1;110(3):799-811.  

4. Monnet X, et al. Crit Care. 2017 Jun 19;21 (1):147.  

5. 陈孝平等主编，外科学（第9版），人民卫生出版社，p285-6

6. 王建枝、钱睿哲，病理生理学（第9版），人民卫生出版社，p196-210.    

7. López R, et al. Viruses. 2019 Sep 27; 11（10） :900.