肺热稀释技术和脉搏波型轮廓分析技术PiCCO基本原理

1 PULSIONPiCCOplus PulseContourCardiacOutput 重症医学科陈翻享 2 1 什么是PiCCO技术 PiCCO技术是经肺热稀释技术和脉搏波型轮廓分析技术的综合 用于进一步的测量血液动力监测和容量管理 并使大多数病人不再需要放置肺动脉导管 脉搏轮廓分析技术 中心静脉注射 PULSIOCATH 校正 经肺热稀释技术 3 热稀释参数心输出量CO全心舒张末期容积GEDV胸腔内血容积ITBV血管外肺水EVLW肺血管通透性指数PVPI心功能指数CFI全心射血分数GEF PiCCO测量下列参数 脉搏轮廓参数脉搏连续心输出量PCCO每搏量SV心率HR每搏量变异SVV脉压变异PPV动脉压力AP系统血管阻力SVR左心室收缩指数dPmx PiCCO测量参数 4 PiCCOplus连接示意图 中心静脉导管 注射液温度探头容纳管 T型管 动脉热稀释导管 注射液温度电缆 PULSION一次性压力传感器 PCCI AP 13 0316 28TB37 0 AP14011792 CVP 5SVRI2762PCCI3 24HR78SVI42SVV5 dPmx1140 GEDI 625 温度测量电缆 压力电缆 5 弹丸注射 肺 PiCCO导管如 股动脉 经肺热稀释技术需要在中心静脉注射冷盐水 8 C 或室温盐水 24 C A 热稀释参数 6 Tb 注射 t 经肺热稀释测量 心输出量 Tb 血液温度Ti 注射液温度Vi 注射液容积 Tb dt 热稀释曲线下面积K 校正系数 与体重 血温和注射液温度相关 CO计算 通过热稀释曲线下面积 在中心静脉注射指示剂后 PiCCO动脉导管尖端的热敏电阻测量温度的变化分析热稀释曲线后 心输出量通过改进的Stewart Hamilton公式计算得到 7 深入分析热稀释曲线 经肺热稀释测量 容量参数1 MTt 平均传输时间 MeanTransittime 大约一半指示剂通过动脉测量点的时间 DSt 下降时间 DownSlopetime 热稀释曲线的指数下降时间 计算容积 需要知道 lnTb 注射 再循环影响 MTt t e 1 DSt Tb 以及 所有的容量参数都是对热稀释曲线的更深入分析得到的 8 经肺热稀释测量 Newman模型 Newmanetal Circulation1951 Vall V1 V2 V3 V4 MTtxFlowMeieretal JApplPhysiol 1954 V3 最大腔的容积 DStxFlowNewmanetal Circulation 1951 指示剂由注射点到检测点的平均传输时间MTt由两点间的总容积决定 下降时间DSt由其中最大的腔室决定 比其它腔至少大20 成立 flow V3 V4 V2 V1 注射 检测 9 GEDV PTV RAEDV PBV LAEDV LVEDV RVEDV EVLW EVLW ITTV PTV 肺内热容积 在一系列混合腔室中具有最大的热容积 DSt 容积 ITTV 胸腔内总热容积 从注射点到测量的热容积之和 MTt 容积 GEDV 全心舒张末期容积 ITTV PTV 胸腔内相关容积的组成 10 经肺热稀释测量 容量参数2 RAEDV PTV LAEDV LVEDV RVEDV 胸腔总热容积 ITTV ITTV CO MTtTDa 肺内总热容积 PTV PTV CO DStTDa 全心舒张末期容积GEDV ITTV PTV 11 全心舒张末期容积 GlobalEnddiastolicVolume GEDV 是舒张末时心脏4个腔室的容积之和 全心舒张末期容积 PTV RAEDV LAEDV LVEDV RVEDV GEDV GEDV ITTV PTV ITTV GEDV是ITTV与PTV之差 12 胸腔内血容积 胸腔内血容积 IntrathoracicBloodVolume ITBV 是全心舒张末期容积 GEDV 肺血管内血液容积 PBV ITBV PBV GEDV RAEDV ITBV最初用染料稀释法得到 双指示剂法 COLD系统 并显示与通过热稀释法测量得到的GEDV之间存在着相关性 ITBV 1 25xGEDV ITBVTD ml r 0 96 ITBV 1 25 GEDV 28 4 ml GEDVvs ITBVin57intensivecarepatientsSakkaetal IntensiveCareMed26 180 187 2000 13 RAEDV RVEDV LAEDV LVEDV 荧光染料稀释法 热稀释法 EVLW ITTV ITBV PBV 双指示剂法 COLD系统 14 血管外肺水 EVLW ITBV ITTV 血管外肺水 ExtravascularLungWater EVLW 反映肺间质内含有的水量 通过ITTV与ITBV之差得到 15 ITTV CO MTtTDa PTV CO DStTDa ITBV 1 25 GEDV EVLW ITTV ITBV GEDV ITTV PTV RAEDV RVEDV LAEDV LVEDV RAEDV RVEDV LAEDV LVEDV PTV PTV 容量计算 小结 16 肺血管通透性指数 肺血管通透性指数 PulmonaryVascularPermeabilityIndex PVPI 是血管外肺水 EVLW 与肺血容积 PBV 反映了肺水肿的类型 PulmonarvBloodVolume 静水压肺水肿 通透性肺水肿 PVPI PBV EVLW 正常 升高 升高 PVPI PBV EVLW 升高 升高 正常 PVPI PBV EVLW 正常 正常 正常 PBV EVLW PBV EVLW PBV EVLW 正常 ExtraVascularLungWater 17 全心射血分数 GEF 经肺热稀释导管 GEF GEDV 4xSV 右心室射血分数 RVEF 肺动脉热稀释导管 左心室射血分数 LVEF 心脏超声 1 2 3 全心射血分数 右心 左心 肺 PBV EVLW EVLW RAEDV RVEDV LVEDV 每搏量 SV LAEDV 射血分数 与每搏量和舒张末期容积相关 18 B 动脉脉搏轮廓分析 t s P mmHg 压力曲线下面积 压力曲线型状 动脉顺应性 心率 病人相关的校正因子 通过热稀释法得到 19 通过对分析每一次心脏跳动 beatbybeat 时的动脉压力波型 得到连续的参数 校正 脉搏轮廓分析 原理 热稀释法测量得到CO 测量血压 P t MAP CVP 经过经肺热稀释校正后 可以测量每一次心脏跳动的每搏量 SV 20 左心室收缩力指数 dPmx 动脉压力曲线上数值最大的dP dt dPmx反映了左心室压力增加的速度 是心肌收缩力的参数 21 SVmax SVmin SVmean 每搏量变异 每搏量变异 StrokeVolumeVariation SVV 反映了每搏量随通气周期变化的情况 SVV是 过去30秒的测量结果 只适用于心律规律的完全机械通气病人 22 脉压变异 PPmax PPmin PPV PPmean PPmax PPmean PPmin 脉压变异反映了脉压随通气周期变化的情况 PPV是 过去30秒的测量结果 只适用于心律规律的完全机械通气病人 23 创伤小 只需放置中心静脉和动脉导管 无需肺动脉导管 可用于小儿童初始设置时间短 可在几分钟内开始使用动态 连续测量 每次心脏跳动测量心输出量 后负荷和容量反应性 beatbybeat 无需胸部X线 来确认导管位置效费比 比连续肺动脉导管价格便宜 动脉PiCCO导管可以放置10天 减少重症监护时间及花费参数更明确 即使对于没有多少经验的人员而言 PiCCO参数也非常易于判断和理解血管外肺水 床旁定量测量肺水肿 2 PiCCO技术的优点 24 a 心输出量 PiCCO各参数的临床验证 25 经肺热稀释法的验证 26 脉搏轮廓分析验证 Thesetablesareonlyanexcerptofpublications intotaltherearemorethan200articlesaboutthePiCCOTechnology 27 b 容量参数 PiCCO各参数的临床验证 28 ITBVISTvs ITBVITDin209criticallyillpatientsSakkaetal IntensiveCareMed26 180 187 2000 单用热稀释法测量ITBVISTvs 双指示剂法测量ITBVITD n 209r 0 97 Bias 7 6ml m2SD 57 4ml m2 ITBVST 热稀释法 通过计算GEDVx1 25得到ITBVST与ITBVTD对比 29 Sturm In PracticalApplicationsofFiberopticsinCriticalCareMonitoringSpringerVerlagBerlin Heidelberg NewYork1990 pp129 139 血管外肺水的验证1 用双指示剂法测量得到的EVLW与脑死亡病人重量法结果对比 30 Katzenelsonetal CritCareMedVol 29 No12 Suppl 心源性 非心源性肺水肿 血管外肺水的验证2 PiCCO EVLWvs 重量法EVLW 狗 31 EVLWI STvs EVLWI TDin209intensivecarepatientsSakkaetal IntensiveCareMed26 180 187 2000 热稀释单指示剂法测量的EVLW Bias 0 2ml kgSD 1 4ml kg n 209r 0 96 ValidationofExtravascularLungWater measurementwiththeCOLDSystem Dyedilution EVLW vs singlethermodilutiontechnique EVLW TD ST TM 32 容量 药物 3 临床应用 33 现在的情况如何 心输出量 前负荷如何 全心舒张末期容积 容量会升高CO吗 每搏量变异 后负荷如何 系统血管阻力 肺是否干燥 血管外肺水 PiCCO回答下列相关问题 COGEDVSVVSVREVLW notavailableintheUSA p63 34 胸腔内血容积 ITBV 和全心舒张末期容积 GEDV 在反映心脏前负荷方面不但敏感性和特异性优于常规使用的心脏充盈压力CVP PCWP 而且也优于右心室舒张末期容积2 3 5 6 8 9 13 14 23ITBV和GEDV的显著优点是不受机械通气的影响 可以更准确地反映前负荷的情况2 3 6 7 8 9 13 14 23 PiCCO前负荷指标 35 压力和容量反映前负荷1 心指数 CI 变化与中心静脉压 CVP 肺楔压 PCWP 和胸腔内血容积 ITBI 变化的关系 病人是急性呼吸衰竭采用机械通气13Lichtwarck Aschoffetal IntensiveCareMed18 142 147 1992 36 压力和容量反映前负荷2 ITBV andthusGEDV seemstobeabetterindicatorofleftventricularpreloadthanPCWP HoeftA YearbookofIntensiveCareandEmergencyMedicine 1995 11 37 热稀释法测量得到的血管外肺水 EVLW 已经被双指示剂法和重量法的测量结果验证12 17 22 24 血管外肺水 EVLW 显示与ARDS的严重程度 机械通气天数 住ICU时间及死亡率明确相关 在评估肺水肿方面优于胸部X线7 8 16 21 24 25 血管外肺水 38 SourceComparisonCorrelationBaudendisteletal 1982 JTrauma22 983X rayscorevs EVLW 77 Sibbaldetal 1983 Chest83 725comparisoncardiacedemar 0 66comparisonnoncardiacedemar 0 7Sivaketal 1983 CritCareMed 11 498X rayscorevsEVLW 64 X rayscorevs EVLW 42 Laggneretal 1984 IntensiveCareMed 10 309X rayscorevs EVLW r 0 84no low highPE estimatedbyradiologistsHalperinetal 1985 Chest88 649 X rayscorevs EVLW r 0 51Halleretal 1985 Fortschr R ntgenstr 142 68X rayscorevs EVLW 66 Eisenbergetal 1987 AmRevRespDis136 662X rayscorevs EVLW 76 Takedaetal 1995 JVetMedSci57 3 481X rayscorevs EVLW X rayinsensitive EVLW和胸部X光片的对比 胸部X光片常受到胸腔内渗出的影响 并受到床旁拍摄X光片技术方面的限制 39 EVLW和氧合 2 1 Interstitialspace Alveola Alveola Capillary Erythrocyte 中度和较多的肺水并不一定会造成氧合的降低 肺水会首先聚积在比较空的间质空隙中 1 当肺水进一步增加时才会进入较紧密的间质空隙 2 并影响气体交换功能24 B ck Lewis In PracticalApplicationsofFiberopticsinCriticalCareMonitoring SpringerVerlagBerlin Heidelberg NewYork1990 pp129 139 40 在81个重症ICU病人中EVLW与死亡率的关系Sturm In PracticalApplicationsofFiberopticsinCriticalCareMonitoring SpringerVerlagBerlin Heidelberg NewYork1990 pp129 139 EVLW与死亡率1 肺水肿的程度与病人的预后之间有直接的相关性 死亡率升高直至超过70 时都伴随EVLW的升高 41 373位重症ICU病人中EVLWI与死亡率的关系 其中193人感染 49人ARDS 48人头部创伤 83人出血性休克 根据EVLW的数值病人分成四组 Sakkaetal Chest2002 EVLW与死亡率2 ELWI ml kg 42 利用EVLW治疗病人 101位肺水肿病人随时分成肺动脉导管 PAC 组与血管外肺水组 EVLW 分别依据PCWP和EVLW的测量结果进行治疗 在EVLW组的病人在ICU的时间和机械通气时间都显著降低 Mitchelletal AmRevRespDis145 990 998 1992 22天 15天 9天 7天 机械通气天数 住ICU天数 n 101 EVLW组 PAC组 EVLW组 PAC组 43 有肺水肿的病人测量血管内容积和EVLWI EVLWI和CVP或PCWP之间没有相关性 EVLWI和GEDI之间有明确关联 Boussatetal IntensiveCareMed 2002 感染病人的ELWI和GEDI GEDI ml m2 500100015002000 ELWI ml kg CVP mmHg ELWI ml kg PAOD mmHg ELWI ml kg 44 肺血管通透性指数1 PVPincreased PVPnormal 肺血管通透性升高的病人和正常的病人的EVLWIUnpublisheddata ELWI ml kg GEDI ml m2 960 800 680 560 NormalGEDI 45 肺血管通透性指数2 16位充血性心力衰竭 CHF 与社区获得性肺炎 CAP 病人的肺血管通透性指数 PVPI 两组的EVLWI都是16ml kg 但是PVPI不同 fromBenedikzetalESICM2002 4 PVPI CHF CAP 3 2 46 PiCCO 测量不停跳冠状动脉手术病人 datafromF Michard CremlinBicetreParis 2003 在不停跳CABG中测量心输出量 PiCCO测量的连续心输出理 PCCO 与主动脉多普勒超声探头测量的结果非常接近 PCCO反应迅速 对于不停跳心脏外科手术非常有帮助 47 SVV反映了心脏对因机械通气导致的前负荷周期性变化的敏感性 1 15 18 19 20SVV可用于预测扩容治疗对每搏量的提高程度 1 15 18 19 20 对于没有心律失常的完全机械通气病人而言 每搏量变异 SVV 48 增加的前负荷容积相同 EDV1 EDV2但是 SV1 SV2 SVV作为容量反应性的预测指标 EDV SV SVVsmall SVVlarge EDV1 EDV2 SV1 SV2 因机械通气引起的前负荷变化 EDV 会导致每搏量的改变 SV 改变程度与病人个体的Starling曲线有关 对容量反应良好的病人 其Starling曲线处于直线阶段 有较高的每搏量变异 SVV 49 有关SVV和PPV的临床研究1 Berkenstadtetal AnesthAnalg92 984 989 2001 Sensitivity 1 Specificity 中心静脉压 CVP 不能预测增加容量是否会升高每搏量 CVP SVV 1 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 5 0 0 SVV和PPV是容量反应性的极好预测指标 50 40位有急性循环衰竭的感染病人测量PPV 在给予500ml胶体液后 有较高PPV的病人有反应 阈值13 而有较低PPV的病人则没有明显心输出量的增加 因为PPV在完全机械通气的病人中可以作为容量治疗的预测指标 有关SVV和PPV的临床研究2 因呼吸引起的动脉脉压变化可以准确预测容量反应性 Michardetal AmJRespirCritCareMed162 2000 51 如何利用PiCCO技术来管理病人 利用PiCCO的治疗决策树 可以很方便地管理病人的血流动力学状态 正常值范围和治疗决策树来源于日常临床工作的实践 已经在超过250 000个病人上成功运用 到2004年1月 不承诺完全合乎您的临床实践 52 血流动力 容量管理决策树 CI l min m2 GEDI ml m2 orITBI ml m2 ELWI ml kg slowlyresponding 3 0 3 0 700 850 700 850 700 850 700 850 ELWI ml kg GEDI ml m2 orITBI ml m2 CFI 1 min orGEF 10 10 10 10 10 10 10 10 V V V V Cat Cat OK V 700 850 700 800850 1000 4 5 25 5 5 30 4 5 25 700 800850 1000 Cat 5 5 30 700 850 700 800850 1000 700 800850 1000 10 10 10 10 V V 增加容量 慎重 V 减少容量 Cat 儿茶酚胺 心血管药物 SVV只能用于没有心律失常的完全机械通气病人 700 850 10 OptimisetoSVV 10 10 10 测量结果 目标 治疗 1 2 不承诺完全合乎您的临床实践 10 10 10 10 53 正常值 ParameterRangeUnitCI3 0 5 0l min m2SVI40 60ml m2GEDI680 800ml m2ITBI850 1000ml m2ELWI 3 0 7 0ml kgPVPI 1 0 3 0SVV 10 PPV 10 GEF25 35 CFI4 5 6 51 minMAP70 90mmHgSVRI1700 2400dyn s cm 5 m notavailableintheUSA p63 54 BerkenstadtHetal AnesthAnalg 20