壓力記錄分析技術(shù)在心臟手術(shù)圍術(shù)期應(yīng)用的研究進(jìn)展

方英倫 綜述 趙麗云 審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院麻醉科,北京 100191)

血流動力學(xué)指標(biāo)反映循環(huán)功能、外周組織灌注等情況,血流動力學(xué)監(jiān)測是心臟手術(shù)圍術(shù)期麻醉管理的重要部分。目前常見的微創(chuàng)血流動力學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)有FloTrac/Vigileo(美國Edwards Lifesciences)、PiCCO(德國PULSION)等,其基本原理是脈搏輪廓描記法(pulse contour method,PCM)。Mostcare(意大利Vytech) 采用壓力記錄分析技術(shù)(pressure recording analytical method,PRAM)。與PCM 通常采用的100 Hz 的取樣率相比,PRAM 采用的1000 Hz 高頻采樣率對每一個波形進(jìn)行采樣,使代表循環(huán)的重要監(jiān)測指數(shù)(主動脈阻抗、收縮壓、舒張壓、平均動脈壓和重脈壓)更加精準(zhǔn),而且能夠提供心臟做功效率相關(guān)的參數(shù)。本文對PRAM 的技術(shù)原理及其在心臟手術(shù)圍術(shù)期應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PRAM 的基本原理及相關(guān)參數(shù)

1.1 PRAM 算法的基本原理

PRAM 只獨(dú)立依靠患者的動脈壓力波形進(jìn)行評估,能夠計算出每搏量(stroke volume,SV)和一個量化的變異度,不需要任何校準(zhǔn)、中心靜脈置管及人口統(tǒng)計學(xué)數(shù)據(jù)的調(diào)整。PRAM 只需要一個動脈(橈動脈、尺動脈或股動脈)通路即可工作,基本原理是:動脈血管的體積變化主要表現(xiàn)為血管壁的徑向膨脹,以響應(yīng)血壓的變化,這取決于多種影響因素如心肌收縮力、動脈阻抗和順應(yīng)性及外周血管阻力等[1]。

1.2 PRAM 的準(zhǔn)確性

臨床上監(jiān)測CO 的“金標(biāo)準(zhǔn)”為經(jīng)肺動脈插管由熱稀釋法(thermodilution method,ThD)測得的CO。PRAM 的準(zhǔn)確性在多個研究中均得到驗證。

在動物實驗研究中,Scolletta 等[2]使用豬模型,在多種血流動力學(xué)情況(使用多巴酚丁胺或大量失血) 下,將PRAM測得的CO與電磁流量計(electromagnetic flowmetry,EM)和ThD 測得的CO進(jìn)行對比,認(rèn)為3 種技術(shù)所測得的結(jié)果有很好的一致性,EM-CO 和 PRAM-CO 之間的平均偏差為-0.03 L/min(精度0.58 L/min),95%一致性界限為-0.61～+0.55 L/min,ThD-CO 和PRAM-CO 也有一致結(jié)果。Romagnoli 等[3]在豬模型上將PRAM所測得的CO 與ThD 和經(jīng)食道超聲(TEE)所測得的CO 進(jìn)行比較,認(rèn)為PRAM 與ThD 的結(jié)果在血流動力學(xué)穩(wěn)定、心動過速以及使用多巴酚丁胺或精氨酸加壓素時是準(zhǔn)確的,僅當(dāng)血容量減少超過35% 時,PRAM 與ThD(r2=0.67,bias=0.37,百分比誤差45%),PRAM 與TEE(r2=0.38,bias=0.4,百分比誤差62%)出現(xiàn)較大偏差。

在臨床試驗研究中,Scolletta 等[4]對比PRAM與連續(xù)ThD 在植入搏動性左心室輔助裝置(left ventricular assist device,LVAD)患者中監(jiān)測CO 的準(zhǔn)確性。該研究納入12 例植入HeartMate I-XVE 患者,共進(jìn)行72 次CO 的測量,結(jié)果表明LVAD-CO 與PRAM-CO(r=0.86)、ThD-CO(r=0.88)有很好的相關(guān)性,因此認(rèn)為PRAM 在LVAD 支持患者的血流動力學(xué)評估中可能是一種補(bǔ)充工具。

Giomarelli 等[5]的研究納入28 例體外循環(huán)冠狀動脈旁路移植術(shù),在麻醉插管后15 min、停止體外循環(huán)后30 min、返回監(jiān)護(hù)室后1 h 和3 h 這4 個時間點(diǎn),對比ThD 與PRAM 所測得的CO,研究共獲得112 個CO 測量值,ThD 與PRAM 呈良好的線性相關(guān),相關(guān)程度最高的時間點(diǎn)是返回監(jiān)護(hù)室后3 h(R2=0.78,P＜0.0001),最低的時間點(diǎn)是停止體外循環(huán)后30 min(R2=0.70,P＜0.0001)。

Greiwe 等[6]納入非體外循環(huán)冠狀動脈旁路移植術(shù) 41 例,比較 PRAM 與肺動脈熱稀釋法(pulmonary artery thermodilution,PATD)測得的CO。該研究進(jìn)行195 對CO 的比較,PATD 和PRAM 測得CO 分別 為(4.99 ± 1.02)L/min 和(4.92 ± 1.05)L/min,范圍分別為3.04～8.74 L/min 和2.79～8.01 L/min。2 種測量方法的均值差為(-0.08 ±0.74) L/min,95% 一致性界限為-1.55～1.40 L/min,百分比誤差為29.8%,四象限圖分析一致率為92%。該研究表明,PRAM 與PATD 在成人非體外循環(huán)冠狀動脈旁路移植術(shù)后監(jiān)測CO 的數(shù)值和趨勢分析顯示出良好的一致性。

Romagnoli 等[7]選擇26 例血管外科手術(shù)采用FloTrac/Vigileo 和MostCare/PRAM 測得CO,以超聲心動測得的CO 為標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果表明MostCare 測得的CO 與超聲結(jié)果具有高度一致性(r2=0.80,95%CI:0.78～0.95),而FloTrac 測得的結(jié)果與超聲偏差較大(r2=0.27,95%CI:0.16～0.75)。

Scolletta 等[8]納入15 個歐洲醫(yī)學(xué)中心ICU 的前瞻性對照研究包括膿毒血癥、外傷、術(shù)后恢復(fù)階段患者400 例,采用超聲心動和MostCare 監(jiān)測CO,結(jié)果顯示二者有良好的一致性(r=0.85,95%CI:0.82～0.88;P＜0.0001;r2=0.74)。

綜上,心臟手術(shù)圍術(shù)期血流動力學(xué)的波動具有普遍性,因此,連續(xù)、準(zhǔn)確監(jiān)測血流動力學(xué)具有重要意義。多個研究證實PRAM 與金標(biāo)準(zhǔn)ThD 及超聲心動測得的CO 具有高度一致性,但PRAM 為微創(chuàng)、連續(xù)測量,操作簡便,與其他PCM 相比準(zhǔn)確度更好且花費(fèi)更少。PRAM 在心臟手術(shù)圍術(shù)期監(jiān)測中優(yōu)勢明顯。

1.3 MostCare/PRAM 的特殊參數(shù)

由于PRAM 技術(shù)的獨(dú)特算法,MostCare 監(jiān)護(hù)儀還可以提供心臟循環(huán)效率(cardiac cycle efficiency,CCE)和左室壓力升支最大斜率(dp/dt)兩個參數(shù)。

CCE 是心血管系統(tǒng)在心臟收縮期消耗能量與其在整個心動周期消耗能量的比值,反映心臟、動脈系統(tǒng)、靜脈系統(tǒng)、肺循環(huán)等整個循環(huán)系統(tǒng)的能量效率,可通過PRAM 分析獲得。CCE 是一個無單位參數(shù),范圍從負(fù)值到1,1 是理論上的最高水平[9]。

臨床上+dp/dtmax和-dp/dtmax均反映心室的收縮功能,但是傳統(tǒng)方法測量± dp/dtmax不夠便利,而且不能連續(xù)測量。dp/dt 可以通過MostCare 監(jiān)護(hù)儀直接測得,且能夠持續(xù)監(jiān)測。dp/dt 的持續(xù)監(jiān)測能夠連續(xù)反映心臟手術(shù)圍術(shù)期心肌收縮力的變化,圍術(shù)期dp/dt 的突然變化亦能夠撲捉到,幫助臨床做出決策和分析。Scolletta 等[10]的研究結(jié)果顯示,超聲和MostCare/PRAM 測得的dp/dt 呈線性相關(guān)(r=0.93,95%CI:0.87～0.96,P＜0.001)。

除了上述2 個獨(dú)特參數(shù)外,MostCare 監(jiān)護(hù)儀還可以常規(guī)監(jiān)測收縮壓(systolic blood pressure,SBP)、舒 張 壓(diastolic blood pressure,DBP)、重 脈 壓(dicrotic pressure,DicP)、平均動脈壓(mean arterial pressure,MAP)、CO、SV、心排血指數(shù)(cardiac index,CI)、每搏量指數(shù)(stoke volume index,SVI)、脈壓差變異度(pulse pressure variability,PPV)、每搏量變異度(stroke volume variation,SVV)、外周血管阻力(systemic vascular resistance,SVR)及外周血管阻力指數(shù)(systemic vascular resistance index,SVRI),且均為連續(xù)監(jiān)測。

2 PRAM 在心臟手術(shù)中的應(yīng)用

2.1 PRAM 在使用主動脈球囊反搏患者中的應(yīng)用

心功能較差的心臟手術(shù)患者常需要主動脈球囊反 搏 (intra-aortic balloon pump,IABP) 輔 助。Zangrillo 等[11]的研究納入32 例IABP 和(或)大劑量正性肌力藥物治療的低CO 綜合征患者心臟手術(shù),其中67%的患者使用IABP,以ThD 為標(biāo)準(zhǔn)研究PRAM 測量的準(zhǔn)確性,結(jié)果表明PRAM 測量CI 與ThD 有顯著相關(guān)性(r=0.72,P＜0.001)。Scolletta等[12]選擇15 例冠狀動脈旁路移植術(shù)后使用IABP者,使用PRAM 和ThD 在球囊反搏率為1∶1、1 ∶2、1∶4時及IABP 移除后測量CO,共對比106 對數(shù)據(jù),結(jié)果顯示THD-CO 和MostCare-CO 有很好的相關(guān)性(r=0.90,95%CI:0.86～0.93,P＜0.001);在不同的主動脈內(nèi)球囊反搏速率設(shè)置下,ThD-CO 和MostCare-CO 之間有密切的一致性;對兩種方法CO的變化分別計算,其相關(guān)系數(shù)為0.82(95%CI:0.76～0.87,P＜0.001)。因此認(rèn)為,MostCare/PRAM 系統(tǒng)沒有受到IABP 球囊充氣和放氣對動脈波形的影響,測量值準(zhǔn)確度高;應(yīng)用正性肌力藥物或IABP 的低CO 患者可以應(yīng)用PRAM 測量CO 等參數(shù)。

綜上,使用IABP 時血流動力學(xué)會受到球囊反搏作用的影響,對于分析患者自身的心功能及血流動力學(xué)監(jiān)測都有巨大的挑戰(zhàn),常規(guī)監(jiān)護(hù)儀無法正確識別動脈波形的自主收縮壓。PRAM 不僅可識別出自主收縮壓,而且依然可以通過識別重脈壓對患者自主SV 進(jìn)行計算,為臨床監(jiān)測帶來便利。

2.2 PRAM 對圍術(shù)期容量評估的應(yīng)用

容量管理是心臟手術(shù)圍術(shù)期管理的重點(diǎn)之一,容量治療效果的監(jiān)測具有重要的指導(dǎo)意義。測量容量反應(yīng)性的方法有很多。傳統(tǒng)的血流動力學(xué)參數(shù)可能不能有效地反映容量治療的效果[13]。Messina等[14]選擇46 例外科手術(shù)患者,潮氣量＜8 ml/kg 時接受液體沖擊治療后5～10 min,使用PRAM 監(jiān)護(hù)儀監(jiān)測PPV、CCE、MAP、DicP等數(shù)值,PPV、ΔCCE、ΔMAP-DicP 增加反映患者對于液體沖擊治療有效,盡管該研究不是接受心臟手術(shù)的患者,但是對于接受心臟手術(shù)的患者補(bǔ)液后ΔCCE 增加也可能具有指導(dǎo)意義。

MostCare 具有兒科專用模式,在小兒心臟外科監(jiān)測中亦得到廣泛研究。Han 等[15]在正中開胸(26例)和微創(chuàng)側(cè)開胸(29 例)室間隔修補(bǔ)術(shù)中,通過PPV 預(yù)測患兒接受液體治療的反應(yīng)性,所有患兒在體外循環(huán)結(jié)束且超濾后接受液體沖擊治療,使用PRAM 監(jiān)護(hù)儀記錄心率、DBP、SV、CI 和PPV,當(dāng)CI在液體沖擊治療后增加15% 時認(rèn)為是應(yīng)答。在胸骨正中切開的嬰兒中,12 例應(yīng)答,14 例無應(yīng)答,應(yīng)答組PPV 高于無應(yīng)答組(24.7 ±6.4 vs.16.6 ±5.0,P＜0.01),曲線下面積為0.85(95%CI:0.69～1,P=0.001),臨界值為19%,敏感性為92%,特異度為71%。在接受微創(chuàng)右開胸手術(shù)的嬰兒中,16 例應(yīng)答,13 例無應(yīng)答,應(yīng)答組PPV 高于無應(yīng)答組(25.0 ±6.8 vs.18.2 ±5.3,P＜0.01),曲線下面積為0.83(95%CI:0.66～0.98,P=0.001),臨界值為18%,靈敏度為94%,特異度為69%。該研究表明,PPV能靈敏地預(yù)測室間隔缺損嬰兒開胸手術(shù)修復(fù)后的液體反應(yīng)性。

Di Tomasso 等[16]采用PRAM 評價動態(tài)動脈彈性以及MAP 反應(yīng)性。選擇心臟手術(shù)關(guān)胸后存在前負(fù)荷相關(guān)性低血壓的患者,在3 min 內(nèi)進(jìn)行250 ml液體沖擊治療,MAP 升高≥10% 為陽性;動態(tài)動脈彈性為機(jī)械通氣時PPV 與SVV 的比值。最終納入97 例,其中陽性50 例,陰性47 例。動態(tài)動脈彈性基線曲線下面積為0.64 ±0.06(95%CI:0.53～0.73,P=0.017)。動態(tài)動脈彈性≥1.07,灰度值在0.9～1.5 之間時,預(yù)測 MAP 增高的敏感性為86%(95%CI:73%～94%),特異性為45% (95%CI:30%～60%)。

PRAM 可同時獲得多個參數(shù),可以從多角度、實時、動態(tài)分析患者圍術(shù)期容量情況,給心臟手術(shù)圍術(shù)期容量評估提供了量化的方法。

2.3 PRAM 在評估預(yù)后中應(yīng)用

CCE 作為心臟在能力效率上的參數(shù),能夠從心臟做功效率角度反映心臟功能。左室收縮末動脈彈性(left-ventricular end-systolic arterial elastance,Ea)與左室收縮末彈性(left-ventricular end-systolic elastance,Ees)的比值稱為動脈-心室耦聯(lián),是反映心血管表現(xiàn)的決定性因素。健康人Ea/Ees 波動于0.6～1.2[17],CCE 與Ea/Ees 呈負(fù)相關(guān),CCE ＜0.12,Ea/Ees≥1.3。相同SVI 水平,CCE 越高,動脈-心室耦聯(lián)越趨向于最佳值,心肌能量代謝(耗氧量)水平越低。Scolletta 等[18]的研究納入70 例重癥患者,對比PRAM 法和超聲心動評價左室功能,超聲心動測得左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction,LVEF)為(53 ±18)%,PRAM 測得CCE 為0.16 ±0.26,LVEF 與CCE 呈線性相關(guān)(r=0.88,95%CI:0.81～0.92,P＜0.001),作者認(rèn)為,盡管PRAM 技術(shù)測得的指標(biāo)不能完全取代超聲給予的信息,但是如果存在低CCE 和dp/dt 則表明心臟功能較差,可作為需行超聲心動檢查的指征。

CCE 的變化先于心功能變化,CCE 對于患者的預(yù)后有一定的預(yù)測作用。Scolletta 等[19]的研究納入25 例主動脈瓣置換術(shù),術(shù)前、停止心肺轉(zhuǎn)流時、術(shù)后3 小時CCE 與血清N 末端B 型尿鈉肽(N-terminal natriuretic peptide type B,NT-proBNP)呈負(fù)相關(guān)(r=-0.91,-0.83 和-0.88,P＜0.01)。Giglioli 等[20]左西孟旦治療心力衰竭31 例的研究中,使用PRAM監(jiān)測CCE 與CI 的變化,結(jié)果顯示,對左西孟旦治療有反應(yīng)性與無反應(yīng)性的患者,其CI 在治療前后均沒有明顯的變化,但是對治療有反應(yīng)的患者治療后CCE 呈明顯升高趨勢,預(yù)后也較好,而無反應(yīng)性的患者CCE 呈下降趨勢,預(yù)后也較差。韓丁等[21]在小兒法洛四聯(lián)癥根治術(shù)中應(yīng)用PRAM 研究CCE 的變化,以室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)為對照組,結(jié)果提示,與對照組比較,接受法洛四聯(lián)癥根治術(shù)患兒的CCE 在切皮前、切開心包后(P＜0.01) 及術(shù)畢時(P＜0.05)顯著降低,認(rèn)為PRAM 在小兒先天性心臟病手術(shù)中可以客觀反映循環(huán)能量效率變化。我們[22]在43 例非體外循環(huán)冠狀動脈旁路移植術(shù)中應(yīng)用PRAM 監(jiān)測血流動力學(xué),結(jié)果顯示CCE 在冠脈血管吻合時下降明顯,吻合后降支時CCE 下降最低,在冠脈靶血管完全吻合后CCE 緩慢恢復(fù),術(shù)畢時基本恢復(fù)至術(shù)前水平,術(shù)中各時間點(diǎn)CI、SVI、SVRI 等均在正常范圍內(nèi),而CCE 具有明顯的變化,且恢復(fù)較其他血流動力學(xué)參數(shù)緩慢。Ristalli 等[23]在43 例經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣置換術(shù)中使用PRAM 監(jiān)測血流動力學(xué),結(jié)果顯示術(shù)后CO、SV、CCE、dp/dt 等血流動力學(xué)參數(shù)顯著改善,平均動脈壓與重脈壓的差值(MAP -DicP)能夠用來分辨是否存在術(shù)后殘存主動脈瓣關(guān)閉不全。

心臟手術(shù)由于其復(fù)雜性,圍術(shù)期麻醉醫(yī)生及外科醫(yī)生對心功能及預(yù)后的判斷常需要結(jié)合監(jiān)測指標(biāo)及臨床經(jīng)驗進(jìn)行評估,不能量化,具有一定的主觀性。CCE 從心臟的能量效率角度給予動態(tài)評估心功能的量化指標(biāo),具有一定的指導(dǎo)意義。同時,PRAM 提供的其他參數(shù)可幫助分析影響心功能的原因,為臨床調(diào)整心功能提供方向。

3 小結(jié)

PRAM 技術(shù)通過外周動脈置管獲取動脈波形,能夠?qū)崟r連續(xù)準(zhǔn)確地監(jiān)測血流動力學(xué),代表著未來血流動力學(xué)的發(fā)展方向。該技術(shù)不用校準(zhǔn),使用簡便,多項研究表明其準(zhǔn)確度也較高。PRAM 在左心瓣膜病、心肌病等心功能不全疾病中,對CO 的監(jiān)測精度高。此外,PRAM 還可以用于外傷、膿毒血癥、兒科等疾病的血流動力學(xué)監(jiān)測[24]。CCE 是其獨(dú)特的參數(shù),對于臨床決策具有一定的指導(dǎo)意義,CCE的提升也預(yù)示著預(yù)后的改善。同時,PRAM 技術(shù)也有一定的局限性:PRAM 主要是對左心系統(tǒng)的監(jiān)測,對于右心系統(tǒng)及血管外肺水的監(jiān)測,不能提供右心系統(tǒng)相關(guān)的病態(tài)數(shù)據(jù);PRAM 對于心房顫動患者監(jiān)測結(jié)果的偏差值較大;PRAM 信號來源為動脈波形,所以當(dāng)由于疾病或臨床干預(yù)原因出現(xiàn)非常規(guī)動脈波形時,PRAM 監(jiān)測結(jié)果也會受到影響?？傊?作為一項微創(chuàng)血流動力學(xué)監(jiān)測技術(shù),PRAM 有其自身明顯的優(yōu)勢,但在不同條件下應(yīng)用的有效性還需進(jìn)一步研究。