PiCCO 血流動力學監測的原理,復旦大學附屬中山醫院急診科 顧國嶸,PiCCO的歷史,1870年 Adolph Fick 氧耗量測定心排血量法質量守恒定律 某特定物質在系統末端流出的量等于該物質流入端的量跟 系統流入端與流出端之間減少或增加的量之和。,PiCCO的歷史,1897 Stewart首先將人造指示劑直接 注入血流，然后在其下游測定其平均濃 度和平均傳輸時間， 計算出心排血量。 CO 60 I /T 為指示劑平均濃度，T為曲線總間期，I為指示劑注入量，60為秒數1947 Hamilton 改良推廣了著名的 Stewart-Hamilton指示劑測CO計算公式,PiCCO的歷史,1954 Fegler 提出溫度稀釋測CO公式 CO(L/min)=VI(TbTi)DiSi/ADbSb60/1000 Vi為注入劑容量 Tb、Ti為血溫和指示劑溫度 Di、Db為注入液和血的密度 Si、Sb為注入液和血的比熱 A為稀釋曲線下的面積，A 應該用積分法計算。5%糖液與血的比熱密度為1.08,Hamilton和對數濃度-時間曲線,指示劑再循環半對數紙上繪制濃度-時間曲線， 然后在降支順勢劃一條線，這樣 就為指示劑濃度的準確地消散， 并理解為單一指數闡明了原理。,1947 Stewart-Hamilton 公式,Tb:注射冰鹽水前血液溫度Ti: 注射的冰鹽水溫度Vi:注射的冰鹽水容量Tb*dt:熱稀釋曲線下面積K:校正常數，由血液和冰鹽水的比重與 比熱容組成,C.O.=,MTt：平均傳輸時間（一半指示劑通過的時間）DSt：指數下降時間,Swan-Ganz導管,1970 UCLA的Swan和Ganz1972 應用于臨床,Swan HJC and Ganz W. Catheterization of the heart in man with use of a flow-directed balloon-tipped catheter. N Eng J Med 1970 ; 283 : 447,Swan-Ganz導管,氣囊破裂導管打結導管嵌入引起肺梗塞血栓栓塞出血、感染心律失常觸電,Swan-Ganz導管,壓力不能代表容量沒有評估后負荷右心功能不能完全代表左心功能嚴重并發癥導致了更高的死亡率(死亡導管)延長入住ICU時間,PICCO原理,1951年，Newman EV提出如下機理: (1)平均傳輸時間（MTT）取決于時間、 熱傳導率、熱負載量和血管面積（2）作為具有指示劑完全混合和恒定 液體流速的單一混合腔室，其稀釋曲 線隨著時間呈指數形式衰減（衰變）。（3）作為若干個不同的串聯混合腔室， 雖然流率相同，但混合的容量不同， 其稀釋曲線衰減（衰變）狀態，取決 于最大腔室。,PICCO原理,1966 Pearse1980 床旁單指示劑的肺水測定,ITTV = MTtTDa COTDa,PICCO樣機面世,1995 相對微創 直接測量容量 全心CI心血管狀況如何？ 心輸出量（CO）前負荷如何？ 全心舒張末期容積 (GEDV)擴容治療會增加CI嗎？ 每搏量變異 (SVV)心臟收縮功能如何？ 左室最大收縮力指數(dpmax) 全心射血分數 (GEF)是否出現了肺水腫？ 血管外肺水（EVLW）,Tb,注射,t,PICCO測量CO： Stewart-Hamilton公式,Tb = 血液溫度Ti = 注射液溫度Vi = 注射液容積 Tb . dt = 熱稀釋曲線下面積K = 校正系數，與體重、血溫和注射液溫度相關,CO 計算：通過熱稀釋曲線下面積,在中心靜脈注射指示劑后，PiCCO動脈導管尖端的熱敏電阻測量溫度的變化,MTt: 平均傳輸時間（Mean Transit time ） 大約一半指示劑通過動脈測量點的時間,DSt: 下降時間（Down Slope time） 熱稀釋曲線的指數下降時間,ln Tb,注射,再循環影響,MTt,t,e,-1,DSt,Tb,PICCO直接測量- ITTV,PTV,ITTV = MTt CO = GEDV + PBV + EVLW,PTV = DSt CO,PICCO間接測量 GEDV,PICCO間接測量并校正ITBV,57例ICU病人GEDV和ITBV的構成回歸分析，ITBV=（1.25GEDV28.4ml）(Sakka et al; Intensive Care Med 26: 180-187,2000) GEDV = ITTV - PTVGEDV = CO * (MTt-DSt) ITBV = 1.25 * GEDVITBV = 1.25 * CO * (MTt-DSt),PICCO間接測量并校正EVLW,209例危重全部首先測定的溫度-染料稀釋與單一溫度稀釋法血管外肺水的構成回歸分析。EVLWST 0.83 EVLW TD 133.9ml（或1.6ml/kg）r = 0.96 P0.0001 (Sakka et al; Intensive Care Med 26: 180-187,2000)EVLW = ITTV ITBVEVLW = CO * MTt - 1.25 * CO * (MTt-DSt),PICCO的容量指標,PBV肺血容量,靜水壓肺水腫,滲透性肺水腫,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*,正常肺,EVLW血管外肺水,* not available in the USA (p 63),間接測量判斷肺水腫的種類PVPI,肺水,3次熱稀釋校準,經熱稀釋方法得到的非連續性參數 心輸出量CO 全心舒張末期容積 GEDV 胸腔內血容量 ITBV 血管外肺水EVLW* 肺血管通透性指數 PVPI* 心功能指數 CFI 全心射血分數 GEF,動脈輪廓分析法得到的連續性參數 連續心輸出量 PCCO 動脈壓 AP 心率 HR 每搏量 SV 每搏量變異 SVV 脈壓變異 PPV 系統血管阻力 SVR 左心室收縮力指數 dPmax*,血液動力學和容量進行監護管理,非實時！,實時！,PICCO的實時參數和非實時參數,正常動脈波形的構成,收縮相(a)：心室收縮期左室快速射血，主動脈瓣開放，形成動脈壓波形的上升支、峰值和下降支的前部 ； 最高點為收縮壓舒張相(b）：血流從主動脈到周圍動脈，壓力波下降，主動脈瓣關閉，直至下一次收縮開始，波形下降至基線為 舒張相； 最低點為舒張壓 重搏切跡反映了主動脈瓣關閉。曲線下面積反映了流經血管的血流量。,計算dP/dmax粗略反映心肌收縮性,不同部位的動脈壓差,仰臥時，從主動脈到遠心端的周圍動脈，收縮壓依次升高，而舒張壓逐漸降低。 原因：越是遠端的動脈, 壓力脈沖到達越遲 上升支越陡 ，收縮壓越高 舒張壓越低 重搏切跡變得滯后和平滑。股動脈收縮壓較橈動脈高1020mmHg，而舒張壓低1520mmHg；較無創血壓高520mmHg,1899Frank系統循環模型中,闡述了動脈壓力波形計算CO的概念,PiCCO脈搏輪廓分析歷史,脈搏輪廓分析歷史,1983Wesseling提出心搏量同主動脈壓力曲線的收縮面積成正比，對壓力依賴于順應性及其系統阻力,并做了壓力、心率、年齡等影響因素校正。VS AS / Z （VS為每搏出量，AS為主動脈壓力波收縮面積，Z為系統血管阻力）,PICCO脈搏輪廓分析原理,29,通過對分析每一次心臟跳動（beat by beat）時的動脈壓力波型，得到連續的參數,校正,熱稀釋法測量得到CO,測量血壓 (P(t), MAP, CVP),經過經肺熱稀釋校正后，可以測量每一次心臟跳動的每搏量（SV）,PICCO脈搏輪廓分析原理,CCO法為了做到心排血量的連續校正,需要用溫度稀釋心排血量來確定一個校正系數(cal),還要計算心率(HR), 以及壓力曲線收縮部分下的面積(P(t)/SVR)與主動脈順應性C(p)和壓力曲線波形(以壓力變化速率(dp/dt)來表示)的積分值.,30,t s,P mm Hg,壓力曲線下面積,壓力曲線型狀,動脈順應性,心率,病人相關的校正因子（通過熱稀釋法得到）,呼吸周期中血壓的波動,Intrathoracic pressureVenous return to left and right ventricleLeft ventricular preloadLeft ventricular stroke volumeSystolic arterial blood pressure,Intrathoracic pressureSqueezing “ of the pulmonary bloodLeft ventricular preloadLeft ventricular stoke volumeSystolic arterial blood pressure,PPmax,PPmin,PPmax,PPmin,吸氣,Reuter et al., Ansthesist 2003;52: 1005-1013,呼氣,吸氣,呼氣,吸氣早期,吸氣晚期,SVV = Stroke Volume Variation 每搏變異量,SVV 反映前負荷,SVmax SVmin,SVV =,SVmean,對于沒有心律失常的完全機械通氣病人,EDV,SV,SVV small,SVV large, EDV1, EDV2, SV1, SV2,因機械通氣引起的前負荷變化（EDV）會導致每搏量的改變（SV），改變程度與病人個體的Starling曲線有關。對容量反應良好的病人，其Starling曲線處于直線階段，有較高的每搏量變異（SVV）。,SVV / PPV 反映了心臟對因機械通氣導致的前負荷周期性變化的敏感性。 SVV / PPV可用于預測擴容治療對每搏量的提高程度。,SVV 反映前負荷,PPV = Pulse Pressure Variation 脈壓變異量,呼吸周期中，壓力波形的變化 PPV和SVV類似，反映擴容治療后，每搏輸出的對應變化,SVV / PPV 反映前負荷,PPmax PPmin,PPV =,PPmean,PPmax,PPmean,PPmin,PiCCO 連接示意圖,中心靜脈導管,注射液溫度探頭容納管（T型管）,動脈熱稀釋導管,注射液溫度電纜,PULSION 一次性壓力傳感器,PCCI,AP,13.03 16.28 TB37.0,AP 140117 92(CVP) 5SVRI 2762PCCI 3.24HR 78SVI 42SVV 5%dPmx 1140(GEDI) 625,溫度測量電纜,壓力電纜,熱稀釋參數 心輸出量CO 全心舒張末期容積 GEDV 胸腔內血容積 ITBV 血管外肺水EVLW 肺血管通透性指數 PVPI 心功能指數CFI 全心射血分數GEF,脈搏輪廓參數 脈搏連續心輸出量PCCO 每搏量SV 心率HR 每搏量變異SVV 脈壓變異PPV 動脈壓力AP 系統血管阻力SVR 左心室收縮指數dPmx,PiCCO測量參數,PiCCO的治療決策樹,38,創傷小- 只需放置中心靜脈和動脈導管- 無需肺動脈導管- 可用