专题笔谈│无创心输出量监测在新生儿中的应用
周 伟
中国实用儿科杂志 2017 Vol.32（5）：345-348
摘要
心输出量监测是危重新生儿尤其血流动力学不稳定患儿（如新生儿重症感染、败血症休克、多器官功能衰竭、先天性心脏病等）抢救管理中非常重要的内容，监测方法有有创测量、无创测量以及穿戴式或移动式动态测量等。目前临床上实时、连续无创监测新生儿心输出量多采用超声心输出量监测仪技术。通过监测心输出量，可较准确判断心功能及体循环灌注的情况，对评估病情、指导临床用药及判断预后有重要意义。
关键词
心输出量监测；无创；超声心输出量监测仪；新生儿
中图分类号：Ｒ72 文献标志码：A
心输出量（cardiac output，COt）指单侧心室每分钟射出的总血量，为心率（heart rate，HR）与每搏输出量（stroke volume，SV）的乘积。COt监测是危重患儿尤其血流动力学不稳定患儿（如新生儿重症感染、败血症休克、多器官功能衰竭、先天性心脏病等）抢救管理中非常重要的内容，通过监测COt，可较准确判断心功能及体循环灌注的情况，对评估病情、指导临床用药及判断预后有重要的意义。
临床上现有的COt监测技术，根据测量原理和技术特点可以分为以下3类：第1类是以热稀释法和直接Fick法为代表的有创测量方法，至今仍被认为是COt测量的金标准；第2类是无创测量方法，包括心血管磁共振成像法、多普勒超声法、部分二氧化碳（CO2）重吸入法、心阻抗图法；第3类是针对动态测量的需求，主要由心阻抗图法和脉搏波描记法等发展而来的穿戴式或移动式COt测量技术［1］。热稀释法和直接Fick法为有创测量方法，这两种方法均要求经右侧颈内静脉或左侧锁骨下静脉或股静脉插入Swan-ganz漂浮导管至肺动脉，技术要求高，且可能带来感染、血栓形成、心律失常等并发症，在新生儿的临床应用受到限制。
多年来，人们一直在探索研究无创COt监测方法，随着计算机软件的进一步发展，生物阻抗、多普勒超声、部分CO2重复吸入等无创COt测定法再次引起人们的关注。现就这些无创COt测定的基本原理、操作方法、准确性影响因素以及在新生儿的临床应用做一简要介绍。
1 无创COt监测方法
1.1 生物阻抗法 生物阻抗法是根据胸腔阻抗变化测定血流动力学参数的无创测量技术［2］。其基本原理为：当心脏收缩时，血容量的增加、血流速度的加快以及血红细胞的有序排列等均会降低胸腔阻抗，反之亦然。因此，连续测量心动周期中由血流量变化引起的胸腔阻抗变化，可用于实现COt等心血管参数的连续监测，从而就可以随时掌握危重患者的血流动力学状况， 如有异常， 可及时采取干预措施。
多项临床研究显示，电阻抗无创COt测定与用Swan-ganz导管温度稀释法或染料稀释法所测得COt的结果之间具有显著的相关性［3-5］，表明电阻抗无创输出量监测是准确可靠的。有研究把利用电阻抗法测得的COt值与心脏超声测得的值进行比较，发现两者的相关程度非常高（r＝0.908），说明电阻抗法测得的COt值是准确的［6］。电阻抗无创COt监测系统具有以下优点：（1）安全、无创伤；（2）监测准确；（3）实时连续进行监测；（4）费用低廉；（5）操作简便。因此，它是监测危重病患者COt的一种好方法，有望成为重症监护体系中的标准配置［7］。当然，这种无创COt监测也有其局限性，如它是依照一种人体模型建立的数据采集系统，应用于特殊体形（如过高、超重、小儿）的人群或患者处在特殊的疾病状态可能产生较大误差，因此还不能完全取代有创监测。
电子心力测量法（electrical cardiometry，EC）是近年来一种新的基于胸电生物阻抗法而设计的连续性无创COt监测方法，此方法又称为电子测速法（electrical velocimetry，EV）。EC是采用放置在颈部和胸部的心电传感器对血流量、阻力、收缩性和液体量进行连续性测量的方法。研究表明，EV法可能成为能够替代或补充超声心动图（echocardiography，ECHO）的一种方法［8］。EV法也适用于低出生体重儿或极低出生体重儿，在新生儿重症监护病房（NICU）或儿童心脏重症监护病房（PCICU），EV法是一种安全而又易于掌握并应用的连续COt检测方法［9］。使用EV法监测新生儿SV和COt显示：和ECHO相比，EV法具有很好的相关性和可变性，但是对于所测得COt的最高值存在高估的趋势［10］。有研究指出，和ECHO测COt法相比，两种方法测得的COt平均值是很接近的，但是EV法所测得的COt波动范围较大［11］。在对早产儿检测过程中，和左室、右室COt有一定的相关性，在低COt和高频通气时结果具有一定的局限性。EV法能够提供血流动力学的连续趋势［11］。EV法在新生儿血流动力学监测的应用中尚未建立相应的参考值范围。Hsu等［12］通过对280例胎龄26+5～41+5周、出生体重800～4420 g、体表面积0.07～0.26 m2的新生儿进行心功能监测显示，COt和胎龄、出生体重、体表面积均呈正相关，其中和体表面积的相关性最为显著。因此，对于不同成熟度的新生儿，使用EV法检测血流动力学情况应该有不同的参考指标。在低出生体重儿和极低出生体重儿COt监测方面， EV可能是一种有价值的工具， 特别有助于识别与小早产儿病理（如败血症或出血时循环变差）相关的即将发生的低COt风险，也可能有助于进行容量补充治疗［9］。
1.2 多普勒超声法 多普勒ECHO一直是监测新生儿COt的主要方法。其准确性一直是作为评估其他新的无创COt监测技术的标尺。但其操作需要专业的超声科医师及超声设备，在大多数新生儿单元较难配备，且操作耗时，很难做到实时、连续的心功能监测，故需寻求一种更简便、快捷、准确的血流动力学监测方法。
超声心输出量监测仪（ultrasonic cardiac output monitor，USCOM）是一种新型的采用连续多普勒超声技术的血流动力学监测设备［13］，USCOM的操作原理是操作者通过超声探头探测出主动脉瓣处或肺动脉瓣处的血流速度，设备程序自动计算出速度时间积分，同时通过患者的身高体重自动估算其主动脉瓣或肺动脉瓣的直径并得出相应的截面面积，然后用两者的乘积得出SV。COt则是SV和HR的乘积。USCOM监测COt也具有以下特点：（1）安全无创性；（2）检测准确；（3）重复性好；（4）实时连续监测；（5）方便床边操作；（6）价格便宜，是监测新生儿COt的一种较好的方法。
有研究者将USCOM与常规ECHO进行了比较。Couch等［14］从37例早产儿获得了66组数据，这些数据都是通过ECHO和USCOM同时获得，两种方法所得结果差异无统计学意义（r＝0.9134，P＞0.005），但USCOM所得测量数值可信区间更窄，对血流动力学变化的监测可能敏感性更高，认为USCOM是一种能准确测量新生儿COt的方法，在监测血流动力学变化方面可能比ECHO更加敏感，并且更加简单，是一项可行的新生儿血流动力学管理方法。Patel等［15］对56例足月和晚期早产儿COt同时进行了USCOM及常规ECHO监测，认为USCOM测定技术容易培训和掌握，在新生儿具有很高的可重复性，但两种方法测得的右室输出量、左室输出量一致性欠佳，特别是右室输出量两种检测结果相差较大，USCOM测得的右室输出量高于ECHO法，而USCOM测得的左室输出量高于预期正常值，推荐使用USCOM时监测左室输出量；不过，也同时发现通过ECHO测得的肺动脉瓣和主动脉瓣的平均直径明显较USCOM为高，而速度时间积分却明显较USCOM为低。因此，有研究者推断这样的差异可能与超声技术本身固有的误差有关［16］。郑曼利等［17］也同时采用USCOM和ECHO测量了20名健康足月儿及29例早产儿生后28 d内的COt，发现在测量新生儿左COt时，无论足月儿还是早产儿一致性均较好，而在测量右COt上一致性较差，早产儿尤甚；不过，临床上USCOM用于动态观察血流动力学变化趋势还是具有一定意义。但USCOM和ECHO两种方法是不能相互替代的［15］。
1.3 部分CO2重吸入法 部分CO2重吸入法（partial CO2 rebreathing techniques）是根据Fick原理， 利用CO2弥散能力强的特点作为指示剂，测定肺毛细血管血流量，从而得出COt。此监测方法只适用于呼吸机辅助通气的患儿，只需在插管患儿的气管导管和呼吸机Y型环路之间加上一个装置（包括一个CO2分析仪、三向活瓣及死腔环路），向部分CO2重吸入监测仪输入患儿的性别、身高、体重和当日的动脉血气分析主要结果，即可连续自动监测COt、心脏指数（CI）和SV及其他许多指标。
部分CO2重吸入法测定COt与热稀释法具有良好相关性，尤其在COt较小的患儿中可能准确性更高［18］。该方法操作简便，自动测COt，完全无创连续监测，且有良好的准确性和安全性。尤其适合于插管后机械通气的患儿。但该方法也有其不足的方面，影响测定准确性的因素也较多，主要包括：（1）肺内分流量：有学者认为，在没有肺内分流时，本法是可靠、实用的监测方法，但有肺内分流时，误差较大［19］。存在高肺分流量时，此法监测的COt是偏低的。（2）体表面积与潮气量：研究发现，患儿体表面积在≥0.6 m2且潮气量≥300 mL/min应用部分CO2重吸入法监测COt具有参考意义［20］。（3）操作者的技能：对操作者要求较高，操作方法对测定准确性影响很大。（4）患儿的个体差异：儿童的年龄、体表面积、体重和机械通气的潮气量大小都会影响测定结果的准确性。尽管部分CO2重吸入法在临床上目前还不能完全证实其可靠性，但其与热稀释法所测得COt有良好相关性，在临床监测COt有一定意义。由于影响COt监测的因素很多，临床上很难去研究单因素对COt的影响。所以还需动物实验进一步研究［21］。
2 无创COt监测在新生儿的临床应用
如上所述， 无创COt监测方法有多种， 但目前临床上实时、 连续无创监测新生儿COt多采用USCOM。He等［22］采用USCOM监测了90例单胎足月健康新生儿生后前3 d左、右心血流动力学，结果显示，生后1～3 d，HR从126次/min降至120次/min；收缩压、舒张压、平均动脉压均明显升高， 分别从66升至71 mmHg（1 mmHg＝0.133 kPa）、从33升至38 mmHg、从44升至49 mmHg；右室CI（right ventricular cardiac index，RVCI）无明显改变，平均为5.07 L/（min·m2）；左室CI（left ventricular cardiac index， LVCI）从3.43 L/（min·m2）降至3.00 L/（min·m2）；基于LVCI的全身血管阻力指数（systemic vascular resistance index，SVRI）从1083 dyne·sec·cm-5·m2显著增至1403 dyne·sec·cm-5·m2。建立了足月健康新生儿生后前3 d的USCOM值。He等［23］还利用USCOM测定了71名足月健康新生儿生后前3 d的左心收缩力及全身氧输送（oxygen delivery， DO2）值， 结果显示，生后前 3 d足月健康新生儿心肌收缩力（Smith-Madigan收缩力和收缩力指数）稳定； 随COt减少， 相应地， DO2和DO2I（DO2 index）减少； 在生后头24 h， DO2和DO2I有小幅度但具统计学意义的下降， 可能意味着动脉导管的功能性关闭。该研究表明， USCOM可用来无创评估新生儿心肌收缩力及DO2功能。
新生儿休克在血压下降之前可出现COt下降，床边动态监测危重新生儿的COt有可能早期发现休克，以便及时采取干预措施。有学者采用USCOM技术床边实时监测休克新生儿的左COt及SV，并与正常新生儿进行比较，发现休克患儿左COt及SV较正常新生儿均显著降低，而经过扩容及多巴胺治疗2～6 h后，左COt及SV得到显著增加，提示动态监测休克新生儿的COt，可指导临床液体复苏。同时，由于USCOM的便携性、操作简单且无创的特点，院前急救的专业人士可以通过它获得一手的血流动力学数据，当遇到在转运途中可能花费大量时间的危重新生儿时，USCOM也许能发挥更大的作用［24］。
郑曼利等［25］对超声多普勒证实合并具有血流动力学影响的动脉导管未闭（hemodynamically significant patent ductus arteriosus， hsPDA）的 5例极低出生体重儿，自生后24 h内开始采用USCOM动态监测左心输出量（LVCO）、 SV、 CI、 SVRI、 肌力指数（SM Ⅱ）等，同时观察患儿因hsPDA的血流动力学影响而出现的hsPDA相关临床症状，并在出现这些症状后予布洛芬口服，结果发现，合并hsPDA的极低出生体重儿LVCO、SV、CI、SM Ⅱ等指标明显上升，SVRI下降、HR增快，经口服布洛芬关闭hsPDA后各项血流动力学指标恢复正常，提示应用USCOM动态监测PDA早产儿血流动力学，可早期诊断、及时治疗hsPDA，对于减少hsPDA相关并发症，提高早产儿救治水平具有重要作用。
极低和低出生体重儿常合并有PDA，且常需呼吸机辅助通气。那么，PDA和（或）机械通气是否会影响无创COt的测定呢？Torigoe等［26］同时采用EV和经胸腔 ECHO 法对 28 例极低和低出生体重儿进行了81个时间段［同步间歇指令通气（SIMV） 10例次，高频振荡通气（HFO） 14例次， 经鼻持续气道正压通气（nCPAP） 37例次，无机械通气20例次］的COt测定，结果显示，两种方法具有高度的相关性，尽管COt受到 PDA影响， 但即使在机械通气， EV通常也可替代经胸腔ECHO来进行无创、连续COt监测。
总之，与传统的ECHO比较，USCOM或EV的优势可能在于能进行连续且相对容易实施的COt监测来完成“传统的”循环监测，但其临床效用仍需进一步研究和证实。
参考文献 (略)
（2017-02-25收稿）
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