心輸出量調(diào)研

1、生物醫(yī)學(xué)測量與儀器調(diào)研報(bào)告心輸出量測量新技術(shù)調(diào)研組成員：李莉、楊富蘭、萬林專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程班級：電醫(yī)0901時(shí)間：2011年12月4日心輸出量測量新技術(shù)心輸出量(cardiac output, CO)是心臟每分鐘射出的血量（L/min）。心輸出量是衡量心功能的重要指標(biāo)。公式：CO=SVHRSV：心臟每搏輸出量HR：心率測量的方法有：1、指示劑稀釋法：它的測定是通過某一方式將一定量的指示劑注射到血液中，經(jīng)過在血液中的擴(kuò)散，測定指示劑的變化來計(jì)算心輸出量的。 Fick法；染料稀釋法；熱稀釋法2、阻抗法3、成像法：超聲、磁共振下面介紹三種心輸出量測量新技術(shù)一、 經(jīng)食道超聲心輸出量檢測（Oesoph

2、ageal Doppler）心輸出量的測量是動力學(xué)測量的一個(gè)重要參數(shù)，它可以指導(dǎo)藥物和液體治療。一般用肺動脈導(dǎo)管的熱稀釋法來測定。但是這種方法近來受到質(zhì)疑，人們希望尋找另外一種創(chuàng)傷性更小的方法來測量心輸出量。心輸出量(cardiac output, CO) :心臟每分鐘射出的血量(L/min)CO=SVHRSV:心臟每搏輸出量HR:心率注意事項(xiàng)：常規(guī)檢查前禁食612h，急診檢查前至少禁食4h。檢查前可用鎮(zhèn)靜劑。操作方法：（1）咽部局麻。（2）常規(guī)檢查時(shí)，患者平躺。（3）將2%鹽酸利多卡因凝膠涂于探頭表面。（4）囑患者咬住開口器，將探頭送入咽部，使探頭前段呈弧形，以適應(yīng)咽部與食管的彎曲。此時(shí)囑患

3、者做吞咽動作，順勢沿咽后壁將探頭推進(jìn)食管。一般探頭頂端距門齒4045cm時(shí)，說明探頭頂端已達(dá)胃底。（5）探頭達(dá)胃底部即應(yīng)開始記錄，一般采用探頭逐漸后撤、自深至淺進(jìn)行檢查，操作管柄旋鈕微動探頭，并轉(zhuǎn)動相控陣裝置進(jìn)行0180的系列連續(xù)切面探查。檢查過程一般為20min左右。（6）檢查結(jié)束，清水沖洗探頭，消毒。脈搏輪廓分析模型醫(yī)學(xué)超聲在臨床上應(yīng)用的一個(gè)重要方面是檢測人體的血流速度和血流流量它們使超聲診斷從形態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)向形態(tài)血流動力學(xué)的特征分析超聲血流速度測量的基本原理有兩大類:(1) 利用超聲多普勒原理;(2) 非多普勒原理的直接測量方法目前廣泛應(yīng)用的是前者它是通過發(fā)射脈沖超聲波(或連續(xù)超聲波) 照射目

4、標(biāo)(血管) 并接收其散射回波信號通過解調(diào)得到回波的多普勒頻率(頻移) fd即可求出相應(yīng)的血流流速n,即:式中f0 超聲發(fā)射頻率; c 血流中聲速; 超聲束和血流之間的夾角n 是應(yīng)用位移S 除以時(shí)間t 得到原理雖然經(jīng)典技術(shù)卻新穎例如將位移固定用相關(guān)技術(shù)檢測出流過S 的時(shí)間t 就可以得出速度n 再如在固定時(shí)間間隔t 內(nèi)跟蹤血流中某個(gè)特征走過的位移S 從而得出速度這些都是目前血流速度檢測中的新方法關(guān)于血流量的檢測除了血流速度外還需要測量血管(腔)截面積前各種測量流量的超聲方法都存在一定的誤差必須認(rèn)真考慮誤差來源本文對超聲血流速度和流量測量的有關(guān)問題進(jìn)行分析為醫(yī)學(xué)臨床的正確測量和鑒別儀器性能提供參考血

5、流速度和血流(流)量醫(yī)學(xué)上用的速度流量都是物理量為此應(yīng)弄清其物理概念1. 流速: 為流體在單位時(shí)間內(nèi)通過的距離以n 表示單位為cm/s2. 流量(質(zhì)量速率): 流體在單位時(shí)間內(nèi)流過管道的某一截面的質(zhì)量稱該流體在該管道中的流量單位為g/s 以Q 表示3. 體積速率: 流體在單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的體積稱該流體在該管道中的體積速率單位為cm3/s mL/s 等通常以Vc 表示上述物理量之間有關(guān)系式:Q=Vc 流體的密度4. 醫(yī)學(xué)上的血流量: 醫(yī)學(xué)上血流量的單位是mL/s 實(shí)質(zhì)上是物理學(xué)中的體積速率為此國外文獻(xiàn)上有時(shí)對流量用Volume Rate 一詞目前醫(yī)學(xué)上血流量Q 等于單位時(shí)間內(nèi)某血管截面

6、通過的血液體積而不是血液質(zhì)量不像工業(yè)上流動的各種液體血管中流動的都是血液為簡便起見認(rèn)為人類血液密度為常數(shù)(=1g/cm3) 而不管其如地域人種性別年齡或正常與病變等等引起的血液密度的差別考慮到流量隨時(shí)間變化記為Q(t)同時(shí)醫(yī)學(xué)上還有用在某段時(shí)間內(nèi)的血流量的概念例如每搏心輸出量每分鐘心輸出量等這時(shí)所考慮的血流量QT 是相應(yīng)時(shí)間段中流過血管(或某個(gè)截面)血流的總體積即Q(t)對時(shí)間T的積分記為:式中T 需要計(jì)算的那段時(shí)間例如每搏所需的時(shí)間或1min三醫(yī)學(xué)上的血流量Q(t) (體積速度Vc)的計(jì)算由定義可知Q(t)或Vc 計(jì)算有兩大要素截面S 和該截面上血流速度的分布分布與位置有關(guān)隨時(shí)間變化利用極坐

7、標(biāo)系考慮血管的某一截面S 該截面上任一微面積ds 上血流速度為(r t) 則通過該微截面的血流量應(yīng)為:dQ(t)=v(r t)ds通過該截面的總血流量應(yīng)為:(1)式為血流量計(jì)算的基本公式另一方面將(1)式變形有:為血管內(nèi)空間平均速度并非臨床醫(yī)師簡稱的平均流速它是時(shí)間的函數(shù),其中分子為血流流過的截面積:由于血管管徑隨時(shí)間變化S(t)同樣是時(shí)間的函數(shù)(2)式為血流量計(jì)算的另一個(gè)基本公式(1)式和(2)式是等同的都能正確地算出血流量(1)式的出發(fā)點(diǎn)是檢測血流速度分布v(r t)后計(jì)算出血流量(2)式的出發(fā)點(diǎn)是檢測(空間)平均速度后計(jì)算出血流量這樣檢測血流速度分布和檢測平均速度的血流量測量方法雖然技術(shù)

8、上有所不同但在原理上卻是等同的后者較為臨床上所熟知前者較為新穎卻非標(biāo)新立異兩者不是截然不同的方法二、 部分二氧化碳重吸入法（Partial CO2 Rebreathing)1、簡介：部分重吸入法是一種新的無創(chuàng)性心輸出量測量方法，采用此法的NICO2監(jiān)測儀1999年被國內(nèi)引進(jìn). NICO2所測CO與溫度稀釋法有良好的相關(guān)性,并且具有無創(chuàng),自動 ,連續(xù),重復(fù)性好,性能/價(jià)格比高、無感染危險(xiǎn)、操作簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于手術(shù)室，ICU和急診室。輸出量（CO）是重要的血流動力學(xué)參數(shù)。其測量方法分為有創(chuàng)和無創(chuàng)兩大類。前者主要有溫度稀釋法、染料稀釋法、直接Fick法、電磁流量法等；后者主要包括超聲心動

9、圖、胸部電阻抗圖、脈搏圖完全CO2重吸入法等。1980年以來一種新的無創(chuàng)性CO測量方法部分重吸入法被提出。經(jīng)動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究證實(shí)該法與其他方法所測CO有良好的相關(guān)性，臨床應(yīng)用前景較好。美國于90年代中期研制出了專用的無創(chuàng)性部分)重吸人法CO測量儀。2、基本理論：人體CO理論認(rèn)為血液經(jīng)過肺時(shí)所吸收的氧量必然等于經(jīng)過口鼻吸人的氧量。如果測量出每分鐘機(jī)體吸人的氧量、動脈血和混合靜脈血的氧含量差即可計(jì)算 出通過肺毛細(xì)血管的血量加上肺內(nèi)分流量且為PCB=VO2CaO2-CVO2如果測量出每分鐘機(jī)體呼出的CO2量及混合靜脈血和動脈血的CO2含量差也可計(jì)算出PCB。PCB=VCO2CVCO2-CaO2該公

10、式需要放置右心導(dǎo)管和動脈穿刺抽血行血?dú)夥治觯哂幸欢ǖ膭?chuàng)傷性，且 不能連續(xù)測定，在臨床上廣泛應(yīng)用受限。多年來人 們對 CO2重吸人法進(jìn)行了研究。初期采用完全重吸人法，用一氣囊連接病人口鼻 ，完全重吸人呼出氣 ，并測量氣中的CO2含量，計(jì)算CO。完全重吸人法不但操作不便 ，而且CO2體內(nèi)儲留較明顯，不適合于危重病人。1980年Gedeon等首先提出部分CO2重吸入技術(shù)，后由多人加以補(bǔ)充完善。采用增加死腔量等措施，使機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)重復(fù)吸人部分CO2。并計(jì)算重吸人前后的PCB。PCB=VCO2重吸入前-VCO2重吸入后CVCO2重吸入后-CaCO2重吸入前 CaCO2的測量相對較困難可通過PaCO

11、2和血紅蛋自來計(jì)算，或通過PaCO2和CO2離解曲線來估測。肺內(nèi)分流最可以根據(jù)復(fù)雜的公式計(jì)算，也可以根據(jù)吸人氣氧分量和動脈或脈搏血氧飽和度從曲線圖上查得 。NICO2 監(jiān)測儀即采用后者。這樣，可以完全無創(chuàng)性地測量CO。3、NICO2 監(jiān)測儀的性能特點(diǎn)：監(jiān)測儀包括主機(jī)和重吸人管路-活瓣兩部分。前者通過CO2傳感器導(dǎo)線 、氣 道壓和活瓣控制導(dǎo)管與后者相連，并可測量脈搏。后者由可伸縮性管路、電控氣動三通活瓣 、壓差式流量計(jì) 、主流式CO2傳感器及接頭組成 ,它接在與病人 氣管導(dǎo)管和麻醉機(jī)或呼吸機(jī)之間。在重吸人前的60秒內(nèi)，活瓣處于關(guān)閉狀態(tài) ， 呼吸機(jī)或麻醉機(jī)直接通過接頭通氣，儀器采樣并測算基礎(chǔ)狀態(tài)下

12、的VCO2。然后，主機(jī)向活瓣施以正和壓氣體使其開放，可伸縮性管路與呼吸回路連通，機(jī)械死 腔量增加，重吸入開始。隨著時(shí)間的延長肺泡的CO2濃度漸增加，肺動脈-肺泡的CO2濃度差減小 ，機(jī)體排出的 CO2量減少 ，而Pet CO2增加,垂吸入狀態(tài)持續(xù)50秒。儀器采樣，測算重吸人狀 態(tài)下的VCO2 ，并根據(jù)公式計(jì)算出CO。然后主機(jī)停止向活瓣施壓活瓣彈性回縮而開放，恢復(fù)正常通氣。儀器每三分鐘測量一次。4、主要優(yōu)點(diǎn)：動物實(shí)驗(yàn)和臨床均表明，NICO2監(jiān)測儀所測CO與溫度稀釋法等有良好的相關(guān)性,精確性優(yōu)于胸部電阻抗法或超聲多普勒法 ，并且該法具有無創(chuàng) 、自動、連續(xù) 、重復(fù)性好、性能/價(jià)格比高、無感染危險(xiǎn)、操

13、作簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于手術(shù)和急診室。三、 脈搏輪廓分析法脈搏輪廓分析模型1、原理：通過對分析每一次心臟跳動（beat by beat）時(shí)的動脈壓力波型，得到連續(xù)的參數(shù)。經(jīng)過經(jīng)肺熱稀釋校正后，可以測量每一次心臟跳動的每搏量（SV）2、左心室收縮力指數(shù)dPmx =動脈壓力曲線上數(shù)值最大的dP/dtdPmx 反映了左心室壓力增加的速度，是心肌收縮力的參數(shù)。3、每搏量變異每搏量變異（Stroke Volume Variation，SVV）反映了每搏量隨通氣周期變化的情況。SVV 是過去30秒的測量結(jié)果只適用于心律規(guī)律的完全機(jī)械通氣病人4、脈壓變異脈壓變異反映了脈壓隨通氣周期變化的情況PPV 是

14、過去30秒的測量結(jié)果只適用于心律規(guī)律的完全機(jī)械通氣病人5、擴(kuò)展脈搏波形輪廓分析技術(shù)與經(jīng)肺熱稀釋技術(shù)結(jié)合起來，形成PiCCO技術(shù)，即脈搏指示劑連續(xù)輸出量監(jiān)測，對血液動力學(xué)和容量進(jìn)行監(jiān)護(hù)管理。該技術(shù)采用熱稀釋法測量單次的心輸出量（CO）并通過分析動脈壓力波型曲線面積來獲得連續(xù)的心輸出量（PCCO）,同時(shí)可計(jì)算胸內(nèi)血容量（ITBV）和血管外肺水（EVLW）.傳統(tǒng)的血流動力學(xué)監(jiān)測的金標(biāo)準(zhǔn)為漂浮導(dǎo)管，通過熱稀釋法來測量CO,而通過PAWP、CVP等壓力指標(biāo)來反應(yīng)容量狀態(tài).近年來的研究表明PAWP、CVP的干擾因素較多(如機(jī)械通氣、血管張力等),壓力并不能代表容量 ,而PiCCO監(jiān)護(hù)儀是新一代除能測定心輸出量還能監(jiān)測容量及血管外肺水的新一代血流動力學(xué)監(jiān)測儀.適應(yīng)癥：凡是需要進(jìn)行心血管功能和循環(huán)容量狀態(tài)監(jiān)測的病人，諸如外科、內(nèi)科、心臟、燒傷以及需要中心靜