TP-CBS 无创心血管血流参数检测系统

TP-CBS 无创心血管血流参数检测系统 及其对血管扩张剂临床疗效评价的初步应用 中国医学科学院中国协和医科大学 北京协和医院内科心组 蓝志强 医学硕士 王子时 副教授 游凯 教授 吴宁 教授 目前，临床上应用的无创心功能检测的方法包括:Fick氏法、核素、胸腔电阻抗法(TEI)。超声心动图多普勒法。1983年，Wesseling等人根据人体脉搏波特征研制出一种心输出量计算机。TP-CBS(全称TP-CBS无创心血管血流参数检测系统)是在对Wesseling的理论模型进行补充和修正的基础上，由北京工业大学研制的一种新型无创心血管血流参数检测系统，可以检测心输出量、外周血管阻力、血管顺应性、血液粘滞性等约10余项参数。我们自1990年初在临床上用该系统与有创方法进行比较，并初步应用于对血管扩张药疗效的判断。如下: 材料和方法 一、TP-CBS与 Swon-Gonz导管热稀释法心输出量(CO)相关性测定 4例确诊扩张性心肌病患者和2例急性心肌梗塞患者依Seldinger法分别经股静脉或右 颈内静脉放置Swon-Ganz导管。心输出量应用热稀释法经Gould IM 1000/SIEMENS 961型心电生理监护仪测得，共观测49例次;同时间按照以下方法应用TP-CBS测定心输出量及其他参数:患者取卧位或半卧位，全身放松，呼吸均匀，放置TP-CBS传感器于患者左桡动脉脉搏明显点，传感器中轴线与桡动脉走形长轴重迭，并适当加以固定，必要时适当调整传感器位置、角度，使主机所显示的脉搏波曲线较大，曲线光滑、稳定。经采集后的图形起自X、Y轴交点，整个图形呈现脉搏波特征，下降支与X轴逐渐相交。(图1) 经T-CBS和热稀释法分别测得心输出量数值以统计学处理取得相关系数r。 二、TP-CBS参数重复性测定 分别在10例健康人或患者由同一人或不同操作者应用TP-CBS按照上述方法操作，检 得心输出量及外周血管阻力等参数，每例重复二次。所得数据经统计学处理计算变异系数和t检验，以检验该仪器的重复性。 三、对口服卡托普利(Captopril)和不同剂量硝酸甘油静脉滴注的血液动力学变化进行 监测 2例扩张性心肌病患者口服卡托普利25mg，在应用Swan-Ganz导管监测同时应用TP-CBS观察服药后心输出量及外周血管阻力(TPR)的变化。 6例确诊急性心肌梗塞患者给以硝酸甘油静脉滴注，初始滴入量为5,10ug/min，30分钟后增量为10,20ug/min，在不同剂量应用后约20分钟应用TP-CBS测定CO、TPR值，并自心电监护仪及用袖带法分别测得当时心率(HR)、血压(BR)。对以上结果进行统计学处理，以t校验比较硝酸甘油不同剂量时CO、TPR、HR、BP用药后的变化。 结果 一、TP-CBS与热稀释法比较 如图二、表一。R =0.6(p<0.001)。TP-CBS与热稀释法两者所测得的CO值有显著相 关性。 二、重复性测定 如表二。无论是同一测试者二次重复测定值还是不同测定者二次测定值比较均无明显差 异(p>0.05)，上述各组变异系数为1.3,,2.7,。说明该系数稳定可靠，重复性好。 三、TP-CBS对口服卡托普利、硝酸甘油滴注的监测 如图三。实际上，此二例是相关性研究的一部分。TP-CBS与导管法所得数值近似，可 以动态反映卡托普利服药后的血液动力学变化。 如表三。应用TP-CBS测定急性心肌梗塞病人不同剂量硝酸甘油滴注后CO及TPR的 变化，在5,10ug/min时，CO、TPR、BP、HR较用药前均无明显变化。10,20ug/min时TPR较用药前降低44,(p<0.05),而CO、HR、BP均未见显著变化。特别是例6，为一例急性广泛前壁心肌梗塞合并左心衰竭患者，临床上有明显端坐呼吸，白泡沫痰、双肺弥漫湿罗音，静脉滴注硝酸甘油后心率明显增快(，42次/分，36.8,)，收缩压<90mmHg，同前面五例不同，硝酸甘油剂量加大TPR并不持续下降，反而略有上升。此例患者次日因心衰加重死亡。 讨论 一、TP-CBS基本原理 该法主要是通过脉搏波压力的测定间接推算出心输出量，与Fick氏法、阻抗法不同。 人体脉搏波中含有多种血流搏动的信息，脉搏波压力和流量之间已被证实存在定量关系，因此，在修正已有脉搏波弹性模型基础上，通过对脉搏波压力的测定可以推算出心输出量。Wesseling提出的脉搏波压力p(t)和每搏输出量SV简的关系为: ? 式中Zc为动脉系统特性阻抗，Pd为舒张压，T为心动周期。 北京工业大学罗志昌等人考虑到外周阻力、血管弹性以及血液粘滞性等因素，修正为: ? K为外周阻力、血管弹性和血液粘滞度修正系数。实际上，如将K、Zc等未知参数合 并，则表示为: ? 则心输出量和脉压差成正比。 在此理论模型基础上建立的TP-CBS监测系统利用脉搏波传感器获取桡动脉脉压力波 ;并对信号进行采集、存储、分离出单一的具有脉搏波特征的波形，获取上述式?中所需的参数便可推算出CO、TPR等参数。 二、TP,CBS与热稀释法相关性比较及自身重复性测定 TP,CBS与热稀释法所测的CO值有显著相关性，r,0.96(p<0.001)。在狗的基础试 验中，该机与电磁流量计比较，r =0.85-0.96，与热稀释法比较，r =0.94。在临床上，其他单位与我们相同研究方法结果 r=0.85-0.92 ，均有明显的相关性。以上不同研究相似的结论均支持TP-CBS有一定的准确性。 同时，TP-CBS重复性良好，同一状态下不同的测定间变异系数为1.3,,2.7,，不同 操作者与同一操作者的重复测定无明显差异。这样的结果提示TP-CBS稳定性和重复性，可为临床所用。 因此，T-CBS有助于临床上对心脏功能状态的判断，与其他无创方法相似，具有操作 简便，测定时间短等特点，可以适用于临床上对CO、TPR等参数的辅助监测。 三、临床疗效的判断 1( 卡托普利口服约30分钟开始出现血液动力学效应，60’,120’作用达高峰，可 以显著的增加心输出量，同时降低体、肺循环阻力。我们应用Tp-CBS对服用卡托普利的患者连续监测CO、TPR的变化，并与热稀释法结果比较，提示TP-CBS的结果与热稀释法相似，能敏感地反映口服卡托普利后地血液动力学变化，两者血液动力学效应变化趋势相似。这些特点可以帮助减少临床上应用地有创方法进行监测。 2( 硝酸甘油静脉滴注普遍地应用于急性心肌梗塞患者，可以缩小心梗面积，降低 死亡率。其用量一般为:5,10ug/min开始滴注，间隔5-10分钟增量5,10ug/min，最大剂量可达200ug/min，直至临床症状改善、动脉压降低10,30,或心率增加10次/分时不再增加剂量。应用TP-CBS结果我们发现，当剂量在10,20ug/min时，患者地心率和血压水平基本上达到上述范围，此时，硝酸甘油可以明显地降低外周血管阻力(,44,，p<0.05)。而心排出量增加未达统计学差异(p>0.05)。硝酸甘油以扩装静脉为主，在剂量增大的情况下可以扩张动脉，引起动脉压下降和外周阻力下降;但具体应用时个体对硝酸甘油反应有较大差别，目前判断硝酸甘油效应主要是根据症状改善、心率增加、血压下降和肺毛压下降幅度。根据我们的结果，在患者出现较为明显TPR下降的同时，血压、心率的变化范围也处于较为明显的范围，同目前应用的要求相近。同时，TPR的下降可能更好地反映心室肌所承受地负荷减少，心肌耗氧量减少，后者恰是硝酸甘油在急性心肌梗塞应用地机制。本文结果显示TPR下降地同时未见心肌耗氧量(以HR*SBP代表)增加。例6在硝酸甘油剂量加大时心率、血压异常反应，TPR反而增高，该例次日死亡，提示硝酸甘油治疗不满意，患者愈后较差，也进一步支持应用TP-CBS观察硝酸甘油临床疗效和病情判断。 四、CBS应用体会 以下几种情况影响TP-CBS的准确性: 1( 患者存在明显的心率失常如房颤、房扑、频发室早时可使图形不稳定，波形采 集困难，结果与有创法比较差异较大。 2( 无脉症、脉交替患者也对结果有明显影响，后者往往可能出现连续二组分离后 的脉搏波，其CO值是实际值的1/2。 3( 采集后的波形特征应符合脉搏波特征，波的起点与X、Y轴交点相交，终末部 分逐渐与X轴相交。此外，MAP值、心率应与袖带法血压测量、心电监测心率测定相近，否则对准确性、重复性均有明显影响。 表1 导管热稀释法与血流参数仪同步测试心输出量(L/分) TAB.1 The measurment of cardiac output by TP-CBS and Thermodilution at same time TP-CBS ThemodilutionTP-CBS Themodilution 3.99 4.13 7.02 6.49 3.5 4.25 6.94 6.74 3.84 4.28 6.97 6.90 3.4 4.32 5.97 6.20 4.0 4.44 6.3 6.28 3.77 3.91 6.72 6.25 3.25 3.91 7.36 6.91 3.72 3.9 4.18 4.22 3.86 3.9 3.56 4.47 4.72 5.14 4.4 4.42 4.96 5.23 3.94 4.13 5.21 5.67 4.19 4.13 4.75 5.32 4.15 4.13 5.0 5.38 3.77 4.2 5.36 5.37 3.90 4.1 4.83 5.26 2.46 2.5 4.81 5.12 3.13 3.5 5.02 5.24 3.22 3.5 4.83 5.01 3.33 3.0 7.8 6.94 3.44 3.0 7.16 6.6 3.90 4.0 5.99 6.6 3.46 3.8 6.15 6.29 3.72 3.8 6.69 6.51 表2(1):TP,CBS二次测定值比较 Comparison of Results Measured by TP-CBS two times 同一测试者 不同测试者 CO(L/min)TPR CO(L/min)TPR 5.02 5.19 0.970.94 5.364.83 1.13 1.25 3.61 3.68 1.27 1.30 4.81 5.001.27 1.21 4.634.67 0.84 0.934.96 5.21 1.21 1.16 5.275.38 0.81 0.814.75 5.00 1.28 1.21 5.505.55 0.80 0.78 4.30 4.27 1.02 1.02 3.18 3.41 1.441.53 5.40 5.97 1.15 1.05 3.773.80 1.65 1.633.77 3.65 0.97 0.99 7.16 7.80 .083 0.91 2.28 2.55 0.81 1.63 6.90 6.97 0.93 0.93 5.364.83 1.131.25 5.97 6.301.11 1.054081 5.001.27 1.21 表2(2) 同一测试者 CO(L/min) TPR X+-δn 5.13+-1.25.28+ -1.381.07+ -0.281.08+ -0.29 P Value>0.05 >0.05 CV 2.3% 2.6% 2.6% 2.7% 表2(3) 不同测试者 CO(L/min) TPR(PRU) X+-δn4.58+ -0.91 4.63+-0.90 1.12+-0.14 1.1+-0.18 P Value>0. 05 >0.05 CV 2.0% 2.2% 1.3% 1.6% * CV 为变异系数 表3 6例急性心肌梗塞患者不同速度硝酸甘油滴注时血液动力学参数变化 CO(L/min) TPR(PRU) HR(β pm)(+-%)BPS(mmHg)(+ -%) 用药前 5~10 10~20 用药前 5~10 10~20 用药5~10 10~20 用药前 5~10 10~20 us/min us/min us/min us/min前 us/minus/min us/min us/min 1 5.99 7.367.41 1.13 0.83 0.62 97 92108 150140 128 24.72 5.36 5.52 1.271.05 0.77 79 86 98130 122110 3 2.974.00 4.21 1.91 1.49 0.98 104107 116118 116 108 4 3.564.40 4.67 1.74 1.41 1.02 96 96 114 130130 122 5 3.33 4.09 4.53 1.300.88 0.54 6876 88 110 106 96 6 2.28 2.83 3.21 1.811.59 1.62 114 126156 96 86 84 x X=3.8 X=4.67 X=4.93 X=1.53 X=1.24 X=0.82 X=93 X=97 X=113X=122 X=116.7108 SO On=1.21 On=1.41 On=1.3 On=0.3 On=0.29 On=0.22 On=15On=16 On=21 On=17 On=17.4 On=14.8 δX=96 δδδ58177 79800 δ83472δ δX=9.7 δ53302 X=143 X=156 X=14.5 X=4.34 X=91540 X=71340 δX=23 δX=28 δδδ583 680 δX=734700 δX=648 δ558 X=30 X=9.16 X=7.41 X=4.93 变+24% +30% -44% -11.5% 化 率 P p>0.05 p>0.05 p>0.05 p>0.05 p>0.05 p>0.05 p>0.05 p>0.05 值 图1 TP-CBS 采集分离后的波形 图2 导管热稀释法与血流参数仪同步测试心输出量(L/分) 图三 口服Coptopril 25mg后血液动力学变化(TP-CBS/热稀释法比较)