(整理)心输出量调研

生物医学测量与仪器
调研报告
心输出量测量新技术
调研组成员：李莉、杨富兰、万林
专业：生物医学工程
班级：电医0901
时间：2011年12月4日
心输出量测量新技术
心输出量(cardiac output, CO)是心脏每分钟射出的血量（L/min）。

心输出量是衡量心功能的重要指标。

公式：CO=SV´HR
SV：心脏每搏输出量 HR：心率
测量的方法有：
1、指示剂稀释法：它的测定是通过某一方式将一定量的指示剂注射到血液中，经过在血液中的扩散，测定指示剂的变化来计算心输出量的。

Fick法；染料稀释法；热稀释法
2、阻抗法
3、成像法：超声、磁共振
下面介绍三种心输出量测量新技术
一、经食道超声心输出量检测（Oesophageal Doppler）
心输出量的测量是动力学测量的一个重要参数，它可以指导药物和液体治疗。

一般用肺动脉导管的热稀释法来测定。

但是这种方法近来受到质疑，人们希望寻找另外一种创伤性更小的方法来测量心输出量。

心输出量(cardiac output, CO) :心脏每分钟射出的血量(L/min)
CO=SV HR
SV:心脏每搏输出量 HR:心率
注意事项：
常规检查前禁食6~12h，急诊检查前至少禁食4h。

检查前可用镇静剂。

操作方法：
（1）咽部局麻。

（2）常规检查时，患者平躺。

（3）将2%盐酸利多卡因凝胶涂于探头表面。

（4）嘱患者咬住开口器，将探头送入咽部，使探头前段呈弧形，以适应咽部与食管的弯曲。

此时嘱患者做吞咽动作，顺势沿咽后壁将探头推进食管。

一般探头顶端距门齿40~45cm时，说明探头顶端已达胃底。

（5）探头达胃底部即应开始记录，一般采用探头逐渐后撤、自深至浅进行检查，操作管柄旋钮微动探头，并转动相控阵装置进行0°~180°的系列连续切面探查。

检查过程一般为20min 左右。

（6）检查结束，清水冲洗探头，消毒。

脉搏轮廓分析模型
医学超声在临床上应用的一个重
要方面是检测人体的血流速度和血流
流量
它们使超声诊断从形态学转向形
态血流动力学的特征分析超声血流速
度测量
的基本原理有两大类:
(1) 利用超声多普勒原理;
(2) 非多普勒原理的直接测量方
法
目前广泛应用的是前者它是通过发射脉冲超声波(或连续超声波) 照射目标(血管) 并接收其散射回波信号通过解调得到回波的多普勒频率(频移) fd
即可求出相应的血流流速n,即:
式中f0 超声发射频率; c 血流中声速; α超声束和血流之间的夹角n 是应用位移S 除以时间t 得到原理虽然经典技术却新颖例如将位移固定用相关技术检测出流过S 的时间t 就可以得出速度n 再如在固定时间间隔t 内跟踪血流中某个特征走过的位移S 从而得出速度这些都是目前血流速度检测中的新方法关于血流量的检测除了血流速度外还需要测量血管(腔)截面积
前各种测量流量的超声方法都存在一定的误差必须认真考虑误差来源本文对超声血流速度和流量测量的有关问题进行分析为医学临床的正确测量和鉴别仪器性能提供参考
血流速度和血流(流)量
医学上用的速度流量都是物理量为此应弄清其物理概念
1. 流速: 为流体在单位时间内通过的距离以n 表示单位为cm/s
2. 流量(质量速率): 流体在单位时间内流过管道的某一截面的质量称该流体在该管道中的流量单位为g/s 以Q 表示
3. 体积速率: 流体在单位时间内流过管道某一截面的体积称该流体在该管道中的体积速率单位为cm3/s mL/s 等通常以Vc 表示
上述物理量之间有关系式:
Q=Vc ρρ流体的密度
4. 医学上的血流量: 医学上血流量的单位是mL/s 实质上是物理学中的体积速率为此国外文献上有时对流量用Volume Rate 一词目前医学上血流量Q 等于单位时间内某血管截面通过的血液体积而不是血液质量不像工业上流动的各种液体血管中流动的都是血液为简便起见认为人类血液密度为常数(ρ=1g/cm3) 而不管其如地域人种性别年龄或正常与病变等等引起的血液密度的差别考虑到流量随时间变化记为Q(t)同时医学上还有用在某段时间内的血流量的概念例如每搏心输出量每分钟心输出量等这时所考虑的血流量QT 是相应时间段中流过血管(或某个截面)血流的总体积即Q(t)对时间T的积分记为:
式中T 需要计算的那段时间例如每搏所需的时间或1min
三医学上的血流量Q(t) (体积速度Vc)的计算
由定义可知Q(t)或Vc 计算有两大要素截面S 和该截面上血流速度的分布
分布与位置有关随时间变化
利用极坐标系考虑血管的某一截面S 该截面上任一微面积ds 上血流速度
为ν(r θ t) 则通过该微截面的血流量应为:
dQ(t)=v(r θ t)ds
通过该截面的总血流量应为:
(1)式为血流量计算的基本公式另一方面将(1)式变形有:
为血管内空间平均速度并非临床医师简称的平均流速它是时间的函数,其中分子为血流流过的截面积:
由于血管管径随时间变化S(t)同样是时间的函数(2)式为血流量计算的另一个基本公式(1)式和(2)式是等同的都能正确地算出血流量(1)式的出发点是检测血流速度分布v(r θ t)后计算
出血流量(2)式的出发点是检测(空间)平均速度后计算出血流量这样检测血流速度分布和检测平均速度的血流量测量方法虽然技术上有所不同但在原理上却是等同的后者较为临床上所熟知前者较为新颖却非标新立异两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、简介：
部分重吸入法是一种新的无创性心输出量测量方法，采用此法的NICO2监测仪1999年被国内引进. NICO2所测CO与温度稀释法有良好的相关性,并且具有无创,自动 ,连续,重复性好,性能/价格比高、无感染危险、操作简单、使用方便等优点，适用于手术室，ICU和急诊室。

输出量（CO）是重要的血流动力学参数。

其测量方法分为有创和无创两大类。

前者主要有温度稀释法、染料稀释法、直接Fick法、电磁流量法等；后者主要包括超声心动图、胸部电阻抗图、脉搏图完全CO2重吸入法等。

1980年以来一种新的无创性CO测量方法——部分重吸入法被提出。

经动物实验和临床研究证实该法与其他方法所测CO有良好的相关性，临床应用前景较好。

美国于90年代中期研制出了专用的无创性部分)重吸人法CO测量仪。

2、基本理论：
人体CO理论认为血液经过肺时所吸收的氧量必然等于经过口鼻吸人的氧量。

如果测量出每分钟机体吸人的氧量、动脉血和混合静脉血的氧含量差即可计算出通过肺毛细血管的血量加上
肺内分流量且为
如果测量出每分钟机体呼出的CO2量及混合静脉血和动脉血的CO2含量差也可计算出PCB。

该公式需要放置右心导管和动脉穿刺抽血行血气分析，具有一定的创伤性，且不能连续测定，在临床上广泛应用受限。

多年来人们对 CO2重吸人法进行了研究。

初期采用完全重吸人法，
用一气囊连接病人口鼻，完全重吸人呼出气，并测量气中的CO2含量，计算CO。

完全重吸
人法不但操作不便，而且CO2体内储留较明显，不适合于危重病人。

1980年Gedeon等首先提出部分CO2重吸入技术，后由多人加以补充完善。

采用增加死腔量等措施，使机体在一定时间内重复吸人部分CO2。

并计算重吸人前后的PCB。

重吸入前重吸入后
重吸入后重吸入前
的测量相对较困难可通过PaCO2和血红蛋自来计算，或通过PaCO2和CO2离解曲线
来估测。

肺内分流最可以根据复杂的公式计算，也可以根据吸人气氧分量和动脉或脉搏血氧饱和度从曲线图上查得。

NICO2监测仪即采用后者。

这样，可以完全无创性地测量CO。

3、N ICO2监测仪的性能特点：
监测仪包括主机和重吸人管路-活瓣两部分。

前者通过CO2传感器导线、气道压和活瓣控制
导管与后者相连，并可测量脉搏。

后者由可伸缩性管路、电控气动三通活瓣、压差式流量计、主流式CO2传感器及接头组成 ,它接在与病人气管导管和麻醉机或呼吸机之间。

在重吸人前
的60秒内，活瓣处于关闭状态，呼吸机或麻醉机直接通过接头通气，仪器采样并测算基础
状态下的VCO2。

然后，主机向活瓣施以正和压气体使其开放，可伸缩性管路与呼吸回路连通，机械死腔量增加，重吸入开始。

随着时间的延长肺泡的CO2浓度渐增加，肺动脉-肺泡的
CO2浓度差减小，机体排出的 CO2量减少，而Pet CO2增加,垂吸入状态持续50秒。

仪器采样，测算重吸人状态下的VCO2，并根据公式计算出CO。

然后主机停止向活瓣施压活瓣弹
性回缩而开放，恢复正常通气。

仪器每三分钟测量一次。

4、主要优点：
动物实验和临床均表明，NICO2监测仪所测CO与温度稀释法等有良好的相关性,精确性优于
胸部电阻抗法或超声多普勒法，并且该法具有无创、自动、连续、重复性好、性能/价格比高、无感染危险、操作简单、使用方便等优点，适用于手术和急诊室。

三、脉搏轮廓分析法
脉搏轮廓分析模型
1、原理：
通过对分析每一次心脏跳动（beat by beat）时的动脉压力波型，得到连续的参数。

经过经肺热稀释校正后，可以测量每一次心脏跳动的每搏量（SV）
2、左心室收缩力指数
dPmx =动脉压力曲线上数值最大的dP/dt
dPmx 反映了左心室压力增加的速度，是心肌收缩力的参数。

3、每搏量变异
每搏量变异（Stroke Volume Variation，SVV）反映了每搏量随通气周期变化的情况。

SVV 是过去30秒的测量结果只适用于心律规律的完全机械通气病人
4、脉压变异
脉压变异反映了脉压随通气周期变化的情况
PPV 是过去30秒的测量结果只适用于心律规律的完全机械通气病人
5、扩展
脉搏波形轮廓分析技术与经肺热稀释技术结合起来，形成PiCCO技术，即脉搏指示剂连续输出量监测，对血液动力学和容量进行监护管理。

该技术采用热稀释法测量单次的心输出量（CO）并通过分析动脉压力波型曲线面积来获得连续的心输出量（PCCO）,同时可计算胸内血容量（ITBV）和血管外肺水（EVLW）.
传统的血流动力学监测的金标准为漂浮导管，通过热稀释法来测量CO,而通过PAWP、CVP 等压力指标来反应容量状态.
近年来的研究表明PAWP、CVP的干扰因素较多(如机械通气、血管张力等),压力并不能代表容量 ,而PiCCO监护仪是新一代除能测定心输出量还能监测容量及血管外肺水的新一代血流动力学监测仪.
适应症：
凡是需要进行心血管功能和循环容量状态监测的病人，诸如外科、内科、心脏、烧伤以及需要中心静脉和动脉插管监测的病人，均可采用Picco。

• 1.休克
• 2.急性呼吸窘迫综合症（ARDS）
• 3.急性心功能不全
•
• 4.肺动脉高压
•
• 5.心脏及腹部大手术
• 6.严重创伤
•7.脏器移植手术
禁忌症：
• 1.瓣膜返流，室间隔缺损。

• 2.主动脉瘤
• 3.体外循环期间
•
• 4.严重心率紊乱
•
• 5.严重气胸。

相对禁忌症：
•
• 1.肝素过敏
• 2.穿刺局部疑有感染或已有感染
• 3.严重出血性疾病或溶栓和应用大剂量肝素抗凝
• 4.接受IABP病人，不能使用本设备的脉搏轮廓分析方式进行监测。