[转帖]血液动力学参数测量的新方法——阻抗心动描记法

血液动力学参数测量的新方法——阻抗心动描记法(上)
CardioDynamics

 

关键词：血液动力学  参数测量 阻抗心动描记法

　　阻抗心动描记法(Impedance CardioGraphy，ICG)是一种用来评价心脏泵出血液到动脉系统的能力，以及评估胸腔液体水平的无创方法。 ICG 提供了一种连续、无痛、无危害的方法来获得血液动力学参数。 这些参数可以用于诊断、治疗及评价病人的预后。本文介绍ICG技术以及它在呼吸困难、心衰、高血压疾病当中的应用。

一  ICG技术简介和ICG参数

1. ICG技术简介

　　如图1所示，将四对电极片放在病人颈部和胸部的两侧。通过这些电极，ICG 仪器发射电信号并测量电流通过病人胸部的阻抗(电阻)(这种电信号不被病人感知，也不会干扰其它医疗仪器)。 因为人体主动脉的血液要比肺部气体的导电性好，绝大多数的电信号通过主动脉传导。随着每一次心跳，主动脉内血液的容量和血流速度发生变化，这种变化导致了血流的电阻发生变化，从而产生了如图2所示的特有的ICG波形。CardioDynamics公司制造了ICG监测仪，它利用复杂、独有的Z MARCTM算法处理ECG、ICG和dZ/dt波形来测量和计算关键参数。

2. ICG参数

　　图3以及表1所示的是ICG测量和计算的参数。动脉血压也是需要测量的参数之一，但它不通过ICG，而是通过可选的血压模块获得。然而，血压值是计算外周血管阻力(SVR)、外周血管阻力指数(SVRI) 以及每次心跳的左室做功(Left Stroke Work)和每分钟的左室做功(Left Cardiac Work)的必需参数。同理，如果可以获得血色素等参数，ICG监测仪也可以计算出输送的氧气量。
　　图4将参数划分为四大类：排量、阻力、心肌收缩力和液体量。排量是指每次心搏排入主动脉的血液量(即每搏输出量，Stroke Volume)以及每分钟心脏排入主动脉的血液量(即心排量，Cardiac Output，CO)。阻力是指血液流经动脉系统需要克服的阻力。心肌收缩力是表示左心室收缩速度和强度的参数。 液体量是根据胸部的阻抗来估算出来的病人胸腔内的液体量。
　　得到每搏输出量、心排量、外周血管阻力、左室做功的绝对值在临床上很有帮助。但是，知道这些参数相对于病人体型的指数更有意义。通过用参数的绝对值除以病人的体表面积得到参数的指数。例如: 4.5L/min 的心排量应该在正常范围，但是如果这个病人很高(193cm)或者过胖(114kg)， 这个病人的体表面积(BSA)应该是2.44，他的心指数就是1.8L/min/m2(CO值4.5除以BSA值2.44等于CI值1.8)，而这个心指数是低的。因此CardioDynamics的ICG产品既显示参数的绝对值也显示参数的指数。

二  ICG和心衰

　　很多文献已经证明了Cardio－Dynamics的ICG参数对心衰病人具有应用价值，给临床诊断治疗带来帮助。

1． ICG对心衰病人的临床益处

　　图5是典型的心衰病人的血液动力学状态和影响每个血液动力学参数的治疗药物。
　　由于ICG可以提供这些有价值的参数，ICG在心衰的诊断和治疗中扮演重要的角色。根据最近的研究，ICG还可以明确哪些病人具有发生心衰事件(住院和死亡)的最大的风险性。预测研究The Prospecive Evaluation of Decompensation by Impedance Cardiography Test(PREDICT)是一项在全美21个知名的心衰中心进行的多中心研究。这个研究的目的就是判断ICG参数是否可以预测哪些心衰病人可能会发生心衰事件，总共212名心衰患者参与了此项研究。他们在6个月内每两周到指定医院接受检查。尽管在每两周一次的随访中他们受到了高质量的医护，但是他们中的一些人还是发生了心衰。对包括纽约心脏学会心功能分级、生命体征、体重变化和病人自我评估在内的详细数据进行分析的结果表明，能够预测未来14天内发生心衰事件的最好指标是复合ICG评分。那些ICG评分为高危的病人在未来14天内发生心衰事件的可能性要比ICG评分为低危的病人大8.3倍。
　　图6表示了简单的ICG风险分类。这个评分用了两个ICG参数：每搏指数和胸腔液体　水平。每搏指数大于35 mL/m2，胸腔液体水平小于等于35/kOhm的病人属于低风险组，相反，低每搏指数(每搏指数小于等于35 mL/m2)，高胸腔液体水平(胸腔液体水平大于等于35/kOhm)的病人为高风险组。高风险组病人在未来14天内的心衰事件发生率是低风险组病人7倍 。
　　这些数据的分析还表明ICG参数和评分对于心衰事件的预测能力还可以持续到14~90天。换句话说，如果一个心衰病人利用BioZ ICG监测，病人的每搏指数小于或等于35，而胸腔液体水平大于35,这个病人属于高风险病人。高风险病人在未来的14~90天内发生心衰事件的可能性要比低风险病人或者中等风险病人大的多。图7显示了发生心衰事件的风险和时间的关系。
　　Castellanos 等的研究证明ICG判断预后的能力可以延续到360天。这个研究设计是用ICG和BNP(B型钠尿肽)对331位经过心脏超声检查来判断是否有左心室功能不全的病人进行风险分层并预测心衰事件发生。通过心超检查，175位(53 %)病人患有左心室功能不全。随后的分析显示无论有无左心室功能不全，ICG的收缩时间比例(STR)和BNP都是最强的未来心衰事件预测指标。另外，STR和BNP两者结合的预测能力将大大强于单独的任何一个。图8表示了整组病人和只有左心室功能不全组病人的心衰事件发生率。Y轴是无事件率，范围从100%~50 %，X轴是时间，从0~360天。
　　如图8所示，BNP小于120和STR小于0.45的病人在未来的360天内的心衰事件发生率只有2 %~3 %；BNP和STR两者其一高的病人在未来360天的心衰事件发生率是12 %~15 %，而BNP大于120同时STR大于0.45的病人的心衰事件的发生率最高，达到36 %~45 %。
　　PREDICT研究和Castellanos研究表明ICG数据具有强大的预测功能。这种预测功能可以预测短期的心衰事件发生率(14~90天)，也可以预测长期的心衰事件的发生率(360天)。

2． ICG在心衰中的应用

　　基于以上和其它已经公布的研究，Strobeck发展了ICG指导的心衰病人治疗原则。PREDICT研究的数据已经被加入到这个治疗原则来明确以SI和TFC值为基础的血液动力学状态。图9表示了这个治疗原则。如图所示，SI和TFC提供的数据明确了病人的血液动力学状态，这些血液动力学状态对应PREDICT研究的短期风险分类。根据这些风险分类可以做出治疗选择。

3． 总结

　　有效地运用ICG数据可以让医生更准确地诊断，更好地控制病人风险，选择更合适的治疗方案。进一步研究ICG应用于心衰诊断，治疗干预以及预后的各种实验正在进行中。 

（全文完）

来源：《世界医疗器械》
 

血液动力学参数测量的新方法——阻抗心动描记法 (下)
CardioDynamics

 

关键词：血液动力学  参数测量 高血压  呼吸困难

三  ICG和高血压

　　很多文献已经证明了Cardio- Dynamics的ICG参数对高血压病人具有应用价值，给临床诊断治疗带来帮助。关于ICG在病人中使用结果的文献汇集如下。

1. ICG在高血压中的角色

　　ICG能否提供信息帮助更好地控制血压？由于血压的生理决定因素是排量(心输出量)和阻力(外周血管阻力)，而且ICG可以提供这些参数的数据，所以ICG可以提供帮助制定个体化治疗方案的临床信息。
　　图1表示了血压和其两个决定因素的生理关系：心输出量(CO)或单位体表面积的心输出量(CI)和外周血管阻力(SVR)或单位体表面积的外周血管阻力(SVRI)。高血压是由升高的SVR或CO， 或者两者都增高所引起的。另外，图1还指出心输出量是由心率(HR)和每搏输出量(SV)或单位体表面积的每搏输出量(SI)决定的。如果心输出量增高，它是由升高的心率或每搏输出量，或者两者都升高引起的。同样，每搏输出量是由前负荷(ICG中的胸腔液体水平TFC)，左心室收缩力(ICG中的速度指数VI和收缩时间比例STR)和后负荷(SVR)决定的。同时，这个图还列出了针对不同血压动力学异常的治疗药物。
　　这个图表示如果医生可以得到每个血液动力学的数据，他们就可以更有效地锁定引起血压升高的血液动力学参数，选择合适的药物。 这样可以使更多病人的血压被控制在理想水平。

2. 公布的ICG指导高血压治疗研究结果

　　a.临床结果
有　　两个研究被设计来评价是否BioZ ICG指导治疗相比标准治疗能更好地管理血压。第一个是由Taler等在Mayo临床中心进行的研究。在这个随机的，前瞻性研究中，为了控制血压，104位顽固性高血压病人被转至专业高血压医生进行诊断治疗。病人被随机分成两组，一组根据标准的高血压指南进行治疗，另一组根据如图2所示的ICG指导的治疗方案进行治疗。
　　对ICG指导治疗组的病人，ICG数据被用来明确高血压的主要原因是阻力的增加(SVR)还是排量的增加(CI)。药物选择基于ICG的目标参数。在每月一次的随访中，ICG数据被再次获得来明确治疗药物是否需要进一步的调整。
　　图3总结了这个研究的结果。在研究开始时，ICG指导治疗组的血压是169/87 mmHg：单纯高血压医生治疗组的血压是173/91 mmHg。尽管经过治疗两组的血压值都有下降，但是ICG指导治疗组病人的血压下降值(相对于初始血压)较单纯高血压医生治疗组的病人更大。同时，ICG指导治疗组病人的终点血压明显低于单纯高血压医生治疗组病人的终点血压(P<0.01)。
　　Taler得出结论：这个研究结果可能低估了在选择和调整联合用药中血液动力学监测的价值。研究专家组汇集了众多治疗顽固性高血压，包括那些需要强化利尿剂治疗的难治性高血压的专家。这个研究结果说明对于那些对经验治疗无效的病人，血液动力学监测和ICG参数指导抗高血压药物的选择比单纯的临床判断更有效。
　　第二个研究叫“CONTROL”研究，这个研究被设计为用来明确在初级保健背景下，是否ICG指导的治疗相对于标准治疗可以更好地管理非难治性高血压病人的血压。这个研究由11个中心的初级保健医生参与。164位高血压病人被随机地分成两组：一组接受标准临床治疗指南进行治疗，另一组接受ICG指导的治疗方案进行治疗。
　　在3个月的治疗过程中，ICG指导治疗组病人的收缩压(SBP)比标准治疗组病人的收缩压下降得更多[(19+17)vs(11+18)mmHg，P<0.01]；同时，ICG指导治疗组病人的舒张压(DBP)也比标准治疗组病人的舒张压下降得更多[(12+11)vs(5+12)mmHg，P<0.001]。 另外，如图4所示，ICG指导治疗组中，达到目标血压140/90 mmHg的病人百分比比标准治疗组的病人百分比大；同样，对达到更进一步的目标——理想血压130/85 mmHg，ICG指导治疗组的病人百分比依然大于标准治疗组。
　　另外， Smith等报告ICG指导治疗组中达到正常血液动力学参数BP、CI、SVRI的病人是标准治疗组的两倍(55% vs 29%， P<0.01)。因为血压(BP)由CO和SVR决定的，如果医生可以得到每个病人的这些参数的目标值，并针对这些异常血液动力学参数进行治疗，就比用标准的治疗药物有更大的可能控制血压。Taler和Smith的研究证明基于ICG数据上的个体化治疗，相对于被广泛接受的标准治疗可以更好地管理病人的血压。换句话说，ICG数据可以带来更合理的治疗方案和更好的临床结果。

　　b.经济结果
　　Ferrario等通过分析“CONTROL”研究中的数据对比个体化的ICG指导治疗和标准治疗的短期和长期性价比。通过分析，他们报告了相对于标准治疗，ICG指导下长期治疗和短期治疗的成本优势。例如短期成本效益由总成本(包括医生和技术人员的时间，工资，误操作和在ICG治疗组中ICG监测仪器和耗材的成本)除以收缩压(Systolic BP)和舒张压(Diastolic BP)下降的mmHg数。由于ICG组达到了更大的收缩压和舒张压的下降，每增加下降1 mmHg的血压所增加的成本也可以被计算出。图5表示了ICG组和标准治疗组的短期绝对成本效益和ICG组增加的成本效益。如图所示，标准治疗组中，每下降1 mmHg收缩压的成本是36美元，每下降1 mmHg舒张压的成本是79美元。而ICG治疗组中，每下降1 mmHg收缩压的成本是29美元，每下降1 mmHg舒张压的成本是46美元，比标准治疗组低。而且，在ICG治疗组，进一步降低收缩压和舒张压所增加的成本分别是20美元和23美元。需要注意的是这些较高成本的血压下降是由购买ICG监测设备和ICG耗材的使用引起的。
　　这些临床研究结果显示当使用ICG指导下的治疗，无论对治疗顽固性高血压的专业高血压医生，还是治疗非顽固性高血压的全科医生，都可以更好地控制病人的血压。
　　另外，Ferrario的分析也显示ICG指导的抗高血压治疗具有比标准治疗更优化的成本效益。

3. ICG在高血压治疗中的应用

　　基于Smith和Taler公布的指南，制定了一个如图6所示的高血压治疗方案。这个方案建议一个高血压病人要通过BioZ ICG的血液动力学检查来进行血液动力学的初始评价。ICG参数包括心指数(CI)，外周血管阻力指数(SVRI) 和胸腔液体水平(TFC)，它们被用来建立每个病人的“血液动力学状态”。这些血液动力学状态可以帮助诊断病人是高血液动力学状态还是低血液动力学状态；是血管收缩，还是液体潴留型的高血压。有了这些诊断，医生可以针对异常的血液动力学参数选择药物进行治疗。

4. 总结

　　高血压是由心输出量，或外周血管阻力升高, 或者两者都升高引起的。BioZ ICG监测可以获得这些参数的数值，帮助医生针对异常的血液动力学参数选择有效的治疗药物。从而相对于标准治疗能更好地控制病人血压。另外，ICG指导的高血压治疗在降低收缩压和舒张压时，比标准治疗有更优的性价比。
　　因为运用ICG在高血压治疗中的原理是非常复杂的，读者可以参考 Ventura等发表在《美国高血压杂志》(American Journal of Hypertension)中，题为“Hypertension as a Hemo-dynamic Disease：The Role of Impedance Cardiography in Diagnostic, Prognostic, and Therapeutic Decision Making”的文章。

四  ICG和呼吸困难

　　很多文献已经证明了Cardio-Dynamics的ICG参数对呼吸困难(呼吸短促)病人具有应用价值，给临床诊断治疗带来帮助。

1. ICG对呼吸困难病人的临床益处

　　急诊科中，有呼吸困难主诉的病人经常给医生带来难题。如图7所示：呼吸困难可以是心源性的也可以是非心源性的。如果一个病人既有心脏的问题(如心衰)，又有肺部的问题(如慢阻肺)，那么对这个病人做出合适的诊断是很困难的，但却是十分重要的。
　　在Cleveland临床中心和密西西比大学进行的ED-IMPACT研究显示ICG参数明显地影响诊断和治疗。在这个研究中，急诊科医生严格按照标准流程来检查和评估89位主诉呼吸困难的病人。根据常规信息(病史、体格检查、实验室检查)，他们为这些病人做出诊断，并制定治疗计划。接下来，来自CardioDynamics BioZ的血液动力学报告被送到这些医生的手中。根据这些BioZ ICG参数，医生对12 %的病人改变了诊断，并对39 %的病人改变了治疗计划。
　　图8显示ICG参数导致了39 %的病人的治疗计划发生了改变。同样的研究显示脉搏血氧饱和度可以改变8.5 %病人的治疗计划，BNP(B型钠尿肽)可以改变11 %病人的治疗计划。
　　ED-IMPACT 研究证明了急诊科医生基于ICG参数改变了对病人的诊断和治疗。然而，人们很自然会问：“这些诊断和治疗的改变是基于ICG参数得来的吗？”是否有任何数据支持用ICG诊断比没有ICG所做的诊断要更准确？
　　2004年，Springfield等发表的文章证明了ICG帮助诊断的有效性。后来，Lo等重复了这个研究，他们的结果进一步证实了Springfield医生的研究结果。因为正确的诊断对于迅速治疗是极端重要的，所以在这里将这两个实验做个总结。
　　Springfield研究被设计为鉴别对急诊室内有呼吸困难主诉病人，鉴别呼吸困难是心源性还是非心源性的。38位病人参加了这个研究，16位男性，22位女性，平均年龄67.2±15.2岁。急诊科医生们通过询问病史、体格检查、化验肝肾脏功能、血细胞分析、检查心电图、X射线透视、动脉血气分析、心脏彩超等常规手段来判断呼吸困难是心源性的还是非心源性的。在做出判断之后和给药之前，用BioZ ICG为病人做一份血液动力学报告。根据医院的规定，由另外一位医院委员会指定的没有参与病人的初始评估，也不知道ICG数据的急诊科医生来做出呼吸困难来源的最后诊断。接下来，根据如下的标准，ICG数据被用来区分呼吸困难是心源性的还是非心源性的：
　　心源性呼吸困难的ICG标准：
　　(CI<2.4)或(CI<3.0并且STR>0.55)
　　根据这个标准，ICG对12位心源性呼吸困难病人中的11位，26位非心源性呼吸困难病人中的23位做出了正确的判断。表1提供了这个研究的结果。
　　这些数据显示了心源性呼吸困难和非心源性呼吸困难病人的ICG参数在统计学上显著的不同。另外，这些数据显示基于ICG数据的诊断比基于常规方法的诊断更准确。
　　Lo等重复了Springfield的研究。52位病人参加了他的研究(38位男性，14位女性，平均年龄68.5±14.2岁)。如表2所示，这个研究的结果支持了Springfield研究。在这个研究中，心源性呼吸困难和非心源性呼吸困难病人的关键ICG参数同样存在统计学上的显著差异。这个试验的研究者也证实了基于ICG数据的诊断的准确性更高。

2. 在呼吸困难中应用ICG

　　基于Springfield研究的结果，图9显示了呼吸困难的诊治原则。这个原则显示了如何在标准的病史询问和体格检查的基础上，增加关键的ICG参数包括心指数CI和收缩时间比例STR，从而建立病人血液动力学状态。这个血液动力学状态可以提示诊断呼吸困难是心源性的还是非心源性的。这个诊断提示可以用来指导治疗药物的选择。
　　这个治疗原则可以帮助有效地应用ICG数据，并且帮助医生做出更准确的诊断，更合适的治疗，从而改善病人的预后。

（全文完）

来源：《世界医疗器械》