PiCCO技术工作原理及参数解读

PiCCO技术最早问世于1997年，至今已有25年历史。PiCCO技术已经在超过60个国家开展，每年使用超过14万次。在过去15年里，全世界已经有超过1000篇文献论证了PiCCO技术的准确性和临床价值。

PiCCO技术的工作原理有两部分：经肺热稀释法和脉搏轮廓分析法。

经肺热稀释法

经肺热稀释操作时，对于成人会在5秒内从中心静脉导管注射15ml低于8摄氏度的冰盐水，冰盐水随着血液，经过【中心静脉】→【右心房】→【右心室】→【肺】→【左心房】→【左心室】→【股动脉】，被PiCCO动脉导管监测到血液温度改变。建议10分钟内进行3次打冰盐水操作，取平均值对脉搏轮廓分析法进行校准。

经肺热稀释法和肺漂浮动脉导管一样，都是通过Stewart-Hamilton公式得出的心输出量，临床研究显示，经肺热稀释法测得的心输出量和肺动脉漂浮导管有良好的一致性。

经肺热稀释法原理

经肺热稀释法获得的参数有：

• 心输出量指数 CITD

• 全心舒张末期容积指数 GEDI

• 心功能指数 CFI

• 全心射血分数 GEF

• 血管外肺水指数 ELWI

• 肺血管通透性指数 PVPI

经肺热稀释法获得的参数是间断参数，在重新打冰盐水后会更新，因此建议每8小时，或当患者病情及治疗发生重大变化以后，打冰盐水进行新的校准。

经肺热稀释曲线

经肺热稀释法和肺动脉热稀释漂浮导管对比文献。临床研究显示，经肺热稀释法测得的心输出量准确性与肺动脉漂浮导管具有良好的一致性。

脉搏轮廓分析法

动脉脉搏压力收缩压的曲线下面积，即是每搏量SV，再乘以心率HR即可获得持续的心输出量PCCO。动脉压力波形和曲线下面积不仅仅受到每搏量的影响，还受到每个患者个体不同血管顺应性的影响。因此，脉搏轮廓分析法测得的心输出量与真实心输出量之间，还需要一个准确的校准因子。经肺热稀释法即可为脉搏轮廓分析法提供这个校准因子。

脉搏轮廓分析法原理

PiCCO的脉搏轮廓分析法和肺动脉热稀释漂浮导管对比文献。研究证明PiCCO的脉搏轮廓分析法有效可靠，已在ICU日常广泛使用。

脉搏轮廓分析法获得的参数有：

• 脉搏轮廓心输出量指数 PCCI

• 每搏量指数 SVI

• 心率 HR

• 平均动脉 MAP

• 每搏量变异 SVV

• 脉压变异 PPV

• 系统血管阻力 SVRI

• 左心收缩力指数 dPmx

• 心脏做功指数 CPI

参数解读

1、心输出量指数 CI参考值：3-5l/min/m2

CO是心输出量，代表患者心脏一分钟泵出的血液流量。CO除以患者的真实体表面积后即得到了CI心输出量指数。指数值修正了由于患者身高、体重等因素带来的差异，使测得的数值收敛，建议所有PiCCO参数都设置为指数值。开机时要输入患者身高体重，机器会自动计算患者体表面积，从而得到指数值。

CI是由经肺热稀释法获得的心输出量指数，PCCI是脉搏轮廓分析法测量的心输出量指数。PCCI中的PC是指 Pulse Contour ，也就是脉搏轮廓的意思。打冰盐水获得CI，机器自动校准打冰盐水这一瞬间的CI和PCCI相等，在停止打冰盐水后PCCI会根据患者的心率、血压等脉搏轮廓波形参数而不断变化、持续监测。

心输出量指数CI等于每搏量指数SVI乘以心率HR，每搏输出量指数SVI是患者心脏跳一次泵出的血液流量。

2、全心舒张末期容积指数 GEDI（参考值：680-800ml/m2

全心舒张末期容积指数GEDI是指心脏舒张末期四个腔室内血液的总和。打冰盐水的时候，冰盐水会经过【右心】→【肺】→【左心】，最后到达【股动脉】被监测到。在这个过程中，机器会分析冰盐水到达的波形，从而测量出心脏完全充盈的状态下，心脏四个腔室内的总容积，即全心舒张末期容积指数GEDI。

全心舒张末期容积指数直接反映循环容量状态，是心脏前负荷良好的指标。GEDI监测不受机械通气、胸腔压力和心室顺应性的影响，可以更准确地反映前负荷。以往采用较难监测的左心室舒张末期压或者其它灌注压作为前负荷指标，这都必须基于压力等于容量这样的假设前提下，已经有相关研究证明该假设并非完全成立。大量实验和研究表明，全心舒张末期容积指数在反映心脏前负荷方面，不但敏感性和特异性优于常规使用的心脏充盈压力 CVP和PCWP，而且也优于右心室舒张末期容积。

容量会直接影响心输出量。血流动力学的ABC理论是应用血流动力监测对循环功能进行支持性治疗的基础理论。根据Frank-Starling定律，一定的前负荷范围内心室舒张末期容量越大，心室肌初长度越长，心肌收缩力越强，相应的心输出量就越多，能使心脏产生最强收缩的前负荷或心肌初长度称为最适前负荷或最适初长度。PiCCO监测可以准确地测量到心输出量指数和反应容量的全心舒张末期容积指数，使容量、正性肌力药、心输出量最优化。

3、容量反应性参数 SVV和PPV参考值：SVV<10%，PPV<10%

容量反应性参数SVV和PPV可用于预测液体治疗的反应，预测是否能够通过液体治疗增加心输出量。

其原理是：机械通气时，

1. 吸气相由于呼吸机或麻醉机对肺泡的作用，引起跨肺压增加，对肺毛细血管床起到一种"挤压"作用，相当于增加了左室前负荷;

2. 呼气相胸膜腔内压的增加导致左室跨壁压下降，从而导致左室的后负荷下降;

3. 充气肺对心脏的直接挤压作用使左室射血增加；

4. 因此，吸气相左室的泵血增加；呼气相左室的泵血减少。

SVV分析的就是由于机械通气的影响导致的左室泵血增加或减少的状态。SVV等于过去30秒内左心的最大每搏输出量SVmax减去最小的每搏输出量SVmin之差，再除以过去30秒的平均每搏输出量SVmean。如果做一个计算题，过去30秒的SVmax是55，SVmin是45，SVmean是50，则计算得出SVV=20%。当SVV>10%提示容量反应性良好，如果输液，可以增加心输出量。

PPV和SVV的原理类似，PPV通过压力的高低变异来反映患者的容量反应性。

SVV和PPV测测量需要几个前提：完全机械通气且潮气量≥ 8ml/KG PBW、窦性心律、动脉压力波形正常。

4、系统血管阻力 SVRI（参考值1,700–2,400 dyn*s*cm-5*m2

系统血管阻力是左心室后负荷的重要指标。红细胞在毛细血管是排队通过的。

当阻力血管口径增大时，血流阻力降低，血流量就增多，但同时也意味着在毛细血管红细胞的流速增大，即红细胞无法充分释放氧气，导致组织缺氧。感染性休克患者外周阻力降低导致组织缺氧的原理即是这样。

当阻力血管口径减小时，血管阻力增加，血流量就减少，但会导致单位时间通过毛细血管的红细胞数量减少，组织获得的氧气减少。心源性休克患者外周阻力增高导致组织缺氧的原理就是这样。

5、左心收缩力指数 dPmx

左心室收缩产生的能量传输到整个动脉系统，在动脉波形上形成一个陡然升高的上升波形，成为动脉波形升支。动脉波形升支的上升速度和幅度反映了心脏收缩能力和循环的容量状态。

心脏射血时，血压会突然上升，对血压上升的加速度进行分析，得到加速度的最大值（即图中斜率最大值）即是dPmx。d代表数学符号导数，P是压力，mx代表最大，即动脉压力曲线上最大的斜率(∆Pmax / ∆t)。图中左边和右边代表了两种不同的左心收缩力，收缩力越大则斜率越大

在临床中，dPmx可以用于评估左心收缩的情况、调整正性肌力药的种类及剂量。

6、全心射血分数 GEF参考值：25%-35%

全心射血分数 GEF等于四倍每搏输出量与全心舒张末期容积的比值。GEF主要依靠左右心室的收缩力来决定，同时也受到全心后负荷的影响，综合起来用于判断左右心室的功能失常。GEF结合dPmx综合监测，可以用来判断右心功能状况。

需要注意的是，全心舒张末期容积指数反应的是全心、而非左心室的射血分数，和教科书上的射血分数EF不同，并且全心射血分数是一个间断参数，只在打冰盐水那一瞬间改变。

7、心功能指数 CFI参考值值 CFI：4.5–6.5l/min

CFI代表了心输出量与全心舒张末期容积的比率，反映了心脏泵血功能和心肌细胞拉伸长度之间的关系。是反映全心收缩力的参数，也是评估心功能的重要参数，支持心衰的早期诊断。CFI、dPmx可以用于管理正性肌力药物和心血管活性药物的给药以及观察作用状况。

8、心脏做功指数 CPI参考值 CPI：0.5–0.7W/m2

CPI反应的是左心室输出的能力，由平均动脉压和心输出量的乘积得到。

以一个水电站的发电功率做例子，水电站要想发电功率大，需要水流的流速大、流量大。所以三峡水电站在长江干流，水流量大；三峡水电站建了几百米的高坝，就是为了提升水的流速。这两个因素使得三峡水电站的发电量非常巨大。

平均动脉压MAP相当于心脏泵血的流速，心输出量指数CI相当于心脏泵血的流量。流速和流量的乘积就是心脏的做功指数，相当于心脏的功率。做功指数偏低，说明患者全身的血液供应、灌注不足；但做功指数偏高，又有心肌细胞超负荷做功无氧代谢的风险。

9、血管外肺水指数ELWI参考值 ELWI：3-7ml/kg

肺血管通透性指数 PVPI

参考值PVPI：1.3-3.0

PiCCO通过经肺热稀释法，冰盐水经过了肺，从而测得患者的血管外肺水ELWI和肺血管通透性指数PVPI。各种原因引起肺水升高会导致肺水肿，影响气体弥散、交换及肺功能。血管外肺水指数以3到7为正常，当血管外肺水指数大于7则认为患者肺水升高，当血管外肺水指数大于10，需考虑患者发生了肺水肿。

知道了肺水升高的数值，还需要知道肺水升高的原因。肺血管通透性指数PVPI可以帮助判断肺水肿的类型。一般来说，肺水肿有两种类型：心源性肺水肿和通透性肺水肿。PVPI以3为界限，ELWI大于10且PVPI小于3，可考虑心源性肺水肿。

图中左边是心源性肺水肿，常见于左心衰或大量输液等状况。可以看到图中左边的肺泡外壁的毛细血管中有大量的液体（箭头代表液体），这些液体还没有漏出来。对于这样的患者适当强心、利尿、调整呼吸机的参数都可以降低肺水、改善患者氧合。

当ELWI大于10，且PVPI大于3，可考虑通透性肺水肿。对于右边通透性肺水肿的情况，可以看到大量的液体已经漏出血管，甚至渗漏到了肺泡内壁。空气是从肺泡内壁流通，氧气在肺泡内壁进入血液，大量的液体会阻碍氧气的交换，进而导致患者缺氧。通透性肺水肿的治疗方案更需要综合考虑，尤其是输液方案的调整，晶体液、胶体液该怎么样输，PiCCO的血管外肺水指数和肺血管通透性指数都给我们提供了参考依据。

血流动力学决策树

来源：前茂

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