ICG快速诊断重症患者呼吸困难原因的临床研究

尹智 李琦 王文虎 林和 黄华 王雅 胡明冬



ICG快速诊断重症患者呼吸困难原因的临床研究

尹智1李琦2王文虎1林和1黄华1王雅1胡明冬2

目的探讨阻抗心动描记图(ICG)在快速诊断ICU重症患者呼吸困难原因中的应用价值。方法选择2014年6月至2016年3月急诊入ICU的80例呼吸困难患者纳入研究，采用盲法诊断试验。每例患者都行血常规、肝肾功、电解质、心电图、胸片、动脉血气分析等常规检查，ICU医师根据检查结果采用诊断标准对患者进行诊治；所有患者均采用ICG监测血流动力学，专人负责ICG监测和记录心指数(CI)、每搏指数(SI)、外周血管阻力指数(SVRI)、收缩时间比率(STR)、速度指数(VI)及胸腔液体水平(TFC)，而ICU医师并不知晓监测数据结果；患者出院后，由没有参与治疗且不知道ICG结果的专家团队综合所有的医疗数据，作出每个患者最终医院诊断：心源性或非心源性呼吸困难。比较ICG诊断以及ICU医师诊断呼吸困难原因的时间和结果；根据专家团队最终诊断，分别计算ICG诊断以及ICU医师诊断的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值，分析两者对心源性及非心源性呼吸困难的判断价值。结果80例患者中因无法获得ICG数据排除4例，24例患者最终诊断为心源性呼吸困难，52例为非心源性呼吸困难。与最后诊断相比，心源性呼吸困难患者ICU医师组诊断正确20例，ICG诊断22例；非心源性呼吸困难患者，ICU医师组诊断40例，ICG诊断46例；诊断准确性ICU医师是79%(60/76) 、ICG为89%(68/76)，有统计学差异(P<0.05)。ICG血流动力学参数显示心源性呼吸困难患者存在低CI、SI和VI，高STR、SVRI和TFC，与非心源性呼吸困难患者参数比较存在显著差异，其中CI(2.00±0.95vs. 3.00±0.72，P<0.001) STR(0.56±0.28vs. 0.40±0.11，P<0.001)、VI(31.8±14.7vs. 42.2±15.8，P=0.008)、TFC(40.6±14.4vs. 32.4±14.0，P=0.021)；SI(27.8±11.4vs. 34.6±10.8，P=0.014)、SVRI(2 952±1 191vs. 2 124±801，P<0.001)。诊断时间从入ICU开始计算，ICU医师在(1.57±1.14)h内完成诊断；ICG在(0.47±0.34)h内完成诊断，有显著差异(P<0.001)。ICG诊断与ICU医师诊断比较，其有更高的敏感性(91.7%vs. 83.3%)、特异性(88.5%vs. 76.9%)、阳性预测值(78.6%vs. 62.5%)和阴性预测值(95.8%vs. 90.9%)，对心源性及非心源性呼吸困难的诊断具有更好的判断能力。结论ICG在诊断重症患者的呼吸困难原因中具有更高的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值，能帮助ICU医师有效、快速、准确诊断呼吸困难原因为心源性或非心源性，有利于指导临床治疗。

阻抗心动描记图； 重症患者； 呼吸困难，心源性； 非心源性

呼吸困难是ICU重症患者常见的原因。我国高等院校以及各类权威“诊断学”均将呼吸困难原因分为心源性、肺源性、中毒性、神经精神和肌病性等几大类，概括的来讲可分为心源性以及非心源性两种。早期、准确确定呼吸困难是心源性还是非心源性，建立及时和适当的干预措施是至关重要的。而临床上快速的确定原因往往较为困难，两种呼吸困难互为误诊情况十分常见[1]。而血流动力学参数可以帮助对呼吸困难的评估，尤其是在患者既往有心脏或者肺部病史的时候[2-4]。为此，我院ICU将阻抗心动描记图(impedance cardiography, ICG)用于快速诊断重症患者呼吸困难原因，通过获得的无创血流动力学参数来鉴别呼吸困难为心源性或非心源性所致，效果明显，现报道如下。

对象与方法

一、研究对象

选取我院2014年6月至2016年3月80例急诊入ICU的呼吸困难患者。入选标准(达到一条以上即可)：主诉呼吸困难或者呼吸急促；呼吸频率大于20次/min或者缺氧(室内环境下血氧饱和度小于90%)。排除标准：年龄<18岁；身高<120 cm或>230 cm；体重<30 kg或>150 kg；确认为外伤的患者；无意识患者；不能说话的患者；孕妇。

二、研究方法

研究采用盲法诊断。比较ICG血流动力学的监测及ICU医师对心源性及非心源性呼吸困难的判断能力。本研究经过医院伦理委员会批准和患者家属同意。每位患者都经过ICU医师的常规检查包括：血常规、肝肾功、电解质、心电图、胸片、动脉血气分析，必要时行心脏超声检查。所有患者均采用ICG监测血流动力学，而ICU医师并不知晓结果；通过获得的血流动力学参数计算心脏指数(cardiac index, CI)、每搏指数(stroke index, SI)、外周血管阻力指数(systemic vascular resistance index, SVRI)、收缩时间比率(systolic time ratio, STR)、速度指数(velocity index, VI)及胸腔液体水平(thoracic fluid content, TFC)；专人负责ICG监测和记录所有数据采集。而ICU医师采用诊断标准对患者进行诊治。

所有数据录入EXCEL电子表格，患者出院后，由没有参与治疗且不知道ICG结果的专家团队(一名心内科副主任医师、一名呼吸内科副主任医师、一名ICU副主任医师)评价每一个患者的医疗数据，综合所有的医疗数据，得出一个最终医院诊断：患者是心源性或者非心源性呼吸困难。Starling定律指出“心肌收缩产生的能量是心肌纤维机长度的函数”，即心肌的收缩力与心肌纤维收缩的初长度呈正相关，ICG数据评价心源性呼吸困难定义为CI≤2.4或CI<3.0和STR>0.55(STR收缩时间比率是指心肌电兴奋期与机械收缩期之间的比率0.3～0.5)，CI≥3.0或CI 2.4～2.9和STR<0.55为非心源性呼吸困难[3]。对于每个患者，比较ICG诊断以及ICU医师诊断时间和结果，计算其敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值。

三、统计学方法

结 果

一、呼吸困难诊断结果及血流动力学参数对比

总共80例患者纳入研究，无法获得ICG数据排除4例，研究过程中无人死亡。其中男性32例和女性44例，平均年龄65.4±14.7岁。24例患者最终诊断为心源性呼吸困难，52例为非心源性呼吸困难。研究证实心源性呼吸困难患者存在低CI、SI和VI，高STR、SVRI和TFC，与非心源性呼吸困难患者有显著差异。血流动力学参数对比，见表1。

表1 ICG诊断心源性和非心源性呼吸困难血流动力学参数对比

注：CI：心脏指数、SI：每搏指数、SVRI：外周血管阻力指数、STR：收缩时间比率、VI：速度指数、TFC：胸腔液体水平

二、诊断时间及诊断结果比较

从急诊入ICU时起，ICU医师在(1.57±1.14)h内完成诊断；ICG在(0.47±0.34)h内完成诊断，两者有显著差异(P<0.001)。

ICG和ICU医师诊断统计对比与最后诊断相比,诊断准确性ICU医师是78.9%(60/76) 、ICG为89.59%(68/76)；24例心源性呼吸困难患者ICU医师组诊断正确20例，ICG诊断22例；52例非心源性呼吸困难患者，ICU医师组诊断40例，ICG诊断46例。ICG诊断的准确性、敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值优于ICU医师，见表2。

讨 论

ICG具有与有创血流动力学监测设备一样的准确度，是一种判断心脏功能，反映心脏血流动力学变化的无创性监测方法。ICG是建立在胸电生物阻抗法基础上，采用先进的专用阻抗电极系统，将四对电极片分别置于患者颈部和胸部，电流通过胸部传导，电信号循阻抗最小的路径-主动脉传导，测量记录阻抗的基线值。每次心跳，主动脉内的血容量和血流速度发生变化，监测记录的基线值也会发生相应的变化。每当心动周期主动脉血流量及速度发生周期性变化时，就会有一次性电极传输低频高幅电流通过胸腔，ICG专用胸电阻抗传感电极通过其5%氯化钾水凝胶中所特有的生物化学成分，分析电脉冲穿过胸腔时频率的变化，将其相对应的阻抗变化进行数字化处理，并自动感知阻抗信号的增益，成为高性能的阻抗信号筛选器。监测记录得到的阻抗数据，采用专利的DISQ技术及ZMARC算法，计算得出16种血液动力学的参数，通过筛选CO、CI、SV、VI、STR、SVR、SVRI、TFC等血流动力学参数来评估患者的血液动力学状况及评价心功能[2]。国外有文献报道ICG在诊断高血压、心功能不全，区分急性呼吸困难的原因以及评估心脏康复对心力衰竭患者的影响方面都有广泛的应用[5]。

表2 ICG和ICU医师诊断统计对比(n=76)

如今的临床医师在快速对患者作出正确的诊断治疗方面面临着越来越大的责任，在实验室检测和相关诊断指南的前提下，快速准确的找出呼吸困难的根本原因仍然很困难。血流动力学参数可以帮助呼吸困难的评估,尤其是在患者既往有心脏或者肺部病史的时候。有心脏病史的患者尤其要关注患者的血流动力学指标。既往临床中应用心率、酸碱平衡、氧饱和度、动静脉压力、尿量等指标来反映患者的血流动力学指标，但这些血流动力学指标仅能大体反映出患者初步的血流动力学情况，不能进行较为准确的判定，临床医师通过常规检查不能获得可靠的血流动力学参数。BNP检测已被证明是一种有用的床边工具，可帮助诊断患有呼吸窘迫的患者[6]。国内外文献报道BNP水平与ICG参数之间存在有限的相关性，BNP水平和CI均为心力衰竭排出诊断提供了良好的诊断准确性[7-8]，但尽管BNP可以进行点对点实验室检测，但实时诊断和治疗仍然会被推迟。因此，快速和客观血流动力学监测可为ICU医师在临床决策方面提供重要的价值。为了鉴别呼吸困难是心源性或非心源性的，临床医师主要依据病史、辅助检查以及结合血流动力学参数。通常来说监测心血管血液动力学变化需要非常昂贵和高度专业的设备和熟练的医务人员。有创的监测手段主要通过热稀释法的PICCO或肺动脉漂浮导管(PAC)取得，但PICCO及PAC的置入和监测是一项创伤性操作，采用PICCO或者肺动脉导管来获得这些参数存在着风险大、费用高、管理标准不一等问题。国外有文献报道ICG在无创获得血流动力学参数的方面具有准确性高，可重复性好的特点[9-10]。与Swan-Ganz导管进行血流动力学监测相比，ICG具有简便、易行、无创、价廉等优势，为血流动力学监测提供了新的方法。国外研究也证实ICG与热稀释法PICCO或肺漂浮导管具有良好的相关性，并在心力衰竭监测中得到了广泛的应用[11-13]。

ICG监测数据中反映心输出量的为CI和SI，VI反映心肌收缩力，TFC代表胸腔的电传导性、反映心脏前负荷，SVRI为反映心脏后负荷参数。数据评价为CI≤2.4或CI<3.0和STR>0.55提示心源性呼吸困难，考虑心力衰竭诊断；数据为CI≥3.0或CI2.4～2.9和STR<0.55提示非心源性呼吸困难，考虑肺或其他病因；SI≤35，TFC>35考虑心源性呼吸困难风险高。由于ICG具有的无创监测血流动力学参数的这些特性，ICG已应用于急诊、心内以及其他普通病房，用于诊治心衰、高血压及呼吸困难，已取得较好效果，但在ICU重症患者呼吸困难原因鉴别方面是否有优势呢，本研究已得到很好证实。国外有文献报道，CO、CI、SV、VI、STR对于心衰诊断有重要的临床意义[14-15]。本研究结果显示，心源性呼吸困难患者CI、SI、VI比非心源性呼吸困难患者明显降低，而STR则明显增加，提示是心肌收缩力下降，心输出量下降导致的心源性呼吸困难，与国内外文献报道相一致[16-17]。本研究还表明，心源性呼吸困难患者较非心源性呼吸困难患者存在更高的外周血管阻力指数SVRI，这提示心源性呼吸困难患者可能存在更高的心脏后负荷，同时SI降低伴有TFC升高，表明前负荷增加，对于临床医师的扩血管药物应用具有指导意义。通过ICG监测获得血流动力学参数鉴别诊断重症患者呼吸困难原因，与ICU医师的常规诊断方法相比，ICG在鉴别成人心源性呼吸困难及非心源性呼吸困难方面表现出优异的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值，诊断时间也体现了快速性。

综上所述，ICG能早期鉴别心源性以及非心源性呼吸困难，为ICU医师提供了一个准确的、快速的方法，对指导临床医师诊治重症患者有着重要的意义。虽然我们没有对两组患者预后和在ICU停留时间的数据作采集，但我们有理由相信通过ICG快速鉴别呼吸困难将会减少医师误诊率，并影响到医师的临床决策，从而改善预后。

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(本文编辑：黄红稷)

尹智，李琦，王文虎，等. ICG快速诊断重症患者呼吸困难原因的临床研究[J/CD]. 中华肺部疾病杂志(电子版)， 2017， 10(3)： 277-280.

Clinical study of impedance cardiography in rapid diagnosis of severe patients with dyspnea

YinZhi1,LiQi2,WangWenhu1,LinHe1,HuangHua1,WangYa1,HuMingdong2.

1DepartmentofCriticalCareMedicine;ThePeople′sHospitalofZizhongCounty,Zizhong641200,China.2DepartmentofCriticalCareMedicine,XinqiaoHospital,ThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400037,China

LiQi,Email:liqioliver@sina.com

Objective To investigate the effect of impedance cardiography on rapid diagnosis of severe patients with dyspnea. Methods A blinded trial was conducted. All 80 cases of dyspnea in ICU were enrolled in the study from June 2014 to March 2016. Each patient will be routinely checked, such as routine blood test, liver and kidney function, electrolytes, electrocardiogram, chest X-ray, arterial blood gas analysis. According to the results of the examination, ICU physician diagnosed and treated the patients. All patients were treated with ICG hemodynamic monitoring, the person responsible for the ICG monitoring and recording the cardiac index (CI), stroke index (SI), systemic vascular resistance index (SVRI), systolic time ratio (STR), velocity index (VI) and thoracic fluid content (TFC),but ICU physicians blinded to the ICG data. After discharge from the hospital, the team of experts who did not participate in the treatment and did not know the results of the ICG integrated all the medical data, the final hospital diagnosis of each patient: cardiac or non cardiac dyspnea. To compare the time and results of ICG diagnosis and ICU physician diagnosis of dyspnea; According to the team′s final diagnosis, the sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value of ICG diagnosis and ICU physician diagnosis were calculated respectively, and the judgment ability of both cardiac and non cardiac dyspnea was analyzed. Results All 4 patients were excluded from the study because of unacquirable ICG data, and the final diagnosis of cardiac dyspnea was in 24 patients, and 52 were noncardiac dyspnea. The ICU physician diagnosed 20/24 patients correctly with final diagnosis of cardiac cause, and 40/52 with noncardiac cause. ICG correctly diagnosed 22/24 patients with cardiac cause, and 46/52 with noncardiac cause. Compared with the final diagnosis, the overall diagnostic accuracy by ICG was 89%(68/76) compared with 79% (60/76) for ICU physicians, with a statistically significant difference (P<0.05). ICG hemodynamic parameters showed low CI, SI and VI, high STR, SVRI and TFC in patients with cardiac dyspnea.There were significant differences in values of CI(2.00±0.95vs. 3.00±0.72，P<0.001) STR(0.56±0.28vs. 0.40±0.11，P<0.001), VI(31.8±14.7vs. 42.2±15.8，P=0.008), TFC(40.6±14.4vs. 32.4±14.0，P=0.021)；SI(27.8±11.4vs. 34.6±10.8，P=0.014), SVRI(2 952±1 191vs. 2 124±801，P<0.001). between the cardiac and noncardiac groups, respectively. And there were significant differences in diagnosis time(0.47±0.34vs. 1.57±1.14 h,P<0.00). ICG measurements demonstrated superior sensitivity (91.7%vs. 83.3%), specificity (88.5%vs. 76.9%), and positive and negative predictive values (78.6%vs. 62.5% and 95.8%vs. 90.9%, respectively) when compared with the ICU physician in the final diagnosis of cardiac vs. noncardiac cause of dyspnea. Conclusions ICG diagnosis of patients with severe dyspnea with superior sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value. ICU can help doctors quickly, effectively, accurately diagnose the cause of dyspnea as cardiac or noncardiac, to guide clinical treatment.

Impedance cardiography; Severe patients; Dyspnea, cardiogenic; Noncardiac

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.03.007

国家卫生部卫生行业科研专项项目(201002012) 总后勤部卫生部重点项目(BWS12J035)

641200 四川省资中县人民医院重症医学科1400037 重庆，第三军医大学新桥医院重症医学科2

李琦， Email: liqioliver@sina.com

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2017-04-05)