脊柱矫形手术血流动力学的监测进展

赵基鹏 熊 添 樊 宏 张晖

脊柱畸形危害健康，影响患者生活质量，多需进行手术以矫正畸形，稳定脊柱，减轻疼痛，改善呼吸、循环和神经系统功能。脊柱矫形手术复杂，手术时间长、术中出血多、循环波动大，给麻醉管理带来严峻挑战。明确患者术中血流动力学波动的具体原因，将有利于围术期的麻醉管理，提高围术期的安全性。本研究将脊柱矫形手术患者术中血流动力学波动的可能原因及相关血流动力学的监测进展综述如下。

1 血容量

1.1 低血容量的病理生理学 低血容量分为绝对低血容量和相对低血容量。绝对低血容量的主要原因是术中出血多和/或补液不足。相对低血容量的可能原因是脊髓损伤，多继发于脊髓机械性损伤或缺血性损伤，表现为受损节段以下完全迟缓性瘫痪，各种脊髓反射消失；外周血管阻力降低、心输出量（cardiac output，CO）降低、心动过缓、呼吸功能受损等[1]。同时如果损伤平面较高（如位于T1～5节段）心交感神经受损，心副交感神经相对亢进，引起心动过缓，冠状血管收缩，心肌缺血，心功能受损，进一步降低CO，加剧低血压[2]。容量过多或不足都会对患者造成不良影响；容量过多将使心脏负荷加重，甚至发生急性心衰、急性肺水肿；容量不足又会导致有效循环血容量减少，CO 降低，血压下降，器官、组织灌注不足，水、电解质及酸碱平衡紊乱[3]。因此，优化围术期容量管理，加强脊柱矫形手术患者术中血容量的监测至关重要。

1.2 血容量的监测进展

1.2.1 心率和血压 术中心率快、血压低可能是低血容量的表现。有创动脉压的波形如果随呼吸运动而变化，且其变化率大于13%或收缩压下降≥5mmHg，则提示可能血容量不足[4]。但影响心率和血压的因素较多，如血管活性药物、麻醉药物、手术操作等，因此心率和血压难以有效指导围术期的液体管理。

1.2.2 中心静脉压（central venous pressure，CVP）CVP 正常值是5～12cmH2O，＜5cmH2O 提示可能存在低血容量，＞12cmH2O 提示可能容量过高。CVP 的大小取决于静脉回心血量和心输出量之间的平衡，只有当心功能位于心功能曲线的上升支时输液治疗才是合理有效的[5]。否则盲目输液可能引起容量过负荷甚至引起心功能衰竭、肺水肿等并发症。由于CVP 是压力代容量，而心腔内压力和容量并非线性关系，因此CVP 并不能准确反映血容量。此外，脊柱矫形手术患者处于俯卧位，胸内压增加导致CVP增加，如果体位不当腹部受压影响静脉血回流又可致CVP 降低，这些情况可能影响CVP 监测血容量的准确性[6]。因此，脊柱矫形手术术中使用CVP 指导容量管理明显受限。

1.2.3 肺动脉漂浮导管（pulmonary artery catheter，PAC）无肺血管和心脏瓣膜病变时，可以通过PAC测量肺动脉楔压（pulmonary arterial wedge pressure，PAWP）间接反映左心室前负荷及循环血容量。但PAC 是通过压力代容量，间接测量血容量没有直接监测容量准确。心腔内压力和容量相关性差，尤其是高龄、存在心肌损伤、感染性休克等患者。存在二尖瓣狭窄、左心房粘液瘤、肺栓塞、二尖瓣返流、心室顺应性增加（如扩张性心肌病）等病变时PAWP 大于左心室舒张末期压力（left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP）；存在左心室顺应性降低（如心肌梗死、心包疾病）、主动脉返流等病变时PAWP 小于LVEDP；存在肺血管阻力增加、肺动脉高压、肺心病、肺栓塞、艾森曼格综合征、呼吸变异及使用呼气末正压等情况时PAWP 不能准确反映LVEDP。存在以上病理生理改变时，PAC 显然不能准确指导容量管理[7]。此外，PAC 并发症较多，如血肿、血胸、气胸、血栓形成、心律失常、肺栓塞、气体栓塞、导管打折、感染等[8]。因此，PAC 用于脊柱矫形手术血容量的监测不具优势。

1.2.4 每搏量变异度（stroke volume variation，SVV）有临床研究将SVV 用于23例俯卧位脊柱手术患者，与对照组23例相比，尽管翻身俯卧位导致SVV显著增加但并不影响SVV 液体管理，且SVV 组术中血流动力学更加平稳、术后恢复更好，提示SVV用于脊柱矫形手术容量管理具有优越性[9]。因其具有使用简单、微创、不需外部校准，获取数据实时、动态、连续，监测容量反应较灵敏等优势，SVV 的临床应用日益增加；但是它也有局限性，首先要除外心律失常，其次潮气量＞8ml/kg 的机械通气条件下，SVV 预测容量的反应性才比较可靠[10]。

1.2.5 经食道超声心动图（transesophageal echocardiography，TEE）心脏超声包括经胸超声心动图和TEE。虽然经胸超声心动图具有无创、方便等优点，但由于脊柱矫形手术患者处于俯卧位，经胸超声心动图的使用受限；而TEE 探头不干扰术野，且位置更接近心脏、频率更高、成像更清晰，用于脊柱矫形手术较经胸超声心动图更具优势。TEE 能提供准确、可靠、动态、实时的血容量指标，是一种能有效减少围术期心血管不良事件的监测手段。术中TEE 肉眼观察左心室的充盈情况，快速、半定量评估血容量，也可通过定量测量左心室舒张末期直径和面积、LVEDP、左心房压力来反映血容量。TEE不仅可以提供基础容量状态，而且可以动态观察容量反应性，实现目标导向液体治疗[11]。实时三维TEE 半自动测量左心室舒张末期容积，具有快速、准确、可重复等优点并可观察容量反应性，较二维TEE 更具优势[12]。

2 心功能

2.1 心功能受损的病理生理学

2.1.1 俯卧位 脊柱矫形手术体位多为俯卧位，患者胸内压增加，心脏顺应性降低，心脏充盈阻力增加；俯卧位下腔静脉受压，静脉回心血量减少。同时术者在脊柱矫形过程中对脊柱加压也会间接影响心功能。因此，心功能受损可能是引起脊柱矫形手术术中血流动力学波动的原因之一[13]。

2.1.2 右心受压 脊柱矫形手术由于右心受压导致心功能受损，引起血流动力学波动，发病主要集中在小儿，胸廓发育尚不完全[14]；但对于胸廓发育完全的成年患者，对心脏有一定的保护作用，是否也会发生右心受压尚需进一步研究。

2.1.3 截骨部位 胸椎畸形会导致胸腔脏器位置异常，影响心肺功能，胸椎截骨矫形有可能进一步影响患者心功能，截骨完成后，台上术者牵引矫形棒对截骨部位施加矫形压力，这种外力可能导致心脏及下腔静脉受到机械性压迫，导致CO 降低。腰椎畸形患者术前腹腔脏器及横隔可能受压，腰椎截骨矫形可以解除腹部受压，腹腔脏器功能可以得到一定程度的改善，但腹腔脏器的变化是否会对心脏结构和功能产生影响，目前有关腰椎截骨矫形对患者心功能的影响尚无定论。由于循环系统的重要脏器位于胸腔，理论上，腰椎截骨矫形似乎比胸椎截骨矫形对血流动力学的影响要小一些，但临床上的实际情况是否如此，尚无定论。

2.2 心功能的监测进展

2.2.1 基于动脉波形分析计算的心输出量(arterial pressure-based cardiac output，APCO) FloTrac/Vigileo 系统基于动脉波形分析计算CO 可以在一定程度上反映心功能，但动脉阻力发生变化（如使用血管活性药物、交感神经兴奋、高血压、动脉粥样硬化），动脉波形发生变化（如主动脉瓣狭窄及关闭不全、主动脉内球囊反搏、心肺转流术），高动力循环状态（如脓毒血症、主动脉返流），心动过速等都会影响APCO 的准确性[15]。将APCO 用于脊柱矫形手术可以实时、动态反映心功能，但由于APCO 受心律、血容量、心脏收缩功能、外周血管阻力等多种因素的影响，所以它反映心功能的信息并不完整，而且其运用于脊柱矫形手术的准确性尚不确定。

2.2.2 PAC自20 世纪70年代起PAC 间断热稀释法成为临床测定的CO 的“金标准”。但其准确性受较多因素的影响：注射液的温度和容积、注射液的二次加温、呼吸周期注射时机、注射速度和模式、静脉补液、低体温、低CO、PAC 功能异常或位置不当、心内或心外分流、小儿患者、电凝干扰以及其他系统疾病等[8]。最新的PAC 前端有热敏导丝，可以自动测定CO，反映CO 的变化趋势，但由于它每隔一定时间才能自动测量CO，因此，PAC 连续CO 监测并非真正意义上的连续。尽管PAC 用于脊柱矫形手术可得到CO、PAWP、混合静脉血氧饱和度等信息，间接反映心功能，但它毕竟不能客观显示心脏结构和功能，而且其准确性受较多因素的影响，创伤性较大、并发症较多、较严重[8]。因此，PAC 用于脊柱矫形手术患者心功能的监测不具优势。

2.2.3 TEE TEE 不仅能通过肉眼法半定量评估心脏整体和局部收缩、舒张功能，而且能定量测定心脏收缩功能如射血分数、缩短分数、每搏量、CO、压力改变率，舒张功能如心室舒张早晚期血流速度比值、舒张期时间、肺静脉血流等；还可以定性和定量测量左、右心室流入和流出道直径[8]。TEE 可以实时动态监测左、右心室收缩和舒张功能，直接观察心脏和大血管结构，并能准确反映容量状态，有助于血流动力学紊乱的病因诊断并指导治疗，用于脊柱矫形手术患者术中心功能的监测具有优势。

3 气体栓塞

3.1 气体栓塞的病理生理学 俯卧位脊柱矫形，术野与患者右心之间可能存在重力梯度，只要开放的静脉内压低于大气压，空气就有可能被吸入静脉，发生气体栓塞；患者腹部悬空、机械通气潮气量增加、术中大出血、控制性降压、低CVP、胸椎后凸等因素会增加气体栓塞的风险[16]。气体栓塞对患者的影响取决于气体进入循环系统的量和速度，少量气体栓塞可能对患者无明显影响，但是气体栓塞量较大时可导致患者循环紊乱、心跳骤停甚至死亡[16]。

3.2 气体栓塞的监测进展 诊断脊柱矫形手术术中气体栓塞，临床表现（血压、呼气末二氧化碳分压、脉搏血氧饱和度骤降），心电图（心律失常或心肌缺血），术野观察到气泡或从中心静脉抽出气泡亦或尸检确诊，灵敏度低且相对滞后；患者可能合并中心静脉解剖异常，中心静脉导管难以放置恰当，从中心静脉抽气以诊断气体栓塞并不可靠；经食道听诊易受电刀等噪音的干扰，其诊断气体栓塞准确性低；心前区多普勒监测气体栓塞敏感性是血流动力学和呼吸功能监测的10 倍，可以发现0.25ml的气体，但俯卧位影响多普勒探头的放置，且体脂率也影响其灵敏性；TEE 诊断气体栓塞阈值是0.02～0.19ml/kg，是目前用于脊柱矫形手术气体栓塞监测的最佳工具[16]。

4 结语

综上所述，脊柱矫形手术对患者的生理功能影响大，术中患者血流动力学波动较明显，加强此类手术患者术中血流动力学的监测，维持术中循环稳定是确保患者生命安全的重要保障。血容量的监测SVV 和TEE 优于心率、血压、CVP、PAC；心功能和气体栓塞的监测TEE 具有优势。各种血流动力学监测设备，各有其优缺点，只有充分理解其局限性，正确解读数据，才能合理地运用于脊柱矫形手术。