脉搏灌注指数和灌注变异指数的临床应用进展

李雅利 薛庆生 张富军

作者单位:200025 上海,上海交通大学医学院(李雅利);上海交通大学医学院附属瑞金医院麻醉科(薛庆生、张富军)

血流动力学监测在危重病救治、麻醉手术和临床研究等方面的应用已经非常成熟,尤其是无创血流动力学的监测,作为一种常规监测手段已广泛应用于危重病救治、麻醉手术和临床研究等方面。传统的无创血流动力学指标包括无创动脉血压、脉搏氧饱和度(Sp O2)和无创心排血量等。研究发现,在监测过程中,当患者处于全身麻醉状态和(或)给予机械通气时,这些静态的指标不能准确预测患者对于液体的反应性,即不能准确预测患者的容量状态。脉搏灌注指数(PI)和灌注变异指数(PVI)是新一代Sp O2仪新增的测量参数,分别作为连续评价组织灌注和容量状态的无创性监测工具,在危重病救治、麻醉手术和临床研究等方面具有重要价值。

1 PI和PVI测量原理

1.1 PI的测量 目前Sp O2及其波形的监测是由Sp O2仪以血红蛋白对波长为940 nm近红外光的吸收量为信号进行计算和描记的,PI也是由这些信号计算获得的。在监测部位,搏动性组织(变化着的小动脉血流量)和非搏动性组织(静脉血、肌肉和其他组织)都吸收光,前者吸收的光量称为搏动性信号(AC),后者吸收的光量称为非搏动性信号(DC)。PI为AC占DC的百分比(PI=AC/DC×100%)[1]。每个人测量部位的DC是相对固定的,而AC是变化的,故PI值反映的是小动脉的搏动强度,当小动脉血流量增加时,搏动性组织吸收的光量增加,PI值变大。因此,局部灌注改变(如肢体动、静脉栓塞、椎管内麻醉、臂丛阻滞、低温等)和系统灌注障碍(如休克、低心排血量和低容量等)都会使PI值发生改变[2]。在监测仪器上,通常PI显示为百分数、小数或强度柱状条图,没有单位。PI值是一个相对值,不同个体和测量部位之间的差异均较大[2],其正常参考值尚未确立,临床应用主要是将测量值与基础值进行比较或作动态比较。

1.2 PVI的测量 PVI是呼吸周期中PI的变异性参数,反映胸内压与回心血量之间的平衡关系[3],PVI=[(PImax-PImin)/PImax]×100%(PImax为呼吸周期中最大值,PImin为呼吸周期中最小值),可见PVI值越小,一个呼吸周期内PI的变异度越小,故PVI可用来评价血容量状况。生理情况下,PVI值很小;当胸内压和(或)血管内容量发生变化时,PVI值变大[4]。引起PVI值变化的情况如下。① 呼吸系统原因,如气胸、血胸、机械通气、使用呼气末正压(PEEP)、过度通气、哮喘、气道梗阻等;② 心血管和容量原因,如血容量不足、心脏抑制、血管扩张、心肌抑制、心包填塞、限制性心肌病、肺栓塞、急性心肌梗死等;③ 非心肺原因,如各类休克、上腔静脉狭窄、膈疝等。临床最佳的PVI监测值来自便于监测的部位,如手指尖、足趾尖、前额和耳,这些部位的PVI值时可以即刻显示。不同的采集部位对传感器的影响很大,指尖是所有Sp O2仪最标准的监测部位,而手或足(有时是趾尖)通常用于新生儿监测。外科手术的术后患者通常因发生低体温而难以监测外周灌注,故临床可以根据PI、PVI的测量值(美国Maximo公司的Radical-7型监护仪)选择一个更佳的位置来替代当前监测点[5]。

2 PI和PVI的临床应用

2.1 麻醉效果评估 临床上已经证实,在麻醉药物起效前,根据PI值升高、PVI值降低可以早期预测硬脊膜外腔阻滞导致的外周血管扩张,提示麻醉起效;相反,PI值未升高,PVI值亦未降低,则预示着麻醉可能失败。测定出PI、PVI值可作为评判疼痛管理的标准,尤其适用于沟通不良的患者,如听力减退,语言沟通障碍,以及无法配合的低龄患者等[5]。

Kakazu等[6]测量了硬脊膜外腔阻滞镇痛分娩的产妇的趾PI值,以观察硬脊膜外腔阻滞麻醉对下肢灌注的影响,结果显示,硬脊膜外腔给药后5 min,PI值明显升高,20 min后进一步升高;趋势图发现PI值稳定升高者的麻醉效果好,而低平趋势则提示麻醉失败。在行小儿硬脊膜外腔阻滞时,麻醉平面和阻滞效果的判断非常困难,尤其是对不会说话的小儿或在联合全身麻醉时。

2.2 全身麻醉与ICU患者容量反应性的监测低血容量患者的血管压力(或血容量)较低,即使在正常呼吸运动时较轻微的气道压改变,也可造成明显的每搏输出量降低。由于机械通气时为正压通气,其不同于自主呼吸时的胸腔负压,故可能造成每博输出量降低更明显,从而阻碍静脉回流和加大周期性变化。PVI在描述体积描记波形的周期性变化时,可提供简单的临床趋势,如PVI值升高提示低血容量。PVI趋势图对监测手术患者术中和术后何时提供适当的水化状态相当重要,对监护和评估心力衰竭、呼吸功能衰竭患者的胸腔内压力和心功能也有着重要的临床意义。Cannesson等[7]研究了PVI对心脏前负荷改变和机械通气的反应,结果显示,20例心血管手术患者在行机械通气时的PVI、中心静脉压(CVP)、平均动脉压(MAP)和脉压变异的基础值分别为13%±7%、(11±4)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)、(66±11)mm Hg和13%±6%,在采用截石位(头低30°)时的PVI、CVP、MAP和脉压变异基础值分别为10%±5%、(20±6)mm Hg、(74±11)mm Hg和10%±5%,在采用反截石位(头抬高30°)时的PVI、CVP、MAP和脉压变异基础值分别为18%±7%、(5±4)mm Hg、(60±14)mm Hg和16%±7%。提示,PVI可较好地反映心脏前负荷改变,这种无创性参数与 MAP、脉压变异和CVP一样敏感。蔡勤芳等[8]连续监测25例腹部手术患者术中的MAP、心率、CVP、心脏指数(CI)、每搏量变异度(SVV)、PVI、PI等血流动力学指标,将CI的变化≥15%视为对容量治疗有反应。结果显示,对容量治疗有反应的患者的SVV基础值(16.0%±2.6%)和PVI基础值(20.5%±3.7%)分别显著高于对容量治疗无反应的患者(11.6%±1.4%和13.8%±2.6%);SVV诊断阈值为13.5%,监测容量反应的灵敏度为88.2%,特异度为87.5%;PVI的诊断阈值为15.5%,监测容量反应的灵敏度为88.2%,特异度为87.5%,与有创监测测得的SVV相近;pearson相关性分析结果显示,SVV基础值与CI(r=0.600)、PVI基础值与CI(r=0.683)均呈正相关(P值均＜0.01)。提示,PVI能预测机械通气患者在安静状态下的容量治疗反应。Mizumo等[9]的研究结果显示,全身麻醉手术患者在麻醉诱导补液前后的收缩压和PVI值均显著降低,Sp O2、PI值均显著升高。提示麻醉诱导后外周灌注改善,血容量和前负荷增加。因此,全身麻醉诱导引起的PVI变化可以反映血容量和前负荷的改变,而前述研究中评价血容量的指标即心输出量。用PVI预测心输出量的准确性,与SVV等心输出量有创监测指标相似。PVI对全身麻醉手术期间指导输血、输液,进行容量治疗具有指导意义。岳剑虹等[10]发现,在清醒志愿者体位变化时可以探测到PI和PVI值发生变化,头高倾斜仰卧时PI值显著降低,恢复平卧位时PI值又有所升高,而PVI不能反映清醒状态下由体位改变引起血容量相对减少或增加的变化。

2.3 麻醉深度的评估 PI能用于评价麻醉患者的血管扩张程度和麻醉深度[5]。Hager[11]的研究发现,7例腹部大手术患者的PI值与呼气末七氟烷浓度明显相关;疼痛刺激使PI值由11.1%±1.2%降至5.4%±2.4%,而心率由(62.5±9.5)次/min增至(80.4±13.2)次/min,提示疼痛可引起血管收缩,镇痛不充分时PI值会降低。罗宝蓉等[12]选择20例择期行颅脑外科手术、美国麻醉医师协会(ASA)分级Ⅱ级的患者,连续监测其手指指端皮温、脑电双频谱指数(BIS)、收缩压、舒张压和心率,分别于麻醉诱导前、静脉注射咪达唑仑后1 min、静脉注射咪达唑仑后3 min、气管插管前、气管插管后即刻、气管插管后1 min、上头架前、上头架后即刻、上头架后1 min、切皮前、切皮后即刻、切皮后1 min记录各项指标,结果发现,PI可无创、实时、连续地监测全身麻醉患者应激反应状态下交感张力的变化。

2.4 评价新生儿疾病严重程度和筛检新生儿严重先天性心脏缺损(CHD)。 De Felice等[13]根据PI评价新生儿疾病的严重程度,将101例患儿分为严重组(43例,PI值为0.86%±0.26%)和重度组(58例,PI值为2.02%±0.70%);以1.24%作为临界点,PI值＜1.24%提示病情重、并发症多、预后差。De Felice等[14]的研究采用PI预测脉络丛脑膜炎(CHA),结果显示,51例CHA新生儿在分娩后1和5 min时的PI值均低于正常新生儿,且PI值低的新生儿的Apgar评分和血浆剩余碱值均较低,而新生儿重症加强治疗病房(NICU)入住率和气管插管率均较高;将“分娩后1 min PI值≤1.74%且分娩后5 min PI值≤2.18%”作为临界点诊断CHA的灵敏度为100%,特异度为99.4%。提示,采用PI值早期预测CHA可降低NICU入住率和病情严重程度。PI还可用于新生儿出生时筛检严重CHD。Granelli等[15]在10 000例出生1 h～5 d的新生儿中采用常规新生儿体格检查和Sp O2指标对严重左心梗阻性畸形患儿的检出率仅为78%,加用PI值后检出率为100%。提示,PI能反映CHD的异常血流,且所有左心梗阻性畸形患儿的PI值均＜1.18%,其中5例患儿的PI值＜0.70%。Lima等[16]测量了正常健康人群和危重患者的PI值,并同时测量毛细血管充盈时间和中心一趾温度差,结果显示,健康人群的PI值为0.3%～10.0%;危重患者的PI值与中心一趾温度差明显相关,在危重患者中,PI值≤1.4%者的组织灌注不佳。提示PI可用来监测危重患者的组织灌注情况。

值得注意的是,在心脏手术中机器转流时,患者的组织灌注可能很好,Sp O2在95%以上,但PI值很低,这是因为转流通常不产生外周小动脉搏动,即使采用搏动性灌注方式,脉搏波振幅也很小。

2.5 评估胸交感神经切除术的手术效果Klodell等[17]在术中以PI值判断内镜下胸交感神经链切断是否成功和完全,结果显示,在交感链切断后1 min,8例患者同侧指部的PI值升高幅度＞300%。任秋生等[18]通过观察胸腔镜下胸交感神经切除前后患者同侧上肢末梢PI值的变化与预后的关系,评价末梢PI用于胸交感神经成功切除术中监测的可能性。该研究纳入10例手汗症患者,在半坐位、左侧双腔气管导管插管、静吸复合全身麻醉下行肠腔镜下胸交感神经切除术,连续监测有创动脉压、心率、术侧上肢末梢PI值和作为对照的下肢末梢PI值,并记录两侧胸交感神经切除前和切除后1、2、3、5、10 min的观察指标。结果显示,胸交感神经成功切除后患者的术侧上肢末梢PI值明显升高。提示,PI可在术中及时评价胸交感神经的切除情况。

2.6 监测伤害性刺激反应程度 张琳等[19]通过实验得出PI能有效监测兔对伤害性刺激的反应程度,并可用其估计伤害性刺激对兔内脏血流灌注的影响,也可用于评价药物对伤害性刺激的抑制效果。朱晓霞等[20]选择择期行妇科开腹手术的36例患者,评价PI对全凭静脉麻醉患者伤害性刺激反应的监测作用。该研究根据芬太尼剂量(1、3和5μg/kg)将患者随机分成3组,均采用丙泊酚靶控,分别采用不同剂量的芬太尼和0.1 mg/kg维库溴铵行麻醉诱导。丙泊酚的效应室浓度达3μg/m L时行气管插管,达3.9μg/m L时行手术切皮。在麻醉诱导前、诱导期间(效应室浓度分别为1、2、3μg/m L)、气管插管后(10、30、60 s)和切皮后(10、30、60、120 s)等时间点,记录心率、MAP、BIS和PI。结果显示,PI能迅速、有效地反映全凭静脉麻醉期间气管插管和手术切皮等伤害性刺激反应。

3 小 结

PI和PVI是根据脉搏氧测量信号处理开发的新参数,可用于评价局部和全身组织灌注、血容量状况,使脉搏氧参数评价循环功能的优势更为突出。脉搏氧测仪使用简单,连续监测和无创性使PI和PVI与Sp O2一样成为危重患者、麻醉手术患者等标准的监测项目。