中华急诊医学杂志  2017, Vol. 26 Issue (11): 1300-1306
超声监测联合被动抬腿试验评估容量反应性
孙昀, 鹿中华, 余维丽, 李惠, 郑瑶, 贾雪丽, 张新书, 胡蕾     
230601 合肥,安徽医科大学第二附属医院重症医学科(孙昀、鹿中华、余维丽、李惠、郑瑶、贾雪丽),超声诊断科(张新书、胡蕾)
摘要: 目的 探讨床旁经胸壁超声(TTE)监测被动抬腿试验(PLR)前后主动脉流速-时间积分变异率(ΔVTI)和每搏量变异率(ΔSV)预测患者容量反应性的价值。方法 前瞻性选取2014年10月至2015年10月安徽医科大学附属第二医院收治的患者42例,监测患者的心率(HR)、平均动脉压(MAP)、中心静脉压(CVP),VTI和SV等血流动力学指标。行PLR后再次监测上述各指标。行PICCO监测SVI,然后行容量负荷试验,以容量负荷试验后SVI增加≥15%将全组病例分为容量反应(+)组和容量反应(-)组,统计分析TTE监测PLR前后ΔVTI和ΔSV预测容量反应性的价值。结果 42例患者容量反应(+)22例,容量反应(-)组20例。两组患者基本临床资料比较差异无统计学意义。容量反应(+)组患者HR、CVP在PLR前后差异无统计学意义(P>0.05),MAP、VTI和SV在PLR后有显著升高(P<0.05);容量反应(-)组患者MAP、SV在PLR前后差异无统计学意义(P>0.05),而HR、CVP和VTI在PLR后有显著升高(P<0.05);容量反应(+)组患者PLR前后ΔVTI和ΔSV值明显高于容量反应(-)组(P<0.05);以PICCO监测容量负荷试验后SVI上升≥15%为标准,行PLR前后ΔVTI预测容量反应性的ROC曲线下面积为0.750(95%CI: 0.593~0.907,P<0.01),以ΔVTI 15.6%为阈值,其灵敏度为63.6%,特异度为95.0%;ΔSV预测容量反应性的ROC曲线下面积为0.844(95%CI: 0.716~0.972,P<0.01),以ΔSV 10.5%为阈值,其灵敏度为81.8%,特异度为85.0%。结论 TTE监测PLR前后ΔVTI、ΔSV可用于预测自主呼吸状态下危重患者的容量反应性。
关键词: 经胸壁超声心动图     容量反应性     被动抬腿试验    
The ultrasonic monitoring coupled with passive leg raising test for evaluation of fluid responsiveness in critical patients
Sun Yun , Lu Zhonghua , Yu Weili , Li Hui , Zheng Yao , Jia Xueli , Zhang Xinshu , Hu Lei     
ntensive Care Unit, Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230601, China (Sun Y, Lu ZH, Yu WL, Li H, Zheng Y, Jia XL), Ultrasonic Diagnosis Department(Zhang XH, Hu L), Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230601, China
Abstract: Objective To explore the value of predicting fluid responsiveness using velocity time index variation (ΔVTI) and stroke volume variation (ΔSV) before and after passive leg raising (PLR) monitored by bedside temporary test equipment (TTE). Methods A cohort of 42 patients supported with mechanical ventilation in our hospital admitted from October 2014 to October 2015 were prospectively selected. The hemodynamic variables including heart rate (HR), mean arterial pressure (MAP), central venous pressure (CVP), VTI, SV and other parameters were monitored before and after after undergoing PLR. Fluid resuscitation volume expansion test was carried out after stroke volume index (SVI) monitored by pulse indicator continuous cardiac output monitoring (PICCO). Patients were divided into fluid responsiveness positive group and fluid responsiveness negative group according to presence or absence of SVI ≥ 15% after fluid resuscitation volume expansion. Results Of 42 patients, 22 belonged to fluid responsiveness positive group, 20 got into fluid responsiveness negative group. There were no significant differences in basic clinical data between two groups. Before and after PLR, there were no distinct changes in HR and CVP(P > 0.05), while MAP, VTI and SV increased significantly(P < 0.05) after PLR in fluid responsiveness positive group. Contrarily, there were no noticeable changes in MAP and SV after PLR(P > 0.05), but HR, CVP and VTI increased significantly(P < 0.05) in fluid responsiveness negative group. The degrees of ΔVTI and ΔSV in fluid responsiveness positive group were much higher than those in fluid responsiveness negative group (P < 0.05). According to SVI ≥ 15% monitored by PICCO after fluid resuscitation volume expansion test as a standard, the area under the ROC (AUC) of ΔVTI between pre-PLR and post-PLR was 0.75 (95%CI: 0.593-0.907, P < 0.01), the sensitivity and specificity were 63.6% and 95% respectively using ΔVTI 15.6% as threshold value. The AUC of ΔSV was 0.844 (95%CI: 0.716-0.972, P < 0.01), the sensitivity and specificity were 81.8% and 85.0% respectively using ΔSV 10.5% as threshold value. Conclusion ΔVTI and ΔSV monitored by TTE before and after PLR could be employed for predicting fluid responsiveness of critical patients under the status of spontaneous respiration.Their value for prediction of critical patients could be further improved by combined employment of these two indexes of variation.
Key words: Transthoracic echocardiography     Fluid responsiveness     Passive leg raising    

传统容量评估指标不能精确地指导危重患者液体治疗,而补液实验对于存在补液空间患者而言效果明显,但却有可能加重本不具有容量反应性的患者的心脏负荷。此外临床中如果仅依赖尿量、心率及血压等传统指标评判补液实验的效果,对伴有心、肾等多脏器功能不全的患者而言缺乏准确性,其结果甚至会给临床治疗以误导。每博变异度(stroke volume variation, SVV)等动态指标评估容量反应性具有较高的灵敏度和特异度,但无论是通过PICCO还是超声测量,都需要机械通气完全控制通气状态下进行。被动抬腿试验(passive leg rising, PLR)可用于存在自主呼吸状态的患者,本研究拟将超声监测相关指标与PLR相结合,寻找临床可行的针对存在自主呼吸的患者的无创监测指标,以指导危重患者的液体治疗。

1 资料与方法 1.1 一般资料 1.1.1 研究对象

选取2014年10月至2015年10月入住安徽医科大学第二附属医院重症医学科治疗患者42例。其中重症感染31例,严重多发伤8例,重症急性胰腺炎3例;男性22例,女性20例;年龄19 ~66岁,(44.71±10.54) 岁。

1.1.2 入选标准

(1) 患者未使用或已撤离血管活性药物;(2) 无营养不良;(3) 无骨盆及双下肢骨折、下肢静脉血栓等。

1.1.3 排除标准

(1) 存在补液试验禁忌证(合并急性冠状动脉综合征、急性左心衰等);(2) 先心病;(3) 年龄<18岁;(4) 妊娠;(5) 存在腹腔高压,经导尿管测膀胱压>12 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa);(6) 接受主动脉内球囊反搏治疗(IABP)的患者;(7) 存在活动性出血,需限制性补液者;(8) 中心静脉置管禁忌者;(9) 患者或家属拒绝参与或中途退出者。

本研究符合医学伦理学标准,并经过医院伦理委员会批准,所有治疗及检查均获得患者和(或)家属的知情同意。

1.2 研究方法 1.2.1 常规生命体征监测及CVP测量

所有入选患者入ICU后常规经右颈内静脉或右锁骨下静脉穿刺置入一次性使用中心静脉导管(7 Fr,乐普医疗器械股份有限公司,北京),并经床旁胸片证实导管尖端位于上腔静脉入右心房开口处。股动脉置管(PICCO导管包,型号PV2014L16N;压力监测套装,PV8115,德国)拟行PICCO监测。Intellivue MP60监测仪(Phillips公司,荷兰)常规监测患者心率(heart rate, HR)、平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)、ECG和SpO2

1.2.2 超声检查及被动抬腿试验方法

首先抬高患者床头至45°,取半卧位,应用M-Turbo型床旁便携式超声仪(SonoSite公司,美国)1~5 MHz宽频相控阵探头测量以下参数:① SV;③ 主动脉流速-时间积分(VTI)。具体方法[1]:TTE胸骨旁左室长轴测量主动脉瓣环直径(AoD),通过公式Aa (cm2) = (π × AoD2)/4得出主动脉瓣环面积。心尖五腔心切面测量得出主动脉瓣流速时间积分(VTIAo)。应用公式SV (mL) = VTIAo × Aa计算得出SV;CO (mL/min) = SV ×心率(HR)。然后床头放至水平位,抬高患者双下肢至45°,维持3 min;再次超声测量SV和VTI后将患者恢复平卧位[2]。SV和VTI在PLR前后均测量三次,分别取平均值。计算以下结果:①(ΔSV)=(SVPLR后-SVPLR前)/ SVPLR前×100(%);②(ΔVTI)= (VTIPLR后 -VTIPLR前)/ VTIPLR前×100(%)。超声检查由一名有经验的超声诊断科医生和一名经培训的重症医学科医生分别完成。

1.2.3 PICCO监测方法及指标

待患者恢复平卧位后至少10 min,洗脱PLR效应,监测HR和MAP等指标稳定后,应用容量监测仪附件连接股动脉及右颈内静脉或锁骨下中心静脉置管,并与Intellivue MP60监测仪连接行PICCO监测。具体方法:4 s内快速经颈内或右锁骨下中心静脉置管注入20 mL 4 ℃冰盐水后测量,重复三次,间隔小于10 min,取其平均值,获取SVI。

1.2.4 补液试验阳性标准

PICCO测量SVI后,20 min内静脉快速输入生理盐水500 mL,再次PICCO测量SVI并计算(ΔSVI)=(SVIPICCO后-SVIPICCO前)/ SVIPICCO前×100(%),以ΔSVI≥15%判定患者容量反应性(+),<15%为容量反应性(-)[3]。如补液试验中患者出现容量超负荷临床表现(明显气急加重、肺部湿啰音增多或心电图示心肌缺血加重等),立即终止补液试验。

1.3 统计学方法

采用SPSS 17.0统计软件包,计量数据以均数±标准差(x±s)表示,两样本均数比较采用成组t检验;FLR和补液前后的比较采用自身配对t检验;受试者工作特征曲线(ROC)分析TTE联合PLR测量ΔSV、ΔVTI等预测患者500 mL生理盐水容量负荷实验后SVI上升>15%的灵敏度和特异度,以曲线下面积(AUC)和95%CI表示;以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 基本情况

43例次容量负荷试验中出现1例容量超负荷表现者,予以终止负荷试验。最终容量负荷试验(+)22例,负荷试验(-)20例。两组病例年龄、性别、体质量指数(BMI)、APACHEⅡ评分及改良Mashall评分、有创机械通气比例及腹内压等各指标比较均差异无统计学意义,见表 1

表 1 容量反应(+)和(-)组患者一般临床资料比较(x±s) Table 1 Comparison of basic data between fluid responsiveness positive group and negative group(x±s)
指标容量反应(+)
(n=22)
容量反应(-)
(n=20)
χ2tP
男性(例)11110.1050.7464
女性(例)119
年龄(岁)43.41±10.3746.15±10.800.8390.407
BMI(kg/m2)22.00±1.8321.44±1.431.0970.279
APACHEⅡ评分14.68±4.1214.45±3.540.1930.848
改良Mashall评分3.73±1.553.70±1.340.0670.947
有创机械通气(例)420.0990.753
未使用有创
   机械通气(例)
1818
腹腔内压(mmHg)10.09±1.8010.30±1.380.4210.676
2.2 容量反应(+)组和(-)组在PLR前后HR、MAP、CVP及TTE测量VTI、SV值比较

容量反应(+)组行PLR后MAP较前有明显升高(P<0.05),TTE测量VTI及SV值也较前有明显升高(P<0.05);容量反应(-)组行PLR后HR、CVP及TTE测量VTI均较前有明显升高(P<0.05),见表 2

表 2 容量反应(+)和(-)组在PLR前后基本血流动力学参数比较(x±s) Table 2 Comparison of haemodynamic variables between pre-PLR and post-PLR in fluid responsiveness positive group and negative group(x±s)
指标容量反应(+)组(n=22)tP容量反应(-)组(n=20)tP
基线值PLR后基线值PLR后
HR(次/min)77.00±6.3176.00±3.880.6330.53073.05±3.8375.60±3.872.0950.043
MAP(mmHg)72.23±3.9276.36±2.943.9530.00178.05±4.8378.75±4.310.4840.631
CVP(mmHg)9.45±2.0410.50±2.411.5600.12611.85±1.9013.50±1.882.7600.009
VTI (cm)16.85±2.5220.33±3.104.0860.00118.28±2.0720.55±2.223.3450.002
SV (mL)31.18±6.5336.14±7.562.3290.025837.50±5.3740.45±5.881.6570.106
2.3 ROC曲线分析TTE测量PLR前后ΔVTI和ΔSV预测液体反应性的阈值及其灵敏度和特异度

以20 min内静脉快速输入生理盐水500 mL的方法行容量负荷试验,PICCO测量容量负荷试验后SVI上升≥15%为标准的结果显示,容量反应(+)组和(-)组SVI均较前有明显升高,而容量反应(+)组的MAP升高明显,(-)组HR较容量负荷试验前明显升高(表 3)。容量反应(+)组ΔVTI和ΔSV与容量反应(-)组比较差异有统计学意义(P<0.01)(表 4)。ΔVTI预测液体反应性的ROC曲线下面积为0.750(95% CI: 0.593~0.907,P<0.01),以PLR前后ΔVTI=15.6%为阈值预测液体反应性的灵敏度为63.6%,特异度为95.0%;ΔSV预测液体反应性的ROC曲线下面积为0.844(95% CI: 0.716~0.972,P<0.01),以PLR前后ΔSV=10.5%为阈值预测液体反应性的灵敏度为81.8%,特异度为85.0%(图 1)。

表 3 容量反应(+)组和(-)组在容量负荷试验前后各指标比较(x±s) Table 3 Comparison of hemodynamic variables between pre-volume load and post-volume load in fluid responsiveness positive group and negative group(x±s)
指标容量反应(+)组(n=22)tP容量反应(-)组(n=20)tP
基线值补液后基线值补液后
HR(次/min)77.05±5.9576.59±4.180.2970.76872.50±2.8274.95±2.632.8410.007
MAP(mmHg)72.09±4.2276.82±3.144.220.000180.25±4.6981.45±4.310.8430.405
SVI PICCO27.77±4.6733.55±5.083.930.00137.35±4.2741.10±4.962.5620.015

表 4 容量反应(+)组和(-)组在PLR前后TTE测量指标变异度比较 Table 4 Comparison of TTE indicators between pre-PLR and post-PLR in fluid responsiveness positive group and negative group
指标容量反应(+)组
(n=22)
容量反应(-)组
(n=20)
tP
ΔVTI(%)20.66±2.5112.51±1.7512.088<0.01
ΔSV (%)15.88±2.117.79±2.2512.025<0.01

图 1 ROC曲线分析TTE测量PLR前后ΔVTI和ΔSV预测液体反应性 Figure 1 Prediction of fluid responsiveness by ROC curve of ΔVTI and ΔSV measured by TTE
3 讨论

传统容量负荷实验多是在10~15 min内快速输入300~500 mL晶体液或胶体,然后通过各种有创或无创的监测手段观察患者SV、CO等指标的变化,当达到一定的临界值时即判定研究对象存在容量反应,也即容量负荷试验(+),反之为(-)[2, 4]。近年也有学者应用100 mL胶体快速静脉输注,即所谓的微量扩容(mini-fluid challenge)后,以TTE监测VTI增长10%为确定容量反应性的标准,也显示了良好的容量预测灵敏度和特异度[5]。尽管这些方法具有较高的灵敏度和特异度,但也存在的一定的弊端,例如可能会对一些心功能不全尤其又不具有容量反应性的患者造成容量过负荷,从而加重患者的心肺功能不全。因此,为了避免这种弊端,有学者试图采用更小容量的液体快速静脉注射(50 mL,10 s内输注),来判断患者的容量反应性。尽管也取得了一定的阳性结果[6],但小容量的液体输注必然会使判断容量反应性的CO、CI等指标临界值偏小,这就需要研究者有非常熟练的超声技术以减少操作及主观判断带来的误差。

近年来,一种新的容量负荷实验方法逐渐应用于临床,即被动抬腿实验(PLR)。就正常营养状态的成年人而言,双下肢抬高45°可以促使300 mL左右的血容量回到心脏,并持续数分钟[7]。如果患者心室的Frank-Starling心功能曲线处于上升支,那么这种前负荷的增加可与SV建立起一种直接的联系,也即导致SV的明显增加[8];如果任一心室曲线处于平坦支,前负荷增加不会导致SV明显增加,即容量无反应性。2002年,Boulain等[9]首次开展PLR预测容量反应性的研究,发现PLR期间的SV和脉压较基线(PLR前)增加,并且PLR诱导的SV及脉压变化与随后300 mL林格液快速静点后诱导的SV及脉压变化密切相关。Monnet等[10]的研究显示,当PLR诱导的主动脉血流增加10%时,它能预测容量扩张试验(500 mL生理盐水,10 min)增加主动脉血流大于15%(灵敏度97%,特异度94%)。对于自主呼吸的患者,当PLR诱导的SV增加>12.5%时,它能预测容量扩张试验增加SV大于15%(灵敏度77%,特异度100%)。

PLR下观察的各种心功能指标均可理解为是动态指标,通过诱导前负荷增加,观察SV等的变化来判断容量反应性。因为PLR后当放平患者的双下肢并抬高头端后即可使其增加的前负荷迅速降至原来的水平,因此PLR又被称为内源性的补液实验(endogenous fluid challenge)[11-12]。对容量超负荷患者而言,不会像传统补液实验一样,因增加心脏前负荷而给患者带来持久的损害,尤其适用于心肾功能单独或同时存在损害的患者。此外,PLR的另一个优点是即使在心律失常和自主呼吸状态下也体现良好的价值[10, 13-15]

已有的研究表明,PLR可以与多种容量评估手段联合应用,监测多个指标来预测容量反应性。例如周平等[16]报道PLR可以联合脉搏灌注指数变异(pleth variability index,PVI)预测容量反应性(ROC曲线下面积为0.796,以PVI≥13.5%评估容量反应性的灵敏度为76.5%,特异度66.7%);王伟等[17]报道PLR联合Vigileo指导对患者进行目标导向性液体复苏治疗等。还有更多的学者通过PICCO监测PLR后相关血流动力学指标的变化来判断容量反应性[18-20]。Monnet等[21]研究认为PLR诱导的EtCO2增加≥ 5 %可以预测补液实验诱导的CI ≥ 15 %,灵敏度71 %,特异度100%。Dres等[19]应用PLR联合PICCO监测评估机械通气的危重患者撤机拔管失败的风险,认为如果自主通气实验(spontaneous breathing trial,SBT)前PLR不能使CI增加超过10%以上,那么预测与心功能损害相关的SBT再次失败的灵敏度达97%,特异度达81%。

上述研究中借助PICCO或Viglio等工具观察PLR后CO或SV的变化来获取容量负荷反应的信息,虽然获得了良好的效果,但这些手段毕竟是有创的监测,程序相对复杂,且增加患者的治疗费用。有学者利用无创心排量监测(NICOM)联合PLR预测容量反应性取得了较满意的结果,有学者认为PLR后NICOM监测SV较基线值上升≥10%可预测容量反应性[22];但也有学者[23]的研究却得出相反的结论,认为利用NICOM监测CI在PLR前后变化不能预测容量反应性。因此本研究选取TTE下的动态变量作为评估PLR后容量反应性的评估指标。

既往关于PLR实施有多种方法,近来已趋于一致认为床头抬高45°作为基线状态,然后放平床头并抬高双下肢可以获得更大容量负荷效果,因为这样不仅可以促使双下肢血液回流,同时还可使心脏平面以下的一部分躯干血液回流[24]。本研究即遵循这一PLR方式,应用TTE监测PLR前后SV和VTI等指标的变化,并以PICCO监测经典容量负荷实验后SVI上升是否≥15%作为评判容量反应性的“金标准”,从而验证TTE联合PLR这一操作程序判断存在自主呼吸患者容量反应性的应用价值。

本研究结果提示标准的PLR试验可以使容量反应(+)组患者的VTI、SV和MAP较之前明显升高(P<0.05)(表 2),这也充分体现了PLR作为容量负荷实验的价值。也曾有学者怀疑PLR除增加前负荷外,还可能兴奋压力感受器或诱导心肺反射,进而激活交感神经而使心率加快、CO升高;而不是或不仅是使SV增加而导致CO升高。但本组资料显示PLR前后心率无明显变化,故认为PLR导致的前负荷增加仍是血流动力学变化的主要因素。

在容量反应(-)组,PLR并未使MAP增高,而CVP和HR则较前有明显增高,按照传统补液实验的结果判断标准也预示着该组容量负荷的空间有限(表 2)。随之进行的传统容量负荷试验也显示了类似的结果,即容量负荷试验(+)组补液后MAP较前明显升高,容量负荷试验(-)组HR较前明显升高(表 3)。PLR和容量负荷试验在(+)和(-)组的这种相似结果也间接验证了PLR用于替代容量负荷试验的可行性。

本研究通过PLR后测量全组患者VTI和SV的变异度即ΔVTI和ΔSV发现,容量反应(+)组上述2个指标均较(-)差异有统计学意义(表 4)。以PICCO测量容量负荷试验后SVI上升≥15%为标准,以PLR前后ΔVTI=15.6%为阈值预测液体反应性的灵敏度为63.6%,特异度为95.0%(图 1)。Brun等[25]针对先兆子痫患者的研究发现行PLR期间,ΔVTI>12%预测患者容量反应性的灵敏度和特异度分别是75%和100%,与本研究结果相近。本研究提示以PLR前后ΔSV=10.5%为阈值预测液体反应性的ROC曲线下面积为0.844,灵敏度为81.8%,特异度为85.0%,也显示了较好的容量反应性预测价值(图 1)。Guinot等[1]针对VV-ECMO患者应用PLR进行的容量反应性评估研究也证实以PLR后ΔSV>10%预测容量反应性的灵敏度为62%,特异度为92%。Lamia等[26]针对自主呼吸患者的研究认为当PLR诱导的SV增加>12.5%时,它能预测容量扩张试验增加SV大于15%(灵敏度为77%,特异度为100%)。均与本研究结果相近似。国内吴青峰等[27]的研究与本研究的方法最接近,作者比较了TTE和PICCO监测的PLR前后ΔSV差值预测容量反应性ROC曲线下面积分别为0.867(SV-Doppler)和0.883(SV-PICCO)。但该研究的缺陷是没有以快速容量负荷试验后CO或SV等上升阈值为“金标准”作为参照进行研究,这会给研究结果的客观性带来一定的影响。综合本研究中PLR后ΔVTI=15.6%和ΔSV=10.5%为阈值预测液体反应性的灵敏度和特异度结果判断,应用PLR进行容量负荷实验,以ΔVTI和ΔSV作为观察指标,可以很好地判断容量反应性。

但应用PLR时也并非所有指标均可作为判断容量反应性的观察指标,如Cavallaro等[28]的荟萃分析发现,PLR诱导的脉压变化预测容量反应性的灵敏度、特异度远低于CO/CI、SV或主动脉血流速度等参数的预测价值。这可能与脉压间接反映SV的能力受动脉顺应性和测压部位的影响有关。这有待今后进一步开展前瞻、随机、对照试验,选取更多参数来明确PLR指导补液的价值。

尽管TTE不能提供床边连续监测,但事实上大多临床问题涉及到液体管理时都无需连续监测。不过需注意的是,PLR诱导的血流动力学效应发生迅速但短暂。下肢抬高后,由于机体的代偿机制,会对血容量分布再调节,加之毛细血管渗漏影响,PLR的容量负荷效应难以持久,宜立即监测血流动力学变化,否则PLR预测的敏感性下降。此外,这一方法也存在一些其他缺陷,如一方面有时可能不能充分增加心脏前负荷[29],另一方面又有可能导致已经存在心肌损害的且不具容量反应性的患者心功能损害加重。此外腹腔高压会对PLR的预测价值有强烈干扰[12];还可能会增高颅内压,加重患者误吸等并发症的风险等。还有一些特殊情况,例如自主呼吸的患者因疼痛、谵妄不配合检查,胸腹部损伤,肥胖和肋骨过于隆突等使TTE声窗难以获得等。此时也需合理选择检查方法和参数。这些都需要今后在临床中实施这一方案时加以关注。

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