PiCCO监测技术的原理、方法及临床应用

作者：李汝芳

单位：云南省第一人民医院呼吸与危重症医学科

血流动力学监测是重症医学中评估危重症患者循环状态、指导治疗决策的核心手段。传统监测方法包括有创/无创血压监测、中心静脉压（CVP）监测、中心静脉血氧饱和度（ScvO2）监测、Swan-Ganz导管、脉搏指示连续心输出量（PiCCO）监测、经胸或经食道超声心动图等。PiCCO监测技术凭借微创、连续、参数丰富的优势，逐渐成为ICU中重要的血流动力学监测工具。

PiCCO监测的操作核心为双导管置入结合仪器监测，具体如下（图1）：

（1）中心静脉导管置入：选择颈内静脉、锁骨下静脉（偶尔可选股静脉）置入中心静脉导管，用于注射冰盐水并连接注射液温度感受器，监测注射液温度变化。股静脉置管的导管尖端与心脏距离显著大于上腔静脉置管（如颈内静脉、锁骨下静脉）。若经股静脉置管却未在仪器中设置对应导管位置，仪器会误将股静脉血管容积纳入全心舒张末期容积（GEDV）计算，进而产生正性系统误差——即GEDV测量值持续偏大（系统误差表现为结果持续偏倚，非随机波动），导致前负荷评估失真。

（2）动脉导管置入：选用16 cm、4 F的PiCCO专用动脉导管，置入股动脉、肱动脉或腋动脉。不推荐桡动脉，一是桡动脉血管直径较小，4 F规格导管会占据大部分管腔，造成桡动脉血流严重减少；二是桡动脉距心脏较远，冰盐水流经后温差衰减明显，无法在桡动脉处形成≥0.15℃的有效温差，最终导致测量失败。导管一端连接压力换能器和300 mmHg加压输液袋，用于测量有创动脉压；导管尖端的温度探头可实时监测动脉血液温度，另一端连接PiCCO仪器以传输数据。

图1  PiCCO 血流动力学监测的设备连接与通路

PiCCO监测技术是将经肺热稀释技术与动脉搏动曲线分析技术相结合，采用热稀释法测量单次心输出量，并通过分析动脉压力波型曲线下面积与心输出量存在的相关关系，获取个体化的每搏量、心输出量和每搏量变异等，以达到多数据联合应用监测血流动力学变化的目的。

1. 经肺热稀释法

PiCCO中单一温度热稀释心排血量技术就是由温度-染料双指示剂稀释心排血量测定技术发展而来。经肺热稀释法是PiCCO的基础校准方法，其原理为：从中心静脉导管注入15 ml、温度＜8℃的冰盐水作为指示剂，指示剂随血液流经右心→肺循环→左心，最终在股动脉（或肱动脉、腋动脉）的PiCCO导管尖端被温度探头检测到，形成热稀释曲线。分析稀释曲线，计算得到心排量和容量参数。通过Stewart-Hamilton公式，结合血液温度、注射液温度、注射液体积及校准系数（与患者性别、年龄、体重相关），计算单次心输出量（CO）（图2）。依据热稀释曲线的平均传输时间（MTt）和指数下降时间（DSt）推导胸腔内热容积（ITTV）、肺内热容积（PTV）等容量参数，进而计算全心舒张末期容积（GEDV）、血管外肺水（EVLW）等核心指标。

图2  热稀释曲线及心输出量计算公式

胸腔内的容积越大，指示剂通过的时间越长，热稀释曲线下面积也越大。因此，曲线形态可以反映血管内外容量的分布状态。对于循环不稳定患者，需多次注射冰盐水以动态监测心输出量变化，但需注意避免容量负荷过重。

2. 脉搏轮廓分析法

1983年Wesseling提出心搏量与主动脉压力曲线收缩面积成正比，脉搏轮廓分析法即基于此理论，通过分析动脉压力波型曲线下面积，结合心率、血管顺应性及系统阻力等校正因素，连续计算每搏量、心输出量等参数。该方法需以经肺热稀释法测得的心输出量为校准因子，由于动脉压力曲线易受心率、血管张力等因素影响，长期监测会出现偏差，因此临床推荐每8小时用经肺热稀释法重新校准，循环不稳定患者可适当增加校准频率。

图3  脉搏轮廓分析法曲线及计算公式

经肺热稀释法获得的是非连续性参数，包括心输出量指数（CITD）、全心舒张末期容积指数（GEDI）、全心射血分数（GEF）、血管外肺水（EVLW）、肺血管通透性指数（PVPI）、心功能指数（CFI）。脉搏轮廓分析法获得的是连续性参数，主要有连续心输出量指数（PCCI）、每搏量指数（SVI）、心率（HR）、平均动脉压（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）。

1. 容量相关参数

胸腔内热容积（ITTV）包括肺热容积（PTV）和全心舒张末期容积（GEDV）(图4)。

图4  胸腔内热容积

注：ITTV：胸腔内热容积；PTV：肺热容积；EVLW：血管外肺水；PBV：肺内血容积；GEDV：全心舒张末期容积；RAEDV：右心房舒张末期容积；RAEDV：右心室舒张末期容积；LAEDV：左心房舒张末期容积；LVEDV：左心室舒张末期容积。

（1）ITTV：ITTV的测量涉及两个参数，分别是平均传输时间（MTt）和指数下降时间（DSt）。MTt代表一半的指示剂通过测量点（动脉）。由曲线下面积的中分线决定，代表了指示剂通过系统需要的时间，MTt包含有关ITTV信息。DSt是指示剂的清除函数，代表了将染料清洗出肺部所需的时间，通过测量经肺热稀释曲线的下降支得出。下降时间包含有关PTV的信息。

根据Newman模型，指示剂由注射点到检测点的MTt由两点间的总容积决定，DSt由其中最大的腔室决定（比其他腔至少大20%成立）。经过计算得到ITTV和PTV后（图5）就可得出GEDV，即：GEDV=ITTV-PTV。

图5  ITTV和PTV计算公式

（2）GEDV：是心脏四个腔室舒张末期容积之和，是反映心脏前负荷的核心指标，不受机械通气、胸腔压力及心室顺应性影响。GEDV与每搏量（SV）呈Frank-Starling关系，当GEDV处于曲线上升段时，补液可显著提升每搏量；若超出最适前负荷，过度补液易导致容量过负荷。

（3）胸腔内血容积（ITBV）：最初由燃料稀释法得到，并显示与GEDV存在相关性。既往学者使用双指示剂稀释技术测量ITBV和EVLW的临床研究发现，ITBV始终比舒张末期血容量高25%。因此，ITBV=1.25×GEDV，肺内血容积（PBV）=0.25×GEDV。ITBV是心脏前负荷的敏感指标，不受机械通气影响。在烧伤、低血容量患者中，ITBV与心脏指数（CI）的相关性优于CVP和肺毛细血管楔压（PCWP），能更精准地反映前负荷状态。

2. 血管外肺水相关参数

肺水肿主要分为静水压性肺水肿和通透性肺水肿两类：静水压性肺水肿（常见于心源性情况）因血管内液体过多、静水压升高，导致液体从血管渗漏到血管外空间。通透性肺水肿由炎症反应（如败血症）引发血管通透性增加，即使血管内液体量、静水压正常甚至偏低，也会让液体、电解质、蛋白质大量转移到血管外（图6）。

图6  静水压性肺水肿和通透性肺水肿的比较

（1）EVLW：是肺血管外的液体，反映肺间质和肺泡内的液体量，参考值3～7 ml/kg，由ITTV与ITBV的差值计算得出，是评估肺水肿的定量指标。

（2）肺血管通透性指数（PVPI）：是EVLW与PBV的比值，参考值为1.0～3.0，反映了肺水肿的类型：如果EVLW升高，PBV升高，则PVPI正常，提示静水压性肺水肿（如心源性肺水肿）；如果EVLW升高，PBV正常，则PVPI升高，提示通透性肺水肿（如脓毒症、ARDS所致）。

3. 容量反应性参数

（1）每搏量变异（SVV）：反映每搏量随通气周期的变化程度，计算公式为：SVV=（SVmax-SVmin）/SVmean，参考值<10%。

（2）脉压变异（PPV）：反映脉压随通气周期的变化程度，计算公式为：PPV=（PPmax-PPmin）/PPmean，参考值<10%。

要明确SVmax、SVmin、PP_max、PP_min的测量，需结合机械通气的心肺相互作用机制（图7）：①吸气相，机械通气使胸膜压、跨肺压升高，对于左心：后负荷降低、前负荷升高→左心每搏量升高，此时可测得SVmax（每搏量最大值）、PPmax（脉压最大值）；对于右心：右心前负荷降低、后负荷升高→右心每搏量下降。②呼气相：肺循环血液流转至左心时，左心前负荷随吸气相的右心每搏量下降而降低→左心每搏量下降，此时可测得SVmin（每搏量最小值）、PPmin（脉压最小值）。通过上述阶段测得的参数，即可按公式计算出SVV与PPV。

图7  机械通气心肺相互作用

SVV与PPV均用于评估容量反应性，预测扩容对心输出量的影响，但需满足完全机械通气且潮气量>8 ml/kg理想体重、窦性心律、动脉压力波形正常等条件，否则结果准确性受影响；满足上述条件下，SVV或PPV大于13%提示容量不足。

4. 心功能及血管阻力参数

（1）全心射血分数（GEF）：参考值25%～35%，反映全心收缩力，计算公式为4×SV/GEDV。

（2）心功能指数（CFI）：CFI=CO/GEDV，参考值4.5～6.5，反映全心收缩力，也可特异性反映正性肌力药物和血管活性药物的治疗效果。

（3）心脏做功指数（CPI）：CPI=平均动脉压（MAP）×心脏指数（CI）×0.0022，参考值0.5～0.7 W/m²，与心源性休克住院死亡率独立相关。

（4）左心室收缩力指数（dPmx）：代表左心室收缩力；是动脉压力曲线上最大的斜率（∆Pmax/∆t），斜率越高，提示左心室收缩力越好。

1. 适应证

PiCCO适用于需进行血流动力学监测的重症患者, 包括脓毒症、各类休克(脓毒性、心源性、创伤性)、ARDS、心力衰竭、重症急性胰腺炎、严重烧伤及围手术期监测等, 为这类患者的容量管理、心功能评估及肺水监测提供依据。

2. 临床决策指导

通过整合PiCCO各项参数，可构建临床决策树以指导治疗（图8），将各种参数相结合，可以有效地了解临床患者的液体管理，准确而客观的掌握临床决策的时机，例如何时增加容量、减少容量、使用血管活性药物等。

图8  整合PiCCO各项参数的决策树

注：CI：心脏指数；GEDI：全心舒张末期容积指数；ITBI：胸腔内血容量指数；ELWI：血管外肺水指数；CFI：心功能指数；GEF：全心射血分数。

若CI<3.0 L/（min·m2），GEDI/ITBI低于目标值，ELWI＜10 ml/kg，提示容量不足，可积极补液；ELWI>10 ml/kg，需慎用补液，以血管活性药物为主。

若CI<3.0 L/（min·m2），但GEDI/ITBI高于目标值，ELWI＜10 ml/kg时予血管活性药物，ELWI>10 ml/kg时需减少液体负荷（如利尿、CRRT）并联合血管活性药物。

若CI>3.0 L/（min·m2），GEDI/ITBI低于目标值，ELWI＜10 ml/kg时可安全补液；若ELWI>10 ml/kg，需警惕容量过负荷。

若CI>3.0 L/（min·m2），GEDI/ITBI高于目标值，ELWI＜10 ml/kg，提示循环状态稳定，无需特殊干预；若ELWI>10 ml/kg时需减少液体负荷。

3. 局限性

PiCCO并非适用于所有患者，存在以下禁忌或慎用情况：①出血性疾病（无法放置导管）；②主动脉瘤，大动脉炎；③狭窄，肢体有栓塞史；④肺叶切除，肺栓塞，胸内巨大占位性病变；⑤体外循环期间；⑥体温或血压短时间变差过大；⑦严重心律紊乱；⑧严重气胸，心肺压缩性疾患；⑨心腔肿瘤；⑩心内分流。上述情况会影响测得参数的准确性，需结合其他监测手段综合评估。

PiCCO监测技术具有创伤小、操作简便、参数丰富的特点, 通过经肺热稀释法与脉搏轮廓分析法的结合, 可实现对危重症患者容量状态、心功能、肺水及血管阻力的全面评估。该技术为重症患者的循环管理提供了客观、精准的依据, 有助于临床医生制定个体化治疗方案, 改善患者预后。未来随着技术的不断优化, PiCCO在重症医学领域的应用将更为广泛, 但其临床解读仍需结合患者具体病情, 避免单一参数的片面判断。

作者介绍

李汝芳

云南省第一人民医院呼吸与危重症医学科，主治医师，硕士，PCCM fellow；中国医师协会呼吸医师分会危重症青年委员会委员，主要从事呼吸与危重症医学科危重症患者的救治工作。