紅外線熱成像測溫在診斷膿毒性休克的意義

呂興， 楊鎰宇， 鄧皓暉， 廖偉強， 何小紅， 廖艷霞， 陳金璐， 高海燕， 蕭慧敏

1東莞市婦幼保健院兒科(廣東東莞 523000)； 2廣州市婦女兒童醫(yī)療中心兒童重癥醫(yī)學(xué)科(廣東廣州 510000)； 3廣東醫(yī)科大學(xué)附屬厚街醫(yī)院兒科(廣東東莞 523945)

膿毒性休克是一種常見的危重急癥，其病死率高，搶救難度大，其發(fā)生是機體由多種感染因素引起的有效血容量不足導(dǎo)致急性微循環(huán)障礙，組織與細(xì)胞缺血、缺氧、代謝障礙和器官功能受損等，其本質(zhì)是機體毛細(xì)血管網(wǎng)廣泛的灌注不足最終導(dǎo)致細(xì)胞代謝和臟器功能障礙的循環(huán)功能衰竭綜合征。治療休克的關(guān)鍵是早診斷、早治療，在臨床上，經(jīng)驗不足的醫(yī)生往往因?qū)δ摱拘孕菘说脑\斷缺乏簡單易得的定量指標(biāo)的指引，容易導(dǎo)致延緩診斷。在基礎(chǔ)狀態(tài)或安靜時，人體產(chǎn)熱主要由內(nèi)臟和腦等器官代謝產(chǎn)生，經(jīng)血流輸注及輻射等傳導(dǎo)到全身，熱交換率與血液灌注量成正比，當(dāng)休克時，引起機體有效血容量不足導(dǎo)致急性微循環(huán)障礙，組織灌注血流量減少，會導(dǎo)致局部機體的溫度下降[1]。紅外線熱成像是接受人體表面在不同部位上輻射出不同強度的紅外線，并轉(zhuǎn)換成溫度，其不但可以觀測整個肢體，甚至全身的溫度，而且還能設(shè)計觀測某一點的溫度，對全面及重點部位血液循環(huán)的研究提供了有利條件，能即刻靈敏地顯示溫度分布圖像及數(shù)據(jù)，可以反映出0.05～0.1 ℃的溫度變化，還可以連續(xù)觀察局部血流量動態(tài)變化，并可通過記錄器錄像，進(jìn)行重復(fù)分析，可充分觀察血液循環(huán)改變的規(guī)律。可將不同時間、不同條件、不同部位的記錄圖像一次調(diào)出，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)處理，進(jìn)行比較分析，并有無需接觸測試肢體，且可近距離觀察監(jiān)護(hù)的優(yōu)點[2]。本研究探索以紅外線熱成像儀測定膿毒性休克患者的局部機體溫度與正常人加以比對，從而探討其對膿毒性休克診斷的意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料 膿毒性休克診斷標(biāo)準(zhǔn)[3-6]為膿毒癥患者出現(xiàn)組織灌注不足和心血管功能障礙即可診斷為膿毒性休克，表現(xiàn)：(1)低血壓：血壓<該年齡組第5百分位，或收縮壓<該年齡組正常值2個標(biāo)準(zhǔn)差以下。(2)需用血管活性藥物始能維持血壓在正常范圍[多巴胺>5 μg/(kg·min)]或任何劑量的多巴酚丁胺、去甲腎上腺素、腎上腺素。(3)具備下列組織低灌注表現(xiàn)中3條：①心率、脈搏變化：外周動脈搏動細(xì)弱，心率、脈搏增快。②皮膚改變：面色蒼白或蒼灰，濕冷，大理石樣花紋。如暖休克可表現(xiàn)為四肢溫暖、皮膚干燥。③毛細(xì)血管再充盈時間(CRT)延長(>3 s)(需除外環(huán)境溫度影響)，暖休克時CRT可以正常。④意識改變：早期煩躁不安或萎靡，表情淡漠。晚期意識模糊，甚至昏迷、驚厥。⑤液體復(fù)蘇后尿量仍<0．5 mL/(kg·h)，持續(xù)至少2 h。⑥乳酸性酸中毒(除外其他缺血缺氧及代謝因素等)，動脈血乳酸>2 mmol/L。

本研究于2012年1月至2017年12月選取符合上述膿毒性休克診斷標(biāo)準(zhǔn)的入住廣州市婦女兒童治療中心兒童重癥醫(yī)學(xué)科及廣東醫(yī)科大學(xué)附屬厚街醫(yī)院新生兒重癥監(jiān)護(hù)室、兒童重癥監(jiān)護(hù)室的住院患者30例作為觀察組，其中男16例，女14例，年齡7 d～7歲，平均(3±1.40)歲，觀察組原發(fā)疾病中肺炎18例、腸道感染6例、敗血癥4例、腦炎2例，其中死亡11例，痊愈19例，在休克早期測定21例、休克晚期9例。合并癥方面，呼吸窘迫綜合征12例，急性腎損傷5例、心力衰竭3例，DIC 5例、中毒性腦病5例，中毒性腸麻痹8例、肺出血3例；血培養(yǎng)檢出病原體：大腸埃希菌、肺炎鏈球菌、酵母樣真菌、肺炎克雷佰菌；呼吸機治療15例。選取在產(chǎn)科正常分娩、兒童保健門診體檢正常的嬰幼兒及幼兒園、小學(xué)體檢正常無患疾病的兒童30例，其中男16例，女14例，年齡15 d～7歲，平均(3±1.60)歲，作為對照組，兩組間年齡、性別差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

治療：一旦診斷膿毒性休克，按方案[3-6]治療。

1.2 方法 采用瑞士Flir公司紅外線熱成像儀拍攝，測定觀察組及對照組人群中指根部、母趾根部、胸骨柄的局部溫度，拍攝測定距離0.5～1 m，環(huán)境溫度為22～26 ℃，并排除因環(huán)境因素導(dǎo)致的機體局部溫度降低的情況。所有患者一旦診斷膿毒性休克就進(jìn)行測量，每次取焦距對準(zhǔn)中指根部、母趾根部、胸骨柄的顯示最大值，一個部位測3次、取其平均值。本研究已通過廣東醫(yī)科大學(xué)附屬厚街醫(yī)院醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)(厚街醫(yī)院倫理委員會2011年10月10日文)

2 結(jié)果

2.1 兩組局部溫度比較 觀察組中指根部、母趾根部的溫度較對照組低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)，兩組間胸骨柄溫度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 膿毒性休克患者與正常人局部溫度的比較 ℃

2.2 兩組患者的紅外線熱成像 觀察組患者的足部紅外線熱成像監(jiān)測溫度：Sp1:26.7 ℃、Sp2:33.4℃、Sp3:34.0 ℃;雙足末端可見黑色低溫影像，見圖1。對照組兒童的紅外線熱成像監(jiān)測溫度：Sp1:32.5 ℃、Sp2:32.2 ℃、Sp3:34.4 ℃、Sp4:33.3 ℃，雙足末端可見金黃色正常溫度影像，見圖2。

圖1 膿毒性休克嬰兒的足部紅外線熱成像

3 討論

在無創(chuàng)監(jiān)測休克的技術(shù)中，目前在研究中的有：(1)激光多普勒技術(shù)。Duranteau 等[7]通過鼻胃管插入到上消化道的探頭來測量相關(guān)的血流，但這種技術(shù)的最主要局限是探測血流時因組織體積的多樣性而不能探測到單獨的血管；Lamblin等[8]采用激光多普勒測量用加壓袖帶堵閉上臂血流，然后觀察血流恢復(fù)的方法，估測一過性堵閉后的微血管床再補充的容量，來評估微血管床功能的完整性。(2)甲床毛細(xì)血管光鏡。甲床毛細(xì)血管光鏡是首先用于休克床旁監(jiān)測的方法[9]，Awan等[10]將其用于慢性疾病的微循環(huán)測定，因為甲床區(qū)域?qū)囟鹊淖兓浅Ｃ舾?，但其是圍繞局部而非身體的溫度，外周血管的收縮可以發(fā)生在寒戰(zhàn)及急性循環(huán)衰竭時，這種區(qū)域的觀察限制了其在所有的危重患者的應(yīng)用。(3)偏振光及暗視野血流觀察。這兩種技術(shù)近年已發(fā)展到手持裝置，照射光源在組織上，通過組織表層透射到組織深層的光射來觀察，在這兩種技術(shù)中，特定波長的光因紅細(xì)胞含有血紅蛋白而被吸收， 所以可以在黑色或灰色的機體被觀察到。在偏振光技術(shù)中，所采用的光是偏振化，深層組織反射的光被去偏振化而能觀察到，由表層組織反射的光被偏振過濾器所剔除[11]。暗視野血流觀察技術(shù)采用由多個外圍發(fā)射的兩極真空管提供通過組織的脈沖綠光來探測，因為內(nèi)層透亮的光線來源的隔離，而表層組織反射的光是垂直的，所以其不被觀察到[12]。上述兩種技術(shù)當(dāng)微血管充滿紅細(xì)胞時，可以提供良好的圖像，偏振光比暗視野血流可以提供更詳盡的毛細(xì)血管床的影像。(4)近紅外線光譜探測血氧飽和度。該技術(shù)是應(yīng)用近外紅線光譜測量組織的氧合及去氧血紅蛋白，由此來計算血組織氧飽和度，氧傳遞及氧消耗量的比例變化直接反映出新陳代謝的變化，以此來評估微血管的灌注功能，但該技術(shù)如出現(xiàn)水腫等組織厚薄變化會影響到監(jiān)測的結(jié)果，并且外周與中央微循環(huán)在危重患者中的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。目前這些技術(shù)僅適用于覆蓋在器官上較薄的上皮層，被用來評估動物實驗或手術(shù)中患者的腦[13]、肺[14]、舌[15]等多種血管微循環(huán)，在這幾種的技術(shù)觀察中，分泌液和(或)器官的運動會影響圖像的質(zhì)量，另外測量選定的局部單個微血管是不足夠的，而觀察局部所有可見的血管需要數(shù)小時，而這在臨床上是不切實際的，故目前未能廣泛應(yīng)用。Novljan 等[16]報道：用紅外線攝像儀檢查了12例動靜脈瘺患者遠(yuǎn)端血流灌注反應(yīng)的溫度，發(fā)現(xiàn)指(趾)端的溫度測定與對照組差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，從而產(chǎn)生了對于溫度不同，可視紅外線成像圖也不同的結(jié)論，認(rèn)為紅外線攝像儀可用于評估手(足)的血流灌注情況。Bagavathiappan等[17]認(rèn)為體溫是診斷疾病的一個非常有用的參數(shù)，體溫和疾病之間有一定的相關(guān)性，因而采用紅外線熱成像研究周圍血管疾病的無創(chuàng)診斷，熱成像結(jié)果與臨床結(jié)果相關(guān)。患肢上某些區(qū)域顯示溫度分布增加，可能是由于炎癥和底層的靜脈血流變化。由于血液循環(huán)不暢，在病變部位的溫度比正常部位一般低約0.7～1 ℃。其結(jié)果表明，熱成像技術(shù)是一種用于檢測血管疾病患者溫度變化的有效方法。Mariott 等[18]報道：用紅外熱像圖來觀察16例雷諾氏現(xiàn)象患者指端末端與14例正常人的對照，發(fā)現(xiàn)可以觀察到兩組的不同，并認(rèn)為紅外線熱成像可用于血管損害程度的評估。Malafaia等[19]及Gorbach等[20]在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，用紅外熱像圖可以觀察到胃腸道缺血早期指標(biāo)并且取得肯定的結(jié)論。Pereira等[21]研究基于紅外熱圖像分析的無接觸監(jiān)測循環(huán)和灌注動力學(xué)，該實驗以6頭母豬為實驗對象，對引起急性SIRS和膿毒癥主要原因之一的急性肺損傷進(jìn)行了研究，采用長波紅外線相機進(jìn)行測量母豬體溫的分布，發(fā)現(xiàn)急性肺損傷由于外周灌注損傷而出現(xiàn)溫度集中的表現(xiàn)；統(tǒng)計分析表明，皮膚溫度分布狀態(tài)與休克指數(shù)呈正相關(guān)(P<0.000 5)、皮膚溫度分布狀態(tài)和平均動脈壓呈正相關(guān)(P<0.000 5)，認(rèn)為紅外熱圖像分析可以實現(xiàn)量化局部溫度梯度的參數(shù)，以檢測循環(huán)和組織灌注的損傷。Volovik 等[22]研究了重復(fù)性局部缺血對人體手部溫度和皮膚微循環(huán)的影響，其應(yīng)用紅外熱成像和激光多普勒血流儀研究正常人其中一指的單側(cè)動靜脈堵塞時，血管反應(yīng)所引致的紅外輻射的反應(yīng)(4次/d，持續(xù)7個月，從10～30 min逐漸增加時間)。在反復(fù)單側(cè)堵塞后，觀察到雙手相應(yīng)皮膚區(qū)域的溫度條件和體溫調(diào)節(jié)模式的連續(xù)變化，發(fā)現(xiàn)在夾緊堵塞后的恢復(fù)階段，實驗和對照皮膚區(qū)域的紅外輻射的動態(tài)之間存在高度正相關(guān)，表明了全身血管反應(yīng)參與、顯示遠(yuǎn)端指骨皮膚堵塞后改變的可能機制，提示多個逐漸的單側(cè)動靜脈堵塞會增強皮內(nèi)血流量，并可用于預(yù)防在各種病理條件下的周圍微循環(huán)障礙。Nieuwenhoff等[23]報道在臨床上需要無創(chuàng)性方法來評估小神經(jīng)纖維功能，糖尿病神經(jīng)病變的早期特征是小神經(jīng)纖維功能障礙，小神經(jīng)纖維介導(dǎo)軸突反射相關(guān)的血管舒張作用，并在體溫調(diào)節(jié)中起重要作用；該研究評估局部加熱后的反射性血管舒張，通過紅外熱成像和激光多普勒成像評估，確定了健康受試者在短暫的局部加熱后反射性血管舒張的重現(xiàn)性。健康受試者在一次試驗中接受6輪加熱(組Ⅰ，n=10)及兩次試驗(組Ⅱ，n=20)。用紅外線燈加熱皮膚至42℃引起反射性血管舒張。用紅外熱成像照相機和激光多普勒成像儀記錄在加熱和恢復(fù)期間的皮膚溫度和皮膚血流。用數(shù)學(xué)模型來擬合皮膚溫度曲線，其中用時間常數(shù)τ(τHeat和τCool1)來描述加熱期和恢復(fù)期。通過加熱來誘導(dǎo)軸突反射相關(guān)的血管舒張，發(fā)現(xiàn)通過紅外熱成像照相機和激光多普勒成像儀評估在一次試驗以及兩次試驗都有良好的可重復(fù)性。認(rèn)為τ在時間層面上描述了一個參數(shù)，并且表示包括血流在內(nèi)的所有變化的影響，因此，是血管舒張功能的一個重要指標(biāo)，用紅外熱成像照相機和激光多普勒成像儀測出的τHeat和τCool1可以精確地描述軸突-反射相關(guān)血管舒張反應(yīng)在加熱和恢復(fù)階段的動態(tài)。Chojnowski等[24]闡述紅外熱成像作為一種非侵入性的非接觸式技術(shù)，研究其在結(jié)締組織病的應(yīng)用，認(rèn)為它可以把紅外線輻射量化測量和可視化，在醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用上，熱成像已經(jīng)在Raynaud現(xiàn)象和系統(tǒng)性硬化等疾病中使用多年，其對體表溫度的成像和測定提供了整體評估微循環(huán)的間接測量，因此，紅外熱成像能夠確認(rèn)Raynaud現(xiàn)象的診斷，并且在附加的冷或熱刺激下，區(qū)分原發(fā)或繼發(fā)的因素。在系統(tǒng)性硬化癥中，紅外熱成像在評估疾病活動和監(jiān)測治療反應(yīng)中具有潛在的作用。在引入個體小、低成本的紅外線相機后，在熱成像臨床實踐中有一定應(yīng)用價值，可能成為部分常規(guī)風(fēng)濕病評估的手段之一。

在本研究中，項目組觀察到膿毒性休克患者胸骨柄部位的溫度與對照組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.82，P>0.05)，說明該組患者膿毒性休克時軀干的微循環(huán)尚未受到明顯影響；而膿毒性休克患者中指根部、母趾根部的平均溫度為(28.81±2.27)℃、(27.76±1.99)℃，低于對照組的(35.12±0.43)℃、(33.64±0.76)℃，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)，顯示膿毒性休克患者因為循環(huán)及微循環(huán)障礙導(dǎo)致四肢末端局部溫度的顯著降低，其原因是機體由多種因素引起的有效血容量不足導(dǎo)致急性循環(huán)、微循環(huán)障礙，機體毛細(xì)血管網(wǎng)廣泛的灌注不足，其首先表現(xiàn)在四肢末端因循環(huán)、微循環(huán)障礙導(dǎo)致局部溫度的下降。從圖1、2也可以看出：熱紅外成像可以看到膿毒性休克患兒下肢末端的溫度圖像顯現(xiàn)為低溫的黑色影像，而正常小兒的顯現(xiàn)為金黃色的正常溫度圖像，并通過軟件可以測量到某一選擇點的溫度，為以膿毒性休克患者的四肢末端局部溫度降低，評估微循環(huán)障礙的觀察提供了可能。根據(jù)該結(jié)果可以初步認(rèn)為：當(dāng)中指、母趾根部溫度顯著降低，且無環(huán)境溫度因素導(dǎo)致局部機體溫度降低時，有感染及意識障礙等膿毒性休克臨床表現(xiàn)的患者，應(yīng)考慮診斷膿毒性休克。目前作為診斷膿毒性休克依據(jù)之一：肢冷，多依靠手感觸摸的定性主觀感覺來判斷、而無客觀測量標(biāo)準(zhǔn)定性測定，本研究以紅外測溫儀定量地測定中指、母趾根部的溫度，代替靠手感觸摸的定性主觀感覺，并通過軟件可以測量到某一選擇點的溫度，為休克的循環(huán)及微循環(huán)障礙導(dǎo)致四肢末端局部溫度降低的觀察，提供了可能，同時為抗休克的治療提供肢體局部循環(huán)改善與否的定量的客觀依據(jù)。該方法具備方便、實時、無創(chuàng)、直觀地觀察肢體微循環(huán)的優(yōu)點，有望為膿毒性休克的微循環(huán)觀察提供新的途徑。目前，本研究積累例數(shù)尚少，得出的為初步結(jié)論，有待積累更多的病例，并計劃觀察舌、耳垂等更多部位，以求得出更敏感的測溫部位及更可靠的結(jié)論，并通過較大的樣本及多中心的研究，統(tǒng)計分析出膿毒性休克及正常人群95%分布區(qū)間的局部溫度值，以作為參考的異常值及正常值，并對其特異度、敏感度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值進(jìn)行分析，以紅外測溫儀定量地測定機體局部的溫度來評估機體的局部循環(huán)、微循環(huán)情況，為早期診斷膿毒性休克提供定量的依據(jù)。

圖2 正常嬰兒的足部紅外線熱成像