電子心力監(jiān)測法在危重患兒心功能監(jiān)測中的應(yīng)用

劉 雪 熊小雨 蔣坤鳳 邱 維 李 靜

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院1.重癥醫(yī)學(xué)科，2.超聲科 國家兒童健康與疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（重慶 400014）

準(zhǔn)確、實(shí)時監(jiān)測危重患兒心功能是兒童重癥監(jiān)護(hù)室（PICU）危重癥患兒病情評估及搶救治療的基礎(chǔ)。近年來多種無創(chuàng)心功能監(jiān)測手段以其操作簡便、安全低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于臨床，其中最常用的是超聲心動圖（echocardiography，ECHO）[1-2]，但ECHO 對于檢查者的技術(shù)要求高，不同技術(shù)人員的檢查結(jié)果異質(zhì)性高，同時超聲信號易受到機(jī)械通氣、肺氣腫等因素干擾，而且無法進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，限制了其在臨床尤其是基層的廣泛開展。電子心力監(jiān)測法（ICON）是利用電阻抗法進(jìn)行心功能監(jiān)測的新方法，目前部分成人及兒童研究已表明電阻抗法與超聲結(jié)果相關(guān)性及一致性好[3-7]，但也有研究表明在兒童中二者一致性差[8-9]。本研究對危重患兒使用ICON及ECHO監(jiān)測的每博量（stroke volume，SV）和心排血量（cardiac output，CO）的相關(guān)性以及一致性進(jìn)行分析，以探討ICON 在臨床中替代ECHO 應(yīng)用于危重患兒心功能監(jiān)測的價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象

前瞻性選取2020年1月—2021年3月在重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院PICU 進(jìn)行治療的年齡＜18 歲的患兒63例。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有大量胸水且未進(jìn)行胸腔閉式引流；②B 超證實(shí)心臟有嚴(yán)重分流；③進(jìn)行高頻機(jī)械通氣支持治療；④患兒無法保持仰臥位或胸部存在大量皮損；⑤患兒對電極片過敏；⑥ECHO或ICON監(jiān)測信號差；⑦家屬要求提前退出。

本研究獲得醫(yī)院倫理審查委員會的批準(zhǔn)[No.（2021）年倫審（研）第（145）號]，并在中國臨床試驗(yàn)注冊中心進(jìn)行注冊（No.chiCTR 2100045788），研究對象家屬均簽署知情同意書，同時取得＞8歲無意識障礙患兒的口頭同意。

1.2 方法

1.2.1 觀察指標(biāo) 對所有患兒同時使用ECHO（SonoScape Medical Corp，ST-180）和ICON（Osypka Medical GmbH，Berlin，Germany · San Diego，Calliformia，USA）分別進(jìn)行心功能監(jiān)測，記錄SV1)和CO1)值，每例患兒記錄3 組數(shù)據(jù)后取平均值。其中使用呼吸機(jī)時的測量值采用SV2)、CO2)表示，未使用呼吸機(jī)時的測量值采用SV3)、CO3)表示。

1.2.2 測量方法 ECHO：患兒取仰臥位，SV 測量采用連續(xù)多普勒超聲，通過測量主動脈瓣的速度時間積分（velocity-time integral，VTI）及主動脈瓣環(huán)的面積，其中主動脈瓣環(huán)面積通過測量胸骨旁長軸切面的直徑（D）進(jìn)行計算，VTI 從心尖四腔切面測量，二者分別進(jìn)行3次測量確定，SV=π×（）2×VTI[10]，然后通過SV及心率（HR）計算患兒的CO，CO=SV×HR。ICON：患兒取仰臥位，用75%乙醇擦拭患兒額部或左耳后、左側(cè)頸部底部、劍突水平與左腋中線交點(diǎn)、腹部左腋中線或左側(cè)大腿皮膚，將4個電極片分別貼至患兒體表，待擦拭處干燥后分別放置專用電極片（Osypka型號：XN TSN），將患兒年齡、性別、身高、體質(zhì)量、血壓等基本信息準(zhǔn)確輸入ICON 后，利用連續(xù)測量心動周期中胸部電阻抗的變化，分析主動脈瓣膜開放前后主動脈血流導(dǎo)電性的變化率，然后通過特定的公式演算[11]來測定左心室收縮間期并計算SV及CO，間隔30 s，讀取3次數(shù)值，計算平均值并記錄。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 26.0以及MedCalc 19.1軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。非正態(tài)分布的計量資料以M（P25～P75）表示，組間比較采用Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)。對ICON和ECHO兩種方法監(jiān)測數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢驗(yàn)采用Spearman相關(guān)性分析及線性回歸分析，一致性比較采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）分析和Bland-Altman 法。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

符合納入標(biāo)準(zhǔn)患兒63例，共排除10例，其中2例為大量胸腔積液，2例為ECHO 提示心臟嚴(yán)重分流但尚未進(jìn)行外科手術(shù)干預(yù)，1例為患兒全身嚴(yán)重藥疹無法粘貼電極片，3例由于胸廓嚴(yán)重塌陷/肥胖等原因?qū)е翬CHO 無法測出準(zhǔn)確數(shù)值，2例為ICON 監(jiān)測信號＜80%導(dǎo)致數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。最終入組53例，其中男37例、女16例，中位年齡為15.0（5.1～63.0）月，中位身長（高）為80.0（63.0～109.5）cm，中位體質(zhì)量為10.0（6.5～18.3）kg。

具體疾病種類為內(nèi)科疾病31例，其中包括呼吸系統(tǒng)疾?。?例）、血液系統(tǒng)疾?。?例）、神經(jīng)系統(tǒng)疾?。?例）、免疫系統(tǒng)疾病（1例）、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病（4例）、感染性疾?。?例，為膿毒血癥、全身性結(jié)核、肝炎）、中毒及意外（3例）；外科疾病22例，包括先天性心臟病術(shù)后（6例）、顱腦損傷術(shù)后（7例）、胃腸道手術(shù)后（7例）、多發(fā)性骨折術(shù)后（2例）。共33例行呼吸機(jī)支持治療。

2.2 電子心力監(jiān)測法與超聲心動圖比較

ICON與ECHO測量的SV值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），且兩者存在顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.91，P＜0.001），其線性回歸方程為：SVICON=3.89+0.40×SVECHO。兩種方法測量的CO值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），且兩者存在顯著正相關(guān)關(guān)系（r=0.85，P＜0.001），見表1，其線性回歸方程為：COICON=0.41+0.95×COECHO。且ICON和ECHO 兩種方法監(jiān)測的SV 和CO 的一致性好，其組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）分別為0.89 和0.87。采用Bland-Altman 法進(jìn)行一致性分析，ECHO 與ICON監(jiān)測的SV 差值平均值為2.29 mL，一致性區(qū)間為－17.02～21.60 mL，5個點(diǎn)在此范圍之外，占9.43%；CO差值的平均值為0.27mL，一致性區(qū)間為－1.83～2.36 mL，3個點(diǎn)在此范圍之外，占5.66%。

使用呼吸機(jī)時，ICON 和ECHO 測得的SV 值和CO 值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05），且二者監(jiān)測的SV 和CO 均具有正線性相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.88（P＜0.001）和0.82（P＜0.001），見表1，其線性回歸方程分別為：SVICON=1.88+1.01×SVECHO和COICON=－0.07+1.13×COECHO，ICC值分別為0.86（P＜0.001）和0.87（P＜0.001）。采用Bland-Altman法進(jìn)行一致性分析，使用呼吸機(jī)時ECHO 與ICON監(jiān)測的SV 差值平均值為2.17 mL，一致性區(qū)間為－16.09～20.43 mL；CO的差值平均值為0.28 mL，一致性區(qū)間為－1.77～2.36 mL。

未使用呼吸機(jī)時ICON 和ECHO 分別測得的SV值和CO值的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05），且SV和CO的測量值之間均具有正線性相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)分別0.89（P＜0.001）和0.89（P＜0.001），見表1，線性回歸方程分別為：SVICON=6.21+0.88×SVECHO和COICON=1.03+0.76×COECHO，ICC 值分別為0.91（P＜0.001）和0.86（P＜0.001）。采用Bland-Altman法進(jìn)行一致性分析，未使用呼吸機(jī)時ECHO 與ICON監(jiān)測的SV 差值平均值為2.50 mL，一致性區(qū)間為－18.92～23.91 mL；CO的差值平均值為0.24 mL，一致性區(qū)間為－2.01～2.49 mL。

3 討論

目前臨床有多種心功能監(jiān)測手段，其中傳統(tǒng)的有創(chuàng)監(jiān)測方法仍然是心功能監(jiān)測的金標(biāo)準(zhǔn)，但其專業(yè)技術(shù)要求高、價格昂貴、并發(fā)癥多；對于兒童而言，由于其年齡及自身發(fā)育特點(diǎn)，進(jìn)行有創(chuàng)操作難度比成人更大，因而目前并未在兒科得到廣泛應(yīng)用[12]。近年來無創(chuàng)監(jiān)測手段進(jìn)入兒科臨床醫(yī)師的視野，如兩項(xiàng)不同的兒童研究均表明在臨床工作中使用無創(chuàng)心功能監(jiān)測手段有助于縮短危重患者住院時間，提高其生存率[13-14]。ICON 是一種利用電阻抗的原理進(jìn)行無創(chuàng)心功能監(jiān)測的方法，在心動周期中，主動脈中的紅細(xì)胞排列順序變化可引起電阻抗的變化，通過監(jiān)測主動脈瓣開關(guān)前后的血流導(dǎo)電變化率來測定左心室收縮間期并計算SV，然后通過公式演算出一系列心功能參數(shù)[11]，如CO、每搏輸出量變異度、全身血管阻力指數(shù)等，操作簡便，類似心電監(jiān)護(hù)儀的“即插即用”，只需在患兒身體相應(yīng)部位放置4 個電極片，就可以連續(xù)測量胸部內(nèi)導(dǎo)電性的變化，不僅可以避免穿刺等有創(chuàng)操作，并且可以動態(tài)、實(shí)時地監(jiān)測心功能變化。

表1 電子心力監(jiān)測法與超聲心動圖結(jié)果差異比較及相關(guān)性和一致性檢驗(yàn)(mL)

本研究表明ICON 和ECHO 分別測得的SV 和CO 值無明顯差異，具有明顯的線性相關(guān)關(guān)系，且所有SV 和CO 測量值的ICC 值均＞0.8，即二者所測的SV 和CO 值具有良好的一致性及可重復(fù)性。相關(guān)研究在PICU患兒（排除了血流動力學(xué)不穩(wěn)定及先天性心臟?。┲羞M(jìn)行電阻抗法與ECHO 檢測心功能比較表明，電阻抗法與ECHO 具有強(qiáng)相關(guān)性[15]；另有研究使用電阻抗法和ECHO 監(jiān)測SV 和CO 值，發(fā)現(xiàn)二者在不同體質(zhì)指數(shù)患兒的測量值具有強(qiáng)相關(guān)性[16]，這與本研究結(jié)果一致。在新生兒及早產(chǎn)兒，ICON 和ECHO 測得的SV 和CO 同樣具有良好的一致性和可重復(fù)性。相關(guān)研究使用電阻抗法和ECHO 監(jiān)測動脈導(dǎo)管未閉新生兒術(shù)后SV 表明，二者的ICC 值為0.78[17]；另有研究分別使用二者對不同孕周、年齡的孕婦進(jìn)行SV 監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)ICC 值為0.8[18]，這均與本研究結(jié)果一致。而本研究隊(duì)列包含不同年齡的患兒，表明ICON 和ECHO 測得的心排量在兒科各個年齡段均具有良好的一致性及可重復(fù)性。

ICON 監(jiān)測心功能是基于大動脈血流是胸腔內(nèi)最主要的阻抗或電抗（占80.0%），胸腔中的脂肪、肌肉、骨骼和肺等組織的阻抗基本不變且對胸腔阻抗的變化影響很小[1,11]的基本原理進(jìn)行心功能監(jiān)測的，胸腔內(nèi)的含氣量和含液量發(fā)生重大變化時會影響胸腔的阻抗或電抗。有關(guān)新生兒的兩項(xiàng)臨床研究均發(fā)現(xiàn)，采用電阻抗法與ECHO 分別監(jiān)測左心室每搏輸出量，新生兒心臟的生理分流（如動脈導(dǎo)管未閉、卵圓孔未閉等）會影響電阻抗法的測量精度，并導(dǎo)致SV、CO 等的測量值偏高[19-20]，這可能與大動脈血流異常分流有關(guān)。本研究雖然納入6例先天性心臟病患兒，但均為糾治術(shù)后患兒（2例為房間隔+室間隔修補(bǔ)術(shù)后，3例為肺靜脈異位+房間隔修補(bǔ)術(shù)后，1例為肺動脈狹窄+室間隔修補(bǔ)+三尖瓣整形術(shù)后），且患兒術(shù)后的ECHO 均提示無殘留心臟分流。為明確胸腔含氣量對胸腔阻抗的影響，本研究對呼吸機(jī)組和非呼吸機(jī)組進(jìn)行了亞組分析，研究顯示無論是否使用呼吸機(jī)，ICON 和ECHO分別測得的SV 和CO 值均無統(tǒng)計學(xué)差異，具有極強(qiáng)的線性相關(guān)關(guān)系，同時一致性和可重復(fù)性好。本研究使用Bland-Altman 法分析ECHO 與ICON 監(jiān)測的SV 與CO 提示，無論是否使用呼吸機(jī)，偏倚均＜10.0%，且＜10.0%的測量點(diǎn)位于一致性區(qū)間外，這與相關(guān)研究結(jié)果相一致[21]，表明應(yīng)用呼吸機(jī)的患兒可應(yīng)用ICON 監(jiān)測心功能。但也有研究應(yīng)用電阻抗法監(jiān)測機(jī)械通氣（包括高頻通氣）患兒心功能，提示電阻抗法和超聲監(jiān)測的心功能一致性、相關(guān)性均差[9]。分析以上矛盾結(jié)果可能與隊(duì)列納入高頻通氣相關(guān)，也可能與隊(duì)列的呼吸機(jī)參數(shù)設(shè)置異質(zhì)性相關(guān)，且納入例數(shù)均較少，因此需要更大樣本數(shù)的隊(duì)列來進(jìn)一步明確機(jī)械通氣對ICON 使用的影響，可能高頻機(jī)械通氣患兒不適用ICON 監(jiān)測心功能，而本研究在最初納入標(biāo)準(zhǔn)中就已排除高頻機(jī)械通氣。

總之，ICON是一種基于電阻抗法原理進(jìn)行床旁心功能監(jiān)測的無創(chuàng)工具，操作簡易，“即插即用”，且與ECHO 相比一致性好，具有良好的可重復(fù)性，可以進(jìn)行趨勢跟蹤[22]，且不受是否使用呼吸機(jī)的影響，方便臨床醫(yī)師及時追蹤評估病情變化，對于指導(dǎo)危重癥患兒的臨床治療有一定價值。