Frank-Starling-Sarnoff曲线在临床上很重要,描述了心脏前负荷和输出量之间的关系。本报告说明了一种同时进行颈静脉和颈动脉多普勒测速的新方法,分别作为心脏前负荷和输出量的瞬时替代;这种方法是通过无线、可穿戴多普勒超声实现的。
前负荷激发试验 (PC) 是一种临床操作,首先增加心脏充盈(即预负荷),其次计算心输出量的变化。从根本上说,PC是一种用于测试Frank-Starling-Sarnoff(即“心脏功能”)曲线的床边方法。通常,该曲线具有陡峭的斜率,因此心脏前负荷的微小变化会导致每搏输出量(SV)或心输出量的巨大变化。然而,在各种疾病状态下,这种关系的斜率趋于平缓,以至于增加进入心脏的体积会导致SV几乎没有上升。在这种病理情况下,额外的心脏前负荷(例如静脉输液)不太可能在生理上有效,如果器官充血发展,可能会导致伤害。因此,推断心脏负荷和输出量在临床上是有用的,因为它可以指导静脉 (IV) 液体复苏。因此,该协议的目标是描述一种在经过充分验证的预负荷挑战期间使用新颖的无线可穿戴超声同时跟踪心脏前负荷和输出量替代物的方法。
在其基础上,Frank-Starling-Sarnoff曲线描述了心脏前负荷与输出量1,2,3,4之间的关系。从历史上看,该曲线是通过在横坐标上绘制右心房压力和在纵坐标上绘制心输出量或每振输出量 (SV)5 来描绘的。评估该曲线的斜率在临床上很重要,因为心脏充盈和输出量之间的关系是动态的;因此,曲线的斜率告知复苏策略1,4。具体而言,如果Frank-Starling-Sarnoff(即“心脏功能”)曲线的斜率陡峭,则增加前负荷(例如,静脉输液)可增加输出量。相反,如果心功能曲线的斜率较浅,则静脉输液 (IV) 不会增加 SV2。
了解静脉输液何时增加或不增加SV很重要,这样治疗临床医生就可以避免生理上无效的液体4,6,换句话说,给患者静脉输液不会增加SV7,8的情况。通过前负荷激发(PC)确定这种相对常见的临床状态,这是一种“测试”心功能曲线3斜率的临床操作。通过快速增加心脏充盈和测量SV9的变化来实现PC。如上所述,静脉输液可以充当PC,重力操作也可以,例如将头部移动到心脏水平以下(即特伦德伦堡定位)10或从半卧位移动到仰卧位,双腿抬高(即被动抬腿)11。事实上,被动抬腿术 (PLR) 是一种广为接受且经过充分验证的 PC,用于现代重症监护病房,并在脓毒症复苏期间静脉输液之前由专家推荐4,12。重要的是,建议在PLR期间,临床医生应测量心脏前负荷(例如,右心房压的变化)和输出量(例如,SV的变化),以充分测试心脏功能曲线13。然而,前者很少进行,因为同时测量很麻烦,并且通常需要将侵入性导管放置在右心房。
在过去的几十年中,心脏充盈和输出的超声替代物越来越受欢迎,特别是在急诊科和重症监护室2,14。具体来说,同时评估大静脉和大动脉分别作为心脏前负荷和输出量的替代物2,15。例如,已发现大静脉多普勒的形态变化可跟踪右心房压力 – 颈内静脉16、17、18、肝静脉和门静脉19、上腔静脉 20、下腔静脉21、股静脉 22,甚至肾内静脉 23 也是如此。因此,大静脉多普勒测速法可替代心脏充盈2。然而,大动脉的多普勒可以短暂地跟踪心输出量的变化。例如,颈总动脉收缩期 24,25、速度26、27、28 和血流 29,30 的测量已显示出检测 SV 变化的希望。
一种新颖的、无线的、可穿戴的、连续波多普勒超声,可以同时对颈内静脉和颈总动脉进行超声处理,14,15,27,28,31,32,33,34,35,36.本文示出了在临床PC期间使用该装置的被动抬腿方法。此外,PC期间的颈内静脉和颈总动脉多普勒形态分别被描述为心脏前负荷和输出量的可能替代物。该协议在临床上很重要,因为它为未来的患者研究提供了实践和生理基础。例如,住院患者(例如围手术期环境、败血症、危重患者)和门诊患者(例如充血性心力衰竭、透析)可以通过下述方法或其修改进行监测。
该视觉实验的主要目的是描述一种协议,用于使用无线可穿戴超声在经过良好验证的PC期间同时跟踪心脏前负荷和输出的替代物。目标本身不是描述患者的特定研究 方案。然而,连续静脉和动脉多普勒的描述可作为设计需要复苏(例如围手术期、脓毒症)或去复苏(例如充血性心力衰竭、透析、无法从机械通气中解放出来)的患者的研究的实践和生理基础15,36。
所描述的方法采用可穿戴的连续波多普勒超声,该超声同时对大静脉和动脉进行超声处理,以推断PC15期间的心脏功能。这种方法的关键是选择合适的合作患者,并确保在整个评估过程中血管和换能器之间的角度变化最小。此外,确保清晰一致的双扣切口速度对于一致测量收缩期至关重要。最后,用户必须了解静脉多普勒形态及其在颈静脉压(JVP)谱上的变化,如上文代表性结果中所述。
作为对所述方法的修改,PC可能包括快速输注静脉输液9,将完全仰卧的患者从水平移动到头部向下15-30°(即特伦德伦堡体位)10,而不是PLR,或呼吸操作,例如呼气末闭塞34。这些方法有益于患者活动较少,表面上看,评估期间角度改变的风险降低。一般来说,使用可穿戴超声对所有PC进行故障排除需要稳定的颈部定位,额外的粘合剂以确保谐振角度,在发生发声或脱光伪影时延长评估时间,重新定位设备,或添加超声凝胶以优化与患者的声耦合31。
本手稿中描述的心血管推断方法存在局限性。关于颈静脉信号,多普勒形态是颈静脉压的替代物,颈静脉压本身是右心房压37,38,39,40的替代物。因此,不确定仅根据静脉多普勒改变会增加心脏前负荷。然而,静脉多普勒波形根据右心房的压力偏转而改变其形态17,18,41;除颈静脉外,在多个大静脉中也观察到了这一点。例如,对上腔静脉和下腔静脉以及肝静脉、门静脉、肾内静脉和股静脉的评估都定性估计静脉压42。更具体地说,收缩期突出的静脉速度波由右心房压力的 X 下降和舒张速度波由右心房压的 y 下降形成。收缩期和舒张期之间的速度最低点是由于右心房压力“v波”16,17,18,42。
此外,虽然机械收缩的持续时间与每搏输出量成正比,但收缩期与SV类似,由心率、前负荷、后负荷和收缩力介导43。虽然ccFT方程校正心率,但ccFT作为每搏输出量的替代物的限制在于它是由其他血流动力学输入决定的。尽管如此,ccFT 增加至少 7 ms 24 或 +2%-4% 已被证明可以准确检测危重患者24、进行预负荷修改动作的健康志愿者44,45 和接受模拟中重度出血复苏的健康志愿者SV 升高 27。此外,ccFT已被用于在呼吸操作期间准确跟踪择期手术人群中不断变化的SVs46。因此,假设在聚焦PC期间后载荷和收缩力相对恒定,ccFT主要由于SV的变化而变化。
此外,这种方法的绝对和相对禁忌症尚未详细说明,特别是在患者中。如上所述,最常见的禁忌证可能是无法合作(例如,谵妄、说话、运动、僵硬)。许多现代生命体征监护仪都是如此,尽管可穿戴超声对发声和颈部运动特别敏感。因此,该设备在手术室的插管和瘫痪患者中效果非常好;目前正在招募一项使用该装置对接受选择性冠状动脉旁路移植术的患者进行的研究。特定患者颈动脉之间的生理变化是可能的;然而,这种担忧得到了缓解,因为在PC范式中,患者充当自己的对照(即,事后干预)。因此,我们预计,虽然颈部不同侧(图5)可能产生略有不同的静脉和动脉多普勒信号,但除非出现任何明显的单侧异常(例如狭窄),否则这种变化应该是一致的。身体限制也可能带来问题(例如,中心线、颈椎项圈、气管切开带、创伤、短颈或严重的颈后凸)。生理禁忌证,如中至重度颈动脉狭窄、主动脉瓣狭窄、心律失常和异常呼吸模式也存在潜在问题。然而,一般来说,具有实时心输出量测量的PLR可以抵抗许多这些问题,包括心律失常4,11。目前正在自主呼吸急诊科患者和手术室中研究该装置;信号不可用的比例将从这些数据中收集。
上述方法的意义在于,粘附超声可以对数分钟的连续数据进行采样,而手持式方法通常仅限于几个心动周期48,49。此外,可穿戴超声软件可测量动脉多普勒变异系数。由此,实施“智能窗口”以在基线和干预期间对足够数量的心动周期进行采样;该统计仪器为每个预载荷挑战量身定制测量精度47.此外,鉴于可穿戴超声仍然固定在患者身上,增加测量变异性的人为因素50,51 的风险降低;这适用于动脉和静脉超声。该方法的另一个重要方面是,同时进行静脉和动脉多普勒评估允许临床医生在动态操作期间间接评估心脏前负荷;这是该领域专家推荐的13,但很少进行,因为测量正确的心房压很麻烦。因此,PC期间的连续静脉动脉多普勒可以更深入地了解床边的心脏功能。虽然上述方法可用于判断静脉输液复苏,但它也有望测量“复苏”15,52或预测机械通气撤机53,应在未来的临床研究中进行探索。例如,随着容量去除的进展,静脉多普勒信号内右心房压下降的体征可能显示容量超负荷患者的利尿。此外,如果患者在透析前后接受PLR,动脉多普勒测量的变化应表明心脏功能增加,如先前报道的那样52。
PC期间连续静脉动脉多普勒的方法最好遵循上述协议部分中概述的六个常规步骤来完成。一种新颖的无线可穿戴多普勒超声系统通过粘附患者并在预载荷变化期间实现相对固定的谐振角度来辅助这种范式。从根本上说,同时,瞬时静脉 – 动脉多普勒可以阐述弗兰克 – 斯塔林 – 萨诺夫关系的两个轴,因此,为心脏功能提供新的见解。这在管理急症患者时尤其重要;卷管理和删除都可以通过这种新方法进行改进。虽然上述讨论主要限于住院应用,但在充血性心力衰竭、慢性肾衰竭和肺动脉高压领域内的其他门诊用途也是可能的。因此,连续静脉动脉多普勒可能会打开血流动力学和相关医学学科中不可预见的探索通道。
The authors have nothing to disclose.
没有。