影响阻抗法测心输出量的参数及其临床应用.docx

影响阻抗法测心输出量的参数及其临床应用
【摘要】 　　通过理论推导和临床应用证实了阻抗法测心输出量的3个重要参数，即血液电阻率、基础阻抗和阻抗值变化量对于心输出量的计算的重要影响。
【关键词】 心输出量； 参数； 阻抗
　　阻抗法是无创测量心输出量的一个重要方法，由Nyboer公式表明［1］，导体容积的变化量在数值上与阻抗变化量成正比，当长度不变时，容积增加是由于血管扩张、截面积增大引起的。因此，可以利用阻抗的变化来反映血管截面积的变化，据此可进一步判断血管内血流量的变化。
　　1 心输出量计算公式

　　假设由心脏射出的血液全部用于胸廓血管段的横向扩张，且设血液电阻率ρ保持不变，则利用Nyboer公式可以用阻抗法无创测量心输出量。但实际应用时，计算出的心搏量明显小于实际值。究其原因，是没有考虑在心脏射血、血管充盈扩张的同时，一部分血液已流出被测血管段这一事实。由此现代阻抗法之父Kubicek医生经过实验，并依据正常人体参数，血液电阻率ρ、基础阻抗Z0和参照健康人群的心搏量测量结果，提出用dZdt|maxgT取代式中的阻抗值变化量dZ，得到Kubicek心搏量计算公式。即：

　　dV=ρL2|Z|2dZ=ρL2|Z|2 dZdt|maxgT

　　式中，dV为心搏出量，dZdt|max 为阻抗时间的一阶导数最大值，T为心室射血时间。上式的基础是假设通过胸腔各处的电流为均等的。用搏出体积SV代替上式中的dV，有：

　　SV=ρL2|Z|2dZ=ρL2|Z|2 dZdt|maxgT

　　假定心率为HR，则心输出量CO为：

　　CO=HRgSV=HRg ρL2|Z|2 dZdt|max (L/min)

　　从公式的推导过程可以看出［1］，它只是－个近似式。由于基础阻抗中包括有非血液物质的阻抗在内，而这些血管外其他物质的阻抗大小又有个体差异，因而利用这个算式所测出的结果不可避免的存在由基础阻抗Z0、血液电阻率ρ以及阻抗值变化量dz的差异而引入的测量误差，可以说这是利用阻抗图法测量心脏每搏输出量有待研究解决的重要问题。

　　在目前临床应用现状的条件下，使用Kubicek公式计算心搏出量时，应特别注意以下3个参数对测量心输出量的影响。
　　2 在临床应用中3参数对测量心输出量的影响
　　血液电阻率ρ对心输出量的影响

　　在Nyboer公式的推导过程中设ρ为不变的常数。事实上，ρ应是一个随搏动血流变化的变量。血液作为一种导电物质，其电特性的主要贡献者是血浆和红细胞，血液可认为是由血浆和悬浮于其中的红细胞构成的一种悬浮液。已有研究表明，对目前用于常规血流图测量的100kHz以下的测量电流而言，红细胞可视为完全不导电的绝缘体。它的存在减小了血浆的有效导电截面积，使全血电阻增加。由于红细胞具有双凹圆盘的特殊形状以及其在血流中的变形性和取向性，流动血液的有效导电截面将随红细胞的变形和取向情况不同而变化，此时血液电阻率ρ不能再视为常数，而是一随时间变化的变量。

　　在临床上，我国的血流图工作者目前大都取ρ＝135。实际上，ρ值随受检者的血液性质，特别是红细胞压积的不同而不同。红细胞压积的变化对ρ值有较大的影响。对正常健康人群而言，不同个体间的红细胞压积等血液性质相差不大，但对于患有贫血、溶血、红细胞压积明显改变和出血热等血液学疾病的受检者而言，ρ＝135这一条件已不再满足，应取受试者的实际ρ值代入计算心搏量，否则会产生较大的差值。
　　基础阻抗值Z0对心输出量的影响

　　在心阻抗图的测量方面，基础阻抗可以说是比较复杂的。不少测量结果认为，当基础阻抗过大或过小时，将Z0代入Kubicek公式中计算SV的结果是可疑的。为什么会是这样？为什么基础阻抗会过大或过小？我们深入讨论一下。

　　根据简单的并联模型，两测量电极间的总电阻RE，应与血管电阻以及血管外其他组织的电阻Rb，之间有如下关系：

　　1RE=1Rb+1Rt

　　设血液电阻率为ρb，血管外其他组织的等效电阻率为ρt，血管的横截面积为Ab，其他组织的揍截面积为At，圆柱体模型的长度为L，则Rt=ρtLAt，Rb=ρbLAb，得出

　　RE=ρb ρt LρbAt+ρt Ab

　　再设Vb代表血管体积，Vt代表血管其他组织的体积，则Vb=LAb，Vt=LAt，所以

　　RE=ρb ρt L2ρbAt+ρt Ab［2］

　　式中的RE为两测量电极问的电阻，在不计容抗的情况下可以写成：

　　Z0=ρb ρt L2ρbAt+ρt Ab

　　上式表明，根据简化的并联模型，基础阻抗Z0是由血液的电阻率ρb、血管体积Vb，和其他组织的等效电阻率ρt、其他组织的体积Vt，以及圆柱体模型的长度L等5项决定的。其中ρb和Vb属于血流因子，而ρt和Vt则属于非血流因子。这些非血流因子在决定Z0的大小方面起相当重要的作用。－般来说ρt和Vt，两项在个体之间的差异或同一受试者各次测量之间的差异不算太大，影响测景结果不大。但对某些体型特殊或体内含有成分特殊的受试者，如太胖太瘦、肪脂过多、水肿、气肿等，则会出现显着的Z0个体差异。在这种情况下，代入Kubicek公式中计算SV，就会出现较大的差数。因Z20在Kubicek公式中处于分母地位，Z0过大，则可使计算值SV变小。反之，又可使SV变大。因此Z0过大或过小时，往往令人难以相信计算结果的可靠性。

　　由以上讨论可以看出，临床上在应用Kubicek公式计算心搏出量时，应充分注意Z0的影响。Z0的范围应在25～35Ω之间，也有研究者认为应进一步限制Z0值在30Ω左右，如在28～32Ω之间。除此以外，还应结合临床所见和其他检查方法，注意排除诸如肺水肿、心包积液、脓胸、气胸和某些疾病如出血热等情况。因为在这些情况下，Z0值都将发生显着的变化，由Kubicek公式得到的计算结果往往己不可信。
　　阻抗值变化量对心输出量的影响

　　为了弥补Nyboer公式中由于没有考虑在心脏射血，血管充盈扩张的同时，一部分血液已流出被测血管段，造成计算结果偏低这一事实。Kubicek公式中用dZdt|maxgT取代dz，但这种取代纯属一种假设或经验性质，两者并无必然的内在联系。在正常情况下，dz＜dZdt|maxgT 成立，这已为临床实际所证实。

　　从临床上看，由于各种原因引起心脏收缩功能降低以及由于瓣膜疾病，实际射入血管的血液减少的病人，其阻抗微分波形低矮，dZ／dt值明显下降，此时，dz＜dZdt|maxgT 的条件往往不能满足。应用Kubicek公式计算所得的心搏出量就会出现较大的偏差。
　　3 结论

　　本研究通过讨论并结合临床应用得出了阻抗法测心输出量的3个重要参数，血液电阻率、基础阻抗和阻抗值变化量对于心输出量的计算的影响，3参数设定不当，就会对心输出量结果出现较大的偏差。以上讨论虽然针对Kubicek公式进行，实际上，对于其他类似的心搏出量公式，特别是对以单根血管模型或组织阻抗与单根血管并联模型为基础的心搏出量计算公式也都是适用的。
【参考文献】
　　1 聂能，等. 生物医学信号数字处理技术及应用. 科学出版社，2006，7： 264～269.
　　2 吕景新. 人体的电阻抗图. 科学出版社，1998，6：71～82.