用于确定表示患者的容量反应性的参数的方法、逻辑单元及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及确定表示了患者的容量反应性的指标的方法。本发明还涉及用于确定 表示了患者的容量反应性的指标的逻辑单元及相应的系统。
【背景技术】
[0002] 在过去，已经越来越多地使用容量反应性（有时也被称为"液体反应性"）的概 念来优化患者（值得注意的是危重症病人和/或麻醉病人）的液体管理。根据这个概念， 补液后每搏输出量（即收缩期间由心脏的心室排出的血量）显著增加的患者会具有"高" 容量反应性。相反地，补液后每搏输出量几乎不增加的患者显示出"低"容量反应性或者 无容量反应性。在补液期间是否会发生心输出量的增加，主要取决于个体患者位于所谓的 "FRANK-STARLING曲线（心室功能曲线）"中的位置。如图2所示，FRANK-STARLING曲线描 绘了前负荷与每搏输出量的关系，其中对于"前负荷"来说，体积压力表示能在舒张末期将 心脏的右心室或左心室舒张至其最大的几何尺寸。值得注意的是，FRANK-STARLING曲线不 是线性的，而显示出特有的凹形，其初始部分相对陡，然后逐渐变平，从而到达平稳。
[0003] 实现心输出量的增加通常会优化作为液体疗法的主要目标的组织灌注。如 等人在英国麻醉学杂志（2009)，103:238-43发表的"脉压变异率指标作为原 位肝移植期间液体反应性的预测量的评价"，以及M. CANNESS0N等人在临床监测与计算杂志 (2011)，25:45-56发表的"脉压变异率，我们今天在哪？ "中所描述的那样，如果患者位于 FRANK-STARLING曲线的陡峭段，则可通过补液来有效地增加心输出量。然而，如果患者位 于FRANK-STARLING曲线的平缓段，则不能通过补液来实现心输出量的显著增加。在此设置 中，液体负荷对于患者来说甚至可能是危险的，有可能导致外围性水肿或肺水肿。因此，可 靠地确定患者位于FRANK-STARLING曲线中的位置是至关重要的，即在向患者的循环系统 中注入液体之前要确定患者的容量反应性。
[0004] 因为尚无可用的直接方法来直接测量患者心脏的前负荷和每搏输出量，即尚无可 用的直接方法来测量患者的容量反应性，所以在过去的十年内开展了深入研究来基于可测 量参数确定另一种指标，以预测患者的容量反应性。
[0005] 如F. MICHARD等人在重症监护杂志（2000)，4:282-289发表的"利用心肺交互来评 估机械通气期间的液体反应性"中所描述的那样，对于机械通气患者来说，可使用左心室每 搏输出量中的呼吸变化幅度来评估容量反应性。间歇的正压通气会导致右心室和左心室的 负荷条件的周期性变化。机械吹入法会减少右心室的前负荷，并增加右心室的后负荷。右 心室前负荷的降低是因为静脉回流压力梯度的减小所造成的，这与机械正压通气期间胸膜 腔压力的吸气量增加有关。右心室后负荷的伴随性增加与反式肺动脉压力的吸气量增加有 关，反式肺动脉压力的吸气量增加由气道压力中的通气所致增加而导致。右心室前负荷的 降低和右心室后负荷的增加都会导致右心室每搏输出量的减少，在吸气期间的末期右心室 每搏输出量到达其最小值。将静脉回流中的吸气量损伤认为是右心室每搏输出量的吸气 量降低背后的主要机理。由于血液的反式肺动脉穿流时间，右心室每搏输出量中的吸气量 降低随后会导致左心室在两至三个心跳的相位延迟后的充盈顺势减少。因此，左心室前负 荷的降低可引起左心室每搏输出量的减少，在机械呼气期间左心室每搏输出量达到其最小 值。
[0006] 有趣的是，当右心室位于曲线的陡峭段而不是平缓段时，由机械通气引起的右心 室前负载的周期性变化应导致右心室每搏输出量的更大的周期性变化。当左心室位于 FRANK - STARLING曲线的上升、陡峭段时，右心室每搏输出量的周期性变化和相应的左心室 前负荷的周期性变化也应导致左心室每搏输出量的更大的周期性变化。因此，左心室的每 搏输出量的呼吸变化幅度（其是动脉收缩压的主要决定因素）应当作为容量反应性的指 标。因此，已提议通过计算收缩压在机械通气患者的单个呼吸周期内的最大值和最小值之 间的差值来分析收缩压的呼吸变化。已将此差值称为"收缩压变异率"（SPV)。
[0007] 另外，最近提出了通过计算动脉的"脉压变异率"（PPV)的更尖端的方式来对心脏 的容量反应性进行评估。已将"脉压"(PP)定义为单个呼吸周期内收缩压与舒张压的差值。 值得注意的是，脉压几乎与左心室的每搏输出量成正比。常规地，利用下式计算脉压变异 率：
[0008]
[0009] 其中PP_和PP_分别为单个呼吸周期内的最大脉压和最小脉压。值得注意的是， 在单个呼吸周期内心脏通常跳动多次。例如，如果一个呼吸周期内心脏跳动六次，则可计算 针对六次心跳的PP_和PP_。为了计算脉压变异率，需要确定整个六次连续心跳序列的一 个最大脉压值和一个最小脉压值。
[0010] 不利的是，前述的用于确定表示了容量反应性的指标的方法（即SPV法和PPV法） 都严格需要可靠地测量与检测期间内（例如，在一个大概包括六次心跳的呼吸周期内）各 单次心跳相关的血压值。然而，由于频繁出现心脏的伪像或者心律不齐，所以不是所有测得 的值都能真实反映患者关于容量反应性方面的心肺交互。这种现象使得上述两种方法均易 出错。实际上，几乎不可能对心律不齐的患者进行动脉压力的呼吸变化的分析。
[0011] 用于确定患者的动脉血压的熟知且简便的方法是采用所谓的"示波式无创血压测 量方法"。通过此种方法，通常佩戴在患者臂部上的压力袖带中的压力是持续增加或持续减 少的。例如，初始时可将压力袖带中的压力设定为远高于患者的收缩压的值，然后将其逐渐 减少至低于患者的舒张压的值。因此，压力袖带中的压力可在对应多个心跳的时段内连续 减少。连接至压力袖带的血压计不仅可指示施加至压力袖带的连续减少的压力，而且还附 加地（由于原理作用=反应性）指示出基于变化脉搏信号的压力振荡，即脉搏幅度和波形。 另外，将由任意方法感测的任意动脉中的单次心跳的相应结果称为"脉搏"。通过专门绘制 这样的由血压计指示的随时间变化的循环压力变化（即振荡）可知，振荡幅度不是恒定的， 而是呈钟型的。当施加至袖带的压力介于患者的收缩压和舒张压的中间附近时通常会出现 最大振荡。换言之，每当袖带压力大体上对应于收缩压和舒张压之间的中间值（或略微低 于该中间值）时，对于由心跳导致的压力振荡来说，血压计的灵敏度达到其最大值。
[0012] 图3示出了连接至血压计的压力袖带的示意图。压力袖带佩戴在患者臂部上，并 且间接地通过皮肤、脂肪、肌肉和内部结缔组织向动脉施加压力。图4a示出了随时间变化 的心电图（ECG)信号的示意图。图4b示意性地示出了由血压计检测到的作为时间的函数 的压力袖带中的压力。图4b中所绘制的压力信号表示一方是施加于压力袖带的连续减少 的压力与另一方是由患者脉搏所导致的周期性压力振荡的叠加。在此示例中，压力袖带中 的压力（例如通过未示出的阀）从高于患者的收缩压P sys的值减少至低于患者的舒张压Pdla 的值。值得注意的是，压力袖带中的压力不是仅持续减少，还有可能持续增加。通过另一绘 图，在图4c中专门示意性地示出了由血压计检测的压力振荡。所示的这些压力振荡都围绕 着平均值振荡。从图4c可以看出，压力振荡的幅度不是恒定的，而是在压力袖带中的压力 大体上对应于患者的收缩血压和舒张血压之间的50%中间值时达到最大。
[0013] 如前所述，通过上述的示波式无创血压测量方法，袖带压力持续增加或持续减少。 相应地，无法采用恒定的测量条件，因此，此方法仅允许确定单次的收缩压值和单次的舒张 压值。通过血压测量方法不能可靠地确定与单次心跳相关联的个别收缩压值和舒张压值。 因此，通过SPV方法或者PPV方法不能可靠地用于确定患者的容量反应性。
[0014] EP0078090A1教导了一种允许确定脉压变异率的无创血压测量方法。根据该方法， 将填充有液体的压力袖带一直附接在患者的手指上。压力袖带中整合有光源和光检测器， 其中光源和光检测器形成了光电体积描记器的一部分。利用体积描记信号、经由电动压力 阀以闭环操作方法来控制袖带压力，从而使手指的动脉容量保持在预调设值。因此通过测 量压力袖带中的压力可以确定患者的动脉血压。
[0015] 然而，在患者手指上持续压放传感器会对血液循环带来不利影响，并且能导致严 重的组织损伤，甚至手指坏死。另外，手指距离患者心脏相对较远，并且手指的动脉血管直 径相对小于接近心脏的动脉血管直径。由于由动脉血管直径突然变化（例如，当动脉血管 出现分支）时发生的压力反射所导致的干扰效应，使得在手指处可测得的压力波形仅会不 精确地对应于感兴趣的动脉血压，即与患者心脏最接近的中心动脉血压和波形。
【发明内容】