食管内阻抗心动图动物实验研究
作者：张海波 邓乃封 高春霖 顾恩华 史可梅
单位：(天津医学院第二附属医院麻醉科 300211)
关键词：食管；导管，留置；阻抗心动描记术；心输出量；监测，生理学
中华医学杂志900810
摘要 作用研制一种食管电极，对7条狗进行了阻抗心动图测试。dz/dt电压为2.3～5.2mV(3.5±1.0mV)，左室射血时间为115～200ms(142±41ms)。应用食管法(EM)与热稀释法(TD)同步测定狗心输出量(CO)值观察相关比较，γ=0.51，斜率为0.39，截距为0.93。食管法心输出量(COem)与热稀释法心输出量(COtd)测定值的标准差分别为0.43和0.40。平均COem与COtd比值为1.09。并可用该法监测急救及外科手术病人的心血管功能。
, 百拇医药
麻醉师在判断病人手术适应证时需了解病人心泵及体液状态等。阻抗心动图(TEI)做为逐拍无创每搏量及心输出量测定方法已广泛应用。其在静息及运动时测定的每搏量及心输出量与其它有创及无创方法同步测定结果相比均较满意[1，2]。而电组抗法可满足下述要求：安全，无痛及无创。鉴于其无创特性，阻抗法在外科、药理研究等环境下估价心功能有其特殖的价值。临床上，阻抗技术已用来测定每搏量[2]、心肌收缩力、外周血管疾病[3]及胸腔液体状态[4]等。但是，目前临床测定仪器大都用TEI的体表电极法。由于体表电极法在外科手术病例中体表电极法影响手术视野，故术中很难将其放置预定部位，使得麻醉手术中很难采用体表电极法监测心泵及其它血流动力学参数。本文介绍应用食管导管电极监测TEI的动物实验研究。
材料与方法
1. 食管导管：采用硅橡胶导管，这种导管类似于标准的食管导管，但沿导管轴向环绕导管贴附了两对0.2cm宽的银片形成电极，并将连接电极的4根屏蔽导线引入管腔。硅橡胶管直径为0.5cm，导管近电极端为一盲端，屏蔽线由电极穿过管腔引出到胶管的另一端接阻抗心动图仪。胸部及颈部电极的银片平均分别位于导管盲端的3和6cm及27和30cm(图1)。采用阻抗图仪HB-DAM305(石家庄医疗电子仪器厂生产)于导管两外侧电极(E1和E4)通过一50Hz2mA的恒定电流测定穿过导管的阻抗变化的电位变化，两内侧电极(E2和E3)拾取反应阻抗变化的电位变化，即得到胸腔电阻抗变化(ΔZ)值。由时间常数为5.0ms的微分器获取胸腔电阻抗变化的一阶导数(dz/dt)。电信号经放大显示于监示器，并以50和100mm/s纸速记录于六导生理仪(Hellige GMBH，联邦德国生产)。
, 百拇医药
图1 实验模型及用于食管阻抗心动图的硅橡胶导电极
2. 实验方法：选用9条体重12～16kg的杂种狗，以苯巴比妥钠3mg/kg静注麻醉，并置于仰卧位。常规气管内插管，麻醉机(103型循环紧闭式麻醉机，上海医疗器械四厂生产)控制呼吸，呼吸频率为20～22次/分。气管插管后，借助喉镜插入食管导管，并连接4条导线至阻抗图仪以观察电信号。理想的导管位置为电极记录到一高大的dt/dt波形，此时可固定导管位置。
采用Kubicek方法[5]计算：SV(每搏量)=ρ(L2/Zo2)*dz/dt*LVET(ml)；ρ为不考虑血细胞压积值的电阻率，设ρ为135；L为两内侧电极平均间距(cm)；Zo，即称为胸腔液体指数的基础阻抗；LVET以测量超过最大负峰值与阻抗变化最大速率(dz/dt)零交叉点间的时相(图2)。
, http://www.100md.com
图2 心动周期时心电图(ECG)与阻抗微分图(dz/dt)的关系记录
为与热稀释法心输出量(COtd)值做对比，本研究包括有心输出量计算机及注射系统(GOULDIM1000 COMPUTER MONITOR，IM2000RECORDER，美国制造)的COtd测定工作。采用7ml冰水注射系统，在实验中以COtd及食管电极心输出量测定方法(COem)同步测定心输出量，即在记录食管阻抗心动图波同时测定COtd，后用Kubick方法计算出COem，再以统计学分析两种方法测量心输出量结果的比较。
结 果
应用本研究食管电极导管在7条狗记录到了满意的连续TEI波形。导管顶端达食管中、下段时，电信号更为清晰。图3为应用本研究硅橡胶管同步记录到的心电图，阻抗图(ΔZ)及阻抗微分图(dz/dt)。图中ΔZ和dz波幅由校准方波标示。R-R间期用来测量心率。所测TEI波dz/dt电压在2.3～5.2mV(平均3.5±1.0mV)，LVET为115～200ms(平均142±41ms)，Zo均值为42Ω/cm。本研究资料采样时，动物心率在118～188次/分。以本资料计算SV时，将dz/dt波的最大收缩峰值及LVET代入Kubicek等式中，再导出各CO值。有2条实验狗，其中1条狗因dz/dt波形混乱以致不能满意施行TEI心输出量测定，另1条狗虽TEI波形良好，但Swan-Ganz导管故障，对比实验失败。实验结束后，对全部实验狗食管解剖尸检，未发现任何烧灼痕迹。
, 百拇医药
图3 实验狗的食管记录波
COem(L/min)
图4 COem与COtd测定心输出量相关关系
将本实验狗以COtd及COem法同步测定值作相关检验，对获满意结果的7条实验狗229个样本分别分析，两者相关系数为0.51；斜率为0.39；截距为0.93(图4)。COem和COtd的标准差分别为0.43和0.40。平均COem与平均COtd比值为1.09。
讨 论
心血管状态是以氧需与氧供间平衡为定义的。任何供需间的失衡都将导致血流的重新分布。鉴于上述情况，对全部麻醉手术病人都应连续监测心泵功能。TEI为实现这一目的的有效方法。我们发现食管电极能提供可信的TEI信号，适于对手术病人的连续无创监测，尤适于心胸外科手术的心血管监测。通过计算和测定反映穿插过导管纵轴的阻抗变化波形的幅值和时间，可导出用传统TEI法测量的各参数。解决了电极干扰术野等问题，使传统TEI心输出量监测方法有所进展。
, 百拇医药
本实验结果证实采用Kubicek等式从食管电极推算的COem值与实际COtd值有一定相关关系。同时，(1)从解剖学观点看，由于穿过导管纵轴总跨胸阻抗及液体电阻率有相应改变，故腔内导管模式理论不完全与Kubicek方法等同。(2)相对于胸部电场长度的L值仍为一重要参数，其对公式计算每搏量很敏感。(3)胸部的血管系统不能被认为是一个简单的管道。
本方法与热稀释法间存在正相关关纱，这并不意味食管法测定活体生物心输出量很准确。然而，采用食管电极法确能对心功能做一动态粗略估价。
应用带有食管电极导管测定TEI的主要问题是不同身长需要电极与导管顶端有不同间距的导管。另外，理想的导管位置需依据满意的TEI波形来确定。今后仍需做较精细的工艺和方法学工作，我们相信在完善导管数学模式后本方法会广泛应用于临床。
参考文献
1. Miller JC, et al. Impedance cadiography. Psych-ophysiology. 1978；15：80.
, http://www.100md.com
2. Paul L, et al. Comparison of measurement of cardiac output by bioimpedance and thermodilution in severe ill surgical patients Crit Care Med 1986；14：933.
3. Gazzaniga AB, et al. Bilateral impedance rheograph in deep venous thrombosis. Arch Surg 1973；106：835.
4. Lupker RV, et al. Transthoracic electrical impedance: quantitative evaluation of a noninvasive measure of thoracic fluid volume. Am Heart J 1973；85：83.
5. Kubicek WG, et al. Development and evaluation of an impedance cardiac output system. Aerospace Med 1966；77：1208.
(1989年10月16日收稿 1990年3月23日修回), 百拇医药
单位：(天津医学院第二附属医院麻醉科 300211)
关键词：食管；导管，留置；阻抗心动描记术；心输出量；监测，生理学
中华医学杂志900810
摘要 作用研制一种食管电极，对7条狗进行了阻抗心动图测试。dz/dt电压为2.3～5.2mV(3.5±1.0mV)，左室射血时间为115～200ms(142±41ms)。应用食管法(EM)与热稀释法(TD)同步测定狗心输出量(CO)值观察相关比较，γ=0.51，斜率为0.39，截距为0.93。食管法心输出量(COem)与热稀释法心输出量(COtd)测定值的标准差分别为0.43和0.40。平均COem与COtd比值为1.09。并可用该法监测急救及外科手术病人的心血管功能。
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麻醉师在判断病人手术适应证时需了解病人心泵及体液状态等。阻抗心动图(TEI)做为逐拍无创每搏量及心输出量测定方法已广泛应用。其在静息及运动时测定的每搏量及心输出量与其它有创及无创方法同步测定结果相比均较满意[1，2]。而电组抗法可满足下述要求：安全，无痛及无创。鉴于其无创特性，阻抗法在外科、药理研究等环境下估价心功能有其特殖的价值。临床上，阻抗技术已用来测定每搏量[2]、心肌收缩力、外周血管疾病[3]及胸腔液体状态[4]等。但是，目前临床测定仪器大都用TEI的体表电极法。由于体表电极法在外科手术病例中体表电极法影响手术视野，故术中很难将其放置预定部位，使得麻醉手术中很难采用体表电极法监测心泵及其它血流动力学参数。本文介绍应用食管导管电极监测TEI的动物实验研究。
材料与方法
1. 食管导管：采用硅橡胶导管，这种导管类似于标准的食管导管，但沿导管轴向环绕导管贴附了两对0.2cm宽的银片形成电极，并将连接电极的4根屏蔽导线引入管腔。硅橡胶管直径为0.5cm，导管近电极端为一盲端，屏蔽线由电极穿过管腔引出到胶管的另一端接阻抗心动图仪。胸部及颈部电极的银片平均分别位于导管盲端的3和6cm及27和30cm(图1)。采用阻抗图仪HB-DAM305(石家庄医疗电子仪器厂生产)于导管两外侧电极(E1和E4)通过一50Hz2mA的恒定电流测定穿过导管的阻抗变化的电位变化，两内侧电极(E2和E3)拾取反应阻抗变化的电位变化，即得到胸腔电阻抗变化(ΔZ)值。由时间常数为5.0ms的微分器获取胸腔电阻抗变化的一阶导数(dz/dt)。电信号经放大显示于监示器，并以50和100mm/s纸速记录于六导生理仪(Hellige GMBH，联邦德国生产)。
, 百拇医药
图1 实验模型及用于食管阻抗心动图的硅橡胶导电极
2. 实验方法：选用9条体重12～16kg的杂种狗，以苯巴比妥钠3mg/kg静注麻醉，并置于仰卧位。常规气管内插管，麻醉机(103型循环紧闭式麻醉机，上海医疗器械四厂生产)控制呼吸，呼吸频率为20～22次/分。气管插管后，借助喉镜插入食管导管，并连接4条导线至阻抗图仪以观察电信号。理想的导管位置为电极记录到一高大的dt/dt波形，此时可固定导管位置。
采用Kubicek方法[5]计算：SV(每搏量)=ρ(L2/Zo2)*dz/dt*LVET(ml)；ρ为不考虑血细胞压积值的电阻率，设ρ为135；L为两内侧电极平均间距(cm)；Zo，即称为胸腔液体指数的基础阻抗；LVET以测量超过最大负峰值与阻抗变化最大速率(dz/dt)零交叉点间的时相(图2)。
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图2 心动周期时心电图(ECG)与阻抗微分图(dz/dt)的关系记录
为与热稀释法心输出量(COtd)值做对比，本研究包括有心输出量计算机及注射系统(GOULDIM1000 COMPUTER MONITOR，IM2000RECORDER，美国制造)的COtd测定工作。采用7ml冰水注射系统，在实验中以COtd及食管电极心输出量测定方法(COem)同步测定心输出量，即在记录食管阻抗心动图波同时测定COtd，后用Kubick方法计算出COem，再以统计学分析两种方法测量心输出量结果的比较。
结 果
应用本研究食管电极导管在7条狗记录到了满意的连续TEI波形。导管顶端达食管中、下段时，电信号更为清晰。图3为应用本研究硅橡胶管同步记录到的心电图，阻抗图(ΔZ)及阻抗微分图(dz/dt)。图中ΔZ和dz波幅由校准方波标示。R-R间期用来测量心率。所测TEI波dz/dt电压在2.3～5.2mV(平均3.5±1.0mV)，LVET为115～200ms(平均142±41ms)，Zo均值为42Ω/cm。本研究资料采样时，动物心率在118～188次/分。以本资料计算SV时，将dz/dt波的最大收缩峰值及LVET代入Kubicek等式中，再导出各CO值。有2条实验狗，其中1条狗因dz/dt波形混乱以致不能满意施行TEI心输出量测定，另1条狗虽TEI波形良好，但Swan-Ganz导管故障，对比实验失败。实验结束后，对全部实验狗食管解剖尸检，未发现任何烧灼痕迹。
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图3 实验狗的食管记录波
COem(L/min)
图4 COem与COtd测定心输出量相关关系
将本实验狗以COtd及COem法同步测定值作相关检验，对获满意结果的7条实验狗229个样本分别分析，两者相关系数为0.51；斜率为0.39；截距为0.93(图4)。COem和COtd的标准差分别为0.43和0.40。平均COem与平均COtd比值为1.09。
讨 论
心血管状态是以氧需与氧供间平衡为定义的。任何供需间的失衡都将导致血流的重新分布。鉴于上述情况，对全部麻醉手术病人都应连续监测心泵功能。TEI为实现这一目的的有效方法。我们发现食管电极能提供可信的TEI信号，适于对手术病人的连续无创监测，尤适于心胸外科手术的心血管监测。通过计算和测定反映穿插过导管纵轴的阻抗变化波形的幅值和时间，可导出用传统TEI法测量的各参数。解决了电极干扰术野等问题，使传统TEI心输出量监测方法有所进展。
, 百拇医药
本实验结果证实采用Kubicek等式从食管电极推算的COem值与实际COtd值有一定相关关系。同时，(1)从解剖学观点看，由于穿过导管纵轴总跨胸阻抗及液体电阻率有相应改变，故腔内导管模式理论不完全与Kubicek方法等同。(2)相对于胸部电场长度的L值仍为一重要参数，其对公式计算每搏量很敏感。(3)胸部的血管系统不能被认为是一个简单的管道。
本方法与热稀释法间存在正相关关纱，这并不意味食管法测定活体生物心输出量很准确。然而，采用食管电极法确能对心功能做一动态粗略估价。
应用带有食管电极导管测定TEI的主要问题是不同身长需要电极与导管顶端有不同间距的导管。另外，理想的导管位置需依据满意的TEI波形来确定。今后仍需做较精细的工艺和方法学工作，我们相信在完善导管数学模式后本方法会广泛应用于临床。
参考文献
1. Miller JC, et al. Impedance cadiography. Psych-ophysiology. 1978；15：80.
, http://www.100md.com
2. Paul L, et al. Comparison of measurement of cardiac output by bioimpedance and thermodilution in severe ill surgical patients Crit Care Med 1986；14：933.
3. Gazzaniga AB, et al. Bilateral impedance rheograph in deep venous thrombosis. Arch Surg 1973；106：835.
4. Lupker RV, et al. Transthoracic electrical impedance: quantitative evaluation of a noninvasive measure of thoracic fluid volume. Am Heart J 1973；85：83.
5. Kubicek WG, et al. Development and evaluation of an impedance cardiac output system. Aerospace Med 1966；77：1208.
(1989年10月16日收稿 1990年3月23日修回), 百拇医药