胸电生物阻抗(Thoracic Electrical Bioimpedance，简称TEB)及其在心阻抗血流图(Impedance Cardiography，简称ICG)中的应用，有着深厚的学术和技术背景。

 

　　胸电生物阻抗技术基于欧姆定律，即导体电阻与其横截面积成反比。当心脏收缩与舒张时，胸腔大血管容积随血流量而变化，电阻抗随之产生变化。这一原理为无创心功能检查提供了可能。1966年，美国明尼苏达大学的Kubicek教授根据欧姆定律提出了计算每搏输出量的线性公式，即胸腔电生物阻抗法(TEB)。他的这一贡献为无创心功能检查技术的发展奠定了理论基础。

　　Kubicek教授不仅提出了TEB理论，还为美国太空总署(NASA)研制出世界上第一台应用胸腔阻抗法的血流动力学检测设备，用于宇航生理研究。这一技术的应用，标志着无创心功能检查技术进入了一个新的阶段。为了使胸阻抗法能适用于临床，许多专家学者提出了改进意见。20世纪90年代末期至本世纪初期，随着计算机技术和数字信号滤波技术的飞速发展，胸腔阻抗法血流动力学监测技术获得了突破性进展。大量的临床实践表明，这种方法已达到了准确可靠、适合临床应用的阶段。

　　20 世纪 90 年代末期 ，TEB 血流动力学监测技术获得了突破性的进展 ，阻抗信号波动通过创新的 ZMARCTM 算法(调整主动脉顺应性算法) ，1998 年该算法通过美国 FDA 认证 ，它利用人体胸部(包括皮肤、骨骼、脂肪、肌肉等)及胸腔内(如肺脏、大血管、血液等)不同组织具有不同导电性的原理，通过研究电流通过胸部时阻抗的变化规律来评估血流动力学和心脏功能状况。这种技术可以连续、实时地监测血流动力学参数， 每搏输出量/每搏输出量指数(StrokeVolume/Index ，SV/SVI) 、心输出量/心脏指数(Cardiac Out‐put/Index ，CO/CI) 、外周血管阻力/外周血管阻力指数(Sys‐temic Vascular Resistance/Index ，SVR/SVRI ) 、胸 液 成 份(Thoracic Fluid Content ，TFC) 、速度指数 (Velocity Index ，VI) 、加速度指数(Acceleration Index ，ACI) 、射血前期(Pre‐Ejection Period ，PEP) 、左室射血时间(Left Ventricular Ejec‐tion Time ，LVET ) 、收缩时间比率 (Systolic Time Ratio ，STR) 、左室作功/左室作功指数(Left Cardiac Work/Index ，LCW/ LCWI) 。

 

　　一、TEB与其它血液动力学监测方法的比较

 

　　1.与Swan‐Ganz导管法比较

　　准确性：热稀释法连续测定心排量是公认的金标准，多中心临床研究显示，与TEB测定的CO二者相关系数(r=0.86，P<0.001)，Swan‐Ganz导管通过监测肺动脉楔压等参数为评估前负荷提供了重要的信息;测心肌收缩力和后负荷相关参数均为间接计算得出。

 

　　连续性：TEB技术因其无创、安全、易操作等优点，在临床应用中具有较高的连续性和实用性。它适用于多种需要血流动力学监测的场景，如ICU、手术室、急诊室等。而Swan‐Ganz导管由于导管需要留置在体内，且不能长期留置，因此其监测的连续性受到一定限制。导管需要定期更换或拔除，且患者在活动或体位变化时可能影响导管的稳定性和监测结果的准确性。

 

　　重复性：由于TEB技术采用无创方式进行监测，且电极位置相对固定，因此可以较容易地获取到重复性较好的血流动力学数据。在多次测量中，只要保持电极位置稳定，就可以获得较为一致的数据结果。虽然Swan-Ganz导管法也能提供高精度的血流动力学数据，但由于其有创性和导管位置的变动性，特别是在导管位置调整或患者体位变化时，会导致测量结果的重复性不够。

 

　　便捷性：Swan-Ganz导管法的操作相对复杂，需要医护人员具备较高的专业技能和经验。由于Swan-Ganz导管不能长期留置，因此需要反复置管，这增加了患者的并发症风险和医疗成本。TEB技术的操作相对简单，只需在患者身上安置好获取信号的电极，并发送和接收电信号即可。医护人员可以较容易地掌握这项技术，并在临床中快速应用。

 

　　综上所述，TEB由于其无创、连续、重复、便捷等特点，在功能性血流动力学监测领域可代替Swan-Ganz导管，除心脏手术、肝移植等复杂手术中，Swan-Ganz导管法也具有重要的应用价值。

 

　　2.与超声心动图进行比较

　　超声心动图利用超声波的回声原理，通过探头发射超声波并接收其回声来显示心脏和大血管的结构及功能。超声波能够穿透胸壁和软组织，清晰地显示心脏内部的解剖结构和动态变化。

 

　　准确性：两者在评估心脏功能方面都具有较高的准确性，但侧重点不同。TEB更侧重于通过电阻抗变化来评估心搏量和心功能参数，而超声心动图则更侧重于心脏结构和运动情况的评估，最常用的射血分数反映的是心脏收缩功能，但由于心肌功能不全，射血分数可能无法准确反映心脏的真实收缩功能，例如，在感染性休克等情况下，即使心输出量不降低或反而增加。

 

　　连续性：TEB能够连续监测多个参数，如心率、心输出量等，提供实时的心功能评估。超声心动图在连续性监测方面存在一定局限性。并且不能实现实时、连续的监测。

 

　　重复性：超声心动图高度依赖操作者的技术和手法;TEB技术由于其独特的测量原理和先进的信号处理技术，在重复性方面更具优势。

 

　　便捷性：TEB技术在操作便捷性、数据获取速度和患者体验方面表现突出，适用于需要快速获取血液动力学数据的场合;而超声心动图则提供了更详细的心脏结构和功能信息，适用于多种心脏疾病的诊断和评估。

 

　　综上所述，超声心动图操作费时且技术要求较高，而TEB系统操作简单而且可以连续测定，TEB系统可以提供更丰富的血流动力学参数，使心脏功能评价更趋完善，同时可以专门评价心肌收缩能力，心脏泵血功能，较射血分数更准确，反映更灵敏，可以弥补超声心动图检查的不足。而超声心动图的优点在于可以对心脏结构做出准确判断,是无创血流动力学检查不能代替的。

 

　　3.与脉搏指示连续心排血量技术(PiCCO)法比较

　　PiCCO采用的方法是经肺温度稀释技术和动脉脉搏波形曲线下面积分析技术。经肺温度稀释技术(TPTD)是一种通过注入冷指示剂(通常为冰生理盐水)到中心静脉系统，并监测动脉血液中温度变化的方法，以此来计算心输出量(CO)及其他血流动力学参数。

 

　　动脉脉搏波形曲线下面积分析技术是一种通过分析动脉压力波形曲线下面积来连续计算心输出量的方法。该技术基于每搏输出量与主动脉压曲线的幅度及形状之间的关系，通过对外周动脉压力波形的几何学进行分析，估测在主动脉水平的动脉曲线，并通过专用公式计算出每搏输出量。由于耗材昂贵以及操作的复杂性，目前临床上应用较多的技术为动脉脉搏波形曲线下面积分析技术进行测量，结合TPTD数据校准。

 

　　准确性：TPTD技术存在冷指示剂再循环较大的问题，且在心输出量很低时(如低于2L/min)，可能因技术可靠性的不确定而无法提供准确测量。动脉脉搏波形曲线下面积分析技术主要是测量的外周阻力，所以在前负荷、心肌收缩力的反映参数通常是间接计算得出，准确性需要进一步验证;且在动脉阻力改变时，测得的数值可能会发生漂移，需要定期使用TPTD数据进行校准以确保准确性。

 

　　连续性：TPTD只能间断测量，无法实时监测心输出量的动态变化。动脉脉搏波形曲线下面积分析技术是可以连续检测到 ，但是在某些情况下(如动脉阻力改变时)，测得的数值可能会发生漂移，需要定期使用TPTD数据进行校准以确保准确性。

 

　　重复性：TPTD的重复性受到注射量、温度、速度、患者循环状态、设备校准等多种因素的影响，重复性不稳定;动脉脉搏波形曲线下面积分析技术由于高度依赖TPDP的校准，继而重复性也不稳定。

 

　　便捷性：动脉脉搏波形分析技术通常只需要中心静脉和动脉两个导管，而TPDP可能需要其他特殊设备。因此，在设备准备和插入方面，动脉脉搏波形分析技术相对可能更为简洁。

 

　　二、TEB应用的局限性

　　尽管TEB技术在临床应用中具有安全、准确、重复性好等优点，但仍存在一些局限性。

　

　1.对于大型侧开胸手术、重度烧伤的患者，由于颈胸部贴放电极片的位置被占用，TEB 系统无法采集信号可能会收到干扰，也可以进行电极的平移的方式解决这一局限性。

 

　　2.某些电极区域重度皮下水肿的患者，由于电阻抗信号太弱，干扰性的生物电过高，TEB采集信号的时间通常会变长。

 

　　三、TEB各品牌介绍

 

　　1.BioZ

　　最早的TEB设备是由美国公司CardioDynamics International于1998年研发、生产和销售。于2000年前后进入中国市场。采用的是胸阻抗原理，需在颈部两侧贴电极，当血液从心脏泵出流经胸腔的主动脉时，胸腔的血流量增大，电阻抗减少，以测得主动脉的速度、流量(ΔZ)及 ΔZ 对时间的微积分 dz/dt，经过处理后可提供每搏输出量/每搏输出量指数(SV/SVI)等多个血流动力学参数。

 

　　2011年深圳市麦德安医疗设备有限公司与CardioDynamics International合作，将BioZ无创血流动力学监测系统国产化。自此，TEB的无创血流动力学监测手段广泛应用于中国医疗市场;由CHEST杂志发表的文献显示BioZ与肺漂浮导管相关性达到0.89，准确性得到验证。其专利技术ZMARC®算法基于年龄差异调整主动脉顺应性以优化心输出量正常区间值，可最大程度降低主动脉顺应性差异带来的干扰，保证无创血流动力学参数的准确性，进一步提升了TEB的准确性。

 

　　2.NiCAS

　　NiCAS是采用全身阻抗法的原理。放置两个传感器于双侧腕部，以连续检测全身电流传导。 输入低频高幅电流，通过全身，检测电流传导遇到的阻力测得系列血流动力学参数。符合FDA关于和TD-CO达到统计学生物等价性。

　　由以色列公司NIMEDIACL生产，于2014年前后进入中国市场。由于采集信号的传感器放置于四肢，距离心脏较远，其准确性受人体干扰因素多，如低血压、伴有肢体水肿、静脉曲张、肌肉萎缩患者、心律失常等，均可影响血流动力学相关参数的可靠性。

 

　　3.ICON

　　ICON是采用胸阻抗的原理，在颈部和胸廓的左侧放置四个传感器，可以连续性测量胸部内导电性的变化。通过输送一个低幅高频的电流穿过胸部，电流遇到阻力(由多种原因引起)可以被测量。

 

　　由德国公司Osypka Medical的生产，于2013年前后进入中国市场。ICON有两个型号，分别是C1、C2;其中C1较为基础或入门级的血流动力学监测设备，参数相对较少，由于体积和显示屏幕较小，通常需要额外配置显示器，其信号采集、设备稳定性有待验证;C2则是一个功能更为全面、性能更为优越的高级型号，其显示界面为英文，打印报告为B5尺寸，不适用于中国的临床应用。ICON的准确性高度依赖专用耗材——传感器;且单侧电极的胸阻抗测量方法有待验证其准确性。

　

　综上所述，TEB无创血流动力学监测技术的发展前景广阔，未来将在技术创新、便携化、智能化、多模态融合等方面取得更多突破。同时，随着临床应用场景的不断拓展和政策支持力度的加大，TEB技术有望为更多患者带来福音，成为医疗领域的重要技术支撑。