经食管超声心动图引导的血流动力学优化对心脏手术后快速康复的影响

摘要

本项回顾性研究评估了术中经食管超声心动图引导下的血流动力学优化对心脏外科手术快速康复的影响。通过实施以容量表型和心脏功能为核心的闭环管理方案，与常规治疗相比，该干预措施与更短的拔管时间及更少的重症监护室住院天数相关。

摘要

围术期容量状态误判和心功能障碍常常影响心脏手术后的快速康复。本项回顾性队列研究旨在评估术中经食管超声心动图（TEE）引导的血流动力学优化是否与改善的快速康复结局相关。共纳入72例接受心脏手术的成年患者，其中34例接受TEE引导的优化管理，38例接受常规治疗。干预措施包括在预设的术中时间点（诱导后、体外循环前、脱离体外循环期间及关胸前），基于TEE对容量状态和心功能的表型分析进行目标导向的血流动力学管理。临床决策依据预设的客观标准，包括左心室舒张末期面积和每搏输出量对容量的反应性用于液体管理，以及射血分数和节段性室壁运动异常用于正性肌力支持。采用治疗分配的逆概率加权法校正基线差异。与常规治疗相比，TEE引导的优化管理与更短的机械通气时间及更少的重症监护室住院时间相关。干预组还表现出更好的术后早期灌注指标，且未观察到主要并发症增加。这些结果提示，术中TEE引导的血流动力学优化可能有助于促进心脏手术后的快速康复，但仍需更大规模的前瞻性研究来验证这些发现。

引言

心脏手术，特别是涉及体外循环的瓣膜置换术或重大血管手术，会引发复杂的病理生理变化¹。手术创伤、由体外循环诱发的全身炎症反应以及心肌缺血-再灌注损伤是术中血流动力学波动的主要驱动因素。在加速康复外科（ERAS）理念的推动下，快速通道心脏手术方案（FTCP）已成为改善患者预后的关键路径^2,3。该方案旨在通过精细化的术中管理，减轻多器官应激，从而实现早期拔管并缩短重症监护室（ICU）住院时间⁴。然而，FTCP的成功实施高度依赖于术中血流动力学的稳定。研究表明，术中隐匿性低血压或容量过负荷与术后急性肾损伤、心肌损伤及神经系统并发症密切相关⁵。因此，在心脏手术领域，实现精确的术中血流动力学优化仍是重要的临床挑战。

在传统的临床实践中，麻醉科医生主要依靠中心静脉压（CVP）、平均动脉压（MAP）和尿量等压力参数来评估患者的容量状态。然而，这些静态指标在复杂的生理条件下对容量反应性的反映能力较差⁶。CVP 易受多种因素干扰，包括心脏瓣膜功能、心室顺应性和正压通气，常无法准确反映真实的左心室前负荷⁷。

依赖这种压力驱动的监测模式常常导致经验性治疗策略。为维持血压而盲目进行容量扩张可能会引起间质性水肿和右心室功能负荷增加，从而阻碍术后肺功能的恢复⁸。相反，在未达到容量目标时使用血管活性药物，虽可暂时稳定血压读数，但可能导致微循环灌注不足。这种监测方法固有的不确定性，往往是导致术后恢复延迟的主要因素之一^9,10。

经食管超声心动图（TEE）在临床上的应用为术中血流动力学管理的可视化提供了重要的范例。与基于压力的监测方法不同，该技术能够实时获取容积和动态参数，例如左心室舒张末期面积、每搏输出量和射血分数¹¹。传统的监测工具如肺动脉导管和未经校准的脉搏轮廓分析虽可提供连续监测，但其本质上仍基于压力推算，在急性生理状态变化期间可能无法准确反映右心充盈压或局部收缩功能缺陷¹¹。通过直接观察心脏切面，医生可准确评估心室充盈状态和心肌收缩力。该技术在识别隐匿性心脏功能障碍方面具有独特价值，能够即时发现节段性心室壁运动异常或瓣膜反流程度的变化¹²。从压力监测向功能可视化的转变，可能使治疗决策基于实时解剖学证据，而非替代性估算。通过在关键手术节点进行反复评估与调整，临床医生可建立一个闭环决策框架，将容量状态评估与心脏功能优化相结合，从而实现生理匹配¹³。这一方法在较高风险的临床情境中可能尤为重要，例如存在基础瓣膜病变、隐匿性右心室功能障碍或射血分数临界值的患者，在复杂的液体变动过程中更易发生急性充血或低灌注。因此，本研究的主要目的是评估TEE引导下的血流动力学优化是否与心脏手术后加速康复的改善相关。

本研究重点探讨精细化的术中血流动力学管理是否能够通过改善器官灌注和围手术期血流动力学稳定性，转化为基于临床路径的康复获益。本研究旨在评估由经食管超声心动图（TEE）引导的容量与功能优化方案对心脏手术患者术后脱机时间及早期恢复质量的影响。由于本研究为回顾性设计，主要目的在于提出假设，旨在为可视化引导管理是否有助于促进心脏手术患者术后加速康复路径提供临床见解。

方案

本研究方案已通过中国医科大学附属第一医院机构审查委员会（AF-SOP-07-1.2-01）的审核与批准。所有研究操作均严格遵循机构研究委员会的伦理标准及1964年《赫尔辛基宣言》的规定。鉴于本研究为回顾性设计，且使用的是匿名化患者数据，委员会正式豁免了知情同意的要求。

研究设计

本研究采用回顾性队列设计，利用单中心心脏外科围术期数据库和电子病历系统，根据2021年1月至2023年12月期间的临床记录识别并纳入符合条件的患者。根据患者记录的围术期管理策略，将其回顾性地分为两组：术中经食管超声心动图（TEE）引导优化组（n = 34）和标准血流动力学管理组（n = 38）。两组均接受标准麻醉监测和围术期管理，但干预组在关键术中时间点接受标准化的TEE评估，并根据评估结果实施针对性的容量和心脏功能调整，建立评估-干预-再评估的闭环管理流程。对照组主要依赖常规监测指标和临床经验进行液体和药物决策，未遵循预设的TEE闭环优化路径。研究方案、围术期工作流程中的关键时间点设置、闭环决策逻辑以及术后快速康复路径的过渡策略详见图1。

为了减轻回顾性研究中基线差异和选择偏倚对结局推断的影响，本研究在统计分析过程中采用了经典的混杂因素控制策略，以校正两组间术前危险因素、手术复杂程度以及围术期关键参数的差异。主要结局聚焦于快速康复路径的核心指标，同时评估了安全性与有效性终点，包括重症监护室停留时间、住院天数以及主要围术期并发症。该系统性评价旨在探讨经食管超声心动图引导的闭环优化策略在真实世界心脏手术人群中的潜在获益及其临床可推广性。

参与者

本研究回顾性纳入了在研究时间窗内于本中心接受心脏外科手术并完成围手术期管理的患者。为确保研究对象的同质性，以及术中经食管超声心动图评估与围手术期快速康复结局之间的可比性，纳入与排除标准如下。

纳入标准如下：（1）年龄≥18岁的心脏手术患者，手术类型包括冠状动脉旁路移植术（CABG）、瓣膜手术，或如CABG联合瓣膜手术等常规心脏外科手术；（2）完成标准化全身麻醉和常规围手术期监测，并具有完整的围手术期关键数据，至少包括手术和麻醉记录、术中液体及血管活性药物使用记录、ICU记录以及拔管相关信息；（3）术中接受经食管超声心动图（TEE）检查并获得有效评估数据的患者，或虽接受TEE检查但其围手术期管理路径可明确归类为TEE引导的闭环优化组或标准管理组的患者；（4）术后进入ICU或接受麻醉复苏路径管理，并接受快速康复路径管理评估，且具有可测量的主要结局和次要结局指标的患者。

排除标准如下：（1）存在经食管超声心动图（TEE）禁忌证，或存在妨碍安全实施TEE置入或有效图像获取的状况，例如确诊的严重食管病变（如食管狭窄、高出血风险的食管静脉曲张、食管肿瘤或食管穿孔病史），或其他麻醉评估认为不适合进行TEE置入的情况；（2）需再次正中胸骨切开术、急诊或抢救性手术、术前心源性休克，或需要立即实施体外生命支持（术中或术后ECMO）的病例，以及围术期存在严重不稳定状态，导致无法执行标准化、可比性的评估与管理方案的情况；（3）患有复杂结构性心脏病或解剖异常、严重心律失常，或其他影响TEE关键参数可靠解读，或显著干扰容量状态与心脏功能评估的因素的患者；（4）围术期核心数据缺失或不完整，特别是无法获取主要结局指标或关键暴露信息，包括TEE闭环优化措施的实施情况及关键节点记录；（5）术后24小时内死亡，或因与研究无关的原因终止治疗或转院，导致无法完成结局随访的情况。

经食管超声心动图引导的优化方案

本研究在干预组中采用了一种由术中经食管超声心动图（TEE）引导的闭环优化策略，用于容量状态和心脏功能的管理。该方案包括在围手术期关键时间点，通过标准化的TEE切面进行表型识别、心脏功能评估、靶向干预及即时再评估的连续决策流程，从而在不进行不必要的容量负荷的情况下，维持有效灌注并促进术后快速康复。TEE检查由具备资质的麻醉医师使用连接至高端超声心动图系统的多平面成人探头进行，并遵循标准化的机构成像操作规程。基线超声心动图评估在麻醉诱导后立即进行，随后在关键时间点进行结构化评估，包括体外循环（CPB）开始前、脱离体外循环泵期间或脱离过程中，以及关胸前。每次评估均遵循统一的切面获取和测量流程，以确保不同时间点之间的可比性和可追溯性。

关于容量状态评估，该方案重点关注心脏充盈和容量耐受表型，结合左心室充盈状态、右心负荷特征以及与灌注相关的超声征象，进行分层评估。具体而言，该方案优先获取关键的横断面图像，包括食管中段四腔心切面、食管中段两腔心切面以及经胃左心室短轴切面。在每个预设的时间节点，均记录左心室舒张末期面积、每搏输出量和射血分数的精确测量值。定性与半定量评估重点关注左心室舒张末期充盈情况、通过室间隔形态与运动所反映的左右心相互作用，以及与容量负荷过重一致的左心房压力升高趋势。左心房压力通过二尖瓣血流早期充盈速度与二尖瓣环组织多普勒早期运动速度的比值（E/e′比值）进行间接估算。在心脏功能评估方面，该方案强调同步识别常见的临床表型，如左心室收缩功能障碍、右心功能受损，或停泵后短暂性心肌抑制。根据术中循环状态选择可重复的功能指标，用于趋势分析，以支持后续针对性和个体化的干预措施。用于采集与解读的关键经食管超声心动图（TEE）切面及测量位点在图2中系统展示，以促进不同病例及时间点之间的一致性评估。

在干预与再评估过程中，本研究采用了一种预定义的算法化决策框架，其中干预路径依赖于容量反应性、容量耐受性和心脏功能储备。容量反应性阳性定义为：在标准化的250 mL晶体液负荷试验后，每搏输出量增加>10%。对于存在容量反应性和容量耐受性指征的患者，实施低剂量液体负荷试验，随后在干预后短时间内快速重新评估左心室舒张末期面积、每搏输出量及与灌注相关的超声征象，以确认是否实现了有效的前负荷改善和心输出量提升。对于存在容量耐受性差或发生充血风险指征的患者，避免经验性补液，优先使用血管活性药物以调节灌注压，或采取降低后负荷、调整通气参数等措施以改善心脏负荷状态。若观察到收缩功能不足或右心室功能障碍表型，或左心室射血分数较诱导后基线下降至低于45%，或出现新的节段性室壁运动异常，则在维持足够冠状动脉灌注压的前提下启动正性肌力支持，并通过经食管超声心动图（TEE）重新评估干预的方向性和有效性。所有临床干预均在结构化的“评估—干预—再评估”框架内进行记录。该闭环算法涵盖了表型识别、靶向干预与即时再评估，以及不同表型下的关键决策节点和操作路径，已在图3中直观总结，以确保临床操作的一致性，并最大限度减少因经验差异所致的偏倚。

标准护理描述

对照组遵循该中心既定的心脏手术围术期麻醉与血流动力学管理方案，旨在维持循环稳定，保证器官灌注，并在手术不同阶段尽量减少低灌注和容量负荷过重相关风险。所有患者除接受标准监测外，均进行有创动脉压监测，并结合心率、心律、尿量、血气分析及乳酸水平等灌注相关参数进行动态评估。围术期管理采用临床分层策略，根据血流动力学变化，针对诱导期、体外循环前后过渡期及围术期各阶段的生理需求，对容量管理、血管活性药物和正性肌力支持进行综合调整。

在容量管理中，对照组通常根据失血量、尿量、动脉压水平、循环波动幅度以及麻醉深度的变化等因素来决定液体补充方案。补液的主要液体类型为晶体液，必要时辅以胶体液和血液制品，以纠正容量不足和血红蛋白水平下降。为应对体外循环相关的血液稀释、容量分布改变以及停泵后短暂的循环不稳定，对照组主要采用基于常规指标的液体替代和输血策略，强调在维持可接受的血流动力学状态的同时逐步调整容量负荷。然而，该组未对容量反应性或容量耐受性的表型进行系统性解读或分层化管理。

在血管活性药物和正性肌力支持的管理中，对照组主要关注维持低血压或灌注压不足时的目标动脉压。通常通过滴定升压药物来纠正麻醉相关的血管扩张、体外循环后血管张力降低或低血容量引起的低血压。若观察到停泵后出现心输出量不足或心肌收缩力下降等临床表现，则根据临床判断给予正性肌力药物，并结合容量管理及通气参数调整进行综合治疗。对于心律失常或心率不稳定的情况，按照体外麻醉的常规原则，采取药物干预或电复律以恢复可接受的血流动力学状态。

在监测方法方面，对照组仅在临床需要时使用经食管超声心动图，例如怀疑出现瓣膜功能障碍、心内血栓形成或泵脱离等情况时。然而，对照组并未实施预定义的、由经食管超声心动图引导的闭环优化方案，也未要求在固定的关键时间点完成标准化的横断面图像采集与记录，或强制要求在干预后立即进行经食管超声心动图再评估以及执行结构化的决策流程。因此，对照组中经食管超声心动图的使用更多是针对具体问题或经验性辅助决策，而非作为以目标为导向的容量管理和心脏功能优化的核心工具。

关于术后转归，对照组在进入重症监护室（ICU）后，按照常规心脏监测和拔管方案进行管理。拔管及撤机评估通常基于综合标准，包括循环稳定性、氧合与通气状态、意识恢复情况以及镇痛和镇静水平，由ICU团队根据临床表现和常规指标决定撤机节奏。对照组也遵循快速康复路径的基本要求，但其围术期管理缺乏术中经食管超声心动图（TEE）闭环优化所提供的结构化生理表型支持，因此在路径推进和调整方面更多依赖传统指标和临床经验。通过上述描述可见，对照组在决策依据、评估时机的标准化以及干预后重新评估机制等方面，与干预组的管理策略存在明确区别，为后续比较两种策略对快速康复结局的影响奠定了基础。

结局、定义及时间窗

本研究基于心脏外科快速康复路径的核心指标建立了结局评估标准。主要结局指标聚焦于与拔管相关的各项参数，以反映快速康复路径标准的达成情况，具体包括拔管时间或延迟拔管事件。延迟拔管的定义采用临床常用的阈值，即术后机械通气时间超过24小时。主要结局的观察期通常从手术结束或进入重症监护室（ICU）时开始，至完成拔管或达到延迟拔管标准时结束。

次要结局用于评估该策略的有效性和安全性。有效性结局包括重症监护室（ICU）停留时间和住院时间。安全性结局涵盖围手术期重大并发症，重点关注急性肾损伤（AKI）、低心输出量（LCO）相关事件、肺部并发症、再插管、心房颤动（AF）、与大出血相关的事件以及感染。AKI 采用 KDIGO 分期标准进行评估，肺部并发症根据临床诊断和影像学支持进行分类，LCO 相关事件则依据临床记录和支持性治疗需求确定。并发症的观察窗口主要为术后住院期间，若病历系统中存在随访记录，则延长至出院后的短期再入院或再次进入 ICU 的情况。所有结局均统一根据电子病历提取并核实，以确保定义的一致性和可重复性。

协变量、缺失数据与质量控制

为了减轻回顾性研究中混杂因素对结局比较的影响，本研究预先定义并提取了与快速康复结局密切相关的协变量，包括患者基线风险因素、手术复杂程度以及关键的围手术期干预因素。基线协变量包括年龄、性别、体重指数（BMI）、基线心脏功能以及主要合并症。围手术期协变量则聚焦于手术类型、体外循环（CPB）时间、主动脉阻断时间、麻醉和手术时长、术中失血量与输血量、总液体输注量，以及血管活性药物和正性肌力药物的使用情况。这些变量既用于评估两组间的可比性，也用于后续倾向评分方法和多变量模型中的混杂因素校正，从而增强因果推断的稳健性。

对缺失数据采取保守处理方式。首先，对关键暴露信息和主要结局指标进行完整性核查。若主要结局指标或分组信息缺失，则将其排除在分析之外。对于协变量中的少量缺失值，优先采用完整病例分析，并通过敏感性分析评估缺失数据对结果稳定性的影响。当关键协变量存在较高比例的缺失值时，将根据缺失机制采取适当的处理方法，并在结果中明确说明，以避免引入系统性偏倚。

为进行质量控制，本研究通过结构化记录评估了经食管超声心动图（TEE）闭环优化路径的执行强度，包括关键时间点是否完成TEE评估、干预后是否具备再评估记录，以及围术期关键药物和液体信息是否可追溯。数据提取由经过培训的研究人员根据预定义的变量字典进行，必要时实施交叉验证。异常值和逻辑不一致的记录均通过核对原始医疗记录进行复核确认。通过标准化变量定义、统一观察时间窗以及实施分层验证流程，本研究最大限度地减少了信息偏倚，提高了结果的可信度和可重复性。

统计学分析

本研究采用标准统计软件进行数据处理和分析。首先评估连续变量的分布特征。近似正态分布的数据以均值±标准差表示，组间比较采用独立样本检验。偏态分布的数据以中位数和四分位间距表示，组间比较采用非参数检验。分类变量以频数和百分比表示，组间比较采用卡方检验或Fisher确切概率法。所有检验均为双侧检验，以P值< 0.05为差异具有统计学意义的标准。

由于本研究设计为回顾性队列研究，主要分析采用逆概率处理加权法（IPTW），以控制混杂因素，并减轻基线差异和选择偏倚对结果推断的影响。倾向性评分通过二元逻辑回归模型进行估计，协变量的选择基于临床相关性和既往知识，涵盖人口学特征、基础疾病、术前心肾功能指标，以及反映手术复杂程度的围手术期关键参数和手术类型分类。重要协变量包括年龄、性别、EuroSCORE II、基线左心室射血分数和体外循环（CPB）持续时间。随后应用逆概率加权进行加权分析，并验证权重分布，以避免极端权重导致的不稳定性。在加权前后，采用标准化均数差（SMD）评估协变量平衡情况，SMD值< 0.10 表示平衡性良好。协变量平衡的诊断结果见表1。

在加权框架下进行了结局分析。主要结局为与拔管相关的指标，具体包括拔管时间及延迟拔管事件，效应估计值以相应的置信区间表示。对于 ICU 住院时长和住院总时长等连续性结局，根据分布特征选择适当的加权回归模型进行比较。组间还比较了围手术期并发症及其他分类结局，并在加权后对效应进行了估计。为增强结果的稳健性，进一步开展了敏感性分析，包括在不同模型设定下对主要结局重复估计，以及检验关键协变量选择变化对效应方向和大小的影响，从而验证研究结论的一致性和可靠性。

结果

基线特征

本研究共纳入72例心脏手术患者：34例为经食管超声心动图（TEE）引导的闭环优化组，38例为常规管理组。两组在大多数人口学特征和基础合并症方面具有可比性，在性别分布、体重指数（BMI）、吸烟状况以及高血压、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病（COPD）和术前心房颤动的比例上均无统计学显著差异。术前风险评估显示，两组的EuroSCORE II评分具有可比性，表明整体围手术期风险分布相当。上述基线和围手术期特征的详细比较见表2，而逆概率加权法在实现组间临床可比性方面的有效性则在表1中进行了定量展示。

在心脏功能和围术期复杂性指标方面，各组之间存在差异。经食管超声心动图（TEE）优化组的术前左心室射血分数水平相对较高，提示其基础收缩功能略好。而常规管理组的体外循环时间相对较长，表明手术复杂性可能更高或对体外循环支持的需求更大。两组之间的主动脉阻断时间差异无统计学意义。两组间手术类型分布（冠状动脉旁路移植术、瓣膜手术及联合手术）无显著...

讨论

这项回顾性双组对照研究聚焦于通过术中经食管超声心动图（TEE）¹⁴对容量状态和心脏功能进行实时评估及干预优化。结果显示，快速康复路径的总体结局得到改善，主要表现为机械通气时间缩短以及围手术期过渡更为平稳¹⁵。这些发现与近期支持心脏外科快速康复理念的证据一致，该理念强调通过可操作的围手术期干预策略减少肺部并发症和器官功能波动。这一方法不仅缩短了重症监护室（ICU）和住院时间，还促进了早期康复关键指标的实现。基于这些结果，术中TEE引导的闭环优化可能不仅代表了监测技术的进步，也是快速康复路径策略中有价值的组成部分¹⁶。

经食管超声心动图（TEE）的增量价值在于能够将容量反应性和心脏功能表型转化为可操作的治疗决策，而不仅仅是提供孤立的指标¹⁷。与依赖静态压力参数或经验性液体复苏不同，TEE 可同时评估左心室充盈、右心室负荷、瓣膜功能及肺循环状态，从而更准确地区分由不同病因引起的灌注不足，例如容量不足...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
麻醉工作站	Dräger	Perseus A500	用于全身麻醉给药和通气
血流动力学监测系统	Edwards Lifesciences	EV1000	连续动脉压和血流动力学监测
R 软件	R Foundation for Statistical Computing	版本 4.2.1	用于倾向评分估计和加权分析的开源软件
SPSS Statistics	IBM	版本 26.0	用于人口统计学数据处理和主要统计分析
经食管超声心动图成人多平面探头	GE Healthcare / Philips Healthcare	Adult multiplane probe	用于围手术期经食管成像的标准成人探头
经食管超声心动图系统	GE Healthcare / Philips Healthcare	EPIQ CVx / Vivid E95	用于术中心脏成像和血流动力学评估