中心靜脈-動脈血二氧化碳分壓差在液體復(fù)蘇中的應(yīng)用

余國寶，袁 寧 ，艾宇航

（1.江西湘雅萍礦合作醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，江西 萍鄉(xiāng) 337000；2.中南大學(xué)湘雅醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，長沙 410008）

對于重癥及高風(fēng)險(xiǎn)外科術(shù)后的病人來說，充足的組織灌注是機(jī)體正常氧合所不可缺少的一部分，當(dāng)氧耗與氧需達(dá)到平衡時，才能滿足機(jī)體正常氧合，其判斷指標(biāo)是氧供與氧攝取率［1］。在某些情況下，當(dāng)氧供不能達(dá)到氧需求時，就會產(chǎn)生組織缺氧，最終導(dǎo)致器官衰竭。因此，早期識別和糾正組織低灌注是非常重要的，可能改善病人的預(yù)后，當(dāng)然組織灌注取決于心輸出量及組織的氧供［2］。然而，表面上正常的微循環(huán)指標(biāo)，并不能保證有足夠的氧供及充足的組織灌注［3-4］，而且氧合指標(biāo)基本上與無氧代謝無關(guān)，有時由于組織微循環(huán)利用攝取氧障礙，組織缺氧是存在的，但是氧合指標(biāo)卻是正常的［5］，這就導(dǎo)致了用氧合這個指標(biāo)去衡量組織灌注狀況的不準(zhǔn)確性，例如低氧耗可能是由于某種原因（如膿毒癥，低血容量性休克）導(dǎo)致的組織低灌注，也有可能是沒有缺氧時氧需求的減少，而且獲得關(guān)于組織灌注及氧合的指標(biāo)是非常困難的［6］。況且在重癥監(jiān)護(hù)室及外科術(shù)后病人要想得到反應(yīng)組織灌注及氧合情況的指標(biāo)，必須要進(jìn)行有創(chuàng)操作，所以，用組織二氧化碳（CO2）產(chǎn)生量作為衡量組織灌注的一個特異性指標(biāo)是目前的一個研究熱點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室研究也支持這點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)是:氧耗下降——機(jī)體低灌注時有氧呼吸產(chǎn)生的CO2量減少，雖然無氧呼吸也會產(chǎn)生CO2，但是無氧呼吸產(chǎn)生的量遠(yuǎn)比有氧呼吸產(chǎn)生的少。已經(jīng)被證實(shí)CO2分壓的升高比其他常規(guī)指標(biāo)（血乳酸）能更早、更好地反應(yīng)組織灌注，盡管其原因仍不明［7］。組織CO2分壓能反映出代謝相對旺盛的器官（心臟、腎臟、腦）因灌注不良所引起的代謝改變，同時獲取組織CO2分壓值在臨床上可操作性要更好（通過舌下腺及皮膚）［8］。筆者通過研究組織CO2分壓產(chǎn)生的基礎(chǔ)，探討在臨床及實(shí)驗(yàn)室研究中利用CO2分壓是否能夠作為一個很好衡量血流動力學(xué)對細(xì)胞代謝影響的指標(biāo)。

1 組織CO2分壓升高的生理學(xué)基礎(chǔ)

CO2是組織代謝產(chǎn)物，它的擴(kuò)散系數(shù)是氧氣的20倍，它在血液中由紅細(xì)胞攜帶轉(zhuǎn)運(yùn)，大部分是以碳酸氫鹽的形式存在（CO2+H2O—H+HCO3-），當(dāng)紅細(xì)胞中HCO3-和H+濃度上升時，HCO3-彌散到血漿中，而由于H+是一個相對不容易滲透陽離子，則繼續(xù)留在紅細(xì)胞內(nèi)［9］。在生理的狀態(tài)下（合適的體溫、pH及氧飽和度情況下），CO2含量和CO2分壓基本上成直線關(guān)系（PCO2=kCCO2），所以用 CO2分壓來取代 CO2含量是可靠的［9］。Fick定律應(yīng)用于 CO2的測量時，CO2的計(jì)算公式為:

CO2總量=心輸出量×（混合靜脈血CO2含量-動脈血CO2含量），當(dāng)用CO2分壓取代CO2含量時，公式轉(zhuǎn)變?yōu)椋篊O2總量=心輸出量×（混合靜脈血CO2分壓-動脈血 CO2分壓）/k。

在生理狀態(tài)下，k被認(rèn)為是一個恒定不變的系數(shù)。因?yàn)閯用}血CO2分壓會隨著心輸出量的變化而變化，所以當(dāng)測量組織CO2分壓時會用到CO2分壓間隙，即混合靜脈-動脈CO2分壓差［（venous-toarterial carbon dioxide diffeence，P（v-a）CO2］。 CO2分壓間隙=k×CO2總產(chǎn)生量／心輸出量。從上面的公式中可以看出，CO2分壓間隙是由系數(shù)k、CO2產(chǎn)生總量及心輸出量共同決定。CO2分壓與總CO2產(chǎn)生量的關(guān)系受到組織代謝性酸中毒程度的影響，因?yàn)樗鼈儍烧咧g的關(guān)系并不是完全的直線關(guān)系而是曲線關(guān)系。當(dāng)代謝性酸中毒時，CO2+H2O—H+HCO3-中CO2解離曲線向右移；當(dāng)CO2含量是固定不變時，CO2分壓會升高。因此當(dāng)組織低灌注時，k系數(shù)不再是恒定不變的，因?yàn)榇x性酸中毒的原因，k系數(shù)變大，而CO2含量卻減少了，所以說影響到CO2分壓間隙的都是因?yàn)橛绊懥诵妮敵隽?。在有氧的條件下，CO2總產(chǎn)生量與O2耗量是正相關(guān)的，CO2總產(chǎn)生量=R×O2耗量，R是呼吸商（在0.7～1.0的范圍內(nèi)波動），取決于機(jī)體代謝的情況。因此，當(dāng)氧耗量恒定不變時，機(jī)體利用葡萄糖供應(yīng)能量時比利用脂肪供能時CO2產(chǎn)生的能量會增多。相應(yīng)的，根據(jù)Fick公式，CO2分壓間隙與CO2總量呈正比，與心輸出量呈反比。當(dāng)氧耗與CO2總產(chǎn)生量都處于穩(wěn)定狀態(tài)時，心輸出量下降，CO2分壓間隙增高。換而言之，當(dāng)心輸出量適應(yīng)氧耗時，當(dāng)氧耗增加產(chǎn)生CO2增多時，心輸出量及乳酸清除能力會增加，CO2分壓間隙不會升高；反之，當(dāng)心輸出量降低時，會出現(xiàn)組織低灌注，低血流量不足以將CO2清洗出來，CO2不能完全排出，出現(xiàn)CO2淤滯現(xiàn)象時，CO2分壓間隙會升高。相反，當(dāng)組織低灌注伴隨氧耗減少時，由于H+與緩沖鹽HCO3-.結(jié)合后產(chǎn)生 CO2，會引起 CO2產(chǎn)生量增加［10］。然而在這種情況下，無氧呼吸產(chǎn)生的CO2量彌補(bǔ)了有氧呼吸產(chǎn)生的CO2減少量。因此，CO2總產(chǎn)生量與CO2分壓間隙不至于減少，甚至?xí)龆?。然而，k系數(shù)在組織低灌注時會增加［10］。盡管CO2總產(chǎn)生量會減少，最終會影響到CO2分壓間隙的主要是組織灌注，也就是心輸出量。

2 CO2分壓間隙是否是組織灌注的指標(biāo)

主要有2種交叉機(jī)制來解釋CO2間隙增高:心輸出量的減少及減少組織低灌注。有研究［11］表明，CO2分壓與心輸出量呈曲線關(guān)系，當(dāng)病人微循環(huán)灌注不足、心輸出量降低時，CO2分壓間隙增高，當(dāng)給予多巴酚丁胺強(qiáng)心，心輸出量達(dá)到正常后，CO2分壓間隙又恢復(fù)到正常。也有報(bào)道證實(shí):心衰的病人CO2分壓間隙會增高［12］。 Bakker 等［11］對膿毒癥休克病人研究表明，CO2分壓間隙與心輸出量呈反比關(guān)系，同時也發(fā)現(xiàn)CO2分壓間隙的升高只會出現(xiàn)在心輸出量降低的病人身上。在有著相似的氧耗與血乳酸水平的兩組感染性休克病人中，CO2總產(chǎn)生量增加并不一定會引起CO2分壓間隙的升高。

當(dāng)缺血而不是缺氧時，組織出現(xiàn)灌注不足，靜脈血流量如果已經(jīng)達(dá)到足以有效地清除缺氧的細(xì)胞產(chǎn)生的CO2的水平，即使是CO2產(chǎn)生量增加的情況下，CO2分壓間隙也不會升高；相反，即使是組織CO2產(chǎn)生量并不增加的情況下，缺血所導(dǎo)致的組織低灌注會引起CO2蓄積從而使CO2分壓間隙升高。Vallet等［13］研究證實(shí):由于組織缺血導(dǎo)致的氧供減少會導(dǎo)致CO2分壓間隙增高，但當(dāng)病人微循環(huán)血流量得到滿足，而降低的血液中動脈氧分壓導(dǎo)致病人低氧時，盡管也會導(dǎo)致機(jī)體氧耗減少，但CO2分壓間隙并不升高，這是因?yàn)槌渥阊髁孔阋詫a(chǎn)生的CO2帶走。Nevière等［14］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧供相同時，CO2分壓的升高主要是由于心輸出量的減少，同時CO2分壓間隙的增高主要是由于缺血性灌注不足所致，而不是由于缺氧性灌注不足。這些研究也明確說明了并不是CO2分壓間隙不升高就能排除組織缺氧，因此也強(qiáng)調(diào)了用CO2分壓間隙這個指標(biāo)來評估病人組織低灌注的低靈敏性。令人感興趣的是，Creteur等［15］在研究組織CO2分壓與微循環(huán)灌注不足的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，微循環(huán)缺血性損傷后再灌注損傷與正常的舌下腺組織的CO2分壓有關(guān)。

總而言之，這些研究都支持這個觀點(diǎn):當(dāng)組織由于血流量不夠?qū)е氯毖醢l(fā)生過程中，血流量的不足是引起CO2分壓升高主要原因。當(dāng)CO2分壓間隙升高時提示:1）組織缺氧后心輸出量不足以補(bǔ)償；2）毛細(xì)血管再灌注及微循環(huán)的血流量不夠，不足以將產(chǎn)生的CO2清除帶走。CO2分壓間隙是一個反映組織是否有充足的血流量將CO2清除的一個靈敏指標(biāo)，而不是反映組織是否缺氧的指標(biāo)。

3 CO2間隙可以作為反映組織灌注的一個補(bǔ)充性指標(biāo)

有研究［6］表明:臨床上氧輸送的指標(biāo)在識別和監(jiān)測組織低灌注時的作用是有限的。例如:當(dāng)混合靜脈血氧飽和度下降時，可能是由于心輸出量減少或者是血紅蛋白下降引起的。但是當(dāng)心輸出量和血紅蛋白都正常時，正常的混合靜脈血氧飽和度并不能排除組織攝氧能力障礙的缺氧［16］。而且當(dāng)氧耗低于氧需求時，即組織缺氧時，氧攝取率并不能可靠地反映氧供與氧需求的關(guān)系。當(dāng)組織缺氧時，氧耗減少，有氧呼吸產(chǎn)生的CO2會減少，但是無氧呼吸通過緩沖堿作用也會產(chǎn)生一部分CO2，因此CO2產(chǎn)生量的減少幅度會比氧耗的減少幅度要小，從而使得呼吸商增大［17］。Mekontso Dessap 等［6］在對 89 例擁有正常的心臟指數(shù)及相似氧供的危重病人進(jìn)行回顧性分析時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)這些病人可能出現(xiàn)缺氧無氧代謝（乳酸＞2 mmol·L-1）時，CO2分壓間隙與動靜脈氧含量差比值（即 P（v-a）CO2/C（a-v）O2能反映呼吸商數(shù)值，與動脈血乳酸濃度值相關(guān)性好（r=0.57,P＞0.0001），當(dāng)P（v-a）CO2與動靜脈氧含量差比值＞1.4時提示病人存在高乳酸血癥；同時還發(fā)現(xiàn)存在無氧呼吸的病人其CO2分壓間隙增大，相反，實(shí)驗(yàn)組與對照組除了在氧耗方面存在差異性外，其余反映氧攝取指標(biāo)（混合靜脈氧飽和度、氧供、氧攝取率）都無差異性。

最近，Cushieri等［18］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用中心靜脈血標(biāo)本測定的CO2來取代混合靜脈CO2分壓測量值，得到的動脈中心靜脈CO2壓差 （central venous-toarterial carbon dioxide difference，P（cv-a）CO2）與心輸出量的關(guān)系仍然存在。在正常的生理狀態(tài)下，P（v-a）CO2正常值為 0.27～0.67 kPa。 Vallee 等［19］在一項(xiàng)前瞻性實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)膿毒癥治療指南將中心靜脈氧飽和度≥70%作為56個膿毒癥休克患者液體復(fù)蘇目標(biāo)，用中心靜脈血標(biāo)本的CO2測量值來取代混合靜脈CO2分壓測量值時得到的P（cv-a）CO2可以作為一個反映組織灌注的指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)病人存在低灌注（乳酸＞2 mmol·L-1）時，盡管氧攝取率是正常的，P（v-a）CO2是增大的，而且 P（v-a） CO2低的病人比P（v-a）CO2高的病人擁有更高的乳酸清除率、高心臟指數(shù)及低SOFA評分。盡管這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍然需要通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明其可靠性，但是研究人員仍然認(rèn)為，使用P（v-a）CO2作為當(dāng)液體復(fù)蘇病人中心靜脈氧飽和度≥70%時，仍然未得到充分復(fù)蘇病人的一個很好的補(bǔ)充性指標(biāo)。

最近筆者用P（v-a）CO2對2組70個存在高風(fēng)險(xiǎn)的外科病人給予個體化目標(biāo)導(dǎo)向性治療后的預(yù)后情況進(jìn)行分析，記錄了2組病人的心臟指數(shù)、中心靜脈氧分壓及P（v-a）CO2，2組病人實(shí)驗(yàn)前的基礎(chǔ)中心靜脈氧分壓差異值[（82±10）%vs（81±9）%，P=0.75）]，基礎(chǔ) P（v-a）CO2[（7±4 vs 6±2），P=0.20]，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。34%的術(shù)后病人發(fā)生了膿毒癥并發(fā)癥，在這些發(fā)生了膿毒癥并發(fā)癥的病人中，平均中心靜脈血氧飽和度為（78±4）%，最低的中心靜脈血氧飽和度（67±6）%，均低于未發(fā)生并發(fā)癥的病人，盡管液體復(fù)蘇時的液體量及測量得到的心臟指數(shù)和氧供是基本上是相同的。中心靜脈氧飽和度的目標(biāo)分界值是71.0%，中心靜脈氧飽和度＜70%是術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生的獨(dú)立性危險(xiǎn)因素［OR 4.2 （95%CI 1.1～14.4）,P=0.025]。同時筆者還發(fā)現(xiàn)，發(fā)生并發(fā)癥的病人比未發(fā)生并發(fā)癥的病人P（v-a）CO2值更大。在中心靜脈氧飽和度≥71%的發(fā)生了并發(fā)癥的病人中，P（v-a）CO2差顯著高于沒有發(fā)生并發(fā)癥病人[（1.03±0.27 vs 0.73±0.27)kPa，P＜0.05]。區(qū)別中心靜脈氧飽和度≥70%的病人發(fā)生與不發(fā)生并發(fā)癥的ROC曲線下面積是0.785，P（cv-a）CO2的最佳閾值是 0.67 kPa［20］。 根據(jù)病人心臟指數(shù)及氧供值，筆者推斷，P（v-a）CO2增大說明了病人的血流量不足以將產(chǎn)生CO2帶走。Bakker等［11］研究達(dá)成共識，認(rèn)為感染性休克生存下來的病人比死亡病人P（v-a）CO2要小，盡管他們擁有著非常相似的心臟指數(shù)、氧供及氧耗值。正常的P（v-a）CO2值意味著病人心輸出量是夠的，足以將外周組織產(chǎn)生的CO2清除，從而推斷出P（v-a）CO2增大的死亡病人，增加心輸出量是有益的，但是增加心輸出量到正常的高值并不改善病人的預(yù)后［21］。

4 組織CO2分壓的測量:外周組織中的測量

有研究［22］表明:休克時內(nèi)臟器官很容易受損，在低灌注時組織中CO2分壓的升高會影響所有的組織。胃內(nèi)壓力的測定被認(rèn)為是一個評估內(nèi)臟器官灌注情況的敏感指標(biāo)，胃中CO2分壓的水平能反映組織中的CO2分壓的含量，然而，病理生理學(xué)者認(rèn)為，黏膜的CO2分壓不能準(zhǔn)確地反映組織中CO2分壓的水平［23］。 Levy 等［24］采用胃內(nèi) CO2分壓間隙減去溫度校正后的動脈CO2分壓的方法測量了95例危重病人胃中CO2分壓的差值 （病人24 h內(nèi)不進(jìn)食，因此可以排除碳水化合物代謝所產(chǎn)生CO2的影響），胃內(nèi)CO2分壓中以2.67 kPa為閾值，連續(xù)24 h內(nèi)測量胃CO2分壓值，發(fā)現(xiàn)其是影響病死率的一個獨(dú)立因素（OR=1.57,95%CI:1.10～2.24）。

Marik［25］在對54例血流動力學(xué)不穩(wěn)定的病人進(jìn)行研究中發(fā)現(xiàn)，臨床上以舌下密度法測定組織CO2分壓間隙可以作為組織灌注的一個標(biāo)志。他們發(fā)現(xiàn)，舌下CO2分壓間隙是一個比傳統(tǒng)組織灌注指標(biāo)（混合靜脈氧飽和度、氧耗、乳酸等）更好的預(yù)測指標(biāo)。在CO2分壓間隙變化的過程中混合靜脈氧飽和度保持相對不變，所以他們認(rèn)為在臨床治療過程中，舌下CO2分壓間隙的變化可能比乳酸和混合靜脈氧飽和度更敏感。有趣的是，Creteur等［15］在對感染性休克病人研究的過程中也有類似的發(fā)現(xiàn)，這些病人通過多巴酚丁胺強(qiáng)心后增加微循環(huán)灌注，通過正交偏振光譜進(jìn)行組織灌注評估，最后得出了這樣的結(jié)論:如果微循環(huán)是影響舌下CO2分壓的間隙主要因素，那么舌下微循環(huán)可以作為膿毒性休克病人監(jiān)測的一個簡單的非侵入性的指標(biāo)。

Vallée 等［26］對 46 個早期膿毒性休克病人即感染性休克起病24 h之內(nèi)和50個微循環(huán)穩(wěn)定的危重癥病人進(jìn)行研究，研究耳垂的CO2分壓是否可以作為組織微循環(huán)評估的一個簡單非侵入性的指標(biāo)。36 h內(nèi)所有病人每6 h測定1次耳垂動脈二氧化碳分壓（PC-ACO2）和呼氣末耳垂二氧化碳分壓（PCETCO2）的差異。研究結(jié)果顯示:膿毒血癥病人與非膿毒血癥病人相比，PC-ACO2和PC-ETCO2分別相差 1.2 kPa（敏感性 86%，特異性 93%）和 2.13 kPa（敏感性82%，特異性87%）。他們還發(fā)現(xiàn)，與死亡病人相比，存活病人的PC-ACO2和PC-ETCO2都有所降低，然而傳統(tǒng)意義上的微循環(huán)參數(shù)（心輸出量、中心靜脈壓和中心靜脈氧飽和度）卻沒顯著差異。為了排除來自大循環(huán)對微循環(huán)的損害，學(xué)者們還研究了耳垂微循環(huán)在液體復(fù)蘇期間的血流量，發(fā)現(xiàn)微循環(huán)血流量和CO2分壓間隙的變化關(guān)系；還發(fā)現(xiàn)微循環(huán)的改善與CO2分壓的顯著下降具有相關(guān)性，從而證實(shí)了血流量是決定組織CO2分壓間隙變化的主要因素。值得注意的是，盡管在對液體復(fù)蘇無反應(yīng)的條件下大循環(huán)的各項(xiàng)參數(shù)均未變化，但是仍然能發(fā)現(xiàn)CO2分壓間隙降低，這也就證實(shí)了前期學(xué)者所提出的微循環(huán)與大循環(huán)之間是相互獨(dú)立的［27］。

Barros等［28］通過經(jīng)典的放血法構(gòu)建 Wiggers狗動物模型，結(jié)果顯示:P（v-a）CO2可以作為評估胃CO2分壓與動脈血CO2分壓之間的差值的依據(jù)。事實(shí)上，與正常使用的羥乙基淀粉或乳酸鹽液體進(jìn)行液體復(fù)蘇的狗相比，以高張力羥乙基淀粉液體復(fù)蘇的狗組織中P（v-a）CO2更高。相比使用羥乙基淀粉處理動物，使用高張力羥乙基淀粉處理會使P（v-a）CO2遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 0.80 kPa。這就表明 P（cv-a） CO2可以作為組織與動脈CO2分壓間隙的標(biāo)志。

5 P（v-a）CO2的臨床應(yīng)用

綜上所述，P（v-a）CO2可以作為一個反映組織灌注的指標(biāo)，說明了組織有足夠的血流量將組織產(chǎn)生的CO2清除，而不是作為反應(yīng)組織缺氧的指標(biāo)。對于一個表面上微循環(huán)指標(biāo)（包括中心靜脈氧飽和度）正常的病人，早期的 P（v-a）CO2增高，說明組織血流量是不夠的，不足以將組織產(chǎn)生的CO2清除?？紤]到組織代謝情況，P（v-a）CO2增大時可以提醒臨床醫(yī)生增加心輸出量，改善組織灌注。然而，切記當(dāng)沒有證據(jù)提示病人存在局部缺血時，提高心輸出量到一個異常大的值對患者預(yù)后并無益處。盡管正常的P（v-a）CO2提示病人局部血流是足夠的，但是臨床醫(yī)生應(yīng)謹(jǐn)記有著高的心輸出量和正常的P（v-a）CO2并不能排除局部的組織缺血，因?yàn)镻（v-a）CO2與心輸出量是曲線關(guān)系，心輸出量發(fā)生比較大的變化并不是必定會引起 P（v-a）CO2的改變［29］。 換而言之，提高病人心輸出量到一個高的水平需謹(jǐn)慎。

6 結(jié)論

在重癥病人和高風(fēng)險(xiǎn)的外科手術(shù)病人的管理上，早期識別及糾正組織低灌注是最基礎(chǔ)的。有創(chuàng)或無創(chuàng)操作獲得的P（v-a）CO2可以作為一個用來衡量組織是否有足夠的血流量將過多的CO2清除指標(biāo)。P（v-a）CO2升高主要是由于組織灌注不足引起組織損傷。實(shí)驗(yàn)室及臨床數(shù)據(jù)都證明P（v-a）CO2可以用來評估那些表面上大循環(huán)指標(biāo)正常病人的組織灌注的整體情況。而且，P（v-a）CO2的監(jiān)測可以作為一個當(dāng)容量負(fù)荷參數(shù)已經(jīng)達(dá)到最佳狀態(tài)時，判斷組織是否有充足的血流量提供機(jī)體代謝的指標(biāo)。

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