液體反應(yīng)性監(jiān)測指標和方法的研究進展

羅玉軍 曾 真

圍手術(shù)期的液體管理目標為維持患者循環(huán)穩(wěn)定，保證組織灌注良好。有效的液體管理是救治危重癥患者的關(guān)鍵。以往，麻醉科醫(yī)師通過對患者進行體格檢查和監(jiān)測其心率、血壓等生理指標判斷是否給予補液治療，但有潛在心血管疾病和行重大手術(shù)的患者上述指標往往采集不完善。液體反應(yīng)性定義為靜脈輸液后增加心臟的心輸出量(cardiac output, CO)，容量靜態(tài)監(jiān)測使用了壓力指標和容積指標來反映心臟前負荷，而容量動態(tài)監(jiān)測則主要反映心臟的CO與前負荷的正相關(guān)性，以進一步指導(dǎo)患者的液體治療。

1 容量靜態(tài)監(jiān)測的發(fā)展

早期臨床上使用靜態(tài)指標進行容量監(jiān)測。其中，中心靜脈壓(central venous pressure，CVP)、肺動脈楔壓(pulmonary arterial wedge pressure，PAWP)以壓力形式分別反映右心房和左心房的心臟前負荷，左心舒張末期面積(left ventricular end-diastolic area，LVEDA)和全心舒張末期容積(global end-diastolic volume，GEDV)則以容積形式反映心臟前負荷，而下腔靜脈直徑(inferior vena cava diameter，dIVC)以長度形式間接反映右心房前負荷。

依據(jù)生理學(xué)理論基礎(chǔ)，在排除心臟器質(zhì)性疾病(如二尖瓣、三尖瓣狹窄等)的情況下，前負荷低意味著容量不足，補液能夠增加前負荷，提高CO，改善循環(huán)狀態(tài)，這也是液體反應(yīng)性的原理。CVP作為經(jīng)典的壓力指標，常被用于指導(dǎo)患者液體管理，但Marik等[1]的meta分析中，液體反應(yīng)性陽性患者的CVP為(8.7±2.32) mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，與陰性患者的(9.7±2.2) mmHg的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.3)，表明CVP與液體反應(yīng)性相關(guān)性欠佳。一方面，右心室向心性肥厚、高PEEP、腹腔間隔室綜合征、心臟瓣膜返流性疾病、室間隔缺損等因素，均會導(dǎo)致CVP不能準確反映右心室充盈壓；另一方面，由于存在個體差異性，不同個體、個體不同狀態(tài)下Frank-Staring曲線的形狀、拐點均可發(fā)生變化，同樣的前負荷可能對應(yīng)不同的心功能狀態(tài)。

在其他前負荷指標與液體反應(yīng)性相關(guān)性的研究中，前負荷指標并不能準確預(yù)測患者的液體反應(yīng)性。Osman等[2]的研究結(jié)果顯示，液體反應(yīng)性陽性患者的基礎(chǔ)PAWP顯著低于液體反應(yīng)性陰性患者，但兩組間PAWP值范圍有較多的重疊部分，PAWP預(yù)測液體反應(yīng)性的AUC的ROC(AUROC)為0.63，故PAWP無法準確預(yù)測液體反應(yīng)性。超聲測得呼氣相下腔靜脈匯入右心房開口處前的寬度即dIVC，已有研究[3]證實，dIVC與CVP具有相關(guān)性。Vignon等[4]持續(xù)觀察了540例重癥患者后發(fā)現(xiàn)，液體反應(yīng)性陽性患者與液體反應(yīng)性陰性患者的dIVC分布曲線重疊范圍較大，故無法依據(jù)dIVC判斷患者的液體反應(yīng)性。

相比之下，容積負荷指標能更直接地反映心肌長度的變化，且不受心室順應(yīng)性和胸腹腔內(nèi)壓變化的影響。從生理學(xué)角度來看，GEDV與CO相關(guān)，可評估心臟前負荷，但其與液體反應(yīng)性是否相關(guān)尚存爭議。Endo等[5]測定了膿毒血癥患者機械通氣時的GEDV和液體反應(yīng)性，結(jié)果顯示,GEDV與液體反應(yīng)性無相關(guān)性。Feissel等[6]的研究結(jié)果表明，擴容治療后的LVEDA指數(shù)與心臟指數(shù)的變化無相關(guān)性。

根據(jù)Frank-Starling曲線，前負荷低提示心功能可能處于上升階段，前負荷高提示心功能可能處于平臺階段，據(jù)此可預(yù)測輸液能否顯著提高CO預(yù)測液體反應(yīng)性的能力。不同個體Frank-Starling曲線的形態(tài)不同，其他因素如輸液、血管活性藥物等也會通過改變心室順應(yīng)性使個體曲線發(fā)生變化。因此，僅依靠靜態(tài)前負荷數(shù)值，難以辨別患者心功能處于Frank-Starling曲線上升階段或平臺階段，難以預(yù)測患者的液體反應(yīng)性。

2 容量動態(tài)監(jiān)測的生理學(xué)基礎(chǔ)

2016年更新的拯救膿毒癥運動(surviving sepsis campaign，SSC)的嚴重膿毒癥與感染性休克治療指南推薦采用容量動態(tài)監(jiān)測來指導(dǎo)容量復(fù)蘇[7]。動態(tài)監(jiān)測容量狀態(tài)，不是單純監(jiān)測前負荷，而是預(yù)測前負荷改變后CO的變化。根據(jù)生理學(xué)基礎(chǔ)，液體反應(yīng)性代表了兩個心室均處于Frank-Starling曲線的上升支，能夠隨前負荷的增加而提高CO。

預(yù)測液體反應(yīng)性的經(jīng)典方法是容量負荷法，即在輸注一定量液體后，心臟增加CO的能力增強，最常見的標準是10～15 min輸注500 mL晶體液后，每搏輸出量(stroke volume, SV)增加10%～15%，SV增加<10%為液體反應(yīng)性陰性，此時輸液不能明顯增加CO，易導(dǎo)致容量過負荷。

液體反應(yīng)性陰性的患者心功能儲備較差，而應(yīng)用容量負荷法預(yù)測液體反應(yīng)性的患者需輸注一定量液體，可能導(dǎo)致患者容量過負荷，尤其對于需要進行多次測試的患者，故無需輸入液體的動態(tài)測試方法受到了臨床醫(yī)師和患者的青睞。1990年，心血管與呼吸生理學(xué)專家描述的心肺相互作用現(xiàn)象得到了驗證，心臟SV在吸氣與呼氣過程中呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，在機械通氣時尤為明顯。機械通氣可誘發(fā)兩個心室負荷狀態(tài)的周期性變化，正壓通氣時，由于胸內(nèi)壓的增高導(dǎo)致靜脈回心血量減少，右心室的前負荷隨之減少，而跨肺壓增高又使右心室的后負荷增加(肺內(nèi)壓高于肺靜脈壓)，故吸氣相時右心SV減少，在吸氣末減至最小。經(jīng)2～4個心搏周期后，吸氣相時右心SV減少導(dǎo)致左心充盈減少，從而引起呼氣相時左心SV減少，并在呼氣末減至最小。根據(jù)以上生理學(xué)原理，推測在機械通氣時，若兩個心室的心功能都處于Frank-Starling曲線的上升支，則左心SV會隨呼吸周期產(chǎn)生波動?？煞从砈V隨呼吸波動的指標有脈壓變異度(pulse pressure variation, PPV)、收縮壓變異度(systolic pressure variation, SPV)、每搏量變異度(stroke volume variation, SVV)、灌注變異指數(shù)(pleth variability index, PVI)等，大量研究結(jié)果均表明上述指標能夠準確預(yù)測液體反應(yīng)性。

SVV、SPV、PPV、PVI 4個動態(tài)指標均衍生于心肺相互作用現(xiàn)象，機械通氣因素、肺功能因素、影響心臟和血管功能的各項因素均會干擾上述指標的準確性，故這些動態(tài)指標在應(yīng)用時應(yīng)具備以下條件：容量控制通氣且潮氣量≥8 mL/kg,無明顯心律失常，正常肺順應(yīng)性，非開胸狀態(tài)，腹內(nèi)壓正常，心率/呼吸頻率<3.6，右心功能正常[8]。

此外，一些改變前負荷的試驗也可用于預(yù)測液體反應(yīng)性，即功能性血流動力學(xué)試驗(functional hemodynamic tests, FHT)，如被動抬腿試驗(passive leg raising, PLR)、呼氣末阻塞試驗(end-expiratory occlusion test, EEOT)、小劑量容量負荷試驗(mini-fluid challenge, MFC)、潮氣量挑戰(zhàn)試驗(tidal volume challenge, TVC)等，結(jié)合血流動力學(xué)參數(shù)(SV、SV指數(shù)、CO、CO指數(shù)、PPV、SVV等)的變化能準確預(yù)測液體反應(yīng)性，這也突破了心肺相互作用指標的局限性。

3 容量監(jiān)測動態(tài)指標

3.1 SVV 機械通氣時，胸腔內(nèi)壓力呈周期性變化，由于心肺相互作用，左心室SV隨呼吸周期變化，SVV越大的患者越可能存在液體反應(yīng)性，故SVV可作為反映液體反應(yīng)性的指標。其計算公式為SVV=(SVmax-SVmin)/[(SVmax+SVmin)/2]。目前，臨床上測量SVV的常用方法有FloTrac/Vigileo系統(tǒng)或LIDCO系統(tǒng)輔助的動脈脈搏波形分析法、脈搏輪廓分析連續(xù)CO監(jiān)測(PICCO)輔助的肺熱稀釋測定法，以及通過心臟超聲連續(xù)測量一定時間內(nèi)的SVV。其中，動脈脈搏波形分析法因創(chuàng)傷小、操作相對簡便，應(yīng)用更加廣泛。SVV預(yù)測液體反應(yīng)性的準確度已被較多研究證實。Zhang等[9]對手術(shù)室或ICU中患者SVV診斷液體反應(yīng)性進行的meta分析結(jié)果顯示，SVV的診斷比值比為18.4，AUROC為0.84，靈敏度為0.81，特異度為0.80，閾值為10%左右。近年的一篇關(guān)于SVV在患兒中應(yīng)用的meta分析[10]結(jié)果顯示，SVV的診斷價值尚可，匯總AUROC達0.81，但各研究間SVV的診斷閾值和AUROC差別較大，仍需進一步研究。通過心臟超聲測量SVV亦被證實可預(yù)測液體反應(yīng)性，但測量SV需掌握經(jīng)胸或經(jīng)食管心臟五腔心切面技術(shù)、掌握心臟多普勒的原理和使用方法，技術(shù)要求較高，故難以在臨床普及[11]。

3.2 PPV PPV是指一個呼吸周期中脈壓的變化，脈壓與左心室SV呈正相關(guān)，與動脈順應(yīng)性呈負相關(guān)，而動脈順應(yīng)性不隨呼吸周期變化，故PPV可以反映SV隨呼吸周期的變化。大多血流動力學(xué)監(jiān)測儀可獲得PPV的相關(guān)參數(shù)，其中部分監(jiān)測儀能自動計算PPV。PPV的測量限定于無自主呼吸、大潮氣量的機械通氣患者，如患者有自主呼吸，即使在輔助控制通氣時，也會發(fā)生胸腔內(nèi)壓變化，從而影響SV隨正壓通氣的周期性改變。此外，Monnet等[12]的研究結(jié)果顯示，若患者呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性<30 mL/cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)，PPV預(yù)測液體反應(yīng)性的準確性顯著降低。近期一篇針對ICU患者的meta分析[13]發(fā)現(xiàn)，PPV是潮氣量>8 mL/kg的容量控制通氣患者液體反應(yīng)性的準確預(yù)測指標，PPV的診斷靈敏度為0.88(95%CI為0.81～0.92)，診斷特異度為0.89(95%CI為0.84～0.92)，AUROC達到0.94(95%CI為0.91～0.95)，各研究中PPV的閾值為10%～13%。

3.3 SPV 在動脈脈搏波形中，動脈收縮壓隨機械通氣而波動，在吸氣相上升，呼氣相下降，SPV是一個呼吸周期內(nèi)動脈收縮壓最高值與最低值的差值。以機械通氣呼氣末暫停通氣時的收縮壓為基線收縮壓，一個呼吸周期內(nèi)動脈收縮壓最高值與基線之差和基線與最低值之差分別定義為Dup和Ddown，Dup與Ddown之和即SPV[14]。Bubenek等[15]對冠狀動脈旁路移植術(shù)后患者進行研究的結(jié)果顯示，SPV>12 mmHg的陽性預(yù)測值為92.85%，陰性預(yù)測值為90.90%；Ddown>5 mmHg陽性預(yù)測值為96.42%，陰性預(yù)測值為95.45%，均能準確預(yù)測液體反應(yīng)性。SPV測量的優(yōu)點是所用設(shè)備較經(jīng)濟，可在大多數(shù)醫(yī)院的急診部和ICU中進行。

3.4 PVI 經(jīng)皮動脈血氧飽和度(SpO2)是常規(guī)的術(shù)中無創(chuàng)監(jiān)測項目，通過SpO2體積描記曲線計算灌注指數(shù)(pleth index, PI)，隨機械通氣呼吸周期的變化，衍生出脈搏PVI，監(jiān)護儀上能動態(tài)顯示PVI。已有研究對PVI預(yù)測液體反應(yīng)性的準確度進行評估。Chu等[16]的綜述顯示，PVI預(yù)測手術(shù)室或ICU中機械通氣患者液體反應(yīng)性匯總的AUROC為0.88，靈敏度為0.73，特異度為0.82，PVI的閾值為8%～20%，上述結(jié)果可能受到手術(shù)類型和患者合并心血管疾病的影響。PVI預(yù)測液體反應(yīng)性的準確度受組織灌注程度的影響。Broch等[17]研究結(jié)果顯示，PVI只能準確預(yù)測高灌注水平(PI>4%)患者的液體反應(yīng)性，故在使用PVI預(yù)測液體反應(yīng)性時需關(guān)注影響組織灌注的因素(如外周血管病、嚴重心力衰竭、血管活性藥物的使用和檢測部位的損失)。

3.5 dIVC變異度(ΔIVC) 床旁超聲已在臨床普及應(yīng)用，可通過直觀ΔIVC變化來預(yù)測液體反應(yīng)性。ΔIVC隨胸腔內(nèi)壓的變化而變化，而呼吸運動可使胸腔內(nèi)壓產(chǎn)生周期性變化，從而使ΔIVC隨呼吸運動產(chǎn)生周期性變化，當(dāng)患者有效循環(huán)血容量減少時，下腔靜脈充盈度下降，ΔIVC隨呼吸運動的變化幅度增加。因此，下腔靜脈內(nèi)徑及其隨呼吸運動的變異率可作為患者容量狀態(tài)的參考信息，用于評估液體反應(yīng)性?？稍诶呦虑忻鎽?yīng)用超聲測定ΔIVC，并使用M模式測量ΔIVC的變化。ΔIVC預(yù)測液體反應(yīng)性的閾值因研究而異，通常認為機械通氣患者的ΔIVC閾值為12%～18%，自主呼吸患者為50%[18-20]。

一項針對ΔIVC的meta分析[21]涵蓋了17項研究，共納入533例患者，匯總AUROC為0.79，靈敏度為0.63，特異性度0.73。ΔIVC可預(yù)測液體反應(yīng)性，但其預(yù)測準確性較低。對于有自主呼吸的患者，能否通過ΔIVC預(yù)測其液體反應(yīng)性尚存爭議。高PEEP、小潮氣量通氣、自主呼吸活動、產(chǎn)生內(nèi)源性PEEP的哮喘和(或)COPD急性加重、慢性右心室功能不全、心包填塞、腹腔高壓，以及其他阻礙血液通過IVC的疾病都會導(dǎo)致ΔIVC預(yù)測液體反應(yīng)性的準確性降低[21]。對于大潮氣量且無自主呼吸活動的機械通氣患者，ΔIVC是預(yù)測液體反應(yīng)性的有力工具。

4 FHT

4.1 PLR 研究[22]結(jié)果表明，PLR引起的可逆性靜脈血回流增加前負荷，能可靠地預(yù)測液體反應(yīng)性；該方法能夠用于SVV或PPV不能使用時，如自主呼吸、低潮氣量機械通氣或低肺順應(yīng)性，且具有可逆性、可重復(fù)性、操作簡單和無需額外增加容量等優(yōu)點。操作方法：患者取45°的半臥位，記錄SV或CO的基線測量值后，降低床頭使患者上半身呈平臥位，雙腿抬高至45°，持續(xù)2 min。考慮手動刺激可能增高交感神經(jīng)緊張性，導(dǎo)致讀數(shù)錯誤，故首選通過調(diào)節(jié)床來改變患者的體位。PLR的效應(yīng)峰值出現(xiàn)在改變體位后30～90 s，應(yīng)在這個時間段內(nèi)測量SV或CO或其他替代參數(shù)(如主動脈血流或脈壓)。上述研究結(jié)果顯示，監(jiān)測PLR引起的CO變化(ΔCO)的AUROC為0.95±0.01，靈敏度為0.85(95%CI為0.81～0.88)，特異度達0.91(95%CI為0.88～0.93)，ΔCO閾值為(10±2)%。另有研究[23]結(jié)果表明，俯臥位時可以Trendelenburg體位改變替代PLR來預(yù)測液體反應(yīng)性。對于腹內(nèi)壓高的患者，應(yīng)用PLR診斷液體反應(yīng)性的準確性降低，易出現(xiàn)假陰性，其可能的原因是腹內(nèi)高壓壓迫下腔靜脈影響靜脈血液回流，故PLR不適用于腹內(nèi)壓高的患者[24]。

4.2 EEOT EEOT通過在機械通氣的呼氣末阻斷通氣15 s，增加靜脈回心血量，可通過觀察CO的變化來預(yù)測液體反應(yīng)性，CO增加幅度>5%為有液體反應(yīng)性。上述結(jié)果在1項測試30 s EEOT預(yù)測液體反應(yīng)性的研究[25]中被重新證實。與PLR一樣，EEOT需要直接監(jiān)測CO的實時變化。Jozwiak等[26]在15 s EEOT的基礎(chǔ)上增加了15 s的吸氣末阻塞(EIOT)，可減少CO的反向復(fù)蘇，連續(xù)EEOT和EIOT引起的速度時間積分(VTI)變化絕對值增加時，其預(yù)測液體反應(yīng)性的準確性與單獨EEOT相當(dāng)，診斷閾值為15%，更加符合超聲心動圖測量VTI的精確度。

4.3 MFC 預(yù)測液體反應(yīng)性的金標準是在輸液后監(jiān)測CO的變化，但傳統(tǒng)的劑量(500 mL)較大且重復(fù)測試有導(dǎo)致容量過負荷的風(fēng)險。Muller等[27]開發(fā)了一種小劑量容量(100 mL膠體)負荷試驗，通過監(jiān)測左心室流出道VTI的增加來預(yù)測液體反應(yīng)性。小劑量容量負荷試驗誘發(fā)的ΔCO較小，監(jiān)測技術(shù)必須十分精準，超聲心動圖并不是最合適的手段。脈沖輪廓分析可非常準確地測量CO，可能更為合適[28-29]。此外，有研究證實，引起顯著血流動力學(xué)效應(yīng)的最小容積是4 mL/kg[30]；容量沖擊的持續(xù)時間亦很重要，持續(xù)時間越短，其預(yù)測液體反應(yīng)性的準確度就越高[31]。

4.4 TVC TVC是一種基于PPV或SVV監(jiān)測的預(yù)測液體反應(yīng)性的新方法，可用于低潮氣量通氣患者，通過將潮氣量從6 mL/kg臨時增至8 mL/kg，持續(xù)1 min，增加患者前負荷的波動，監(jiān)測這期間患者PPV或SVV的變化(ΔPPV或ΔSVV)，ΔPPV>3.5%預(yù)測液體反應(yīng)性的準確性很高，AUROC為0.99(靈敏度為94%，特異度為100%)[32]。Myatra等[33]研究對20例患者進行了30次TVC和EEOT，記錄了TVC前后PPV和SVV的變化(ΔPPV、ΔSVV)，ΔPPV和ΔSVV預(yù)測液體反應(yīng)性的閾值分別為3.5%和2.5%，AUROC分別為0.99(95%CI為0.98～1.00，P<0.001)和0.97(95%CI為0.92～1.00，P<0.001)。Cannesson等[34]對行胸腹部手術(shù)患者進行的研究結(jié)果顯示，PPV的灰區(qū)為9%～13%。對于使用正常潮氣量但PPV處于灰區(qū)的患者，可通過暫時增加潮氣量(由8 mL/kg增至12 mL/kg)2 min，同時監(jiān)測ΔPPV來判斷液體反應(yīng)性，潮氣量為12 mL/kg時,ΔPPV>17%可以準確預(yù)測液體反應(yīng)性[35]。

5 結(jié) 論

與傳統(tǒng)的靜態(tài)前負荷參數(shù)相比，基于液體反應(yīng)性的動態(tài)容量監(jiān)測指標和功能性血流動力學(xué)試驗?zāi)軌蚋鼫蚀_地指導(dǎo)圍術(shù)期液體管理，但具有其各自的適用范圍且受不同因素的干擾。動態(tài)指標適用于監(jiān)測大部分術(shù)中行機械通氣患者的液體反應(yīng)性，功能性血流動力學(xué)試驗適用于術(shù)前、術(shù)后或自主呼吸、心律失?；颊?。各動態(tài)指標和功能性血流動力學(xué)試驗的臨床應(yīng)用價值尚待今后更多的研究探索。