中心靜脈-動脈血二氧化碳分壓差/動脈-中心靜脈氧含量差在危重癥領(lǐng)域研究進(jìn)展

王 娜, 李小悅遵義醫(yī)科大學(xué)第五附屬(珠海)醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科,廣東 珠海 519041

氧代謝障礙是諸多急危重癥共同的病理生理學(xué)基礎(chǔ)，危重患者常發(fā)生氧供需平衡異常。應(yīng)激或手術(shù)疼痛反應(yīng)引起組織細(xì)胞高代謝，對氧的需求增加[1]。發(fā)生感染甚至膿毒癥等時，出現(xiàn)微循環(huán)瘀滯，組織細(xì)胞對氧的攝取能力降低引起缺氧，若不能早期糾正缺氧，組織細(xì)胞可產(chǎn)生炎癥反應(yīng)等導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷，血管通透性增加，細(xì)胞間隙水腫造成氧彌散障礙，進(jìn)一步細(xì)胞氧供氧耗平衡異常，甚至引起組織器官功能衰竭[2-3]。早期、準(zhǔn)確評估氧代謝狀態(tài)并糾正氧代謝障礙是提高急危重癥患者搶救成功率的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的乳酸、中心靜脈血氧飽和度(central venous oxygen saturation，ScvO2)、中心靜脈-動脈血二氧化碳分壓差(central venous-arterial carbondioxide difference，Pcv-aCO2)等氧代謝指標(biāo)可一定程度上表現(xiàn)微觀意義的氧代謝障礙，但以上指標(biāo)達(dá)標(biāo)后仍可能存在組織低灌注，仍有相當(dāng)數(shù)量的患者進(jìn)展為多器官功能障礙甚至死亡[4]。近年來，Pcv-aCO2/動脈-中心靜脈氧含量差(arterial-central venous oxygen content difference，Ca-cvO2)被用于指導(dǎo)膿毒癥休克等血流不穩(wěn)定患者的血流動力學(xué)監(jiān)測，但因其作為呼吸熵的衍生公式，存在理論和實(shí)踐的誤差，其作為危重患者復(fù)蘇目標(biāo)存在爭議。本研究對Pcv-aCO2/Ca-cvO2在急危重癥領(lǐng)域的研究進(jìn)展做一綜述，分析其對氧代謝的評估價值。

1 Pcv-aCO2/Ca-cvO2的概念及理論依據(jù)

Pcv-aCO2指物理溶解在中心靜脈血中的CO2產(chǎn)生的張力與物理溶解在動脈血中的CO2產(chǎn)生的張力之差。Pcv-aCO2/Ca-cvO2應(yīng)用于臨床氧代謝評估最早來源于呼吸熵(respiratory quotient，RQ)的衍生公式，RQ可反應(yīng)無氧代謝水平，即RQ =CO2產(chǎn)生量(VCO2)/氧耗量(VO2)，由于生物體大多以糖類和脂肪供能，VCO2/VO2比值范圍約為0.7～1.0。目前，直接測定VCO2/VO2較為繁瑣，操作難度較大，由于VO2與心臟指數(shù)和動脈-混合靜脈氧含量差(mixed vein-arterial oxygen content difference,Ca-vO2)成正比， VCO2與心臟指數(shù)和混合靜脈-動脈CO2含量差(mixed vein-arterial carbon dioxide content difference,Cv-aCO2)成正比，由于混合靜脈需放置肺動脈導(dǎo)管操作復(fù)雜而中心靜脈置管臨床較常用，且Cv-aCO2與中心靜脈-動脈CO2含量差(central vein-arterial carbon dioxide content difference,Ccv-aCO2)之間存在很好的一致性，所以可近似用Ccv-aCO2代替Cv-aCO2，同理可用Ca-cvO2代替Ca-vO2，因此，VCO2/VO2可簡寫成Ccv-aCO2/Ca-cvO2，因臨床上Ccv-aCO2操作及計算復(fù)雜，根據(jù)CO2解離曲線，CO2含量和CO2分壓幾乎成線性關(guān)系，因此Pcv-aCO2約等于K×Ccv-aCO2，K為相關(guān)系數(shù)。所以VCO2/VO2可表示為Pcv-aCO2/Ca-cvO2。在休克的病理狀態(tài)下，無氧代謝增強(qiáng)，CO2釋出增多，Pcv-aCO2升高。而Ca-cvO2可以表示組織氧攝取情況，正常情況下氧分子形成氧濃度梯度差以彌散形式通過血液進(jìn)入細(xì)胞，組織水腫時，彌散間距增加，細(xì)胞出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致Ca-cvO2降低。所以Pcv-aCO2/Ca-cvO2升高表明患者無氧代謝增強(qiáng)，且作為進(jìn)一步使用Ca-cvO2對 Pcv-aCO2進(jìn)行校正的結(jié)果，可以更有力地作為無氧代謝的標(biāo)志物。因而，Pcv-aCO2/Ca-cvO2值作為反映機(jī)體組織缺氧情況的指標(biāo)具有理論基礎(chǔ)。有研究表明，Pcv-aCO2/Ca-cvO2能預(yù)測危重患者預(yù)后，且較乳酸、乳酸清除率、ScvO2、Pcv-aCO2等傳統(tǒng)氧代謝指標(biāo)更能反映危重患者氧代謝狀態(tài)及預(yù)測危重患者預(yù)后[5-6]。利用Pcv-aCO2/Ca-cvO2可鑒別與組織氧債無關(guān)的高乳酸血癥，能夠檢測正在進(jìn)行的無氧代謝，且比乳酸反應(yīng)更快，可以彌補(bǔ)氧耗下降時ScvO2升高的不足，因式中有Ca-cvO2對 Pcv-aCO2進(jìn)行校正，可彌補(bǔ)Pcv-aCO2單獨(dú)反映無氧代謝的不足。

2 Pcv-aCO2/Ca-cvO2的臨床應(yīng)用

2.1 Pcv-aCO2/Ca-cvO2與乳酸、乳酸清除率具有相關(guān)性 乳酸及乳酸清除率可反映危重患者氧代謝水平。有研究表明，膿毒癥復(fù)蘇過程中，糾正異常的Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值有助乳酸清除[7]。有學(xué)者對89例危重患者進(jìn)行回顧性研究，發(fā)現(xiàn)乳酸升高組Pcv-aCO2/Ca-cvO2大于乳酸降低組，且所有O2和CO2衍生參數(shù)中，Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值與動脈乳酸水平的相關(guān)性最高[8]。有研究表明，膿毒癥患者Ccv-aCO2/Ca-cvO2和乳酸水平與患者臨床轉(zhuǎn)歸獨(dú)立相關(guān)，且 Ccv-aCO2/Ca-cvO2和乳酸均異常組患者出現(xiàn)嚴(yán)重器官功能受損率明顯高于其他組，說明Ccv-aCO2/Ca-cvO2聯(lián)合乳酸可以更好的識別死亡風(fēng)險高的膿毒癥患者[9]，也為Pcv-aCO2/Ca-cvO2識別膿毒癥患者死亡風(fēng)險提供依據(jù)。也有研究表明，Pcv-aCO2/Ca-cvO2與血漿乳酸濃度具有較好的相關(guān)性[10]。以上均提示Pcv-aCO2/Ca-cvO2和乳酸均可反映危重患者氧代謝水平。

2.2 反映無氧代謝能力 Pcv-aCO2/Ca-cvO2可反映危重患者組織器官無氧代謝能力。有研究表明，對98例因感染性休克相關(guān)的急性循環(huán)衰竭患者進(jìn)行液體復(fù)蘇，液體反應(yīng)被定義為心臟指數(shù)增加≥15%，與VO2無應(yīng)答者相比，VO2應(yīng)答者(VO2≥15%)具有更高的乳酸水平和Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值,且Pcv-aCO2/Ca-cvO2和Ccv-aCO2/Ca-cvO2是比乳酸更可靠的全球厭氧代謝標(biāo)志物,ScvO2不能預(yù)測整體組織缺氧的存在[5]。且另有研究表明Pcv-aCO2/Ca-cvO2比中心靜脈氧飽和度更能準(zhǔn)確反映氧代謝狀態(tài)[6]。程書立等[11]將43例感染性休克患者分為Pcv-aCO2/Ca-cvO2<1.8和Pcv-aCO2/Ca-cvO2≥1.8兩組，兩組ScvO2均≥70%，發(fā)現(xiàn)Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值能反映組織細(xì)胞氧攝取情況，與Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值≥1.8的患者比較，Pcv-aCO2/Ca-cvO2<1.8 的患者組織氧供改善顯著。

2.3 指導(dǎo)液體復(fù)蘇 有學(xué)者通過用生理鹽水對患者進(jìn)行液體復(fù)蘇，補(bǔ)液后心輸出量増加>10%定義為液體有反應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)液體有反應(yīng)性組補(bǔ)液后Pcv-aCO2/Ca-cvO2顯著下降[12]。另有學(xué)者將52例感染性休克患者分為兩組，分別予Pcv-aCO2/Ca-cvO2和膿毒癥休克指南進(jìn)行液體復(fù)蘇指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)Pcv-aCO2/Ca-cvO2組患者治療后心輸出量、VO2升高，心率、乳酸下降，APACHEⅡ評分下降，住 ICU時間及28 d病死率短于膿毒癥休克指南組[13]。在對接受膿毒癥休克液體復(fù)蘇的108例患者進(jìn)行回顧性篩查中，在液體復(fù)蘇后6 h，根據(jù)Ccv-aCO2/Ca-cvO2比值將患者分為Ccv-aCO2/Ca-cvO2>1和Ccv-aCO2/Ca-cvO2≤1兩組，發(fā)現(xiàn)Ccv-aCO2/Ca-cvO2>1組第3天器官衰竭序貫評估評分、第7天和第35天病死率高于Ccv-aCO2/Ca-cvO2≤1組，也提示Pcv-aCO2/Ca-cvO2可能能夠有效評估復(fù)蘇成功率[14]。

2.4 反映微循環(huán)狀態(tài) 微循環(huán)為組織和細(xì)胞提供O2和營養(yǎng)輸送，維持血液流動，從而滿足細(xì)胞O2需求，即使全身供氧充足，但微循環(huán)控制紊亂，如發(fā)生在感染性休克和其他休克狀態(tài)，可導(dǎo)致局部組織缺氧[15]。Pcv-aCO2/Ca-cvO2被證明可以間接反映微循環(huán)狀態(tài)。有研究表明，復(fù)蘇0、6 h的Pcv-aCO2/Ca-cvO2與微循環(huán)參數(shù)均存在中等程度相關(guān)性，提示Pcv-aCO2/Ca-cvO2的變化可反映微循環(huán)變化[16]。有研究發(fā)現(xiàn)，早期感染性休克患者中，Pcv-aCO2和Pcv-aCO2/Ca-cvO2的升高反映微循環(huán)水平的不同改變，Pcv-aCO2與整體血流有關(guān)，而Pcv-aCO2/Ca-cvO2與局部氧利用受損和微血管反應(yīng)性減弱有關(guān)[17]。

2.5 預(yù)測膿毒癥患者預(yù)后 有學(xué)者選擇膿毒癥患者復(fù)蘇后24 h ScvO2高的61例患者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在復(fù)蘇后的第24天，病死組的Pcv-aCO2、Pcv-aCO2/Ca-cvO2、動脈乳酸水平顯著升高，乳酸清除率明顯降低， Pcv-aCO2/Ca-cvO2是復(fù)蘇后高ScvO2膿毒性休克患者ICU病死率的獨(dú)立預(yù)測因子[18]。有研究表明，與膿毒癥存活組患者比較，膿毒癥病死組患者入院時Pcv-aCO2/Ca-cvO2顯著增高，乳酸水平顯著增高，ScvO2顯著降低，心輸出量降低，APACHEⅡ評分增高，Pcv-aCO2/Ca-cvO2在預(yù)測患者死亡中的曲線下面積高于Ca-cvO2、Pcv-aCO2、乳酸、ScvO2和 急性生理與慢性健康評分[19]。也有研究表明，Pcv-aCO2和Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值均可較好預(yù)測重癥患者28 d病死率[20]。

2.6 預(yù)測心臟術(shù)后及先心病術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率 準(zhǔn)確評估體外循環(huán)術(shù)后患者的心肌氧供和氧耗非常重要。心臟手術(shù)后， ScvO2和血清乳酸濃度常用于指導(dǎo)復(fù)蘇。然而，這兩個指標(biāo)都不是完全可靠的整體組織缺氧指標(biāo)。Pcv-aCO2/Ca-cvO2指導(dǎo)復(fù)蘇較ScvO2和血清乳酸濃度更具特異性和敏感性[21]。有學(xué)者選取94例心臟手術(shù)容量負(fù)荷試驗(yàn)后氧輸送(DO2)增加≥10%的患者進(jìn)行研究，受試者工作特征曲線分析得出Pcv-aCO2、Pcv-aCO2/Ca-cvO2分別判斷VO2/DO2依賴的受試者工作特征曲線下面積為0.750、0.965，乳酸、ScvO2對判斷VO2/DO2依賴無價值，提示Pcv-aCO2/Ca-cvO2是反映體外循環(huán)心臟術(shù)后VO2/DO2依賴的良好指標(biāo)[22]。有學(xué)者采用受試者工作特征曲線和多因素Logistic回歸分析得出體外循環(huán)心臟手術(shù)后Pcv-aCO2/Ca-cvO2為主要器官發(fā)病率和病死率的顯著預(yù)測因子，但也同時表明，Pcv-aCO2/Ca-cvO2或Pv-aCO2/Ca-vO2雖可預(yù)測心臟手術(shù)術(shù)后并發(fā)癥，但單獨(dú)的Pcv-aCO2預(yù)測術(shù)后并發(fā)癥的能力優(yōu)于Pcv-aCO2/Ca-cvO2或Pv-aCO2/Ca-vO2，原因可能為Pcv-aCO2/Ca-cvO2的計算比較復(fù)雜及其為VCO2/VO2衍生公式，受干擾因素較多[23]。也有學(xué)者提出心臟手術(shù)后患者Pcv-aCO2/Ca-cvO2與總體無氧代謝無關(guān)，不能預(yù)測液體刺激時VO2增加的能力，提出可能原因?yàn)椴煌芯咳巳褐g的差異，例如膿毒癥人群和心臟手術(shù)人群可能存在不同的微循環(huán)病理生理改變，心臟手術(shù)的微循環(huán)改變可能是由體外循環(huán)血液稀釋和手術(shù)期間的溫度變化引起的，血液稀釋可以改變CO2壓力和CO2含量之間的關(guān)系，這些變化與動靜脈氧差、全身氧消耗、CO2和O2擴(kuò)散的改變有關(guān)，因而存在不同O2和CO2相關(guān)的全身參數(shù)[24]，因此Pcv-aCO2/Ca-cvO2預(yù)測心臟手術(shù)后無氧代謝能力尚存在爭議。有學(xué)者選取30例紫紺型先心病心肺轉(zhuǎn)流期間接受心臟手術(shù)的患兒，比較各時間點(diǎn)高Pcv-aCO2/Ca-cvO2和高乳酸嬰幼兒中急性腎損傷發(fā)生率，結(jié)果顯示 Pcv-aCO2/Ca-cvO2高于0.35時能判斷低氧且對術(shù)后急性腎損傷的預(yù)測價值優(yōu)于乳酸[25]。

3 Pcv-aCO2/Ca-cvO2尚存在的不足

3.1 Pcv-aCO2和Ccv-aCO2的理論誤差 CO2解離曲線在CO2含量最高的范圍內(nèi)，二者的關(guān)系趨于平緩，CO2含量的進(jìn)一步增加會導(dǎo)致CO2分壓增加，即兩者變化程度趨于一致，從理論上講，Pcv-aCO2/Ca-cvO2可能代替Ccv-aCO2/Ca-cvO2，但是受荷爾登效應(yīng)影響，組織攝取O2后，血紅蛋白優(yōu)先與血液中的CO2結(jié)合，導(dǎo)致出現(xiàn)Pcv-aCO2比Ccv-aCO2升高[9]。代謝性酸中毒,血液稀釋,血紅蛋白等改變CO2從血紅蛋白解離的因素也會增加Pcv-aCO2，而Ccv-aCO2可能保持不變，對Pcv-aCO2與Ca-cvO2的比值的影響甚至高于實(shí)際RQ變化所產(chǎn)生的影響，因此，Pcv-aCO2/ Ca-cvO2誤導(dǎo)真實(shí)的RQ值[26]。根據(jù)CO2解離曲線的曲線特征，在較高的CO2含量范圍內(nèi)，Pcv-aCO2與Ccv-aCO2的一致性較好，而當(dāng)解離曲線的斜率變平緩時，Pcv-aCO2的大幅增加實(shí)際上可能代表少量Ccv-aCO2增加。此外，在再灌注損傷和血液稀釋的實(shí)驗(yàn)研究中，Pcv-aCO2/Ca-cvO2與實(shí)際RQ相關(guān)性較差[27]。當(dāng)多巴酚丁胺導(dǎo)致心排血量和氧轉(zhuǎn)運(yùn)量大幅增加及其他高心輸出狀態(tài)(如敗血癥休克)中，盡管存在明顯的低灌注，Ca-cvO2降低，然而Pcv-aCO2保持不變。動靜脈瘺形成、合并甲亢、合并慢性貧血等病理性心臟高排血量時，對患者進(jìn)行Pcv-aCO2檢測，異常的心輸出將掩蓋CO2的真實(shí)生成與蓄積情況[9，26]。因此，Pcv-aCO2/Ca-cvO2是否可以替代呼吸商，在氧代謝研究領(lǐng)域存在爭論。

3.2 中央靜脈和混合靜脈樣本之間的理論誤差 由于采血部位不同，使用混合靜脈血監(jiān)測的Pv-aCO2理論上比Pcv-aCO2更能反映整體循環(huán)的CO2清除狀況和無氧代謝水平，臨床工作中混合靜脈需放置肺動脈導(dǎo)管，指標(biāo)較難測得，因而使用中心靜脈進(jìn)行測定，但中心靜脈并不能完全代替混合靜脈樣本，有學(xué)者研究23例留置肺動脈導(dǎo)管的膿毒癥患者，利用Bland-Altman圖分析得出Pv-aCO2/Ca-VO2與Pcv-aCO2/Ca-cvO2的一致性較差，Pv-aCO2與Pcv-aCO2的一致性較差,Pv-aCO2/Ca-vO2明顯依賴于血紅蛋白水平,尚不能相互取代,這兩種測量方法是不可互換的[26]。

3.3 SvO2和ScvO2的誤差 Pcv-aCO2/Ca-cvO2計算公式中需要計算ScvO2，SvO2能夠反映全身氧代謝，但對其監(jiān)測需放置肺動脈漂浮導(dǎo)管，増加操作的難度。因此臨床上，常用ScvO2代替SvO2。但對于SvO2和ScvO2的一致性仍存在爭議。有研究表明，在一定條件下，ScvO2可替代SvO2評估患者氧代謝情況，具有較好的相關(guān)性，且ScvO2與SvO2的變化值較其絕對值的相關(guān)性更好。然而，也有硏究表明，二者缺乏良好的一致性。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)兩者的相關(guān)性與中與靜脈導(dǎo)管置入的位置密切相關(guān)，當(dāng)中心靜脈導(dǎo)管末端距右心房開口15 cm時，ScvO2較SvO2升高約8%，當(dāng)導(dǎo)管末端位于右心房時，ScvO2較SvO2升髙僅1%[28]。且臨床上重癥患者經(jīng)常放置的是股靜脈導(dǎo)管，股靜脈血氧飽和度(femoral venous oxygen saturation,SfvO2)與ScvO2存在顯著差異，超過50%的ScvO2和SfvO2值偏離超過5%[29]。在一項(xiàng)研究中，100例病情穩(wěn)定的心臟病患者、30例外科患者和30例危重患者被納入研究，盡管檢測到SfvO2和ScvO2值之間存在顯著相關(guān)性，但一致性較差[30]。

3.4 Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值不能反映組織局部低氧及低灌注情況 通過Pcv-aCO2/Ca-cvO2計算的是血流流經(jīng)全身后的數(shù)據(jù)，反映全身無氧代謝情況，缺乏局部組織灌注的局部監(jiān)測,在全身性炎癥、膿毒癥和休克狀態(tài)下，大循環(huán)血流是正常的，而微循環(huán)血流是可變的，微循環(huán)功能障礙可能在器官衰竭的病理生理過程中起關(guān)鍵作用，因?yàn)槠湓跉怏w和營養(yǎng)交換中起著基礎(chǔ)性作用。影響微循環(huán)調(diào)節(jié)的因素很多，在某些疾病狀態(tài)下，組織的氧耗或氧輸送，以及流向毛細(xì)血管的血液分布都可能存在變異。因此，在評估和監(jiān)測全身氧代謝指標(biāo)的同時，還要對微循環(huán)進(jìn)行評估和監(jiān)測。目前，非侵入性微循環(huán)評估方法包括近紅外光譜、多普勒血流測定、胃張力測定、舌下碳量測定、經(jīng)皮CO2測量等。同時，肺部通氣血流比異常時，Pcv-aCO2/Ca-cvO2也受其影響，例如當(dāng)心排血量出現(xiàn)下降，肺血流下降，單位體積的血通過肺循環(huán)的時間更長，氣血交換時間更長，即使沒有額外的CO2生產(chǎn)，由于CO2彌散増多，式中Pcv-aCO2出現(xiàn)升高?？赡軐?dǎo)致結(jié)果存在一定誤差[12]。

3.5 RQ本身表示無氧代謝欠缺標(biāo)準(zhǔn)參考值 由于RQ受攝入物質(zhì)種類影響，大致取值0.7～1.0，但缺乏具體定值，所以應(yīng)以其衍生公式Pcv-aCO2/Ca-cvO2的增值來表示無氧代謝，而不是設(shè)定一具體值表示無氧代謝。

3.6 變量增多增加測量誤差并減少可重復(fù)性 可重復(fù)性是指在相同的測量條件下，對相同參數(shù)的重復(fù)測量的相似程度。變量增多增加測量誤差，減少可重復(fù)性，因此，公式中的變量越多，結(jié)果的不確定性就越大。即Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值的內(nèi)在可變性是顯著的，即使它所依賴的參數(shù)在受試者內(nèi)部可變性很小，其在短時間間隔內(nèi)重復(fù)測量會發(fā)生變化。有研究表明，Pcv-aCO2較Pcv-aCO2/Ca-cvO2的重復(fù)性較好[31]。臨床醫(yī)師應(yīng)考慮到這種內(nèi)在的可變性，并根據(jù)這些做出合理的臨床決策。

綜上所述，Pcv-aCO2/Ca-cvO2用于評估危重患者氧代謝水平有理論和實(shí)踐的可行性，但也應(yīng)該注意其存在的誤差及應(yīng)用局限性，臨床工作中應(yīng)結(jié)合多個氧代謝指標(biāo)及其他傳統(tǒng)血流動力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行綜合評估，以便準(zhǔn)確評估危重患者氧代謝狀態(tài)，提高危重患者救治水平。