第三篇　临床应用理论

血流动力学(hemodynamics)是研究血液及其组成成分在机体内运动特点和规律性的科学。其内涵不仅是指血液在血管内流动的特点及规律，还包括血液与组织间水的移动及物质交换的规律，涵盖循环与组织、器官间相互作用等多个方面。临床上通常应用对血流动力学指标的监测来揭示机体的生理或病理改变，了解病情的发展过程。

血流动力学监测(hemodynamic monitoring)是指根据物理学的定律，结合生理和病理生理学的概念，对循环系统中血液运动的规律性进行测量和分析，其主要目的在于用各种监测手段客观反映患者的血流动力学状态。准确的血流动力学监测，是临床上确定血流动力学治疗目标或目的的基础，是血流动力学治疗中非常重要的环节。

临床血流动力学需要以血流动力学指标为依据，以治疗目的为导向来实施。血流动力学关注的是血液的运动，血液的运动遍布机体的各个角落，像网络一样将机体的组织细胞、器官联系在一起。近年来，随着医学研究的逐渐深入，血流动力学已经在临床治疗方向的判定、方法的选择、程度的控制等方面起到越来越重要的作用。血流动力学治疗作为一个新概念的出现，包括了对血流动力学指标及其相互关系连续与动态的判定、治疗开始与目标的评估、治疗程度的调控和局部治疗结果对整体治疗方案的影响等多个方面的内容，使临床血流动力学研究已经远远突破了传统监测的内涵。

血流动力学治疗(hemodynamic therapy)是以血流动力学理论为基础，根据机体的实时状态和反应，目标导向的定量治疗过程。

随着血流动力学理论不断完善，临床血流动力学已经可以揭示从血液的运动到细胞代谢，乃至器官功能的完整过程。血流动力学对机体组织细胞损伤过程的定量研究已经打破传统意义上的病因与结果之间的相互关系，引起对疾病发生发展过程的重新认识。血流动力学从血液运动开始，像网络一样将机体的组织、器官联系在一起。这种联系是一种有机的联系，相互依赖、相互调节、互为因果。例如。将氧作为监测指标是临床血流动力学重要方法之一。目前，血流动力学已经可以将氧从肺内进入循环系统，走向组织器官，经过代谢发挥作用，形成的代谢产物再次经过循环系统进入靶器官，之后被排出体外的过程进行近乎完整的表述，并动态反应这个过程整体与局部的变化。这个过程的动态改变不但包括了疾病本身导致机体的改变，还包括了治疗措施引起的变化，是目前组织灌注导向治疗的重要内容。血流动力学治疗在这种整体与局部的平衡协调中有着明确的优势和重要的意义。

组织灌注导向治疗的终点是改善组织灌注。临床上通常用乳酸水平或乳酸清除率作为反映组织代谢供需平衡的指标。实际上，乳酸增高或乳酸清除率下降仅仅反映了组织代谢的部分功能状态，并没用提示任何应该采用的治疗方法。同样，血流动力学的另外一些参数，如血压、心输出量、动脉氧含量等参数，直接地提示这个网络链接在哪个部位发生改变、变化的程度，以及干预措施的局部效果。但这部分参数并不提示某项干预措施达到何种程度才能满足组织代谢的需求。血流动力学治疗有效地将这两部分结合在一起，即从整体上以最终目标为导向，又在治疗干预的可操作位点上进行定量调控，使整个治疗过程趋于最佳化。在休克的治疗中以改善组织灌注为整体目标，根据血压、心输出量、动脉氧含量等因素不同影响程度进行治疗。可以看出，血流动力学治疗从本质上实现了个体化治疗有效内涵。

机体由多个器官、不同组织构成。每个器官的功能不同，对物质的需求也不同。正常时，机体有效地平衡着不同器官的功能和需求。在疾病状态下这种平衡被打破，不仅器官功能相互影响，某项治疗措施也可对不同的器官产生不同的影响。急性呼吸窘迫综合征时的机械通气改变了胸腔内压力，导致了心室顺应性的下降。在此基础上的中心静脉压力增高，静脉回流阻力增加使心输出量减少。一方面，肺组织灌注减少，肺内气/血比例失调，肺功能进一步恶化。另一方面，静脉回流阻力增加，导致急性肾损伤。肾损伤引起的水钠潴留又加重了肺损伤。这个过程的关键之处在于不同器官之间的相互影响关系和治疗程度的把握。治疗上应从具体器官功能入手，以整体功能最佳化为目标，定量化的判断和治疗就成为临床不可缺少的选择。不难看出，血流动力学治疗在此时的治疗方法选择和治疗程度的个体化上可以起到不可替代的作用。

理论上的进步，增加了对新指标要求的迫切性，激励了对了解未知领域方法学的探索。新指标的出现展示了新的领域，又为理论的进展提供了新的开端。这样循环往复，使临床治疗过程更加缜密。血流动力学应用方法的增多，精确性的大幅度提高，使对不同组织、器官之间的相互联系、相互影响关系的认识越来越清晰。临床监测指标不再是孤立的，不再仅仅反映损伤的后果，而是连续与动态地反映了从损伤因素到损伤后果之间的相互因果关系，从新的角度定量地展示了病情变化过程。同时，医学的整体发展已经将灌注导向的治疗赋予越来越清晰的内涵，在临床工作中已经具有重要的地位。

实际上，血流动力学任何参数都有着其所反映的目标值。参数的目标值是指参数在其理论产生部位实际存在的具体数值，如中心静脉压力是指在上腔静脉近右心房入口处的压力、肺动脉嵌顿压是指肺动脉被气囊嵌顿，血流静止后，气囊远端的压力等等。目标值是参数的本质，更是参数临床应用的核心价值。而参数是指应用某种直接、间接测量或计算方法而获得的目标值。根据目标值，才有可能评价某个参数的准确性和临床意义。参数的准确性是指应用某种方法所获得的数值与目标值之间的相关性。参数的临床意义是指目标值的应用价值。当血流动力学网络链接之间有较大空隙时，人们习惯于应用某个参数去推测与其目标值相近，甚至较远位点的目标值。如应用肺动脉嵌顿压推测左心房压力、从混合静脉血氧饱和度推测全身组织灌注水平，乃至液体复苏的程度。这些探索类似于科研文献经常测评具体参数的敏感性与特异性，也只有在推测的前提下，才出现了参数的局限性。随着血流动力学治疗的进展，参数目标值在更多的情况下可以直接应用于临床治疗，同时，用一个参数推测其他参数的应用范围及价值正在逐渐缩小。

明确参数之间的相互关系是血流动力学治疗的必要过程。因为，血流动力学治疗的每个参数之间存在着明确的依赖性。没有哪个参数可以解释血流动力学改变的全貌，但其目标值有着明确的、固定不变的、特定意义。在可获得参数非常有限的情况下，一些参数被赋予更大的希望价值，用以推测更大范围的临床意义。如应用中心静脉压力推测心脏的前负荷，在最初为临床带来希望之后，引起越来越多的争议。应该认为，这个推导过程有着明确的临床价值，也是临床思维的必经之路。从这个过程中可以发现，无论临床工作的愿望与实际应用中的争论多么强烈，参数目标值的特定意义仍然存在:中心静脉压力的本身就不是容积。同样，心室的容积参数的目标值也不是心脏前负荷。实际上，一个参数的临床意义，更多的情况是依赖于其他参数的存在。随着可获得参数越来越多，这种参数之间的依赖性也逐渐增强，参数的临床意义也越来越明确。休克的治疗从维持血压在正常范围，到把心输出量等相关参数维持在“高于正常”范围，不能说不是一种进步。但当今天临床可以获得反映组织灌注、代谢需求的参数后，“心输出量没有正常值”则体现出更加具体的临床价值。

治疗的过程实际上是目标值变化的过程。如血压作为临床血流动力学参数，其测量数值的降低直接反映了中心动脉内压力的下降，实际上并没有指出其发生的原因和可能产生的后果。治疗方案的确定应以问题导向开始:心输出量和外周循环阻力是决定血压的直接因素，测量心输出量和外周循环阻力明确地缩小了对低血压原因判断的范围。若心输出量降低，则对问题的追踪直接走向心脏前负荷及心肌收缩力参数的测量。进一步测量发现中心静脉压力增加，而心脏容积负荷下降，强烈提示心肌顺应性下降，此时，临床上已经越来越接近导致低血压的原因。超声对下腔静脉变异度的测量可以直接提示此时容量治疗的有效性，心包内积液的发现可以直接提出病因的治疗。甚至，通过调整呼吸机的设置，降低胸腔内压可能是此时纠正低血压的最佳选择。从这个过程中不难看出，一系列参数的整合完整地展示了低血压的原因，并直接导向治疗方法。另一方面，血乳酸或混合静脉血氧饱和度作为反映低血压后果的参数，直接将对血压降低的程度引向机体氧供需平衡的改变。整合这些参数后出现的临床判断可以引出非常直接、具体的病因治疗;也可能是:维持目前的呼吸机条件，接受目前程度的低水平血压。从组织灌注的基础上，提出了维持血压的个体化标准。

治疗的连续性是指在一个连续的时间过程中，不同的时间点的治疗方法、治疗程度和治疗目标可以有着明显的不同。治疗的动态性是指对病情发展的主动引导过程，也就是干预性治疗的发展过程，包括了阶段性治疗目标和整体治疗终点。任何一个参数、任何一种监测方法，必须与治疗结合才有意义，才有具体的临床实用价值。随着对疾病认识程度的逐渐深入，临床可获得参数不断增多，血流动力学越来越完整的网络链接，已经能够为临床提供明确的治疗目标，并通过控制干预程度、监测治疗效果、调整治疗方向，控制整个治疗过程。这种治疗理念的改进已经展示了其临床效果。如，对严重感染与感染性休克的治疗策略在集束化治疗多年后发现，组织灌注导向的治疗是影响预后的关键因素之一;围术期患者的血流动力学导向治疗不仅降低手术并发症的发生率，而且改善预后。血流动力学治疗已经不再仅仅是治疗行为对监测参数的依从，而是实施临床治疗的先决条件。

血流动力学治疗包括了根据血流动力学参数对干预措施连续、动态的定量调整。血流动力学参数的目标值、参数的发生时间、干预后的变化程度和方向无不与治疗方法的确定、实施紧密融合在一起。组织灌注导向的治疗是以组织灌注相关指标作为治疗目标或终点。但是，这些参数并不是在病程任何时间点上都具有同样的实际应用价值。如将上腔静脉氧饱和度作为容量复苏的终点，理论上就有着明确的缺陷。当患者的血压下降到低于绝大多数人可以维持正常组织灌注的水平时，或者，同时伴有组织灌注不足的症状与体征时，甚至可以不需要对混合静脉血氧饱和度进行判断。心脏腔室的压力和容积参数作为目标对容量复苏有着更加直接、更加具体的关联性。这些指标不但为容量复苏提供了必要性，而且还明确提示机体接受液体补充的潜力，这是对整个治疗过程中第一时间点的判断。由此，这时的治疗方法是静脉补液，治疗的程度则是对机体损伤最小的水平，治疗的标准则应来自反映器官承受能力的参数。由此，中心静脉压力就成为在这个时间点上较好的指导容量复苏的可行性标准，相应的8～12mmHg也成为最佳的复苏程度与复苏目标。

将这个标准作为治疗目标的实现，并不代表组织灌注已经改善，但明确体现了治疗已经向改善组织灌注迈出了第一步:在第一时间点，根据大多数人正常值的标准，充分利用容量复苏潜力的治疗过程。之后，在新的基础之上，血流动力学治疗根据进一步的参数，仍然按照改善组织灌注的方向继续进行。例如:若反映组织灌注的参数已经改善，治疗的方向应该是将心脏负荷调整到个体化最佳值，如降低中心静脉压力;若组织灌注仍未改善，进行容量反应性试验会提示是否需要继续容量复苏，或选择血管活性药物治疗;也许，血流动力学参数会提示调整呼吸机条件、降低胸腔内压是第二阶段的最佳治疗。从这个治疗过程中可以看出，改善组织灌注是整个治疗的终点，是方向。向这个终点努力的过程是由许多不同的治疗阶段组成，每个阶段有自己的目标。这些目标与终点可以不完全一样。但由于处在不同的时间阶段，又有着严格地对干预程度的控制，使得这些治疗目标的总体方向与终点一致。

可见，血流动力学通过确定治疗目标、选择治疗方法、调节治疗程度，严格、定量地控制着治疗的整体过程。临床血流动力学已经不仅仅只是监测，而是对治疗的策略确定和方法实施的抉择。血流动力学已经从监测走向治疗，这个转变是临床理论和临床治疗的一次飞跃，使重症患者的目标导向、个体化治疗上升到一个新的平台。

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心脏作为血液在循环系统中运动的动力主要来源，成为较早被研究的器官之一。1914年，Starling在对动物的实验研究中发现，哺乳类动物心肌纤维收缩之前的长度与心脏的功能存在着相关性，提出了“心肌收缩产生的能量是心肌纤维初长度的函数”，这就是Starling定律。Starling定律所描述的是心肌的收缩力与心肌纤维收缩的初长度呈正相关。也就是说，心肌纤维在心室充盈压力的作用下，于收缩前被拉的长度越长，心肌所产生的收缩力也就越大。从心室的整体来讲，则是心室舒张末容积越大，心室收缩时所做的功也越多，每搏输出量也就越多。Starling较早地说明了心脏异长自身调节的现象，并且较完善地将其归纳为理论观点。Starling定律也被称之为Starling机制或理论。

根据这种机制所绘制的心功能曲线被称之为Starling曲线(图21-2-1)。

随着心室充盈压力(P)的增加，心室的每搏输出量(SV)呈上升趋势。心室的充盈状态与SV呈正相关。在P升高的初期，SV明显增加，形成曲线的陡峭部分。当P升高到一定的范围后，SV的增加明显趋于平缓，形成曲线的平台部分。一般情况下，当P继续增加，曲线并不出现下降。心肌收缩力的改变表现为曲线的整体斜率的改变。如心肌收缩力下降可表现为曲线移向右下方，而心肌收缩力增加，曲线向左上方移动。Starling曲线的这些特点是由于心肌本身和心室的球形结构所致。Starling定律有着极其重要的生理意义。当循环容量增加、静脉的回心血量增加，心脏的前负荷增大，根据Starling定律，心肌的做功也相应增加，使心输出量增加。从而，使得回心血量与心输出量保持平衡，并维持心室舒张末容积和压力在正常范围。这种机制主要是对心输出量进行精细调节，同时也有一定的调节范围。

心肌的收缩过程是一个能量转换过程，包括了心肌细胞兴奋-收缩偶联的整个过程。心肌收缩力指心肌收缩的能力，是一个独立于心率、心脏前负荷与后负荷的指标，或者说心肌收缩力是指心肌细胞在不受其前负荷及后负荷等因素影响情况下的收缩功能状态。心肌收缩力与心脏的每搏输出量和心室的做功呈正相关。心肌收缩力产生的能量通过心室的做功转换，并传递给血液，使血液有足够的能量在循环系统中运动。当心肌收缩力增强时，心肌细胞收缩的强度增加，收缩的速度也加快，心室在收缩期的做功也明显增加。如果血流动力学其他主要参数(如心室后负荷等)不变，则每搏输出量也相应增加。

对于心肌收缩的调节主要包括两个方面，一方面是由心肌收缩的初长度的改变所起的调节作用，被称之为异长自身调节;另一方面是由于心肌收缩力改变所导致的调节作用，被称之为等长自身调节。异长自身调节是以Starling定律为基础，而等长自身调节是指与心肌收缩的初长度和横桥连接的数目无关的心肌收缩力本身的改变。这种改变受到多种因素的影响，如自主神经活性和多种体液因素等等。心肌收缩的异长自身调节和等长自身调节是同时存在的。在活体上评价心肌收缩的情况时几乎不可能去除心室前负荷与后负荷等因素的影响。所以，临床上通常采取对与心肌收缩力相关的指标进行动态监测，了解心肌收缩力的变化情况，如应用每搏输出量、心室每搏做功指数、射血分数、心室收缩末期最大斜率等等。

心肌收缩力下降或心室收缩功能障碍表现为，在一定的收缩末压力下，心室收缩末容积的增加。临床常见的原因包括，急性心肌梗死、低氧血症、严重感染、酸中毒、应用心肌抑制药物等。

心室的舒张功能是指在舒张末期心室容积增加的能力。进入舒张期，心室的容量开始增加，到舒张末期时心室的血容量与此刻充盈压力作用下的心室容积相等。临床上通常用这种心室容量与压力的变化趋势来表示心室的舒张功能，称之为心室顺应性。

心室顺应性表述的是容量与压力之间的变化关系。通常把相应心室在舒张期时单位压力所导致的容量改变称之为左心室或右心室的顺应性，其表达公式为ΔV/ΔP。与心室顺应性相反，表达舒张期相应心室单位容量改变所导致的压力变化的指标为左心室或右心室的硬性。心室的容量与压力之间的相关性是曲线关系(图21-2-2)。

从示意图中可以看出，心室内容量增加的同时压力也随之增加。这种压力的升高受到心室顺应性的影响，或者说是受心室硬度的影响。心室顺应性增大(或者说心室的硬度减小)曲线右移(曲线A→C)，在单位容量改变时压力的变化减小。心室顺应性减小(或者说心室硬度增大)曲线左移(曲线A→B)，单位容量改变时相应的压力变化增大。同一心室的顺应性也受到容量负荷的影响。随着心室容量的逐渐增大，心室的顺应性相应减少。从图21-2-2中可以看出，在心室容积较小的范围内，如果容量发生的变化为a，相应的压力改变为c;但是在容积较大的情况时，相同的容量改变a，却可导致非常大的压力改变b。心室顺应性的这些特性强调了在调整容量负荷时不仅受到了心脏本来具有顺应性的影响，而且容量负荷改变的本身也导致心室顺应性的明显改变。同时，当未对心室前负荷进行调整时，由于心肌顺应性的改变，如心肌缺血也会导致心室容量或压力的明显变化，导致相应的临床症状。

心室舒张功能障碍是指在一定的心室充盈压力下，心室舒张末容积的减少。临床上常见的减低心室顺应性的因素包括:心室充盈逐渐增加、心肌缺血、心脏压塞、动脉压力升高、正压通气(尤其是应用呼气末正压通气)、休克、应用正性肌力药物(如儿茶酚胺类药物);常见的增加心室顺应性的因素，如心肌血液灌注改善及应用硝酸甘油、硝普钠、钙离子通道阻滞剂等药物。

心室顺应性的变化是影响对心室功能调整的重要因素，其理想结果是可维持舒张末容积，而同时压力指标不至于过分升高。如果不能进行床旁的心室容量监测，可以通过对心输出量和压力的连续观察及其对容量负荷的反应结果而间接地了解心室容量和顺应性的变化关系。可以在较短时间内(15分钟)输入一定量的液体(250～300ml)，同时观察心输出量(CO)和中心静脉压(CVP)的改变。如果在CO升高的同时CVP不变或升高后又很快回到原来水平，提示心室顺应性曲线正处于较平缓的部位，可继续进行扩容治疗。这时，可以尽量利用扩容所导致的心室前负荷的增加和缓解由于交感神经兴奋性代偿性增强造成的外周血管收缩(也就是减低心室后负荷)的作用，而增加每搏输出量。

如果在较少的输液的同时CVP即有大幅度上升，提示心室的顺应性下降，心室的运动状态已经处于顺应性曲线较垂直的部位，若继续输液舒张末压力的增加要明显超过舒张末容积的增大。压力的增加不仅可导致相应部位的器官和组织的水肿，而且还可因为增加了心室内压使冠状动脉的灌注压力梯度减少，造成心肌供血的减少。在这种情况下，如果是由于心室顺应性的下降，心脏前负荷仍然不足，若要增加CO，可在缓慢扩容之前或同时应用增加心室顺应性的药物，如硝普钠、硝酸甘油等，以期望在容积增加的同时压力不至于明显增加。如果患者已经出现血压的降低，则应结合使用心脏正性肌力药物。

心脏的前负荷是指心室在舒张末期所承担的负荷。Starling等人将其表述为心肌收缩的初长度。心脏的前负荷可以用压力负荷或容量负荷表示，是心输出量和静脉回流的重要影响因素。

在通常情况下，静脉回流血量与心输出量相等。根据Starling定律可知，静脉回心血量是心输出量的决定因素。同时，循环血量又是维持血管张力的决定因素，成为循环内压力的重要组成部分，尤其是在静脉系统。大约占总量70%的血量存在于静脉和小静脉内。这部分容量在循环系统中形成的压力被称为平均循环充盈压(mean circulatory filling pressure，MCFP)。在MCFP的作用下，血液克服静脉系统的阻力，流回心脏。MCFP不依赖于心脏的搏动，而主要与循环容量和血管床容积相关。

设想在心脏停搏的情况下，整个循环系统处于压力相同的状态。此时的压力可被认为是MCFP，大约为10～15mmHg。当心脏开始搏动时，心脏将静脉内的血液泵入动脉系统，导致动脉系统内压力升高。同时由于中心静脉内血液的排空，而使中心静脉压力(CVP)或右房压(RAP)下降。这时动脉系统内的压力明显高于MCFP，而CVP低于MCFP，从而形成循环运动的基础。之后，随着心脏搏动的继续，循环内的压力形成稳定状态。如果此时的循环血量和血管顺应性保持不变，MCFP与循环静止状态时相比并未发生改变。MCFP与CVP的压力梯度是静脉回流的驱动压力。任何增加这个压力梯度的因素，如MCFP增加、CVP降低、静脉阻力减少等都可以增加回心血量。由于静脉是一个低压的系统，MCFP少量的改变，即可以导致回心血量的明显变化。CVP或RAP代表了静脉回流产生的压力，是反映心脏前负荷的压力指标。

在心脏搏动停止状态下，CVP与MCFP相等，静脉回心血量为零。随着心脏搏动的开始并持续，CVP逐渐下降，CVP与MCFP直接的压力梯度逐渐加大，静脉回流血量也逐渐增多。当CVP继续下降，低于零时，静脉回流量不再继续增加。这是因为胸腔内大静脉血管发生塌陷，限制了静脉回流。根据心输出量等于静脉回流血量的基础，可以将静脉回流曲线与根据Starling定律形成的心功能曲线同步观察，发现其间的相关性(图21-3-1)。

随着心室舒张末张力容量的增加，心室内压力增加，心肌被牵拉，心输出量也相应增加。心功能曲线与静脉回流曲线的交叉点表示了即刻的压力与流量之间的关系。这个交叉点通常被称为心功能点。心功能点相对应的流量可以代表心输出量，而相应的压力代表了CVP。

循环系统的容量由两部分组成。严格地讲，只有一部分容量直接与压力的形成相关。在静息状态下，有相当一部分容量并不增加血管壁的张力，而只起到维持血管基本形状的作用，这部分容量被称为非张力容量(unstressed volume)。在此基础之上的容量增加，对血管壁产生牵张作用，增加血管壁的张力，增加管腔内的压力。这部分容量被称为张力容量(stressed volume)。如同一个气球内可保留一部分气体来维持气球的形状和原有的体积。如果没有使气球的体积增加，没有对气球壁造成牵拉，气球内压力则无明显增加。这时气球内的容量是非张力容量。当继续吹大气球，气球体积增加，气球壁受到牵拉产生张力，气球内的压力也相应增加。这时气球内增加的容量即为张力容量。同样，循环内的非张力容量充盈静息状态的血管，而张力容量保持血管壁的张力，形成管腔内的压力。

张力容量大约占总循环血量的25%～30%左右，这个比例受血管壁张力变化的影响。血管收缩药物可使部分非张力容量转为张力容量，而血管扩张导致部分张力容量转为非张力容量。只有张力容量决定MCFP的大小，而不是非张力容量。非张力容量的增加更多的提示血管床的容积增加。血管床的容积包括了非张力容量和张力容量。在容积不变的情况下，补充容量可增加张力容量，使MCFP增加，回心血量增加，心输出量增加。大出血的早期，机体通过自身调节，血管床的容积减少，大量的非张力容量转为张力容量，维持了回心血量，保持心输出量的稳定。心室的顺应性实际上讨论的是张力性容积的变化与舒张期心室内压力的变化关系。心脏舒张末的容量负荷与压力负荷同样受到心室顺应性的影响。或者说，只有心室舒张末的张力容量才对心输出量产生影响，而不是笼统的舒张末容量。

CVP和肺动脉嵌顿压(PAWP)是临床上常用的反映心脏前负荷的压力指标。尤其是CVP容易测量，甚至可以通过观测颈静脉怒张的情况进行判断，故CVP更常用于临床。如果测量、理解得当，CVP和PAWP对临床治疗有明确的指导作用。

监测CVP通常是因为两个方面的原因:评价循环容量状态和心脏功能。由于CVP同时受心功能曲线和静脉回流曲线的影响(见图21-3-1)。所以，单独监测CVP改变的临床意义有明显的局限性。如，在循环容量不足，心脏功能正常时，CVP降低。但在循环容量正常时，CVP也可以降低。正常人在静息状态下，CVP可以在0～2mmHg的范围内，并没有容量不足的表现。若是在直立位时CVP可以更低，但并不需要进行扩容治疗。另一方面，CVP升高可以发生在心功能不全，循环容量正常时;也可以发生在心脏功能正常而循环容量过多时。可见，监测CVP时应同时监测心输出量的变化。扩容治疗或休克的容量复苏是通过增加心脏前负荷，增加心输出量，使组织器官的灌注得到改善。如果补液后CVP增加，而心输出量没有发生相应的增加，则导致组织器官水肿，组织灌注并没有得到相应的改善。按Starling定律所描述的心脏功能曲线(见图21-2-1)有上升阶段和平台阶段。只有CVP在心功能曲线的上升阶段时，扩容治疗才可明显增加心输出量。在曲线进入平台阶段后，继续扩容治疗增加心输出量的效果明显减弱，甚至不能增加，而导致CVP明显增加，心室壁张力增加，冠状动脉阻力增加及组织水肿加重等副作用的效果明显增强。但是，这并不意味着临床监测CVP的同时一定要实际测量心输出量。可以监测临床反映心输出量的替代指标，观察组织灌注的情况，判断是否有必要进行扩容治疗。此时CVP作为反映心脏压力负荷的指标，更多的是提示进一步提高心脏前负荷的潜力，而不是是否有必要这样做。

CVP和PAWP作为压力指标是血流动力学监测中的重要参数，有着明确的临床指导意义。压力指标同样是构成心脏前负荷的重要组成部分，与心室和血管壁张力、组织水肿的形成等密切相关。心室顺应性曲线(见图21-2-2)描述了容量与压力的变化关系，同时也表述了压力和容量相关影响、相互补充，而不是相互替代的道理。已经有较多的工作证明反映前负荷的压力指标与心室舒张末容量并无相关性。但当容量指标被予以足够的重视和理解后，相信一定会发现应用心室舒张末容量反映心脏前负荷不能忽视压力的作用。

Swan-Ganz导管应用于临床之后，PAWP开始得到广泛的应用。由于是经静脉置管，反映左心房的压力，使PAWP具有明确的可操作性。理论上动脉系统的流量更取决于左心室的输出量，左心室的前负荷似乎与心输出量更直接相关。左右心室由于结构的不同，顺应性有明显的区别。尤其是在急性左心功能衰竭，出现肺水肿，早期左心室的前负荷改变较右心前负荷改变更为突出，直接评价左房压(LAP)更具有临床的实际意义。但随着对PAWP认识理解的深入，应用PAWP的局限性也逐渐表现出来。首先，PAWP不是对LAP的直接测量。临床应用PAWP的主要原因是因为PAWP可以反映LAP，反映了左心室的前负荷。CVP反映右心室的前负荷是因为中心静脉与右心房、甚至与舒张末期的右心室之间几乎没有阻力，近乎直接测量。而肺动脉与左心房之间有明确地影响压力的因素存在，即使是在气囊嵌顿之后，仍然有众多的因素需要排除。尤其是在对情况复杂的重症患者进行监测时，需要操作者对PAWP的产生原理和影响因素有较为全面的了解。其次，在稳定状态下，心输出量应该与静脉的回流量相等。提示右心的前负荷对整个心脏功能的决定性作用。没有右心的功能正常，就没有左心的正常功能。右心室通过射血为左心室提供前负荷，调节着左心室的输出量。如果右心室的功能点已经处于心功能曲线的平台阶段，左心室也无法通过容量的改变而调整心输出量。如果仅根据PAWP进行容量补充，不仅不能起到增加心输出量的作用，反而可由于过量输液产生严重后果。在充分理解这些应用的局限性的基础上，PAWP仍然可以像CVP反映右心前负荷那样反映左心前负荷，也同样受到左心室功能和肺静脉回流量的共同影响。

严格地讲，影响心脏前负荷的压力应该是跨壁压力。心脏及大血管周围压力的改变对心脏的前负荷有明确的影响。当胸腔内压力升高，理论上，心功能曲线可平行右移。CVP相应升高，静脉回流减少，心输出量下降。心功能点从a点移向b点(图21-4-1)。这时心脏功能本身并没有改变，MCFP也没有改变。由于CVP升高，MCFP与CVP之间的压力梯度下降，静脉回流减少，导致心输出量减少。临床上常见于应用正压机械通气，尤其是应用较高的呼气末正压的情况时。扩容治疗可以增加MCFP，增加静脉回流，使心功能点从b点移向c点，恢复或增加心输出量。

在生理状态下，机体会通过自身调节功能将这种胸腔内压改变对心输出量的影响减少到最小。神经体液调节可使血管床收缩，部分非张力容量转向张力容量，MCFP相应增加，保证足够的静脉回流量，维持心输出量不变。在循环容量不足时，机体已经发挥其调节机制，非张力容量向张力容量转化的潜力已经明显不足。这时的胸腔内压升高将会导致明显的心输出量下降，乃至血压下降。甚至呼吸周期所导致的胸腔内压力的改变，也可以引起心输出量或血压的改变。临床上采取在特定的呼吸条件下测量心输出量的变异性(SVV)或动脉收缩压力的变异性(PPV)的方法，了解患者的循环容量状态和对扩容治疗的反应性就是根据这个道理:当MCFP保持不变，呼吸导致的胸腔内压改变使心功能曲线在水平方向左右周期性移动，引起心输出量或血压的周期性改变。

虽然循环容量足够甚或循环容量过多对胸腔内压升高有更好的调节潜力，但并不意味着所有应用机械通气的患者都需要保持循环的高容量状态。过高的MCFP可明确增加组织水肿，CVP升高时心室的张力增加，耗氧量增加。调整心脏前负荷时应同时注意压力和容量两个方面指标的改变，压力和容量指标同样是构成心脏前负荷的重要组成部分。

对心脏前负荷的调整是临床血流动力学支持的基础。ICU重症患者的情况往往比较复杂，常常因为机械通气、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、感染等因素使肺水肿甚至全身水肿的原因不易鉴别。如果患者原来有较为明确的心脏疾病的病史，临床上又出现类似心脏功能不全的表现，同时有肺部感染的存在，患者可出现肺部啰音和呼吸困难。针对这种情况的传统治疗方法是脱水、利尿，减少心脏前负荷。从而，很容易将治疗引向盲目脱水和利尿，甚至可能出现医源性低容量性休克。所以，应用血流动力学监测指导治疗在重症患者的治疗中是非常重要的。重症患者心脏前负荷指标的理想水平可能与书本上所说的正常范围有一定区别，而且在不同的病程阶段，心脏对前负荷的要求也不同。即使在真正出现心功能不全时，过分地降低心脏的前负荷实际上是破坏了机体对心功能不全的代偿能力。心室舒张末容积减少，导致心输出量(CO)的明显下降。所以，即使是在心脏功能不全的情况下，只强调降低心脏前负荷是片面的，将此时的治疗称为调整心脏前负荷更为恰当。

心脏进入收缩期后，心室开始收缩，首先需要克服心室壁的张力，使心室内的压力升高。当心室内压升高到足以对抗动脉系统施加在动脉瓣膜的压力时，动脉瓣开放，心室内血液射向动脉系统。随着心室内的压力继续升高，每搏输出量(SV)快速地进入大动脉。动脉系统是一个高阻力的血管系统，其阻力主要来自于远端的小动脉。这种阻力使SV来不及在短时间内分散出去，而在动脉内形成较高的压力，导致动脉壁的扩张，SV的一部分被储存在大动脉内。当心室内压力逐渐下降至等于大动脉内的压力时，动脉瓣膜关闭，收缩期结束。随着动脉内的压力回落和动脉自身的弹性收缩，储存在动脉内的部分SV继续向组织分布，形成舒张期组织供血。这种心室-血管的协同作用，不仅保证了组织灌注的连续性，而且降低了心室射血时面对的阻力。

心室的后负荷是指心室在射血过程中所必须克服的阻力。或者说，后负荷反映心室射血时所做的功。在心室流出道及心脏瓣膜没有狭窄的情况下，心室后负荷取决于射血时的心室壁张力以及阻力血管对射血的阻力。临床上通常以体循环阻力(SVR)作为监测左心室后负荷的主要指标，肺循环阻力(PVR)作为监测右心室后负荷的指标。

式中的MAP为平均动脉压，RAP为右房压，CO为心输出量。一般来讲，心室的后负荷与心输出量呈负相关。也就是说后负荷越大，心输出量则越少。而后负荷降低，心室射血的阻力下降，在同样心肌收缩力的条件下每搏输出量增加，心肌耗氧量减少。心功能状态不同时，心脏对后负荷改变的反应也有所不同。在心功能正常时，如果后负荷突然增加，心室的舒张末容积和压力会随之升高。根据Starling机制代偿由于后负荷增加而导致心肌做功增加。可是，如果后负荷的增加过于突然或过高，这种代偿往往是不完全的，心输出量也会出现下降。但随后，心室舒张末容积和压力会逐渐回复到正常水平，心输出量也上升到原来范围。这是因为心脏对后负荷的改变逐渐适应，心肌收缩力增强。当心肌功能受损时，后负荷的增加导致心室的扩大和充盈压力的增加。心室不能通过心肌收缩力的增强完全代偿后负荷的增加，而只能通过心室舒张末容积和压力的增加，按Starling机制增加心室的做功。这时，虽然心输出量仍然可保持在正常范围，但心室的充盈压力升高，后负荷的增加导致了明显的心肌功能抑制。在严重心力衰竭时，心室无法通过Starling机制增加心肌的做功。心室后负荷的增加导致心室舒张末容积和压力增加，但是心肌的做功并不能相应地增加，心输出量不能被维持。这时降低心室后负荷不仅可增加心输出量，而且可降低心室充盈压力。

从图21-5-1中可以看出，若以曲线A代表在正常状态下CO与SVR的相关性，用SVR代表左心室的后负荷，那么，后负荷与CO呈负相关，随后负荷的增加心输出量下降。在心室后负荷与心输出量的关系图中，也可以看出前负荷、后负荷与心输出量之间的关系。当前负荷增加时，曲线A移向曲线B。提示如果后负荷增加导致CO下降，增加前负荷可能保持CO不变。当然这种代偿能力只能是在一定的范围内才能保证代偿的效果。如果心室前负荷减少，曲线A则移向曲线C。心室后负荷增加与前负荷减少所导致CO下降的作用相互叠加，使CO明显下降。

在心脏的射血过程中，我们不仅需要了解心室射血的全过程以及其所需要克服的阻力，心室与动脉之间的关系也是我们所需要关注的问题。

从心室-动脉偶联关系角度来说，在心室舒张末容积一定的情况下，心脏射血实际上是由心室-动脉偶联关系决定的。心室-动脉偶联关系是指心室和动脉之间的一种匹配关系。目前常用的评估模型以心室压力-容积环为基础，以有效动脉弹性(Ea)和心室收缩末弹性(Ees)的比值作为评估指标。在压力容积曲线上(图21-5-2)，左上角代表心室收缩末点(A)，在整个心动周期中，该时点的心室壁弹性最大，在其他条件不变的情况下，一定范围内改变心室舒张末容积，会得到一系列压力-容积环，连接这些环的收缩末点，可以得到一条直线，它代表了心室收缩末的压力容积关系，其斜率为心室收缩末弹性，用Ees表示，是评估心室肌收缩能力的一个指标，当心肌收缩能力增强时，该曲线就会左移，Ees增大。连接心室收缩末点与横坐标上舒张末点对应点，得到另外一条曲线，代表了主动脉收缩末的压力与每搏量关系，其斜率为有效动脉弹性，用Ea表示(图21-5-3)，当心室后负荷增大时，在压力-容积环上该曲线会右移。如果以每搏量为横坐标，以主动脉收缩末压力为纵坐标，那么该条曲线则如图所示，Ea是评估心室后负荷的一个指标，假设每搏量为零就代表收缩末压力为零，那么Ea在数值上等于每搏量与主动脉收缩末压力的比值(图21-5-4)，它是相对综合的一项指标，综合了平流、脉冲或波动式以及反流等后负荷构成元素，是对阻抗的测量，受到心率的影响。在心脏射血过程中，当舒张末容积一定时，心室收缩末容积会随着每搏量的增大而减小，心室收缩末压力也会随之下降，而动脉收缩末压力却会随每搏量增大而增大，心室内压力和主动脉压力的较力决定了主动脉瓣的关闭或开放状态，那么心室收缩末压力和主动脉收缩末压力的平衡点就决定了每搏量的值，而这一平衡点实际上就是心室收缩末压力-容积曲线和主动脉收缩末压力-每搏量曲线的交点，即心室-动脉偶联关系(Ea/Ees)决定了每搏量及收缩末的压力。在相对密闭的弹性结构中，容量转移会引起压力改变，压力平衡点会限制容量的转移，而容量变化引起压力变化的程度即弹性，所以，压力平衡点直接受到心室及动脉两者弹性的影响，即Ees和Ea之间的平衡决定了每搏量和收缩末压力(图21-5-5)。在心室舒张末容积一定的情况下，随着心肌收缩能力增强，Ea/Ees降低，每搏量增加，收缩末压力升高;另一方面，在心室后负荷逐渐增加的过程中，Ees首先会代偿性增加，以维持Ea/Ees值，此时，每搏量不变，但收缩末压力升高，当Ea增加超出一定范围，Ees代偿无法与之相匹配时，则出现每搏量降低。

后负荷与心室收缩末弹性的比值(Ea/Ees)不仅决定了心室的射血量和收缩末压力，还决定了心室的容量-每搏量及容量-收缩末压力的反应性，即心室舒张末容积的变化对每搏量变化以及对收缩末压力变化的影响。当心肌收缩能力增强而后负荷不变时，Ea/Ees降低，此时心室容量-每搏量的反应性增加，即单位容量的变化导致的每搏量变化更大，心室容量-收缩末压力反应性也增加，即单位容量变化导致的收缩末压力变化更大。当后负荷增加，同时心肌收缩能力匹配性的增强，Ea/Ees维持不变时，心室容量-每搏量的反应性不变，但心室容量-收缩末压力反应性增加，当心肌收缩能力无法与后负荷增加相匹配时，就出现心室容量-每搏量反应性的降低。由此可见，通过调整后负荷的变化，可以调节心室-动脉偶联关系，进而实现对容量反应性的调控，这对于临床循环调整尤其是休克复苏液体的管理有重要的意义。老年人的血压及心功能对容量变化更为敏感也与此有关。随着年龄增长，动脉僵硬度增加，心室后负荷增加，Ea增加，Ees匹配性的增加，此时虽然Ea/Ees比值不变，但Ea和Ees在更高的位点实现匹配，此时，少量的容量变化即可引起血压的显著波动，容量少量增加，比如老年人少量输液，即可引起收缩末压力显著增高，后负荷增高，而同时心脏的储备功能已呈现降低，两者的匹配潜力或空间降低，心肌收缩能力代偿不足，则很容易出现心功能障碍，肺水肿，心输出量降低;相对应的，小剂量利尿剂应用，即可能出现血压显著降低;类似的，运动时心率增快，会导致Ea增加，当Ees不能随之增加时，即出现两者平衡位点的右移，每搏量降低。

进行血流动力学监测时，往往根据体循环阻力指数或肺循环阻力指数分别对左心室或右心室的后负荷进行调整。SVR对血管张力的反应是建立在循环恒流且流体均质的基础上，忽略了波动性。大动脉属弹性器官，而心脏搏血成周期性变化，所以血液在循环系统的流动中类似交流，而非恒流，所以SVR对心室后负荷的反应具有一定的局限性，在不同的病理生理状态及不同血管活性药物的干预下，可能出现高估或低估的情况。体循环阻力受到循环压力和心输出量的影响，临床应用时要对血流动力学数据进行综合分析，不能仅根据某一个数据的改变进行临床处理。例如，体循环阻力增加不一定就必须应用血管扩张药物。循环容量不足时可出现体循环阻力下降，这一方面是由于交感神经兴奋，阻力血管代偿性收缩，另一方面由于心输出量的减少使得体循环阻力的计算值增加。补充循环容量后，这两种原因都可以去除或缓解，体循环阻力也会相应下降。降低后负荷在休克患者的治疗中有着明确的意义，理论上讲降低后负荷有利于心肌功能的恢复，尤其是对心源性休克的患者。但在应用的过程中一定要注意维持足够的灌注压力，或与正性肌力药物联合应用。

对于重症医师而言，容量管理既是临床的基本功，同时也是极富挑战性的一部分，而容量状态和容量反应性评估则是重症患者容量管理的核心内容。容量过多引起静水压升高，器官水肿，影响器官功能的恢复，而容量不足则引起循环不稳定，组织低灌注，导致器官功能衰竭。在休克复苏早期强调的是充足的容量复苏，避免组织低灌注，但到了休克恢复期，则强调反向容量复苏，需要主动进行脱水治疗，减轻组织水肿，促进器官功能恢复。在重症患者的治疗过程中，容量状态评估是指对机体循环容量的整体评估，容量状态可能是过负荷的，也可能是容量不足的，需根据患者病理生理状态决定。容量反应性评估则主要评价心脏前负荷的储备功能，即增加心脏前负荷是否会引起心输出量相应的增加。在这里需要强调的是，存在循环内容量不足多伴随存在容量反应性，但存在容量反应性并不等同于存在容量不足，容量反应性更多的是反应心脏前负荷的潜能。

判断重症患者容量状态的方法一般包括容量相关的病史评估、临床表现评估、血流动力学评估。

明确患者最近的液体出入量情况，有无体液大量丢失的病史:有无失血、腹泻、多尿、大汗;有无严重的摄入不足等;基础心脏、肾脏功能情况;虽然既往病史可以为目前容量状态的判断提供一定的参考价值，但应注意既往的出入量情况并不能真实地反映患者目前的容量状态。对于重症患者而言需结合心脏前负荷指标来连续动态评估容量状态。

前负荷过低，临床表现为容量不足，如:低血容量性休克;而前负荷过高，在右心系统表现为体循环淤血，颈静脉怒张、肝大、水肿等;在左心系统表现为肺循环淤血，不能平卧、呼吸困难、咳粉红色泡沫痰。但在重症患者中，这些临床表现相对不典型，敏感性和特异性较差，往往还受到其他因素的影响。例如:在毛细血管渗漏综合征时，全身水肿明显，但循环血容量是不足的，此时前负荷是低的;在ARDS时，肺毛细血管通透性增加，也会出现呼吸困难、不能平卧等，但前负荷可能也是相对不足的。但临床评估在大多数情况下即可实现简单地对容量状态的半定量评估。

目前临床上可通过心脏前负荷监测、功能性血流动力指标、重症心肺超声、心输出量等血流动力学监测进一步准确地判断机体容量状态，进而明确容量治疗终点，并实现容量调整的滴定式治疗。目前通过心脏前负荷评估来判断容量状态，是较为常用的指标和方法。前负荷是指肌肉在发生收缩前所承载的负荷。心脏前负荷严格定义是指心脏舒张末期心肌纤维的初始长度。前负荷是指心脏前负荷生理上的客观数值的反映，包括压力负荷与容积负荷。临床上通过监测心脏前负荷来判断容量状态，心脏前负荷发生了改变提示容量状态发生了改变。心脏前负荷评估是临床上指导扩容治疗最为常用的方法之一。早期一般认为心脏前负荷数值越低，容量反应性就越好;反之，前负荷数值越高，容量反应性越差。但目前多个临床研究表明基础的前负荷数值并不能准确地评价和预测容量反应性。

在这里我们强调的是，心脏前负荷反应的是循环容量的多少，心脏前负荷动态监测是判断容量状态变化的主要指标，也是指导容量指标的目标。一般认为扩容后CVP较基础增加2mmHg以上，提示容量状态发生了较为显著的变化可以产生有效的心脏前负荷刺激。同样脱水治疗时，如心脏前负荷指标未出现下降，并除外了其他治疗干扰时(如血管活性药物)，则提示血管内容量未出现显著变化。心脏前负荷受到心功能、血管内容量、血管张力等因素的影响，容量状态提供的临床信息完全不等同于容量反应性，容量状态评估的多少相对于机体的不同病理生理状态而言。

CVP可近似于右房压(RAP)，是反映右心压力负荷和血管内容量指标，也是临床最常用的判断容量指导扩容治疗的指标，但目前其实际临床价值存在争议。在关于扩容治疗容量反应性的多个研究中显示，扩容治疗有反应组与无反应组中的基础CVP无显著性差异，基础CVP不能判断患者的容量反应性。Osman等人回顾分析96例感染性休克患者，其中因循环不稳定或低灌注给予的150次扩容治疗，同时监测循环系统的反应，结果显示以CVP＜8mmHg或CVP＜5mmHg预测扩容治疗后CI增加≥15%，阳性预测值均仅为47%。因此基础CVP不宜用来判断和预测容量反应性。但也有学者认为，基于Guyton及同事提出体循环平衡模型，体循环平衡为静脉回流(VR)和心输出量(CO)的平衡，MCFP和CVP的差值决定静脉回流，CVP作为静脉回流下游的压力，也可能是心输出量的决定性因素，可以作为液体复苏的合理目标。Magder等人观察研究心脏术后患者的扩容治疗，扩容治疗至 CVP增加≥2mmHg，以 CI增加≥300ml/(min·m ²)定义为扩容治疗有反应，结果显示CVP在0～20mmHg之间均存在对扩容治疗无反应者，而CVP＜5mmHg时，仍有 25%的扩容治疗无反应，但 CVP＞10mmHg，仅有 2.5%扩容治疗是有反应的，CVP10～12mmHg是早期经验性扩容治疗的合理上限。

PAWP反映左心室的舒张末压，过去曾经被认为是左心前负荷的“金标准”。但多个研究同样表明PAWP亦不能区分出患者对扩容治疗是否有效，不存在某一阈值来预测容量反应性。在急性肺损伤的研究中显示，与中心静脉导管比较，肺动脉导管指导的血流动力学治疗并不能改善预后和器官功能。在感染性休克的患者中，以PAWP＜12mmHg来预测扩容治疗有反应(CI增加≥15%)，阳性预测值为54%，同时结合SVI≤3.0ml/m ²，阳性预测值亦仅为69%。

在严重感染，外伤，急性呼吸衰竭，冠脉搭桥术后等不同类型的危重症患者均有研究证实，CVP或PAWP与心室舒张末容积(EDV)或每搏量(SV)无关联，CVP或PAWP的变化与心室舒张末容积(EDV)或每搏量(SV)的变化亦无密切相关。近期研究报道在健康志愿者身上，CVP和PAWP与心室的充盈程度也没有必然的关联，CVP或PAWP不存在一个给定的阈值来有效地预测容量反应性。的确，压力负荷受到测量、胸腔内压、心率、心肌顺应性等多种因素的影响，在准确反映心脏前负荷方面存在局限性，同时考虑到不同患者心功能曲线的特异性，基础CVP，PAWP难以准确、有效地评价和预测容量反应性。目前CVP 8～12mmHg、PAWP 12～15mmHg作为严重感染和感染性休克的早期目标指导性治疗的液体复苏目标，这仅为专家级别推荐的意见，缺乏大规模临床实验研究证实，以CVP、PAWP具体给定的数值作为容量复苏目标值得商榷。但CVP，PAWP作为心脏压力负荷的指标，也是扩容治疗安全性指标之一。

近来研究还发现，在正压通气时当CVP＜10mmHg，如胸腔内压瞬间增加30cmH ₂O，可引起CI下降超过20%;其他研究亦发现正压通气吸气相时，如上腔静脉塌陷超过36%则提示CVP＜10mmHg，其临床意义需进一步研究证实。

与压力负荷指标比较，容积指标能够更直接和准确地反映前负荷。在压力变化过程中保持相对独立，不会受到胸膜腔内压或腹内压变化的影响。传统容积指标监测如心室造影、超声心动描记技术、放射性核素技术等虽能准确测量心室容积，但较复杂、且不能床边进行。近年来随着临床技术的发展，心脏前负荷容积监测在应用上更为广泛。常包括:右室舒张末容积指数(RVEDVI)、持续右室舒张末容积指数(CEDVI)、胸腔内血容量指数(ITBVI)和全心舒张末容积指数(GEDVI)。

通过容积测量肺动脉导管，在测量心输出量的同时，计算机测定出注射后的热稀释曲线，并根据心内电极测定的心率按每次心搏计算曲线的对数衰减部分。通过计算心搏间的残余温度变化，计算机测出RVEF，RVEDVI=CI/(HR×RVEF)。近来还出现了连续心输出量热稀释导管，实现持续右室舒张末容积的监测(CEDVI)。RVEDVI为右室前负荷容积指标。数个研究表明RVEDVI与CI存在良好的相关性。有人报道在RVEDVI＞138ml/m ²，对补液治疗均无反应，而在 RVEDVI＜90ml/m ²，对补液有反应达100%;但也有研究表明部分RVEDVI＞138ml/m ²的患者，对液体治疗依然有反应，而RVEDVI＜90ml/m ²的患者，却对补液无反应。Christoph等人对心脏术后患者的研究发现，CEDVI较CVP，PAWP，LVEDAI更可靠地反映心脏前负荷的变化，ΔCEDVI与ΔSVI相关性良好，但亦不能预测容量反应性。

经温度-染料稀释心排血量(COTD)或单一温度稀释心排血量法(COST)的胸腔内血容量指数(ITBVI)，已被证明是一项比PAWP和CVP更好的心脏前负荷指标。目前临床上常用PiCCO的经肺热稀释技术测量得到 ITBVI，GEDVI。研究已证实 ITBV和GEDV之间有较好的相关性，通过回归分析总结出单指示剂法(冷指示剂)ITBV和GEDV之间的经验公式:ITBV=1.25×GEDV－28.4(ml)。Hoeft等和 Lichtwarck-Aschoff等在研究中严格控制了其他影响因素，证实CVP或PAOP与CI无关，而ITBVI与CI相关。在分别给予容量、儿茶酚胺和机械通气等多种治疗改变时，也只有ITBVI能反映前负荷的变化。后来又有许多学者在心脏外科、感染性休克、ICU重症患者做了大量观察证实。Hinder等利用食管超声测量左心室舒张末期面积来确定左心室舒张末期容量，并证明与ITBVI密切相关，两者均能反映心脏前负荷。Michard等学者在27例感染性休克患者的77次扩容治疗研究显示，扩容治疗有反应组GEDVI显著低于无反应组。在低GEDVI组(413～611ml/m ²)，扩容治疗有反应的阳性率为77%，在中间 GEDVI组(615～785ml/m ²)，阳性率为23%，高 GEDVI组(816～1174ml/m ²)，阳性率为 23%。GEDVI＞900ml/m ²，扩容治疗阳性率 20%，GEDVI＞950ml/m ²，扩容治疗阳性率 0%，GEDVI＜550ml/m ²，扩容治疗阳性率89%，GEDVI＜500ml/m ²，扩容治疗阳性率100%。

考虑到心功能曲线的多样性，对于单一个体而言，仅就一个给定数值前负荷参数，即使最为精确的前负荷数值，亦难以准确有效地区分出心脏处于心功能曲线的上升支或平台支，预测容量反应性。在临床中，对于大多数个体而言，当前负荷数值在正常范围上限或下限时，如:RVEDV(＜90ml/m ²或＞140ml/m ²)，LVEDA(＜5ml/m ²或＞20cm/m ²)，ITBV(＜750ml/m ²或＞1000ml/m ²)或 GEDV(＜600ml/m ²或＞800ml/m ²)，据此预测容量反应性还是有其实际价值的，而对于中间范围时，则不能区分出患者对扩容治疗是否有效，预测容量反应性意义十分有限。

临床工作中，需要强调的是多个指标、多种方法综合进行容量状态评估，需警惕单一指标对容量状态评估的局限性，例如不能简单认为急性肺水肿就绝对不能进行扩容治疗，此时对于肺这个器官而言，血容量越低，渗漏的可能就越少，但对全身组织灌注而言，可能存在容量不足，增加容量有助改善循环，临床治疗需要综合评估，实现个体化治疗。对于显著严重容量不足(例如失血性休克)或容量过负荷(例如心肌梗死所致的心源性肺水肿)结合临床病史及临床表现即可做作较为准确的判断，而此时更应注重在治疗过程中血流动力学评估，动态联系地监测心脏前负荷变化，有助于判断不同病理生理状态下的容量状态，确定治疗的目标。

容量反应性反映的是心脏前负荷的潜能。在急性循环衰竭或组织灌注不足时，一般会怀疑可能存在绝对或相对的容量不足，需评估是否存在心脏前负荷的潜能(即容量反应性)，常会选择扩容治疗来改善循环和组织灌注。扩容治疗后如果能观察到心率下降，血压上升，尿量增加，循环趋于稳定和组织灌注指标改善则提示扩容治疗有效。从病理生理的定义而言，存在容量反应性指通过扩容治疗后，CO或SV较前能得到明显增加(≥10%～15%)。由Frank-Starling机制，心脏具有异长自身调节的能力，严格地讲，只有当左右心室均处于心功能曲线上升支时，通过增加心脏前负荷，心输出量才能够得到明显的提高，即容量反应性好，通过扩容可以稳定血流动力学，提高氧输送，改善组织灌注;而只要有一心室处于心功能曲线平台支时，通过增加心脏前负荷，则难以进一步增加心输出量，即容量反应性差，扩容治疗难以获益反而可能带来肺水肿等容量过负荷的危害。因此容量反应性良好是扩容治疗的最基本前提。容量反应性评估主要回答以下两个主要问题:①机体对扩容治疗有反应吗?或扩容治疗有效吗?②机体对扩容治疗安全吗?即容量反应性评估可提供机体对容量治疗的安全性和有效的信息。

实际临床工作中，绝大部分患者心肺功能相对正常，液体耐受性好，一般扩容治疗不会引起容量过负荷的危险。但对于重症患者，特别是合并呼吸功能受累时，液体耐受性差，盲目的扩容治疗可能增加肺水肿的风险，影响预后。Michard等人回顾并荟萃分析多个扩容治疗的临床监测研究，对于存在急性循环衰竭或组织灌注不足［CI＜2.5～3.5L/(min·m ²)，SBP＜90mmHg，HR＞100～130次/分，尿量＜20～30ml/h等］时，临床医师怀疑可能存在容量的问题，而给予扩容治疗，其中容量反应性良好的仅为40%～72%，提示临床工作中可能存在着盲目的扩容治疗。近来ARDS液体管理策略的研究亦显示，与非限制性液体管理相比，限制性液体管理氧合指数明显改善，肺损伤评分明显降低，且ICU住院时间明显缩短。

预测容量反应性常用指标和方法　数十年以来，人们一直在寻找简单可靠并且敏感快捷的指标或方法来准确地预测容量反应性，试图区分出哪些重症患者通过扩容治疗可以显著提高心输出量，改善组织灌注，明显获益，进而减少扩容治疗的盲目性，提高扩容治疗的有效性，降低容量过负荷的危险。目前临床上常用的指标和方法包括:经心肺相互作用的功能血流动力学指标(SPV，PPV，SVV等)，容量负荷试验，被动抬腿试验(PLRT)。

心肺相互作用机制的现象在临床上早已观察到。正压通气时，人们发现动脉压的波形及压力值会随间歇的吸气与呼气发生升高与降低，呈周期性改变，血容量不足时，这种改变尤为显著，甚至可在自主呼吸时中也能观察到。有人称之为“逆脉搏反常现象”(reversed pulsus paradoxus)。前负荷动态指标的本质主要指通过吸气和呼吸导致肺循环血容量的变化来模拟“反向容量负荷试验”的效应，进而起到预测容量反应性的作用，也有学者称为功能性血流动力学指标。肺血容量约450ml，占全身血量9%。肺组织和肺血管可扩张性大，肺血容量的变化范围较大:用力呼气，肺部血容量减少至200ml;而在深吸气地可增加到约1000ml(自主呼吸)。自主吸气、正压吸气时，肺容积均扩张，但对肺血容量的作用相反。目前大量研究已证实前负荷动态参数预测容量反应性的敏感性和特异性均明显优于静态前负荷参数。呼吸周期变化对心肺相互关系的作用机制是复杂的，目前主要机制如下:

(1)基于Guyton及同事提出体循环平衡模型，VR=CO=ΔP/Rvr(MCFP-CVP)/Rvr，心功能曲线与静脉回流曲线交点，即反映了当前的血流动力学状态。心脏位于胸腔内，胸腔内压可以引起心脏顺应性的改变，导致心功能曲线的移动。在自主呼吸主动吸气时，胸腔内压下降，跨肺压下降，心功能曲线左移，因此主动吸气时，CO增加，CVP(RAP)下降，当心脏位于心功能曲线的上升支，这种效应将更加明显。同样，在正压通气时，心功能曲线右移，如果心脏位于心功能曲线上升支，CO则出现明显的下降。因此临床上通过监测呼吸过程中CVP变化幅度，SV(或脉压)变化幅度等可以判断心脏处于心功能曲线的位置，即可预测容量反应性，评价心脏前负荷储备能力。但常要求呼吸作用足够明显，胸腔内压变化显著，才能引起心功能曲线的移动。

(2)另外的观点认为，在机械通气时，吸气相胸腔内压增加，静脉回流减少，右室前负荷减少，同时跨肺压增加又引起右室后负荷增加，最后引起右室射血减少(在吸气末达到最低)，经过几次心搏后(即心肺传输时间，cardiopulmonary transit time，CPTT)，左室充盈随之下降，左室射血减少(在呼气末达到最低);另外吸气时，肺循环内血管受到挤压，引起左室SV一过性增加(即左心前负荷效应，left cardiac preload effect);同时胸腔内压增加，降低左室后负荷，有利于左室射血。目前认为左室SV周期性的变化主要与吸气时右室充盈，射血减少相关。因此，机械通气引起的左室SV变化幅度大则提示左右心室均处于心功能曲线的上升支，此时容量反应性良好。反之，如果左室SV变化幅度小，则提示至少存在一个心室处于心功能曲线的平台期，对液体反应差。

目前临床研究常用的功能性血流动力学参数包括:ΔRAP，Δdown，SPV，ΔPP，SVV 等。

1)ΔRAP:Magder等人对33例ICU患者扩容治疗进行观察研究，其中12例自主呼吸，21例正压通气，符合吸气均可引起PAWP下降＞2mmHg，液体治疗为给予生理盐水扩容至PAWP增加＞2mmHg，结果表明以吸气引起RAP下降≥1mmHg来预测CO增加0.25L/min，阳性预测值为84%，阴性预测值93%。但ΔRAP应用时需要主动吸气引起胸膜腔压力的明显下降，才能引起心功能曲线移动。这对于危重症患者而言，多数处于镇静和机械通气状态，这一点常难以实现，限制了临床使用。

2)Δdown，SPV:在机械通气时，呼气末的收缩压作参照值，将呼吸周期中收缩压的最大值与参照值之间的差值定为Δup，而将收缩压最低值与参照值的差值定为Δdown，即 Δup=SBP _max－ SBP _呼气末，Δdown=SBP _呼气末 －SBP _min。研究结果发现，血容量不足时，SBP _max－SBP _min的差值增大，并且主要是Δdown值增加所致。1987年Perel等对该现象进行进一步的研究，并将上述机械通气中收缩压值的变化正式定义为“收缩压变异”(systolic pressure variation，SPV)，即:SPV=SBP _max－SBP _min。Tavernier等对15例机械通气脓毒血症患者进行液体复苏进行观测，结果显示补液引起 PAWP和 LVEDV明显增加，SPV和Δdown也明显下降( P＜0.01)。对扩容治疗反应组和无反应组比较，LVEDV，SPV和Δdown在容量复苏前后有明显差别，而PAWP无区别。以Δdown≥5mmHg为界值预测每搏输出量增加≥15%，阳性预测值95%，阴性预测值93%。在失血性休克动物模型和感染性休克患者中研究亦证实，SPV能够敏感地反应血容量的变化，预测容量反应性。

3)PPV，SVV:类似于SPV，SVV和PPV指通过记录单位时间内每次心脏搏动时的SV或脉压，计算出它们在该段时间内的变异程度(以百分数表示)，据此预测容量反应性。考虑到收缩压变异(SPV)受到胸腔内压的影响，目前认为脉压变异(PPV)更能准确地反映左室SV的变异幅度，能够更准确地判断循环系统前负荷状态，预测容量反应性。SVV和PPV的数值越大，提示通过扩容治疗CO增加就越显著，容量反应性越好。Michard等人报道了PPV在感染性休克及ARDS患者中应用，目前大量临床研究已证实在机械通气的不同患者中，PPV可以准确地预测容量反应性，其阳性预测域值在10%～15%。Kramer等研究了冠脉搭桥手术的患者后认为在预测容量反应性方面PPV远优于CVP和PAWP，以PPV≥11%为界值预测扩容治疗后CO增加＞15%，敏感度100%，特异度93%。研究表明SVV≤10%，扩容治疗无效，提示容量反应性差，应避免输入过多液体。SVV通过PiCCO的脉搏轮廓技术实现心输出量的动态实时监测而获得，理论上SVV能更准确的反映左室SV的变化。但也有研究质疑经脉搏轮廓技术(PiCCO)测量的每搏输出量的准确性。近来还有研究表明，经脉搏指氧波形变异率，中心静脉压变化指数Cvci(%)也可以较好的评价容量反应性，区分出患者对扩容治疗是否有反应。

需要指出的是，动态参数临床应用常受到其他条件的制约，存在一定的局限性。其应用要求固定潮气量的容量控制通气，Vt在8～12ml/kg，其变异幅度还受到潮气量大小的影响，研究表明在低潮气量容量控制通气时，PPV的预测容量反应性有效域值也应相应有所下降。另外存在其他的因素引起每搏量幅度变异时，如:有心律失常，自主呼吸，动态参数则不能有效预测液体治疗反应性。在感染性休克患者，PS模式通气，SVV不能预测容量反应性。有学者总结了PPV应用的Checklist表如下:

4)PPV Checklist表

√机械通气，并且无自主呼吸?

√低HR/RR(严重窦缓、高频通气)?

√保护性通气策略(Vt≥8ml/kg)?

√窦性心律?

√胸壁顺应性正常(胸腔关闭、无连枷胸)?

√严重的心脏瓣膜病变?

√心功能不全(右心或左心)?

√腹腔内压是否正常?

应用动态指标判断容量反应性时，需要注意考虑到其影响因素，以免导致临床的误判，例如急性肺心病/肺动脉高压，PPV及SVV往往很高，此时PPV一般多＞20%，但并非提示存在容量反应性，急性肺心病/肺动脉高压时应用PPV及SVV预测容量反应性容易出现假阳性;反之，在给患者进行高频通气时，PPV及SVV往往很低，此时PPV可＜5%，但并非提示不存在容量反应性，此时PPV及SVV预测容量反应性出现假阴性。

也称为快速补液试验，是目前临床最为常用的判断和评价容量反应性的方法。一般在30分钟内输入晶体500～1000ml或胶体300～500ml，并判断患者的容量反应性(血压增高及尿量增多)及耐受性(有无血管内容量过负荷的证据)，从而决定是否继续扩容治疗。早在1979年 Max H Wail提出 CVP，PAWP导向“2-5”，“3-7”法则，即在快速扩容的过程密切监测 CVP，PAWP的变化，进而判断下一步容量治疗的有效性和安全性。近年有学者提出mini-容量负荷试验应用更少的液体能更快地判断机体对容量负荷的反应，即1～2分钟内快速推注50～100ml生理盐水观察机体反应，但其需要床旁实时监测心输出量的变化，目前mini-容量负荷试验临床实用价值有待进一步证实。

临床启动容量负荷试验的常用标准是:低血压、心率快、尿少、乳酸高、灌注不足、ScvO ₂低、花斑。临床描述容量负荷试验时，需强调以下5个核心要素:①液体的种类;②液体的用量;③所用的时间;④预期病理生理效应(纠正低血容量、纠正心率快、纠正组织灌注、提高CO、提高尿量、提高充盈压等);⑤患者的特点(血流动力学、左右心功能、呼吸状态、潜在的疾患等)。

2015年针对容量负荷试验在ICU中应用现状的全球调查发现(在全球46个国家，311个中心，共纳入2213名患者):容量负荷试验所用的液体量:中位数500ml(500～1000ml);所用时间:中位数24分钟(40～60分钟);所用速度:1000ml/h(500～1333ml/h);启动指征:低血压(95%CI 57%～61%)，前负荷监测:静态前负荷指标 785/2213(36%)，动态前负荷指标483/2213(22%)，调查进一步发现容量负荷试验的结果对临床医师的液体管理行为影响有限。其结论认为容量负荷试验的操作流程尚缺乏统一标准，临床医师对容量负荷试验的临床应用及认识水平急需提高。

容量负荷试验是一种评价容量反应性的诊断性方法，并非治疗手段，当患者已明确诊断低血容量，进行快速补液治疗，则不能称之为容量负荷试验。

抬高下肢增加回心血量被作为休克早期的抢救措施之一。据文献报道，抬高下肢可起到类似自体输血的作用，可以快速地增加回心血量200～300ml。通过抬高下肢，快速增加静脉回流，增加心脏前负荷，起到快速扩容的作用，同时监测循环系统的反应，从而来判断循环容量和预测液体治疗反应，称为被动抬腿试验(the passive legraising test，PLRT)，也称为自体容量负荷试验。在某种程度上，被动抬腿试验相当于自体模拟的快速补液试验。抬高下肢引起的前负荷增加及心输出量改变的作用并不是持续存在的，一般可维持10分钟左右，研究表明多在下肢抬高后1～2分钟内观察到心输出量的明显改变，因此从技术上要求能够实时监测心输出量的变化，目前临床研究多使用经食管心脏超声技术监测在被动抬腿期间主动脉流速的变化来预测治疗是否有反应。

Boulain等人在39例急性循环衰竭机械通气的重症患者中的研究表明，PLR后引起SV的改变与快速补液引起的SV的改变密切相关( r=0.77; P＜0.001)。Monnet等人前瞻性研究71例机械通气患者中PLRT的应用，其中31例存在自主呼吸或心律失常，以补液后主动脉流速增加≥15%定义为对液体治疗有反应，得出以PLR后主动脉流速增加≥10%来预测心脏对液体治疗有反应，敏感性97%，特异性94%;以PPV≥12%预测心脏对液体治疗有反应，敏感性60%，特异性85%;在自主呼吸的亚组中，PPV≥12%预测液体治疗有反应的特异性仅为46%，而PLRT预测液体治疗反应并不受到自主呼吸和心律失常的影响。Lafanechere等人在22例急性循环衰竭，接受大剂量血管活性药的患者，以PLR后主动脉流速增加≥8%来预测液体治疗有反应，敏感性90%，特异性83%;PPV≥12%的预测液体治疗有反应，敏感性70%，特异性92%。

近来有研究者使用普通心脏超声技术监测主动脉流速PLR期间的变化，发现以PLR后主动脉流速增加≥10%～13%预测液体治疗有反应，敏感性和特异性均＞80%，可以区分出自主呼吸的患者能否从扩容治疗获益。PLR在实际临床应用过程中还存在一定局限性和关注点:①抬腿过程中需要强调实时进行心输出量及相关延伸指标的监测，但这也限制其临床应用，近来有学者研究抬腿过程血压的变化对容量反应性预测的效能;②抬腿过程中对交感神经刺激的识别;③抬腿体位要求。

在血流动力监测中，PLRT具有可逆性，可重复性，操作简单不需要额外增加容量等优点，并不受自主呼吸和心律失常等因素的影响，是一种具有广阔前景的评价容量反应性的方法，但仍需进一步大规模临床研究去证实。

临床上一般以扩容后CO增加10%～15%为判断容量反应性的金标准，临床上多通过经胸超声、食管超声、S-G导管、经肺热稀释法、脉搏轮廓法、电阻抗法进行测量，但临床实际应用存在一定的技术受限，人们也在寻找其他CO相关的替代指标来判断容量反应性。

研究证实血压并不能很好地反应心输出量的变化，但调查同时也发现在容量负荷试验中，血压仍然是目前临床最常用的判断指标之一，血压的变化在判断容量反应的价值亦受到人们重视。研究发现扩容后如有创脉压差(pulse pressure，PP)增加23%可以预测CO增加＞15%，特异性88%;如以无创血压来判断，则扩容后无创脉压差增加35%可以预测CO增加＞15%，特异性91%。需要指出的是，以血压的变化来判断容量反应性的敏感性较差，例如在感染性休克严重低血管阻力时，扩容后心输出量显著增加，但血压往往无明显变化，一般认为扩容后如血压无明显变化，不能以此判断不存在容量反应性。

重症患者心率受到多种因素的影响:疼痛、体温等。大多数在ICU的临床研究发现，无论在有反应或无反应的患者中容量负荷试验前后心率无明显变化。应用心率的变化判断容量反应的价值有限，但需要强调的是，在严重低血容量时，扩容后心率显著下降(HR下降＞15%)则提示存在容量反应性。

近来还有学者研究扩容后SvO ₂如增加2%可以预测心输增加＞15%，有助于判断是否存在容量反应性。需要强调的是，在判断容量反应性评价指标的选择上，需根据临床需求来决定，对于病情危重，血流动力学不稳定的患者应争取应用心输出量的变化来判断容量反应性，便于进行滴定血流动力学治疗。

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每个血流动力学参数都具有某个特定方面的病理生理意义，也都具有一定的局限性，所以，临床监测时多在同一时间点测量多个参数或相关的一组参数，通过对这些参数的综合分析来判定在这一时刻的病情状态。可以这样认为，几乎任何一对或一组血流动力学参数之间都可以有一定的相关性，连续地监测这些相关性的变化可以动态地反映出病情的演变，也构成了对患者的血流动力学监测。这些相关性所涉及的参数越多，其与病情实际状态接近的可能性也就越大。不同的医师对同一个患者的血流动力学参数可以有不同的判断方式，甚至得出完全相反的临床处理结果。所以，临床医师应用血流动力学监测的能力不但取决于可以获得这些参数和了解这些参数的真实意义，而且更重要地取决于对疾病的理解或者说是取决于自己的医学水平。因而，对于每一位从事重症医学事业的医师来讲，对血流动力学参数的综合分析能力的提高是一个需要不断学习的过程。

心室功能曲线所表达的是心室的前负荷与心室每搏做功之间的关系，出于临床应用的方便，心室的前负荷多采用压力指标，如CVP或PAWP。心室功能曲线根据Starling定律来表达相应心室的做功状态。左心室功能曲线可分为在充盈压力较低时的上升阶段和充盈压力较高范围内的平台阶段。由于右心室的后负荷较低，做功较小，右心室功能曲线每搏做功指数较低，且平台阶段不显著。下面以左心室功能曲线为例进行说明(图21-7-1)。

根据Starling定律，心室的前负荷越大，心室所做的功也就越大。若以曲线A为心功能正常时的LVSWI随PAWP的变化关系，那么，曲线B为心功能中度抑制，而曲线C为心功能重度抑制。可以看出，当心脏功能抑制，心肌收缩力下降时曲线变为低平。心脏表现出在过高的前负荷状态下，心脏的做功不能相应增加，每搏输出量下降，临床上表现出典型的心力衰竭。在临床监测中，根据同时测量的PAWP和LVSWI可以在图中标出相应的心功能点。曲线A、B、C代表了不同心脏功能状态下心功能点随PAWP变化的移动轨迹。如果连续进行心功能点的测量，不仅可以动态反映患者心脏功能的变化情况，而且，结合心功能点的移动与治疗的关系还可以反馈性对临床治疗进行定量性指导。

当心脏功能受损逐渐加重，心肌收缩力逐渐下降时，曲线A向曲线B，甚至曲线C方向移动。应用正性肌力药物可以使曲线回升，由曲线C向曲线B，甚至向曲线A方向移动。进行扩容治疗时，心功能点沿不同的心功能曲线向PAWP增大方向移动。利尿或脱水治疗时心功能点则向相反方向运动。有时，一种治疗方法的作用结果可能是多方面的。例如，在心力衰竭、PAWP过高时，应用血管扩张药物一方面减低了心脏的前负荷，使心功能点沿心功能曲线向PAWP较低的方向运动;另一方面由于心脏前、后负荷状态的改变，心肌顺应性的增加以及冠状动脉灌注的可能改善，心肌收缩力也会有所增强，这种结果可使心功能曲线高抬，由曲线C移向曲线B。所以，心功能点实际上是移向坐标区域的左上方。心室功能曲线可以作为一种具体的监测方法应用于临床，同时，也表达了进行血流动力学监测的基本的理论。

心功能分区图(图21-7-2)反映的是心输出量与左心室前负荷之间的相互关系，通过CI和PAWP构成的坐标图。

坐标图以CI为纵坐标，以PAWP为横坐标，分别以CI 2.2L/(min·m ²)和PAWP 12mmHg将坐标图分为四个不同的区域。每个区域代表了心脏功能的不同状态和相应的治疗措施。第一区提示，CI在正常范围，PAWP没有增加，所以，第一区显示正常范围，不需要特殊的治疗;第二区的CI低于正常范围，PAWP没有明显增加，那么，CI减低的原因可能是因为心脏的前负荷不足，或是心肌收缩力下降。相应的治疗方法则是增加心脏的前负荷，或是应用正性肌力药物;第三区提示CI在正常范围，PAWP高于正常，提示心脏处于高负荷的代偿状态。但是心脏仍然可以代偿过高的前负荷，保持心输出量在正常范围。这时应了解心脏前负荷过高的原因，应用利尿药物或血管扩张药物调整心脏的前负荷，维持心脏的最佳做功状态;第四区提示CI低于正常，同时PAWP增高，这时患者已经处于临床上所谓典型的充血性心力衰竭状态，治疗上应该以减少前负荷及增加心肌收缩力为主。

从这个示意图可以看出，心功能分区图不但可以明确表明患者当时的心功能状态，而且也同时指出应有的治疗原则。在进行血流动力学监测时，可以将患者的心功能点标在心功能分区图中，根据心功能点所处的区域对病情进行监测及进行应有的治疗。动态地监测心功能点的变化可以了解疾病发展变化的趋势和治疗效果，不仅可以确定治疗的方向，而且对治疗可以有定量的治疗作用。

血流动力学的ABC理论是应用血流动力学监测对循环功能进行支持性治疗的基础理论(图21-7-3)。

根据Starling定律，在正常情况下，随着心室舒张末期容积的增加，每搏输出量也相应增加(曲线1)。当心肌收缩力受损时，每搏输出量随舒张末容积的增加而增加的程度明显下降，曲线呈低平状态(曲线2)。在进行临床血流动力学监测时，将每次测量的数值在图中标记出的点称为心功能点，D点则是治疗的目标点。

如果初次测得患者的心功能点为A点，那么，应用心脏正性肌力药物和进行扩容治疗都可能使A点移向D点。如果首先应用心脏正性肌力药物，正性肌力药物可以使曲线2移向曲线1，从而使A点沿虚线方向直接移向D点。如果首先进行扩容治疗，增加心脏的前负荷，若心肌功能正常，A点会沿曲线1移向D点，这是临床上所期望获得的结果;如果心肌功能受损，A点则沿曲线2移向B点。此时再应用正性肌力药物，心功能点则由B点移向D点。从A点不同的移动方向中可以看出，由A点到B点首先调整了心脏的前负荷，尽可能发挥了心脏自身的代偿作用，之后应用正性肌力药物使心功能点由B点移向D点，这时应用正性肌力药物的剂量明显少于由A点沿虚线移向D点所需的正性肌力药物的剂量，从而，正性肌力药物所产生的副作用也明显减少。所以，A→B→D是将心功能点由A点移向D点的最佳选择。同理，如果患者的心功能点在C点，将心功能点由C点移向D点的最佳选择是C→B→D，而不应是由C点沿虚线直接到D点。

从这个示意图可以看出，心脏每搏输出量不足可能是由于或同时并存前负荷过多或前负荷不足，调整心脏前负荷是增加每搏输出量的首要治疗措施。只有在心脏处于自身最佳的做功状态后应用正性肌力药物才有可能取得最佳的治疗效果。对于心功能不全的患者一味地强调脱水或盲目地进行补液都同样带有片面性。这个理论就是血流动力学的ABC理论。

心室的压力-容积曲线(图21-7-4)也可被称之为压力-容积环(P-V Loop)，表达的是在一个心动周期中心室内压力与容积的变化关系。它汇集了影响每搏输出量的主要因素。通过压力-容积环不仅可以了解到心室在射血过程中的血流动力学变化，而且可以动态地监测临床治疗的效果。下面试说明左心室压力-容积环。

如果将图21-7-4中横坐标设为左心室内容积，纵坐标为左心室内压力，粗实线表示的曲线ABCD则为左心室压力-容积环。左心室压力-容积环从A点开始，心室等容舒张期末，左心室内压下降至低于左心房压力，二尖瓣开放，左心室开始充盈。随着左心室被逐渐充盈，心室内容积逐渐增加，压力也有所增加，曲线由A移向B。从曲线AB中可以看出心室舒张期的压力与容积的变化不是直线关系，这条曲线实际上代表了左心室的顺应性。在B点，二尖瓣关闭，左心室开始收缩，首先是等容收缩期，左心室内压力急剧上升，容积不变，压力-容积环上出现BC段。这种压力的上升很快使主动脉瓣膜开放(C点)，心室射血开始。在射血过程中，左心室继续收缩，心室内压仍然继续升高。之后，主动脉瓣膜关闭(D点)，心室射血完成。这时仍然有40～50ml血液存留在左心室内，这是正常的收缩末容积。D点之后，心室进入等容舒张期，左心室内压力急剧下降，容积并不发生改变，形成压力-容积环的DA段。随着左心室内压力的继续下降，直至压力低于左心房内压，二尖瓣开放，压力-容积环到达A点，开始另一心动周期。

从压力-容积环中可以看出，与B点相应的横坐标值为左心室舒张末容积，而相应的纵坐标值为左心室舒张末压力。BC段与AD段之间的距离为左心室SV。D点的横坐标值为左心室收缩末容积。心功能发生改变时可出现相应部位的移动或出现整个曲线的位移。当心肌收缩力减弱，收缩期无法产生原有的压力，如果舒张末容积没有代偿性增加，则表现为:SV减少，收缩末心室容量增加(细实线所示)。如果心室舒张末容积增加，心肌收缩力和后负荷维持不变，则SV相应增加(虚线所示)。如果心室后负荷增加，舒张末容积代偿性增加，则表现为整个压力容积环右移(间断实线所示)。压力容积环完整地反映了整个心跳周期中心室内压力与容积的变化，较为全面地表述了心脏功能的影响因素。

由于左心室和右心室的心室结构及顺应性有明显的不同，所以调整前负荷对左心室或右心室会产生不同的影响。左、右心室的结构不同，其顺应性也有明显的区别。右心室的心肌较薄，顺应性较高。当右心室的舒张末期容积增大时，右心室可出现明显扩张。严重时可导致室间隔向左心室突出。在心动周期中室间隔出现反常运动。如果右心室内压继续增高，室间隔不仅在舒张期发生左移，而且在收缩期也发生左移。使左心室的容积明显减小，左心室的顺应性也明显下降。

通常情况下，左心室与右心室的输出量相等，静脉回流量相等。虽然左右心室的舒张末容积和压力的变化趋势一致，但由于顺应性的区别，左右心室的容积和压力可以不同。在正常情况下，左心室与右心室的心功能曲线基本上是平行的。虽然压力的绝对数值不同，但左心室和右心室的压力变化是相关的。对前负荷进行调整时，左心室和右心室的变化应当是基本一致的。可是，输液量过大，仍然可导致左心室和右心室的负荷共同增加，出现肺水肿。当左心室功能衰竭时，左心室功能曲线变为低平，右心室的输出量随前负荷升高而增加的幅度明显高于左心室。从而，右心房压力略有增加时，左心房压力就会明显增加，甚至超过血浆的胶体渗透压(约24mmHg)，导致严重的肺水肿。这时，左心室和右心室的压力变化并不呈平行关系，小量的输液即可导致左心室的前负荷过多。所以，这时的前负荷调整应当是以减少回心流量和降低血管张力为主。在右心室功能衰竭时，右心室要求有较高的前负荷才能维持输出量的正常，才有可能为左心室提供足够的前负荷。在这种情况下，应当维持右心室有足够的前负荷，如果进行脱水或血管扩张药物，可导致严重的后果。当双侧心室都发生功能衰竭时，左心室和右心室的容量和压力的变化又趋于平行关系。发生肺水肿的可能性明显低于单纯左心室功能衰竭时，双侧心室的心输出量对前负荷变化的反应又趋于一致，但增加前负荷并不能使心输出量明显增加。

一般来讲，心输出量与心肌收缩力呈正相关。由于心输出量与每搏输出量相比，增加了心率的影响，故每搏输出量较心输出量与心肌收缩力更具有相关性。在其他影响因素不发生改变的情况下，心肌收缩力增加，每搏输出量也相应增加。但除了受到心肌收缩力本身的影响之外，每搏输出量同时也受到心室前负荷与后负荷的影响。心室射血分数在一定程度上减弱了前负荷的影响，可以作为在应用每搏输出量判断心肌收缩力时的补充指标进行分析。当心肌收缩力下降时，由于心室扩大，心脏前负荷增加，每搏输出量可以保持不变，但心室射血分数已经明显下降。应当注意的是心室射血分数同样也受到后负荷的明显影响。

心室每搏做功指数是临床上较为常用的反映心肌收缩力的指标。每搏做功指数通过测量心室在射血过程中实际做功的情况，综合了心脏前负荷、后负荷对心肌收缩能力的影响。一般认为，心室每搏做功指数较每搏输出量与心肌收缩力更具有相关性。心室做功指数同样受到心室前负荷的影响，在前负荷不变的情况下监测心室做功指数的改变则更说明了心肌收缩力的变化。临床上应用左心室功能曲线可发现左心室的做功指数随左心室的前负荷的增加而增加。但是，当应用儿茶酚胺类药物时，如应用多巴酚丁胺可使心室功能曲线向左上方移位。表达了在相同前负荷条件下，心室做功指数增加，提示心肌受到等长调节的影响，心肌收缩力增加。

在不同前负荷条件下测量心室压力-容积曲线，将每条曲线上的收缩末点连接成一条直线，这条直线称之为心室收缩末斜率。这条直线的位移，尤其是斜率的改变更直接地反映了解心肌收缩力的变化，其斜率与心肌收缩力呈正相关。当然，收缩末斜率仍然是了解心室做功状态的综合指标，但这种斜率的改变受心室负荷，尤其是受心室前负荷的影响极小。

另外，心脏指数或每搏输出量与后负荷的关系曲线也可被用于对心肌收缩力的监测。心脏超声技术被应用于临床监测以后，为对心肌收缩状态的评价提供了一些更为直观的测量手段。可以直接观察并测量心室壁的运动和收缩期增厚的情况，监测心室整体运动功能(如测量射血分数、短轴缩短率等)和节段性运动功能(如心室壁节段运动图)。尤其是在三维成像及自动边界测量技术被应用于临床后，为心肌功能的监测提供了更广阔的前景。

氧作为组织细胞代谢的必要物质，对机体器官功能产生着重要的影响。氧在体内的运输和代谢的改变在极大的程度上反映了疾病的发生发展情况。将氧作为疾病的诊断指标应用于临床已经有多年的历史，多被应用于反映某个目标器官的功能状态。随着血流动力学理论的发展和临床应用的普及，氧已经不仅被用于诊断，而逐渐地作为连续的、动态的监测指标被用于临床，成为血流动力学监测的重要组成部分。

人体所需的氧从周围环境到组织细胞被传递的过程是一个由多种因素影响的复杂过程，主要包括了:肺脏的吸入、血液的携带、循环的输送、组织细胞的摄取和利用几个方面。在正常情况下，这些因素不同程度上影响并调节着机体在不同状态或不同组织器官对氧的需求。如在剧烈运动时出现呼吸加快、心输出量增高，以满足肌肉组织对氧的需求。在病理状态下，可出现心输出量改变、循环容量不足、甚至呼吸衰竭，这些因素的改变将最终导致组织缺氧。由于氧在组织中不能被储存的特点，组织细胞每时每刻都需要不断的氧的供给。这就使得纠正组织缺氧不仅成为支持性治疗的主要目标，也成为评价器官功能及指导临床治疗的主要手段。从而，对氧输送(oxygen delivery，DO ₂)及其相关指标的监测在危重患者的治疗中具有极其特殊的意义。

外界环境中的氧经过肺脏的通气和弥散功能进入血液。在血液中，氧主要是以与血红蛋白结合的形式存在于红细胞内。每克血红蛋白可结合1.34ml的氧。如果血红蛋白浓度为15g/dl，那么，100ml动脉血中可结合20ml的氧。氧在血液中的另一种存在方式是以物理溶解的状态。在标准状态下，氧在全血中的溶解系数为0.022ml/ml。那么，在动脉氧分压为100mmHg时每100ml的血液中溶解的氧仅为0.3ml。血液中物理溶解的氧数量甚微，几乎可以忽略不计，但在氧的交换过程中却起着十分重要的作用。在肺部，氧进入血液首先以物理溶解的状态提高氧分压，之后才进一步与血红蛋白结合。相反，在组织中首先是溶解状态的氧从血液中逸出，血液的氧分压下降，然后，结合状态的氧从血红蛋白中分离出来补充溶解状态的氧。由此可见，溶解状态的氧决定着结合状态氧的量，而结合状态的氧是氧在血液中的主要运输方式。

经过氧合的动脉血在左心泵的作用下，通过动脉系统及微循环到达组织。正是在这个过程中，DO ₂所表达的是在单位时间内由左心室送往全身组织氧的总量;或者说是单位时间动脉系统所送出氧的总量。DO ₂的表达式为，

式中的CO为心输出量，CaO ₂为动脉血氧含量。CaO ₂主要取决于动脉血氧饱和度(SaO ₂)和血红蛋白含量(Hb)。所以，大致上可以认为，DO ₂主要受循环系统(CO)、呼吸系统(SaO ₂)和血液系统(Hb)的直接影响。Bihari等人报道，正常人在静息状态下的DO ₂约为500～700ml/(min·m ²)。

在微循环水平，血液中所携带的一部分氧被组织细胞摄取，动脉血中的氧含量逐渐减少，动脉血也逐渐演变成为静脉血。在这个过程中，组织细胞实际消耗氧的量称为氧耗量(VO ₂)，可以用DO ₂与静脉系统带回右心的氧量的差值来表示。

其中CvO ₂为混合静脉血的氧含量。在正常情况下VO ₂应该与组织的氧需量相等。一旦出现VO ₂小于氧需量，则表示发生了组织缺氧。应注意VO ₂与组织氧需量是不同的两个概念。组织细胞摄取氧的能力的大小对VO ₂有较大的影响。反映组织氧摄取能力的主要指标为氧摄取率(O ₂ext)。

在正常静息状态下VO ₂约为120～160ml/(min·m ²)，相应的O ₂ext为22%～30%。

通常是指混合静脉血氧饱和度。混合静脉血实际上是经过全身各部分组织代谢后的血液。在氧代谢方面混合静脉血的氧含量代表着经过组织代谢后循环血液中所剩余的氧。最佳的混合静脉血标本应当来自肺动脉血。对于缺氧，临床上往往会首先想到进行动脉血气分析检查，了解动脉血的氧分压和氧含量。在有足够的心输出量的情况下，这部分氧含量代表了身体可以输送到各部分组织中氧的量。但是，缺氧实际上是指组织缺氧。在危重患者，尤其是处于休克状态的危重患者，只了解动脉血液的氧分压和氧含量，实际上并不能反映组织水平的缺氧。动脉的氧含量正常或升高并不能除外组织缺氧的存在。因为，组织缺氧同时还受到循环系统对组织的灌注情况、血红蛋白含量、组织的氧摄取率、组织的氧耗量、组织的需氧量、氧解离状态、细胞的氧利用情况等多种因素的影响。所以，混合静脉血的氧含量可以被认为在极大的程度上反映了这些因素的共同后果。如果将动脉血气和混合静脉血气结合起来进行分析，则对组织缺氧可以有更全面的了解。另外，还可以通过混合静脉血的分析对组织代谢产物进行分析，进一步了解组织的代谢情况。一些特殊性检查，也需要混合静脉血标本。

DO ₂及其相关指标的测量可以通过不同的方法，但是，真正受到充分重视是在20世纪70年代Swan-Ganz导管广泛应用于临床之后。Swan-Ganz导管不仅进一步完善了血流动力学的临床应用，而且，由于可以容易地获取混合静脉血标本，为进一步认识氧在体内的转运和代谢过程并真正使DO ₂及其相关指标用于临床奠定了基础。虽然，在采用Swan-Ganz导管测量值计算DO ₂与VO ₂相关性方面尚有争议，但是将DO ₂赋予可监测性的本身即是基础医学理论向临床实践的一大迈进。另外，VO ₂也可通过代谢车(metabolic cart)直接测得。近年来，一些呼吸机也可以显示单位时间内机体消耗氧的量。

组织器官功能的维持需要不断地氧的供给，这些氧来自于DO ₂。由此，从理论上讲，DO ₂与VO ₂一定是相互关联和相互影响的。已经有大量的报道表明，在正常生理情况下，当DO ₂大于一定范围时，VO ₂与DO ₂及血流量之间无任何相关性，称之为VO ₂呈DO ₂非依赖性。而当DO ₂小于这个值时，VO ₂随DO ₂的变化而变化，VO ₂与DO ₂之间有明确的相关性，称之为VO ₂呈DO ₂依赖性。DO ₂的这个范围称为临界值。在组织氧需量恒定的情况时，DO ₂的临界值等于组织的氧需量。由此可见DO ₂与VO ₂的相互关系表现为双向性。也就是说，当DO ₂高于临界值时，VO ₂呈DO ₂非依赖性;而当DO ₂低于临界值时VO ₂呈DO ₂依赖性。有研究发现，人体在麻醉状态下的DO ₂临界值为330ml/(min·m ²)。继续增加DO ₂并不引起VO ₂的改变。可以认为，这时组织已经得到足够的氧，增加DO ₂并不引起组织氧需量的增加，不影响VO ₂。但是，当DO ₂小于临界值时，组织所消耗氧的量受到了循环送来氧量的限制，VO ₂的升高依赖于DO ₂的增加。这种DO ₂的依赖性提示组织中存有可偿还性的氧债(图21-8-1)。

不同患者的VO ₂或者同一患者在不同状态下的VO ₂可以是不同的，这种现象给临床患者的判断带来一定的困难。有人提出可采用氧负荷试验(oxygen flux test)的方法。氧负荷试验的理论基础是在正常状况下VO ₂呈DO ₂非依赖性。具体的方法是在测量VO ₂与DO ₂后，在短时间内增加DO ₂(如30分钟)，假定组织的氧需量在较短的时间内是恒定的，再测量与DO ₂相应的VO ₂。如果在DO ₂明显升高时VO ₂仍然保持不变，提示组织中不存在氧债;如果VO ₂随DO ₂的升高而增加，提示组织缺氧的存在，并且有可能被提高DO ₂所部分偿还，甚至完全偿还。根据相同道理，在条件允许的情况下迅速降低DO ₂，同时监测VO ₂的变化也可以得到相应的结果。

氧输送与氧耗量的相关性从理论上解释了机体的氧供与全身的组织氧耗之间的关系，并可以间接的反映组织的氧需量。应当认为，对氧输送及其相关指标的理解从理论上将对组织缺氧的监测具体量化，并直接应用于对临床治疗指导，同时强调了器官之间的相互影响，解决了临床上多年来的难题。对危重患者DO ₂与VO ₂相关性的研究始于1973年。Powers等人首先提出在危重病情况时DO ₂与VO ₂相关性的异常改变。之后又有大量不同作者的陆续工作证明了这种相关性的存在及DO ₂临界值的临床意义。但是，在实际应用中氧输送与氧耗量的双向相关性目前尚有一定的局限性。

首先，对氧输送与氧耗量的这种相关性的解释是建立在组织氧需量恒定的基础上的。如果组织的氧需量发生变化，不仅会影响氧输送的临界值，而且会影响这种双项相关性与组织缺氧的关系。机体的组织具有对氧适应性(oxygen conformity)。如，当骨骼肌缺氧时，出现疲劳，活动减少，氧需量也随之减少;肾小球滤过率下降时，肾小管重吸收所做的功也减少，氧需量也随之下降。而肾血流量增加时，氧需量也随之增加。从而，减少的氧耗量可能仍然等于氧需量，并不出现组织缺氧。那么，氧耗量与氧输送的依赖性实际上是氧需量和氧输送的依赖性。

其次，氧输送与氧耗量的相关性主要反映的是整个机体的状态，而不一定代表局部组织或器官的氧合状态。

再次，氧输送及其相关指标不反映组织细胞水平的氧利用情况，不是纠正组织缺氧的最终指标。另外，在数据计算中的一些问题，如“数学偶联(mathematic coupling)”和“数据整合(pooling data)”可能会影响氧输送与氧耗量之间相关性的实际意义。

在重症患者的临床监测中，我们所提及的缺氧应该是指组织缺氧。由上述有关氧输送的理论可知，对于缺氧的诊断与监测仅靠动脉血气是远远不够的。DO ₂及其相关指标的临床应用使对危重患者缺氧的监测和认识向组织水平又迈进了一大步。把提高DO ₂作为支持性治疗的目标，可以有效地协调在多个器官支持性治疗中所出现的矛盾，将多种不同的治疗方法和思路系统化。但同时应当看到，DO ₂实际上反映了整个机体的氧供给状况，而整体的DO ₂不一定反映在组织水平上氧的改变。维持循环功能的主要目标是保证组织的灌注，满足组织细胞对氧的需求。一些研究表明，动脉血pH值(pHa)虽然也在一定程度上反映了组织氧利用，但pHa的改变反映了包括胃肠道在内的全身组织氧利用的状态，并严重地受到局部组织灌注程度的影响。pHa的改变可能出现较晚且不敏感，又易受到治疗的直接影响。组织灌注不良不仅导致局部组织缺氧，而且又使全身性治疗无法在局部充分发挥作用。而pHi则更进一步地反映了组织水平上氧利用的真实改变，是判断组织灌注更为敏感的指标。但是，单纯监测pHi的变化对如何实施具体的临床治疗，目前尚缺乏反馈性直接指导意义。与此同时，对DO ₂及相应指标的监测可具体地指导临床治疗，但不一定达到组织水平。由此，结合应用这两组指标可以起到功能互补的作用，使临床监测对治疗的指导作用上升到一个新的水平。

氧输送及其相关指标不仅可用于对循环系统、呼吸系统的功能监测，更重要的是可用于对机体整体的灌注状态，甚至局部器官或组织的功能状态和灌注情况的监测。氧输送所表达的是在单位时间内由左心室送往全身组织氧的总量;或者说是单位时间动脉系统所送出氧的总量。氧输送主要受循环系统、呼吸系统和血红蛋白含量的直接影响。氧输送概念的提出使临床治疗注重了器官之间的相互关系及治疗的相互影响，并将氧作为敏感的监测指标对病情的演变和治疗的效果进行定量的监测。同时，根据血流动力学对休克进行临床分类，指出了血流动力学改变的中心点，成为循环功能支持性治疗的关键。这样，大大地提高了对病情的理解程度和治疗的准确性。

维持组织灌注和纠正缺氧应从提高氧输送做起。在休克的不同类型当中，低血容量性休克、心源性休克和梗阻性休克的共同特点是氧输送减少。所以，这三类休克的支持性治疗应以提高氧输送为原则。虽然，感染性休克时氧输送往往是正常或增高的，但维持较高的氧输送仍是目前治疗感染性休克的主要措施，也是目前临床上可行的基本措施。这是因为即使感染性休克在高氧输送条件下仍有很高的死亡率，但如果氧输送下降则可使组织缺氧更为加重，为原本死亡率很高的感染性休克雪上加霜。在组织细胞水平改善氧利用及控制机体的炎性反应方面的措施目前基本处于实验研究阶段。有些方法虽然可初步应用于临床，但效果尚待进一步观察。虽然这些研究工作距临床实际应用尚有一定距离，但对临床治疗概念和方法的更新有着方向性的意义

对氧输送的监测包括了循环、呼吸和血液三方面的主要参数。在监测的过程中，不仅要监测氧的供给，而且要了解组织氧供与氧耗、组织氧需量之间的关系。

在正常情况下，细胞可从循环中得到足够的氧。细胞所需要氧的量等于实际的氧耗量。当细胞所能获得的氧量逐渐减少，细胞首先通过提高自身的氧摄取能力，以维持氧耗量的恒定。当氧进行性下降，低于一定范围，超过了细胞的代偿能力，氧耗量则开始下降，细胞处于缺氧状态。如果我们把氧输送(心输出量与动脉氧含量的乘积)认为是左心向全身所输送氧的总量，氧耗量(动脉-混合静脉血氧含量之差与心输出量的乘积)为全身实际消耗氧的总量，那么当氧输送低于一定值，不能满足组织细胞的需求，氧耗量也随之下降，呈氧输送依赖性。当氧输送逐渐增加，氧耗量也相应增加，直至氧耗量与组织的氧需量相等。之后氧耗量不会随氧输送的继续升高而增加，呈氧输送非依赖性。这个可以满足氧耗量与组织氧需量相等的氧输送的最小值为氧输送的临界值。有人报道，正常人在麻醉状态下的氧输送的临界值为330ml/(min·m ²)。心源性休克、低血容量性休克和梗阻性休克都以氧输送降低为主要特点。而感染性休克时的氧输送往往是正常或增高的，但常伴有氧输送临界值的升高和氧摄取率的下降。这就更容易使氧耗量的变化呈氧输送依赖性，提示组织缺氧的存在。根据这个原理，在对休克的治疗时就可以将纠正组织缺氧、消除组织中的氧债为实际目标，并根据对具体参数的监测反馈性指导临床治疗，真正做到以氧输送可以满足组织的氧需量为治疗原则。

那么，临床上应如何掌握氧输送的最佳水平?从理论上讲，应将氧输送提高到可以满足组织细胞氧代谢的需要，但在临床实际应用中尚缺乏定量性的指标。根据氧输送与氧耗量的双项性关系，可以监测组织缺氧并指导临床治疗。当氧耗量呈氧输送依赖性时，组织缺氧存在。如若纠正缺氧，就要提高氧输送，保持氧输送在临界值以上水平。但正常状态下氧输送的临界值并不等于危重病条件的临界值，并且在临界值的实际测量中尚有一些局限性。使氧输送的临界值难以作为一个量化的数值应用于所有危重患者的治疗。所以，Shoemaker等人提出，应将氧输送提高到高于正常水平(supernormal level)。但是，高于正常水平后仍然要回答什么是在特殊疾病情况下的“正常水平”。同时，也不应该是氧输送越高越好，因为通过临床干预手段提高氧输送有明确的副作用，往往是干预手段的强度越大导致机体损伤的程度也越强。另外，氧输送也不可能无限制的升高或在一些疾病情况下难以升高。例如，感染性休克时的氧输送临界值升高和氧摄取率下降，使得氧输送难以被提高到高于正常水平。北京协和医院ICU在对40例感染性休克患者的观察中发现，在死亡组的患者中，虽然尽临床上最大的可能提高了氧输送，但氧耗量与氧输送的依赖性一直存在，无法找到氧输送的临界值，组织缺氧一直存在。近年来，有许多报道指出，保持高于正常值的氧输送并不能继续提高感染性休克患者的生存率和减少器官功能不全的发生率。同时，过度地提高氧输送的治疗方法本身也带来更多的副作用。所以，虽然氧输送临界值的提出从理论上解决了氧供与氧需的概念问题，但是在实际应用中应根据患者的具体情况，参照其他反映组织缺氧的指标，进行综合判断。

机体的氧需量决定于组织代谢的状态，正常情况下是不依赖氧输送的。氧输送带来的氧在组织中被利用，这部分在组织中被消耗的氧被称为氧耗量。通常，氧耗量应该等于氧需量。剩余部分的氧进入静脉系统成为静脉的氧含量。可见，监测静脉氧含量的改变可以反映氧输送与组织氧需量之间的关系。在血红蛋白含量不变的情况下，氧含量主要决定于氧饱和度，临床上通常采用对混合静脉血氧饱和度的监测来了解静脉血氧含量的改变。由于临床的易操作性，有报道应用上腔静脉血氧饱和度代替混合静脉血氧饱和度。应注意上腔静脉血氧饱和度的正常值范围通常略低于混合静脉血的氧饱和度。

在正常情况下，动脉血氧20%～25%被组织利用。在动脉血被正常氧合的前提下，静脉血氧饱和度约为65%～75%。静脉氧饱和度在正常范围，提示氧输送与组织可利用氧的量相匹配。这种情况可见于机体组织代谢正常，也可见于一些不正常的情况。如虽然氧输送下降，但机体代谢功能也相应减低，或反之亦然。另外也可发生在氧输送下降，虽然组织代谢不变或增强，但组织摄取氧的能力下降或发生动静脉分流时。静脉氧饱和度低于正常范围，提示氧输送不能满足组织对氧的需求，临床上多强烈提示可能有组织缺氧的存在。这时应立即查看氧输送及其影响因素的变化，确定是否有必要通过治疗手段增加心输出量或动脉氧含量。静脉氧饱和度高于正常常见于外周血管扩张，血液分流增加的患者，如严重感染和感染性休克、肝硬化等情况。这种情况提示单纯提高氧输送不能完全纠正组织的缺氧，应从病因的相关机制方面采取治疗措施。

由于静脉氧饱和度是氧输送过程中的下游指标，监测静脉氧饱和度的变化可以较早地发现血流动力学的改变。在一段时间内如果组织代谢不变，呼吸功能稳定，静脉血氧饱和度的下降则提示心输出量的减少。如果循环功能相对稳定，突然的静脉血氧饱和度下降则提示呼吸功能的改变，如气道阻塞等。另外，对静脉氧饱和度的监测将组织代谢的状态融入血流动力学监测，使临床治疗的目标更接近组织缺氧的改善。Rivers等人对严重感染和感染性休克进行的早期目标指导治疗中，将上腔静脉血氧饱和度70%作为复苏的终点目标，使患者的死亡率明显降低。

胃肠道黏膜的pH值(pHi)被认为是较好的指标，尤其是当将氧输送与pHi联合应用时，对监测组织缺氧和掌握提高氧输送的程度方面有一定的指导意义。

pHi的监测是通过间接的方法动态地测量胃肠道黏膜的pH值，以反映组织缺氧是否存在。血流动力学监测为提高氧输送方法的采用提供了具体的建议，而pHi的监测提出了提供氧输送的目的。如果将pHi与血流动力学监测联合应用，可以明确地起到监测互补的作用，不仅可以部分地避免氧输送和氧耗量相关性的在临床应用中的局限性，而且更明确地将组织缺氧具体地应用于危重患者的临床治疗。

如果把pHi 7.35作为正常值的下限，那么维持pHi在正常范围则可以成为提高氧输送的目标。对于那些pHi＜7.35的患者，应注意pHi在氧输送提高过程中的反应。当在提高氧输送的过程中pHi相应升高，则说明提高氧输送可以纠正组织缺氧，治疗应当继续进行。氧输送升高的程度应以维持pHi＞7.35为原则。如果在氧输送升高的过程中pHi出现无规律的变化或持续＜7.35时，应该认为提高氧输送不能有效地纠正组织缺氧或尚有缺氧之外的其他危险因素未被去除，这时应及时更改治疗方案。北京协和医院ICU在危重患者的治疗中发现，将pHi与氧输送的相关性用图形表示不仅使得pHi与氧输送的相关性更容易理解，而且使得这种相关性更具有临床的实用性。以pHi 7.35和氧输送的临界值［感染性休克时为640ml/(min·m ²)］为基线划分pHi与氧输送的分布图，并将图分为四个部分，把测量出的点称为氧利用点。那么，当氧利用点在pHi＜7.35，氧输送大于临界值范围时，提高氧输送可能无法纠正组织的缺氧，应积极考虑氧输送之外的影响因素。这组患者往往有很高的死亡率。在pHi＜7.35，氧输送小于临界值范围时，组织酸中毒的存在可能与氧输送的低下有关，提高氧输送会明显改善预后。这个范围内的患者经过治疗是有希望存活的。在pHi＞7.35，氧输送大于临界值范围时，应有较高的存活率。氧输送已经可以满足组织对氧的需求，无须继续提高氧输送;若pHi＞7.35，而氧输送小于临界值，提示即使是感染性休克，但组织的需氧量并未明显增加，虽然氧输送低于临界值，但仍没有必要继续提高氧输送。这种分区方法不仅反映了病情的严重程度和预后，而且还具体的指导了治疗的进行。如果进行连续的观察，动态监测氧利用点的变化趋势和治疗的关系，则对治疗有更强的指导意义。如果表中所示生存率高的患者死亡，说明所用的治疗原则与病情的实际需要不相符合。同样，若在死亡率高范围的患者得以生存，则说明治疗水平有所提高。

当然，pHi作为一种间接的方法以了解局部组织的氧代谢状态，有可能会受到一些其他因素的影响。机体的代谢是一个十分复杂的过程，尤其是在组织水平上难以找到理想的监测指标。在监测的过程中，应该强调连续地注意pHi的变化，动态地追踪病情的演进和对治疗的反应。

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自20世纪80年代以来，学者们提出了休克的本质是组织细胞缺氧，并确立了以纠正组织缺氧(tissue hypoxia)为目标的复苏治疗方向，使当前的临床血流动力学监测与治疗从循环系统内部逐渐延伸至循环管路以外的组织细胞代谢。将组织缺氧直接用于临床监测，从组织缺氧的角度认识休克并指导临床治疗是对休克理解和治疗的一大进步。然而在临床工作中，我们经常会面临一些困难:如一些休克患者，虽然已经进行了良好的感染灶的引流、抗感染治疗、止血治疗和充分的循环复苏治疗，甚至放置了肺动脉导管或PiCCO设备进行细致的监测，使中心静脉压(CVP)、心输出量(CO)、平均动脉压(MAP)、甚至氧输送(DO ₂)、上腔静脉氧饱和度(ScvO ₂)等治疗目标均已达到预设范围，甚至更进一步监测局部器官血流量、局部组织氧分压可能均已达到正常，为什么患者的代谢性酸中毒、高乳酸血症持续恶化、多器官功能障碍(MODS)仍出现并持续进展?再如，感染性休克患者约40%～50%存在以射血分数(EF)下降为标志的心脏功能障碍，然而冠状动脉造影未见明确病变、冠脉血流量正常甚至高于正常、心肌组织活检罕见细胞坏死，并且对于存活患者这种心功能障碍具有完全可逆性，其确切机制到底是什么?

休克时组织缺氧的探测和纠正早已备受临床重视，而且有确切的证据支持通过早期积极增加全身氧输送可以改善患者的预后，但是较多研究也发现在休克发生较长时间后，当脏器功能已经严重受损时，继续增加氧输送期望进一步改善组织缺氧的治疗策略却很难改善患者的预后。面临这种情况，临床工作者却往往感觉监测手段匮乏不足、治疗手段难以为继。这时我们最想知道的是掩盖在全身性血流动力学指标“正常化”之下的组织和细胞到底发生了什么改变。

休克被定义为各种强烈致病因素作用于机体，使循环功能急剧减退，组织器官微循环灌流严重不足，以至重要生命器官功能、代谢严重障碍的全身危重病理过程。当氧输送的概念建立之后，休克则被描述为氧输送不能满足组织代谢需要的状态。2014年欧洲危重病医学会制订的休克及血流动力学监测新共识中，将休克定义为危及生命的急性循环功能衰竭，伴有细胞的氧利用障碍。休克时除了全身氧输送不足之外，最受关注的两个问题，一是联系大循环和组织细胞之间的纽带——微循环功能障碍;二是以线粒体功能异常为核心的细胞氧利用障碍。Trzeciak和Rivers等学者把可能存在的问题归纳为如下四种可能:①仍存在全身氧输送不足;②广泛内皮细胞损伤;③凝血系统活化;④微循环和线粒体窘迫综合征(microcirculation and mitochondrial distress syndrome，MMDS)。目前已经认识到细胞水平的缺氧概念不仅包括到达细胞的氧供给与细胞氧需求的失衡，而且包括了细胞利用氧障碍导致的细胞内能量的产生和需求失衡。

组织缺氧是休克的基本问题，可以说所有原因和类型的休克，在病理生理层面统一于组织缺氧。对休克的血流动力学治疗的目的是为了消除组织缺氧，血流动力学治疗的终点应是没有组织缺氧。然而多年来对组织缺氧临床上只能根据中心循环和外周循环状态对休克进行治疗，对局部和微循环组织缺氧及细胞缺氧状态的直接监测技术尚不能满足临床需求。

从休克的分类可以看出，低血容量性休克、心源性休克和梗阻性休克的共同特点都是DO ₂下降。此时临床往往需要根据休克时不同血流动力学特点，选择提高DO ₂的相应方法。在这些以DO ₂降低为特点的休克时，整体DO ₂的改变往往与局部组织的氧合状态有良好相关性，随着DO ₂的增加，组织缺氧通常也可得到相应的纠正。如果把循环系统划分为中心循环(central circulation)、外周循环(peripheral circulation)和微循环(microcirculation)三部分来看的话，则对这类休克改善中心循环即可有效改善外周循环，临床上常把皮肤温度、色泽、毛细血管恢复时间、尿量等作为反映外周循环组织灌注的指标，并作为在血流动力学指导下循环功能支持的最终目标。微循环在此时虽难以探测，但与中心循环和外周循环的改变常常一致性变化。然而在分布性休克时，虽然整体DO ₂增加，但由于血流的异常分布，外周循环和微循环并不一定能获得同步改善。自20世纪80年代起，以Shoemaker等为代表的超常氧输送治疗策略开始明确把解除组织缺氧作为休克复苏治疗的终点目标，把维持充足的氧输送使全身组织氧消耗脱离氧供依赖为目的，开创了休克的目标指导性治疗对策(goal-directed therapy)。然而遗憾的是此后30年间的大量同类临床研究结果表明，仅靠监测全身性循环指标通过改善全身性氧供并不能彻底纠正所有患者的组织缺氧，特别是对感染性休克，如前所述某些患者虽经复苏治疗使以CVP或肺动脉嵌压(PAWP)、CO、MAP、DO ₂为中心循环目标均已达到预设范围，然而组织缺氧的指标如代谢性酸中毒、高乳酸血症、过低的胃肠黏膜pH(pHi)可能仍然存在或继续恶化，同时病死率也未得到显著改善。这种现象常被解释为——有微循环障碍，或有线粒体功能障碍，或者称为细胞病性缺氧(cytopathic hypoxia)，导致组织和细胞氧代谢障碍与能量失衡持续存在。大量研究已经证明，全身或局部组织缺氧如果持续存在，将引起内皮细胞活化和损伤、触发和加剧全身炎症反应、促进凝血系统紊乱，最终导致或加速MODS的进展。

这一方面迫使研究者从血流动力学以外的其他角度继续进行深入研究，如调控炎症反应等;另一方面研究者从如何进一步探测与纠正组织缺氧角度，希望把血流动力学治疗能够更深入到局部组织或微循环与线粒体层面。1995年在法国凡尔赛召开的会议统一了组织缺氧的定义，探讨了测量血乳酸、pHi、混合静脉血氧饱和度、氧输送-氧消耗曲线、最大化氧输送等方法对探测和纠正组织缺氧的意义。从近十年连续发布的感染性休克治疗指南可以看出，休克发生初期的血流动力学复苏治疗始终是处于最前端、最重要的地位。因此，可以说血流动力学治疗不能解决休克的所有问题，但是血流动力学治疗是其他所有治疗的基础，组织缺氧的问题解决好了，能够使其他治疗事半功倍。近期有学者共识将休克定义为循环衰竭导致组织利用氧减少同时伴随无氧代谢的状态，这个概念至少包含了3个内容:组织低灌注和(或)细胞利用氧障碍导致的组织氧利用下降、同时伴无氧代谢代偿增加。在临床层面当我们实现了中心循环指标达到预设范围而仍发现组织缺氧的表现时(如高乳酸血症)，还无法区分导致组织缺氧的原因究竟是周围循环低灌注缺血缺氧，抑或组织细胞氧利用障碍，或并存;在病理生理层面我们也无法为组织缺氧明确分型(如低张性、循环性、血液型、细胞性)、更无法划分组织缺氧的程度(即无量化标准)。这些基础理论受到限制的原因是目前能够监测组织缺氧的技术手段和切实可行的临床干预手段不足所致。在这种背景下，一方面尽管我们在维持中心循环和周围循环最佳化这一点上还在继续努力，但不代表可以忽略可能存在的微循环功能障碍和组织氧利用障碍;另一方面，也不应过于强调可能存在的微循环和线粒体功能障碍，而轻视能够抓得住的血流动力学治疗。

为了进一步分析和解释导致组织缺氧的原因，一些学者相继提出了有关的学说和概念，如1997年Fink等首先详细论述了细胞病性缺氧(cytopathic hypoxia)，2004年Spronk和Ince等提出的微循环和线粒体窘迫综合征(MMDS)的概念，2005年Singer等阐述的代谢衰竭(metabolic failure)等。这些学说是在综合了大量基础研究和临床观察的基础上，从不同角度描述休克时发生在微循环水平和亚细胞水平上的病理生理改变，对于我们加深对休克的理解，进而把血流动力学监测和治疗深入到组织层面乃至细胞层面具有重要意义。

早在20世纪70年代就已经提出了休克的微循环障碍学说，认为休克时的微循环缺血缺氧是造成器官微血管内皮细胞和实质细胞功能和结构损伤的基本环节。此后20世纪80年代的研究对再灌注损伤现象、缺血-再灌注过程中氧自由基和炎性介质作用、内皮细胞和白细胞相互作用、凝血和抗凝失衡等的认识逐渐增加，在微循环缺血缺氧的基础上不断发展和完善这种学说。

微循环是指微动脉与微静脉之间微血管(＜100μm直径)的血液循环，是循环系统最基本的结构和终端，是血液和组织液间进行物质交换的最小功能单位。微循环内的主要细胞类型是微血管内皮细胞、平滑肌细胞(主要在微动脉内)、红细胞和白细胞，当这些细胞出现功能或形态异常均影响微循环功能。微循环单位主要受神经体液调节，如交感神经、儿茶酚胺、血管紧张素Ⅱ、血管加压素、内皮素、组胺、激肽、腺苷、乳酸、内啡肽、一氧化氮等，通过自分泌、旁分泌形式调节微循环血流量，其目的是为获得满足组织细胞氧代谢需求的血流量，当神经或体液因素出现异常均将影响微循环功能。微循环单位中的血管内皮细胞在调节微循环功能方面占有中心作用:如通过感受血流、代谢物质和其他调控物质的变化，控制微动脉平滑肌细胞张力和毛细血管开放/闭合;同时血管内皮细胞通过细胞间信号转导把微循环上游的血流动力学信息传递给微循环下游;再者，内皮细胞也对调控凝血和免疫功能具有重要作用。

对于休克时微循环障碍的分期和发生机制，经典病理生理学已经进行了详细描述，包括熟知的缺血性缺氧期、淤血性缺氧期、微循环衰竭期。休克时往往有多种机制参与微循环功能障碍，在这些机制中广受关注的主要包括组织氧代谢障碍、微循环自调节功能障碍、自由基损伤、白细胞与内皮细胞相互作用，凝血功能紊乱几个方面。组织氧代谢障碍包含有组织氧输送不足和组织氧利用障碍两方面内容。休克时各种损伤所致的有效循环血容量减少、血红蛋白降低、血氧饱和度下降、心脏功能抑制、器官灌注压力降低等全身循环功能衰竭，均可造成局部微循环的氧输送减少。近年来的研究进一步阐述了其他机制对微循环功能障碍的促发作用:如阻力血管舒缩调节功能受损;内皮细胞功能障碍/凋亡;中性粒细胞活化增加，黏附、聚集、释放促炎介质;激活凝血系统微血栓形成;以及毛细血管开放数量减少、密度减低;开放的毛细血管流速增加，通透性增加;血管至细胞器距离增加，使氧弥散受限;红细胞变形能力下降等引起的血液流变学异常等。上述这些因素阻碍了从大循环到微循环的氧输送，使得尽管全身性氧输送数值达到或超过正常，但局部组织微循环内和组织细胞仍不能得到充足的氧供给进行能量代谢。在感染性休克时这种现象比其他类型休克表现得更显著，De Backer等和Boerm等在多项研究中应用正交偏振光谱成像(orthogonal polarization spectral，OPS)均观测到感染性休克时出现了微循环血流灌注的异质性改变，如毛细血管的开放数量显著减少、一些毛细血管处于低灌注状态而另一些血流正常甚至超常。这可以部分解释为什么临床常见到一些患者上腔静脉血氧饱和度(ScvO ₂)正常乃至异常升高、全身氧摄取率低于正常，而组织缺氧仍然存在。另一个佐证是以微电极测定到的“氧分压间隙(PO ₂gap)”，即微循环内氧分压低于静脉内氧分压，代表了分流的严重程度。这也是为什么监测全身氧输送相关指标不能准确反映或者甚而掩盖了微循环功能障碍的部分原因。

以往认为循环系统中影响血流动力学的因素主要是五个部分:①阻力血管:包括动脉和小动脉;②毛细血管;③容量血管;④血容量;⑤心脏。这五部分都是循环系统管道内部因素，几乎所有类型的休克都是通过对这五个部分的不同影响而导致的急性循环功能紊乱。但是随着对休克时血流动力学改变的深入了解，人们逐渐认识到血流动力学不仅关注血液在循环系统内的运动规律，而且由于血液像网络一样将机体的组织细胞、器官联系在一起，血流动力学也涵盖了血液的组成成分在血液循环管道外组织间的运动规律，甚至细胞与组织器官代谢功能的异常都会对循环系统反过来造成极大影响。在休克的发展进程中，把循环系统中分为上述五个部分已经不足以描述休克的血流动力学面貌。氧输送作为全身性整体概念当中也没有涉及器官灌注压力、阻力、微循环和线粒体功能障碍时的影响，显示了其不利于血流动力学治疗具体目标的确立等不足之处。随着休克的血流动力学监测与治疗的发展，我们认为，休克时影响血流动力学的主要因素应该分为七个作用位点:①血容量;②右心;③肺与胸腔;④左心;⑤阻力血管;⑥微循环与线粒体;⑦容量血管。在探索改善微循环功能障碍的研究过程中，毫无疑问需要始终把血流动力学治疗放在第一位，并且贯穿在休克患者治疗的全部过程当中——即刘大为教授所说的“无处不在的血流动力学”，因为循环衰竭导致组织缺氧是休克时表现最突出最急剧的问题，不解决好这个问题则其他治疗措施不可能发挥良好作用。

微循环是细胞、组织、器官代谢的直接环境，全身血流动力学监测治疗归根结底是要调节组织微循环的灌注流量、压力、阻力，以维持细胞代谢。虽然临床通过多种工具、方法和指标对中心循环和周围循环血流动力学进行监测，但是对微循环状态目前临床仍以间接评估为主。目前的微循环理论是基于离体病理切片和光学显像，血管活性药物对微循环的作用位点(微动脉、微静脉、直捷通路)与作用效果尚不十分清楚。实际上大循环变化与微循环反应并不完全一致，在生理范围的心输出量和血压下，微循环改变相对独立于大循环，依靠自身调节灌注流量，而在休克导致微循环自主调节功能出现异常时，高中心静脉压对微循环回流的阻碍效应、正性肌力药物对微循环血流灌注的效应、微循环恒流湍流改变等均需要对微循环进行直接观测。有研究表明，以现有理论不可预测微循环改变，如Dubin等对20例感染性休克患者提高MAP从65到75、85mmHg，发现微循环灌注不变、或增加、或减少。要想真正了解在不同休克阶段、不同药物作用之下微循环内发生了什么改变，显然对监测技术和方法提出了更高的要求。一些方法已经在实验室和临床验证阶段，如舌下CO ₂张力计、经皮PO ₂和PCO ₂监测仪、组织氧电极、近红外光谱仪(near infrared spectroscopy，NIRS)、正交偏振光谱成像(OPS)、旁流暗场成像(sidestream dark-field，SDF)、微透析仪等，但是目前监测微循环功能的方法尚未在临床得到广泛使用，以之为监测指标如何指导临床治疗也在继续探索当中。改善微循环障碍的研究中对血管扩张剂的应用始终热情不减，学者进行了大量基础研究和临床观察，如硝酸甘油、硝普钠、酚妥拉明、阿托品、莨菪碱、己酮可可碱、钙通道阻滞剂等。例如在微循环领域进行了较多研究的Ince等以舌黏膜OPS积分为评价方法，对感染性休克患者采用硝酸甘油改善微循环，观察到显著改善微循环灌注(但研究未涉及病死率)。同时，另一些研究表明，尽管应用了血管扩张剂，并且使微循环血流量显著增加，但未改善休克所致的代谢性酸中毒。迄今为止在应用血管扩张剂方面，目前仍无被普遍接受的药物和被广泛采用的方法。《严重感染和感染性休克治疗指南》中提出:“尽管进行了液体复苏和正性肌力药，血流动力学仍不稳定且伴有外周血管阻力增高的儿科患者，可使用血管舒张剂来逆转休克。那些对肾上腺素抵抗、心输出量低和全身血管阻力升高的儿科休克患者，半衰期很短的亚硝基舒血管药(硝普盐或硝酸甘油)可用作第一线药物治疗。在一个随机对照的试验中，患有持续肺动脉高压和脓毒症的新生儿吸入一氧化氮可减少体外膜氧合肺(ECMO)的使用率。尽管应用了肾上腺素和亚硝基舒血管药，但仍处于血压正常性的低心输出量和高血管阻力的儿科患者，应着重考虑应用磷酸二酯酶抑制剂。在一个随机、对照的试验中，己酮可可碱每天6小时共用5天，可改善脓毒症早产儿的预后”

综上所述，MODS的产生和发展固然与微循环障碍密切相关，但是在实际的临床工作中明确的是:不管微循环障碍是MODS发生的原因也好，或者是其发展的结果也好，它产生的原因是多方面的，如组织低灌注缺氧、代谢性酸中毒、广泛微血栓形成、微循环调节机制障碍等等，所以针对不同病因、不同病程、不同严重程度的休克患者，改善微循环障碍仅从扩血管药物使用、或抗自由基损伤、或调节NO产生、或应用肝素、或调控炎症因子等单因素入手可能是不够的，或许除非能把患者是否存在组织缺氧和组织缺氧分级量化、并拆分出导致微循环障碍的主要原因、或从基因诱导角度分析出基因多态性在患者个体的表现形式，换句话说就是也许要能区分出患者人群的差异，才可能明确单因素治疗的受益对象。然而应该指出，尽管目前我们对这一领域的探索可能是不全面的，甚至有错误之处，但是能够提出和探索这些问题的本身就标志我们对危重病的治疗已经深入到了组织和细胞水平。

线粒体是细胞利用氧合成ATP的主要地点。线粒体基质的三羧酸循环酶系通过底物脱氢氧化生成NADH，NADH通过线粒体内膜呼吸链氧化，与此同时，导致跨膜质子移位形成跨膜质子梯度和(或)跨膜电位，线粒体内膜上的ATP合成酶利用跨膜质子梯度能量合成ATP。合成的ATP通过线粒体内膜ADP/ATP载体与细胞质中ADP交换进入细胞质，参与细胞的各种需能过程。线粒体对休克和应激高度敏感，近30余年，越来越多的动物实验和临床研究支持以线粒体功能障碍为核心的细胞利用氧障碍在休克特别是感染性休克的进程中具有重要作用。大量的研究逐渐使我们认识到，休克时线粒体功能受损可能出现在组织氧输送不足持续一定时间之后，而严重全身性感染时却可能出现在休克发生之前。更加重要的是线粒体功能障碍的程度与患者的预后密切相关。

休克时线粒体的主要变化是内膜上的通透转变孔(mitochondria permeability transition pore，MPTP)开放，导致离子、代谢产物、大分子物质漏出，使线粒体肿胀和线粒体膜电位变化;线粒体DNA(mtDNA)损伤，使线粒体蛋白受到抑制，影响氧化磷酸化和能量生成;此外由于蛋白和脂质溶酶对线粒体膜蛋白的损伤，影响电子传递;损伤后释放的细胞色素C(cytochrome C)和凋亡诱导因子(AIF)可促进细胞凋亡。因此线粒体功能障碍一方面引起细胞病性缺氧，另一方面促进细胞凋亡，参与了休克后期MODS的发生。有研究表明，线粒体DNA较细胞核DNA更易受到损伤，可能因为线粒体是产生自由基的主要场所。

目前检测线粒体功能的方法仍停留在实验室阶段，难以在床旁进行监测，包括线粒体呼吸链酶复合体功能测定、膜电位势能测定、蛋白质组分析、电镜下形态学观察等。组织ATP含量测定或全身氧消耗(VO ₂)可以间接反映线粒体功能， ¹³C-呼气试验和乙酸丁酸比是(acetate/butyrate ratio)体外检测线粒体功能的方法。最有希望应用于临床的一项技术是近红外光谱技术(NIRS)，可以无创地连续监测组织中的氧合血红蛋白和还原血红蛋白的浓度，以及细胞色素氧化酶氧化还原状态。细胞色素氧化酶是组织呼吸链的终端环节，位于线粒体内膜，为组织供氧的受体，在细胞ATP生成中扮演重要角色。利用NIRS对细胞色素氧化酶的氧化还原状态进行检测，可以间接得到线粒体呼吸链活动的相关信息。有学者认为细胞色素氧化酶指标较之氧合血红蛋白更能准确地反应组织缺氧的程度。

关于休克时线粒体损害的确切机制尚不完全清楚，目前认为，线粒体功能损害可能与下列因素有关:①内毒素、自由基等毒性物质及酸中毒对线粒体各种酶的直接抑制，包括三羧酸循环和电子传递链的酶;②线粒体合成ATP的辅助因子或底物不足，如丙酮酸、NAD ⁺、CoA和腺苷等;③氧自由基和氮自由基(ROS，RNS)产生增加、抗氧化物质减少对线粒体膜磷脂的过氧化作用;④多聚(ADP-核糖)聚合酶［poly(ADP-ribose)polymerase，PARP］过度活化，抑制ATP合成并促进ATP消耗，导致细胞能量代谢衰竭;⑤线粒体内膜跨膜质子梯度异常导致氧化磷酸化脱偶联。近十年来较多研究认为PARP过度活化是介导器官损伤和功能障碍的一个关键末端效应机制，在线粒体功能障碍的发生机制中占有中心作用。PARP是一种非组蛋白染色体蛋白质，以高浓度非活化形式广泛存在于真核细胞中，基因毒性介质(如ROS和RNS)所引起的DNA链的缺口或断裂使PARP活化，PARP活化后通过裂解底物烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶Ⅰ，NAD ⁺)生成ADP-核糖和烟酰胺，并将ADP-核糖转移至受体蛋白谷氨酸残基上，引起多种蛋白酶发生多聚(ADP-核糖)基化，其生理作用是参与维持基因的稳定性。PARP的活化与DNA的损伤程度相关，损伤越重PARP的活化程度越强。虽然PARP的活化有其生理意义，但大量DNA损伤引起的大量PARP活化即“过度活化”，可以介导快速、剧烈的细胞能量耗竭而导致细胞坏死性死亡。PARP过度活化促进细胞坏死性死亡的学说最初由Berger在1985年提出，主要内容是当PARP过度活化时将消耗大量NAD ⁺，迅速导致细胞内NAD ⁺减少，NAD ⁺是合成ATP的重要辅因子，NAD ⁺不足直接导致线粒体利用氧合成能量障碍，同时细胞利用烟酰胺重新生成NAD ⁺时需要消耗大量ATP，最终造成细胞内能量耗竭而发生坏死性死亡。除了通过消耗NAD ⁺影响ATP生成和再合成NAD ⁺加速ATP消耗外，PARP活化对线粒体呼吸功能具有直接抑制作用，如降低线粒体跨膜电位、促进线粒体内自由基生成直接损伤线粒体膜磷脂。目前抑制PARP过度活化的研究还停留在实验室阶段，较多研究在全身性感染动物模型上观察到，抑制PARP过度活化对急性心、肺、肝、肠、肾等器官功能具有保护作用。一些现象尚难以用上述机制完全解释，例如，缺氧可减少线粒体合成ATP，但除非在严重缺氧和伴有缺血时，并不引起线粒体膜的明显损害;对感染性休克动物和患者人群，一个现象是较多研究同样证实了组织ATP含量并未降低，除非在非常严重的情况下;再如在休克时多数情况下细胞损伤并不总是严重到立即导致大量细胞坏死性死亡或者凋亡，但是器官功能障碍仍然发生。北京协和医院ICU实验室对感染性休克时抑制PARP过度活化的效应进行的研究发现，感染性休克时骨骼肌和肝脏存在PARP过度活化现象，与PARP过度活化导致细胞能量衰竭学说一致，一些研究观察到抑制PARP过度活化可以增加组织和细胞内ATP含量，然而该实验室的研究发现休克动物经过复苏治疗后骨骼肌中的ATP含量并未降低，抑制PARP过度活化也并未如预期那样增加ATP含量，但是显著降低了细胞内ATP消耗，同时显著改善高乳酸血症和代谢性酸中毒。对此可能的解释是PARP过度活化所致的细胞能量耗竭效应可能不是全或无现象，因为PARP活化程度与DNA损伤程度相关，因此PARP过度活化使能量耗竭的效应理应具有不同的程度，只有对能量的消耗超过了细胞代偿合成ATP能力才使之下降，进而引起细胞发生坏死性死亡。

对自由基损伤的研究是另一个热点，毫无疑问，基础研究已经使我们对自由基的产生、益处和危害有了较全面的了解。目前实验室和临床较常用的抗氧化剂和自由基清除剂有超氧化物歧化酶、亚硒酸钠、谷胱甘肽、维生素C、维生素E、辅酶Q10、甘露醇、二羟基苯基乳酸、丹参等中药等，都有清除自由基的作用，可防止或减轻细胞的损害。然而以循证医学的观点看来，绝大多数的临床研究未能获得一致性的临床结果，也没有临床应用的一致性推荐，尚需更加严谨扎实的临床研究论证。其他改善微循环的研究包括一氧化氮合酶抑制剂、抗炎症因子等也存在上述类似的问题，或是结果不确切，或是在基础研究中深受鼓舞而临床应用失败。

需要强调的是，迄今为止，多种文献定义线粒体功能障碍往往基于发现研究组线粒体功能异于对照组，即便不明确这种异常是有益的还是有害的。关于脓毒症时线粒体功能障碍的研究有很多相互矛盾的结果，一些学者发现线粒体耗氧增加，而另一些发现耗氧减少;再如一些在啮齿类研究动物模型上发现的线粒体功能变化，在猪脓毒症模型上却不明显。在患者人群的研究也不一致，例如有研究发现线粒体含量减少较线粒体功能障碍更为显著。Victor等回顾了 PubMed上从1964—2012年的关于脓毒症线粒体功能的研究，发现这些研究报道的脓毒症导致的线粒体功能障碍并没有一个一致的模式，可能因为各研究采用的动物不同、脓毒症建模方式、观察时间、是否进行复苏、线粒体功能测定方法不同等等的差异所致，甚至在对照组中线粒体的功能差异都非常大。在脓毒症患者人群中，线粒体功能障碍具有较大异质性、器官差异性和时间差异，对死亡患者可能影响更大。是否线粒体功能障碍是脓毒症导致多器官功能障碍的始动因素还是继发因素，尚不十分明确。因为心脏功能抑制在感染性休克中相当多见，且与预后密切相关，而且心脏高度依赖ATP进行舒缩运动，因此，线粒体功能障碍在脓毒症性心肌病的研究中更受关注。猜测的机制包括心肌细胞线粒体过量产生NO和ROS，线粒体通透性转换通道(mPTP)开放增加，氧化磷酸化脱耦联等。

在休克、脓毒症、冠心病、免疫疾病当中，线粒体功能障碍研究是近年的学术热点前沿，但是目前的研究还没有广泛接受的床旁监测方法，也没有改变临床治疗方法。然而保护线粒体功能、重建线粒体功能始终是努力的方向。

近年来微循环障碍和线粒体功能障碍的研究是有关感染和休克领域的研究热点之一，丰富的研究使我们逐渐认识到，以目标指导性血流动力学治疗纠正循环衰竭、保证大循环氧输送充足是纠正组织缺氧的前提和基础，在此基础上进一步监测和改善微循环灌注和线粒体功能，基于“改善微循环”和“保护与重建线粒体功能”而重新审视抗休克治疗措施和药物可能对改善预后是有益的。因此随着技术的进步，将有更多方便快捷准确的探测线粒体功能的技术设备在临床得以应用，这无疑是理解、监测和有效干预微循环障碍和线粒体功能损伤是必要的条件。

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