血流动力学监测和支持

华北理工大学附属医院重症医学科二病区 白静翻译

重症行者翻译组

对危重患者进行细致和严密的监测，以评估疾病过程的性质和严重程度，并评估不同治疗的需求和影响。所有器官都可以监测，有些器官相对更容易，心血管系统的血液动力学监测是最频繁的。血液动力学监测技术从重症监护的早期起，就取得了巨大的进步，特别是在过去的50年里，从最早的用于测量动脉压笨重的脉搏记录仪，到用于评估心输出量的有创导管，再到最近的无创数字监护仪，提供了多个血流动力学变量的连续数值。随着我们从全球宏观血流动力学监测转向更具区域性的微循环灌注方法，以及从最大程度的监测转向更加个体化的方法，概念也发生了变化。在这里，我们将简要回顾这些变化。

血液动力学监测历史上的一些关键步骤

从压力到血流

对患者血流动力学状态的监测最初集中在测量动脉压上。压力由血流和血管张力（或血管阻力）决定的基本血液动力学原理很快变得显而易见，并对血液动力学监测的发展产生了重大影响。随着技术的进步，进行更先进的血液动力学评估的能力能够更好地描述和表征不同类型的休克（低血容量性、心源性、分布性和梗阻性），正如Weil和Henning在1979年提出的那样。在具有高全身血管阻力（SVR）的休克（低血容量、心源性、梗阻性）和具有低SVR的休克（分布性）之间有明确的区别，但是很明显血管阻力的概念有很大的局限性。

首先，在生理学上，表示血管内压力（在y轴上）和血流（在x轴上）之间关系的曲线图上的线不是从原点开始的，因为在没有血流的情况下压力仍然是正的。其次，以SVR增加为目标的升压药治疗可能会导致动脉压升高，但也会导致血流减少。第三，感染性休克并不总是与低SVR相关。这些观察结果是将感染性休克分为“冷”型和“暖”型的历史依据，可能与不同类型的生物体有关——尤其是革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，但是，尽管有时仍用于小儿休克，这些区分并不可靠。循环性休克患者常常合并几种不同类型的休克；例如，在感染性休克中，心输出量可能受到低血容量和/或脓毒症相关性心肌抑制的限制。在急性呼吸衰竭患者中，高气道压力对右心室功能的影响会使血流动力学模式进一步复杂化。因此，根据血管阻力来表征休克的概念不再流行，我们更专注于压力和心输出量这些主要变量。

心输出量的重要性

使用示踪剂稀释技术首次测量心输出量既复杂又繁琐，但有助于我们认识到患者可能存在的心输出量巨大的变异性。1970年，就在重症监护医学会于1971年成立之前，Swan等人发明了气囊尖端肺动脉导管（PAC），这彻底改变了我们监测心输出量的方法，使更简单的肺动脉热稀释技术成为可能。PAC的另一个优点是可以同时测量和监测多个血流动力学变量（肺动脉压、肺动脉阻断压[PAOP]、SVR和肺血管阻力、核心体温、混合静脉血氧饱和度（SVO2）。

中心静脉压（CVP）的测量是在20世纪60年代末开始引入的，并且可以提供血液动力学状态，特别是右心充盈压，从而为快速补液提供指导。然而，中心静脉压与血容量并没有很好的相关性，因为它也反映了右心室的功能和静脉顺应性。PAC的使用有助于了解CVP和肺动脉楔压或阻断压之间的差异，后者反映的是左心室的充盈压。压力波形的解释也得到了促进，使评估影响心动周期的不同条件成为可能。

氧输送/氧消耗关系的概念及SvO2的重要性

多年来，血流动力学监测的重点逐渐从中心循环转移到外周循环，离细胞越来越近。组织氧耗（VO2）随患者的临床情况（炎症反应、体温、机械通气等）而变化，提供充足的氧气以满足不同的细胞需求是至关重要的。氧输送（DO2）由心输出量和动脉氧含量决定。20世纪90年代初，Shoemaker提出了提供超正常量氧气以避免所谓的“氧债”的概念，以预防高危外科患者的并发症。然而，为实现DO2的显著增加所必需的过度治疗（例如，液体和正性肌力疗法）可能对某些患者是有害的。Hayes等人在1994年的一项研究中说明了这一点，该研究使用大剂量多巴酚丁胺来实现DO2目标。

钟摆转向了更个性化的方法，通过使用适当的监测来考虑个体患者的需求。第一种策略包括构建单独的VO2/DO2曲线。这种方法可能是有意义的，因为生理学研究已经清楚地表明在休克状态下存在VO2/DO2依赖性现象。此外，DO2低于临界值（所谓的DO2crit）与血乳酸水平的突然增加有关（图1）。Ronco等人在1993年的观察中很好地说明了实验数据的临床应用，即在撤去生命支持后死亡患者中可以记录到相同的关系。然而，患者的VO2/DO2图的个体构建有几个困难。首先，它可能会导致虚假的VO2/DO2关系，因为存在所谓的“数据数学偶联”，其中心输出量、血红蛋白浓度和动脉血氧饱和度（SaO2）出现在图表的两个轴上。为了避免这种情况，有人建议通过间接量热法测定VO2，但这并不能真正提供一个“测量的”VO2，而仅仅只是使用另一种技术估算的值，并且容易受到其他技术的限制。其次，VO2会随着患者病情或环境因素的变化而迅速变化。

图1氧耗与氧输送间的关系。

A当DO2降至临界值（DO2crit）以下时，血乳酸水平会突然升高。请注意，VO2在DO2crit以下的下降程度不同于DO2，这表明氧摄取量仍然可以增加，尽管幅度要小得多。B同样的概念可以用心输出量/氧提取图来表示。

当SaO2接近100%时，VO2和DO2之间的关系实质上代表了氧的摄取（VO2/DO2的比率），或更简单地说，可表示SvO2。PAC的应用使得来自肺动脉导管尖端的混合静脉血的收集变得容易。急性疾病患者SvO2的参考值可能略低于健康人的正常值75%，因为危重患者的血红蛋白值通常较低。通过中心静脉导管测定的中心静脉氧饱和度（SCVO2）已被提议作为SvO2的替代，但这只是一个近似值，因为静脉血氧饱和度在身体的上、下部位是不一样的，并且这种关系可以根据临床情况而改变。因此，SCVO2只能被视为SvO2的粗略近似值。尽管如此，SCVO2仍然可以提供有价值的信息来指导患者的管理。

图2混合(中央)静脉血氧饱和度的解释

椭圆形：需要做的事情；斜体：要考虑的治疗。CO=心输出量，PEEP=呼气末正压，Sao2=动脉血氧饱和度，VO2=氧消耗。

图2给出了一种解释S(C)VO2的建议方法。当动脉氧含量降低（由于低氧血症和/或贫血）)、心输出量不足或VO2显著增加的情况下（如，锻炼期间），SvO2可降低。因此，很明显，如果没有同步的SvO2测量，心输出量就不能被正确地解释，反之亦然。重要的是，正如低心输出量不需要在每种情况下都要得到纠正一样，低SvO2也不应该在每一位危重患者中得到纠正。Gattinoni等人在一项大型随机对照试验（RCT）中记录了这一点，其中使心输出量和SvO2达到正常值并不影响死亡率。

据观察，许多患者在诊断脓毒性休克时S(c)vo2较低，尽管传统上认为在初始复苏后S(c)VO2应该正常或较高，这导致Rivers等人在2001年提出，在这类患者的早期复苏中，迅速（在6小时内）将Scvo2恢复到至少70%。所谓的“早期目标导向疗法(EGDT)”是通过更积极的液体复苏和比对照组多三倍以上的输血患者来实现的。在130名患者中应用EGDT，与对照组的133名患者相比，EGDT的死亡率显著降低，从46.5%降至30.5%。这一单中心的研究激发了浓厚的兴趣，但也招惹了一些批评。2014年和2015年发表的三项大型多中心随机对照试验无法复制其结果，但这不是Rivers等人最初研究的真实对照研究，特别是包括那些病情不太严重的患者和EGDT组中的大多数患者在EGDT策略开始时S(c)vo2值已正常。因此，这种策略的应用不能被认为是基于循证的，但是它并没有否认S(c)vo2在解释血液动力学状态没有迅速改善患者中的重要性。

当SVO2正常或偏高时，增加静脉-动脉PCO2差（VAPCO2）对于持续存在血流动力学改变的患者可能是有用的。在这些情况下，VAPCO2大于6mmHg可能表明外周血流量仍然不足。

血乳酸浓度  

休克时，组织氧浓度下降导致无氧代谢，以及随之产生的乳酸生成增加，故血乳酸浓度成为组织灌注改变的有用指标。这一认识是血液动力学监测发展的重要一步。基于Huckabee关于丙酮酸和乳酸关系的基础研究，Broder和Weil在1969年提出，应用测量过量的乳酸来评估“氧债”在预测休克状态中的作用。然而，氧债的概念受到了挑战，因为它与剧烈运动领域更相关，而且丙酮酸的测量过于复杂和繁琐，无法在临床实践中常规使用。大量文章关注脓毒性休克中乳酸性酸中毒的病理生理学，强调高乳酸血症不仅是由于细胞缺氧，还可能涉及其他细胞紊乱。然而，血乳酸浓度作为休克严重程度的指标和高乳酸血症（>1.5-2mmol/L）可作为不良预后的标志已经得到了很好的证实。

随着时间的推移，测量连续血乳酸浓度以监测患者对治疗和病程演变的反应的概念很快出现。在20世纪80年代早期的研究中，血乳酸水平在1h内下降10%，发生在那些对液体有反应的循环性休克患者最直接的反应。进一步的研究表明，血乳酸浓度的快速下降与各种危重症患者的良好预后相关。由于乳酸浓度反映了产生和清除（主要由肝脏产生）之间的平衡，所以“乳酸清除率”不适用于描述乳酸盐的代谢动力学。快速床边分析仪的发展简化了乳酸盐浓度的测量。主要基于乳酸代谢动力学的治疗方法，并不完全令人信服，因为乳酸浓度的变化是缓慢的。因此，系列血乳酸水平的评估被认为有助于评估治疗反应，而不是精确指导治疗。

外周灌注的重要性

试图选择性地增加某些器官局部血流量的尝试引起了人们对监测局部血流量的兴趣，但这在临床情景中是困难的。测量肝脏循环中的血流量是可能的，但具有相当大的侵入性。

胃张力计在20世纪90年代开始流行。这种微创技术通过改良的鼻胃管评估胃粘膜灌注，鼻胃管配有包含一些盐水甚至CO2的气囊。在1992年发表的一项研究中，使用这种技术对危重病人进行监测被证明可以降低死亡率，但是存在许多导致结果不一致的人为因素，最终这种方法被放弃。最近，也提出了尿道灌注的测量方法。研究外周血流向四肢可能很有价值。Joly和Weil早在1969年就提出了监测脚趾温度的建议，但这一策略在存在外周动脉病变的情况下受到了限制。从简单的毛细血管再充盈时间到更复杂的多普勒技术的使用，不同的技术一直在进行皮肤血流灌注的评估。评估外周血流灌注一直是危重患者临床评估的重要组成部分，今后仍将如此。

微循环的重要性

恢复和维持足够的组织氧合是血流动力学复苏和管理的最终目标。DO2的评估包括心输出量、血红蛋白和SaO2的成分，但这不仅忽略了心输出量在各个器官中的分布，还忽略了在器官内的分布。有几种方法可以探索微循环，包括测量组织中红细胞速度的激光多普勒，直接应用于器官上的活体显微视频表面显微镜，通过正交偏振光谱或侧流暗场成像的显微视频表面显微镜，以及指甲毛细血管显微镜检查。对于临床实践，人们需要设备是可靠的、可重复性的、易于使用的，并且提供的数据容易被大多数医疗和辅助医疗人员解释。

评估舌下微循环的手持式生命显微镜是研究最广泛的方法，并且能够在患有脓毒症的危重患者中描述持续的微循环变化。这些变化的时间过程与器官功能障碍和死亡率有关，即使在全身变量标准化后，也经常观察到微血管变化。这种方法已被用于评估各种干预对微循环的影响，包括血管升压药物支持的滴定。这些测量是否可以用来调整治疗，从而对患者的预后产生影响，还有待证明。

向微创技术发展

PAC使用的减少。在过去的20年里，PAC的使用在全球范围内有所减少。支持这一趋势的一个论点是，随机对照试验并没有始终如一地显示出与使用PACs相关的死亡率下降。然而，其他监测技术，如心电图或脉搏血氧饱和度，并没有显示死亡率的降低，但这些技术仍然被广泛使用（表1）。胃张力测定显示会影响死亡率，但这项技术已被废弃。此外，监测技术只有在生成的数据能够以降低死亡率的方式影响管理的情况下，才能改善结果。因此，来自随机对照试验的负面观察表明，PAC衍生的测量不能影响患者管理和/或管理的变化不影响死亡率。近年来PAC使用的减少可能更多地是由于超声多普勒技术和其他更新的、侵入性更小的血液动力学监测技术更好的获得性和使用。虽然这些较新的设备减少了PAC衍生监测的使用，但PAC衍生变量在某些复杂的患者中仍然有价值，特别是那些患有严重心肺衰竭的患者。

表1一些在危重患者随机对照试验中研究过，但未能显示死亡率降低的血液动力学策略。

超声多普勒技术的发展。详细讨论超声多普勒技术超出了本综述的范围。超声多普勒，最早于20世纪50年代发展起来，但直到20世纪70年代才在临床上得到更广泛的应用，最初被保留用于心脏病学，但随着简化、更多移动设备的发展以及全球范围内培训计划的普及，超声多普勒已被许多重症监护室常规使用。不一定要成为超声多普勒专家才能将其用于危重病人的管理；知识和专业技能可能相对有限，仅需要所谓的聚焦心脏超声必要的基础知识；

如果需要更复杂的评估，仍然可以咨询心脏病学专家。超声心动图可以区分不同类型的休克，系列检查可以用来监测治疗反应。

微创心输出量测量方法的可行性。为了避免对PAC的需要，开发了其他指示剂稀释方法来测量心输出量（图3），包括经肺热稀释和锂稀释。然而，仍然需要（中心）静脉导管来注射指示剂，并需要动脉导管来检测指示剂温度或浓度的变化。

图3显示一些测量或估计心输出量技术发展的时间表

脉搏波形分析也被提出，它使用动脉血压波形的数学分析来估计心输出量。通过脉搏波分析，可以连续估计心输出量，具有快速的反应时间；因此，它可以用来评估容量负荷试验或被动抬腿试验期间的容量反应性。然而，使用脉搏波分析估计心输出量依赖于理论假设，在血管舒缩张力迅速变化的患者中，无论是自发的还是药物诱导的，测量性能都受到限制。

不同的脉搏波分析设备有有创的、微创的和无创的，都可用于此目的，并且可以使用外部校准、内部校准或无校准来校准估计的心输出值。每种方法都有各自的优点和局限性，但详细讨论超出了本文的范围（表2）。

用于心输出量监测的其他侵入性较小的方法，包括无创脉搏波分析（例如指套法）、脉搏波传导时间、CO2再呼吸、胸腔生物阻抗和生物反应，对于危重患者的常规使用还不够可靠。

表2心输出量测定技术的优势和局限性

休克关键治疗措施实施过程中的血流动力学监测

正如Weil和Shubin多年前提出的，休克患者应按照通气、输液、泵入的方法处理。这些管理组件中的每一个都需要严密和具体的血流动力学监测。

机械通气  

血液动力学管理需要首先关注通气，这似乎并不直观，但充足的氧气供应对于恢复充足的DO2至关重要。使用有创机械通气可以降低呼吸肌的氧需求，从而有助于获得足够的组织DO2。因此，气管插管的最佳时机是复苏过程的一个重要部分。

输液

液体管理仍然是所有类型休克管理的重要组成部分。最初用于低血容量状态，在某种程度上用于脓毒性休克，在心源性休克中，液体管理也是必不可少的，因为血管收缩状态导致液体外渗到间质中。因此，即使存在心源性肺水肿，使用谨慎的液体管理已成为心源性休克管理的一种标准。

应该给多少液体一直是激烈争论的话题。在所有患者亚群中，预先确定所需液体量的尝试都不成功。因此，应该通过对个体患者进行适当和充分的血液动力学监测来指导给予的液体量。当血管张力保持良好时，仅监测动脉压可能就足够了，但是在感染性休克中，心输出量可能比动脉压增加得多，因此需要心输出量的测量。尽管较低的CVP可以增加输液安全的可能性，但是单一的CVP测量值并不能可靠地反映液体的需求。液体推注给药过程中CVP的变化提供了更多关于液体耐受性的有用信息。液体的益处（增加心输出量）与风险（水肿形成）是容量负荷技术的基础，在该技术中，在相对短的时间内（通常约10min）给予相对少量的液体（通常约200ml），同时仔细监测其安全限度。

在接受控制性机械通气治疗的患者中，提出间歇正压通气对前负荷和每搏输出量的影响，以检测容量反应性。如果机械通气引起每搏输出量（SVV）或动脉脉压（PPV）的呼吸变异，患者更有可能是前负荷依赖性的。在输液过程中，PPV的降低与心输出量的增加呈负相关。

然而，在20世纪90年代末首次引入的这些基于心肺相互作用的液体反应性动态测量方法有其局限性。PPV仅适用于机械通气患者，这些患者深度镇静（无自主呼吸），潮气量相对较大，肺顺应性轻度改变，无右心衰竭、腹内高压或严重心律失常。它的使用条件通常在手术干预期间得到满足，其中基于这些指标的目标导向液体管理策略（PPV或SVV）已被证明可减少术后并发症；然而，在重症监护室，很少有病人达到最佳状态。已经提出了依赖于PPV动态的附加测试，包括呼气末正压或潮气量负荷。

被动抬腿试验被认为是一种替代方法，原则上避免了液体负荷的静脉推注。然而，这有两个关键的限制：一是测试可能为未应用镇静剂患者带来刺激，无论液体状态如何，而导致肾上腺素能反应；二是如果有阳性反应（即表明有容量反应性），每搏量的增加是非常短暂的，必须使用适当的监测来确保可靠地识别任何变化。

输液和输血的类型。全面讨论不同胶体和晶体（白蛋白或羟乙基淀粉、盐水或平衡溶液）液的不同影响超出了本综述的范畴，但是液体选择仍然是一个极具争议的话题。

输血策略也随着时间的推移而演变。患者应该在什么时候输血仍然是一个有争议的问题。毫无疑问，维持高于10g/dL的血红蛋白水平会导致过量输血，但在仅当血红蛋白低于7g/dL的情况下，RCT显示出类似的结果后，钟摆可能向另一个方向摆动得太远了。最近对现有数据回顾表明，输血可能会增加危重患者的VO2，目前有普遍共识，即决定输血不应该仅仅基于血红蛋白水平，还应该考虑其他因素，包括患者的年龄、血流动力学状况和心血管合并症。今天，一个合理的方法是，当血红蛋白高于9g/dL时，可以安全地停止输血，当血红蛋白低于7g/dL时，应该进行输血；当血红蛋白在这二者之间时，输血的决定应该是个体化的。

泵

已经提出了各种升压药，包括去甲肾上腺素、多巴胺、去氧肾上腺素、间羟胺、美芬特明等，但是去甲肾上腺素现在被确定为首选的初始升压药。重要的是，给予血管加压药可以减少血液流向非重要器官，特别是肾脏。多巴胺的药理作用因其作为血管加压药而特别引人关注，因为内脏和肾脏循环中的多巴胺能受体数量更多。然而，尽管MacCannell等人在20世纪60年代开始提倡使用小剂量多巴胺，但后来发现它与休克患者的肾脏保护作用无关。

研究表明，在休克状态下，使用多巴胺比使用去甲肾上腺素有更高的死亡率，而使用多巴胺作为血管升压药已在很大程度上被放弃。

其他血管加压药物的地位仍未确定。这些药物的风险是心输出量的减少。血管加压素已被广泛使用，但并没有临床获益的证据。早期应用血管加压素预防毛细血管渗漏可能是有益的，但其风险是有可能会降低血流，特别是在肝脏和冠脉循环中。因此，需要密切监测血流动力学，来确保良好的心输出量。类似地，在一项未监测心输出量的研究中，未发现给予血管加压素衍生物——塞来加压素有益。血管紧张素Ⅱ已被重新引入作为升压药，但其适应症尚未明确。

虽然在过去，升压药治疗仅在认为患者对液体无反应时开始，但最近的研究表明，在所有情况下都应避免动脉低血压。即使是短暂性低血压也可能与器官衰竭或死亡率的增加有关，早期应用去甲肾上腺素来恢复动脉压似乎对结局有有益的影响。休克状态下，最佳动脉压目标是一个深入研究的主题，但是还没有确定一个全球可接受的理想值，因为动脉压目标值应该考虑各种因素进行个体化，包括慢性高血压病史、当前疾病进程和血液动力学状态。

多巴酚丁胺一直被认为是治疗心力衰竭的首选正性肌力药物。它最初被认为不适合用于感染性休克，但在对液体反应性有限的情况下仍有其用武之地。由于血流动力学变量的优化通常被认为是护理标准，因此很难进行大型随机对照试验来评估多巴酚丁胺的潜在益处或危害。

虽然磷酸二酯酶抑制剂（如米力农）和左西孟旦的半衰期不是特别理想，但它们的血管扩张作用限制了它们在感染性休克治疗中的地位。在这些患者中，没有常规使用任何正性肌力药物的适应症，即使是左西孟旦。

血流动力学监测的未来  

医学和科学技术继续以惊人的速度发展，这将继续影响休克的血液动力学监测领域。可以附着在皮肤或衣物上的新型、微型、灵活的非侵入式传感器已经问世，可以提供多种变量的连续监测。这些数值可以无线传输到中央计算机或系统，或者医护人员的智能手机或智能手表上。人工智能将越来越多地用于解释这种信号，并建议甚至开始适当的治疗。人们已经对自动化闭环控制系统的临床自动化重新产生了兴趣。将反馈控制系统和人工智能集成到医疗设备系统中，有可能提高对指定治疗方案和方案的依从性，并使能够快速适应新的或不断变化的治疗策略。在未来，个性化的药物滴定很可能将由自动化系统使用以前从具有相似人口统计和疾病模式的患者那里收集的数据进行。

这些系统将能够更准确地预测特定患者对特定药物的反应，并在其治疗方案中使用这些预测模型，从而促进个性化的药物方法。超声心动图探头也将变得更小，更广泛地获得和使用。尽管目前成本仍然很高，但随着这类工具变得越来越普及，这些成本将会降低。然而，进一步的研究需要确定这种创新在成为我们ICU的常规存在之前，如何最好地用于危重患者以改善预后。

结论

在过去的50年里，血液动力学监测和管理在重症监护和围手术期医学方面有了很大的改善。监控技术已经发展到使用侵入性极强的设备被侵入性小得多（甚至完全非侵入性）的设备所取代——即使我们可能会失去些准确性。与此同时，我们的整个监控方法已经从使用几个静态、单一的测量方法转变为功能、动态和多变量的方法。ICU的血液动力学监测需要的不仅仅是血压、心率和尿量。此外，任何变量本身提供的患者血液动力学状态的信息都相对较少，尤其是在复杂的休克危重患者中。相反，需要一起考虑几个不同变量的监测结果，以提供该特定患者当时的完整血液动力学图像。监测区域血流将是有帮助的，但目前在临床上还不可行。我们也没有理想的细胞功能监测系统，对微循环的监测还在进行中。然而，这些区域可能是未来成功复苏的重要目标。最后，我们正从标准的、程序化的血液动力学策略转向更个性化的方法，以确保在每个患者的疾病轨迹中根据他/她的具体需求对其进行适当的管理。

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