血流动力学监测进展

2023-06-06 10:34

在过去的 50 年里，重症医学和围手术期医学中的血流动力学监测和管理有很大改进。

对危重病人进行仔细和密切监测以评估其疾病过程严重程度，并评估不同疗法的必要性及其影响。所有器官都可以监测，有些器官监测比较容易，有些却难以监测，其中心血管系统的血流动力学监测最为频繁。血液动力学监测技术从早期的重症医学科开始，特别是在过去的50年里，已经取得了巨大的进步，从最早的，体积庞大的血压计测量动脉压，到有创导管评估心输出量，再到最近发展的无创，数字监视器提供多个血流动力学变量的连续值。我们从全面的宏观血流动力学监测转向更地区化的微循环灌注方法，以及从对所有人的最大监测转向更个性化的方法，概念也发生了变化。在这里，我们将简要回顾这些变化。

血流动力学史上的关键步骤

监控-从压力到血流

病人血流动力学状态的监测最初集中于测量动脉压。血压是由血流和血管张力(或血管阻力)决定的基本血流动力学原理很快变得明显，并对血流动力学监测的发展产生了重大影响。随着技术的进步，Weil和Henning在1979年提出的对不同类型的休克(低血容量、心源性、分布性和梗阻性)进行更先进的血流动力学评估的能力，使其能够更好地描述和表征。高系统性血管阻力(SVR)休克(低血容量、心源性、梗阻性)和低SVR休克(分布性)之间有明确的区分，但显然血管阻力概念有很大的局限性。首先，在生理学上，表示血管内压力(y轴)和血流(x轴)之间关系的曲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。第二，针对SVR增加的血管加压治疗可能导致动脉压增加，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。这些观察是历史上将感染性休克分为“冷”型和“热”型的基础，可能与不同类型的生物有关——特别是革兰氏+阳性和革兰氏-阴性，但是，尽管有时仍用于小儿休克，这些区别并不可靠。循环性休克患者常伴有几种不同类型的休克；例如，在脓毒性休克中，心输出量可能因低血容量和/或脓毒性相关的心肌抑制而受到限制。在急性呼吸衰竭患者中，高气道压力对右心室功能的影响可使血流动力学模式进一步复杂化。因此，根据血管阻力来描述休克的概念不再流行，我们更倾向于关注压力和心输出量的主要变量。

心输出量的重要性

第一次测量心输出量，使用指标稀释技术，是复杂和繁琐的，但帮助我们认识到心输出量的巨大变异性，可以存在于患者。1970年，Swan等人在重症医学科医学会(Society for Critical Care Medicine)于1971年成立之前，发明了气囊式肺动脉导管(PAC)，彻底改变了我们监测心输出量的方法，从而实现了更简单的肺动脉热调节技术。PAC的另一个好处是可以同时测量和监测多个血流动力学变量(肺动脉压力、肺动脉闭塞压力[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)的测量在20世纪60年代末被引入，已经提供了血流动力学状态的信息，特别是右心充盈压力，从而指导快速输液。然而，CVP与血容量的相关性并不好，因为它也反映了右心室功能和静脉顺应性。PAC的使用有助于了解CVP与肺动脉楔压或闭塞压力之间的差异，后者反映左侧充盈压力。促进了对压力波形的解释，从而能够评估影响心动周期的不同条件。

氧输送/耗氧关系的概念及SVO2的重要性

氧气输送/氧气消耗关系的概念和 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，越来越接近细胞。组织耗氧量 (VO2) 因患者的临床状况（炎症反应、体温、机械通气等）而异，因此必须提供足够的氧气以满足不同的细胞需求。氧输送 (DO2) 由心输出量和动脉氧含量决定。Shoemaker 在 1990 年代初期提出了提供超常量氧气以避免所谓的“氧债”的概念，以防止高危手术患者出现并发症。然而，实现 DO2显著增加所需的过度治疗（例如，液体和正性肌力治疗）可能对某些患者有害。 Hayes 等人在 1994 年的一项研究中说明了这一点，该研究使用大量剂量的多巴酚丁胺来实现 DO2 目标。因此，我们转向更个性化的方法，通过使用适当的监测来考虑患者个性化需求。第一种策略包括构建单独的 VO2/DO2 曲线。这种方法可能是有道理的，因为生理学研究清楚地表明，在休克状态下存在 VO2/DO2 依赖现象。此外，DO2 低于临界值（所谓的 DO2 临界值）与血乳酸水平的突然增加有关（图 1）。Ronco 等人在 1993 年的观察很好地说明了实验数据的临床应用，即在停止生命支持后死亡的患者中也可以记录相同的关系。然而，患者个体化 VO2/DO2 图的构建有几个困难。首先，它可能导致虚假的 VO2/DO2 关系，因为存在所谓的“数据的数学耦合”，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。为避免这种情况，有人建议通过间接量热法确定 VO2，但这并不能真正提供“测量的”VO2，只是使用另一种技术估计的值，并且容易受到其他技术限制。其次，VO2会随着患者状况或环境因素的变化而迅速变化。 VO2 和 DO2 之间的关系本质上代表氧气提取（VO2/DO2 的比率）或更简单地表示当 SaO2接近 100% 时的 SVO2。使用PAC可以轻松地从肺动脉中的导管尖端收集混合静脉血。重症患者的参考 SVO2 值可能比健康人的正常值 75% 低一些，因为重症患者的血红蛋白值通常较低。通过中心静脉导管测量中心静脉氧饱和度 (ScVO2) 已被提议作为 SVO2 的替代方法，但这只是一个近似值，因为身体上部和下部的静脉饱和度并不相同，而且这种关系可根据临床情况改变。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管理。图 2 给出了解释 S(c)VO2 的建议方法。SVO2可以在动脉氧含量降低（由于低氧血症和/或贫血）、心输出量不足或 VO2显著增加（例如，运动时）。因此很明显，如果没有同步的 SVO2 测量，就无法正确解释心输出量值，反之亦然。重要的是，正如不需要在所有情况下都纠正低心输出量一样，也不应该在每个危重患者中纠正低SVO2。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 恢复到正常值不会影响死亡率。观察到许多患者在诊断感染性休克时S(c)VO2很低，尽管传统上认为在初始复苏后 S(c)VO2 是正常或高的，这导致Rivers 等人在 2001 年建议迅速（在6hr) 在此类患者的早期复苏中将 ScVO2 恢复至至少 70%。所谓的“早期目标导向治疗（EGDT）”是通过更积极的液体复苏和比对照患者多三倍以上接受输血的患者来实现的。EGDT 应用于130 名患者，而对照组为133 名，其死亡率显著降低，从46.5% 降至 30.5%。这项单中心研究激发了强烈的兴趣，但也引起了一些批评。2014 年和 2015 年发表的三项大型多中心 RCT（18-20）无法重现结果，但不是 Rivers 等人原始研究的真正比较研究，特别是包括病情较轻的患者和大多数患者EGDT 组在 EGDT 策略开始时具有正常的 S(c)VO2 值。因此，该策略的应用不能被视为以证据为基础，但它并不能否定 S(c)VO2 在解释没有迅速改善的患者的血流动力学状态方面的重要性。当SVO2 正常或高时，如果存在持续的血流动力学改变，增加静脉Pco2 (VAPco2) 梯度可能有用。在这些情况下，增加的 VAPCO2 梯度大于 6mm Hg 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，乳酸形成增加，使血乳酸浓度成为有用的指标改变的组织灌注。这种认识是血液动力学监测发展过程中的重要一步。基于Huckabee 关于丙酮酸和乳酸之间关系的基础研究，Broder 和 Weil 在1969 年提出应该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，氧债的概念受到挑战，因为它与剧烈运动领域更相关，并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。许多文章都关注感染性休克中乳酸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和高乳酸血症（> 1.5-2 mmol/L）严重程度的指标已被公认是不良预后的标志。治疗和进化很快就出现了。在 1980 年代的早期研究中，最直接的循环休克患者对补液有反应，血液乳酸浓度在一小时内下降了10%。进一步的研究证实，乳酸浓度的快速下降与各种危重患者的预后更好有关。由于乳酸浓度反映了产生和清除之间的平衡（主要由肝脏），术语“乳酸清除”不适用于描述乳酸动力学）。快速床边分析仪的开发简化了乳酸浓度的测量。已经尝试了主要基于乳酸动力学的治疗，但这种方法并不完全令人信服，因为乳酸浓度的变化很慢。因此，连续血乳酸水平的评估被认为有助于评估对治疗反应，而不是精确指导治疗。

外周灌注的重要性

有选择地增加流向某些器官的局部血流的尝试导致人们对监测局部血流的兴趣增加，但这在临床环境中是困难的。肝内脏循环中的血流测量是可能的，但具有相当的侵入性。胃眼压测量法在 1990 年代开始流行。这种微创技术通过改良的鼻胃管评估胃黏膜灌注，该鼻胃管配备有包含一些盐水甚至CO2 的球囊。1992 年发表的一项研究表明，使用这种技术监测危重病人可以降低死亡率，但由于存在许多导致不一致结果的伪影，这种方法被放弃了。最近，还提出了尿道灌注测量。研究流向四肢的外周血流量可能很有价值。Joly 和 Weil 早在 1969 年就提出监测脚趾温度，但这种策略在存在外周动脉病变的情况下受到限制。从简单的毛细血管再充盈时间到更复杂的多普勒技术使用，人们一直在追求皮肤灌注的评估。外周灌注的评估一直是危重患者临床评估的重要组成部分。

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的估计包括心输出量、血红蛋白和 SaO2等成分，但这不仅忽略了心输出量在各个器官的分布，也忽略了器官内的分布。存在多种探索微循环的方法，包括测量小组织中红细胞速度的激光多普勒、直接应用于器官的活体微视频表面显微镜、通过正交偏振光谱或侧流暗场成像的微视频表面显微镜以及指甲毛细血管内窥镜。对于临床实践，人们需要设备可靠、可重复、易于使用，并提供大多数医疗和辅助医疗人员易于解读的数据。评估舌下微循环的手持式生命显微术一直是研究最广泛的方法，并且能够在重症患者中描述持续的微循环改变脓毒症。这些变化的时间过程与器官功能障碍和死亡率有关，即使在全局变量正常化之后，也经常观察到微血管变化。这种方法已被用于评估对微循环各种影响，各种干预措施，包括血管加压药支持的滴定。这些测量值是否可用于调整治疗以对患者的预后产生影响仍有待证实。

转向侵入性较小的技术

减少 PAC的使用。在过去的 20 年中，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，随机对照试验并未一致显示与使用 PAC 相关的死亡率降低。然而，其他监测技术（表 1）并未显示死亡率降低，例如心电图或脉搏血氧仪，但这些技术仍被广泛使用。胃眼压测量被证明会影响死亡率，但这种技术已被放弃。此外，如果生成的数据可用于以降低死亡率的方式影响管理，则监测技术只能改善结果。因此，来自 RCT 的负面观察表明 PAC 衍生的测量值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 的使用减少可能更多地解释为回波多普勒技术和其他更新的、侵入性较小的血流动力学监测技术的更多可用性和使用。尽管这些新设备减少了 PAC 衍生监测的使用，PAC-派生变量在某些复杂患者中仍然有价值，尤其是严重心肺衰竭者。超声多普勒的发展。详细讨论回波多普勒技术超出了本综述的范围。回声多普勒最初于1950 年代开发，但在 1970 年代才在临床上得到更广泛的应用，最初仅用于心脏病学，但随着简化、移动性更强的设备的发展以及全球培训计划的可用性，回声多普勒成为可能在许多 ICU 中常规使用。无需成为超声多普勒专家即可将其用于危重患者的管理；知识和专业知识可能相对有限，仅涵盖执行所谓的聚焦心脏超声所需的基础知识；如果需要更复杂的评估，仍然可以呼叫心脏病专家。超声心动图可以区分不同类型休克之间的连续检查可用于监测治疗反应。

对心脏的侵入性较小的方法的可用性

开发了用于测量心输出量的其他指示剂稀释方法以避免需要 PAC（图 3），包括经肺热稀释和锂稀释。然而，指示剂注射仍然需要（中心）静脉导管和动脉导管来检测指示剂温度或浓度的变化。还提出了脉搏波分析，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，连续估计心输出量，响应时间快；因此，它可用于评估液体反应性，例如，液体挑战操作或被动抬腿实验。然而，使用脉搏波分析估计心输出量依赖于理论假设，并且测量性能在血管舒缩张力快速变化的患者中受到限制，无论是自发的还是药物引起的。不同的脉搏波分析设备——有创、微创和无创可用于此目的，并且可以使用外部、内部或无校准来校准估计的心输出量值。每种都有优点和局限性，但详细讨论超出了范围本文（表 2）。其他微创心输出量监测方法，包括无创脉搏波分析（例如，指套法）、脉搏波传播时间、二氧化碳再呼吸、胸部生物阻抗和生物电抗，对于危重患者的常规使用来说不够可靠。

休克中关键治疗干预措施期间的血流动力学监测

正如 Weil 和 Shubin 多年前提出的那样，休克患者应根据 Ventilate, Infuse, Pump 方法进行管理。这些管理组件中的每一个都需要密切和特定的血流动力学监测。通气血流动力学管理需要最初关注通气似乎并不直观，但充足的氧气供应对于恢复足够的 DO2 至关重要。使用有创机械通气可以降低呼吸肌的需氧量，从而促进获得足够的组织 DO2。因此，气管插管的最佳时机是复苏过程重要组成部分。

灌注

补液仍然是管理所有形式休克的重要组成部分。最初保留用于低血容量状态，并且在某种程度上是脓毒性休克，在心源性休克中输液也是必不可少的，因为血管收缩状态会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来管理心源性休克已成为标准。应该给予多少液体一直是激烈讨论的话题。在所有亚组患者中预先确定所需液体量的尝试均未成功。因此，应根据个体患者的适当和充分的血流动力学监测来指导补液量。当血管张力保持良好时，仅监测动脉压可能就足够了，但在感染性休克中，心输出量的增加可能远远超过动脉压，因此需要进行心输出量测量。尽管低 CVP 可以增加输液安全的可信度，但单次 CVP 测量并不是液体需求的可靠指标。注射液体推注期间 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（心输出量增加）与风险（水肿形成）是液体挑战技术的基础，其中在相对较短的时间内（通常为 200 毫升）给予相对少量的液体约 10分钟），同时仔细监测安全限值。在接受受控机械通气治疗的患者中，建议使用间歇正压通气对前负荷和每搏输出量的影响来检测液体反应性。如果机械通气引起每搏量 (SVV) 或动脉脉压 (PPV) 的呼吸变化，则患者更有可能依赖于前负荷。在输液期间，PPV 的降低与心输出量的增加呈负相关。然而，在 1990 年代后期首次引入，这些基于心肺相互作用的液体反应性动态测量有其局限性。PPV 仅在深度镇静（无自主呼吸）的机械通气患者中可靠，这些患者接受相对较大的潮气量，适度改变肺顺应性，无右心室衰竭、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满足，其中目标导向的液体管理策略基于这些指标（PPV 或 SVV）已被证明可以减少术后并发症；然而，在 ICU 中，很少有患者满足最佳条件。已经提出了依赖 PPV 动力学的其他实验，包括呼气末正压或潮气量挑战。被动抬腿试验被提议作为替代方法，原则上避免液体挑战的液体推注。然而，有两个关键限制：一是实验可能代表未镇静患者的刺激，无论液体状态如何都会导致肾上腺素能反应；另一个是如果有阳性反应（即表明液体反应性），每搏输出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。综合讨论不同效果的不同胶体和晶体（白蛋白或羟乙基淀粉、生理盐水或平衡溶液）超出了本综述的范围，但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发展。什么时候应该给病人输血仍然是一个有争议的问题。毫无疑问，维持血红蛋白水平大于 10g/dL 会导致输血过多，但在 RCT 显示类似结果后，钟摆可能向另一个方向摆动得太远，仅当血红蛋白下降低于 7g/dL 时才给予输血.最近对现有数据的审查表明，输血可能会增加危重患者的 VO2，现在已达成广泛共识，即输血的决定不应仅基于血红蛋白水平，还应基于其他因素，包括患者年龄、血流动力学状态和心血管合并症。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 时应该给予输血；当血红蛋白介于这两个值之间时，输血决定应个体化。

泵功能

已经提出了各种血管加压药，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，但现在已将去甲肾上腺素确定为首选的血管加压药。重要的是，血管加压药的给药可以减少流向非重要器官，特别是肾脏的血流量。多巴胺的药理学因其用作血管加压药而特别有吸引力，因为在内脏和肾循环中多巴胺能受体更多。然而，尽管 MacCannell 等人在 1960 年代最初提倡使用低剂量多巴胺，但后来证明其与休克患者的肾脏保护作用无关。已证明多巴胺的使用与休克状态下比去甲肾上腺素更高的死亡率相关，并且已基本放弃使用多巴胺作为血管加压药。其他血管加压药的地位仍未确定。这些药物的风险是心输出量减少。加压素已被广泛使用，但没有临床益处的证据。早期给予加压素以防止毛细血管渗漏可能会有好处，但风险在于它可能会减少血流量，尤其是在肝内脏和冠状动脉循环中。因此，需要密切监测血流动力学以确保心输出量得到良好保护。类似地，在一项未监测心输出量的研究中，未发现给予 selepressin（一种血管加压素衍生物）有益。血管紧张素 II 已被重新引入作为血管加压药，但其适应症尚不明确。虽然过去，血管加压药治疗仅在认为患者对补液无反应时才开始，但最近的研究表明，动脉低血压应在所有情况下都避免。即使是短暂的低血压也可能与器官衰竭或死亡率的增加有关，早期使用去甲肾上腺素来恢复动脉压似乎对结果有有益的影响。休克状态下的最佳动脉压目标一直是一个深入研究的话题，但尚未确定全球可接受的理想值，因为动脉压目标应个性化，考虑到各种因素，其中包括慢性高血压病史、当前疾病过程和血流动力学状态。多巴酚丁胺被认为是心肌衰竭情况下的首选正性肌力药物。最初被认为不适合用于感染性休克，但它发现了对液体反应有限的地方。由于血流动力学变量的优化通常被视为护理标准，因此很难进行大型 RCT 来评估多巴酚丁胺的潜在益处或危害。虽然它们的半衰期不是特别理想，磷酸二酯酶抑制剂（如米力农）和左西孟旦可以在心源性休克的治疗中找到一席之地，但它们的血管舒张作用限制了它们在感染性休克的治疗中的地位。在这些患者中，没有地方可以常规使用任何正性肌力药物，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，这将继续影响休克血流动力学监测领域。新的微型、灵活的无创传感器可以连接到皮肤或衣物上，并且可以提供对多个变量的连续监测。这些值可以无线传输到中央计算机或系统或医疗工作者的智能手机或智能手表。人工智能将越来越多地用于解释此类信号，并建议甚至开始适当的治疗。具有自动闭环控制系统的临床自动化已经重新引起人们的兴趣。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规定治疗方案和协议的依从性，并能够快速适应新的或不断变化的治疗策略。未来，个性化的药物滴定可能会由自动化系统使用先前从具有相似人口统计和疾病模式的患者收集的数据进行管理。这些系统将能够更准确地预测给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，从而促进个性化医疗方法。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，但随着此类工具的普及，这些成本将会降低。然而，进一步的研究需要确定如何最好地将此类创新用于危重患者以改善结果，然后再将它们变成我们 ICU 的常规存在。

结论

在过去的 50 年里，重症医学和围手术期医学中的血流动力学监测和管理有很大改进。监控技术已经发展到使非常侵入性的设备能够被侵入性小得多（甚至完全非侵入性）的设备所取代——即使我们可能会失去一些准确性。同时，我们的整个监测方法已经从使用一些静态的、单一的措施转变为一种功能性、动态和多变量的方法。ICU 中的血流动力学监测需要包括的不仅仅是血压、心率和尿量。此外，任何变量本身提供的关于患者血流动力学状态的信息相对较少，特别是在休克的复杂危重患者中。相反，需要同时考虑几个不同变量的监测结果，以便及时为该特定患者提供完整的血液动力学图。监测局部血流的能力会有所帮助，但目前在临床上不可行。我们也没有理想的细胞功能监测系统，微循环监测仍在进行中。然而，这些领域可能是未来成功复苏的重要目标。最后，我们正在从标准的、协议化的血流动力学策略转向更加个性化的方法，以确保根据每位患者在疾病轨迹期间的具体要求进行适当的管理。

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