PetCO2的变化联合被动抬腿试验在脓毒性休克机械通气患者容量反应性的应用

张二辉 杨超 王玉珍 高海波 白奎 张春民 杨柳 庄久杰 石利红

脓毒症是ICU急危重患者的主要死亡原因之一，社会医疗花费和负担逐年递增，每年全球脓毒性休克(septic shock)总发病例数约1800万，其发病率在全球范围内呈逐年上升的趋势，其死亡人数超过胰腺、乳腺、宫颈、结肠、前列腺等五种恶性肿瘤死亡人数的总和[1]。2016年美国重症医学会(Society of Critical Care Medicine SCCM)与欧洲重症监护医学会(European Society of Intensive Care Medical ESICM)联合发布脓毒症3.0 定义及诊断标准，脓毒性休克的新定义为脓毒症合并严重的循环、细胞和代谢紊乱,其死亡风险较单纯脓毒症更高；脓毒性休克新的诊断标准是在脓毒症的基础上,出现持续性低血压,在充分液体复苏(fluid resuscitation)后仍然需要血管活性药应用来维持平均动脉压(mean arterial blood pressure MAP)≥65 mmHg,并且血乳酸浓度(lactic acid Lac)水平>2 mmol/L[2-4]。液体复苏是治疗脓毒性休克的主要措施之一，其主要目的是增加此类患者心输出量，以此来保证重要脏器和组织的血液灌注，但液体复苏也同时可能引发心力衰竭和肺水肿的风险，延长住院时间，增加患者的死亡风险，因此在脓毒性休克患者治疗过程中准确评估患者容量反应性(fluid responsiveness)十分重要[5]。液体反应性是液体复苏的基石，目前只有两种评估容量反应性的方法被大家广泛接受，实用、合乎生理、易于操作、且非常准确的是被动抬腿试验(passive leg raising PLR)和容量负荷试验(Volume expansion VE)[6]。PLR是一种简单、可逆、可重复的容量反应性评估措施，它既不需要补液来特殊增加患者的血容量，而且没有受到自主呼吸和心律失常等多方面因素的限制和影响，还同时具有相对良好的准确性和可靠性[7-9]。评估容量反应性的金标准依然是观察患者容量负荷试验前后心指数(cardiac index CI)或每博量(stroke volumeSV)及相关替代指标的变化[10]。越来越多的研究[11-13]发现，呼气末二氧化碳分压(end-tidal carbon dioxide partial pressure PetCO2) 与心指数之间存在一定的相关性。PetCO2不仅在气道定位、病情评估、呼吸监测方面，而且在循环监测、辅助诊断等方面发挥着越来越重要的作用，并具有无创、简便的特点，临床应用越来越普遍[14]。本研究通过观察在脓毒性休克机械通气患者被动抬腿试验中PetCO2的变化特点及其与心指数的相关性，评价PetCO2的变化联合被动抬腿试验对此类患者容量反应性的预测价值,现报道如下。

资料与方法

一、临床资料

本研究对象是随机选取2017年06月-2019年03月我院重症医学科住院接受治疗的56例脓毒性休克并气管插管有创通气患者。男30例，女26例，年龄19～72(50.5±14.8)岁。本次研究方案经院伦理委员会讨论批准后实施。

二、入选及排除标准

入选标准：(1)年龄大于18岁；(2)符合2016年SCCM/ESICM脓毒性休克的诊断标准[2]；(3)行气管插管机械通气治疗；(4)患者或家属知晓本研究目的、过程及意义，均签署知情同意书。排除标准：(1)存在行被动抬腿试验禁忌证(如颅内感染、脑外伤或脑血管意外等颅内高压、腹腔间室综合征、下肢深静脉血栓、使用医用弹力袜、下肢或骨盆骨折等)；(2)住院时间<72 h，24 h内死亡或自动出院；(3)孕妇及精神病患者；(4)存在补液试验禁忌症(如心源性休克和容量过负荷的表现等)；(5)既往有尿毒症、凝血机制障碍、肝功能衰竭、恶性肿瘤患者。⑹应用主动脉内球囊反搏IABP、人工膜肺氧合ECMO治疗的患者。

三、监测及试验步骤

所有脓毒性休克机械通气患者按照2016拯救脓毒症行动指南SSC给予病因治疗、抗菌药物应用、镇痛、镇静、控制血糖、糖皮质激素、血管活性药物、经口气管插管有创机械通气、抗凝治疗、预防相关并发症等综合治疗。

1 血流动力学参数监测 床旁彩超定位引导下穿刺股动脉，留置专用脉搏指示连续心输出量(Pulse Indicating Continuous Cardiac Output PiCCO)导管(PV2014L16，德国Pulsion MedicalSystems公司)，穿刺锁骨下或颈内静脉，留置双腔中心静脉导管，分别将PiCCO导管和中心静脉导管接温度探头后与监护仪的相应模块(PHILIPS公司M1012A)连接利用脉搏轮廓分析和热稀释原理来监测心指数等血流动力学数据。

2 PetCO2监测 利用基于红外光谱吸收的呼吸末二氧化碳测量原理，应用床头多功能监护仪(飞利浦公司) 监测PetCO2。PetCO2探头(飞利浦公司CAPNOSTAT M2501A)接相应模块(飞利浦公司M3014A)校零后接在气管导管和Y形管之间，连续监测PetCO2的波形与数值。

3 试验步骤 在研究过程中，机械通气模式为容量控制通气(V-CMV)模式，潮气量(VT)8 mL/Kg，呼气末正压(positive end expiration pressure PEEP)5 cmH2O，吸入氧浓度(FiO2)0.50，呼吸频率(RR)15次/min，吸呼比1 ∶1.5，给予患者充分镇痛镇静及肌松剂暂时抑制患者的自主呼吸，呼吸机各种参数、各种血管活性药物泵入剂量及其他治疗均保持不变，避免输注酸性或碱性液体。(1)基线：所有参加试验者45°半卧体位，维持2 min，测定并记录PetCO2和血流动力学参数[包括HR、SBP、DBP、MAP、CVP、SV、SVV、CI]；(2)被动抬腿试验：参加试验者平卧体位，将双腿抬高45°，维持2min，达到峰效应时测定并记录PetCO2和上述血流动力学参数；(3)回归基线：体位回归至基线水平15min，再行容量负荷试验；(4)容量负荷试验VE：15 min内予以0.9%氧化钠溶液250 mL静脉滴注，输液前后记录PetCO2和上述血流动力学参数变化，如试验过程中心源性肺水肿、恶性心律失常及调整血管活性药物用量等突发意外情况，立即终止试验。在完成上述四个步骤后，以VE(△CI)≥15%为容量反应阳性，计算△CI≥15% 判定为容量反应，△CI<15% 则为无容量反应，并把所有参加试验者分为两组：有容量反应组及无容量反应组。

四、临床观察指标及计算指标

详细记录所有参与试验者性别、年龄、基础感染部位、体重指数、APACHEII评分、氧合指数、左心射血分数(LVEF)、应用去甲肾上腺素例数、血乳酸浓度、ICU救治天数和28d患者病死例数。监测患者容量负荷试验前后的PetCO2及上述血流动力学参数，分别计算CI和PetCO2的变化，△CI=(CIVL后-CIvl前)/CIvl前×100%；△PetCO2=(PetCO2VL后-PetCO2vl前)/PetCO2vl前×100%。△CI≥或<15%作为判断有无容量反应性的标准并分为两组。监测患者基线、被动抬腿试验后的PetCO2及上述血流动力学参数，分别计算CI和PetCO2的变化，△CIPLR=CIPLR-CI基线)/CI基线×100%；△PetCO2PLR=(PetCO2PLR-PetCO2基线)/PetCO2基线×100%；

五、统计学方法

结 果

一、一般临床资料

在研究过程中56例参与研究患者无1例出现容量过负荷的表现。以容量负荷试验前后心指数的变化值分组，有容量反应组31例，无容量反应组25例，两组患者一般临床特征(见表1)，两组病例在年龄、性别、体重指数、APACHEII评分等方面比较，差异均无统计学意义(P>0．05)。

表1 两组患者一般临床特征

二、被动抬腿试验对血流动力学和PetCO2的影响

PLR后有容量反应性组(△HR、△SBP、△DBP、△MAP、△SV、△SVV)和△PetCO2水平较无容量反应组对比显著升高，差异具有统计学意义(P<0.05)，△DBP、△CVP水平对比差异无统计学意义(P≥0.05)(见表2)。

表2 被动抬腿试验对血流动力学和PetCO2的影响

三、相关性分析

被动抬腿试验后，△CIPLR与△PetCO2PLR呈正相关(r=0.441，P=0.001)，两者有统计学意义。

四、△PetCO2PLR对容量反应性的预测价值

△PetCO2PLR的ROC曲线下面积为0.828±0．055(95%CL 0.719～0.936；P<0.05)(见表3，图1)。

图1 △PetCO2PLR对容量反应性的曲线图

表3 △PetCO2PLR对容量反应性的预测价值

讨 论

本研究结果显示，对于存在脓毒性休克机械通气的重症患者PLR联合△PetCO2PLR可作为评估此类患者容量反应性的指标，进而指导液体复苏治疗。PLR与△PetCO2PLR评估容量反应性的敏感度及特异度均相对较高，且无创、操作方便、快速，容易被医师所掌握，笔者认为具有一定的临床实用推广价值。

液体复苏是治疗脓毒性休克的主要措施之一，准确评估容量反应性对避免过量的容量复苏具有重要临床参考意义。容量反应性是患者对快速扩容的应答能力，反映前负荷的储备水平，即左、右心室均在FrankStarling曲线上升支，补液后才能明显增加心排出量。仅仅依靠传统的监测无创或有创的动脉血压、心率的变化、每小时尿量等指标来评估患者病情变化，已被证实无法准确指导容量复苏[15]。有学者进行了深入广泛的研究结果显示，中心静脉压、肺动脉楔压(pulmonary artery wedge pressure PAWP)等传统静态压力指标由于受患者通气状态、心肌顺应性、胸腔内压力、心脏瓣膜功能等多方面因素干扰，在评估患者容量反应性的预测价值稍显不足[16]。PLR属于自身输液冲击治疗法(即前负荷重分布手法)，通过抬腿增加胸腔的血容量，从而激活动脉压力感受器，回心血量提高，增加心脏前负荷，进一步影响心脏的泵血功能,具有短暂性、可逆性、可重复性、操作简单不需要额外增加容量等优点，且不受心律失常等因素的影响[17]。有研究报道PLR最佳监测时间在90s以内，抬高下肢后血容量的再调节作用仅可持续约3min，故需要及时有效地评估容量反应性[18]。但PLR要求Swan-Gans导管、PiCCO导管、床旁或食道心脏超声有创或无创技术，来间断或持续监测CI在临床工作中已逐步开展，但费用高，操作相当复杂且并发症多，对操作医师的经验要求和技能水平高等因素限制了其广泛应用。

PetCO2受由CO2的产生量、肺泡通换气功能、肺血流量(受心输出量CO影响)3个因素决定，如果前两个因素恒定，PetCO2和心输出量有正相关性，这在心肺复苏后的动物实验和临床研究均得到证实[19-20]。心脏骤停时肺血流减少，PetCO2骤降至零，而有效的心肺复苏产生全身血流，组织代谢产生的CO2输送至肺脏，检测出PetCO2，有研究表明在自主循环恢复之后，PetCO2水平可突然升高1.7%～4.6%，PetCO2水平的骤然升高是自主循环恢复的敏感指标之一[21-24]。2010年美国心脏协会(AHA)心肺复苏指南中已建议，在心肺复苏过程中，除可监测心电活动和检查脉搏外，PetCO2、冠脉灌注压和中心静脉血氧饱和度均可作为反应心排血量和心肌灌注的生理参数。PLR试验过程中出现PetCO2的水平变化有生理机制来阐述[25]：PLR后回心血量增加,导致心排血量和肺血流量增加，转送到肺脏的CO2及其CO2清除率就会增加,肺血流增加后，肺泡死腔量相对减少、通气/血量比(V/Q)改善，呼出的CO2量相应增多，PetCO2出现升高。在脓毒性休克容量反应性预测价值方面，国内学者进行了深入的研究：如下腔静脉呼吸变异指数、中心静脉-动脉血二氧化碳分压差Pcv-aCO2、二尖瓣E峰流速呼吸变异度、呼气末阻断试验、外周动脉峰流速变异度、股动脉流速变异率、颈动静脉截面积比值等[26-29]。本研究显示，有容量反应组患者PLR后CI和PetCO2均明显增高，且CI与PetCO2的变化值呈正相关，提示PetCO2的变化可用于反映PLR心输出量的变化。本研究显示，△CIPLR预测容量反应性的ROC曲线下面积为0.863，以15%为临界值，敏感性和特异性分别为83.9%和84.0%，验证了被动抬腿试验对容量反应性的预测价值；△PetCO2PLR的ROC曲线下面积达到了0.828，以4.5%为临界值，敏感性为66.7%，特异性92.0%。因此，被动抬腿试验中的PetCO2变化可以替代CI来评估患者的容量反应性。

综上所述， PLR中PetCO2的变化，能反应脓毒性性休克机械通气患者心输出量的变化，可以对容量复苏过程中容量反应性起到良好的预测作用。笔者建议，在预测脓毒性性休克机械通气患者容量反应性时，当没有其它可用于直接测定CI的方法时，PLR联合PetCO2的变化是一种简便、经济实用、相对可靠的指标，值得临床推广应用。