中心静脉-动脉二氧化碳分压差在休克评估中的研究进展

张玉奇 李小悦

“休克”一词自提出至今已有两百多年。在这个漫长的过程中,医学工作者们对休克的认识不断更新、深入,即便在医学水平翻天覆地的今天,休克依旧是临床工作中经常可见的高风险致死的疾病状态,也是重症患者急需处理的常见问题[1]。休克实质上是因疾病打击导致有效循环血容量相对不足,器官组织低灌注,引起细胞正常代谢过程受阻、发生功能异常的病理生理过程,以组织器官氧输送不足与氧代谢异常为特征[2]。近年来,越来越多的研究发现,氧代谢监测在休克患者病程中发挥着不可替代的作用。在休克患者早期应对过程中,及时识别患者无氧代谢,早期恢复组织器官氧供,可有效低患者病死率。因此, 寻找能准确评估治疗效果的氧代谢指标,及时调整治疗方案,是目前临床工作者在休克治疗道路上探索的重点[3]。

既往指南多次推荐的氧代谢监测指标如中心静脉血氧饱和度(central venous oxygen saturation,ScvO2)、血乳酸等在评价器官灌注及无氧代谢水平时的准确性存在争议。随着氧代谢指标研究的深入,许多研究指出中心静脉-动脉二氧化碳分压差(central vein-arterial carbon dioxide partial pressure difference,Pcv-aCO2)较传统检测指标能更早、更敏感反映组织灌注[4-6],对于评价患者液体管理及预后判断有重要的意义,并且可以在早期提供治疗反馈信息。目前对于评估休克患者病情的最优指标尚未达成共识,笔者就近年来有较大潜在应用价值的氧代谢指标Pcv-aCO2研究现状做一综述,希望能帮助临床医师在实际工作中更好的选择监测工具,正确指导休克患者的临床诊治,提高治疗水平、改善治疗结果。

一、Pcv-aCO2

(一)Pcv-aCO2的概念及临床优势

Pcv-aCO2是机体动脉血及中心静脉血CO2压力测量值之差,可以显示有氧代谢产生的CO2能否能被有效清除,与心输出量密切相关。休克状态下机体循环血容量相对缺乏,血流速度减慢,CO2清除被延迟,导致CO2蓄积在体循环中;另外,当组织缺血缺氧时,无氧代谢活跃导致乳酸生成增多,循环中H+浓度升高,H+与血液中的碳酸氢盐缓冲对结合生成CO2与H2O,相应的CO2生成增多,Pcv-aCO2也将升高[7]。机体正常代谢时,Pcv-aCO2范围为2～5 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),Pcv-aCO2与心输出量(cardiac output,CO)成反比,即CO充足时足以将外周组织产生的CO2清除,反之则CO2将不同程度蓄积于循环中[8]。因此Pcv-aCO2是反映CO是否满足循环代谢的指标,组织灌注不足时Pcv-aCO2将高出正常范围。

静脉-动脉二氧化碳分压差(vein-arterial carbon dioxide partial pressure difference,Pv-aCO2)是动脉与混合静脉血中CO2分压的差值。Pv-aCO2同样反映代谢过程中是否有足够的循环血量清除组织产生的CO2。研究证实,持续升高的Pv-aCO2是不良预后的独立预测指标,同时可以预判乳酸水平的变化[9-11]。Pv-aCO2与Pcv-aCO2有明显相关性,但检测Pv-aCO2需要安放肺动脉漂浮导管取混合静脉血标本,创伤大且操作复杂,临床应用受限制,而测量Pcv-aCO2仅需在上腔静脉放置中心静脉导管,基层医疗单位即可开展,且对PiCCO及肺动脉漂浮导管存在禁忌证的患者同样适用,应用范围将更加广泛。

(二)Pcv-aCO2较传统指标的优势

大量研究发现,Pcv-aCO2相较于平均动脉压(mean arterial pressure, MAP) 、每小时尿量、中心静脉压(central venous pressure,CVP)等传统监测项目能更早反映组织灌注,且较血乳酸、ScvO2等指标更敏感。莫旻龙等[12]对失血性休克患者进行回顾性研究,按液体复苏后肺泡—动脉氧分压差是否增加分成存在氧合障碍组及无氧合障碍组,绘制ROC曲线对比不同氧代谢指标、APACHE II评分等对休克患者出现氧代谢障碍的预测价值,实验发现进行比对的氧代谢指标中,Pcv-aCO2指标ROC曲线下面积最大,当Pcv-aCO2取临界值9.5 mmHg时,敏感度为85.7%,特异度为81.5%,明显优于入组时血乳酸、ScvO2等指标,说明Pcv-aCO2>9.5 mmHg对判断休克患者存在氧代谢障碍有预测价值。Robin等[13]研究发现,在大型手术后,转入ICU时Pcv-aCO2>6 mmHg可以预测患者术后并发症的发生,Pcv-aCO2升高的患者器官功能衰竭发生率增加,机械通气时间延长,住院时间延长,病死率呈上升趋势。周昭雄等[14]对通过对低血容量休克患者进行液体复苏,对比各氧代谢指标对复苏不充分患者的提示作用,发现Pcv-aCO2能够在休克液体复苏过程中动态评估微循环状态,可以准确判断患者复苏前机体灌注情况及液体复苏的效果,敏感度和特异度都显著优于ScvO2及血乳酸清除率。

近年来许多研究发现,通过早期液体复苏将感染性休克患者的Pcv-aCO2降至正常范围,能明显改善患者的预后[15]。最近的一项研究指出[16],在指导感染性休克患者液体复苏时,心脏指数与Pcv-aCO2有紧密联系,复苏后ScvO2>70%但Pcv-aCO2≥6 mmHg的患者液体复苏不达标,且预后不良。Ospina-Tascón等[17]研究表明,在感染性休克复苏前6 h内,Pcv-aCO2持续≥6 mmHg 与28 d 病死率相关。由此可见,Pcv-aCO2对于休克患者病情的判断、预后转归的预测、液体复苏的指导有很大价值。

(三)Pcv-aCO2和ScvO2单独使用限制因素

在患者处于休克状态时,有些情况下病理性的高心输出量会一定程度上改善循环二氧化碳的潴留,此时即便存在明显的组织低灌注,Pcv-aCO2也有可能表现为正常值。另外,受Haldane效应的影响,有些患者即使不存在组织低灌注的表现Pcv-aCO2也会升高,这会影响我们对于机体真实灌注及氧代谢水平的判断[18]。不仅如此,既往被广泛建议用作反映机体灌注水平和组织氧合程度的ScvO2在某些因素干扰情况下也容易出现误差。ScvO2受到氧输送(DO2) 、氧消耗(VO2)及氧利用率的协同制约,由公式推算: 氧摄取率(ERO2)=VO2/DO2,ScvO2=血氧饱和度(SaO2)-VO2/DO2= SaO2-ERO2。由此可见,ScvO2反映的是DO2和VO2是否平衡,ScvO2正常不能说明机体有氧代谢充分,当某些疾病状态下患者血管收缩、微循环代谢低下时,线粒体不能利用氧进行能量代谢,相应的氧耗减少,此时组织器官灌注不足,ScvO2会表现出假阴性结果。同时,中心静脉血汇集了整个体循环的血液,反应的是整个循环大体上氧供是否达标,所以会出现低灌注组织发出的“信号”被氧供正常的组织“信号”所掩盖的现象,此时虽然ScvO2无明显异常,机体仍有可能存在低灌注[19-22]。

Pcv-aCO2是反映血流动力学状态的流量指标,其与CO关系密切,ScvO2是反映血流动力学状态的氧代谢指标,但同时也是反映血流动力学状态的间接流量指标,所以Pcv-aCO2与ScvO2有良好的相关性[23]。近年来许多研究发现,将Pcv-aCO2作为ScvO2的补充可以有效避免ScvO2假性正常,可以对机体组织灌注及有氧代谢水平做出更加准确的判断、更正确地指导早期集束化治疗,从而改善患者预后。

二、ScvO2联合Pcv-aCO2

近年来关于ScvO2对氧代谢状态反映的准确性上一直存在质疑。现普遍认为,休克患者经过液体复苏ScvO2>70%时仍可能存在高乳酸血症及组织低灌注[24]。为了进一步提高敏感性和特异性,联合流量指标及氧代谢指标共同指导治疗成为研究热点。赵璟[25]报告100例感染性休克患者,根据入ICU时Pcv-aCO2值将研究对象分为高Pcv-aCO2组(Pcv-aCO2≥6 mmHg)与低Pcv-aCO2组(Pcv-aCO2<6 mmHg),两组性别、年龄、APACHEⅡ评分及感染原因等基线资料比较无明显差异,入组后立即采用早期目标导向治疗(early goal-directed therapy,EGDT),结果发现，即使ScvO2>70%,组织仍存在低灌注情况,进一步研究发现Pcv-aCO2≥6 mmHg时,其乳酸水平高,乳酸清除率低,液体复苏不足,可以将ScvO2>70%并且Pcv-aCO2<6 mmHg作为脓血症休克患者液体复苏的治疗目标。Pcv-aCO2高于正常水平与高危手术患者术后并发症的增加密切相关,Pcv-aCO2可以作为ScvO2一个有力的辅助工具,联合两指标可以评估液体复苏效果,能动态反应组织灌注水平[13,26-28]。Pan等[29]研究发现,ScvO2联合Pcv-aCO2作为液体复苏目标能有效改善组织缺氧、减少机械通气时间、缩短ICU治疗时长、降低病死率。Furtier等[30]对腹部大型手术术后患者进行前瞻性观察实验,ScvO2最小值<70%为术后并发症的独立影响因素,经相似量液体复苏后,发生术后并发症的患者术中测得的ScvO2无论是平均值和最小值都低于无并发症患者;同时,有并发症患者Pcv-aCO2显著高于无并发症患者,进一步分析得出:Pcv-aCO2<5 mmHg可作为液体复苏期间ScvO2的补充指标,以区分当ScvO2达标后,机体存在的隐匿灌注不足。王英等[31]报告了110例感染性休克患者,将其随机分为人数相等的两个组,对实验组和对照组患者同样行第一轮液体复苏治疗,6 h后对照组ScvO2≥70%的患者停止液体复苏,观察组根据Pcv-aCO2值是否高出正常范围决定是否接受继续复苏治疗,最终以乳酸清除率评判治疗效果,研究发现,将Pcv-aCO2<6 mmHg作为ScvO2≥70%的补充目标,能识别不易发现的组织低灌注,使液体复苏治疗更加充分,与杜微等[32]、王菊香等[33]研究者实验结论一致。因此,Pcv-aCO2与ScvO2联合使用可以有效避免ScvO2的假性误区,更精确地识别隐匿的器官组织低灌注,对不充分复苏的治疗有提示作用。

综上所述,Pcv-aCO2作为反映循环清除CO2能力的流量指标,与心输出量有良好相关性,与传统监测指标相比具有更快速、更准确、创伤小、能动态反应组织灌注等优点,可以用于评估休克患者病情;尤其在联合ScvO2时,两者可发挥互补效应,能有效地识别潜在的组织低灌注,在指导液体复苏治疗及预测休克患者病情变化方面有重要价值。