高原肺水肿患者血流动力学变化研究

石建国，季华庆，陈想贵，付长怀，鲜文

高原肺水肿（high altitude phlmonary edema，HAPE）称之为非心源性肺水肿［1］。因发病急、病情重，如延误治疗会危及患者生命［2］。HAPE发病机制比较复杂，与严重缺氧引起的肺动脉高压、血管通透性增加、遗传等因素有关［3］。青海省交通运输厅委托青海省交通医院负责青海省高海拔地区沿线数万交通职工的医疗保障任务，每年青海省交通医院将派出12支医疗队到高海拔地区开展医疗救治工作,曾救治了不少平原地区到青海后发生HAPE的患者。该研究应用无创心排量监测仪（NICOM）、多普勒超声心动图机等，就HAPE患者血流动力学的变化进行研究，为HAPE患者的治疗提供理论依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 随机选择青海省交通医院急救中心2016年2月—2019年10月收治的HAPE患者22例为HAPE组，全部符合中华医学会第三次高原医学学术研讨会推荐的诊断标准［4］。22例HAPE患者均为汉族，其中男20例、女2例，平均年龄（25.5±8.9）岁，均由厦门、海口、天津、郑州、西安、成都等低海拔地区乘飞机或火车急进青海高海拔地区后2～3 d内发病的患者。22例均是初次进入高原（海拔2 260～4 000 m）。纳入标准：（1）现场诊断标准：发病近期抵达高原（一般在海拔3 000 m以上），出现静息时呼吸困难、胸闷压塞感、咳嗽、咳白色或粉红色泡沫样痰、无力或活动能力减低。一侧或双侧肺野出现湿性啰音或喘鸣音，中央性紫绀，呼吸过速，心动过速。症状、体征各至少具有两项可作诊断。（2）临床诊断标准：近期抵达高原（一般在海拔3 000 m以上），出现静息时呼吸困难、咳嗽，咳白色或粉红色泡沫样痰。中央性紫绀、肺部湿啰音，胸部X线可见以肺门为中心向单侧或两侧肺野呈点片状或云絮状浸润阴影，常呈弥漫性、不规则性分布，亦可融合成大片状阴影。心影多正常，但亦可见肺动脉高压及右心增大征象。排除标准：经临床及心电图等检查排除心肌梗死、心力衰竭等其他心肺疾患，并排除肺炎、低血压、休克。另随机选择青海省交通医院急救中心健康志愿者20例为对照组，其中男17例，女3例，平均年龄（24.7±9.1）岁。纳入标准：（1）西宁地区（西宁，海拔2 260 m）健康人群；（2）过去半年无高原暴露史（海拔≥2 500 m）。排除标准：（1）有心血管疾病、呼吸系统疾病、肿瘤、肝肾功能障碍、免疫系统疾病、精神类疾病、活动期的感染或严重感冒其中之一者；（2）拒绝参与本研究的受试者。HAPE组与对照组年龄、性别比较，差异均无统计学意义（t=0.288，P=0.775；χ2=0.013，P=0.910），具有可比性。

本研究创新点：

国内对高原性肺水肿（HAPE）患者心脏结构与功能的研究甚少，只有为数不多关于多普勒超声心动图在HAPE患者中的报道，即使有有创心排量监测方面上的研究，但报道的病例数太少。目前国内外尚未见无创心排量、中心静脉血氧饱和度（ScvO2）、静动脉血二氧化碳分压差（Pcv-aCO2）指标在HAPE患者中的临床研究，也未见心脏前后负荷监测指标在HAPE患者中的应用；如中心静脉压（CVP）、下腔静脉宽度、下腔静脉呼吸变异度、总外周血管阻力（TPR）、总外周血管阻力指数（TPRI）、每分输出量绝对值（△CO）、每搏输出量绝对值（△SV）。本研究通过无创心排量、流量、心脏前后负荷指标的监测，不仅能够及时了解HAPE患者血流动力学状态，还可避免有创监测所致相关并发症发生的风险，无创心排量监测仪（NICOM）安全性、可靠性值得肯定。为HAPE的治疗提供了一定的理论依据。

1.2 无创心排量监测 采用以色列生产的无创心排量监测仪（NICOM），受试者取仰卧位，按照NICOM操作规范将4个监测电极分别置于受试者胸部的相应部位，连接监测模块，对HAPE组治疗前、治愈后及对照组的血流动力学指标进行无创心排量监测：心率（HR）、每分输出量（CO）、心指数（CI）、每搏输出量（SV）、总外周血管阻力（TPR）、总外周血管阻力指数（TPRI）、每分输出量绝对值（△CO）、每搏输出量绝对值（△SV）。

1.3 彩色多普勒超声心动图检查 应用飞利浦（PHILIPS）彩色多普勒超声心动图机（CX50），对HAPE组治疗前、治愈后及对照组进行下腔静脉宽度、下腔静脉呼吸变异度检查。下腔静脉宽度、下腔静脉呼吸变异度均属于心脏前后负荷参数。

1.4 中心静脉压（CVP）监测 连接心电监护CVP监测模块，为减少误差对CVP进行连续监测，以获取CVP值。

1.5 血气分析 用一次性采血针从桡动脉抽血1 ml，应用美国血气分析仪（GEM3500）对HAPE组治疗前、治愈后及对照组进行pH值、血氧饱和度（SaO2）、二氧化碳分压（PaCO2）、血乳酸（Lac）检查。对HAPE组治疗前、治愈后从中心静脉压管中抽取静脉血进行血气分析获取中心静脉血氧饱和度（ScvO2），再根据静脉、动脉血气获取静动脉血二氧化碳分压差（Pcv-aCO2）。ScvO2与Pcv-aCO2均属于流量指标。

1.6 统计学方法 应用SPSS 25.0统计学软件进行数据处理。计量资料以（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，单组治疗前后比较采用配对t检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 HAPE组治疗前与对照组血气分析指标比较HAPE组治疗前pH值、Lac高于对照组，SaO2、PaCO2低于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05，见表1）。

表1 HAPE组治疗前与对照组血气分析指标比较（±s）Table 1 Blood gas analysis results in pre-treatment HAPE group and control group

表1 HAPE组治疗前与对照组血气分析指标比较（±s）Table 1 Blood gas analysis results in pre-treatment HAPE group and control group

注：SaO2=血氧饱和度，PaCO2=二氧化碳分压，Lac=血乳酸；1 mm Hg=0.133 kPa

组别 例数 pH值 SaO2（%）PaCO2（mm Hg）Lac（mmol/L）对照组 20 7.38±0.02 95±3 37±2 0.45±0.31 HAPE组治疗前 22 7.50±0.03 60±7 26±3 6.34±1.21 t值 15.09 21.36 25.61 21.15 P 值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

2.2 HAPE组治疗前与对照组心排量、心脏前后负荷参数比较 HAPE组治疗前HR、TPR、TPRI、下腔静脉宽度大于对照组，CO、CI、SV、△CO、△SV、下腔静脉呼吸变异度小于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05，见表2）。

表2 HAPE组治疗前与对照组心排量、心脏前后负荷参数比较（±s）Table 2 Cardiac output，cardiac preload and afterload in pre-treatment HAPE group and control group

表2 HAPE组治疗前与对照组心排量、心脏前后负荷参数比较（±s）Table 2 Cardiac output，cardiac preload and afterload in pre-treatment HAPE group and control group

注：HR=心率，CO=每分输出量，CI=心指数，SV=每搏输出量，TPR=总外周血管阻力，TPRI=总外周血管阻力指数，△CO= 每分输出量绝对值，△SV=每搏输出量绝对值

组别 例数 HR（次/min）CO（L/min）CI〔L·min-1·（m-1）2〕SV（ml）TPR〔dynes·sec·（cm-1）5〕TPRI〔dynes·sec·（cm-1）5·（m-1）2〕△CO（%）△SV（%）下腔静脉宽度（mm）下腔静脉呼吸变异度（%）对照组 20 69±10 5.20±0.56 3.41±0.57 72.36±12.53 1 264±250 2 085±432 7.53±2.966.84±2.32 12.55±1.15 20.71±6.35 HAPE 组治疗前 22 87±14 3.80±0.48 2.21±0.51 45.66±16.94 2 105±437 3 880±537 2.56±0.812.37±0.65 18.31±2.56 8.33±5.98 t值 4.68 8.72 7.20 5.77 7.56 11.84 7.58 8.68 9.24 6.56 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

2.3 HAPE组治愈后与对照组心排量、心脏前后负荷参数的比较 HAPE组治愈后HR、CO、CI、SV、TPR、TPRI、△CO、△SV、下腔静脉宽度、下腔静脉呼吸变异度与对照组比较，差异均无统计学意义（P＞0.05，见表3）。

表3 HAPE组治愈后与对照组心排量、心脏前后负荷参数比较（±s）Table 3 Cardiac output，cardiac preload and afterload in post-treatment HAPE group and control group

表3 HAPE组治愈后与对照组心排量、心脏前后负荷参数比较（±s）Table 3 Cardiac output，cardiac preload and afterload in post-treatment HAPE group and control group

组别 例数 HR（次/min）CO（L/min）CI〔L·min-1·（m-1）2〕SV（ml）TPR〔dynes·sec·（cm-1）5〕TPRI〔dynes·sec·（cm-1）5·（m-1）2〕△CO（%）△SV（%）下腔静脉宽度（mm）下腔静脉呼吸变异度（%）对照组 20 69±10 5.20±0.56 3.41±0.57 72.36±12.53 1 264±250 2 085±432 7.53±2.96 6.84±2.32 12.55±1.15 20.71±6.35 HAPE 组治愈后 22 71±11 5.23±0.52 3.44±0.55 73.67±10.78 1 279±251 2 108±430 7.78±3.25 6.92±2.19 11.98±1.23 21.31±6.77 t值 0.37 0.18 0.17 0.36 0.20 0.17 0.26 0.11 1.55 0.30 P值 0.70 0.86 0.87 0.72 0.83 0.87 0.80 0.91 0.14 0.77

2.4 HAPE组治疗前与治愈后心排量、心脏前后负荷参数的比较 HAPE组治愈后HR、TPR、TPRI、下腔静脉宽度小于治疗前，CO、CI、SV、△CO、△SV、下腔静脉呼吸变异度大于治疗前，差异均有统计学意义（P＜0.05，见表4）。

表4 HAPE组治疗前与治愈后心排量、心脏前后负荷参数比较（±s）Table 4 Pre-and post-treatment cardiac output，cardiac preload and afterload in HAPE group

表4 HAPE组治疗前与治愈后心排量、心脏前后负荷参数比较（±s）Table 4 Pre-and post-treatment cardiac output，cardiac preload and afterload in HAPE group

下腔静脉呼吸变异度（%）治疗前 22 87±14 3.80±0.48 2.21±0.51 45.66±16.94 2 105±437 3 880±537 2.56±0.81 2.37±0.65 18.31±2.56 8.33±5.98治愈后 22 71±11 5.23±0.52 3.44±0.55 73.67±10.78 1 279±251 2 108±430 7.78±3.25 6.92±2.19 11.98±1.23 21.31±6.77 t配对值 4.33 9.48 7.69 6.56 7.68 12.05 7.31 9.33 10.45 6.75 P 值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01组别 例数 HR（次/min）CO（L/min）CI〔L·min-1·（m-1）2〕SV（ml）TPR〔dynes·sec·（cm-1）5〕TPRI〔dynes·sec·（cm-1）5·（m-1）2〕△CO（%）△SV（%）下腔静脉宽度（mm）

2.5 HAPE组治疗前、治愈后流量及中心静脉压参数的比较 HAPE组治疗前CVP、Pcv-aCO2大于治愈后，ScvO2小于治愈后，差异均有统计学意义（P＜0.05，见表5）。

表5 HAPE组治疗前与治愈后流量及中心静脉压比较（±s）Table 5 Pre-and post-treatment flow rate and central venous pressure in HAPE group

表5 HAPE组治疗前与治愈后流量及中心静脉压比较（±s）Table 5 Pre-and post-treatment flow rate and central venous pressure in HAPE group

注：CVP=中心静脉压，ScvO2 =中心静脉血氧饱和度，Pcv-aCO2=静动脉血二氧化碳分压差

Pcv-aCO2（mm Hg）治疗前 22 16±5 30.77±6.56 9.37±0.86治愈后 22 8±1 68.67±9.78 3.53±0.44 t配对值 8.42 15.10 28.35 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01例数 CVP（mm Hg）ScvO2（%）

3 讨论

在高原低压、低氧环境影响下，平原健康人群急进高原或高原健康人群进入更高海拔后，首先发生变化的是心血管系统，这些改变包括HR增快、血压增高、左心室功能降低［4-7］，而这些改变与急速进入高原及海拔的高度有着直接的关系［8］，随着海拔高度的增加，心脏SV、CI、心脏机械做功均显著下降［9］，孙书红等［10］报道平原男性健康人群进入高原7 d左右，会发生左心室做功逐渐减少，主要是低氧血症对心肌收缩力造成的影响。低氧性肺血管收缩是一种生理性血液分流的机制，因肺泡氧分压下降，肺动脉平滑肌持续性收缩，肺动脉血形成异常分布，即从通气不足的肺泡转向灌注通气良好的肺泡，从而发生肺循环障碍［11］。相关研究也提示缺氧导致毛细血管前动脉的收缩，会形成压力与血流分布不均，血管壁承受不了过高的血流压力，从而破坏了管壁的完整性，导致肺水肿的发生［12-13］。肺动脉持续性收缩致肺动脉高压，最终出现右心室肥厚、右心衰竭［14-15］。

血流动力学监测在临床上主要应用于液体复苏、心力衰竭、脓毒性休克、各种休克的鉴别诊断，其中肺动脉漂浮导管是血流动力学监测的金标准，因肺动脉漂浮导管操作复杂、并发症多，目前有创血流动力学监测已逐渐被脉搏指示连续心排血量仪（PICCO）、经桡动脉心排量监测所代替［16-18］。无创心排量监测原理是通过生物电阻抗法检测以获取血流动力学的各项指标，因具有无创、操作简便、安全等优点，已广泛用于临床相关疾病的诊断与治疗［19-20］。

HAPE患者治疗前HR明显增快，可能与下列原因有关：（1）颈动脉窦和主动脉体化学感受器受低氧血症的刺激，呼吸加深加快，胸内负压增大，导致回心血流增加，使HR增快；（2）肺通气量的增加，刺激肺牵张感受器，出现交感神经兴奋，加快HR；（3）心力衰竭时交感神经兴奋，儿茶酚胺分泌增多，加快HR。HAPE组治疗前TPR、TPRI大于对照组，可能与下列原因有关：（1）HAPE因严重缺氧使外周血管收缩；（2）缺氧导致红细胞变形能力减弱，红细胞发生聚集，导致血液黏稠度增加；（3）心力衰竭时由于交感神经兴奋，α受体兴奋占优势地位，使微小动脉和前毛细血管剧烈收缩，外周血管阻力升高。外周血管阻力增高，又加重左心室后负荷。心室后负荷与CO呈负相关，也就是说后负荷越大，CO就越低。低氧性肺血管收缩又使右心室后负荷进一步加重。所以HAPE患者治疗前表现为CO、CI、SV降低，TPR、TPRI增高

牟信兵等［21］应用多普勒超声心动图对HAPE患者心脏结构与功能进行了研究，发现HAPE患者存在不同程度的心功能不全，其中SV、CO下降，本研究结果与之一致。马四清等［22］通过对8例HAPE患者进行有创血流动力学监测，提示HAPE患者CVP、肺动脉平均动脉压、肺动脉楔压明显增高，CI降低。而CI=CO/体表面积，本研究HAPE组CO、CI降低，与之结果一致。

ScvO2是流量监测的敏感指标，临床上常作为评估液体复苏的有效指标［23］，ScvO2能够准确反映全身组织摄氧状态，目前ScvO2已广泛应用于脓毒症、脓毒性休克的液体复苏［24］，同时也应用于其他疾病，如心力衰竭患者的流量及预后评估［25］。因此当患者出现ScvO2降低时，特别是伴有低氧血症时，ScvO2降低要结合多个指标进行分析。HAPE组治疗前ScvO2降低，Pcv-aCO2升高，提示HAPE患者流量降低。前负荷静态指标CVP增高、下腔静脉宽度增大，前负荷动态指标下腔静脉呼吸变异度无塌陷（无容量反应性），又行△CO、△SV检查提示无容量反应性，提示HAPE组低心输出量，高外周血管阻力，与低容量状态所致CO降低无关。因此HAPE组可能由于低氧引起心肌损伤、低氧性肺血管收缩致肺动脉高压，使心脏前后负荷增加，最终导致心力衰竭的发生。同时HAPE组经检查已排除肺栓塞引起的低输出量，高外周血管阻力。故血流动力学及多普勒超声心动图监测表现为CO、CI、SV 降低，TPR、TPRI增高，下腔静脉宽度增宽，下腔静脉呼吸变异度、△CO、△SV变小。

下腔静脉宽度、下腔静脉呼吸变异度目前已成为重症患者容量状态评估的常用指标，下腔静脉宽度与中心静脉压、右心室充盈压呈正相关。下腔静脉宽度增大，中心静脉压也随着升高。本研究HAPE患者下腔静脉增宽、下腔静脉呼吸变异度变小，提示患者存在高容量状态，因此反映容量反应性的指标△CO、△SV也变小。目前尚未见HAPE患者ScvO2、心脏前后负荷监测指标的相关报道。

CVP是反映右心功能和有效循环血容量负荷的指标，相当于右心房和右心室舒张压。其只能反映右心室与回心血量的关系，不能反映左心的功能，临床价值也存在争议。通常有效容量不足时可表现为CVP降低，当高容量状态、全心力衰竭或右心力衰竭时CVP增高。CVP除了受容量、心脏功能、血管张力影响外，还受到其他因素的影响，如正压通气、胸腔内压、腹腔压力等［26］。故CVP增高要结合其他指标综合分析，临床上建议可行连续性CVP监测，以达到所获数据的可靠性，尽可能排除干扰因素。HAPE组治疗前CVP增高，再结合下腔静脉宽度增宽，证明CVP监测数据还是可靠的。

Pcv-aCO2是评估流量的敏感指标，有研究显示重症患者Pcv-aCO2与CO呈负相关，Pcv-aCO2可作为评价心功能的指标，CO越低Pcv-aCO2就越高［27］。PcvaCO2升高反映的是心输出量不足导致的低灌注，只有通过提高CO才能实现Pcv-aCO2的降低。HAPE组治疗前Pcv-aCO2明显增高。本研究通过应用增强心肌收缩力的药物实现了Pcv-aCO2的降低。HAPE组治疗前ScvO2降低、CVP及Pcv-aCO2增高，三种结合分析提示HAPE患者存在流量降低、前负荷增高，也说明HAPE患者伴有心力衰竭。目前国内外尚未见HAPE患者Pcv-aCO2的相关报道，有待于今后收集更多病例做深入的研究。

△CO、△SV是通过被动抬腿试验来判断患者有无容量反应性的指标，该试验可作为一种简单、可逆、重复性佳的容量反应性评估方法，被动抬腿试验能够将静脉血由腿部转移至胸腔静脉内，模拟液体快速补充瞬间静脉回流迅速增加的状态，能够在不额外增加血容量的同时，迅速、准确地了解患者容量反应性，且试验结果不受自主呼吸、心律失常等因素影响。被动抬腿试验效应的可逆性增加了其操作的安全性，但是其效应的短暂性，从技术上要求能够实时监测心输出量的变化。在被动抬腿试验2 min内观察CO、SV指标的变化，判断患者对抬腿试验的反应性，如患者△CO、△SV均≥10%～15%提示有容量反应性［28］。HAPE组治疗前△CO、△SV明显低于对照组，提示无容量反应性。△CO、△SV越低提示血管内容量过多。

经无创心排量及多普勒超声心动图等进行指标监测发现，HAPE组治疗前HR、TPR、TPRI、CVP、下腔静脉宽度大于对照组；CO、CI、SV、△CO、△SV、下腔静脉呼吸变异度小于对照组。HAPE组治愈后HR、CO、CI、SV、TPR、TPRI、△CO、△SV、下腔静脉宽度、下腔静脉呼吸变异度与对照组比较无统计学差异。HAPE组治疗前CVP、Pcv-aCO2大于治愈后，ScvO2小于治愈后。

当平原地区人群急进高原时，如进入高原习服不良，会出现一系列的生理病理反应［29］，严重时发生HAPE。本研究HAPE患者急进高原后2～3 d发病，急送我院救治，HAPE患者治愈后已在中海拔或高海拔地区生活了10 d左右，已进入习服期，故HAPE组治愈后无创心排量与心脏前负荷的指标与对照组比较无显著性差异。

综上所述，应用NICOM及多普勒超声心动图等检测指标对HAPE患者进行实时的血流动力学监测，发现HAPE患者心脏前负荷指标CVP增高，下腔静脉宽度增大，下腔静脉呼吸变异度、△CO、△SV变小；心脏后负荷指标TPR、TPRI增高，最终导致HAPE患者心力衰竭的发生。因NICOM存在其局限性，如胸腔积液、气胸、肥胖、有创机械通气等因素均会造成监测的误差，所以在使用NICOM时要特别注意会对其监测结果造成影响的相关疾病，必要时改为有创心排量监测，以获得更精确的临床数据。

本研究不足之处：

（1）收集样本量偏少，研究时间短：（2）入选部分机械通气患者，未考虑机械通气对每搏输出量（SV）周期性影响，（3）本试验仅通过无创心排量获取了每分输出量（CO）、SV等心脏指标，未行有创心排量监测获取肺动脉楔压、全心舒张末容积指数、血管外肺水指数等心脏指标。今后将通过延长研究时间，增加病例数量，改善试验设计质量，实施有创心排量监测，对有创或无创心排量监测指标进行对比性研究。

作者贡献：石建国进行文章的构思与设计，研究的实施与可行性分析；季华庆进行数据收集，对文章整体负责，监督管理；陈想贵、付长怀进行数据整理；石建国、鲜文进行统计学处理；石建国、陈想贵进行结果的分析与解释，撰写论文；鲜文负责文章的质量控制及审校。

本文无利益冲突。