动脉血气分析碱剩余在创伤救治中的研究进展

马孝宇，王觉进

创伤是一个严重的全球医疗问题，占全球所有死亡率的10%[1]，失血性休克又是创伤死亡的主要原因之一，临床上低灌注导致失血性休克早期可能难以识别，尤其是具有有效代偿机制的年轻人。早期的低灌注可能是隐蔽的，失血性休克的演变可能是难以发现的。因此，临床上提出了许多指标与方法来提高对低灌注和失血性休克的认识。在创伤救治中常用的临床高级创伤生命支持（Advanced Trauma Life Support，ATLS）分类，在检测失血性休克早期患者方面显示出局限性[1]。在严重多发伤的最初黄金时间段内识别并治疗低灌注，此外鉴于80%的创伤死亡发生在48 h内，准确识别失血性休克早期阶段的方法可对该高危人群的死亡率产生积极影响。因此，在过去几十年中提出了很多生物标志物来帮助创伤医生更好地评估和识别创伤患者的病情及预后，指导严重创伤的管理和早期决策[2]。

碱剩余（Base Excess，BE）的定义是在体外使1 L完全氧合的全血恢复到标准状况（pH为7.40，PCO2为40 mmHg，温度为37℃）所需加入强酸的量（mmol/L）。BE的正常范围是-2.0 mmol/L～+2.0 mmol/L。BE是基于碳酸氢盐和pH值的计算值，是对组织灌注损伤引起的组织酸中毒的间接估计。入院BE是公认的损伤标志物，可以评估创伤的严重程度并预测创伤后结果事件。1969年Da Nang医学研究组[3]首次描述了创伤中的BE。1988年Davis等人[4]注意到BE值与初始收缩压降低、复苏需求增加、创伤严重程度评分（Injury Severity Score，ISS评分）和死亡率相关。BE被描述为创伤早期评估和预后指标，通过其预测多发伤的休克、复苏需求、输血和死亡率[5-6]，以及入住重症监护室（Intensive Care Unit，ICU）等。此外，该生物标志物可以在急诊室快速获得，并且操作简单[7-8]。尽管“碱缺失”和“碱剩余”常互换使用，但是应当注意的是对于代谢性酸中毒患者而言，6 mmol/L的碱缺失等于-6 mmol/L的标准碱剩余，因为血气分析仪的结果中不给出碱缺失的数据，所以本综述中使用BE。尽管创伤治疗在过去20年间取得了一定进展，但动脉血气分析BE值对于创伤患者仍然有用。许多创伤专科医师认为BE值有预测价值，而且对于指导复苏非常关键，因此对于有多种来源创伤的患者，测定其BE值已成为了急诊室的常规作法[9]。现就BE在创伤中的应用综述如下。

1 创伤早期评估

创伤是一个受到广泛关注的公共卫生问题，尤其是多发性创伤，病情变化迅速，死亡风险较高，这意味着快速准确的评估是非常必要和关键的，生命体征的评估是创伤患者早期评估的关键步骤，对分诊、诊治和管理有重要意义。ATLS建议结合估计血液丢失百分比连同相应的生命体征如心率、收缩压及格拉斯哥昏迷指数（Global CyberSoft，GCS评分）的评估对低血容量性休克进行分级，这传统上只参考了生命体征进行评估。而来自大型欧洲创伤数据库的统计表明，碱剩余比生命体征能更好地预测临床重要结局。在主要为钝性创伤患者的人群中，碱剩余得出的出血性休克分类似乎优于ATLS标准得出的生命特征。创伤数据库的回顾性研究提供了生命体征评估创伤患者局限性的进一步证据，文献综述从三个最大的国家创伤数据库中识别了超过20项研究，调查了生命体征在识别休克中的实用性：美国的国家创伤数据库（National Topographic Data Base，NTDB）、英国的创伤和稽查研究网络（Trauma Audit and Research Network，TARN）和德国创伤外科学会（Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie，DGU），还使用来自单个机构的数据库对该主题进行了大量回顾性研究[9]。尽管这些研究使用的分析方法各不相同，但一致的观察结果是，心率是失血的不良标志物，低血压（定义为收缩压＜90 mmHg）是晚期体征。他们还证实，低血压经常在未发生心动过速的情况下发生，当发生心动过速时，很少达到出血性休克ATLS分类中建议的程度。基于碱剩余的休克新分级法优于ATLS休克分级。已证明碱剩余与出血性休克的结局相关，可能是一种替代方法[9]。血气分析作为床旁检测（Point-of-care testing，POCT）的可用性增加，意味着BE现在是急诊科创伤患者即刻评估中真正可行的替代方法。Daniel等[10]研究表示，BE是一种早期可用的标志物，可用于预测腹部钝性损伤的存在以及需要剖腹探查的损伤。在BE值为-4.15 mmol/L的临界值处，腹部损伤的可能性非常高，面对传统生命体征在创伤患者评估中的局限性，BE似乎是钝性和穿透性创伤患者风险分层的优质工具。这对创伤患者管理中关于影像学和血液制品需求以及住院阶段最合适的环境和监测水平的早期决策有意义[5]，创伤外科医生可在晚期休克体征（如明显乳酸酸中毒或低血压）发生前进行输血或手术干预，在损伤控制复苏时代，这种挽救生命的策略正在得到加强[11-13]。出血相关手术的决策是基于临床结果、影像学结果、以及外科医生的经验，使用生命体征和创伤评分[14]很难预测这一过程，可通过分析BE来促进。可见除生命体征外，创伤外科医生应该将BE作为创伤患者早期快速评估的重要指标之一。

2 预测死亡率

早期筛查患者院内死亡风险对于医疗资源合理配置、保障患者安全及降低医疗风险有着重要意义，这就需要研究人员对多发伤患者的预后指标进行深入研究。血气分析对于评估危重患者以及多发伤患者的病情和预后具有重要价值。多项将死亡率描述为结局的研究表明，较低的动脉BE值与较高的住院死亡率相关。Rutherford等人[15]的最早研究表明，BE负值增加与死亡率增加相关。使用25%死亡率定义作为显著风险，在年龄小于55岁的患者组中，其BE值达到-15 mmol/L有25%死亡率的显著风险；而对于年龄大于55岁的患者组而言，其BE值达到-8 mmol/L即有25%死亡率的显著风险。Davis等[16]和Rixen等人[17]研究表明BE值小于-10 mmol/L的死亡率分别为44%～70%和64%。Rixen等人的研究中动脉BE值每减低一个单位，住院死亡率的比值比（Odds Ratio，OR）为1.088，其中95%置信区间（Confidence Interval，CI）为1.045～1.131。Lichtveld等人[18]在18个月的延迟死亡率中也观察到了相似的趋势，BE值每减低一个单位的风险比为1.05，其中95%CI为1.01～1.10。Aukema等人[19]和Bilello等人[20]研究当使用-6 mmol/L的动脉BE阈值时，动脉BE值小于-6mmol/L的患者与动脉BE值大于-6 mmol/L的患者之间的死亡率存在16%～20%的显著差异。该阈值也适用于现场低血压但急诊室血压正常的患者。Rym Hamed等[21]对创伤后第1天和第7天死亡率进行多变量分析前瞻性研究，小于-6.5 mmol/L的BE值在即刻和早期死亡率中显示出显著的预后价值，并提出作为急诊收治的创伤患者损伤严重程度的标志物，对即刻死亡率的预测更好，因此可以作为急诊中的分诊工具。BE值可显著预测24 h死亡率，辅助血气分析可获得快速结果，尤其是在急诊POCT中操作简单[22]。近期基于来自Dryad数据库的公开共享创伤数据集的二次分析3 669例ISS大于等于16的多发伤患者的临床资料分析认为[23]：BE、乳酸与入院血气pH值之间存在显着相关性，均为是多发性创伤72 h死亡率的独立预测因子。由此可见BE对于死亡风险的预测显著优于生命体征或休克指数等。

3 评估输血

评估的用血量（Assessment of Blood Consumption，ABC）和创伤相关严重出血（Trauma Associated Severe Hemorrhage，TASH）评分系统是大量输血需求的有用预测因素。然而，这些评分系统需要评估几个因素，如生命体征、创伤超声检查的重点评估、骨盆骨折和/或股骨骨折，使其略微复杂。因此，我们需要找到一些大量输血有用的生物标志物，这些生物标志物在急诊科易于使用。因此，在活动性出血患者中需要更简单和更快的输血指标。Mofidi等人[24]对400名遭受钝性腹部创伤的患者研究，BE大于-6 mmol/L表明没有腹内损伤，而BE小于或等于-6 mmol/L强烈表明存在腹内损伤和出血。与BE大于-6 mmol/L的患者相比，BE小于或等于-6 mmol/L的患者大部分进行了剖腹手术或大量出血后输血。Yumoto等[25]报道BE水平是输血的有用预测因子，Akaraborworn等人[26]发现BE小于或等于-10 mmol/L为大量创伤输血的重要指标之一。一些研究人员还提出，低灌注的测量指标，如乳酸盐或BE水平，应纳入输血评分系统[27]。TraumaRegister在DGU数据库研究组提出基于BE的低容量性休克四级分类法，Ⅰ级（无休克）：BE≥-2 mmol/L；Ⅱ级（轻度休克）：-2.0＞BE≥-6.0 mmol/L；Ⅲ级（中度休克）：-6.0＞BE≥-10.0 mmol/L；Ⅳ级（严重休克）：BE＜-10 mmol/L。在BE＞-6 mmol/L的患者中，检测血型已经足够，但对于BE≤-6 mmol/L的患者，应同时检测血型和交叉配血试验。结合大量输血的比例及被证实的患者需要紧急输血的情况，综合考虑BE值-6 mmol/L可以被作为阈值。评估失血量和创伤相关严重出血评分有助于预测严重创伤患者是否需要大量输血的研究发现，BE水平也许可用作大量输血的独立预测因子。

4 儿童创伤

外伤是儿科发病和死亡的主要原因。在美国，超过50%的1岁以上儿童死亡是由外伤引起的[28]。快速评估创伤患儿的状态至关重要。Randolph等人[29]在对65名小儿创伤患者的回顾性分析中发现，入院BE是损伤严重程度的有力指标，而BE低于-5 mmol/L预示着严重伤害和死亡率。金凯德等人[30]分析国家创伤数据库并描述了一组515名0～12岁的受伤儿童，他们发现入院BE反映了儿童损伤的严重程度并预测了其死亡率。在严重受伤的儿童（都需要机械通气）中，BE＜-8 mmol/L预测感染并发症的发生率较高，结局较差[31]。另有研究表明BE是伊拉克和阿富汗707名受伤儿童死亡率的独立预测因素[32]。Yochai Levi等[33]回顾性分析359名小儿创伤患者入院BE对ICU入院率和住院时间的影响，入院BE、住院时间和入住ICU之间存在弱线性相关性。韩国学者[34]研究儿科创伤中，比较了入院乳酸盐和BE的指标，发现乳酸盐与死亡率的相关性更强，相比之下，BE可能具有略强的与出血相关手术的需求相关。此外另有韩国学者[35]研究在严重失血性休克儿童中，BE可以比生命体征更好地预测结果。对于儿科创伤的初步评估，急诊医师和创伤外科医生可以测量BE以估计出血量，并指导早期输血或手术干预。儿童研究有所不同，可能受伤时间与接受医疗护理时间窗不一致，另一个因素是选择偏倚，因为在许多中心并未确定所有患者的BE。

5 老年创伤

随着人口老龄化的发展，老年创伤逐渐增多，抗凝药和抗血小板药物的使用情况也逐步增多，使用这些药物会增加创伤患者内出血的风险，老年创伤患者也成为特殊群体。Davis等人[36]和Neville等人[37]将老年人定义为年龄大于55岁的患者，而Zehtabchi等人[38]和Callaway等人[39]将老年人定义为年龄大于65岁的患者。无论定义如何，与较年轻组患者相比，所有BE值较低的创伤老年患者的死亡率均较高[36,38-39]。Neville等[37]研究表明，年龄大于55岁、动脉BE低于-4 mmol/L、收缩压大于90 mmHg的老年人24 h死亡率和住院死亡率较高。在65岁及以上的老年患者中，Zehtabchi等[38]表明，重大和轻微损伤患者之间以及存活者和非存活者之间的平均BE存在显著差异，而Callaway等[39]表明，BE小于-6 mmol/L的老年患者死亡率增加。Y.Penascoa等研究胸外伤并需要入住ICU的老年患者中，碱剩余水平低于-6 mmol/L的存在与死亡率增加相关。在该人群中常规测量该参数可显示评估可能的隐藏低灌注的临床有用性。BE对老年创伤患者的死亡预测有一定的相关性。

6 创伤骨科

创伤后急性发生的生理紊乱可能对骨折愈合产生影响。多发伤后通常会发生延迟愈合和骨不连风险的骨折。Litche等人[40]进行的动物模型表明与接受孤立性股骨骨折的小鼠相比，接受闭合性股骨骨折和失血性休克的小鼠显示出较差和延迟的骨折愈合。同样，Bundkirchen及其同事证实[41]，与未发生失血性休克的对照小鼠相比，失血性休克延迟了股骨骨折小鼠的骨痂形成，改变了骨痂组成，并降低了骨折愈合强度。在啮齿类动物模型中，失血性休克显示可延迟骨折愈合并影响骨折骨痂的分子组成[40-41]。特别是，在股骨骨折和失血性休克小鼠的早期骨痂组织中，细胞群显示成骨细胞显著减少。同样，在遭受股骨骨折和休克的小鼠中，类骨质的早期沉积延迟且程度不足。这些结果与Pape及其同事得出的结论一致，即在小鼠模型中，失血性休克诱导的缺氧增加了促炎性细胞因子的分泌，同时失调了骨折部位血管生成并阻碍了早期骨愈合过程[42]。相比之下，在一个小系列的山羊胫骨骨折伴或不伴失血性休克中，作者发现骨愈合没有差异[43]。Neil R.Sardesaia等[44]研究入院24 h内BE值小于-6 mmol/L与多发伤患者发生下肢骨折不愈合的风险显著增加相关。在Toth等人[45]的一项研究中，认为低血压和低BE水平可能是骨盆骨折患者进行血管造影、识别血管问题和控制骨盆出血的决定性因素。Jeroukhimov等人[46]的研究报告了类似的结果，指出输血率和BE水平降低可作为重度盆腔疼痛患者早期血管造影和紧急随访的指标。Mohsenian L[47]研究碱剩余等动脉血气指标对创伤性损伤严重程度的预后价值，BE等在内的血气分析指数被认为是长骨和骨盆骨折创伤患者结局的预后决定因素。总之，BE值影响骨折急性和长期结局的概念在临床和基础科学研究中均有文献支持。一些机制可能导致BE值降低，包括出血性休克导致无氧代谢或更大的软组织损伤，导致局部缺血增加。这些发现可以被认为是创伤骨科实现新诊断方法的基础研究。

7 总结和展望

动脉血气分析BE在创伤救治中已有深入研究，对于死亡风险的预测显著优于生命体征或休克指数。在对穿透伤患者进行快速生理评估方面，使用BE看起来也优于测量生命体征。这些研究结果提示，BE的价值可能在于，它对于入院时没有低血压的患者可能是一个提示灌注不足和病情可能不稳定的指标；而且它对于严重钝伤患者多次输血的需求可能是一个独立的预测指标。在儿科创伤、老年创伤和创伤骨科患者的评估中也仍然有用。随着急诊床旁即时检验血气分析的发展，其结果也可快速获取。可见，动脉血气分析BE可作为创伤预后重要的标志物。然而，BE在创伤患者中的研究还有若干局限性：（1）大多数研究为观察性研究，没有任何形式的随机对照试验；（2）大多数研究还在选定的患者中，动脉血气采样的患者选择偏倚；（3）严重创伤情况下动脉血可能不易获得，静脉血可以更容易更快速地获取，能否静脉血代替动脉血还缺少相关对比研究；（4）等张溶液、碳酸氢钠等院前药物的使用可能也会影响BE，目前还缺少相关临床对照研究。遗憾的是目前国内血气分析BE在创伤患者中研究较少，随着国内各级创伤中心的规范化建设，有关血气分析BE和创伤的研究可能会有助于指导临床决策的制订。