将血气分析作为脓毒症微血流动力学监测的替代方法
脓毒症的定义是由于宿主对感染的反应失调而引起的危及生命的组织灌注不足和器官功能障碍。脓毒症和脓毒性休克是急诊科（ED）的主要健康问题，早期识别和干预对改善患者预后至关重要。血流动力学包括大循环和微循环，是脓毒症复苏的基础。尽管急诊科医生通常依赖于大循环，但最近有人提出，微循环在脓毒症诱发器官功能障碍的致病机制中起着关键作用。微循环灌注可通过灌注血管密度（PVD）、灌注血管比例（PPV）、微循环血流指数（MFI）和异质性指数等参数来测量。PVD、PPV 和 MFI 全面描述了微血管的功能性灌注，而异质性指数则量化了灌注的异质性。然而，由于这些技术难以使用且缺乏统一定义的终点，这些先进的微循环测量方法在临床环境中的应用受到了限制。因此，我们需要切实可行的临床替代指标，尤其是用于急诊室的快速评估和决策。与全身氧（O2）代谢相关的血气分析及其衍生指标可以反映组织氧输送量（DO2）和消耗量（VO2）之间的关系，从而为脓毒症复苏期间的微循环评估和血流动力学优化提供替代工具。
根据病理生理机制和当前的研究结果，本综述概述了如何利用血气分析评估微循环状态、检测早期组织缺氧并优化脓毒症的血流动力学治疗。
混合性酸碱失衡的血气分析（北京协和医院 杜斌）
血气中酸碱平衡的分析(精彩PPT课件)
血气分析流程图
乳酸上升与静脉血气解读
血气分析采血总是失败？看看这些穿刺临床技巧
动脉血气结果判读（译文）
动脉血气分析的采集与结果解读（精彩PPT课件）
一图读懂血气分析
图文精讲：动脉血气与呼吸衰竭
集锦：血气分析，21篇
循环的主要作用是向外周组织输送氧和营养物质，并清除代谢产物。循环功能障碍在脓毒症中很常见，目前的治疗方法主要是改善宏观血流动力学指标，如平均动脉压、中心静脉压和心脏指数。然而，尽管宏观血流动力学指标有所改善或恢复，微循环异常仍可能持续存在，这凸显出大循环与微循环之间失去了连贯性。微循环由外周组织和血液循环之间的氧气交换网络组成，是组织氧合的主要场所。脓毒症发生时，微循环网络会因内皮糖萼功能障碍、微血栓形成和白细胞激活、微血管刚性增加以及动静脉分流的病理性形成等因素而遭到破坏，导致血流受损和组织灌注的异质性恶化（图 1）。血流持续迟缓或缺失将损害相关组织的 DO2 或破坏 DO2 和 VO2 之间的平衡。
图 1. 脓毒症的微循环改变。RBC: 红细胞；DO2：氧输送；VO2：氧消耗DO2/VO2 平衡是血流动力学稳定的基石。DO2 代表动脉向组织供应的 O2（DO2=Q × CaO2，其中 Q 为血流量，CaO2 为动脉 O2 含量），而 VO2 代表从动脉血中排出供组织使用的 O2（VO2=Q × [CaO2-CvO2]，其中 CvO2 为静脉 O2 含量）。DO2 和 VO2 均受多种因素影响，从而形成动态平衡（图 2 ）。正常情况下，有氧细胞代谢只需要一小部分 DO2（图 2A）。在 DO2/VO2 不足的条件下（DO2 减少和/或 VO2 增加），随着氧摄取量的适应性增加，VO2 最初仍能满足需要，这就是所谓的 DO2/VO2 独立性。在这一阶段，有氧代谢得以保持，但 CvO2 有所下降（图 2B）。图 2. DO2/VO2 的病理生理学决定因素。A: DO2/VO2 平衡；B: DO2/VO2 独立；C: DO2/VO2 依赖性；D：细胞代谢。DO2：氧输送；VO2：O2 消耗；O2E：氧摄取；RQ：呼吸商。然而，如果持续不足，代偿性氧摄取过程将接近其最大能力，DO2 无法满足组织氧合的需求，导致 DO2/VO2 依赖性和氧债。此时，有氧代谢转为无氧代谢（图 2C），导致 CvO2 进一步降低、乳酸水平升高以及二氧化碳（CO2）相关参数异常（图 2D）。静脉血是血液循环中新陈代谢后的部分，包括细胞新陈代谢后残留的氧，因此可提供有关组织氧合的宝贵信息。本综述中的 "静脉血 "专指混合静脉血或中心静脉血。混合静脉血是指流经全身所有毛细血管床并返回右心室的血液，通过合并来自上腔静脉（SVC）和下腔静脉的静脉血，被认为可以反映全身的氧代谢情况。然而，测量混合静脉参数需要使用肺动脉导管，这对所有患者来说都是侵入性的，而且并不可行。中心静脉血包括经 SVC 回流的血液，因此只能代表上半身的氧代谢情况；不过，通过中心静脉导管 (CVC) 获取中心静脉血较为容易，因此可以用来替代混合静脉血。值得注意的是，尽管对混合静脉血和中心静脉血（如静脉血氧饱和度 [SvO2]）的替代能力存在争议；但当中心静脉导管尖端靠近右心房时，中心静脉血氧饱和度 (ScvO2) 可以很好地估计混合静脉血氧饱和度 (SmvO2)，两个参数之间的差异约为 1%。因此，在 CVC 置放适当的情况下，中心静脉血是混合静脉血的可接受替代指标。
尽管在 DO2/VO2 独立期间 DO2 相对于 VO2 不足，但由于氧摄取能力提高，组织氧合仍令人满意。缺氧的早期迹象包括静脉血中氧气含量下降和氧摄取能力增强。
SvO2 反映了细胞代谢后静脉血中的氧含量。不同器官的 SvO2 有所不同，肾脏的 SvO2 高达 90%，而心肌的 SvO2 仅为 40%，这取决于组织对氧的需求。正常情况下，SmvO2 约为 75%，而 ScvO2 通常低 2%-3%，因为下半身消耗的氧比上半身少。相反，在休克期间，由于血液从肝平面区域重新分配到支持冠状动脉或脑循环，ScvO2 会超过 SmvO2。尽管对复苏中 SvO2 的最佳临界值缺乏共识，但临床实践中仍主张 SmvO2 ≥65% 或 ScvO2 ≥70%。一些研究对 SvO2 和微循环灌注之间的关系进行了调查。在脓毒症患者中，去甲肾上腺素治疗后 SmvO2 的升高与 PVD 和 MFI 的改善同步。最近的一项荟萃分析表明，通过降低 SmvO2 而不是降低血红蛋白水平来启动血细胞输注可使脓毒症患者的微循环血流获益最大化，这表明 SmvO2 可能是微循环灌注的可靠指标。然而，SvO2 通过测量静脉血中剩余的氧含量间接反映了细胞氧合情况。因此，它几乎不能提供外周组织内复杂的氧代谢信息。多项研究表明，较高的 ScvO2 也与死亡率增加有关。SvΟ2 偏高可能是由于脓毒症患者对氧气的利用受损或病理分流造成的。使用液体、血管加压剂和氧气疗法进行积极复苏也可能导致 DO2 迅速升高和 SvΟ2 偏高。因此，应谨慎解释 SvO2 ，尤其是高值。O2ER 的增加（计算公式为 [CaO2-CvO2]/CaO2）通常是休克早期 DO2 减少的标志，正常值为 25%-30%。在缺氧情况下，O2ER 会增加以满足代谢需求，上限为 40%-50%。当动脉血氧饱和度（SaO2）为 100% 时，O2ER 几乎等于 1-SvO2。然而，由于 SaO2 的影响不可忽略，SvO2 并不能很好地估计缺氧个体的 O2ER。因此，测量 O2ER 可以弥补 SvO2 的不足。在脓毒性休克动物模型中观察到，全身 O2ER 的增加与 PPV、PVD 和 MFI 等微循环参数的恶化呈负相关。相反，另一项动物实验却得出了相反的结论，尽管肠系膜 O2ER 与空肠绒毛 PPV 和肠系膜乳酸之间存在平行变化，但却显示全身 O2ER 与这些微循环指标之间没有相关性。要确定使用 O2ER 识别微循环异常的可靠性，还需要进一步的研究。
无氧代谢表现为 DO2/VO2 依赖性，即 DO2 严重受损但 O2ER 已达到上限。无氧代谢产物，包括乳酸盐和异常呼吸商（RQ），是持续缺氧的指标。乳酸是无氧代谢的最终产物。正常情况下，乳酸的生成和清除是相等的，血清乳酸水平维持在 2 mmol/L 左右。在缺氧环境中，无氧糖酵解增加产生的过量乳酸是高乳酸血症的主要原因，而脓毒症诱导的有氧糖酵解也是乳酸的重要来源，与组织缺氧无关。其基本机制包括肾上腺素依赖性激活 Na+-K+ 腺苷三磷酸酶和炎症细胞因子依赖性刺激细胞葡萄糖摄取，这两种机制都会刺激有氧糖酵解产生乳酸。因此，脓毒症中的高乳酸血症被认为是由多种原因引起的，而不仅仅是由于缺氧/低灌注。尽管乳酸盐的产生过程复杂，但它仍被广泛应用于临床研究和实践中。OspinaTascon 等人发现，输液后乳酸的减少与 PVD 和 PPV 的改善一致，而心脏指数或平均动脉压没有相应的变化。在无低血压的脓毒症患者中，乳酸与微循环灌注之间也有类似的相关性。然而，临床医生仍应注意，导致高乳酸血症的因素多种多样，乳酸仅能准确反映主要由低灌注引起的高乳酸血症的微循环变化。RQ是代谢过程中释放的二氧化碳（VCO2）体积除以消耗的氧气（VO2）体积（正常范围为0.7-1.0，取决于被氧化的底物类型）。在缺氧条件下，RQ大于1.0 是因为无氧呼吸产生了二氧化碳。潜在的过程包括乳酸积累导致碳酸氢盐和H+之间的缓冲能力增加，并且高能磷酸酯水解加速，还有通过不完全氧化过程中的α-酮戊二酸等中间底物脱羧产生的额外二氧化碳。目前，RQ 测量需要使用间接量热法，但该方法成本高昂，且易受病人和环境条件以及设备的影响，因此限制了其在危重病人中的实际应用。根据菲克方程，VCO2 等于血流量与静脉和动脉二氧化碳含量之差（Cv-aCO2）的乘积。同样，VO2 是血流量与动脉和静脉氧气含量之差（Ca-vO2）的乘积。因此，RQ 可以通过 Cv-aCO2/Ca-vO2 的比值来确定。此外，鉴于 CO2 含量和 CO2 张力（PCO2）之间在生理范围内呈准线性曲线，容易获得的 Pv-aCO2/Ca-vO2 比值被认为是 Cv-aCO2/Ca-vO2 比值的替代值。Cv-aCO2/Ca-vO2（或者Pv-aCO2/Ca-vO2）比值近来引起了越来越多的关注。一些研究指出，较高的比值（>1.4）与乳酸清除不足、器官功能进行性损伤以及更高的死亡风险有关。然而，Cv-aCO2/Ca-vO2（或者Pv-aCO2/Ca-vO2）比值并没有能够很好地与微观水平的变化相一致。早期试验发现，增加的Cv-aCO2/Ca-vO2比值与收缩压变异度减少之间只有弱相关性，而另一项研究则发现Pv-aCO2/Ca-vO2比值与外周灌注之间没有关联。然而，他们指出，即使在外周灌注指数较高的患者中，复苏后乳酸清除不良的患者Pv-aCO2/Ca-vO2比值明显升高。这些结果提示，即使灌注改善，无氧代谢仍然存在，可能与氧利用障碍有关。综上所述，Cv-aCO2/Ca-vO2（或者Pv-aCO2/Ca-vO2）比值是组织氧代谢的指标，而不仅仅是微循环灌注。增加的比值可能有助于区分组织灌注和氧利用之间的不一致性。当DO2不能满足VO2时，就会出现缺氧。DO2描述了缺氧的机制，包括缺氧性（供氧不足）、贫血性（血红蛋白水平低）和循环性（血流减少）。与可以通过SaO2、PaO2和血红蛋白等变量直接确定的缺氧性和贫血性缺氧相比，评估循环性缺氧更具挑战性。有趣的是，Pv-aCO2被提出作为微循环变化的潜在标志物。Pv-aCO2代表静脉和动脉二氧化碳张力之间的差异，并已被确认为心输出量的有效指标。在生理环境中，足够的血流将CO2带到肺泡中，从体内呼出。相反，病理性的血流减少导致组织CO2的积累，增加了动脉和静脉血液之间的CO2差距，符合菲克方程：Pv-aCO2 =（k×VCO2组织）/ 血流组织，其中k是决定CO2张力和含量关系的常数，VCO2组织是组织产生的CO2量。由于k随着血流减少而增加，Pv-aCO2和血流之间呈现非线性的关系；当血流降低到最低范围时，Pv-aCO2将显著增加。然而，在病理过程中，Pv-aCO2与血流之间的非线性关系很容易受到干扰，因为k受到各种因素的影响。在血流降低期间CO2滞留的理论弥补了菲克方程。当毛细血管网络中的前向和后向血流都停止时，缺氧组织中无氧产生的CO2增加导致Pv-aCO2升高。此外，另一种理论认为，当血流减少时，PaCO2也会下降以适应增加的通气/灌注比，进一步提高Pv-aCO2。这些理论可能解释了血流与Pv-aCO2之间的负相关关系。Pv-aCO2在监测微循环失调方面的能力已经得到广泛研究。在感染性休克患者中，Pv-aCO2 > 6 mmHg与微循环低灌注相关，表现为降低的收缩压变异度、更低的功能性毛细血管密度和更高的微血管血流的异质性。尽管ScvO2 ≥70%，但心脏手术后Pv-aCO2 ≥8 mmHg与肝脾区低灌注相关，这可通过明显较低的靛青绿血浆清除率来证实。此外，在达到全身血流动力学目标的患者中，Pv-aCO2仍会随着微循环灌注而波动，而Pv-aCO2与心输出量之间没有关联，这表明Pv-aCO2可能是反映微循环血流改变的可靠指标。本综述考虑了血气参数在基于组织缺氧动态演变的微循环监测中的应用：（1）降低的SvO2和增加的O2ER表明缺氧；（2）高乳酸血症和升高的Cv-aCO2/Ca-vO2（或Pv-aCO2/Ca-vO2）比值是恶化的缺氧和无氧代谢出现的迹象；（3）包括血红蛋白、Pv-aCO2、SaO2和PaO2等参数可以帮助区分不同引起缺氧的过程。血气参数具有一定的局限性。首先，这些参数本质上反映了全身氧代谢情况，无法准确跟踪微血管环境中的复杂变化。因此，在分析血气参数时必须结合器官灌注性能进行综合评估。其次，这些参数受多种因素影响；在感染治疗过程中，并不是满意的数值就是最终目标，只有综合评估才能揭示组织代谢情况。尽管存在这些局限性，血气分析可以提供有关组织氧代谢的宝贵信息，特别是在没有先进的微循环测量技术可用时。结合医学实践，血气分析的建议解释如图3所示。乳酸应包括在初步临床评估中，因为它是从动脉血中获取的，这涉及到相对较少侵入性的程序，在急诊科很容易获得。值得注意的是，医生需要意识到解释应该与临床判断相结合，复苏的最终目标是改善临床表现，而不仅仅是纠正特定的数值。本综述有助于我们理解利用血气分析作为观察微循环和组织氧代谢的替代方法。尽管存在一些缺点，但证据表明，结合临床表现，血气分析为微循环管理提供了可行和可靠的选择。我们相信，进一步了解DO2/VO2比值将帮助急诊科医生有效利用血气分析，从而在感染性休克治疗中改善判断和决策能力。来源：Blood gas analysis as a surrogate for microhemodynamicmonitoring in sepsis，杜斌.World J Emerg Med, Vol 14, No 6, 2023
师兄和俺建立了资分享群，邀您互相交流，微信gabstudy点击阅读原文，进入实用书籍专辑，用完记得收藏哦，下次更方便。