下腔静脉影像学征象对容量状态评估的研究进展

岑 媛，李 阳，祁海峰，张乐天，程红缨

下腔静脉(inferior vena cava,IVC)作为直通心脏的“蓄水池”，蕴藏了大量有价值的血流动力学信息。近年来众多学者的研究发现，通过超声和CT等影像学手段评估下腔静脉的动、静态形态学特征对了解机体的血容量状态以及容量反应性具有一定作用。相比于对操作者有较高影像学设备操作技巧要求的动态血流动力学监测指标(如超声心动图)，IVC的测量简单易学、即时可得、推广性强。国内目前已有学者开展利用超声测量下腔静脉在老年患者、直肠癌等高风险手术术前容量评估并取得了一定成果[1]。然而随着临床研究的不断推进和深入，对于IVC用于容量评估的研究结果却对这一技术褒贬不一。从目前的临床报道来看，采用IVC进行容量评估范围涵盖急诊、创伤、危重症及围手术期患者。评估的手段、方法以及最终的结果都存在较大差异。本文现对IVC作为容量评估辅助手段的应用作一综述，旨在从现有研究中找出IVC对血流动力学评估的问题所在，为后期IVC在容量状态评估方面的应用与研究提供思路。

1 容量评估手段的演变

传统血容量评估指标包括血压、脉压、脉率、尿量等(表1)，但其敏感性较差，仅可作为液体治疗时的辅助指标。随着血流动力监测技术的进步，越来越多有创血流动力学监测的方法和指标开始应用于临床。其中包括：静态指标(充盈压指标和容积指标)和动态指标(流量相关指标和心肺相互作用指标)两大类。其中中心静脉压是临床最为常用的容量评估指标之一，其主要通过中心静脉置管测得。然而这一操作大多只能在重症监护室或手术室中完成，并且对操作者要求较高，临床应用受到了限制，使用受到局限[2-3]；被动抬腿试验，不受通气模式和心率失常的影响，但术中无法重复，更多用于ICU重症患者；呼气末屏气试验，仅适用于机械通气患者，且自主呼吸不能过强[4]；脉压变异率(PPV)，需要动脉置管监测有创血压，且易受麻醉药物、疼痛刺激等影响，飘移较大[5]。结合了经肺热稀释技术和脉搏波型轮廓分析技术的PiCCO技术(pulse indicator continuous cardiac output)创伤较小，但仍需要中心静脉置管及动脉置管，且费用较高昂，不适合普及应用[6]。研究表明，有创血流动力学导管监测因为感染风险、技术繁琐，耗时、材料昂贵等问题并不能改善患者的预后[7]，而且只监测压力指标，不能准确反映容量状态，仅能间接推测休克病因。

因此，人们自然想到了能否通过介于有创监测与传统常规血流动力学指标之间的一种方法来提高评估的准确性，同时又尽量能避免有创监测所带来的一系列问题，影像学技术进步提供了这种可能。而随着功能影像学发展，越来越多的研究逐渐从单纯的解剖逐步转向生理功能成像。1988年，Taylor等[8]最早在低血容量性休克患者的腹部CT影像中发现了下腔静脉塌陷的征象，当时并未得到过多关注。10年后， Rotondo 等[9]又报道了低血容量性休克患者中的特殊CT征象，随之而来的是肾脏、肾上腺、脾脏、胰腺、肠道等一系列脏器休克影像学征象的密集报道[10-13]，休克的影像学研究又重新进入人们的视野。在所有休克影像学征象中，下腔静脉尤为受到关注，而这与其相对固定的解剖位置，与血流动力学良好的相关性以及低血容量状态下特异的形态学改变都分不开。因此下腔静脉影像学评估作为容量评估的手段近年来成为新的研究方向。

表1 常规指标对失血量的评估[14]

2 下腔静脉形态学改变反映机体容量状态变化的理论基础

2.1下腔静脉影像解剖学特点 下腔静脉的解剖位置在成人中较为固定，根据Trigaux等[15]的1 041例尸体解剖数据，下腔静脉变异在普通成年人群中的发生率为0.4%，其中1例(0.1%)左侧下腔静脉变异，3例(0.3%)双下腔静脉变异。一般认为下腔静脉在胚胎期共有四段组成：下腔静脉肝段、下腔静脉肾前段、下腔静脉肾段和下腔静脉肾后段。由于上主静脉的尾端与髂总静脉及其属支相连接，于是下肢、盆腔脏器的全部血液经其回流至心脏，同时也由于上述一系列变化，使下腔静脉正常位置偏右侧，于第4～5腰椎体前方由左、右髂总静脉汇合而成，沿脊柱右前方、腹主动脉右侧上行。下腔静脉没有瓣膜并且容易扩张，是一个具有高度顺应性的血管，其直径随血容量改变而变化，与右心房压和血容量具有良好的相关性，循环血量不足时，下腔静脉回流血量减少，无法保持足够张力致管壁塌陷变形，进而反映机体的容量状态[16]。

下腔静脉的相关影像学参数包括下腔静脉最大直径(IVCmax)，下腔静脉最小直径(IVCmin)，下腔静脉扩张指数(dIVC)，下腔静脉塌陷指数(ICV-CI)、下腔静脉最大直径与主动脉直径(AO)之比(IVCmax/AO)等。下腔静脉的形态学参数受患者体型、血流动力学状态等因素影响。根据杨帆等[17]的调查数据，在正常成年健康中国人群中，IVCmax 9～24mm，平均(14.5±4.1)mm；IVCmin内径5～18mm，平均(7.9±3.2)mm；IVC-CI范围为 29.5%～65.1%，平均(48.1±7.7)%，dIVC为29.5%～65.1%，平均(48.1±7.7)%；IVCmax/AO 为0.4～1.2，平均0.8±0.3。

2.2下腔静脉的超声测量 下腔静脉可以通过多个体表位置由超声测得，临床最常用的体表位置为剑突下窗口。其具体测量方法为采用超声低频探头，在剑突下窗口寻找四腔心切面，而后找到右心房，再将探头缓慢逆时针旋转约90°，直到清晰的显示下腔静脉(此时较容易将肝静脉误认为下腔静脉，鉴别方法为沿着静脉走行方向追寻，直到确认静脉进入右心房)，以IVC进入右心房前2～3cm 处为测量点，通过M-型模式测量IVC在呼气周期中的直径变化(图1)。

图1 M-型模式测量IVC在呼气周期中的直径变化

在机械正压通气状态下的患者，吸气时胸腔压力增高、右心房压力比腹内压增高更多，一过性阻碍了血液通过下腔静脉回流入心脏，所以吸气相测得的为下腔静脉最小直径(IVCmin)，呼气相下腔静脉最大直径(IVCmax)，(IVCmax-IVCmin)/IVCmax× 100%所计算出的为下腔静脉的扩张指数(dIVC)。

而对于自主呼吸的患者(包括呼吸触发模式通气者)，情况正好相反。吸气时胸膜腔压力降低(降低的程度取决于呼吸力度、肺的顺应性和气道阻力)从而降低右心房和右心室内的压力(降低的多少取决于心房心室壁的顺应性)同时吸气时腹腔内压力升高，这将产生一个压力梯度将下腔静脉内的血液从腹部压向胸部，IVCmax-IVCmin)/IVCmax× 100%所计算出的为下腔静脉的塌陷指数(IVC-CI)。

在实际操作中，肋缘下测量下腔静脉在90%以上的患者都非常容易获取，是最容易采集和学习掌握的技术。整个操作时间不超过3min，并且能反复操作。

2.3下腔静脉的CT测量 CT具有分辨率高、不受检查体位影响、无需接触即可检查等优势。通过CT测量下腔静脉为一种静态测量方式，特别是针对腹部存在开放性伤口超声探头不便接触腹壁的情况。通过双期增强扫描，下腔静脉可以清晰地被显示。理论上CT数据可以从任意平面重建解剖断面影像，但是一般情况下CT只给出横断位、冠状位和矢状位三个方位的重建影像。对于下腔静脉而言，在横断位可清晰显示其横截面。在仰卧体位时，正常的下腔静脉横截面一般为近似圆形的椭圆形，其扁平塌陷程度与其充盈度相关。Matsumoto等[18]以下腔静脉的最大直径为横径(T)，与其垂直的径线为前后径(AP)，T/AP为下腔静脉的塌陷程度。由于下腔静脉在不同高度存在一定的差异，在Li等[2]的研究中进一步细化了下腔静脉测量的平面，其利用脊柱椎体作为解剖学参照标志，分别在第9、11胸椎椎体下缘以及第1、4腰椎椎体下缘高度测量下腔静脉的径线。

机体容量不足时，其最大直径(IVCmax)、下腔静脉最小直径(IVCmin)、下腔静脉最大直径与主动脉直径(AO)之比(IVCmax/AO)、下腔静脉扩张指数(dIVC)与下腔静脉塌陷指数(ICV-CI)等都会相应减小。除径线指标之外，CT增强扫描时造影剂出现在下腔静脉内的时间和分布速度也对血流动力学的评估存在潜在价值。一般对于创伤患者增强扫描方案为根据患者体重经肘静脉以团注非离子型对比剂，延迟40s扫描，得到增强早期图像，再延迟170s左右得到延迟期图像。在增强早期，下腔静脉内对比剂浓度一般较低，而到了延迟期，对比剂基本均匀分布，此时可见下腔静脉与主动脉CT值相当。而在失血性休克患者中，研究发现存在下腔静脉强化早先的现象[19]。这一现象可能由于终末器官低灌注，动静脉短路血管大量开放，对比剂随血流不经过毛细血管而直接回流入下腔静脉所致。CT对下腔静脉的测量为静态指标，有学者认为下腔静脉形态受呼吸及腹内压影响较大无法真实反映下腔静脉实际塌陷程度，但作为一种辅助征象，对在已经发现了下腔静脉塌陷的创伤患者中应该考虑到存在低血容量性休克的可能。

3 下腔静脉影像容量评估在临床中的应用

3.1在急诊创伤患者中的应用 失血性休克是造成创伤患者早期死亡的主要因素之一，据文献报道，创伤患者中隐匿性休克(occult shock，OS)的发生率在16%～70%[16]。根据目前的创伤院内救治流程，创伤患者入院后首要任务是稳定生命体征，而后在生命体征稳定的情况下进行影像学检查明确损伤部位。然而，目前临床评估血容量的方法仍然存在一定局限性。患者在进行影像学检查的过程中或做完后突然出现血流动力学恶化的情况屡屡发生。Matsumoto等[18]通过回顾性研究证实存在下腔静脉塌陷CT征象的躯干创伤患者有更高的休克发生率和病死率。目前在急诊创伤领域，下腔静脉塌陷这一征象日益被临床医生所重视, 但成本、时间、射线暴露限制了其在急诊的使用。该征象只能在对创伤患者进行CT扫描时进行辅助判定，起警示作用。一旦发现该征象的存在，需考虑到隐匿性休克的存在。而超声在可获得性及无放射性的优势，对下腔静脉测量更具有可操作性。随着急诊超声的广泛应用，下腔静脉直径和呼吸变异指数也是一个能够急诊判断患者容量状态的可靠参数。

3.2在危重症患者中的应用 危重患者容量状态和容量反应性的评估是临床工作中经常要做的事，但是对于容量状态和容量反应性的评估仍然面临严峻的挑战。床旁超声下测量下腔静脉直径变化作为一种无创、实时、可重复性好、价廉的血流动力学监测技术而越来越受到急危重症医师的青睐，而且即使是由没有丰富超声操作经验的医师来执行，也容易获得数据。在最新的超声导向的休克快速诊断方案(rapid ultrasound in shock,RUSH)[16]中，下腔静脉已经成为了该方案容量池评估的重点之一。

3.3在围手术期患者中的应用 全身麻醉时，丙泊酚可抑制交感神经活性，舒张小动脉平滑肌，抑制心肌收缩力。诱导剂量(1.5～2.5mg/kg或4～8μg/mL血浆浓度)可使血压下降10%～35%，尤其见于术前血容量不足、老年及体质衰弱者。椎管内麻醉时，交感神经被阻滞后，相应区域的静脉和动脉扩张，导致外周阻力降低，同时静脉扩张使大量血液存在于静脉系统(约占总血容量75%)，使回心血量减少，随之心输出量减少，诱发低血压。麻醉期间血流动力状态不稳定，血压、心率波动剧烈，组织灌注不良，在术中可能会导致严重的并发症，导致手术风险增高。术后可能造成患者疲惫感增加、组织水肿、吻合口、创缘愈合延迟等一系列症状，影响患者的术后康复。目前已有学者开展了术前采用床旁超声测量下腔静脉管径在围术期容量评估及治疗中的应用，并取得了一定的效果[1,20]。

4 存在的争议与未来研究方向

尽管下腔静脉作为一种无创、便捷的方法显示了良好的临床应用前景，但学术争论却仍然激烈，原因在于认知方便程度与诊断准确程度之间的平衡问题。动态监测指标大多需要有创和调试复杂的仪器以及操作者较高的使用技巧，患者的临床情况也是限制应用的因素之一(如无自主呼吸)，这些限制阻碍了这些技术的应用，特别是对于急诊危重症患者。相反，IVC影像评估对使用者来说几乎没有什么门槛，具有良好的推广前景。对于被动机械通气的患者，4项研究证明了IVC变异度和心输出量在液体快速输入后提升具有相关性，ROC曲线下面积90%。Meta分析显示诊断OR值为30.8，表现出了极强的诊断准确率[21]。因此有学者认为在被动通气，潮气量在8～12cc/kg且没有急性肺心病的情况下，IVC对容量反应性的预测准确性非常之高[22]。然而有学者认为，不能因为使用的便捷而牺牲了诊断的准确性。由于下腔静脉的测量需要专业的仪器及对测量人员有较高的影像学技术要求，有时测量起来仍然会遇到困难，特别是对于腹部手术后的患者。Kent等[23]针对这一问题研究了颈内静脉(IJV)和股静脉(FV)替代下腔静脉进行血容量的评估。在他们的研究中(39例IVC-IJV, 22例IVC-FV),尽管测量颈内静脉和股静脉所花费的时间相较于下腔静脉有所缩短，但与下腔静脉变化的相关性较弱。颈内静脉塌陷指数较下腔静脉塌陷指数有-3.5%的偏倚，即颈内静脉塌陷指数往往会被高估。而股静脉塌陷指数往往会被低估(3.8%)。所以根据目前研究数据，临床上并不推荐采用颈内静脉和股静脉作为血容量评估的手段。鉴于复杂的潜在生理机制，下腔静脉直径和呼吸变异度不可能是一个"全通用"的指标。在利用这一指标的同时还需要通过其他诊断指标综合判断其具体意义。当与验前概率和临床方面相结合时下腔静脉超声方可以用来诊断容量反应性的。

在基础研究方面，下腔静脉塌陷的尚无动物模型研究，下腔静脉塌陷程度与血容量丢失的关系、影响下腔静脉塌陷的因素等一系列问题在已知研究中都没有得到系统和肯定答案。此外，下腔静脉在不同体位下(平卧位、半卧位和侧卧位)所测得的结果是否存在不同也尚无实验数据证实。由于人体的特殊解剖结构在动物实验中模拟这一过程较为困难，因此通过心血管的数学模型模拟休克状态下下腔静脉的塌陷过程将会是一条新的思路。

综上所述，目前关于下腔静脉作为容量评估的手段和研究报道涉及方方面面，但仍缺乏可靠而系统的研究数据支持，从而限制了下腔静脉塌陷征这一重要影像学征象在临床中的应用和推广。因而仍有待更多的基础和前瞻性临床研究为下腔静脉影像学应用于临床容量评估提供证据支持。

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