Pv-aCO2/Ca-vO2 比值与脓毒性休克

王蓉 施熠炜

山西医科大学第一医院呼吸与危重症医学科,太原030001

严重脓毒症及脓毒性休克是重症医学面临的重要临床问题,近年来脓毒症的发病率不断上升,每年全球新增数百万脓毒症患者,其中超过1/4的患者死亡[1-3]。组织低灌注的早期识别与早期复苏是脓毒性休克治疗的基石[4]。虽然早期复苏可以改变脓毒性休克患者的预后,但目前的研究对复苏的终点目标仍有一定的争论。

2008年国际脓毒症诊疗指南正式推荐中心静脉血氧饱和度 (centeral venous oxygen saturation,ScvO2)≥70%作为早期复苏的目标[5]。但ScvO2≥70%对于发现及判断组织缺氧存在一定局限性。一些研究[6-7]表明,一部分脓毒性休克患者即使早期复苏使Scv O2≥70%,也依然伴有组织缺氧,这可能与组织氧利用障碍或细胞线粒体功能障碍有关[8]。因此,在早期复苏阶段ScvO2≥70%并不能排除组织缺氧。乳酸及乳酸清除率 (lactate clearance rate,LCR)可以有效评估脓毒性休克患者的临床治疗效果及预后[2]。多项研究表明[9-11],脓毒性休克患者经6～24 h复苏以后,持续存在高乳酸血症的患者 (乳酸≥2 mmol/L)与最初存在高乳酸血症的患者相比,其病死率和致残率明显增加。但乳酸升高并不只是由于局部组织低灌注引起,也可能由于儿茶酚胺大量释放、丙酮酸代谢异常或碱中毒等情况引起[12]。因此,在某些特殊情况下,将乳酸作为判断组织灌注不足和缺氧的依据也有局限性。于是,我们应该探索更多反映组织灌注不足的指标,从而更好地识别组织缺氧,探索早期复苏的终点。

有研究[13-14]表明,脓毒性休克患者中,静-动脉二氧化碳分压差/动-静脉氧含量差比值 (venous-to-arterial carbon dioxide difference/arterial-venous oxygen content difference ratio,Pv-aCO2/Ca-v O2)与乳酸及LCR 有较强的相关性,因此其可能是一个较好的指标来评估脓毒性休克的早期复苏过程。本文将Pv-aCO2/Ca-v O2比值对于脓毒性休克早期复苏的评估进行综述。

1 静-动脉二氧化碳含量差/动-静脉氧含量差比值(venous-to-arterial carbon dioxide content difference/arterialvenous oxygen content difference ratio,Cv-aCO2/Ca-vO2)评估无氧代谢的理论基础

在有氧条件下,二氧化碳总生成量 (carbon dioxide production,VCO2)与全身氧耗量 (oxygen consumption,VO2)直接相关,单位时间内VCO2与VO2的比值,即呼吸熵 (respiratory quotient,RQ)=VCO2/VO2。正常休息状态下,RQ 在0.6～1.0之间波动,即VCO2接近VO2。因此,在有氧条件下RQ 不应大于1.0。

根据Fick 方程,VO2与心输出量及Ca-v O2相关,VCO2与心输出量及Cv-aCO2相关。当组织缺氧时,VO2降低,此时,虽然有氧代谢产生的CO2减少,但随着无氧代谢的增加,机体生成大量酸性物质,在体内缓冲系统的作用下,转换为CO2,使CO2下降幅度减小,RQ 增大[15],从而VCO2/VO2＞1。

2 Cv-aCO2/Ca-vO2 比值评估脓毒性休克患者早期复苏的价值

一些研究证明了Cv-aCO2/Ca-vO2比值可作为RQ 替代值来反映脓毒性休克患者组织缺氧的程度。Ospina-Tascón等[17]对135例脓毒性休克患者进行了前瞻性研究,所有患者均给予积极复苏,根据复苏6 h后的乳酸水平和Cv-aCO2/Ca-v O2比值将患者分为4 组。第1 组：乳酸≥2.0 mmol/L,Cv-aCO2/Ca-v O2＞1.0;第2 组：乳酸≥2.0 mmol/L,Cv-aCO2/Ca-v O2≤1.0;第3 组：乳酸＜2.0 mmol/L,Cv-aCO2/Ca-v O2＞1.0;第4 组：乳酸＜2.0 mmol/L,Cv-aCO2/Ca-v O2≤1.0。结果显示：第1 组28 d序贯器官衰竭评分增高,生存率降低,第4组预后最好;患者入组时及复苏6 h后Cv-aCO2/Ca-v O2比值是28 d死亡率的独立预测因子。因此,在脓毒性休克早期阶段,Cv-aCO2/Ca-v O2比值与乳酸联合监测,可以更好地识别预后不良的高风险患者。一项对粪便性腹膜炎导致脓毒性休克的动物实验研究[18]表明,在空肠黏膜层和浆膜层的微循环血流分布变化之后,局部肠系膜Cv-aCO2/Ca-v O2比值可以提示无氧代谢的情况,并且可以反映肠系膜乳酸水平的变化。因此,提示在脓毒性休克患者的早期阶段,Cv-aCO2/Ca-v O2比值的改变可以反映机体无氧代谢的情况。

3 Pv-aCO2/Ca-vO2 比值与Cv-aCO2/Ca-vO2 比值的关系

在临床工作中,Cv-aCO2/Ca-v O2比值的计算较为繁琐,计算过程易产生错误[19],而且在多数医院中,肺动脉导管置入术及肺动脉采集血液标本的技术并未得到普及,这就限制了Cv-aCO2/Ca-v O2比值在临床上的应用。在正常情况下,根据二氧化碳解离曲线,血液中二氧化碳含量(carbon dioxide content,CCO2)随着二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide,PCO2)上升而增加,二者之间接近线性关系。因此,Pv-aCO2在理论上可以替代Cv-aCO2[20]。基于此推论,Mekontso-Dessap等[20]探究了重症患者Pv-aCO2/Ca-v O2比值监测机体无氧代谢的能力,该研究将乳酸≥2.0 mmol/L 界定为机体存在无氧代谢,通过计算Pv-aCO2/Ca-v O2比值且与其他无氧代谢指标 (Pv-aCO2、Scv O2、Ca-v O2等) 相 比 较 发 现,Pv-aCO2/Ca-v O2比值与乳酸水平有更好的相关性 (r=0.57,P ＜0.000 1);当Pv-aCO2/Ca-v O2＞1.4时,可以预测高乳酸血症,而且比其他指标更为准确及灵敏。由此验证了在机体存在无氧代谢的情况下,Pv-aCO2/Ca-v O2比值在反映RQ 的变化方面可以代替Cv-aCO2/Ca-vO2比值。Mesquida等[21]通过对52 例脓毒性休克患者的研究发现,脓毒性休克早期Pv-aCO2/Ca-v O2比值与Cv-aCO2/Ca-v O2比值有较好的相关性 (r=0.6,P ＜0.001)。在一项给予98例脓毒性休克患者机械通气治疗的研究中,Mallat等[22]研究Pv-aCO2/Ca-vO2比值、Cv-aCO2/Ca-v O2比值及其他无氧代谢指标预测患者液体反应性的能力,结果显示在液体反应性方面,Pv-aCO2/Ca-v O2比值与Cv-aCO2/Ca-vO2比值的受试者工作特征曲线下面积 (area under the curve,AUC)分别为0.962及0.956,二者差异无统计学意义(P =0.80)。该研究表明,在预测脓毒性休克患者组织缺氧方面,Pv-aCO2/Ca-v O2比值并不劣于Cv-aCO2/Ca-v O2比值。此后许多研究[13-14,23]基于以上结论,探究Pv-aCO2/Ca-v O2比值与乳酸及LCR 的关系,探讨该比值预测机体无氧代谢的能力,并得出了一些有意义的结果。因此,在临床工作中,考虑到计算的简便性及标本的易获得性,Pv-aCO2/Ca-v O2比值常被用于取代Cv-aCO2/Ca-v O2比值。

4 Pv-aCO2/Ca-vO2 比值评估脓毒性休克患者早期复苏的价值

对Pv-aCO2/Ca-v O2比值评估脓毒性休克患者早期复苏的研究主要集中于以下3个方面：第一是探讨Pv-aCO2/Ca-v O2比值与乳酸及LCR 的关系,比较该比值与其他指标预测机体无氧代谢的能力;第二是研究脓毒性休克患者中Pv-aCO2/Ca-v O2比值对液体复苏反应性的预测价值;第三是探究Pv-aCO2/Ca-v O2比值对脓毒性休克患者不良预后的判断价值。一些研究为了留取样本简便,使用中心静脉血代替混合静脉血进行研究,即用中心静脉-动脉二氧化碳分压差/动脉-中心静脉氧含量差比值 (central venousto-arterial carbon dioxide difference/arterial-central venous oxygen content difference ratio,Pcv-aCO2/Ca-cvO2)代替Pv-aCO2/Ca-vO2比值,同样也取得了一些有价值的成果,因此本文将此部分研究一并论述。

Mekontso-Dessap 等[20]的研究表明, 重症患者Pv-aCO2/Ca-vO2比值与乳酸有更好的相关性,可以监测机体无氧代谢,该文章仅研究了Pv-aCO2/Ca-v O2比值与乳酸的关系,但乳酸水平的变化即LCR 可以更准确地反映组织是否存在缺氧[24]。因此,有相关研究[13,23]探究了LCR与Pv-aCO2/Ca-v O2比值的关系,这些研究表明,脓毒性休克患者复苏8 h后的Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值与8 h时的LCR 呈负相关,与Scv O2相比,8 h 时的Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值可以更好地反映LCR (LCR≥10%)。在早期复苏8 h 后,ScvO2已正常 (≥70%)的患者,其Pcv-aCO2/Ca-cvO2＜1.23与8 h 时的LCR 增高 (≥10%)相关[13]。另一项研究[14]探讨了35例脓毒性休克早期复苏患者Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值与LCR 的关系。在患者入住ICU 的第1个24 h内,连续监测动脉血及中心静脉血,当早期复苏使患者达到平均动脉压≥65 mm Hg (1 mm Hg=0.133 k Pa)及ScvO2≥70%后不再使用复苏措施 (例如液体复苏或使用血管活性药物),并根据患者LCR 是否≥10%分为乳酸改善组与乳酸无改善组。监测结果表明：总体上,所有患者的Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值与乳酸水平有较强的相关性,乳酸无改善组的Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值较高,差异具有统计学意义。当比较初始复苏时的Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值、Pcv-aCO2及Scv O2预测LCR 的能力时,Pcv-aCO2/Ca-cvO2比值的AUC 显著高于其他氧代谢指标,并将Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值预测LCR 的截断值定为1.4。由此说明,在平均动脉压与ScvO2正常的脓毒性休克患者中,高的Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值预示着之后的复苏过程中LCR 将会降低。联合这些指标,可以为组织灌注是否充足提供实时信息,帮助决策。因此,Pv-aCO2/Ca-v O2比值可以检测到 “正在进行的”无氧代谢,并且能够比乳酸更快地对细微血流动力学变化做出反应,可以为复苏早期的乳酸变化提供重要的预后信息。当Pv-aCO2/Ca-v O2比值正常但乳酸水平升高时可能表明,这种乳酸增加的原因是因为清除速度缓慢,而不是持续的组织缺氧,因此Pv-aCO2/Ca-vO2比值也可以作为区分低氧所致的乳酸蓄积和其他非流量因素引起的高乳酸血症的工具[16]。

早期给予液体复苏对脓毒性休克患者至关重要[2]。我国脓毒症及脓毒性休克诊疗指南[2]建议使用动态指标预测液体反应性。在Pv-aCO2/Ca-v O2比值与容量反应性的相关研究中,Monnet等[25]比较了Pv-aCO2/Ca-v O2比值与ScvO2预测液体复苏所致的氧耗增加的能力,结果表明,在51例急性循环衰竭的患者中25例有容量反应性,其中14例氧耗增加大于15%的患者乳酸基线值及Pv-aCO2/Ca-v O2比值水平更高;换言之,只有Pv-aCO2/Ca-v O2比值高的患者,其氧耗才会增加。该研究将Pv-aCO2/Ca-v O2比值的截断值定为1.8,只有当Pv-aCO2/Ca-v O2＞1.8时,氧耗才会对液体复苏有反应。因此,Pv-aCO2/Ca-v O2比值是用于预测氧耗对液体复苏反应性的较好指标。Mallat等[22]的研究也证实了液体反应性较好的脓毒性休克患者中,Pv-aCO2/Ca-vO2比值是比乳酸更好地反映全身无氧代谢的指标,并且其变化速度比乳酸更快。

Zhou等[9]与龚仕金等[26]研究了脓毒性休克患者在早期复苏中,持续的高乳酸血症与高Pv-aCO2/Ca-vO2比值对预后的预测价值。研究表明：乳酸 (≥2 mmol/L)与Pv-aCO2/Ca-vO2比值 (＞1.4或＞1.0)均升高的试验组其28 d死亡率更高,且早期复苏6 h后Pv-aCO2/Ca-v O2比值是28 d死亡率的独立预测因子。高雪花等[27]的研究也证明了Pcv-aCO2/Ca-cv O2比值联合LCR 可以更好地预测脓毒性休克患者的不良预后风险。另一些研究[14,20]将脓毒性休克患者按照最终预后分为死亡组与存活组,与存活组相比,死亡组患者入组时的常规氧代谢指标无明显差异,但Pv-aCO2/Ca-v O2比值较高。He 等[28]对61 例Scv O2≥80%的脓毒性休克患者进行了研究,表明Pv-aCO2/Ca-vO2比值≥1.6时,其预测死亡的敏感度为83%,特异度为63%,且初始与复苏24 h后的Pv-aCO2/Ca-v O2比值是独立预测死亡率的指标。

以上研究表明,脓毒性休克患者的Pv-aCO2/Ca-vO2比值与乳酸及LCR 有较强的相关性,可以预测机体无氧代谢,并作为评估液体反应性及不良预后的指标。当其他早期复苏评估指标达标时,Pv-aCO2/Ca-v O2比值的升高可能提示仍然存在组织缺氧。因此,目前看来将Pv-aCO2/Ca-vO2比值作为早期复苏的终点目标是一个较好的选择,并且可能对改善组织缺氧和远期预后有更大的帮助。虽然Pv-aCO2/Ca-vO2比值可能是一个较好的生物标志物,但目前仍存在一些问题需要讨论：第一,组织缺血后血流的恢复可能会过度刺激VCO2,导致VCO2/VO2增加[16],此时Cv-aCO2/Ca-v O2是否能反映RQ 有待进一步探究。第二,有学者认为[16],在脓毒性休克超早期复苏阶段中,因为更深层组织的缺氧及酸中毒,霍尔登效应会影响CCO2与PCO2的关系,使Cv-aCO2/Ca-v O2比值与Pv-aCO2/Ca-v O2比值之间的差异变大;血液稀释、贫血及急性过度通气等情况也会影响血液中CCO2与PCO2的关系[29-30]。因此,Cv-aCO2/Ca-vO2比值与Pv-aCO2/Ca-v O2比值的互换性仍有一定的争议。第三,RQ 的研究是基于肺动脉导管留取的混合静脉血,但目前也有研究使用中心静脉血计算Pv-aCO2/Ca-vO2比值,虽然这些研究已表明中心静脉血及混合静脉血二氧化碳计算所得的Pv-aCO2有较好的一致性,但二者的等效性仍需要进一步探讨[31]。

综上所述,在脓毒性休克患者诊疗的临床实践中,虽然Pv-aCO2/Ca-v O2比值应用较少,但其作为RQ 的替代值能迅速反映机体无氧代谢,与乳酸及LCR 有较强相关性,可以在脓毒性休克早期的复苏阶段作为评估液体反应性及预测不良预后的生物标志物指导复苏治疗。与此同时,Pv-aCO2/Ca-v O2比值也受许多生理因素的影响,例如无氧代谢、贫血、代谢性酸中毒及霍尔登效应,因此它的价值还需要在脓毒性休克的实验模型中进一步探讨和研究。我们期待有更多的研究去证实其在脓毒性休克复苏中的评估作用,并希望有更多的研究能得出一个普遍公认的截断值,从而可以更好地指导临床实践工作。

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