不同海拔汉族健康人大循环及微循环特征的对比*

何宗钊 , 邓 莉 , 马四清 △ , 李欣慧 , 王 皓

(1. 青海省人民医院 重症医学科, 西宁 810007； 2. 青海大学附属医院 麻醉科, 西宁 810000)

现代重症医学方兴未艾，早期由创伤、手术导致的脓毒症、严重脓毒症、脓毒症休克及全身炎症反应导致的多脏器功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)使临床工作陷入困窘境地[1]。这向还处于发展初期的重症医学事业提出严峻挑战[2]。脓毒症休克的病理生理基础是微循环障碍、毛细血 管扩张和通透性增加，使血容量减少，导致心排出量 降低、组织灌流量减少。其血流动力学的变化很复杂，心搏出量、血容量和周围血管阻力三方面均会受累。有研究观察微循环改变是否与大循环血流动力学参数存在明显的相关性，尽管在治疗过程中进行了大循环的复苏，但微循环仍发生了变化[3、4]，微循环改变与发病率和死亡率的增加有关。微循环的复苏似乎是一个很有吸引力的目标[5]，其目的是为了改善毛细血管中红细胞的氧运输，经典的方法是增加灌注压力，提高器官灌注量。然而，自从在临床实验中引入了微循环成像技术后，发现增加血压是不可能对微循环灌注有益影响[6]；因此，寻找支持微循环的复苏策略仍在继续，对微循环研究具有重大的临床意义。

高原缺氧可引起微血管和微血流发生改变，表现为:微血管收缩和细动脉口径缩小，毛细血管血流缓慢、毛细血管壁发生改变，白细胞贴壁、翻滚、聚集、游出、毛细血管、细静脉通透性升高，血液浓缩、血黏度升高、细静脉中白细胞贴壁加大了毛细血管的后阻力，再加上红细胞聚集，导致微血流速度减慢等特点[7]，与平原地区健康人微循环存在天然的差异。对于不同海拔汉族健康人大循环及微循环特征的对比研究目前仍无报道，特别是对更高海拔健康人的微循环特征研究空白，本项目研究目的是通过观察不同海拔汉族健康人大循环及舌下微循环的特征，为高原重症脓毒症患者微循环衰竭复苏寻找生理学依据，在治疗严重脓毒症患者时能够在微循环复苏时提供帮助，提高高原地区危重患者救治率。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取青海果洛(4100 m)汉族健康人(果洛组)28例(男17名, 女11名), 年龄(45.62 ±10.15)岁；青海互助(2600 m)汉族健康(互助组)人27名(男15名、女12名), 年龄(47.25 ±8.43)岁；上海(4米)汉族健康人(上海组)20名(男11名、女9名)，年龄(43.12 ±8.28)岁，检查前均无明显心肺功能异常。这项研究得到了青海省人民医院伦理委员会的认可，每位志愿者参与研究前已告知研究目的、检查过程和风险。他们每个人都阅读并签署了书面知情同意书。

1.2 纳入标准

正常人纳入标准，不患有任何基础病的健康人，年龄≥18岁，≤60岁，所有志愿者均生活在当地≥18年。均没有交替生活在高原与平原。

排除标准: 年龄<18岁的患者；口腔内严重出血的患者；妊娠期患者；既往史有明确神经系统疾病、精神心理疾病、癫痫、慢性肝、肾功能不全者。

1.3 微循环监测方法

旁流暗场成像(sidestream dark field imaging，SDF)技术和后续的图像分析进行符合国际共识[8]。SDF((Microscan®; MicroVision Medical, Amsterdam, The Netherlands)是一种手持活体的显微镜使微循环的直接可视化[9]。可视化的面积是1平方毫米。用纱布温和去除舌下的唾液和其他分泌物，设备应用于舌下区域，要获得理想的图像应做下五点:(1)每次舌下观察3个部位(左、中、右)；(2)避免探头压力对血流的影响；(3)及时清除接触面的分泌；(4)仔细调节焦点和对比度；(5)高质量的影像记录技术。每人舌下于左、中、右3个不同部位分别采集稳定、清晰的微循环图像 ，每次记录至少20 s，将记录的视频保存在硬盘中，后期使用电脑中的专用分析软件AVA 3.0(MicroVision Medical)进行数据处理分析。视频剪辑是盲目的离线分析由两个随机的调查人员随机分析，以防止耦合。

监测指标获取方法 按DeBacker等2007年的国际共识[10]，将所采集的舌下微循环视频片段按照随机、双盲法进行分析。使用半定量评分表，即血管直径分类如下：(小:10～20 μm；中:21～50 μm;大:51～100 μm；更大100～10 000 μm)。血流速度分级如下：(没有流:0、间歇流:1、缓慢流:2、连续流:3；no flow=0分，intermittent flow=1分，sluggish flow=2分，continuous flow=3分)。每个人舌下微循环视频截取三幅图分析，然后将分析的三幅图结果取平均值。血管密度被量化为每平方毫米血管的数量血管密度指每平方毫米血管的数量。灌注血管比例指流速为2分和3分的血管占总血管数的百分比。舌下微循环图像分析如下:监测指标:总血管密度(total vascular density，TVD)：总血管数/总面积；灌注血管密度(Perfused Vascular Density，PVD)：(流速2+3)血管数/总面积；灌注血管比例(proportion of perfused vascular，PPV)：(流速2+3)血管数/总血管数；微血管流动指数(microvascular flow index，MFI)：探测到象限流速之和/探测到的总象限数，选取分析结果中的微小血管(small blood vessels)指标。

1.4 大循环监测

CNAPTM-Monitor500(CNSystems Medizintechnik，格拉茨 ，奥地利 )连续无创血流动力学监测仪(CNAP)监测系统可实现连续无创血流动力学监测；右上臂安置测压袖带，并在右示指、中指安置测压指套，通过 CNAP Monitor 500 ( Graz，Austria) 连续测定。连续心排量(cardiac output，CO)、每搏输出量(stroke volume，SV)、平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)、心率(heart rate，HR)、脉压差变异率(pulse pressure variation rate，PPV)、血管外周阻力指数(systemic vascular resistance index，SVRI)；应用脉氧监测仪测得指脉氧(pulse oxygen，SPO2)。

1.5 血液指标检测

血常规参数的检测：应用日本希森美康公司，型号：XN—9000全自动血液分析仪，采用鞘流电阻抗/射频技术和半导体激光流式细胞技术，测定参数：红细胞( red blood cells count，RBC)、血红蛋白(hemoglobin，HGB)、红细胞压积(hematocrit，HCT)、血小板(platelets，PLT)；凝血功能参数的检测：应用日本希森美康公司，型号：Sysmex CS—5100全自动凝血分析仪，采用凝固时间测定法，测定参数：凝血酶原时间(prothrombin time，PT)、国际标准化比值(interntionl normlized rtio，INR)、纤维蛋白原(fibrin，Fib)、部分凝血活酶(activated partial thromboplastin time，APTT)、凝血酶时间(thrombin time，TT)。

1 .6 统计学处理

2 结果

2.1 三组受试者血常规的比较

血常规的检测显示：与上海组比较，果洛组的RBC、HGB、HCT明显升高(P<0.05)；互助组的RBC、HGB明显升高(P<0.05)，果洛组和互助组的PLT指标明显降低(P<0.05)；与互助组比较，果洛组的RBC、HGB、HCT明显升高(P<0.05，表1)。这些结果表明，与平原地区健康人比较在高海拔地区健康人的RBC、PLT存在特异性改变。

Tab. 1 Blood routine comparison of healthy Han people at different altitudes or (P25，P75))

2.2 三组受试者凝血的比较

凝血功能的检测显示：与上海组比较，互助组PT、Fib、APTT、TT明显降低(P<0.05)，果洛组的PT、INR、TT明显降低(P<0.05)，而Fib明显升高(P<0.05)；与互助组比较，果洛组的INR、TT明显降低(P<0.05)，而Fib、APTT明显升高(P<0.05，表2)。这些结果表明，在更高海拔地区健康人的凝血功能增强，易至高凝状态。

Tab. 2 Comparison of blood coagulation in heal thy Han people at different altitudes or (P25，P75))

2.3 三组受试者大循环比较

大循环比较显示：与上海组比较，互助组的CO、HR、SV、MAP明显升高(P<0.05)，而SPO2明显降低(P<0.05)；果洛组的CO、SV、PPV、MAP明显升高(P<0.05)，而SPO2明显降低(P<0.05)。与互助组比较，果洛组的SPO2明显降低(P<0.05，表3)。这些结果表明，在高海拔地区健康人的心排量增加，血压升高，血氧降低。

Tab. 3 Comparison of the healthy circulation of the Han nationality at different altitudes or (P25，P75))

2.4 三组受试者微循环的比较

微循环比较显示：与上海组比较，互助组的TVD、PVD、PPV、MFI明显升高(P<0.05)，果洛组的TVD、PVD明显升高(P<0.05)；与互助组比较，果洛组TVD、PVD明显降低(P<0.05，表4)。三组汉族健康人舌下微循环密度存在明显差异，不同的海拔人群其舌下微循环密度截然不同，尤其互助地区舌下微循环明显增加(图1)。这些结果表明，在高海拔地区健康人的微循环明显增加。

Tab. 4 Microcirculation comparison of Han nationality at different or (P25，P75))

Fig. 1 The sublingual microcirculation of the three groups of subjects is shown in the figure. Image scale=50∶1 (SDF collection)

3 讨论

由于高原特殊的地理位置，低大气压、大气中低氧分压等因素，是地处高原的人体长期处在低氧环境，许多生理指标会出现明显的改变[11]。在高原由于因缺氧刺激骨髓红细胞系统，致红细胞增加明显，血液粘滞度增加，红细胞在血管内流动速度明显减慢，可影响红细胞与组织细胞的能量交换和氧的传递[12]，并且会出现微血栓形成，这种改变似乎与低海拔地区休克早期微循环的改变一直,会导致各种急慢性高原病的发生[13]。在本研究中发现，海拔越高健康人红细胞、血红蛋白、血细胞压积表现就越高，机体为了适应红细胞增生，改善红细胞在血管内的流动速度，会出现血小板的明显减低，这在三组中比较也具有明显的差异。同时发现三组凝血各项指标，海拔越高凝血功能越增强。

在本研究中发现HBC、HGB、HCT海拔越高其值越高；凝血指标在高海拔地区表现为增加；微循环指标TVD、PVD、PPV在中度海拔较高海拔明显增加，而且微循环血流速度在高海拔地区明显减缓；大循环CO、SV、MAP、PPV在高海拔地区明显上升，然而SPO2海拔越高其越下降；那么这种生理性的改变有何重要的生理学意义？

我知道HBC、HGB客观反映血液携氧能力和蛋白质营养状况的指标，指标越高说明血液携氧能力和蛋白质营养状况越好，有助于增强机体的代谢过程和提高运动员运动能力(或缺氧状态下)[14]。在这项研究中，血管密度并不因海拔梯度升高而出现明显增加，与红血球数目及血球压积不成正比例变化，变化机制深刻而特殊，其机制考虑：互助(2 600 m)地区相对果洛(4 100 m)地区血色素偏低，血流速较快，与上海(4 m)地区相比主要以增加微循环密度改善血液与组织液的交换；而果洛地区因红细胞、血红蛋白较互助及上海地区明显增高，血液粘滞度增大，代偿方式以减慢血流速度，增加营养物质交换时间，同时其较高的心排量可增加血液输出，增加携氧量，而不是主要以增加微循环密度为主，故互助地区TVD、PVD较果洛地区为高；因此不同海拔高度微循环与组织交换机制可能不一致；这也是世居健康高原人适应高原的特殊生理机能所在，可能有其特殊的生理及病理学意义，值得深入研究。

总毛细血管密度的增加可能是与慢性缺氧效应相关，例如血粘度增加，红细胞减少可变形性。动物研究已经证明血粘度增加可减缓血液流动，通过增加壁切应力增加组织灌注量[15]，因此增加了微循环密度、血管舒张和/或增加CO；毛细血管增加红血球的流入应该能够在循环中增加血流量[16]。血液流动缓慢实际上是一种适应性反应，可用于增加红细胞组织转运时间和改善氧的扩散，允许增加组织中氧气卸载的时间[17]。因为在毛细血管和线粒体之间的分压梯度降低的情况下，减慢血流速延迟时间毛细血管网络可能会增加氧的卸载，特别是在心输出量高的时候，就像在运动时一样。

微循环功能的改变与败血症的发病率和死亡率相关[18]。因此，弄清这些改变是否确实是正常生理的不利因素，或者可能是组织低氧血症的一个重要特征，以及在这些条件下是否治疗性增强微血管血流量具有优势，对于我们救治缺氧机制的患者极为重要。我们的发现高原健康人群微循环明显较低海拔人群增加，而且与那些通过影响心脏、肺部或血管系统的疾病而又限制氧气输送的患者相关[19]。在高原脓毒症患者的救治中，可能在液体复苏，循环灌注方面的救治天然的有别于低海拔人群的救治策略，在危重症中，损伤是一个普遍存在的问题，影响患者治疗的决策通常基于非常有限的“硬数据”，除了炎症或急性组织损伤的指标之外，很少有生物标志物可用来指导这个过程。虽然对缺氧的耐受性传统上被认为取决于对流输送的增加，但最大限度地提供氧气或利用氧气的努力要么没有益处，要么是有害的。因此，对健康个体缺氧适应相关微循环特征及其分子特征进行系统的识别和研究，对于了解危重患者对降低氧利用率的适应性以及帮助识别新的治疗靶点具有重要意义。在未来的研究中我们将更加关注形态学与分子生物学的相关性。