血流动力学基础：液体反应性
介绍
输液是几乎所有急性循环衰竭的首要治疗措施。从根本上和生理学上讲，输液的目的是增加心脏前负荷，进而增加心输出量（CO）。然而，在许多情况下，扩容并不会产生这种有益的效果。除了明显的深度低血容量病例外，只有一半的病例对液体负荷有反应。
在本文中，我们将探讨输液可能产生的影响，以及在某些情况下缺乏 "输液反应 "的生理原因。我们将描述预测容量扩张反应的概念。
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容量扩张有哪些生理效应？
动脉低血压患者通常需要输液。基本上，输液的作用是扩大血管内容量，增加心脏前负荷、静脉回流和 CO，并最终改善氧输送和恢复充足的氧消耗。动脉血压的升高可能会伴随着 CO 的升高，但并不是系统性的。
系统静脉回流曲线
全身静脉回流是指流经两腔静脉的血流量。心脏只能通过主动脉射出它从腔静脉获得的血液，因此在平衡状态下，CO 等于全身静脉回流。在盖顿提出的生理模型中，全身静脉回流一方面取决于全身静脉回流的阻力，另一方面取决于上游体循环平均压（Psm）和下游右房压（RAP）之间形成的压力梯度。体循环平均压是心脏停止跳动时心血管系统中的压力。此时，至少在组织缺血导致血管扩张之前，动脉压下降，RAP 上升，两者都向 Psm 值靠拢。从这个角度来看，心泵的生理作用是维持血压与 Psm 之间以及后者与 RAP 之间的压力梯度。
体循环平均压控制着承受静脉壁压力的静脉血量，称为 "张力容量"。除此以外，还有一个 "非张力容量"，静脉壁的顺应性很好，不会对其施加压力。这部分血容量是一种生理储备，保护机制可以利用它来应对低血容量和休克。事实上，交感神经系统的杠杆之一就是刺激静脉壁的α-受体，诱发静脉收缩，并利用部分非张力容量来增加心脏前负荷。
从纵轴上的全身静脉回流与横轴上的 RAP 之间的关系可以看出，下游压力（RAP）增加得越多，静脉回流就减少得越多（图 1）。当 RAP 等于 Psm 时，静脉回流最多为零 （静脉回流曲线与 x 轴相交）。
在向静脉系统输液时，当血管内容量增加时，张力容量和 Psm 也会增加。由于静脉回流阻力在同一时间内没有明显变化，静脉回流和 CO 都会增加。尽管如此，在进一步研究液体对血流动力学的影响之前，还必须考虑另一种生理关系。
心功能曲线
Frank-Starling关系不是将全身静脉回流联系起来，而是将CO和心脏前负荷联系起来（图 1），根据这一关系，心脏前负荷的逐渐增加会导致CO的大幅增加，然后逐渐减少。曲线的初始和陡峭部分表示 CO 的 "前负荷反应 "状态，而远端和平台部分则对应于 "前负荷无反应 "状态。曲线的斜率取决于心室收缩功能。
由于在平衡状态下，CO等于静脉回流，因此全身静脉回流曲线和Frank-Starling曲线具有相同的 x 轴和 y 轴，可以叠加在一起（图 1）。在两者的交点上，一个 "平衡点 "描述了心血管系统在给定功能状态下所有变量之间的相互作用
患者并不总是对扩容有反应
扩容作为急性循环衰竭的治疗方法已经使用了很长时间。然而，在 20 世纪 80 年代，一些不仅监测血压还监测CO的研究表明，CO并不会随着输液而系统性增加。对这些研究进行的一些系统性回顾甚至表明，在进行扩容的病例中，只有一半的病例会出现这种情况。
造成输液无反应的原因有两个方面。首先，理论上可以提出一种可能性，即相对于张力血容量而言，输液量过低。例如，对静脉血管高度扩张的成年患者进行几百毫升的容量扩张，可能只会对心脏前负荷产生不敏感的影响。从这个角度来看，Aya 等人的研究表明，输注至少 4 ml/kg的液体才能使 Psm 显著增加，至少要超过目前可用技术测量到的最小值。
其次，这也是主要原因，如果两个心室都在前负荷无反应状态下运行，则前负荷的增加不会导致 CO 的显著增加（图1）。值得注意的是，前负荷反应性也称为前负荷依赖性，是一种生理状态。在患者身上，它的消失可能是由于心室收缩能力受损（心功能曲线斜率降低，图1），也可能是由于患者已经输入了一定量的液体（心功能曲线向右移动，图1），或者是由于这两种原因的共同作用。
在前负荷无反应的情况下，容量扩张会增加 Psm。然而，由于缺乏前负荷反应性，心室内容积的增加并不会导致血流量的显著增加。与此相反，心室内压增加，最终，RAP 以与 Psm 相同的幅度向后增加。因此，Psm-RAP 梯度不会发生变化，这就解释了为什么静脉回流和 CO 不会发生显著变化（图 2）。
相反，在前负荷反应性的情况下，输液后心室内容积的增加会导致 CO 增加。左心室内压略有增加或没有增加。结果，RAP 也是如此，因此 Psm-RAP 压力梯度增加。由于静脉阻力变化不大，静脉回流增加，因此 CO 也增加（图 2）。
容量扩张如何改善组织氧合？
供氧量，即通过动脉的氧流量，取决于 CO 和动脉血氧浓度。因此，在有前负荷反应的情况下，血容量扩张应能增加氧输送量。然而，只有当血管内腔增加引起的血液稀释不超过 CO 的增加时，才会出现这种情况（图 3）。
氧输送量的增加可以改善耗氧量，前提是两者的关系处于依存关系，即耗氧量低于氧需求量。这一点非常重要，因为它意味着只有在出现皮肤和器官灌注不足的临床症状和/或组织缺氧的情况下，如乳酸升高、二氧化碳压力衍生指数升高和静脉血氧饱和度低，才应进行扩容。尤其是，必须始终牢记，前负荷反应是一种生理状况，不应仅因其存在而鼓励输液。
输液后循环衰竭的改善还取决于微循环、线粒体和器官功能的完整性（图 3）。
实用建议
即使输液能显著增加心输出量，输液也不一定能改善组织氧合。应精确评估补液对组织氧合的益处。
液体是有毒的！
如果输液不能改善血流动力学，就只能产生有害影响。然而，在证明输液反应不一致的同时，输液的毒性也日益明显。心脏前负荷增加、血管内静水压升高和细胞外腔扩大是造成各种有害影响的原因 。
液体外渗会导致外周和全身水肿，这不仅会影响美观。它确实可能导致器官水肿和内脏肿胀，降低从动脉到组织的灌注压力梯度。静脉高压也会降低灌注压梯度，中心静脉压（CVP）升高与肾功能受损和预后不良有关。
血管内容量增加引起的血液稀释也不容忽视，因为其比例约为 8%。这会导致动脉血氧含量成比例地下降，从而影响动脉血氧输送。原有的右心衰竭，尤其是急性右心衰竭，很可能会因血管充盈导致的前负荷增加而加重。右心室舒张末期容积的增加可能会导致室间隔在心包不可压缩的空间内向左移位。这会导致左心室顺应性下降，从而导致 CO 下降。
大量临床研究表明，液体平衡（液体摄入量-输出量）是对预后产生负面影响的一个因素，与其他严重程度的因素无关。对脓毒性休克、急性呼吸窘迫综合症和急性肾衰竭等多种病理情况下的患者进行的临床研究都证明了这一点。
容量扩张的风险也与给药物质本身的风险有关。感染性休克期间服用羟乙基淀粉的肾脏风险及其禁忌症是已知的。等渗盐水可能会诱发高氯酸中毒，即使它只出现在非常大的输注量下。
实用建议
脓毒性休克、急性呼吸窘迫综合征、腹腔内高血压和急性肾损伤患者尤其应避免累积液体平衡的增加
值得注意的是，液体平衡不仅是间歇性输液的结果，输液的目的是进行容量扩张、应对低动脉压和CO。体液平衡还来自 "维持 "液体和 "补充 "液体。"维持 "液体用于满足患者每日对水和电解质的基本需求，而 "补充 "液体则用于纠正口服无法弥补的现有或发展中的不足。这种情况常见于液体通过引流管或气孔、瘘管、发热、开放性伤口（包括手术过程中的蒸发、严重烧伤等）、多尿（盐耗竭性肾病或糖尿病性尿崩症）等途径流失。那么，不仅可以通过在复苏阶段避免输液，还可以通过在降级阶段移除液体来减少总累积液体平衡。
预测容量扩张的反应
输液并非无害的治疗方法，其本身应被视为药物。在许多情况下，它们的疗效并不一致，副作用也不少见。因此，在开始输液前预测输液是否有效似乎是合乎逻辑的。采用这种预测扩容反应的策略，只有在有合理的几率使CO实际升高的情况下，才会冒险输液。
同时，合理的液体策略应准确评估患者的液体负荷风险。还应考虑急性呼吸窘迫综合征、腹内高血压和右心衰竭恶化的风险。
然而，在某些情况下，CO很可能因血管充盈而增加，并且不需要早期检测前负荷反应性。这种情况发生在明显的液体损失期间，如严重的细胞外脱水或失血性休克期间。在感染性休克的初始阶段，在任何容量扩张之前也是如此。静脉血管舒张引起强烈的相对低血容量，因此对容量扩张的反应是确定的。在这些情况下，检测前负荷反应性是无用的，只会延迟循环衰竭的解决。
实用建议
前负荷反应性是一种正常情况。只有当心输出量明显过低（如组织灌注指数过低）时，才应评估输液反应性。
在降级阶段，测试前负荷反应能力可能也很有用。事实上，这一阶段的风险在于移除过多的液体，并导致 CO 下降和低血压。然而，只有在两个心室都依赖前负荷的情况下，CO 才会随着液体的移除而降低。因此，如果在降压阶段没有前负荷反应，则表明移除液体是安全的。
实用建议
在降级阶段，检测前负荷反应可能会有所帮助。在前负荷无反应的情况下，移除液体会降低心输出量和动脉压的风险不大
如何检测前负荷反应性？
静态指标
多年来，输液一直基于 "静态 "心脏前负荷指数。例如，如果 CVP 值较低，则应输液；如果 CVP 值较高，则输液无用。除 CVP 外，还可以使用许多其他心脏前负荷指标：用肺动脉导管测量的肺动脉闭塞压、超声心动图中的 E-比-e' 比值（只能不精确地估计前一个比值）、超声心动图中的左心室舒张末期面积或容积、食道多普勒中的射血流量持续时间以及经肺热稀释法测得的整体舒张末期容积。
然而，所有这些指数都无法让人在输液前预测输液是否有效。除了这些前负荷指数可能会出现测量误差外，它们还存在生理上的局限性。对Frank-Starling 关系的观察清楚地表明，由于Frank-Starling 曲线的斜率因人而异，同样的前负荷水平可能对应于前负荷无反应或前负荷有反应的状态（图 1）。事实上，大量研究表明，给定的静态前负荷指数值（最常用的是 CVP）并不能预测对容量扩张的反应，除非是极端值。
动态前负荷反应性检测
与这种 "静态 "方法不同，前负荷反应性的检测应以 "动态 "方法为基础。其原理是改变心脏前负荷（用于动态测试），或观察心脏前负荷的自发变化（用于动态指数），并观察对每搏容量、CO 或其替代物的影响。如今，这种动态方法比静态方法的优越性已非常明显地得到证实。
结论
循环衰竭期间的容量扩张会增加CO，并最终增加氧输送，只有在前负荷反应的情况下。考虑到液体在许多情况下的副作用，在患者接触这些危险药物之前测试前负荷反应性似乎是合理的。为此，基于生理学的方法应该依赖于心脏前负荷的动态测试和指标，而不是静态指标。
《药物和医疗器械临床试验300问及案例分析》第2版