基于动静脉血气分析的心输出量估计：监测方法的建议

血流动力学优化对于高危手术患者至关重要。目的是在手术压力下实现有机体的氧 (O2) 供和代谢需求之间的充分耦合，从而保持有氧代谢。组织灌注不一定与动脉血压相关。相反，心输出量是决定组织供氧的最重要的变量。

基于肺动脉导管的监测被认为是心输出量 (CO) 评估的金标准。这是一种昂贵且侵入性的方法，在各种临床条件下的有用性是一个有争议的问题。

如今，已经有了微创的血流动力学监测方法。它们的基础是通过分析脉搏波轮廓估计心输出量，如FloTrac系统（Edwards Lifesciences, Irvine, CA, USA）需要动脉插管，提供血压、心脏功能和对容量的反应概率的信息。更高级的例子是VolumeView系统（Edwards Lifesciences, Irvine, CA, USA），它需要插管股动脉和中心静脉导管，提供心功能和容积数据的信息。数据是通过经肺热稀释法获得的。其他使用稀释法的例子有PiCCO系统（Pulsion Medical System, Munich, Germany）和LiDCO系统（LiDCO Ltd, London, United Kingdom）。这些系统可以提供危重病人的血流动力学状态信息，也可以用于围手术期。

尽管上述设备使改善危重病人的治疗和优化目标导向治疗成为可能，但它们价格昂贵，不常见，而且在不同情况下提供可靠数据方面显示出局限性。

监测方面的最新进展之一是越来越多的非侵入性方法的出现。有几种技术，如applanation tonometry，例如T-Line系统（Tensys Medical, San Diego, CA, USA），与动脉导管相比，其血压测量的准确性相似。然而，在危重病人中，它与动脉导管获得的压力不相关，而且血管活性药物的使用和病人的移动会影响测量的结果。体积钳方法，如Clear-Sight系统（Edwards Lifesciences, Irvine, CA, USA）和CNAP系统（CNSystems Medizintechnik, Graz, Austria），与肺动脉导管相比，在测量心输出量方面有足够的顺应性，并且与经胸多普勒超声有良好的相关性。尽管这些设备的并发症风险很低。基于脉搏波轮廓分析测量心输出量的能力，根据16项研究的荟萃分析，其加权误差百分比为 为46.4%。

德国医生 Adolf Eugen Fick 提出了一种使用耗氧量和动脉和混合静脉血氧含量计算心输出量的数学方法。这种被称为 Fick 原理的方法在上个世纪一直是计算心输出量的参考标准。可以使用该资源通过麻醉机内置的 O2 和二氧化碳 (CO2) 传感器以及动脉和混合静脉血气分析获得的数据来估计心输出量。

动脉导管和中心静脉导管置入是高危手术患者的常见手术，三级医疗中心广泛使用的血气分析使得所提出的 CO 估计方法成为绝大多数患者的合理替代方案， 无需额外或特殊设备。

如果我们认为 O2 耗等于 CO 乘以 O2 含量的动静脉差的乘积，则可以重新排列方程如下：

其中：VO2 是耗氧量，CO 是心输出量，CaO2 是动脉氧含量，CvO2 是静脉氧含量。

来自动脉和静脉血气分析的数据使我们能够确定它们各自的氧含量，从而完成方程的分母。

其中：CaO2 是以 mL L-1 为单位测量的动脉血氧含量，CvO2 是以 mL L-1 测量的静脉血氧含量，Hg 是以 g dL-1 表示的血红蛋白，值 1.36 对应于 每 g Hg 的携氧能力（每 1 g Hg 1.36 mL O2），SaO2 是以小数表示的动脉 O2 饱和度，PaO2 是以 mm Hg 表示的动脉 O2 压力，SvO2 是以小数表示的静脉 O2 饱和度，PvO2 是以 mm Hg 表示的静脉 O2 压力，0.0031 的值对应于每 100 mL 血液中的溶解氧或非结合氧分数。然后将该值乘以 10，以便将单位从 mL dL–1 转换为 mL L–1。

静脉血氧饱和度在个体之间存在差异，并且依赖于 O2摄取，这根据细胞的需求而变化。下腔静脉血氧饱和度通常高于上腔静脉。在肺动脉 (PA) 中有来自上半身和下半身的混合血液，因此 PA 血液中的氧饱和度介于下腔静脉和上腔静脉之间。在右心房，混合血是部分混合，因此氧饱和度取决于静脉回流的程度和导管尖端的位置。

术中，ScvO2 可达到比 SvO2 高 6% 的值。这取决于吸入麻醉剂对血流和脑氧摄取的影响。ScvO2 和 SvO2 在健康患者中相似，前者低 2-3%，这是由于几个血管网络对下腔静脉的贡献，其中氧化磷酸化在某些条件下（肾、门静脉、肝流量）降低 ）。休克时，变异系数可超过±20%。这可以通过血流和 O2 摄取的不同变化（大脑和内脏循环更高）来解释。考虑到在没有贫血和低氧血症（这意味着足够的 CaO2）的情况下，SvO2 和 ScvO2 的低值与心输出量减少相关，它们值的趋势在复苏和术中管理期间变得有帮助。

ScvO2 在临床上比 SvO2 更容易获得且侵入性更小，因此获得了更多的相关性。在重症患者中进行的研究表明，在 ScvO2 和 SvO2 的平行测量期间，它们在 90% 的病例中相关，ScvO2 比 SvO2 高 7 ± 4 (%)。这些发现表明，ScvO2 有可能代表危重患者 O2 供应/消耗关系的变化；即使 ScvO2 和 SvO2 的绝对数值不同，连续测量期间 ScvO2 值的趋势也可以作为指导参数。

也可以获取血液样本来测量心房血气。Perez 等人评估了患有儿茶酚胺耐药性脓毒症和心源性休克的儿科危重患者心房血氧饱和度 (RAvO2) 和 SvO2 之间的一致性。他们发现差异最小（SvO2 的 1-5% 变化代表 79% 的案例中 RAvO2 的变化），一致性相关系数为 0.90。鉴于它是右心房的静脉混合，因此在这个水平上，与从上腔静脉取样的静脉混合中所代表的水平相比，在这个水平上可以更好地代表全氧摄取。

鉴于上述限制并了解每种静脉血之间的生理差异，并且与趋势相关而不是绝对值，可以跳过插入肺动脉导管并用 RAvO2 或 ScvO2 代替 SvO2 来估计 通过 Fick 方程的动静脉 O2 差异。

尽管 O2 消耗的估计需要专门的测量方法，例如间接量热法，但可以通过麻醉工作站提供的信息来接近它。Sykes 提出了一个公式，当使用低新鲜气体流量时，通过安装在麻醉呼吸回路中的氧传感器的数据来估计 O2 耗量。吸入氧分数 (FiO2) 和呼出氧分数 (ETO2) 之间的差异对应于每分钟通气量的比例，从而可以计算耗氧量：

其中：VO2 是“耗氧量”，FiO2 是“吸入氧分数”，ETO2 是“呼出氧分数”，MV 是“分钟通气量”。

Ritchie-Mclean 和 Shankar 建议对这个公式进行修改，将每分钟通气量替换为肺泡通气量，因为每分钟通气量包括死腔通气量。这可以增强对低潮气量的 VO2 的估计。

其中。VO2的单位是mL min-1，FiO2的单位是百分数，ETO2的单位是百分数，VA是肺泡通气量的单位是mL min-1。

玻尔方程允许人们利用动脉二氧化碳分压（PaCO2）来计算肺泡容积。压力（PaCO2 ):

其中：VD 是以 mL 为单位的“死腔容积”，VT 是以 mL 为单位的“潮气量”，PaCO2 以 mm Hg 为单位，ETCO2 是以 mm Hg 为单位的“潮气末 CO2”。

麻醉工作站呼吸机允许控制潮气量 (VT)。考虑到 VT 等于 VD 和 VA 的总和，一旦通过等式 7 知道“死腔通气”，就可以估计 VA。

肺泡通气量的计算方法是将 VA 乘以呼吸机上设置的呼吸频率 (RR)：

 其中：VA 是肺泡通气量，单位为 mL·min-1，VA 是肺泡体积，单位为 mL，RR 是呼吸频率，单位为 min-1。

通过重新排列变量来求解方程，得到方程 12：

因此，使用修改后的 Sykes 方程 (6) 和动静脉血气值，可以计算心输出量：

↓ 用公式 6 代替分子。

这里

心脏指数是心输出量和总体表面积之间的除法结果。该值在儿科患者中更有用。

所描述的方法是基于在高风险手术患者中常规使用的监测设备。血气分析仪可以在大多数围手术室中找到。因此，没有必要配备特殊设备，例如带有肺动脉导管的侵入性监测设备或脉搏轮廓分析设备，这些设备通常并非在所有麻醉服务中都可用。

动静脉气体分析使临床医生除了估计心输出量外，还可以评估灌注参数，例如 ∆CO2、O2 摄取率、氧供 (DO2) 和酸碱分析（∆ 氢离子浓度、强离子差、血清乳酸）。Gomez-Duque 等人提出了一个计算肺分流的公式：

其中：Qs/Qtis 分流流量与总流量之间的关系，SaO2 是动脉血气中的 O2 饱和度，SvO2 是中央或心房静脉血中的氧饱和度，FiO2 是吸入 O2 分数

通过中心静脉压（CVP）、平均动脉压（MAP）和之前计算的心输出量，临床医生可以计算出全身血管阻力和全身血管阻力指数：

在玻尔方程中，CO2 值对应于平均 CO2，而不是 ETCO2。使用 ETCO2 计算死腔会导致低估平均 CO2。由于潮气量 (VT) 是已知的并且根据通气参数是恒定的，因此不加修改地使用 Sykes 方程可以避免变异性。一些麻醉机包括容积式 CO2 监测仪，与代谢分析仪相比，该监测仪允许平均 CO2 定量，并具有足够的一致性。在可以使用这些机器的情况下，平均 CO2 应替代 ETCO2 值，以提供更高的估算准确度。

我们认为，该方法最相关的限制是无法获得连续或实时测量，因此我们建议在开始手术前进行初始测量，然后进行预定测量以识别趋势并确定管理变化。我们建议对不稳定或高危患者进行每小时测量。其他患者可以每 2-3 小时进行一次检查，或者根据临床标准，根据负责患者的麻醉医师的决定进行检查。

在新生儿和婴儿中，机械通气和较高呼吸频率的一些困难会导致 ETCO2 值不准确。随着血容量减少，频繁采血会导致贫血和血流动力学不稳定。这就是为什么我们建议体重超过 20 公斤的患者使用这种方法。如果用于体型较小的患者，我们建议根据各机构的设备规格对处理血气分析所需的最小血量进行采样，同时尽可能地远离采样时间。

该方法受制于一些生理变量的间接估计。使用 Sykes 方程估算耗氧量尚未得到验证，因此其使用可能是主要的误差来源。另一个问题是不可能用中心静脉导管提取混合静脉血。如果可能，麻醉师应将导管尖端置于右心房，以便从两条腔静脉中获得一定百分比的血液混合，从而接近肺动脉中的值。可以通过将压力传感器连接到中心线的远端端口来寻找心室波形，然后缩回导管直到波形变回心房特征，从而实现导管放置。导管尖端放置中波形分析的另一种替代方法是在导管插入期间使用透视，但这意味着患者和医务人员需要额外的资源、时间和辐射暴露。

根据前面的讨论，我们认为趋势分析比依赖绝对和单一测量更重要。解释必须始终以病例的临床信息为准。与金标准（肺动脉导管）或等效指标（如微创心输出量监测设备）相比，应进行进一步评估以验证该方法。

英文来源于：Cardiac output estimation based on arterial and venous blood gas analysis: proposal of a monitoring method，CAnaesthesiol Intensive Ther 2021; 53, 2: 179–183.译文来源于兵哥话重症.

师兄和俺建立了资料分享群，邀您互相交流，微信gabstudy

点击阅读原文，进入书籍宝库，用完记得收藏哦，下次更方便。