感染性休克的氧代谢监测

引用: 罗吉利, 谢剑锋, 杨毅. 感染性休克的氧代谢监测 [J] . 中华危重病急救医学,2015,27 (1): 72-75.

感染性休克即严重感染导致的循环功能衰竭，是重症加强治疗病房（ICU）常见的重症疾病之一，是重症患者的首要致死原因，临床上以高发病率、高病死率、高治疗费用为特征。在美国，每年有75万人发生严重感染，每年因此而需花费170亿美元。近年来，随着对感染性休克认识的加深，病死率仍居高不下。感染性休克的本质是组织细胞缺血、缺氧，而结局则是多器官功能衰竭。尽管在休克早期进行积极的复苏以达到血流动力学的复苏目标，但仍有部分患者最终发展为器官功能衰竭，其原因可能是组织细胞的缺氧未得到纠正。因此，纠正组织细胞缺氧应是感染性休克的重要治疗目标。感染性休克时，积极的氧代谢监测以明确组织细胞所处缺氧状态以及经过复苏后缺氧的纠正情况，对于指导感染性休克治疗至关重要。

1　感染性休克氧代谢监测的重要性

1.1　休克的本质决定氧代谢监测具有重要意义：

持续不断的氧供给是机体细胞可以正常活动的必要条件，心、肺及血液系统功能的共同调节，确保了全身组织合适的氧供给。在机体氧代谢过程中，氧摄取、氧输送（DO₂）和氧消耗（VO₂）3个环节是重要的组成部分。严重感染时，炎症介质的释放也可以扰乱细胞代谢，导致氧摄取功能障碍。感染性休克时由于全身血管阻力下降和微循环血流分布异常，可导致DO₂及VO₂障碍，进而引起组织细胞缺氧。组织细胞缺氧是多器官功能障碍综合征（MODS） 发生的重要机制。组织细胞缺氧作为感染性休克的本质，决定了氧代谢监测的重要意义。

1.2　休克治疗的有效性评估需要进行氧代谢监测：

休克的复苏目标主要集中在提高全身各组织灌注，改善组织缺氧。早期的血流动力学监测基于休克患者的临床表现、生命体征、中心静脉压（CVP）、尿量等指标，均不能反映全身组织的氧代谢情况。在早期复苏，如果能快速提高DO2，纠正氧供需的矛盾，可以改善患者预后。为及时发现机体是否存在氧代谢障碍，积极实施改善组织氧代谢障碍的治疗决策，评估休克治疗的有效性，需要进行氧代谢监测。

2　休克时氧代谢监测手段

监测机体的氧代谢状况，可以分为全身、器官及细胞3个层次。

2.1　全身的氧代谢监测：

监测指标包括DO₂、VO₂、氧摄取率（ERO₂）、血乳酸浓度及乳酸清除率（LCR）等。

2.1.1　DO₂和VO₂：

DO₂是指单位时间内（每分钟）心脏通过血液向外周组织提供的氧输送量，它由心排血量（CO）及动脉血氧含量（CaO₂）共同决定。VO₂是指机体单位时间内（每分钟）的实际耗氧量。正常情况下，VO₂反映的是机体对氧的需求量，与CO、CaO₂及混合静脉血氧含量（CO₂）有关，它们之间的关系为VO₂＝CO×（CaO₂－CO₂）。VO₂不能达到组织实际需要量水平与病死率呈正相关。对于危重患者，不仅需要提高DO₂，适当降低氧需亦有益于改善组织缺氧。ERO₂是指机体每分钟对氧的利用率，即组织从血液中摄取氧的能力，反映的是组织细胞内的呼吸功能，与微循环灌注及细胞内线粒体功能密切相关，其正常参考值为20%～25%，最高可达60%～70%。ERO₂也可作为判断患者预后的指标。健康者ERO₂是恒定的，而在危重患者中，ERO₂下降是由于组织利用氧的能力受损。应用肺动脉漂浮导管（Swan-Ganz导管）及脉搏指示连续心排血量监测技术（PiCCO）监测血流动力学的同时可以进行氧代谢监测。

2.1.2　混合静脉血氧饱和度（SO₂）和中心静脉血氧饱和度（ScvO₂）：

SO₂即肺动脉血氧饱和度，能反映组织的氧合程度，受氧供及氧耗的影响，可动态反映氧平衡变化和组织缺氧状态，是组织利用氧的一个综合指标，其正常参考值为0.70～0.75。在休克复苏早期，SO₂可以用于指导液体管理、血制品输送及正性肌力药物的应用。感染性休克患者中，低SO₂是预示不良预后的重要指标，休克复苏早期保持ScvO₂>0.70可改善患者生存率。

与SO₂相比，通过中心静脉导管取血测得的ScvO₂临床更易获取。ScvO₂主要反映上半身氧平衡情况，而SO₂反映的是包括腹部及下肢的氧供需状况。由于机体各部位对氧的需要不同，腹部及下肢的血氧饱和度要高于上腔静脉。因此在健康志愿者中测得的SO₂比ScvO₂的绝对值要高。而在危重患者，由于血流的重分布以及CO的改变，ScvO₂比SO₂高4%～7%，提示两者在量值上并无法等同。然而有许多研究发现，在非休克状态时，SO₂和ScvO₂有很好的相关性，即两者在变化上是相互平行的。既往研究显示，有50%的感染性休克患者，即使经过复苏，使各项指标达正常范围，仍会出现乳酸持续升高伴ScvO₂偏低，这充分说明机体处于氧供需失衡状态，需要积极通过复苏等各种手段纠正患者的无氧代谢状态。

与其他指标一样，SO₂和ScvO₂均不能单独用于指导诊疗，临床上还需要观察其他指标，如心排血指数（CI）、CVP、乳酸等的变化，再结合患者自身的情况综合分析，才有利于正确分析评估患者病情。

2.1.3　乳酸浓度及LCR：

乳酸是机体重要的代谢指标之一，可用于评估机体组织灌注和氧代谢情况。对于严重全身性感染和感染性休克患者，在复苏早期动态监测血乳酸浓度变化并计算LCR可判断早期液体复苏终点。已有大量研究证实，血乳酸水平与危重患者的疾病严重程度及预后密切相关。基于此，可将乳酸用于危重患者病情严重程度的分层。同时也有研究表明，高乳酸浓度与住院病死率呈正相关。以乳酸作为指导进行治疗，早期监测乳酸浓度的重症患者病死率将明显降低。

LCR低是重症患者死亡发生风险的独立预测因素。有研究表明，复苏6 h内LCR≥10%的感染性休克患者，血管活性药物用量明显低于LCR≤10%的患者，并且高LCR患者的病死率也明显下降（47.2%比72.7%，P<0.05）。有回顾性研究比较了重症感染和感染性休克存活者与死亡者的入院血乳酸浓度发现，监测血乳酸浓度可较好地预测感染性休克患者的预后。综上，血乳酸浓度是指导复苏及判断预后的良好指标。

然而检测血乳酸浓度以进行指导治疗的同时，需综合考虑以下可能影响乳酸测定的因素：合并肝功能不全的重症感染患者，血乳酸浓度明显高于处于同等应激水平而肝功能正常的患者；血乳酸水平与不同肝功能状态下乳酸的合成及清除速度不同、丙酮酸代谢障碍等有关；一些药物的应用如扑热息痛、维生素C、阿司匹林等也会影响乳酸的监测。因此，不仅仅是监测血乳酸浓度，动态监测血乳酸变化并计算LCR对于治疗有更重要的指导意义。

2.2　器官的氧代谢监测：

器官的氧代谢监测包括组织氧饱和度（StO₂）、局部微循环监测等。

2.2.1　StO₂：

休克早期，局部组织器官即出现低灌注表现，StO₂是反映局部组织灌注的重要指标。监测StO₂，了解局部组织灌注情况，可指导休克复苏。近红外线光谱分析（NIRS）是一种无创的评估组织氧代谢的方法，它可无损伤地监测脑组织、肌肉组织的氧合参数。NIRS虽不是直接监测局部微循环的血流情况，但可通过直接监测StO₂来反映局部灌注，床旁的足底StO₂监测就可以用于评估重症患者的早期复苏效果。

通过监测局部组织对缺血过程的反应性，可提示局部组织的灌注情况。StO₂恢复不佳的患者，往往提示预后不良。Rodriguez等研究发现，在入住ICU第一个24 h内前臂StO₂<60%的患者病死率更高。也有研究发现，StO₂每降低10%，患者病死率增加2～3倍。Mesquida等发现，在早期血流动力学稳定后的感染性休克患者，StO₂和DO₂有一定相关性，低StO₂往往反映了较低的DO₂，但是StO₂正常却不能代表DO₂正常。同时也有学者发现，StO₂与SO₂存在正相关，StO₂一定程度上可以预测SO₂。尽管动态监测StO₂是床旁无创监测微循环及组织灌注的指标，但是作为一项新技术，有许多特异性和标准化的参考值，需要在临床应用中进一步实践明确。

2.2.2　局部微循环监测：

早期目标导向治疗（EGDT）的复苏目标反映了全身的血流动力学变化，无法反映微循环的功能变化。已有研究表眀，按照EGDT进行复苏后，即使达到血流动力学目标，全身的组织灌注及氧代谢变化却与局部不一致，局部微循环功能仍存在明显障碍。微循环是组织进行氧合、营养废物交换的重要场所，微循环功能障碍将导致组织的氧供需失衡。将微循环的功能恢复作为复苏的目标可能是休克复苏全身血流动力学目标的有益补充。微循环的改变也是反映器官功能障碍和感染严重程度的重要指标之一。近年来随着正交光谱成像技术（OPS）和侧流暗视野显微镜（SDF）等监测技术的发展^[4]，使床旁微循环监测成为可能。

由于舌下微循环的组织胚胎起源与内脏器官相同，解剖结构相似，监测舌下微循环变化可反映内脏器官灌注。以OPS进行舌下微循环监测对感染性休克患者的早期诊断十分敏感。Hubble等通过监测健康志愿者舌下黏膜微循环证明，SDF监测结果可用于指导休克复苏。Verdant等对实验性胆管炎猪进行了观察性研究，发现感染动物舌下和肠道微循环之间存在明显相关性（r²＝0.92，P<0.000 1），并得出监测舌下黏膜的微循环变化可以反映内脏器官的灌注情况。OPS和SDF技术均为无创可视化微循环监测技术。同时血管阻断试验联合激光多普勒血流计，以及NIRS测量血管反应性如组织氧合，都将成为微循环衰竭时极为重要的评价微血管功能的指标。

尽管微循环监测对于重症感染和感染性休克患者的监测及诊断具有一定的指导意义，但将微循环监测实际应用于指导临床诊疗，仍面临诸多难点。其中对于OPS和SDF所采集图像的解读是难点之一。目前所采用半定量的解读方式，使得其结果容易受观察者主观因素的影响，导致不同观察者可能得到不同的结果。因此数据分析需要进一步发展为自动分析技术。而微循环监测在实际的技术操作中也存在一定的问题，如监测对象表面必须保证无气泡，否则会对成像造成影响；而对于气管插管的患者，进行舌下黏膜监测则比较困难。

2.2.3　胃黏膜pH值（pHi）、胃黏膜二氧化碳分压（PgCO₂）、黏膜-动脉血二氧化碳分压差值（Pr-aCO₂）的监测：

pHi监测是近年来发展起来的一种评价肠道黏膜并提示内脏血流灌注与氧合状态的新的监测手段，其灵敏度和可靠性均较高。通过了解PgCO₂，可获得局部组织的灌注情况，反映局部代谢情况。PgCO₂主要反映的是局部组织酸碱状况，动脉血二氧化碳分压（PaCO₂）是物理溶解在血浆中的CO₂张力，它的改变可直接影响血中pH值，反映了全身组织的酸碱状况。Pr-aCO₂增大说明组织CO₂产生与清除不平衡，局部组织发生缺氧或低灌注。当肠道黏膜灌注受损时，CO₂在肠道内蓄积，因其具有很高的扩散性，可以很快使PgCO₂获得平衡。在舌下放置传感器就能以方便、无创的方式获取PgCO₂。研究表明，严重创伤的危重患者，PgCO₂升高与其不良预后是显著相关的。但若休克未得到有效复苏时，PgCO₂不能评价预后。

2.3　细胞水平的氧代谢监测：

细胞水平的氧代谢监测包括线粒体功能监测及细胞酶学监测。

2.3.1　线粒体功能监测：

在休克典型的临床表现及体征出现之前，亚细胞水平损害就已经发生。线粒体作为氧代谢的场所，其功能发生障碍将不能有效进行氧化磷酸化产生三磷酸腺苷（ATP），从而出现细胞及组织缺氧。严重感染可导致线粒体肿胀、膜和嵴的结构及完整性受损。由于内毒素、活性氮、炎症介质、线粒体基因表达的下调，在严重感染的早期就可引起线粒体功能障碍。抑制和逆转线粒体功能障碍，可能有利于重症感染的治疗，防止MODS的进展。研究证明，休克持续状态导致细胞缺氧时，微循环功能障碍及线粒体功能障碍均起到重要的作用，但是两者之间的关系以及是否起了相同的作用仍有待进一步研究证实。对受损线粒体的检测包括对线粒体渗透转换孔（MPTP）的检测、膜磷脂的检测及膜电位的检测等技术。但目前这些检测方法仅限于实验研究，关于线粒体功能的持续监测技术，以及通过纠正线粒体功能的临床治疗目标将是重症感染未来研究的重要方向。

2.3.2　细胞酶学监测：

细胞酶学监测可反映细胞水平的代谢功能。氧化态的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD⁺）和还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）参与的多酶氧化还原体系是生物体细胞呼吸链中电子传递过程的主要生物氧化体系，通过监测NAD⁺/NADH比值、细胞色素氧化酶的还原状态、ATP、二磷酸腺苷（ADP）、细胞内pH值及PaCO₂水平，反映细胞水平的氧代谢情况。然而在床旁进行细胞水平的代谢监测仍有待发展。

3　氧代谢监测的局限及应用前景

尽管氧代谢监测可以帮助我们了解感染性休克患者氧供需平衡的关系，作为复苏目标指导治疗的依据。但是临床上进行氧代谢监测存在一定的局限，如要获得DO₂、 VO₂，需要放置Swan-Ganz导管或PiCCO导管。少数研究认为ScvO₂不能很好地反映SO₂，其代表性取决于导管放置的位置和患者所处的状态，持续监测更能反映患者整体发展变化的过程。目前手持OPS和SDF已经在临床开始进行研究，其结果具有良好的可重复性，但如何把监测结果进一步应用于指导临床治疗尚需更多的探索和经验积累。也有少数的研究证实，腹内压增高、机械通气、应用血管活性药物可能会对局部的微循环灌注产生影响。应用OPS及SDF监测获得的结果主要是以半定量的方式进行解读，分析数据花费时间较多；关于OPS及SDF的设备和软件尚未达到临床实时监测微循环的要求，仍有待改进。

氧代谢监测的方法很多，但哪种方法是最好的，需要结合相应的条件设备以及人员来进行选择。将不同层次的监测方法进行综合分析，将有助于指导临床病情的判断。联合各项监测方法之长，将它们用于指导临床进行更为有效的休克复苏，从而改善重症感染及感染性休克患者的预后，仍需进行诸多努力。

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