休克患者多器官灌注和充血的超声评估
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休克患者多器官灌注和充血的超声评估
简介
越来越多的证据表明超声在评估心脏循环休克患者的多器官低灌注和充血方面的作用，既可以确定潜在的病理生理机制，也可以驱动和监测治疗。心脏和肺部超声作为综合多参数方法包括在极早期血流动力学不稳定/心源性休克患者中。内脏超声主要应用于心力衰竭和循环衰竭为主。尽管在危重病人中验证不佳，但许多超声参数具有强大的生理背景，支持它们在急性环境中的使用，无论是那些适用于心/肺和内脏器官评估的参数。本综述总结了诊断/治疗途径文献中显示证据的超声参数，以定义参与心循环休克病理生理级联的器官的充血/灌注概况。
介绍
休克是循环衰竭的最终临床表现。它是一个包含多种生理扰动的术语，所有这些扰动最终都会导致细胞氧使用不足。各种形式的休克在重症监护领域普遍存在，大约三分之一的重症监护病房 (ICU) 患者存在休克。休克的后果是终末器官循环受损，可能是由于流向器官流量不足（灌注），因为来自器官的血流受损（充血），或者更常见的是，这两种现象的合并。虽然整体氧输送 (DO2) 减少通常归因于组织灌注减少，但充血同样会降低重要器官的动静脉梯度，这是由间质压力增加而不是低动脉压力驱动的。
虽然在过去二十年中提倡的患者管理方案化方法确实有助于提高针对特定疾病的认识和筛查，但放之四海而皆准的策略存在固有的缺点。通常，管理需要针对当前临床生理学的个性化方法。全面的患者评估应该包括多种方式，但是，这些工具中最强大和最通用的无疑是床旁超声 (POCUS)。、
POCUS 在急性病患者中的作用是确定当前和相关的生理机能，也称为“表型休克”。一旦确定了休克的类型，就可以开始有针对性的管理。敏锐的诊断不能很好地替代源头控制。相反，确定患者休克的来源并努力进行干预对于管理和解决休克至关重要。在此，我们回顾了灌注和充血的器官特异性 POCUS 评估，同时讨论了在临床管理中使用这些的生理学原理和可用证据。图 1 中总结了常用的灌注和充血形态。执行每种技术的实用方法见补充。
灌注不足
评估患者循环性能的第一步是对血液输送到目标器官（也称为灌注）进行定量和定性评估。灌注不匹配可能由心脏功能的主要改变（心源性休克）或可能与主要的循环功能障碍有关。因此，充血/灌注不足的评估应涵盖所有可能涉及的器官，因为每种超声模式都为心脏、肺、腹部内脏和大脑的超声评估提供了可操作的数据点。
灌注的评估
01
心脏
超声心动图是床边超声评估心脏功能和整体灌注的基石，因为它既可以定义相关的血流动力学参数，又可以确定休克患者的潜在病因。已经做出重大努力来确定培训要求和超声心动图标准。临床医生面临的挑战是将超声心动图发现与患者的临床表现相结合，并相应地调整正在进行的支持（正性肌力药/升压药、正压通气、机械循环支持）。心肌功能障碍患者对重症监护医师提出了独特的挑战。LV 和 RV 功能障碍可能代表导致休克的主要原因，或者代表不同病理过程的附带现象，包括/导致心循环衰竭。血流动力学评估历来将心脏功能等同于左心室功能。在过去的十年中，右心室功能障碍在脓毒症和急性呼吸窘迫综合征等疾病状态下的患病率和后果变得更加明显。血流动力学的微妙方法结合了左心室和右心室功能，以提供准确的血流动力学概况。
左心室 (LV) 对每次收缩进行四种主要运动：周向、径向、纵向和心尖和基底部之间的对向扭转。这些的协同作用导致从 LV 喷射流量到体循环。超声心动图量化了左心室功能每个主要方向的表现，然而，床旁超声心动图医师对 LV 纵向功能的评估最为切实。左心室射血分数 (LVEF) 和每搏输出量 (SV) 是床旁超声心动图最常用的指标，以前向血流评估为中心。LVEF 用于临床分类、决策制定和预后预测已有 60 多年的历史。尽管 LVEF 作为最常用的心力衰竭描述符具有神圣的地位，但在实践中，LVEF 依赖于几个假设，这些假设削弱了它在重症监护环境中的效用 （表1）。
LVEF 是基于经常有缺陷的几何假设（例如左心室壁的同步、均匀收缩功能）的体积衍生测量。在局部缺血、心肌梗塞、束支传导阻滞和心律失常的情况下，会违反此类假设，从而导致左室功能的估计不可靠 。此外，LVEF 会随着心率、前负荷、后负荷和肌力等血流动力学的变化而急剧变化，所有这些在重症监护领域通常都会进行调整。LVEF 代表所有三个方向分量（辛普森法）或圆周和径向分量（Teichholz 公式）的总和，但没有明确解决纵向功能。LVEF 的极端值与感染性休克患者的死亡率有关。
左心室纵向纤维在收缩期间减少从 LV 底部到 LV 心尖的大小，贡献高达 30% 的 LV 功能。LV 纵向功能的一项指标是二尖瓣环平面收缩偏移 (MAPSE)，使用 M 模式和组织多普勒成像 (TDI) 进行评估。当在所有心室基底壁水平测量时，MAPSE 利用与其他 LV 功能指标（例如 LVEF）具有合理相关性的简单技术。
MAPSE 对早期冠状动脉低灌注特别敏感，因为它代表 LV 的心内膜下纤维收缩，而这些纤维最容易受到冠状动脉缺血的影响。这可能导致纵向偏移减少和收缩期收缩延长，进而导致伴随的舒张期异常。舒张功能障碍发生在心肌缺血级联反应的早期。MAPSE 可能与休克患者的死亡率相关。尽管了解 MAPSE 的性能，但临床医生应保持谨慎，不要根据局部的 LV 整体功能测量得出结论。
收缩期峰值速度 (S') 是通过组织多普勒成像 (TDI) 在外侧壁上与 MAPSE 相同的位置测量的。收缩期峰值速度通过速度而不是通过测量其位移来测量侧壁的移动性。S' 与 dP/dT 相关，并且相对独立于负荷条件。在缺血开始后 15 秒内可检测到 S' 速度的降低。S'收缩后缩短的存在与缺血性心肌病患者的不良重塑和住院治疗有关。
每搏量的直接测量避免了使用 LVEF 作为灌注指标时遇到的几个缺点。通过将脉冲波多普勒的采样容积放置在 RVOT 或 LVOT 中，计算速度-时间曲线下的面积，得出速度-时间积分 (VTI)，该值与每搏输出量成正比. 来自右心室 (RVOT) 或左心室流出道 (LVOT) 的 VTI 是用于估计每搏量的最可靠和可重复的超声心动图参数之一。因此，在相似的心率下，LVOT VTI 的连续测量对应于每搏量变化，可用于监测对干预措施的反应。LVOT VTI 的变化对感染性休克和机械通气患者的液体反应性具有很高的预测价值，以及预测 V-A ECMO 成功撤机的价值。
还有一些额外的超声心动图参数在描述与休克结果相关的心室性能和/或血流动力学特征方面表现出很高的准确性。诸如 LV 总等容时间 (LV t-IVT)、每搏功指数和心脏功率输出等参数描述了左心室性能，但是，缺乏休克患者的前瞻性大规模验证。
右心室超声心动图提出了独特的挑战，部分原因在于其复杂的几何形状和靠近肺部。因此，右心室通常无法获得常见的左心室测量值，例如射血分数和面积变化分数，这需要清晰的心内膜边界定义，尤其是对于机械通气的患者。床旁超声心动图最常报告的右心室指标是 RV 大小相对于 LV 大小（RV/LV 比率），这是 RV 超负荷的指标。右心室收缩功能的定性估计虽然在实践中经常报告，但缺乏敏感性和观察者间的一致性差。定量 RV 指标类似于上述 LV 指标。三尖瓣环收缩平面偏移 (TAPSE) 和 TDI RV S' 在三尖瓣环处反映 RV 纵向纤维缩短并反映 RV 收缩力。TAPSE 和 RV S' 都是广泛患者群体中 MACE 和死亡率的预测因子。
使用修改后的伯努利方程，可以估计心腔和肺动脉 (PA) 压力。虽然 RV 收缩压、PA 收缩压、PA 收缩压和 PA 舒张压通常在完整的超声心动图中报告，但这些值很少有助于确定休克源。相反，跨瓣膜梯度可能表明存在升高的充盈压，这突出了对液体复苏的不耐受。RA 压力本身的估计通常不会提供可操作的临床信息。虽然有几个额外的超声心动图指标可以揭示心肌性能的独特方面，但它们的解释通常受到重症监护环境常见的患者因素的限制，例如快速性心律失常和机械通气。在重症监护领域评估心肌性能的未来方向包括斑点追踪、经食道和心内超声心动图。
人们可以假设终末器官的低灌注通常是均匀的，但是，当临床情况表明终末器官性能不佳时，有针对性地评估终末器官灌注可能会提供额外的见解。一旦对患者的休克进行了适当的表型分析，临床医生应调整正在进行的药物治疗以实现临床目标。
02
肺
确保足够的跨肺血流应该是休克患者常规超声评估的一个要素。跨肺血流需要从 RVOT 到左心房的有利压力梯度。RVOT 脉冲波多普勒形态及其加速度的分析表明肺动脉高压的存在和/或严重程度。因此，使用脉冲波多普勒检查 RVOT 使临床医生不仅可以估计 RV 每搏输出量，还可以深入了解肺血管系统的阻力和对干预措施的潜在反应。
左心房压力可以通过几种不同的超声心动图方式推断，包括二尖瓣多普勒、TDI 舒张期评估、肺静脉多普勒和胸部超声。肺静脉多普勒可以深入了解左心室的性能，并且可以在大约 90% 的非重症成人中获得。此外，肺静脉和肝静脉多普勒波形的解释之间存在显著的同源性。在胸部超声上，A 线可能代表干燥的实质间隔，并且与低肺动脉嵌压相关。
03
腹部
在休克状态下，心脏和大脑的灌注通常以内脏循环为代价，导致内脏灌注不足。可以使用典型的超声模式（包括 2D 亮度、彩色多普勒和脉冲波多普勒）检查腹部器官的灌注情况。多普勒阻力指数 (DRI) 评估局部内脏血流动力学，并可能在生化和宏观血流动力学明显之前提供与器官功能障碍相关的异常的早期检测，从而表明体循环是否足以支持内脏灌注。在内脏血管收缩的情况下， 组织流动阻力增加，导致舒张速度减慢，从而增加 DRI。DRI 可用于多个内脏器官，并且很容易计算（[收缩期峰值速度 – 舒张期波谷速度]/收缩期峰值速度）。
对于出现低血容量的患者，肾血流量可减少至基线的六倍。肾阻力指数 (RRI) 允许评估肾灌注，并且受肾内条件和血流动力学条件的影响。RRI 利用重症患者急性肾损伤发展的高可行性和预测价值，以及低的观察者内部和观察者间变异性。
在缺氧或易患高碳酸血症的情况下，经常会出现显著的肾血流量减少。SvO2 和 RRI 之间存在负相关，因为肾脏对氧供应/需求不匹配的高度敏感性的表达导致动脉血管收缩。RRI ≥ 0.70 在预测 SvO2 < 60% 时具有 100% 的特异性。可以预见的是，RRI 可在血液动力学和通气参数变化之前识别与机械通气患者中 CAO2 降低相关的低灌注。RRI 值升高可能表明在出现明显的休克迹象之前，等容性贫血患者以及血容量相对不足的患者的代谢需求增加。对于感染性休克患者，RRI 已用于通过血管活性输注建立最佳肾脏灌注压。具体而言，RRI > 0.77 预测脓毒症诱发的 AKI 和 RRI > 0.80 预测持续性 AKI。新的肾动脉测量包括射血前期 (PEP)、射血时间 (ET) 和 PEP/ET，可能表明心输出量不充分而不足以满足肾脏的代谢需求，因此可能能够预测不良的心脏和肾脏结果。
04
中枢神经系统
经颅多普勒 (TCD) 是评估流向大脑的血流的常规技术。有四种标准的 TCD 视图，但是，颞窗视图是 ICU 中最常用的。TCD 历来用于治疗影响 CNS 血流动力学的出血性或缺血性损伤的患者。
关于TCD在休克患者中的应用和操作的文献非常少。大多数关于中枢神经系统血流超声检查的文献是针对需要机械循环支持的病人。对于由各种配置的V-A型ECMO支持的心源性休克患者，TCD已被用来检查脑血流，作为自身心输出量的替代张斌。此外，对于使用主动脉内球囊泵作为左心室通气的V-A ECMO支持的心源性休克患者，TCD已经被用来证明支持期间的血流增加情况。对于使用脉动血流的V-A ECMO的患者，TCD已经被用来指示脑死亡。
在脓毒性休克中，由于促炎细胞因子和内毒素激活了内皮细胞，促进了早期的血管收缩反应，随后是晚期的血管扩张，脑血管流量增加，因此，根据不同的脓毒症阶段可以检测到独特的TCD模式，早期的平均速度和搏动指数普遍增加，晚期则随着脑自主调节功能的损害而下降。因此，TCD被认为是评估脓毒症休克中脑灌注的重要工具。虽然根据当地的经验，对充血和CBF之间的关系还没有系统的描述，但也有一些见解。
静脉充血
充血的定义是静脉过量的状态，即观察到血液从心脏逆向流动造成器官的充血，导致整个毛细血管床的灌注压力下降。要充分了解静脉充血的决定因素，首先必须了解静脉回流的生理学。静脉回流的生理决定因素是构成平均体循环充盈压（MSFP）和右心房压力（RAP）的成分以及静脉系统的阻力（MSFP-RA/R）。
由于静脉系统主要是一个容量系统，阻力在决定静脉回流方面很少起主要作用。因此，静脉回流的主要决定因素是MSFP和RAP（MSFP-RA）。MSFP是由任何时候静脉系统中的血量和血管的张力决定的。如果将MSFP和RA压力绘制在同一压力时间上，Y轴上两条线的差异将说明整个心动周期内进出心脏的血流方向。在右心房收缩期，RAP增加到MSFP以上，血液逆行离开心脏进入静脉系统。一旦右心房松弛，RA中的压力就会下降，血液开始向心脏回流。右心室收缩导致RAP迅速下降，因为右心室收缩将三尖瓣拉向顶端。这导致了RAP的突然下降，增加了从静脉系统流向心脏的血液。当血液充满右心房时，压力上升，流向心脏的血液减少。当三尖瓣打开，血液从RA流向RV时，RV舒张开始。这导致RAP再次下降，增加流回心脏的血液。这时，RA再次收缩，开始另一个心脏周期。这代表了标准心脏周期中的正常静脉回流。当病人的右心房压力增加时，MSFP和RAP之间的关系发生了变化。右心房收缩期的逆行血流增加。相反，通常在RV收缩期发生的前向血流减少到低于RV舒张期的水平。这就是所谓的S-D倒置。在严重的病例中，RA的压力增加到在心动周期的大部分时间都在MSFP以上的水平。在这些情况下，逆流发生在整个RV收缩期，使RV舒张期成为唯一发生静脉回流的时期。
充血的评估
01
心脏
左心房高血压和伴随的充血是心力衰竭恶化的必要条件和标志。高左房压导致压力传递到附近的血管，即肺静脉和肺毛细血管，导致肺水肿。长期的高左房压会导致肺动脉高压，从而导致右侧心室膨胀。虽然大家都知道在收缩和舒张功能障碍时，透射速度和组织多普勒值都会出现异常，但既定的舒张功能正常值在重症患者中并没有得到验证。此外，所有辨别左心房压力的超声心动图模式都只提供一个数值范围，而不是一个数值本身。然而，对于脓毒症休克患者，平均E/e'≥14和e'≤8与PCWP>15mmHg有可靠的相关性，是院内死亡率的预测因素。在机械通气的患者中，E/e'和彩色M型传播速度在识别肺动脉楔压>18mmHg方面表现最为理想。如果舒张功能不能确定，许多临床医生用左心房的大小作为 "突破口"，以澄清充盈压升高的存在。左心房增大表明左心房压力长期升高，然而，正常的左心房大小不应排除高左房压，特别是在急性疾病中。
最常用的静脉充血指标是右房压（RAP）或中心静脉压（CVP）。升高的RAP通常通过评估下腔静脉尺寸（>2.1cm）及其在自主呼吸和机械通气患者的呼吸周期中的变化来估计（分别为>50%和>20%以预测液体反应性）。类似地，对脓毒症休克患者的颈内静脉（IJV）进行了研究，发现在容量挑战之前，膨胀性超过18%，对预测液体反应性有80%的敏感性和85%的特异性。一些常见的临床情况（即呼吸窘迫、高胸腔内压力、严重的三尖瓣反流）限制了静态指标的效用，如单独的RAP值。
02
肺
肺部超声包括对实质和胸膜的评估。肺超声 (LUS) 让我们能够看到血管空间以外的静脉充血影响。重要的是要注意这是肺静脉系统而不是体静脉系统充血的代表。Lichtenstein 首次在普通重症监护室收治的急性呼吸衰竭患者中引入，自上个十年以来，越来越多的证据表明其作为诊断和预后工具的价值。LUS 的解释基于两个主要的病理发现：与正常肺部发现（A 线）相比的实体图片（实变）和伪影（B 线）。
已发现 B 线与血管外肺水的其他标志物密切相关，包括肺楔压和利钠肽。LUS 已被证明是一种高度准确的诊断工具，适用于出现呼吸窘迫的患者，可区分心源性或非心源性呼吸困难。对于当前的讨论，更重要的是，LUS 是去充血治疗期间实质充血的可靠动态标志物，可分层和预测心力衰竭和急性心肌梗死心源性休克患者的预后。这使临床医生能够在治疗期间实时识别静脉充血的迹象而主动去复苏，可能会限制进一步液体复苏的危害。超声心动图与肺部超声的结合，对危重症患者呼吸衰竭的诊断和起源具有更高的准确性。
03
腹部脏器
肝静脉多普勒
可以使用脉冲波多普勒检查肝静脉血流。其正常流量曲线反映了上一节中讨论的理论静脉回流曲线。正常波形为三相逆行A波（代表血液从心脏流出）、顺行S波和顺行D波。
随着 RAP 的增加，观察到更小的 S 波，因为 MSFP 和 RAP 之间的平衡发生得更早。由于这种早期平衡，在三尖瓣打开后会发生更多的 RA 充盈，导致相对较大的 D 波。这就是所谓的 S-D 反转。随着静脉充血恶化，收缩期血流逆行，S 波将移动到基线以上，与 A 波连续，形成双相模式。
门静脉多普勒
正常的门静脉血流是高于基线的连续单相血流，并有微小的变化。随着静脉充血的恶化，门静脉血流变得脉冲式，在右心室收缩期血流减少。在极端情况下，血流可以中断，甚至有逆行成分，呈现来回流动。门静脉搏动可以用门静脉搏动指数（PPI）进行量化。门静脉搏动指数被定义为：(VMax - VMin/VMax) * 100%。这里，VMax是最大的速度，VMin是心动周期中最小的速度。我们还将PPI作为一个连续变量进行研究，以评估门静脉血流的微小变化是否是静脉充血的一个重要临床标志。
肾内静脉多普勒
肾内静脉多普勒通常是在基线以下的连续单相血流，逐渐变成先中断的两相，类似于肝静脉血流的S和D波。与肝静脉模式类似，随着静脉充血的恶化，S波变小，D波更明显。最终S波完全消失，只留下单相D波。如果出现双相或单相的肾静脉血流模式，则认为肾内静脉多普勒波形异常。这被定义为具有收缩期/舒张期模式或仅有舒张期模式的不连续的静脉血流。
04
充血的量化模型
VExUS
为了全面评估内脏静脉系统的充血程度，努力推导出一个评分系统，包括下腔静脉和上述门静脉、肝静脉和肾内静脉的多普勒形态。结果 当 VExUS 评分升高时，发现与通过肾功能障碍测量的内脏器官衰竭密切相关，并且这一发现在随后的研究中是一致的。在内脏静脉循环上使用多个有利位置的优点是它避免了任何单一测量或多普勒模式可能发生的潜在假阳性或假阴性。
评估从发现扩大的 IVC (>2cm) 开始，这代表了 MSFP 和 RAP 的交界处和生理关系，牢记 IVC 陷阱，并且是提示可能发生内脏静脉充血的第一步。为了确认并最终量化严重程度，检查 HV、PV 和 IRV，分数随着多普勒包络形态异常的恶化而上升（图 2）。
在休克患者中，VExUS 评分可用于多种潜在有用的方式。首先，在最初的复苏阶段，它可以作为一个液体停止点。生理上提示充血 (1-2) 的 VExUS 评分表明进一步的液体可能对器官功能有害，而 3 分表明可能已经存在影响器官功能的一定程度的充血。其次，在复苏阶段，它可以再次指导临床医生以更高的 VExUS 评分进行更积极的液体清除，特别是在急性肾损伤患者中，叠加的充血性损伤可能更为显著。
工作流程
虽然我们已经概述了一个全面的基于系统的诊断策略来对休克进行表型分析和量化，但我们并不打算让所有患者都按照这个精确的顺序完整地遵循这个协议。相反，临床医生应该将其视为可用于协助诊断和治疗管理的工具集。话虽如此，我们建议所有休克患者接受心脏功能评估（右心室和左心室功能）和外周灌注的全面评估，包括动脉供应的充足性以及静脉充血的存在和程度。可以根据具体患者的临床表现进行进一步研究。图 3 概述了我们推荐的超声检查工作流程。
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结论
对于任何管理休克患者的临床医生来说，床旁超声都是必不可少的工具。对灌注和充血的评估引导治疗团队进行定向治疗。需要做更多的工作来阐明哪些超声检查技术和临床方案对个体患者群体的信息最丰富。
来源：Multi-organ Evaluation of Perfusion and Congestion Using Ultrasound in Patients with Shock.DOI：10.1093/ehjacc/zuad025.
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