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预测心输出量和每搏量（SV）对容量扩张的反应的方法可分为可直接观察的指数和需要干预的测试。指数可评估机械通气患者在前负荷依赖情况下 SV 的变化。在本文中，我们将详细介绍这些指数的基本原理、在实践中的实用性及其局限性。
这些现象与心肺相互作用有关：正压通气是左右心室负荷条件周期性变化的原因。简而言之，其原理是两个心室对前负荷的反应越强烈，SV 在吸气时就会增加，在呼气时就会减少。
充气时，胸膜腔内的压力会增加。增加的压力会传递到右心房，因为右心房壁很薄，与胸膜直接接触（图 1）。右心房压力（RAP）的增加降低了全身静脉回流的压力梯度，右心室的前负荷也随之降低。如果右心室对前负荷有反应，则其 SV 会降低。这一下降传导至左心室，其前负荷也随之降低。由于肺转运时间的原因，这种降低发生在呼气时。反过来，如果左心室对前负荷有反应，则前负荷的下降会导致其 SV 下降（图1）。
图 1 解释脉压变化的心肺相互作用机制。上图为气道压力描记图，下图为动脉压力描记图，LV 左心室，PP 脉压，RV 右心室。 其他现象也可能在这一过程中发挥作用。除了降低右心室前负荷外，正压充气还会降低左心室内外的压力梯度，从而促进左心室射血并降低其后负荷。这有助于左心室 SV 在呼气时增加。此外，胸内压的增加也会增加跨肺压（肺泡压-胸内压）。由此导致的肺血管拉伸将血液推向左心室，从而增加了左心室的前负荷（图 1）。 总之，所有这些现象都解释了为什么在两个心室对前负荷都有反应的情况下，SV 会在呼气时增加，而在吸气时减少。这种模式有时被称为 '反向脉搏悖论'。 原则上，前负荷反应性可以通过 SV 的显著呼吸变化检测出来（图 2）。那么，实际问题是了解哪些指标可用于在床旁估计 SV 并量化其呼吸变化。
图 2 Frank-Starling 关系、前负荷翻译性和脉压变化。 最早用来反映 SV 呼吸变异性的指标是动脉脉压。事实上，收缩压和舒张压之差与 SV 成正比，与动脉顺应性成反比。 大量研究表明，呼吸脉压变异（PPV）可以检测前负荷反应并预测对扩容的反应，一些荟萃分析也证实了这一点。在预测体液反应性的测试和指数中，PPV 的证据级别最高。其计算方法是一个呼吸周期内最大和最小脉压差的比值除以两者的平均值（图 3）。极限 诊断限值为 12%（四分位数区间 10-13%)
图 3 根据动脉压曲线计算脉压变化。PP 脉压，PPV 脉压变化。 最初，PPV 是通过人工测量动脉压曲线得出的。如今，所有连续测量血压的监测设备都会显示自动计算的 PPV 值。通过动脉导管获得的动脉压力曲线当然也会显示 PPV 值，但通过容积钳技术获得的无创压力曲线也会显示 PPV 值。 脉搏波形分析根据 SV、动脉压和动脉顺应性之间的生理关系，通过分析血压曲线估算 SV，从而估算心输出量。由于这种估算是逐次进行的，因此该技术可以测量呼吸 SV 变化 (SVV)。 临床研究表明，SVV 可以有效预测扩容反应。在一项荟萃分析中，SVV 预测机械通气患者对液体的反应比预测心脏前负荷的静态指标更准确。在这方面，人们可能认为 SVV 比 PPV 更好，因为脉压的变化只是对 SV 变化的估计。然而，在该荟萃分析中，SVV 的准确性明显低于 PPV。这并不奇怪，因为与 SVV 复杂的计算相比，PPV 的计算容易出错。与 SVV 相比，PPV 的另一个优点是只需简单的动脉导管即可测定。 心脏超声通过脉冲多普勒测量射血时左心室流出道的血流速度。信号面积是时间和速度的乘积，与每搏量成正比。左心室流出道最大速度的变化反映了左心室流出道的呼吸变化，已被证明可以检测前负荷的反应性。当没有监测技术，而超声心动图又是评估血流动力学的唯一手段时，这在实践中可能很有意义。然而，测量左心室流出道信号的呼吸变化是很困难的，尤其是通过经胸途径，因为超声束必须保持在流出道内，尽管通气会导致运动。至少在有动脉导管的情况下，直接通过导管评估 PPV 要容易得多。 食管多普勒利用位于食管探头上的多普勒发射器-传感器，测量邻近降胸主动脉的血流速度。它与左心室流出道的多普勒一样反映 SV，即使测量是在下游，在分叉后向头颈部血管方向进行，即使信号受到主动脉生理特征的影响也是如此。 主动脉血流的呼吸变化反映了前负荷的反应程度，并可预测对容量扩张的反应。食道多普勒设备可以测量主动脉直径，因此在测量主动脉血流变化时可以考虑其呼吸变化。不过，目前唯一可用的食道多普勒设备并不测量主动脉直径，而是根据体重、身高和性别估算主动脉直径。因此，它认为主动脉直径是恒定的，但实际上并非如此，因为主动脉直径会随着动脉压的变化而变化。该设备在评估前负荷反应时唯一考虑的呼吸变化是主动脉速度的变化，而这只是血流变化的一部分。尽管如此，它被发现可以提供可接受的液体反应性预测。然而，其他研究明确显示食道多普勒速度的呼吸变异性在此方面比流量较差。 一些研究还对某些外周动脉多普勒速度的呼吸变化进行了调查，将其作为 SVV 的反映和前负荷反应性的指标。有报告称，在颈动脉和肱动脉水平测量的最大血流速度也存在这种情况。后者似乎比前者差。这些指数尚未被证明比 PPV 更好，因此只能在无法记录动脉压曲线时作为代用指标使用。 所有这些通过估计SV的呼吸变化来检测前负荷反应性的指标都存在无法在许多临床条件下使用的事实（表1）
在自主通气中，呼吸努力的不规则性，无论是在速率上还是在幅度上，都可能是一些SV随时间变化的根源，而这些变化与前负荷反应性无关。因此，这是PPV和SVV的一些假阳性的原因（表16.1）。即使在机械通气的患者中也会出现这种情况，因为这仍然可能产生不规则的肺泡压力变化。当临床医生正在努力降低机械通气下患者的镇静负荷时，这一限制非常重要。
然而，一些作者表明，在自主呼吸的情况下，可以通过咬嘴来标准化意识清醒的患者的呼吸努力。通过该装置深吸气引起的 SV 变化能够可靠地检测前负荷反应性。尽管它们很有趣，但这些结果需要重现。当呼吸窘迫患者能够持续深吸气时，该方法能否使用值得怀疑。 在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的情况下，有两个因素会导致 SV 呼吸变异性指数出现假阴性。首先，这些患者的通气潮气量（Vt）较低，因此胸内压的变化比 Vt 较高时要小。因此，对于相同程度的前负荷反应性，SV 的周期性变化较小。这种情况会造成一些 PPV 假阴性（表 16.1）。在实践中，重要的是要考虑到低 Vt 通气时高 PPV 表示前负荷反应性，但低 PPV 值并不能排除前负荷反应性。
在 Vt 较小的情况下，通过 'Vt 挑战'，仍可使用 PPV 测试前负荷反应性。即暂时将 Vt 从 6 ml/kg预测体重增加到 8 ml/kg，并观察对 PPV 的影响。结果表明，如果 PPV 增加超过 3.5%，就可以强烈怀疑前负荷反应性。另一种克服在低 VT 情况下使用 PPV 的局限性的方法是将 PPV 除以食道压的呼吸变化。这种方法的缺点是需要食道探头。 限制 ARDS 患者 PPV 和 SVV 可靠性的第二个因素是这些患者的肺顺应性经常下降（表 1）。在这种情况下，与通气相关的肺泡压力变化传递到心腔和胸内血管的程度较低。有研究表明，当呼吸系统顺应性（Crs）>30 mL/cmH2O 时，PPV 预测输液反应性准确，而当 Crs≤30 mL/cmH2O 时，预测性较差，主要原因是假阴性率较高[25]。有趣的是，在有输液反应的患者中，有一部分患者的 Vt <8 mL/kg、Crs >30 mL/cmH2O、PPV 高，而另一部分患者的 Vt >8 mL/kg、Crs ≤30 mL/cmH2O、PPV 低。 不难理解，在心房颤动或频发期外收缩的情况下，收缩期射血容积的变化不仅仅是由前负荷反应性引起的。这就是造成 PPV 和 SVV 出现假阳性的原因（表 16.1）。 在呼吸频率较高的情况下，由于一个呼吸周期内心脏跳动的次数较少，PPV 的变化无法达到极值。一项临床研究表明，当心率/呼吸频率比低于 3.6 时，PPV 不能可靠地解释。然而，这与实际中并不常用的呼吸频率（例如，心率为 100 次/分时，呼吸频率为 28 次/分）相对应。
有人认为，右心室功能障碍可能会导致 PPV 值呈假阳性，这是因为机械充气通过肺动脉转压对肺泡内微血管的压迫对右心室后负荷产生了主要影响。由于衰竭和扩张的右心室对后负荷的敏感性高于对前负荷的敏感性，因此充气时右心室搏出量的减少与右心室后负荷依赖性的关系大于与右心室前负荷依赖性的关系。两项临床研究报告称，在右心室功能障碍的情况下，尽管液体无反应，PPV 值仍然很高（>12%）。然而，在这些研究中，Vt 均大于 8 mL/kg，因此当使用较低的 Vt 时，右心室后负荷依赖现象可能会减弱。当使用较低的 Vt 时，这种右心室后负荷依赖现象可能会减弱。此外，在这些研究中，评估右心室功能的方法也值得商榷。
实用建议 如果在心律失常和自主呼吸的情况下 PPV 或 SVV 较低（造成假阳性），或在潮气量低和肺顺应性低的情况下 PPV 或 SVV 较高（造成假阴性），则仍有可能出现输液反应。 一项动物实验表明，PPV 仍可预测腹内高压情况下的输液反应，但阈值高于正常腹压情况下的阈值。然而，实验条件（腹内压急剧升高、腹内压值非常高、Vt 值高和胸部顺应性低）非常极端，与患者的情况相差甚远。相反，在一项针对急性肝衰竭通气患者的临床研究中，PPV 预测了输液反应性，而速度-时间积分中的呼吸变化并不预测输液反应性。
一项研究利用复杂的统计方法证明，在灵敏度或特异度低于 90% 的情况下，PPV 值存在一个介于 9% 和 13% 之间的 '灰色地带'。据估计，在实际应用中，有 24% 的 PPV 值仍在这一范围内。事实上，灰区分析的概念表明，与任何连续诊断变量一样，PPV 离诊断阈值越远，预测输液反应性或无反应性的准确性就越高。然而，我们必须牢记，PPV 值中有不可忽略的一部分可能位于 '灰色区域 '内。
PPV/SVV 离 13% 的诊断阈值越远，越有可能诊断出前负荷反应性或无反应性。 在重症监护室的实践中，PPV 和 SVV 可靠性降低的情况非常普遍。由于患者的镇静程度较低，低 Vt 通气比以前更为常见，而且心律失常也并不少见，因此这种情况在今天尤为普遍。最近的一项前瞻性研究报告显示，在 PPV 和 SVV 的可靠性不受任何限制的情况下，其发生率为 17%。 在手术室环境中，PPV 和 SVV 监测（有创或无创获取）仍具有预测价值，因为它们的适用条件通常都得到了满足。重症监护医师或麻醉医师必须始终牢记 PPV 和 SVV 的局限性，因为忽视这些局限性可能会导致严重的误读。然而，一项调查显示，很大一部分重症监护医师并不完全了解影响 PPV/SVV 解释的所有因素。 PP 和 SV 的变化在很多情况下都无法使用，尤其是在重症监护室。然而，它们是最能证明前负荷反应性可靠性的指标。此外，在可以使用的情况下，它们的优点是可由床边的许多血流动力学监护仪自动测量。此外，PPV 分析是一种无需测量心输出量即可预测输液反应性的方法。
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