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静脉与动脉二氧化碳分压差在组织灌注和氧合监测中的应用

 fjgsd 2023-10-09 发布于广东
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介绍

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     监测组织灌注和氧合是否充分是评估危重病人的一项重要任务。遗憾的是,实现这些目标的工具很少。通过毛细血管再充盈时间对皮肤灌注进行临床评估是一种很有价值的方法。这是一种既便宜又简单的技术,可在不同部位进行,如指尖(指腹或指甲)、耳垂、拇指、前额和胸壁。在健康志愿者中,在指腹和耳垂测量的毛细血管再充盈时间具有很好的一致性。然而,毛细血管再充盈时间的测量重复性很差。有人认为,标准化技术可能会改善其可变性,但一项研究表明,即使经过仔细的标准化和培训,该方法的可变性仍然很大。毛细血管再充盈时间随环境温度、年龄、性别和皮肤特征而变化。此外,皮肤灌注不能反映其他相关的微血管区域。不过,它能提供相关的预后信息,并能成功指导脓毒性休克患者的复苏。其他旨在监测组织灌注的技术,如组织毛细血管造影,已不再可用。舌下微循环视频显微镜是直接评估组织灌注的一种有吸引力的方法。尽管有不同的设备可用于此目的,但目前其临床应用的局限性在于视频采集和分析方面的困难。

      通过测量血液中的乳酸水平,可以评估整体组织的氧饱和度。高乳酸血症可以充分量化低流量状态下组织缺氧的程度。此外,乳酸水平降低的速度,即所谓的乳酸清除率,可能表明复苏是否充分以及无氧代谢是否得到缓解。另一方面,乳酸盐水平升高或持续偏高也可能表明在高代谢状态(如脓毒症症)下有氧糖酵解被激活。. 因此,这可能会误导复苏目标。在氧供应依赖的实验模型中,呼吸商(RQ)的突然上升表明无氧代谢的开始。遗憾的是,测量所需的代谢车在重症监护室并不常用。

      鉴于乳酸盐测量的局限性,有人提出用静脉二氧化碳分压差(Pv-aCO2)及其与动脉氧含量比值(Pv-aCO2/Ca-vO2)来监测组织灌注和氧合,分别作为组织与动脉二氧化碳分压差(Pt-aCO2)和 RQ 的替代指标。为此,使用了混合或中心静脉样本(分别为 Pmv-aCO2、Pmv-aCO2/Ca-mvO2、Pcv-aCO2 和 Pcv-aCO2/Ca-cvO2)。本综述旨在全面讨论这两个变量的生理决定因素以及实验和临床证据,以支持对重症患者进行监测的实用性和局限性。

静-动脉二氧化碳分压差的病理生理学及临床意义(译文)
中心静脉-动脉血二氧化碳分压差(Pcv-aCO2)的临床应用

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静脉与动脉二氧化碳分压差

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生理背景

      二氧化碳是糖酵解和克雷布斯循环的重要副产物。二氧化碳产生量(VCO2)与氧化代谢量成正比。在氧运输(DO2)减少导致的组织缺氧状态下,有氧 VCO2 会因氧化代谢减弱而降低,但无氧 VCO2 会因无氧产生的质子的碳酸氢盐缓冲作用而随之降低。根据浓度梯度,二氧化碳从线粒体和细胞质的产生部位扩散到细胞外空间和毛细血管。这样,动脉一侧约 40 mmHg 的 PCO2 在毛细血管静脉一侧增加到约 45 mmHg。因此,静脉二氧化碳含量与动脉二氧化碳含量之差(Cv-aCO2)为正值。这导致 Pmv-aCO2 和 Pcv-aCO2 值通常在 2 到 6 mmHg之间。值得注意的是,二氧化碳在血液中以三种不同的形式运输:物理溶解(10%)、碳酸氢盐(80%)或与血红蛋白结合的氨基甲酸酯(10%)。这些形式的比例可因不同因素而发生重大变化.

      根据Fick原理,全身VCO2是心输出量(CO)乘以Cv-aCO2的乘积。因此,Cv-aCO2 与 VCO2 成正比,与 CO 成反比。VCO2 的变化会改变 CO2 梯度跟踪血流变化的能力。低温时,失血性休克引起的组织灌注不足,由于 VCO2 减少,肠粘膜 Pt-aCO2 并不增加。

      与菲克原理应用于 CO2 监测血流的临床实用性相关的另一个问题是 CO2 含量的测量。通过直接张力测定法进行测定极其麻烦。另一方面,二氧化碳含量的计算取决于复杂的公式,经常产生不可接受的错误。据称,与范斯莱克方法进行的压力测量相比,这种更常用的方法得到了验证。作者发现这两项测定之间存在极好的相关性。尽管如此,使用手稿中提供的数据,可以计算出计算值和测量值之间的 95% 的一致限度。结果值为 4.66 mL/100 mL,范围非常宽。因此,这些方法不可互换,特别是考虑到与 Cv-aCO2 计算相关的误差传播。因此,计算出的 Cv-aCO2 值中有 5-10% 为负值,这在生理上是不可能的。已经开发出计算二氧化碳含量的改进算法,但仍然不准确.

      考虑到这些缺点,通常使用 Pv-aCO2 代替 Cv-aCO2。然而,CO2 含量和分压之间的关系并不简单,取决于几个因素(图 1)

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图 1.CO2Hb 解离曲线。(A):含氧 Hb 对 CO2 的亲和力较低,并且曲线右移(Haldane 效应)。代谢性酸中毒和贫血会产生同方向的位移。(二)。脱氧的静脉血在外周毛细血管中具有更好的携带CO2的能力,而肺循环中Hb的氧合增强了肺泡对CO2的消除。

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(1) CO2Hb 解离曲线上的位置:考虑到曲线的曲线特征,CO2 分压和含量之间的关系在整个值范围内变化。在较陡的部分(低 PCO2)中,任何 CO2 含量下 PCO2 的增加均小于平坦部分(高 PCO2)。

(2) 霍尔丹效应:氧化的 Hb 与 CO2 结合的能力较低。这样,相似的 CO2 含量与较高氧饱和度下较高的 PCO2 相关。这种机制有利于外周毛细血管中组织代谢产生的二氧化碳的血红蛋白负荷及其在肺部的卸载。虽然 PCO2 仅从静脉侧的 45 mmHg 下降到动脉侧的 40 mmHg,但 CO2 含量的下降幅度要大得多(图 1)。

(3)酸中毒的影响:代谢性酸中毒降低Hb转运CO2的能力

(4) 血液稀释:由于 Hb 结合减少,贫血会产生较高的 PCO2 值

(5) 体温:体温升高导致 HbCO2 解离曲线右移

       考虑到这些机制,Pv-aCO2 和 Pt-aCO2 不仅取决于血流和 VCO2,还取决于 CO2Hb 解离曲线的变化(图 2)。CO2Hb 解离曲线的变化可能会导致这些差异发生重大变化。

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图 2. 静脉减去动脉和组织减去动脉 PCO2 差的决定因素。静脉减去动脉和组织减去动脉 PCO2 差异 (ΔPCO2) 是 CO2 产生 (VCO2)、CO2Hb 解离曲线和血流之间相互作用的结果。任何决定因素的孤立变化都可以独立地改变 PCO2 差异。

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      另一个相关概念是二氧化碳梯度由流量决定,而不是由溶解氧决定。尽管离体后肢的氧供应依赖性程度相似,但局部 Pv-aCO2 在缺血性缺氧中增加了两倍以上,而在血流正常的缺氧缺氧中保持不变。在缺氧和贫血缺氧的整体动物模型中也有类似的发现,其中不仅全身和局部Pv-aCO2而且Pt-aCO2都未能反映组织缺氧。在这两种情况下,血流都会得到保留。因此,CO2 差异取决于流量,而不是组织缺氧。

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休克状态下的静脉-动脉二氧化碳分压

     在CO减少的过程中,静脉中的氧气和二氧化碳含量会发生相反的变化。低流量状态的特点是静脉氧饱和度低和静脉 PCO2 高。在低 CO 状态下,组织和静脉高碳酸血症是一种普遍现象,是二氧化碳冲刷减少的结果。上世纪八十年代,心脏骤停时出现静脉高碳酸血症的现象已得到充分证实。实验和临床研究还发现,在出血性休克和心力衰竭等其他低 CO 状态下,Pv-aCO2 也会增大。在失血性休克中,Pv-aCO2 可预测地反映 CO 的变化。在急性进行性出血中,CO 的降低导致 Pmv-aCO2 呈半对数增长(图 3)。这种回归拟合在几种情况下反复出现。

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图 3. 心输出量与混合静脉减去动脉 PCO2 差值之间的相关性。进行性出血引起的心输出量减少与混合静脉减去动脉 PCO2 差的半对数增加密切相关。

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      在实验性内毒素血症模型和感染性休克患者中,Pv-aCO2 还可以追踪 CO 的变化。在不同的研究中,Pv-aCO2 和 CO 之间的相关性强度差异很大。例如,一项针对脓毒症患者的观察性研究发现,Pcv-aCO2 与 CO 之间存在微弱但显著的相关性(R2 = 0.07,p < 0.0001)。然而,CO 的正确替代指标是 Pcv-aCO2,而不是 Pmv-aCO2。同一项研究表明,Pcv-aCO2 和 Pmv-aCO2 之间的一致性较差(95% 一致性限值 = 9 mmHg),这与其他地方报道的类似。因此,Pv-aCO2 和 CO 之间相关性强度的变化可以通过修改其他决定因素(VCO2 和 HbCO2 解离曲线)或使用 Pcv-aCO2 代替 Pmv-aCO2 来解释。尽管如此,Pcv-aCO2 和 Pmv-aCO2 依赖于 CO。菲克原理应用于 CO2 的这种表达在包括大量危重病和脓毒症患者的系统评价中得到了证实。

     鉴于 Pcv-aCO2 的低值与改善的结果相关,因此建议将其作为复苏的目标。然而,它对于此目的的有用性从未得到证实。相反,一项小型对照研究表明,旨在改善 Pcv-aCO2 的复苏会增加死亡率。

     作为一个相关结论,Pcv-aCO2 和 Pmv-aCO2 在生理条件和休克状态(包括感染性休克)下强烈依赖于 CO。然而,这些变量追踪CO的能力受到许多因素的削弱:

(1)霍尔丹效应:当血流量增加导致静脉氧饱和度增加时,由于霍尔丹效应,静脉血CO2分压和含量的变化可能会有所不同。在感染性休克患者中,多巴酚丁胺引起的 CO 变化并未伴随 Pmv-aCO2 降低,因为静脉 O2 饱和度同时增加

       在高氧状态下,即使全身和微血管血流动力学没有变化,霍尔丹效应也决定了 Pcv-aCO2 的增加。

(2) 代谢性酸中毒:HbCO2 解离曲线右移导致静脉侧 PCO2 增加幅度大于动脉侧。因此,无论血流发生什么变化,代谢性酸中毒都会显著增加Pv-aCO2

(3)血液稀释:贫血还会影响运输CO2的能力。正如反复显示的,血液稀释与 Cv-aCO2 和 Pv-aCO2 的相反变化相关:Cv-aCO2 降低,Pv-aCO2 增加(图 4)

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图 4. 在进行进行性放血或血液稀释的绵羊中,全身氧输送与混合静脉减去动脉 PCO2 差 (A)、混合静脉减去动脉 CO2 含量差 (B) 和动脉减去混合静脉氧含量差 (C) 的关系。在出血时,这三个变量增加。血液稀释时,混合静脉-动脉CO2分压和含量差呈相反变化(前者增加,后者减少),而动脉-混合静脉氧含量差减小。

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(4)通气的急性变化:Pmv-aCO2随通气过度而升高,随通气不足而降低。潜在机制可能是系统性碱中毒导致血流量减少和 VCO2 增加

(5) 体温变化:体温变化引起氧化代谢和VCO2的平行改变

(6) 使用中心静脉血而不是混合静脉血:使用中心血或混合静脉血计算的 Pv-aCO2 之间存在 95% 的一致性极限。因此,Pcv-aCO2 可能无法像 Pmv-aCO2 那样反映 CO。

(7) 测量值的变异性:考虑到连续测定 Pv-aCO2 差时测量值的变异性,建议仅将至少 ±2 mmHg 的变化视为真实变化

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静脉动脉二氧化碳分压差作为感染性休克微循环灌注的监测指标

      感染性休克是一种全身血流动力学和微循环之间失去一致性的疾病。在某些区域,全身高动力状态可能与微血管灌注不足并存。组织灌注不足可以通过 Pt-aCO2 来识别。因此,实验和临床研究表明,舌下、肠粘膜和皮肤 Pt-aCO2 与各自的微循环流量相关。相比之下,全身Pv-aCO2取决于CO,而不同器官的局部Pv-aCO2则由各器官相应的血流量决定。在以全身心血管变量与微循环之间分离为特征的情况下,全身 Pv-aCO2 也与 Pt-aCO2 和微循环分离。因此,系统变量(例如 Pmv-aCO2 和 Pcv-aCO2)可能无法反映组织灌注不足。尽管如此,许多评论还是建议使用 Pcv-aCO2 来监测危重患者的微循环,即使在正常或高 CO 的情况下也是如此。该建议仅基于一项观察性研究的结果,该研究评估了 Pmv-aCO2 与全身血流动力学和舌下微循环的关系。75 名感染性休克患者在基础条件下和 6 小时后进行了评估。研究表明Pmv-aCO2的变化与灌注微血管比例的变化相关,但Pmv-aCO2与CO之间不存在这种相关性。该研究的主要结论是Pmv-aCO2是可以反映微血管血流而不是全身血流 的血流动力学变量。考虑到这一建议挑战了 Fick 原理,Pmv-aCO2 和 CO 之间缺乏相关性应该是通过 Pmv-aCO2 的许多其他决定因素的变化来解释的,主要是那些改变 CO2 与 Hb 解离的因素。作者表示,已对霍尔丹效应进行了修正,但这一点在手稿中并未明确说明,特别是因为 O2 饱和度是计算出来的,而不是通过血氧计直接测量的。

      另一项在心源性休克患者中进行的静脉动脉体外膜氧合研究发现,非幸存者的 Pv-aCO2 高于幸存者(7.4 mm Hg [5.7–10.1] vs. 5.9 mm Hg [3.8–9.2],p < 0.01 )。由于两组的流速相似,作者得出结论,高 Pv-aCO2 可能揭示微循环功能障碍的存在。尽管各组之间的 Pv-aCO2 存在细微差异,但研究表明 Pv-aCO2 与流速之间存在相关性。此外,与幸存者相比,非幸存者的静脉氧饱和度和乳酸较高,血红蛋白较低。在缺乏直接微血管评估的情况下,这些发现可以完全解释 Pv-aCO2 的差异。因此,任何对微循环功能障碍的提及可能是合理的,但也是推测性的。

     与这些研究的有趣发现和解释相反,大量证据表明 Pv-aCO2 和 CO 在感染性休克中相关。此外,一些研究表明全身和局部 Pv-aCO2 无法反映微血管灌注,因为它们依赖于全身或局部血流,而不是微血管灌注。在感染性休克的实验模型中,内毒素的施用最初诱导了低动力状态,导致 CO、肠系膜上动脉血流量和粘膜微循环灌注减少。全身、局部和组织 PCO2 梯度的扩大表明了这种情况。液体复苏增加了二氧化碳和肠系膜上动脉血流量,但未能改善绒毛微循环。因此,全身和肠道 Pv-aCO2 正常化。相反,粘膜 Pt-aCO2 仍然升高,这是持续绒毛灌注不足的表现(图 5)。在感染性休克患者中,无论全身血流动力学模式如何,舌下微循环都会改变,红细胞速度较低。然而,高动力休克患者(心脏指数 ≥ 4.0 L/min/m2)的 Pmv-aCO2 低于 CO 正常患者(7 ± 2 vs. 5 ± 3 mm Hg,p < 0.05)(图 6) 。另一项针对感染性休克患者进行的研究发现,皮肤流量与皮肤 Pt-aCO2 相关,并且是结果的有力预测因子。作为全身血流动力学和微循环之间缺乏一致性的表现,皮肤灌注与 CO 无关,CO 和 Pmv-aCO2 都不是结果的预测因子。与 Pv-aCO2 无关,Pt-aCO2 确实跟踪微血管灌注的变化。     

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图 5. 在内毒素休克和液体复苏实验模型中,静脉-动脉 PCO2 差 (Pmv-aCO2) 无法反映组织灌注。在实验性感染性休克中,内毒素的施用最初引起低动力状态,导致心输出量、肠系膜上动脉血流量和粘膜微循环灌注减少。全身、局部和组织 PCO2 梯度的扩大表明了这种情况。液体复苏增加了心输出量和肠系膜上动脉血流量,但未能改善绒毛微循环。因此,全身和肠道静脉-动脉 PCO2 差 (Pv-aCO2) 正常化。相反,粘膜组织减去动脉 PCO2 (Pt-aCO2) 仍然升高,作为持续绒毛灌注不足的表现

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图 6.舌下红细胞速度的直方图。(A):健康的志愿者。(B):正常动力感染性休克患者(心脏指数 = 2.55 ± 0.43 mL/min/m2)。(C):高动力感染性休克患者(心脏指数 = 4.90 ± 0.91 mL/min/m2)。正常和高动力感染性休克患者的直方图相似,并向左移动(速度较低)。然而,正常患者的混合静脉减去动脉 PCO2 差异高于高动力患者(7 ± 2 vs. 5 ± 3 mm Hg,p < 0.05)。

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静脉-动脉二氧化碳分压差与动脉-静脉含氧量差值之比

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生理背景

      在有氧条件下,渐进的运动负荷与 VCO2 和 VO2 的相应增加相关,这反映了氧化代谢的增加。因此,关系的斜率(RQ)最初保持不变。然而,当运动变成无氧运动时,VCO2 的增加超过 VO2 的增加,并且 RQ 突然增加。这种现象与高乳酸血症的发生一致,被称为无氧阈值。在生理学的另一个极端中,在依赖氧供期间,RQ 急剧上升,因为 VO2 的下降幅度高于 VCO2 的下降幅度。VO2和VCO2下降是氧化代谢减少的表现。VCO2 较低的下降是由于厌氧 VCO2 的出现造成的。在无氧运动和 O2 输送量大幅减少的两种情况下,无氧 VCO2 是由无氧产生的质子的碳酸氢盐缓冲产生的。因此,RQ 的增加凸显了持续的全身无氧代谢。区域 RQ(计算为 Cv-aCO2/Ca-vO2)也已用于确定组织缺氧的存在。在一项针对内毒素休克猪的里程碑式研究中,与去甲肾上腺素相比,使用肾上腺素与较低的血流量和较高的 Pv-aCO2、乳酸与丙酮酸比率以及胃 Cv-aCO2/Ca-vO2 相关。

      值得注意的是,由于 CO2 储存的动态以及血流动力学、通气或代谢变化后达到平衡所需的时间,RQ 和 CO2 含量的评估变得更加复杂。尽管缺乏完整的稳态条件,呼出气体的变化很快就提供了有关血流动力学和代谢变化的警报。

      尽管 RQ 的测定是识别整体组织缺氧的一种有吸引力的方法,但重症监护病房通常没有测量所需的代谢车。此外,如果使用高吸入氧分数,则 RQ 测量结果并不可靠 。由于这些原因,提出了适用于 CO2 的 Fick 方程的简化 Pv-aCO2/Ca-vO2 作为 RQ 的替代指标。因此,截止值为 1.4 的高 Pv-aCO2/Ca-vO2 值与高乳酸血症和高死亡率相关。此外,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 已多次被纳入组织氧合评估算法的一部分。然而,这些建议的证据非常有限且质量较低。

      使用 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为 RQ 和组织氧合的替代指标取决于以下陈述。首先,RQ 是 VCO2 和 VO2 之间的比率:

         RQ = VCO2/VO2      

    考虑菲克方程,前面的方程可以重新表述为:

        RQ = CO × Cmv-aCO2/CO × Ca-mvO2

接下来,获取混合样本和中心样本之间的相似度:

         RQ = Q × Ccv-aCO2/Q × Ca-cvO2

然后,将公因数 (CO) 简化为分子和分母:

            RQ = Ccv-aCO2/Ca-cvO2

      最后,Ccv-aCO2 被 Pcv-aCO2 取代,假设 CCO2 和 PCO2 在 CO2 含量的生理范围内线性相关:

           RQ = Pcv-aCO2/Ca-cvO2

        不幸的是,其中一些期望是有问题的。在下面的段落中,将讨论这些问题。

Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为 RQ 替代指标的局限性

        (1) 在计算比率时使用 Pcv-aCO2 代替 Ccv-aCO2:提出使用 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为 RQ 替代指标的研究人员表示,鉴于 CO2 含量和生理范围内的分压之间几乎呈线性关系,Pcv-aCO2 是临床实践中 Ccv-aCO2 的估计值。正如上一节中广泛讨论的那样,这种说法没有得到支持。CO2Hb 解离曲线的改变,例如由酸中毒、血液稀释和霍尔丹效应引起的改变,可以显著改变 Pcv-aCO2/Ca-cvO2,无论 RQ 和组织氧合是否发生改变。在脓毒症患者中,高氧使 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 从 2.63 ± 1.00 增加至 4.34 ± 3.37 (p < 0.03),尽管全身血流动力学和舌下微循环没有变化 。一项实验研究重点关注 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为 RQ 替代指标的缺点 。Pmv-aCO2/Ca-mvO2、RQ 及其决定因素在逐步放血或血液稀释导致 DO2 减少期间进行评估。Pmv-aCO2/Ca-mvO2 和 RQ 相关性较差。此外,在血液稀释中,Pmv-aCO2/Ca-mvO2 甚至在氧供应依赖性开始和 RQ 上升之前就增加了(图 5)。这一结果可以通过 Hb 浓度降低对 Pmv-aCO2 和 Ca-mvO2 的相反影响来解释。前者增加是因为贫血时携带 CO2 的能力降低,而后者则减少,因为 DO2 的减少取决于动脉氧含量的下降(图 7)。此外,在 DO2 减少的最后阶段,尽管无氧代谢水平相当且 RQ 增加,但由于上述原因,与出血相比,血液稀释中的 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 显著增加。最后,发现 Hb、代谢性酸中毒、Haldane 效应、CO2 解离曲线平坦部分的位置和 RQ 是多元线性回归模型中 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 的独立预测因子。尽管 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 取决于 RQ,但这是其最弱的决定因素。在离体后肢模型的缺氧缺氧过程中获得了类似的结果。在这项研究中,在低氧血症或缺血引起的进行性组织缺氧期间,尽管氧供应依赖性程度相似,但缺氧时的 PvaCO2/CavO2 比缺血性缺氧时的 PvaCO2/CavO2 不成比例地高(最后阶段几乎是后者的三倍)。此外,即使在无氧代谢开始之前,缺氧时的PvaCO2/CavO2也比缺血性缺氧时更高。

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图 7. 全身氧输送与全身耗氧量 (A)、呼吸商 (B) 以及混合静脉减去动脉 PCO2 差值与动脉减去混合静脉氧含量差值的比率 (Pmv-aCO2/Ca-mvO2) 的关系( C) 进行进行性放血或血液稀释的绵羊。两组的氧气供应依赖程度和呼吸商的增加程度相似。然而,在血液稀释中,Pmv-aCO2/Ca-mvO2 的升高不成比例地高于出血中,并且甚至在无氧代谢发生之前就已出现

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       Pcv-aCO2/Ca-cvO2 已被建议作为识别乳酸有氧或无氧来源的工具。如前所述,乳酸性酸中毒可以增加 Pcv-aCO2/Ca-cvO2,因为它会影响 CO2 与 Hb 的结合,无论乳酸的有氧或无氧产生如何。在失血性休克的实验模型中,再输血使 VO2 和 RQ 正常化,但 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 仍然很高,这可能是持续性高乳酸血症的结果。鉴于此,Pv-aCO2/Ca-vO2 可能被认为是确定高乳酸血症含义的误导性工具。在推广这一概念之前,还需要在感染性休克等其他情况下进行类似的演示。

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(2)中心静脉血样和混合静脉血样一致性差:中心静脉血样和混合静脉血样在不同的计算中不可互换。尽管一项小型研究主张混合静脉和中心氧饱和度具有相似的行为,但一项多中心研究表明,这两个变量的一致性较差,并且它们随时间变化的方向可能不同。对于二氧化碳衍生变量来说,问题更加严重。在临床研究中,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 和 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 之间的 95% 一致性限值为 1.48,这在临床上是不可接受的。

(3) 使用 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的定义截止值来识别无氧阈值:根据氧化代谢所使用的代谢底物,正常 RQ 范围为 0.67 至 1.30 。以碳水化合物为基础的饮食和过度喂养会增加 RQ,而脂肪饮食和禁食则会降低 RQ。这样,无氧代谢的开始是通过 RQ 的突然增加来指示的,而不是通过特定值来指示。同样的考虑也适用于 Pcv-aCO2/Ca-cvO2。

(4) Pcv-aCO2/Ca-cvO2 计算的 O2 饱和度的使用:在一些研究中,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的计算是使用血气和氧合血红蛋白解离曲线计算的 O2 饱和度来进行的,而不是使用血气和氧合血红蛋白解离曲线计算的 O2 饱和度。通过共血氧测定法进行测量。这是一个严重的方法错误,因为计算出的 O2 饱和度并不是测量值的可靠估计。此外,在计算 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 时还会额外传播测量误差。此外,同一分析仪中 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的配对测量结果的重复性很差,95% 的一致性限度为 1.22

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重症患者Pcv-aCO2/Ca-cvO2升高反映组织缺氧的生理可行性

       在氧供依赖性实验中,RQ 的升高是一种导致快速死亡的突然现象。在逐步血液稀释中,仅当 Hb 降低至 1.2 g% 时,RQ 才会上升。同样,在进行性出血中,当平均动脉压低于 30 mm Hg 时,RQ 会增加。这些都是极端且明显的情况,很容易诊断。充分复苏的患者中 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的高值很少表达整体无氧代谢。相反,它们几乎肯定是由改变 CO2Hb 解离曲线的因素的发生造成的,如实验模型和高风险非心脏手术中所示。在这两种情况下,RQ 和 Pv-aCO2/Ca-vO2 表现出不同的行为。在危重患者中,尚未对 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 和 RQ 进行直接比较。因此,在稳定患者中应谨慎解释 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 值。

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Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的临床用途

      尽管 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 可能无法追踪 RQ 的真实值,但它仍然可能有助于反映危重疾病的严重程度并预测其结果。由于它部分由 Hb 和碱过剩决定,因此贫血和代谢性酸中毒本身可导致高 Pcv-aCO2/Ca-cvO2,并突出显示严重状况的存在或成为死亡率的预测因素。因此,贫血和代谢性酸中毒可能是 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 预测能力的原因。

      Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为危重患者预后预测因子的能力已在其他地方进行了广泛的综述。二十多年前,一项对 89 名使用 Swan-Ganz 导管监测的患者进行的回顾性研究发现,Pmv-aCO2/Ca-mvO2 值高于 1.4 是高乳酸血症和死亡率的预测因子。然而,非幸存者和幸存者的 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 值相似(1.7 ± 1.0 与 1.3 ± 0.5)。相比之下,乳酸显示出比 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 更好的预后能力,并且在非幸存者中更高(5.4 ± 6.1 vs. 2.0 ± 1.5 mmol/L)。尽管随着时间的推移,幸存者和非幸存者的 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 和乳酸有所不同,但只有 Cmv-aCO2/Ca-mvO2 和乳酸,而不是 Pmv-aCO2/Ca-mvO2,是 135 名患有感染性休克患者的结果预测因子 。在另一项研究中,幸存者的 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 和乳酸低于非幸存者,但乳酸是死亡率的更好预测因子(AUROC 曲线分别为 0.73 和 0.81)。在一项招募了 144 名感染性休克患者的回顾性研究中,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 和乳酸的组合比每个单独变量更能预测死亡率和器官衰竭。此外,在 35 名感染性休克患者中,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 是乳酸行为的强有力预测因子,并且这两个变量都与死亡率相关。最近的研究还发现 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 与死亡率的关系。

       相比之下,其他研究未能发现 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 与乳酸或结果之间的关联。在一项纳入 363 名感染性休克患者的大型多中心队列研究中,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 无法区分高乳酸血症或乳酸清除率差的患者与乳酸水平正常或乳酸清除率充足的患者。另一项针对 23 名脓毒症患者的观察性研究表明,幸存者和非幸存者的 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 和 Pmv-aCO2/Ca-mvO2 相似。在高危手术患者中,RQ 是术后并发症的预测因子,而 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 没有显示出预后能力。

        最近的一项系统回顾和荟萃分析发现,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 与结果相关。尽管研究表明 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 和乳酸预测死亡率的能力几乎没有差异,但存在有利于乳酸的趋势。然而,由于研究之间存在相当大的异质性,结论受到限制。在这项荟萃分析发表后,一项包括 456 名感染性休克患者的大型前瞻性观察研究比较了乳酸、Pcv-aCO2 和 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的预后能力。6 小时时的乳酸具有最佳的预测能力(AUROC 分别为 0.902、0.791 和 0.793)。乳酸和 Pcv-aCO2 的组合仅导致预测值略有增加 (AUROC = 0.930)。在另一项最近发表的针对 98 名感染性休克患者的研究中,非幸存者中 24 小时而非 8 小时的 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 高于幸存者,并且是乳酸清除率的预测因子 。相反,乳酸清除率与 8 小时和 24 小时的结果相关。

       尽管 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 与结果之间的关系是矛盾的,但 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的高值具有一些预后意义。然而,预测死亡率的能力并不优于乳酸。关于 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 与乳酸之间的关系也存在争议。

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       Pcv-aCO2/Ca-cvO2 也被用作 VO2 对 DO2 依赖性的预测因子。氧供应依赖性可能表明氧摄取和氧债发生变化,但其实际含义尚有争议。考虑到VO2和DO2通常是根据公共变量(CO)计算的,并且计算出的变量的变化幅度通常很小,因此存在相当大的数据数学耦合风险。因此,氧供依赖性可能不是事实,而是人为因素。此外,这些研究存在严重的方法学缺陷,因为摄氧量是使用中心静脉而不是混合静脉样本计算的。然而,在其他研究中,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 并没有预测因液体挑战而导致的 VO2 增加 。因此,关于这个问题的证据尚无定论

       仅在两项研究中评估了 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为复苏目标的有用性。在一项对照试验中,228 名脓毒症患者被随机分配接受 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 或中心静脉氧饱和度目标复苏。两组的死亡率、器官衰竭、住院时间和其他次要结局相似。在另一项小型对照研究中,作为脓毒症患者复苏的目标,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 并不比乳酸更好。

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未来方向

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        正常/高 CO 状态下 Pv-aCO2 与微血管灌注之间缺乏相关性还需要进一步证实。新的研究应全面评估微循环和 Pv-aCO2 的多重决定因素,包括血红蛋白水平、酸碱状态、霍尔丹效应、体温和通气的变化。在危重患者中使用代谢卡进行的临床研究也应证实 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 与 RQ 相关性较差。此外,RQ 在危重患者监测中的临床实用性从未经过测试。

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结论

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      Pv-aCO2和Pt-aCO2主要由血流量决定。根据 Fick 原理,Pmv-aCO2 和 Pcv-aCO2 与生理条件下和危重患者(甚至脓毒性休克患者)中的 CO 相关。然而,由于 CO2 解离曲线和代谢 VCO2 的变化,CO 和 Pv-aCO2 之间的关系并不直接。虽然人们普遍认为 Pcv-aCO2 反映了微血管组织灌注,但这种观点仅基于一项观察性研究的有争议的结果。这个概念是错误的,因为它忽视了基本的生理基础,以及大量的实验和临床证据。如果全身流量似乎充足,Pmv-aCO2 或 Pcv-aCO2 的增加首先表明存在增加 CO2 从 Hb 解离的因素,例如贫血、代谢性酸中毒和霍尔丹效应。相反,Pmv-aCO2 和 Pcv-aCO2 是低流量状态下组织灌注的指标。与 Pv-aCO2 不同,Pt-aCO2 确实反映微循环灌注。遗憾的是,目前尚无技术可用于测量组织 PCO2。

      临床上使用 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为 RQ 的替代指标是有争议的。首先,随着 DO2 严重减少而导致的 RQ 增加是一种危及生命的惊人状况。这是一个容易引起注意的事件,可能不需要进一步监控。鉴于 RQ 急剧上升表明无氧代谢的开始,并且 RQ 的正常范围很宽,因此对 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 使用定义的截止值 1.4 是无关紧要的。此外,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 更多地依赖于修改 CO2Hb 解离曲线的因素,而不是实际的 RQ。实验研究表明,RQ 和 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 在不同模型中可能表现出不同的行为。Pcv-aCO2/Ca-cvO2预测危重患者死亡率的能力并不优越,但可能低于乳酸。此外,与死亡率的相关性可能与酸中毒和贫血对该比率的影响有关。无论其含义如何,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 与氧供应依赖性的关系存在争议。一项随机对照试验还表明,Pcv-aCO2/Ca-cvO2 作为脓毒症复苏的目标是无用的。使用Pcv-aCO2/Ca-cvO2作为组织氧合指标缺乏生理基础和确凿证据。

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       简而言之,Pcv-aCO2 和 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 是具有多个决定因素的复杂变量。因此,他们的解释需要仔细分析。应避免直接假设 Pcv-aCO2 和 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 高值是微循环灌注不足和无氧代谢的迹象。Pcv-aCO2 是心输出量的标志物。在低心输出量状态下,Pcv-aCO2 增加反映了整体组织灌注不足。在正常或高心输出量的情况下,高值应由其他两个决定因素(CO2Hb 解离曲线和 VCO2)的变化来解释,而不是由微循环的改变来解释。由于 Pcv-aCO2/Ca-cvO2 的计算源自 RQ 的决定因素,因此它被认为是 RQ 和组织氧合的替代指标。然而,它更依赖于改变 CO2 从 Hb 解离的因素,而不是通过分析呼出气体测得的实际 RQ。因此,应极其谨慎地解释高值。

来源:Dubin. Venous Minus Arterial Carbon Dioxide Gradients in the Monitoring of Tissue Perfusion and Oxygenation: A Narrative Review. Medicina 2023;59(7):1262.斌哥话重症

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