PetCO2的變化聯合被動抬腿試驗在膿毒性休克機械通氣患者容量反應性的應用

張二輝 楊超 王玉珍 高海波 白奎 張春民 楊柳 莊久杰 石利紅

膿毒癥是ICU急危重患者的主要死亡原因之一，社會醫療花費和負擔逐年遞增，每年全球膿毒性休克(septic shock)總發病例數約1800萬，其發病率在全球范圍內呈逐年上升的趨勢，其死亡人數超過胰腺、乳腺、宮頸、結腸、前列腺等五種惡性腫瘤死亡人數的總和[1]。2016年美國重癥醫學會(Society of Critical Care Medicine SCCM)與歐洲重癥監護醫學會(European Society of Intensive Care Medical ESICM)聯合發布膿毒癥3.0 定義及診斷標準，膿毒性休克的新定義為膿毒癥合并嚴重的循環、細胞和代謝紊亂,其死亡風險較單純膿毒癥更高；膿毒性休克新的診斷標準是在膿毒癥的基礎上,出現持續性低血壓,在充分液體復蘇(fluid resuscitation)后仍然需要血管活性藥應用來維持平均動脈壓(mean arterial blood pressure MAP)≥65 mmHg,并且血乳酸濃度(lactic acid Lac)水平>2 mmol/L[2-4]。液體復蘇是治療膿毒性休克的主要措施之一，其主要目的是增加此類患者心輸出量，以此來保證重要臟器和組織的血液灌注，但液體復蘇也同時可能引發心力衰竭和肺水腫的風險，延長住院時間，增加患者的死亡風險，因此在膿毒性休克患者治療過程中準確評估患者容量反應性(fluid responsiveness)十分重要[5]。液體反應性是液體復蘇的基石，目前只有兩種評估容量反應性的方法被大家廣泛接受，實用、合乎生理、易于操作、且非常準確的是被動抬腿試驗(passive leg raising PLR)和容量負荷試驗(Volume expansion VE)[6]。PLR是一種簡單、可逆、可重復的容量反應性評估措施，它既不需要補液來特殊增加患者的血容量，而且沒有受到自主呼吸和心律失常等多方面因素的限制和影響，還同時具有相對良好的準確性和可靠性[7-9]。評估容量反應性的金標準依然是觀察患者容量負荷試驗前后心指數(cardiac index CI)或每博量(stroke volumeSV)及相關替代指標的變化[10]。越來越多的研究[11-13]發現，呼氣末二氧化碳分壓(end-tidal carbon dioxide partial pressure PetCO2) 與心指數之間存在一定的相關性。PetCO2不僅在氣道定位、病情評估、呼吸監測方面，而且在循環監測、輔助診斷等方面發揮著越來越重要的作用，并具有無創、簡便的特點，臨床應用越來越普遍[14]。本研究通過觀察在膿毒性休克機械通氣患者被動抬腿試驗中PetCO2的變化特點及其與心指數的相關性，評價PetCO2的變化聯合被動抬腿試驗對此類患者容量反應性的預測價值,現報道如下。

資料與方法

一、臨床資料

本研究對象是隨機選取2017年06月-2019年03月我院重癥醫學科住院接受治療的56例膿毒性休克并氣管插管有創通氣患者。男30例，女26例，年齡19～72(50.5±14.8)歲。本次研究方案經院倫理委員會討論批準后實施。

二、入選及排除標準

入選標準：(1)年齡大于18歲；(2)符合2016年SCCM/ESICM膿毒性休克的診斷標準[2]；(3)行氣管插管機械通氣治療；(4)患者或家屬知曉本研究目的、過程及意義，均簽署知情同意書。排除標準：(1)存在行被動抬腿試驗禁忌證(如顱內感染、腦外傷或腦血管意外等顱內高壓、腹腔間室綜合征、下肢深靜脈血栓、使用醫用彈力襪、下肢或骨盆骨折等)；(2)住院時間<72 h，24 h內死亡或自動出院；(3)孕婦及精神病患者；(4)存在補液試驗禁忌癥(如心源性休克和容量過負荷的表現等)；(5)既往有尿毒癥、凝血機制障礙、肝功能衰竭、惡性腫瘤患者。⑹應用主動脈內球囊反搏IABP、人工膜肺氧合ECMO治療的患者。

三、監測及試驗步驟

所有膿毒性休克機械通氣患者按照2016拯救膿毒癥行動指南SSC給予病因治療、抗菌藥物應用、鎮痛、鎮靜、控制血糖、糖皮質激素、血管活性藥物、經口氣管插管有創機械通氣、抗凝治療、預防相關并發癥等綜合治療。

1 血流動力學參數監測 床旁彩超定位引導下穿刺股動脈，留置專用脈搏指示連續心輸出量(Pulse Indicating Continuous Cardiac Output PiCCO)導管(PV2014L16，德國Pulsion MedicalSystems公司)，穿刺鎖骨下或頸內靜脈，留置雙腔中心靜脈導管，分別將PiCCO導管和中心靜脈導管接溫度探頭后與監護儀的相應模塊(PHILIPS公司M1012A)連接利用脈搏輪廓分析和熱稀釋原理來監測心指數等血流動力學數據。

2 PetCO2監測 利用基于紅外光譜吸收的呼吸末二氧化碳測量原理，應用床頭多功能監護儀(飛利浦公司) 監測PetCO2。PetCO2探頭(飛利浦公司CAPNOSTAT M2501A)接相應模塊(飛利浦公司M3014A)校零后接在氣管導管和Y形管之間，連續監測PetCO2的波形與數值。

3 試驗步驟 在研究過程中，機械通氣模式為容量控制通氣(V-CMV)模式，潮氣量(VT)8 mL/Kg，呼氣末正壓(positive end expiration pressure PEEP)5 cmH2O，吸入氧濃度(FiO2)0.50，呼吸頻率(RR)15次/min，吸呼比1 ∶1.5，給予患者充分鎮痛鎮靜及肌松劑暫時抑制患者的自主呼吸，呼吸機各種參數、各種血管活性藥物泵入劑量及其他治療均保持不變，避免輸注酸性或堿性液體。(1)基線：所有參加試驗者45°半臥體位，維持2 min，測定并記錄PetCO2和血流動力學參數[包括HR、SBP、DBP、MAP、CVP、SV、SVV、CI]；(2)被動抬腿試驗：參加試驗者平臥體位，將雙腿抬高45°，維持2min，達到峰效應時測定并記錄PetCO2和上述血流動力學參數；(3)回歸基線：體位回歸至基線水平15min，再行容量負荷試驗；(4)容量負荷試驗VE：15 min內予以0.9%氧化鈉溶液250 mL靜脈滴注，輸液前后記錄PetCO2和上述血流動力學參數變化，如試驗過程中心源性肺水腫、惡性心律失常及調整血管活性藥物用量等突發意外情況，立即終止試驗。在完成上述四個步驟后，以VE(△CI)≥15%為容量反應陽性，計算△CI≥15% 判定為容量反應，△CI<15% 則為無容量反應，并把所有參加試驗者分為兩組：有容量反應組及無容量反應組。

四、臨床觀察指標及計算指標

詳細記錄所有參與試驗者性別、年齡、基礎感染部位、體重指數、APACHEII評分、氧合指數、左心射血分數(LVEF)、應用去甲腎上腺素例數、血乳酸濃度、ICU救治天數和28d患者病死例數。監測患者容量負荷試驗前后的PetCO2及上述血流動力學參數，分別計算CI和PetCO2的變化，△CI=(CIVL后-CIvl前)/CIvl前×100%；△PetCO2=(PetCO2VL后-PetCO2vl前)/PetCO2vl前×100%。△CI≥或<15%作為判斷有無容量反應性的標準并分為兩組。監測患者基線、被動抬腿試驗后的PetCO2及上述血流動力學參數，分別計算CI和PetCO2的變化，△CIPLR=CIPLR-CI基線)/CI基線×100%；△PetCO2PLR=(PetCO2PLR-PetCO2基線)/PetCO2基線×100%；

五、統計學方法

結 果

一、一般臨床資料

在研究過程中56例參與研究患者無1例出現容量過負荷的表現。以容量負荷試驗前后心指數的變化值分組，有容量反應組31例，無容量反應組25例，兩組患者一般臨床特征(見表1)，兩組病例在年齡、性別、體重指數、APACHEII評分等方面比較，差異均無統計學意義(P>0．05)。

表1 兩組患者一般臨床特征

二、被動抬腿試驗對血流動力學和PetCO2的影響

PLR后有容量反應性組(△HR、△SBP、△DBP、△MAP、△SV、△SVV)和△PetCO2水平較無容量反應組對比顯著升高，差異具有統計學意義(P<0.05)，△DBP、△CVP水平對比差異無統計學意義(P≥0.05)(見表2)。

表2 被動抬腿試驗對血流動力學和PetCO2的影響

三、相關性分析

被動抬腿試驗后，△CIPLR與△PetCO2PLR呈正相關(r=0.441，P=0.001)，兩者有統計學意義。

四、△PetCO2PLR對容量反應性的預測價值

△PetCO2PLR的ROC曲線下面積為0.828±0．055(95%CL 0.719～0.936；P<0.05)(見表3，圖1)。

圖1 △PetCO2PLR對容量反應性的曲線圖

表3 △PetCO2PLR對容量反應性的預測價值

討 論

本研究結果顯示，對于存在膿毒性休克機械通氣的重癥患者PLR聯合△PetCO2PLR可作為評估此類患者容量反應性的指標，進而指導液體復蘇治療。PLR與△PetCO2PLR評估容量反應性的敏感度及特異度均相對較高，且無創、操作方便、快速，容易被醫師所掌握，筆者認為具有一定的臨床實用推廣價值。

液體復蘇是治療膿毒性休克的主要措施之一，準確評估容量反應性對避免過量的容量復蘇具有重要臨床參考意義。容量反應性是患者對快速擴容的應答能力，反映前負荷的儲備水平，即左、右心室均在FrankStarling曲線上升支，補液后才能明顯增加心排出量。僅僅依靠傳統的監測無創或有創的動脈血壓、心率的變化、每小時尿量等指標來評估患者病情變化，已被證實無法準確指導容量復蘇[15]。有學者進行了深入廣泛的研究結果顯示，中心靜脈壓、肺動脈楔壓(pulmonary artery wedge pressure PAWP)等傳統靜態壓力指標由于受患者通氣狀態、心肌順應性、胸腔內壓力、心臟瓣膜功能等多方面因素干擾，在評估患者容量反應性的預測價值稍顯不足[16]。PLR屬于自身輸液沖擊治療法(即前負荷重分布手法)，通過抬腿增加胸腔的血容量，從而激活動脈壓力感受器，回心血量提高，增加心臟前負荷，進一步影響心臟的泵血功能,具有短暫性、可逆性、可重復性、操作簡單不需要額外增加容量等優點，且不受心律失常等因素的影響[17]。有研究報道PLR最佳監測時間在90s以內，抬高下肢后血容量的再調節作用僅可持續約3min，故需要及時有效地評估容量反應性[18]。但PLR要求Swan-Gans導管、PiCCO導管、床旁或食道心臟超聲有創或無創技術，來間斷或持續監測CI在臨床工作中已逐步開展，但費用高，操作相當復雜且并發癥多，對操作醫師的經驗要求和技能水平高等因素限制了其廣泛應用。

PetCO2受由CO2的產生量、肺泡通換氣功能、肺血流量(受心輸出量CO影響)3個因素決定，如果前兩個因素恒定，PetCO2和心輸出量有正相關性，這在心肺復蘇后的動物實驗和臨床研究均得到證實[19-20]。心臟驟停時肺血流減少，PetCO2驟降至零，而有效的心肺復蘇產生全身血流，組織代謝產生的CO2輸送至肺臟，檢測出PetCO2，有研究表明在自主循環恢復之后，PetCO2水平可突然升高1.7%～4.6%，PetCO2水平的驟然升高是自主循環恢復的敏感指標之一[21-24]。2010年美國心臟協會(AHA)心肺復蘇指南中已建議，在心肺復蘇過程中，除可監測心電活動和檢查脈搏外，PetCO2、冠脈灌注壓和中心靜脈血氧飽和度均可作為反應心排血量和心肌灌注的生理參數。PLR試驗過程中出現PetCO2的水平變化有生理機制來闡述[25]：PLR后回心血量增加,導致心排血量和肺血流量增加，轉送到肺臟的CO2及其CO2清除率就會增加,肺血流增加后，肺泡死腔量相對減少、通氣/血量比(V/Q)改善，呼出的CO2量相應增多，PetCO2出現升高。在膿毒性休克容量反應性預測價值方面，國內學者進行了深入的研究：如下腔靜脈呼吸變異指數、中心靜脈-動脈血二氧化碳分壓差Pcv-aCO2、二尖瓣E峰流速呼吸變異度、呼氣末阻斷試驗、外周動脈峰流速變異度、股動脈流速變異率、頸動靜脈截面積比值等[26-29]。本研究顯示，有容量反應組患者PLR后CI和PetCO2均明顯增高，且CI與PetCO2的變化值呈正相關，提示PetCO2的變化可用于反映PLR心輸出量的變化。本研究顯示，△CIPLR預測容量反應性的ROC曲線下面積為0.863，以15%為臨界值，敏感性和特異性分別為83.9%和84.0%，驗證了被動抬腿試驗對容量反應性的預測價值；△PetCO2PLR的ROC曲線下面積達到了0.828，以4.5%為臨界值，敏感性為66.7%，特異性92.0%。因此，被動抬腿試驗中的PetCO2變化可以替代CI來評估患者的容量反應性。

綜上所述， PLR中PetCO2的變化，能反應膿毒性性休克機械通氣患者心輸出量的變化，可以對容量復蘇過程中容量反應性起到良好的預測作用。筆者建議，在預測膿毒性性休克機械通氣患者容量反應性時，當沒有其它可用于直接測定CI的方法時，PLR聯合PetCO2的變化是一種簡便、經濟實用、相對可靠的指標，值得臨床推廣應用。