休克局部灌注监测

Noitz M, Szasz J, Dünser MW: Regional perfusion monitoring in shock. Curr Opin Crit Care 2020; 26:281–288

DOI: 10.1097/MCC.0000000000000716

重点

体格检查技术排除单器官灌注不足的阴性预测价值不错，但诊断的特异性差。 评估心肌灌注的技术方法包括心电图和超声心动图，以及造影增强超声。 近红外光谱和经颅多普勒可用于评估脑灌注和确定大脑的自动调节阈值。 多普勒超声和造影增强超声技术都是评估肾脏和内脏器官灌注的新方法。 大多数技术的一个主要缺点是无法确定器官血流是否足以满足器官的代谢需求。

摘要

综述目的：休克患者全身血流得以恢复后，单个器官仍然存在低灌注。在本篇综述中，对休克时单器官灌注监测方法相关文献的结果予以总结。关注在心、脑、肾和 /、内脏器官灌注测量方法上。而且只包括那些实时的和床旁的方法。

最新进展：明确能够评估单个器官灌注的有体格检查技术，心电图，心脏超声，增强超声，近红外光谱和多普勒超声。

总结：体格检查技术排除单器官第灌注阴性预测价值较好，但诊断的特异性差。间接测量心肌灌注的技术方法包括心电图和超声心动图。造影增强超声可以量化心肌灌注，但迄今为止仅用于检测局部心肌灌注不足。近红外光谱和经颅多普勒可用于评估脑灌注和确定大脑的自动调节阈值。多普勒超声和造影增强超声技术都是评估肾脏和内脏器官灌注的新方法。大多数技术的一个主要缺点是无法确定器官血流是否足以满足器官的代谢需求。

关键词：毛细血管再充盈时间、局部灌注、休克、超声

引言

休克是危重病患者常见的疾病，死亡率很高。从病理生理学角度看，休克定义为全身氧供需不匹配，导致细胞缺氧和器官功能障碍 [1]。在临床实践中，休克主要是通过体征来诊断的，如外周灌注不足 (如双手湿冷，毛细血管再充盈时间延长，桡动脉波动减弱) 、皮肤花斑、出冷汗、神志改变、以及少尿。实验室检查结果 (如动脉血乳酸水平、中心静脉 / 混合静脉血氧饱和度、中心静脉 - 动脉血二氧化碳分压差、碳酸氢根水平、碱缺失) 可进一步帮助临床医生确认休克的诊断 [2]。

休克治疗的关键原则对休克的病因治疗以及稳定血流动力学纠正组织灌注不足予以概括。血流动力学稳定可分为三个步骤 (图 1)[3] 。第 1 步结合了紧急恢复冠状动脉和大脑灌注，以防心血管崩溃。这通常意味着 (推注) 要用血管升压药物，针对只是严重血流动力学不稳定的患者 [4]。第 2 步说的是普遍认可的休克核心治疗，即纠正全身组织低灌注并重建良好的微循环灌注。通过滴定液体、正性肌力药物、血管加压素和少数情况下还有血管扩张药物，使组织缺血的征象和全身低灌注的化验指标得以恢复。

图 1。稳定血流动力学优先原则休克治疗三步法金字塔图示。改编 Dünser 等人。[3]。

休克治疗金字塔的第 3 步是稳定血流动力学的最后阶段。它适用于全身低灌注已经纠正但某些器官的局部灌注仍然不足的患者 [3]。肾脏、大脑和心脏是最常见的，需要对全身灌注进行特别的调整灌注才能恢复好的器官。原因在于器官的特性，包括自我调节能力邮箱 (如肾脏) ，供血动脉狭窄 (如心脏) ，或疾病引起的灌注异常 (如脑损伤)。然而，主要的难点是如何评估单一器官的灌注。

本综述对监测休克患者局部组织灌注的方法和技术的文献进行归纳总结。只关注那些实时的和用于床旁的方法。

检索策略

文献检索使用 PubMed 数据库进行 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov//PubMed/)。我们的检索仅限于成人，尽管重点放在近 5 年出版的手稿上，但不限定出版年份。所用主题语包括: “局部灌注”、“器官灌注”、“肾脏灌注”、“脑灌注”（‘brain perfusion’ 、 ‘cerebral perfusion’）、“心肌灌注”、“冠状动脉灌注”、“肾灌注”（‘renal perfusion’ 、 ‘kidney perfusion’）、“肝脏灌注”、“肠道灌注”、“内脏灌注” 和 “休克”、“危重病”（‘critical illness’ 、 ‘critically ill’）。此外，主题词还与特定的具体的监测技术术语相结合，例如” 超声”、” 超声图像”、” 多普勒”、” 对比增强”、” 近红外光谱”、” 吲哚青绿清除率”、” 胃张力计”。纳入参考文献列表的手稿进一步人工检索是否还有发表的相关文献。

单一器官灌注评估的局限性。

除了少数例外情况，单器官灌注测量技术的局限性最重要的一项在于，不能定量评价血流是否满足器官的代谢需要。当前，只有少数侵入性技术（例如，单器官的静脉置管，在手术中给单个器置入组织探头或近红外光谱探头）可以测量特定器官的代谢或组织氧合判断器官灌注是否充分。虽然实验室参数可以用来诊断缺血引起的器官功能改变，但它们不能用于指导复苏，因为这些参数大多数的反应时间有明显的延迟，显示的器官损伤是已经发生了的。解释这篇综述的结果不能抛开上述局限性。

心脏

体格检查

与 I 型心肌缺血（例如冠状动脉闭塞伴局部心肌缺血）相反，休克相关的心肌灌注不足会导致整个心脏灌注不足，心肌氧供需不匹配（例如 II 型心肌缺血）[5 &&]。此型心肌缺血很少引起心绞痛或心脏不适。[6&] 体征只能在清醒病人中确定，可能是非特异性的，包括呼吸困难、焦虑、出汗或原因不明的心动过速和低血压 [7]。

ECG

心电图（ECG）是诊断心肌梗死的基石 [8]。心肌缺血发作后数秒（20 至 24 s）内就会有 ST 段改变 [9]。长时间 (> 60min) ST 段改变对一般 ICU 人群的肌钙蛋白升高具有高度特异性 (特异性为 95.2%)[10]。监测 ECG 来发现心肌缺血的主要局限性在于其预测肌钙蛋白升高的敏感性相当低（31.6％）[10]，以及提示心肌缺血的 ECG 表现在不同的读图人员之间诊断的可靠性只有中等水平 [11]。

心脏超声

在缺血导致的局部室壁运动异常的诊断上心脏超声起着至关重要的作用。经皮冠状动脉介入治疗的患者发生冠脉闭塞时，经胸超声心动图在 10 秒钟内在有心电图 ST 段改变之前就能诊断出其所引起的局部室壁运动异常 [9]。相比之下， II 型心肌缺血时心脏超声对心肌灌注的诊断精度我们知之甚少，只有少数休克患者的数据发表。没有明显冠脉狭窄时，休克所致的心肌灌注不足会引起心室收缩或舒张功能障碍而不是局部室壁运动异常 [12&]。尽管心脏超声是诊断重症患者收缩性和舒张性心力衰竭的灵敏方法 [13,14]，但这些表现对于心肌灌注不足而言并非是特异性的 [15& ,16&]。

造影增强超声

造影增强超声检查 / 超声 (CEUS) 已用于评估局部心肌灌注以及诊断冠状动脉疾病 [17]。从 40 例肌钙蛋白水平升高的 ICU 患者研究看，心肌造影增强超声是可行的，诊断局部低灌注和冠状动脉疾病的敏感性为 67% ，特异性为 88% [18&]。迄今为止，尚未有关于使用 CEUS 诊断整体心肌灌注不足和 II 型心肌缺血的数据。在 ICU 中使用 CEUS 的局限性在于该检查技术有一定难度而且需要有经验的操作人员 [17] (表 1)。

大脑

体格检查

脑灌注受损的体征只能在非镇静患者身上查到。虽然精神状态未受影响是大脑灌注充分的可靠指标，但是意识水平变化的定性或定量标准对大脑灌注都不具有特异性。不过，血流动力学不稳定的患者无论是出现焦虑、烦躁还是嗜睡都应当视为大脑低灌注的指标，除非证明是其他原因所致 [19]。在极少数情况下，大脑低灌注可引起抽搐或局部性功能障碍 (例如大脑主动脉狭窄的患者)[19]。

近红外光谱

近红外光谱（NIRS）对反射的近红外光进行光学分析能够经颅实时测量局部组织氧合 [20]。NIRS 光学电极置于前额，发射光子穿过头皮、额骨和大脑额叶 (Fig. 2)。目前 NIRS 技术最主要的局限性是颅内组织氧饱和度会受到颅外组织的干扰 [21&]。此外，由于只对浅表皮层进行采样，因此大脑结构内部组织氧合无法探测，特别容易受到低灌注影响的 (如灰质白质交接区、基底节区或海马)[22]。NIRS 在前额测量的组织氧饱和度由 20% 的动脉血、5% 的毛细血管血和 75% 的静脉血组成，这就解释了为什么健康志愿者吸空气时的显示的数值在 70% 左右 [23]。大手术前的老年患者，测量的 NIRS 平均值在 60% [24]。绝对值低于 50% 或较基线下降超过 25% 被认为是脑组织缺氧的潜在指标。[25]。虽然脑灌注是组织血氧饱和度的关键决定因素，但是其他因素，如动脉血氧饱和度、动脉血二氧化碳张力、血红蛋白水平和局部病变 (如脑损伤) ，都会影响组织血氧饱和度 [26&&]。时域 NIRS 是一种新颖的技术，它克服了当前 NIRS 技术的不足，例如缺乏对大脑的特异性和氧合定量数值波动较大 [ 21&]。

在通过施加下半身负压模拟出血容量不足的健康志愿者中，心输出量的变化与颈动脉血流和脑组织氧饱和度的变化具有相关性 [27&&]。NIRS 已被用于间接追踪心脏、主动脉和颈动脉手术中发生的脑血流变化 [ 28 ] 。对 NIRS 低频信号与动脉血压的同步变化进行处理，能准确地检测出大脑自动调节的下限，敏感度为 92% ，受试者特征曲线下面积为 0.89 [ 29 ] 。采用该方法，心脏手术中动脉血压波动低于或高于大脑自动调节阈值与术后谵妄、急性肾损伤以及病死率独立相关。[30,31]。

经颅多普勒超声检查

以颞骨、眼睛或枕骨大孔作为声窗口，可用脉冲经颅多普勒（TCD） 测定 Willis 环的动脉血流速度 [32]。由于脑动脉的血流速度取决于血流量和血管直径，平均血流速度与脑血流量相关但不等同。因此，血流速度没有可以准确显示发生大脑低灌注的绝对值。有人提出把血流速度相对减少 60 -80% 作为大脑低灌注的阈值 [33,34]。在 20 名健康志愿者中，由 TCD 评估的大脑中动脉血流改变与通过钆（gá）增强 MRI 评估的灌注改变具有相关性 [35]。在 30 名健康志愿者中，用彩色编码 TCD 测量的大脑中动脉血流速度和脑血管导电性，与磁共振动脉自旋标记灌注技术测量的海马和枕顶部的血流速度具有相关性 [36] 。

针对脓毒症或脓毒性休克患者有篇系统性综述对采用 TCD 评估脑灌注进行了评价 [37,38]。有项研究对 36 例心力衰竭患者主动脉内球囊反搏 (IABP) 治疗期间应用 TCD 对脑灌注进行评价。在 IABP 辅助下测量大脑中动脉的速度时间积分是增加的，说明应用 IABP 增加脑灌注 [39]。37 例 VA ECMO 治疗的患者，TCD 测量发现腋动脉比股动脉置管患者的平均血流速更快、搏动指数更低 [40&]。和 NIRS 类似，TCD 联合动脉血压已被用来找出重症患者以及心脏或血管手术患者的大脑自动调节阈值。[41&&]

肾脏

体征

尿量很久以来就被视为评估休克患者肾脏灌注的体征。它是肾衰竭的有效预测指标，并用于定义急性肾损伤 [42,43]。但，最近尿量是肾脏灌注间接指标的观点更加细致。虽然，尿量充足（＞ 0.3 -0.5 ml/kg/h [44,45]）通常可认为是肾脏血流充足的指标，但是肾脏低灌注以外的少尿的其他原因得以明确。[] 首先，在休克患者中，尽管肾血流充足，但神经体液应激反应导致肾小球滤过下降，水钠潴留，从而少尿。其次，尽管肾脏灌注不变或增加，但肾内血流的改变，如肾小球前后阻力的变化以及肾内分流增加，可导致肾小球滤过率下降，特别是在脓毒症患者。第三，肾小球和更多见的肾小管损伤（如，缺血、炎症、线粒体功能障碍、或细胞周期停滞等原因）可导致重症患者少尿。最后，以认识到动脉血流减少不仅可导致肾脏低灌注而且可导致中心静脉压升高导致静脉充血（如，容量过多或心力衰竭）。考虑所有这些因素，少尿可能仅仅是休克早期肾脏低灌注的指标 [46]。相应地，一项多中心可行性试验结果发现，在脓毒症休克患者，相比传统治疗，限制性液体策略的补液标准中只有在随机分组 2 小时内以尿量（最近一个小时尿量最多 0.1 ml/kg IBW）为目标的肾功能是改善的。[47]。一项 30 例早期脓毒性休克患者的前瞻性观察研究报告，毛细血管再充盈时间和皮肤花斑与肾搏动指数具有相关性（一个肾血管张力的多普勒超声检查指标）。入组后的 72 小时内皮肤花斑的范围发生变化与肾搏动指数的变化相关 [48]。

多普勒超声

相比 TCD，（彩色）多普勒超声已用于床旁无创肾脏血流速度的检查。用收缩期、舒张期血流速度和平均血流速度的商，可以计算出肾脏的阻力指数和肾脏搏动指数。这两个参数都能准确反映肾血管张力，并能估计肾脏灌注 [49]。ICU 中这些检查测量方法的并排差异，评测者间变异性和可行性是都很喜人 [50 - 52]。健康志愿者的测量结果显示，肾阻力指数的参考值为 0.6 - 0.7。肾阻力指数升高至 ＞ 0.7 反映肾血管收缩，且与肾灌注下降相关 [49]。在脓毒性休克患者中，发生急性肾损伤的患者肾脏阻力指数高于那些未发生的 [50] 。在严重脓毒症、多发性创伤和非选择的危重患者也有类似的观察 [53,54]。在后两项研究中，均以肾阻力指数 0.71 作为预测以后发生 AKI 的最高阈值。同样，在血流动力学稳定的多发伤患者，通过发现隐匿性出血所致的低灌注，肾阻力指数大于 0.7 可以预测可能会进展为失血性休克 [55]。

此外，在循环衰竭患者，多普勒超声已被用于评估快速补液引起的肾脏血流动力学的效应。鉴于肾阻力指数与肾血流和动脉血压的密切关系，它已被用来确定达到最佳肾灌注所需的目标平均动脉压。在脓毒性休克患者中，去甲肾上腺素使平均动脉血压进一步高于 65-75 mmHg 会令肾阻力指数下降以及尿量增加 [57] 。

多普勒超声检查测量肾内静脉血流可反映肾脏的静脉回流。因此，发现肾脏静脉回流中断是心力衰竭患者肾脏充血的一个指标。在这些患者中，肾内血流的模式和右房压相关（如，持续血流模式：5.4 ± 2.5 mmHg；双相模式：9.5 ± 3.5 mmHg；单相模式：14.9 ± 4.3 mmHg； P <0.001） [58]。在 145 例心脏术后的 ICU 患者中，门静脉搏动指数 ＞50% 与程度更明显的全身静脉充血以及术后更高的 AKI 发生率独立相关 [59]。这些数据表明，技术要求较低的门静脉血流多普勒测量可以作为肾静脉回流受损的替代标志。

造影增强超声

造影增强超声（CEUS）评估肾脏血流与对氨马尿酸技术测定的肾血浆流量密切相关 [60,61] (表 1)。已有报道，CEUS 在 ICU 应用具有可行性和出色的观测者之间可靠性 (r 2 ¼ 0.92) [62,63]。在一项前瞻性对照研究中，CEUS 用于比较脓毒性休克患者和非脓毒性休克 ICU 患者之间的皮质肾灌注。脓毒性休克患者肾皮质灌注指数较低，平均渡越时间较长。此外，肾皮质测量的平均渡越时间脓毒性休克合并严重 AKI 比那些没有 AKI 的患者更高 [64]。同样，有 11 例心脏外科手术患者在术后第一天用 CEUS 测量的肾脏灌注指数较基线值下降了 50％，这表明在术后 24 小时内肾脏灌注显着降低 [62]。

CEUS 已被用于评估儿茶酚胺类药物对肾脏灌注的影响。在健康志愿者，以 2mg/kg/min 的速度输注多巴胺，CEUS 测量到肾皮质血流量是增加的。[61]。在一项前瞻性队列研究中，用 CEUS 来评估平均动脉压 （MAP）应用去甲肾上腺素从 60–65 升高到 80– 85 mmHg 前后的肾脏灌注的变化。仅管升高血压前后平均灌注指数没有变化，但是增加去甲肾上腺素剂量观察到相应的肾脏灌注指数差异较大 (和基线比在 - 51% 至 +97%) [63]。

内脏器官

体征

没有任何体征能够检查休克患者肝或脾的灌注。尽管肠鸣音消失是肝脾低灌注非特异性信号，但生理性肠鸣音存在时胃肠道灌注充分的一个指标。[65]。脓毒性休克早期毛细血管再充盈时间与肝肠的多普勒超声搏动指数直接相关，这表明脓毒性休克早期毛细血管再充盈时间延长可能是肝肠血管收缩的一个指标 [48]。

多普勒超声

尽管公认肝脏多普勒超声可评价肝脏灌注 [66]，但没有研究被判定为是用超声评价休克时肝脏灌注的。6 例休克患者应用门静脉超声的病例系列研究表明，在肺静脉血流正常或增加的情况下，肝静脉血流消失或明显减少意味着静脉回流严重受损 [67]。

多普勒超声法评估的脾阻力指数是血流动力学稳定的多发伤患者入院后 24 小时内发生失血性休克的独立预测指标 [68]。心脏手术后，机械通气患者的脾阻力指数随容量负荷实验的变化反映了心脏反应性和全身血流动力学。脾阻力指数下降超过 9% 是补液可增加每搏量的一个指标，特异性为 100% ，阳性预测值为 100% 。无论每搏量是否有变化，脾阻力指数下降超过 4% 总会有内脏灌注的改善，表现为乳酸清除率增加以及外周血管阻力下降。[69]。

造影增强超声

重症患者肠道灌注的评估已经在用 CEUS ，前景不错。迄今为止，已经发表的多数此类应用研究是对怀疑肠缺血的患者检查是否有肠道缺血。这些患者 CEUS 信号减弱或消失的敏感性和特异性分别为 85% 和 100% [70–72]。此外，可用 CEUS 检查肝移植受者休克相关的脾脏低灌注 [73] 以及肝动脉或门静脉血流的改变（表 1）。

表 1。造影增强超声的实际特性
脏器血流可实时显影
因为可检测到血管更细速度更慢的血流，故优于彩色多普勒超声
使用特殊的超声造影剂（如含气微泡），它在超声波的影响下会产生震荡
器官 / 组织灌注可以主观评价或对感兴趣的特定区域使用时间强度曲线进行客观评价
通常用达峰时间，峰值强度，曲线下面积，平均渡越时间定量测量组织灌注
CEUS 检查需要特殊的成像技术和软件 [如低机械指数（<0.2）成像]
局限性和其他超声技术一样
检查技术有难度，因此需要有经验的操作人员

吲哚青绿清除率和胃张力计

吲哚青绿（ICG）清除率和胃张力计都已用于 评估重症患者肝和胃的灌注。 [77–80]。但两种方法都有明显的缺点，临床不常规应用。近 5 年没有发表评估这两种方法用于监测脓毒性休克患者肝或胃肠灌注的研究。

结论

尽管休克患者全身血流充分恢复，单个脏器仍有可能灌注不足。各种体格检查技术排除单个器官低灌注具有不错的阴性预测价值，但在发现低灌注上没有特异性。间接测量心肌灌注的技术方法包括心电图和超声心动图。造影增强超声（CEUS） 可以量化心肌灌注，但迄今为止仅用于检测局部心肌灌注不足。近红外光谱（NIRS）和经颅多普勒（TDS）可用于评估脑灌注和确定大脑的自动调节阈值。多普勒超声和造影增强超声技术（CEUS）都是评估肾脏和内脏器官灌注的新方法。大多数技术的一个主要缺点是无法确定器官血流是否足以满足器官的代谢需求。