摘要
液体复苏作为循环衰竭患者治疗的首要步骤，旨在提高心输出量，维持足够的组织循环灌注。根据Frank-Starling曲线原理，这一效应的前提是前负荷的增加在心功能所承受的范围内，而超负荷的液体输注将直接增加一部分患者的死亡风险。有效区分容量反应者或无反应者仍是成人和儿童重症监护医师面临的共同难题。近年来经胸心脏超声容量反应性评估成为本领域的研究热点，本文拟对相关研究成果及其在儿童重症监护室中的应用作一介绍。
经胸心脏超声(经胸超声)是目前临床最常用的集心脏结构、功能评估于一身的影像学评估技术，其准确、简便、直观且快速的评估优势得到重症医学领域的广泛青睐。年美国心脏超声协会发布了国际床旁急诊心脏超声(focusedcardiacultrasound，FOCUS)专家共识，该共识指出FOCUS不完全遵循传统深入的超声心动图标准，旨在应用部分超声技术快速诊断危重病例，明确病因并指导临床决策[1]。容量评估是成人及儿童重症监护医师面临的共同难题，也是FOCUS评估的主要内容之一。本文拟对经胸超声容量反应性(fluidresponsiveness)评估及其在儿童重症监护室应用作一介绍。
1 容量反应性定义
容量反应性指液体复苏(扩容)后每搏量(strokevolume，SV)或心输出量(cardiacoutput，CO)增加一定比例的能力。
Frank-Starling曲线代表心室前负荷和每搏量的非线性关系，反映心室对容量负荷的不同应答机制。若心室处于曲线前段，即陡峭的上升支，两者接近线性关系，每搏量主要受前负荷的影响。若心室处于曲线后段的平直部分，前负荷的增加将不能有效地增加每搏量(图1)。若以两条曲线代表不同心功能状态，同样程度的前负荷增加在心室收缩功能正常的患者可产生容量反应，心室收缩功能降低的患者则无法产生相应程度的搏出量增加(图2)。
图1
正常心功能状态下Frank-Starling曲线及容量反应
图2
不同心功能状态下Frank-Starling曲线及容量反应
ICU患者出现以下四种临床情况需要考虑容量反应：(1)明确急性液体丢失的患者(出血、腹泻等)，低血容量的诊断非常明确；(2)高度怀疑脓毒性休克的患者，易出现绝对或相对低血容量。以上两种情形早期扩容十分必要，扩容往往产生血流动力学的积极效应。(3)ICU治疗已数小时或数天，急性循环衰竭复苏后血流动力学仍不稳定的患者；(4)围术期高风险的手术患者。后两种情形仅50%的患者仍具有心脏的前负荷储备，对容量增加有反应能力。因此强调预测容量反应性以区分患者对液体复苏有益与否非常重要，从而避免延迟应用血管活性药物，降低组织水肿特别是肺水肿的发生率[2]。
患者接受一定量的液体扩容后出现SV或CO一定程度的增加提示为容量反应者(responders)，无明显增加则为无反应者(non-responders)[3]。Cherpanath等[4]总结相关研究成果给出了更详细的解释：15min内接受6ml/kg晶体液后，相关生理指标(如CO)在扩容后15min内增加的百分比超过测量误差的两倍时可认定为容量反应者。但因不同研究在患者年龄、疾病类型、扩容液体类型、扩容液量、扩容速度、评估技术、效应指标等的选择上存在差异，目前业界对容量反应性的评估方式以及定性标准等尚未达成共识。
2 经胸超声如何评估容量反应性
经胸超声评估容量反应性主要有两种方式，一种是行扩容试验，直接测量扩容试验前后SV或CO增加的百分比。基于经胸超声技术的测量误差，目前研究中常用的定量标准为15%，达到以上标准即证实患者为容量反应者[5]。另一种方式则不经过扩容试验，采用动态指标预测容量反应性。
2.1 经胸超声测量SV及CO
经胸超声采用血流多普勒模式可获得左室流出道或主动脉的血流频谱，手动测量频谱的速度-时间积分值(velocity-timeintegral，VTI)，血流速测量处的管道内径(D)，SV的计算根据公式SV＝VTI×π(D/2)2，SV乘以心率即可获得CO。这一方法与临床金标准––肺动脉导管热稀释法所测左室SV、CO具有良好的一致性[6,7]。而在无明显瓣膜反流的前提下，测量二尖瓣舒张期跨瓣血流频谱VTI和瓣环面积也可大致估测SV及CO[8]。另外，因射血前后管道内径D(特别是流出道内径)的变化甚微，单纯应用扩容前后VTI变化率增加大于15%也可作为容量反应性的定性标准[9]。
2.2 扩容试验
目前临床研究中常用的扩容试验包括经静脉液体扩容，被动抬腿试验(passivelegraising，PLR)和呼气末阻断试验(end-expiratoryocclusiontest，EEO)等。扩容试验在数次心动及呼吸周期内进行，故适用于存在自主呼吸甚至心律失常的患者。
经静脉液体扩容是最原始的一项扩容试验方法，既往研究基本采用临床常规的补液方式进行试验，即大剂量晶体或胶体液快速输注产生前负荷增加的效应(首次剂量：成人约～ml，儿童约10～20ml/kg)。对于循环不稳定的ICU患者来说，这一试验方式存在着引起容量过负荷的风险。近年来，有部分研究致力于采用小剂量快速液体输注的方式达到扩容试验的目的。Muller等[10]发现对成人急性循环衰竭患者1min内快速输注ml羟乙基淀粉VTI增加≥10%与14min内快速输注ml同样液体后VTI增加≥15%的容量反应性评估效果相似。另有国内学者研究成人10s内快速输注50ml晶体液对比15min内输注ml晶体液的容量反应性，前者也具有较高的敏感性和特异性，10s内VTI增加9%可有效区分容量反应者与无反应者[11]。上述两项研究结果也显示小剂量快速液体输注相较常规扩容方法效应指标的界值(CO或SV增加的百分比)显著下降。
PLR是临床常用的一种安全可逆的扩容试验方法，成人患者相当于快速静脉输注约～ml的液体，30～90s内引起CO增加，其产生的效应在双腿放回最初位置后可被逆转[12]。最适宜的PLR方式是最初为半卧位30°或45°后下肢抬高30°或45°，不仅可动员下肢还可动员内脏的血液回流，增加了试验的敏感性。经胸超声测量相关指标需在效应时间内进行，对操作者的速度及熟练程度要求较高。值得注意的是因受到患者容量状态、静脉顺应性及腹内压等因素的影响，PLR产生的前负荷增加量难以准确计算。另外，PLR对腹内压增高患者容量反应评估的准确性并不高，头颅创伤、下肢创伤等也不适用PLR[4]。
EEO是另一种非静脉内输液的扩容试验方法，其原理主要是基于机械通气对血流动力学的影响。正压机械通气患者每次吸气均引起胸内压增高，这一过程阻断静脉回流，引起心室前负荷下降。若每次呼气末短时间内阻断通气，便可暂时解除机械通气对静脉回流的阻断，从而产生类似前负荷增加的扩容效果。本试验可用于正压机械通气下存在少量自主呼吸的患者，但若自主呼吸的能力过强则会对阻断效果产生较大影响[13]。因涉及病种、潮气量、阻断时间和效应指标的选择等因素，EEO的扩容效果及结合经胸超声预测容量反应的可靠性仍需进一步研究证实。
2.3 经胸超声动态指标预测容量反应性
2.3.1 经胸超声静态指标及动态指标
静态指标(staticparameters)包括一系列传统的前负荷评估指标，如中心静脉压(CVP)、肺动脉嵌压(PAOP)、基础状态的心输出量(baselineCO)、全心舒张末容积指数(GEDVI)、经胸超声测量的左室舒张末面积(LVEDA)、下腔静脉(inferiorvenacava，IVC)内径、IVC内径与主动脉内径比值[14,15,16,17]等。但单一的静态指标仅能反映当前的前负荷或容量状态，并不能区分患者心功能处于Frank-Starling曲线的上升支还是平台支，因此无法有效预测患者对扩容的反应能力[4]。
动态指标(dynamicparameters)是基于心肺交互作用，血流动力学指标(如CO、SV等)随呼吸的变化程度。经胸超声测量CO及SV随呼吸变化率需以公式计算为基础，实际运用较为费时。目前主要采用流出道或主动脉射血期血流的VTI、峰值速度(Vpeak)等随呼吸变化率作为SV的替代指标预测容量反应性[18,19]。另外经胸超声所测IVC内径随呼吸的变化率也是预测容量反应性的良好指标，成人机械通气下IVC随呼吸变化率预测容量反应性的界值约为12%～18%[20,21,22,23,24]。
2.3.2 动态指标的应用原理及局限性
心肺交互作用即呼吸运动对血流动力学的影响是动态指标运用的理论学基础。正压机械通气过程中，吸气运动阻断静脉回流、压迫肺血管床，使右室前负荷及左室后负荷降低，右室后负荷及左室前负荷增加，大量肺血进入左心，引起左室输出量的暂时性增加，至吸气末左室流出道血流Vpeak、VTI、SV均达最大值；紧接着经下一波血流通过肺的传导后，在呼气初少量肺血流入左心，左室前负荷较前减少，搏出量及相应的指标也随之下降，超声可测得以上指标的最小值。与此同时，正压吸气过程使右房压及中心静脉压增加，增加程度超过腹内压后IVC扩张，呼气过程则塌陷[3]。在容量反应者中动态指标受呼吸运动的影响较大，随呼吸的变化率也较大；随着前负荷的增加，变化率逐渐减小。因此，在获得相应标准值的前提下，监测动态指标可区分反应者与无反应者，无需扩容试验，即刻预测重症患者的容量反应性。
动态指标是否适用于自主呼吸患者仍存争议。因自主呼吸状态下呼吸运动对血流动力学的影响相比正压机械通气更为复杂。自主吸气时胸膜腔内负压增加，右房压下降，腹内压增加，IVC塌陷，这一效应与正压机械通气恰好相反。但自主呼吸本身潮气量并不稳定，腹内压及心室间相互作用等其他因素的影响也一定程度上减弱了动态指标对容量反应性的预测能力[25]。目前的研究普遍认为动态指标特别是IVC随呼吸变化率预测正压机械通气患者容量反应性效果良好，但若存在自主呼吸的干扰，如持续自主呼吸或自主呼吸触发机械通气模式等，可靠性受到质疑[26,27,28]。另外，动态指标也不适用于心律失常、呼吸过快、清醒状态易受外界刺激干扰的患者。
3 PICU经胸超声容量反应性评估现状
除超声技术外，目前临床或研究中常用的无创动态指标监测技术主要基于动脉压力变化曲线、脉搏轮廓变化曲线(如LIDCO、PICCO、Vigileo)等，其受试者多为成人[29]。这些技术可否直接应用于儿童？年一篇Meta分析总结了12项包括例儿童容量反应性研究结果，提出基于动脉血压、外周脉搏随呼吸变化的动态指标预测容量反应性的方法并不适用于儿童，该研究指出儿童动脉顺应性约为成人的3倍，而心肌顺应性则较成人差，曲线上升支并不如成熟心脏那样陡直，动脉压力受呼吸运动或机械通气的影响较小[5]。因此，儿童的容量反应性评估需要一些对血流动力学变化监测更为直接、迅速、敏感的方法，经胸超声是最好的选择。儿童特别是婴幼儿胸廓及腹部的超声透声效果普遍较成人好，Vpeak、VTI、IVC随呼吸变化也同样适用于儿童患者，近年来部分研究已证实了以上指标在预测患儿容量反应的可靠性(包括围术期机械通气患儿)[9,18,19,20,30]。其中△Vpeak大于10%～12%区别反应者与非反应者具有较高的敏感性和特异性[9,19,30]。
PLR在PICU的应用仍存争议。年一项研究发现PLR模拟扩容仅在5岁以上的患儿中出现容量反应[31]，Lukito等[32]对40例中位年龄为6岁(1～13岁)的重症患儿进行PLR及0.9%生理盐水10ml/kg扩容的容量反应性对比试验，经胸超声所测心脏指数增加10%为容量反应性的标准，结果PLR引起心率、动脉收缩压及搏出量的变化与常规液体扩容效果一致性并无统计学意义，PLR预测容量反应性的敏感性及特异性仅为55%和85%，该研究认为出现这一结果的原因主要是儿童的下肢与身长的比例异于成人，下肢血量无法产生同样水平的液体扩容效果。因此，PLR在不同年龄儿童患者容量反应性评估的应用需谨慎。对于无法进行PLR试验的患者，小剂量快速的液体扩容试验是较好的选择，但儿童应用的安全性及可靠性尚需循证依据支持。
总之，经胸超声作为一种无创、快速、准确的技术在重症患者容量反应性评估中具有极重要的应用价值，儿童的相关研究较少，不同年龄、不同通气状态及扩容试验方式均一定程度上影响相关指标的应用。因此，经胸超声儿童容量反应性的评估还有许多问题亟待解答，不久的将来这些研究成果或将更好地指导临床决策。
参考文献
[1]
ViaG,HussainA,WellsM,etal.Internationalevidence-basedre
