静脉回流与心血管生理：危重症治疗的血流动力学基础

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简 介

心力衰竭是 ICU 患者最常见的病因之一。心血管系统的主要功能是向组织输送氧气（O₂）。如果血红蛋白浓度稳定，氧输送的主要决定因素是心输出量（CO）。

CO 是指单位时间内心脏排出的血液总量，以流量（L/min）为单位进行测量。在稳定的条件下，因为心血管系统是一个闭环系统，心脏只能排出其接收的血液量，所以，在单位时间内心脏排出的血液总量等于从静脉系统回流的血液总量。此时，静脉回流量等于心输出量。

在本章中，我们将分析静脉回流的主要影响因素，它们对心血管生理的影响，以及这些因素可能在危重患者的治疗中发挥作用的实际意义。影响血流从体循环静脉回流到心脏的主要因素有：

• 循环的充盈程度；

• 心脏维持低右心房压的能力；

• 外周血管与右心房之间的血流阻力；

• 心脏与毛细血管之间的血流阻力。

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血容量和体循环平均充盈压

在全身的总血容量中，静脉系统约占 70%，动脉系统仅占 13%~18%，而毛细血管占 7%。静脉系统是一个血液储存器，能够根据血流动力学状况调节其容量。静脉壁比动脉壁薄得多，血液在低压力下循环，但静脉壁仍包含平滑肌纤维，能够根据血流动力学状况收缩和扩张。在低血容量时，交感神经兴奋会引起静脉收缩，将血液送回中央循环，通过增加前负荷从而增加心输出量。实际上，即使丢失了全身血量的 20%，由于静脉储血功能的可调节性，循环系统也可以勉强保持正常运转。

心脏持续向主动脉泵血，使平均动脉压保持在较高水平，平均为 80~100 mmHg。随着血液流入体循环，该压力逐渐降低，直至右心房压力（Pra）的水平。压力下降主要是由于血管树各层的总横截面积增加所致（图 4.1）。

当心脏停止时，动脉压降低，而右心房压逐渐增加。在某一特定时点，血液将不会流动，如果小动脉没有塌陷而将血液滞留在动脉腔中，那么循环系统所有区域的压力都将是相同的。该压力就是体循环平均充盈压（mean systemic filling pressure, Pmsf）。Bayliss 和 Starling 描述了这种压力，他们认为当心脏停止时，在循环系统的某个地方，一定有一个压力不变的点。实际上，在心脏骤停时，小静脉（<1 mm）和微静脉中的压力基本不会发生变化；它们就是循环系统的 “临界点”（图 4.1）。

该压力小于毛细血管压又大于右心房压，接近门静脉压力。在每个器官中，它的解剖位置不一定都处于相同的静脉分支水平。这个压力的重要性，不在于它的解剖位置，而是因为它提供了一个独立于心功能的血管内充盈状态的定量测量方法：它的值等于 Pmsf。

让我们把 “血管床” 想象成一个可膨胀的腔室。那些充盈血管床并不导致血管内压力增加的容量被称为 “非张力” 容量（V₀）。在此基础上，进一步的容量增加必然造成管壁的弹性牵张和压力出现，压力上升程度与管壁的顺应性有关（C）。而这部分容量称之为 “张力” 容量（Vₛ），它与体循环平均充盈压的关系见下面公式：

Pmsf = Vs / C。

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右心房压

血液在脉管系统中流动的规律，也遵循泊肃叶定律。因此，决定流速的是系统中两点之间的压力梯度，而不是任何特定点的单一压力。考虑到大部分血液都在静脉系统中，这一点的压力就特别有趣。根据泊肃叶定律，Guyton 指出静脉回流可以用三个参数来定义：体循环平均充盈压（Pmsf）、右心房压（Pra）和静脉回流阻力（RVR）。用数学公式表示如下：

VR=(Pmsf-Pra)/ RVR

Guyton 绘制了刚死去的狗的静脉回流曲线。用泵代替心脏，通过增减泵的分钟容量来控制右心房压。通过增减血液总量控制体循环平均充盈压。从这些曲线（图 4.2）可以看出，对于给定的右心房压，Pmsf 越大，静脉回流越大。更重要的是，在等容条件下，右心房压越大，静脉回流越低。因此，在这种线性关系下，如果可以在不改变容量状态的情况下测量和改变静脉回流和右心房压，则可以计算直线的斜率（RVR），并可以估算出 Pmsf。在等容条件下，右心房压主要取决于右心室功能及其调节血液和泵送到肺循环的能力。心功能的任何下降都会增加右心房压，并因此导致静脉循环充血。

影响右房压的第二个因素是胸腔内压力和心包压力。在正常情况下，胸内压为负值或等于大气压。胸内压的任何形式增加都会导致右心房压的增加，从而导致静脉回流的减少。如果心包压力增加，也会出现类似的现象，引起右心房压增加，并导致静脉回流减少。

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微动脉阻力与代谢需求

静脉系统只能输送从毛细血管系统流出的血液，因此微循环的调节也将决定静脉回流。身体中的每个组织都有能力根据其代谢需要调控自己的局部血流。小动脉、间小动脉和毛细血管前括约肌的血管收缩或血管舒张的快速变化可能在几秒钟内发生，以提供足够的局部组织血流。参与局部血流快速调控的主要因素有：

•组织代谢，这是迄今为止最有力的调控因素。局部需氧量越高，血流量就越高。

•氧气的可获取性，当出现氧气不足（缺氧）时，局部血流量就会增加。缺氧由多种因素导致：如①血液氧合失败（ARDS、肺炎等）；②血红蛋白转运氧气失败（CO 中毒）；③组织氧利用障碍（感染性休克、氰化物中毒）。

•其他营养素缺乏，在特殊条件下，葡萄糖、硫胺素、烟酸和核黄素的缺乏会引起血管舒张。

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静脉张力的控制：静脉回流阻力

静脉系统的某些部分血管顺应性强：这些部分包括脾脏、肝脏、腹部大静脉和皮肤下的静脉丛。与骨骼和肌肉静脉相反，内脏和皮肤静脉中有大量的 α1 肾上腺素能受体和 α2 肾上腺素能受体，因此它们对肾上腺素能的刺激非常敏感。静脉系统的调控已经在动物模型中得到了广泛的研究。在许多小静脉平滑肌附近存在神经末梢，而在骨骼肌的静脉中却没有。但是，循环中的儿茶酚胺可以引起骨骼肌和肠系膜的小静脉和静脉收缩 。因此，可能是动脉端交感神经末端释放的儿茶酚胺经过毛细血管床，从而作用于静脉系统。

静脉和动脉的平滑肌对化学信号的反应并非一致。二氢麦角胺可以激活静脉，但不能激活动脉。静脉系统主要具有 α 肾上腺素能受体。激动肾上腺素能受体可引起小动脉血管扩张，但对静脉的影响却很小。血管紧张素可以增加 Pmsf。当血管紧张素使静脉血管收缩时，β 肾上腺素能激动剂异丙肾上腺素导致 Pmsf 降低。另外，一旦反射阻滞，升压素对 Pmsf 或血管容量几乎没有影响。有关利钠肽的作用也有类似结果的报道。

硝酸甘油和硝普钠可降低神经节阻滞犬的 Pmsf 并增加非张力容量，但不改变血管顺应性。维拉帕米和硝苯地平可在不改变 Pmsf 的情况下通过降低静脉回流阻力来增加静脉回流，小剂量的硝酸甘油可降低 Pmsf 而对静脉回流阻力没有变化。地尔硫卓同时降低了静脉回流阻力和 Pmsf，增加了心输出量。

中度高碳酸血症和低氧血症对心输出量和 Pmsf 的直接非反射作用很小。

而严重高碳酸血症[PaCO₂至 114mmHg（15.2kPa）] 可使 Pmsf 增加 5.5 mmHg（0.7kPa）；

严重低氧血症[PaO₂ 34mmHg（4.5 kPa）]，可导致 Pmsf 增加2.5mmHg（0.3kPa）。

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临床实践中的应用

虽然循环静脉端血管张力的测量可能有很多潜在的用途，但关于这些数据对危重患者临床治疗的影响证据仍然很少。

了解静脉回流可优化对血流动力学不稳定患者的管理。Rangappa 等人在 20 名择期心脏手术后患者中研究了计算机化决策支持系统（Navigator™, Applied Physiology, Sidney, 澳大利亚）提高具有不同水平的专业知识和经验的重症监护临床人员进行血流动力学评估和治疗决策一致性的潜在可能性。作者的结论是，该系统提高了决策的一致性。Sondergaard 等人在 27 名需要目标导向治疗的术后患者中进行了一项小型试点临床试验，以评估 Navigator™系统在实现血流动力学指标方面的效率 [测量目标区域的时间百分比、距目标中心的平均标准距离（ASD）和达到目标的时间]，以及系统建议的治疗与临床专家之间的一致性水平。对照组和干预组在目标区的平均时间百分比分别为 36.7% 和 36.5%，ASD 分别为 1.5 和 1.6（无 P 值报道）。决策支持建议与麻醉师的处置意见存在高度的一致性（84.3%）。作者的结论是，Navigator™系统推荐的治疗方案与高级麻醉师的方案在达到治疗目标时的效果类似。遗憾的是，这项研究不能显示两组在效率测量、液体平衡或血管活性药物使用的差异。

Pmsf 的变化可用于评估血管的顺应性，并指导在液体复苏或使用升压药之间进行选择。根据当前关于循环休克和血流动力学监测的共识建议，即使在有容量反应性患者，也应小心滴定容量管理，特别是在血管内充盈压升高的情况下。类似的原则也适用于 Pmsf。补液试验可以用来评估容量的反应能力，也可以如 Maas 及其同事所发现的那样来评估静脉血管的顺应性。在这项研究中，据报道 15 位心脏手术后患者的血管顺应性约为 64 mL/mmHg。血管顺应性可能是确定治疗优先级的非常有用的信息：液体负荷后的高顺应性可能表明应尽早使用血管收缩剂，而不是输注大量液体。另一项研究表明，去甲肾上腺素（α 肾上腺素能激动剂）可增加前负荷反应阳性患者的心输出量。去甲肾上腺素可以通过降低静脉顺应性或通过静脉收缩来增加 Pmsf（降低静脉容量并将非张力性容量转变为张力性容量；见图 4.2）。遗憾的是，作者没有评估去甲肾上腺素对静脉顺应性的影响。在其余患者中，去甲肾上腺素主要具有收缩动脉血管作用，增加心脏后负荷的作用。这项研究强调了使用升压药时监测静脉张力和 CO 的重要性。

Pmsf 也可用于评估静脉输液对循环的作用，无论心脏反应性和补液实验的效果如何。在最近关于补液试验的研究中，对 Pmsa，以及其他血流动力学参数的观察描述了该技术的短期作用，并指出 CO 的最大变化约在静脉输液结束后 1 分钟。Pmsf-arm 也被用于评估心血管系统补液实验所需的最小容积。在一项准随机临床试验中，80 名患者在 5 分钟内接受了 1 或 4mL/kg 的静脉输液。Pmsf-arm 仅在 4mL/kg 组中显著增加，而容量反应阳性患者的比例从 1mL/kg 组中的 20% 显著增加到 4mL/kg 组中的 65%。

由于静脉回流等于 CO，实际上 CO 和 CVP 的变化可以提供 Guytonian 关于循环观点的大部分信息。然而，如果不了解静脉张力是如何工作的，CVP 的值可能会被曲解。将 CVP 视为容量反应性的预测因子的大量研究，就是证明这一点的证据。事实上，CVP 是静脉回流与心功能的交汇点：高 CVP 可能与高 Pmsf 或低心功能有关，或两者兼而有之。因此，了解 Pmsf 将有助于临床医师更好地了解危重患者的血流动力学状态。

危重患者的任何心血管干预措施都应考虑到心输出量的主要调节是发生在外周组织。因此，治疗还应以组织灌注表现为指导，而不仅仅是通过血流动力学测量。

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总 结

静脉系统在血流动力学稳定性中起重要作用。全身大部分血量都在静脉区域内储存和调节。体循环平均充盈压可被测量，它是循环枢轴点的压力，与血流无关。该压力是循环的驱动压力，与心脏功能一起影响静脉回流。这个参数作为帮助了解患者的病情并根据患者的生理状况指导血流动力学治疗的重要信息。

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总 结 要 点

• 静脉回流相当于心输出量，在外周组织的微循环水平上被精细地调控。要把血流动力学放在这个背景下理解。

• 影响外周组织血液流动的两个主要因素是代谢水平和氧的可用性。二者也同时影响静脉回流。

• α1 肾上腺素能激动剂通过引起静脉收缩，从静脉存储系统中增加有效血容量，增加心输出量和血压。这对于循环不稳定患者的麻醉诱导非常有用，因为大多数麻醉药物可能导致严重的血管扩张和静脉回流严重减少。

• 为了进行有效的补液试验，必须输注足够的液体以增加 Pmsf；否则，可能会产生容量反应假阴性的表现。对于大多数术后患者，4mL/kg 是一个足够的液体负荷剂量。