下腔靜脈影像學(xué)征象對容量狀態(tài)評估的研究進(jìn)展

岑 媛，李 陽，祁海峰，張樂天，程紅纓

下腔靜脈(inferior vena cava,IVC)作為直通心臟的“蓄水池”，蘊(yùn)藏了大量有價(jià)值的血流動(dòng)力學(xué)信息。近年來眾多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，通過超聲和CT等影像學(xué)手段評估下腔靜脈的動(dòng)、靜態(tài)形態(tài)學(xué)特征對了解機(jī)體的血容量狀態(tài)以及容量反應(yīng)性具有一定作用。相比于對操作者有較高影像學(xué)設(shè)備操作技巧要求的動(dòng)態(tài)血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測指標(biāo)(如超聲心動(dòng)圖)，IVC的測量簡單易學(xué)、即時(shí)可得、推廣性強(qiáng)。國內(nèi)目前已有學(xué)者開展利用超聲測量下腔靜脈在老年患者、直腸癌等高風(fēng)險(xiǎn)手術(shù)術(shù)前容量評估并取得了一定成果[1]。然而隨著臨床研究的不斷推進(jìn)和深入，對于IVC用于容量評估的研究結(jié)果卻對這一技術(shù)褒貶不一。從目前的臨床報(bào)道來看，采用IVC進(jìn)行容量評估范圍涵蓋急診、創(chuàng)傷、危重癥及圍手術(shù)期患者。評估的手段、方法以及最終的結(jié)果都存在較大差異。本文現(xiàn)對IVC作為容量評估輔助手段的應(yīng)用作一綜述，旨在從現(xiàn)有研究中找出IVC對血流動(dòng)力學(xué)評估的問題所在，為后期IVC在容量狀態(tài)評估方面的應(yīng)用與研究提供思路。

1 容量評估手段的演變

傳統(tǒng)血容量評估指標(biāo)包括血壓、脈壓、脈率、尿量等(表1)，但其敏感性較差，僅可作為液體治療時(shí)的輔助指標(biāo)。隨著血流動(dòng)力監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)步，越來越多有創(chuàng)血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測的方法和指標(biāo)開始應(yīng)用于臨床。其中包括：靜態(tài)指標(biāo)(充盈壓指標(biāo)和容積指標(biāo))和動(dòng)態(tài)指標(biāo)(流量相關(guān)指標(biāo)和心肺相互作用指標(biāo))兩大類。其中中心靜脈壓是臨床最為常用的容量評估指標(biāo)之一，其主要通過中心靜脈置管測得。然而這一操作大多只能在重癥監(jiān)護(hù)室或手術(shù)室中完成，并且對操作者要求較高，臨床應(yīng)用受到了限制，使用受到局限[2-3]；被動(dòng)抬腿試驗(yàn)，不受通氣模式和心率失常的影響，但術(shù)中無法重復(fù)，更多用于ICU重癥患者；呼氣末屏氣試驗(yàn)，僅適用于機(jī)械通氣患者，且自主呼吸不能過強(qiáng)[4]；脈壓變異率(PPV)，需要?jiǎng)用}置管監(jiān)測有創(chuàng)血壓，且易受麻醉藥物、疼痛刺激等影響，飄移較大[5]。結(jié)合了經(jīng)肺熱稀釋技術(shù)和脈搏波型輪廓分析技術(shù)的PiCCO技術(shù)(pulse indicator continuous cardiac output)創(chuàng)傷較小，但仍需要中心靜脈置管及動(dòng)脈置管，且費(fèi)用較高昂，不適合普及應(yīng)用[6]。研究表明，有創(chuàng)血流動(dòng)力學(xué)導(dǎo)管監(jiān)測因?yàn)楦腥撅L(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)繁瑣，耗時(shí)、材料昂貴等問題并不能改善患者的預(yù)后[7]，而且只監(jiān)測壓力指標(biāo)，不能準(zhǔn)確反映容量狀態(tài)，僅能間接推測休克病因。

因此，人們自然想到了能否通過介于有創(chuàng)監(jiān)測與傳統(tǒng)常規(guī)血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)之間的一種方法來提高評估的準(zhǔn)確性，同時(shí)又盡量能避免有創(chuàng)監(jiān)測所帶來的一系列問題，影像學(xué)技術(shù)進(jìn)步提供了這種可能。而隨著功能影像學(xué)發(fā)展，越來越多的研究逐漸從單純的解剖逐步轉(zhuǎn)向生理功能成像。1988年，Taylor等[8]最早在低血容量性休克患者的腹部CT影像中發(fā)現(xiàn)了下腔靜脈塌陷的征象，當(dāng)時(shí)并未得到過多關(guān)注。10年后， Rotondo 等[9]又報(bào)道了低血容量性休克患者中的特殊CT征象，隨之而來的是腎臟、腎上腺、脾臟、胰腺、腸道等一系列臟器休克影像學(xué)征象的密集報(bào)道[10-13]，休克的影像學(xué)研究又重新進(jìn)入人們的視野。在所有休克影像學(xué)征象中，下腔靜脈尤為受到關(guān)注，而這與其相對固定的解剖位置，與血流動(dòng)力學(xué)良好的相關(guān)性以及低血容量狀態(tài)下特異的形態(tài)學(xué)改變都分不開。因此下腔靜脈影像學(xué)評估作為容量評估的手段近年來成為新的研究方向。

表1 常規(guī)指標(biāo)對失血量的評估[14]

2 下腔靜脈形態(tài)學(xué)改變反映機(jī)體容量狀態(tài)變化的理論基礎(chǔ)

2.1下腔靜脈影像解剖學(xué)特點(diǎn) 下腔靜脈的解剖位置在成人中較為固定，根據(jù)Trigaux等[15]的1 041例尸體解剖數(shù)據(jù)，下腔靜脈變異在普通成年人群中的發(fā)生率為0.4%，其中1例(0.1%)左側(cè)下腔靜脈變異，3例(0.3%)雙下腔靜脈變異。一般認(rèn)為下腔靜脈在胚胎期共有四段組成：下腔靜脈肝段、下腔靜脈腎前段、下腔靜脈腎段和下腔靜脈腎后段。由于上主靜脈的尾端與髂總靜脈及其屬支相連接，于是下肢、盆腔臟器的全部血液經(jīng)其回流至心臟，同時(shí)也由于上述一系列變化，使下腔靜脈正常位置偏右側(cè)，于第4～5腰椎體前方由左、右髂總靜脈匯合而成，沿脊柱右前方、腹主動(dòng)脈右側(cè)上行。下腔靜脈沒有瓣膜并且容易擴(kuò)張，是一個(gè)具有高度順應(yīng)性的血管，其直徑隨血容量改變而變化，與右心房壓和血容量具有良好的相關(guān)性，循環(huán)血量不足時(shí)，下腔靜脈回流血量減少，無法保持足夠張力致管壁塌陷變形，進(jìn)而反映機(jī)體的容量狀態(tài)[16]。

下腔靜脈的相關(guān)影像學(xué)參數(shù)包括下腔靜脈最大直徑(IVCmax)，下腔靜脈最小直徑(IVCmin)，下腔靜脈擴(kuò)張指數(shù)(dIVC)，下腔靜脈塌陷指數(shù)(ICV-CI)、下腔靜脈最大直徑與主動(dòng)脈直徑(AO)之比(IVCmax/AO)等。下腔靜脈的形態(tài)學(xué)參數(shù)受患者體型、血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)等因素影響。根據(jù)楊帆等[17]的調(diào)查數(shù)據(jù)，在正常成年健康中國人群中，IVCmax 9～24mm，平均(14.5±4.1)mm；IVCmin內(nèi)徑5～18mm，平均(7.9±3.2)mm；IVC-CI范圍為 29.5%～65.1%，平均(48.1±7.7)%，dIVC為29.5%～65.1%，平均(48.1±7.7)%；IVCmax/AO 為0.4～1.2，平均0.8±0.3。

2.2下腔靜脈的超聲測量 下腔靜脈可以通過多個(gè)體表位置由超聲測得，臨床最常用的體表位置為劍突下窗口。其具體測量方法為采用超聲低頻探頭，在劍突下窗口尋找四腔心切面，而后找到右心房，再將探頭緩慢逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)約90°，直到清晰的顯示下腔靜脈(此時(shí)較容易將肝靜脈誤認(rèn)為下腔靜脈，鑒別方法為沿著靜脈走行方向追尋，直到確認(rèn)靜脈進(jìn)入右心房)，以IVC進(jìn)入右心房前2～3cm 處為測量點(diǎn)，通過M-型模式測量IVC在呼氣周期中的直徑變化(圖1)。

圖1 M-型模式測量IVC在呼氣周期中的直徑變化

在機(jī)械正壓通氣狀態(tài)下的患者，吸氣時(shí)胸腔壓力增高、右心房壓力比腹內(nèi)壓增高更多，一過性阻礙了血液通過下腔靜脈回流入心臟，所以吸氣相測得的為下腔靜脈最小直徑(IVCmin)，呼氣相下腔靜脈最大直徑(IVCmax)，(IVCmax-IVCmin)/IVCmax× 100%所計(jì)算出的為下腔靜脈的擴(kuò)張指數(shù)(dIVC)。

而對于自主呼吸的患者(包括呼吸觸發(fā)模式通氣者)，情況正好相反。吸氣時(shí)胸膜腔壓力降低(降低的程度取決于呼吸力度、肺的順應(yīng)性和氣道阻力)從而降低右心房和右心室內(nèi)的壓力(降低的多少取決于心房心室壁的順應(yīng)性)同時(shí)吸氣時(shí)腹腔內(nèi)壓力升高，這將產(chǎn)生一個(gè)壓力梯度將下腔靜脈內(nèi)的血液從腹部壓向胸部，IVCmax-IVCmin)/IVCmax× 100%所計(jì)算出的為下腔靜脈的塌陷指數(shù)(IVC-CI)。

在實(shí)際操作中，肋緣下測量下腔靜脈在90%以上的患者都非常容易獲取，是最容易采集和學(xué)習(xí)掌握的技術(shù)。整個(gè)操作時(shí)間不超過3min，并且能反復(fù)操作。

2.3下腔靜脈的CT測量 CT具有分辨率高、不受檢查體位影響、無需接觸即可檢查等優(yōu)勢。通過CT測量下腔靜脈為一種靜態(tài)測量方式，特別是針對腹部存在開放性傷口超聲探頭不便接觸腹壁的情況。通過雙期增強(qiáng)掃描，下腔靜脈可以清晰地被顯示。理論上CT數(shù)據(jù)可以從任意平面重建解剖斷面影像，但是一般情況下CT只給出橫斷位、冠狀位和矢狀位三個(gè)方位的重建影像。對于下腔靜脈而言，在橫斷位可清晰顯示其橫截面。在仰臥體位時(shí)，正常的下腔靜脈橫截面一般為近似圓形的橢圓形，其扁平塌陷程度與其充盈度相關(guān)。Matsumoto等[18]以下腔靜脈的最大直徑為橫徑(T)，與其垂直的徑線為前后徑(AP)，T/AP為下腔靜脈的塌陷程度。由于下腔靜脈在不同高度存在一定的差異，在Li等[2]的研究中進(jìn)一步細(xì)化了下腔靜脈測量的平面，其利用脊柱椎體作為解剖學(xué)參照標(biāo)志，分別在第9、11胸椎椎體下緣以及第1、4腰椎椎體下緣高度測量下腔靜脈的徑線。

機(jī)體容量不足時(shí)，其最大直徑(IVCmax)、下腔靜脈最小直徑(IVCmin)、下腔靜脈最大直徑與主動(dòng)脈直徑(AO)之比(IVCmax/AO)、下腔靜脈擴(kuò)張指數(shù)(dIVC)與下腔靜脈塌陷指數(shù)(ICV-CI)等都會(huì)相應(yīng)減小。除徑線指標(biāo)之外，CT增強(qiáng)掃描時(shí)造影劑出現(xiàn)在下腔靜脈內(nèi)的時(shí)間和分布速度也對血流動(dòng)力學(xué)的評估存在潛在價(jià)值。一般對于創(chuàng)傷患者增強(qiáng)掃描方案為根據(jù)患者體重經(jīng)肘靜脈以團(tuán)注非離子型對比劑，延遲40s掃描，得到增強(qiáng)早期圖像，再延遲170s左右得到延遲期圖像。在增強(qiáng)早期，下腔靜脈內(nèi)對比劑濃度一般較低，而到了延遲期，對比劑基本均勻分布，此時(shí)可見下腔靜脈與主動(dòng)脈CT值相當(dāng)。而在失血性休克患者中，研究發(fā)現(xiàn)存在下腔靜脈強(qiáng)化早先的現(xiàn)象[19]。這一現(xiàn)象可能由于終末器官低灌注，動(dòng)靜脈短路血管大量開放，對比劑隨血流不經(jīng)過毛細(xì)血管而直接回流入下腔靜脈所致。CT對下腔靜脈的測量為靜態(tài)指標(biāo)，有學(xué)者認(rèn)為下腔靜脈形態(tài)受呼吸及腹內(nèi)壓影響較大無法真實(shí)反映下腔靜脈實(shí)際塌陷程度，但作為一種輔助征象，對在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了下腔靜脈塌陷的創(chuàng)傷患者中應(yīng)該考慮到存在低血容量性休克的可能。

3 下腔靜脈影像容量評估在臨床中的應(yīng)用

3.1在急診創(chuàng)傷患者中的應(yīng)用 失血性休克是造成創(chuàng)傷患者早期死亡的主要因素之一，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，創(chuàng)傷患者中隱匿性休克(occult shock，OS)的發(fā)生率在16%～70%[16]。根據(jù)目前的創(chuàng)傷院內(nèi)救治流程，創(chuàng)傷患者入院后首要任務(wù)是穩(wěn)定生命體征，而后在生命體征穩(wěn)定的情況下進(jìn)行影像學(xué)檢查明確損傷部位。然而，目前臨床評估血容量的方法仍然存在一定局限性。患者在進(jìn)行影像學(xué)檢查的過程中或做完后突然出現(xiàn)血流動(dòng)力學(xué)惡化的情況屢屢發(fā)生。Matsumoto等[18]通過回顧性研究證實(shí)存在下腔靜脈塌陷CT征象的軀干創(chuàng)傷患者有更高的休克發(fā)生率和病死率。目前在急診創(chuàng)傷領(lǐng)域，下腔靜脈塌陷這一征象日益被臨床醫(yī)生所重視, 但成本、時(shí)間、射線暴露限制了其在急診的使用。該征象只能在對創(chuàng)傷患者進(jìn)行CT掃描時(shí)進(jìn)行輔助判定，起警示作用。一旦發(fā)現(xiàn)該征象的存在，需考慮到隱匿性休克的存在。而超聲在可獲得性及無放射性的優(yōu)勢，對下腔靜脈測量更具有可操作性。隨著急診超聲的廣泛應(yīng)用，下腔靜脈直徑和呼吸變異指數(shù)也是一個(gè)能夠急診判斷患者容量狀態(tài)的可靠參數(shù)。

3.2在危重癥患者中的應(yīng)用 危重患者容量狀態(tài)和容量反應(yīng)性的評估是臨床工作中經(jīng)常要做的事，但是對于容量狀態(tài)和容量反應(yīng)性的評估仍然面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。床旁超聲下測量下腔靜脈直徑變化作為一種無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、可重復(fù)性好、價(jià)廉的血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測技術(shù)而越來越受到急危重癥醫(yī)師的青睞，而且即使是由沒有豐富超聲操作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師來執(zhí)行，也容易獲得數(shù)據(jù)。在最新的超聲導(dǎo)向的休克快速診斷方案(rapid ultrasound in shock,RUSH)[16]中，下腔靜脈已經(jīng)成為了該方案容量池評估的重點(diǎn)之一。

3.3在圍手術(shù)期患者中的應(yīng)用 全身麻醉時(shí)，丙泊酚可抑制交感神經(jīng)活性，舒張小動(dòng)脈平滑肌，抑制心肌收縮力。誘導(dǎo)劑量(1.5～2.5mg/kg或4～8μg/mL血漿濃度)可使血壓下降10%～35%，尤其見于術(shù)前血容量不足、老年及體質(zhì)衰弱者。椎管內(nèi)麻醉時(shí)，交感神經(jīng)被阻滯后，相應(yīng)區(qū)域的靜脈和動(dòng)脈擴(kuò)張，導(dǎo)致外周阻力降低，同時(shí)靜脈擴(kuò)張使大量血液存在于靜脈系統(tǒng)(約占總血容量75%)，使回心血量減少，隨之心輸出量減少，誘發(fā)低血壓。麻醉期間血流動(dòng)力狀態(tài)不穩(wěn)定，血壓、心率波動(dòng)劇烈，組織灌注不良，在術(shù)中可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，導(dǎo)致手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)增高。術(shù)后可能造成患者疲憊感增加、組織水腫、吻合口、創(chuàng)緣愈合延遲等一系列癥狀，影響患者的術(shù)后康復(fù)。目前已有學(xué)者開展了術(shù)前采用床旁超聲測量下腔靜脈管徑在圍術(shù)期容量評估及治療中的應(yīng)用，并取得了一定的效果[1,20]。

4 存在的爭議與未來研究方向

盡管下腔靜脈作為一種無創(chuàng)、便捷的方法顯示了良好的臨床應(yīng)用前景，但學(xué)術(shù)爭論卻仍然激烈，原因在于認(rèn)知方便程度與診斷準(zhǔn)確程度之間的平衡問題。動(dòng)態(tài)監(jiān)測指標(biāo)大多需要有創(chuàng)和調(diào)試復(fù)雜的儀器以及操作者較高的使用技巧，患者的臨床情況也是限制應(yīng)用的因素之一(如無自主呼吸)，這些限制阻礙了這些技術(shù)的應(yīng)用，特別是對于急診危重癥患者。相反，IVC影像評估對使用者來說幾乎沒有什么門檻，具有良好的推廣前景。對于被動(dòng)機(jī)械通氣的患者，4項(xiàng)研究證明了IVC變異度和心輸出量在液體快速輸入后提升具有相關(guān)性，ROC曲線下面積90%。Meta分析顯示診斷OR值為30.8，表現(xiàn)出了極強(qiáng)的診斷準(zhǔn)確率[21]。因此有學(xué)者認(rèn)為在被動(dòng)通氣，潮氣量在8～12cc/kg且沒有急性肺心病的情況下，IVC對容量反應(yīng)性的預(yù)測準(zhǔn)確性非常之高[22]。然而有學(xué)者認(rèn)為，不能因?yàn)槭褂玫谋憬荻鵂奚嗽\斷的準(zhǔn)確性。由于下腔靜脈的測量需要專業(yè)的儀器及對測量人員有較高的影像學(xué)技術(shù)要求，有時(shí)測量起來仍然會(huì)遇到困難，特別是對于腹部手術(shù)后的患者。Kent等[23]針對這一問題研究了頸內(nèi)靜脈(IJV)和股靜脈(FV)替代下腔靜脈進(jìn)行血容量的評估。在他們的研究中(39例IVC-IJV, 22例IVC-FV),盡管測量頸內(nèi)靜脈和股靜脈所花費(fèi)的時(shí)間相較于下腔靜脈有所縮短，但與下腔靜脈變化的相關(guān)性較弱。頸內(nèi)靜脈塌陷指數(shù)較下腔靜脈塌陷指數(shù)有-3.5%的偏倚，即頸內(nèi)靜脈塌陷指數(shù)往往會(huì)被高估。而股靜脈塌陷指數(shù)往往會(huì)被低估(3.8%)。所以根據(jù)目前研究數(shù)據(jù)，臨床上并不推薦采用頸內(nèi)靜脈和股靜脈作為血容量評估的手段。鑒于復(fù)雜的潛在生理機(jī)制，下腔靜脈直徑和呼吸變異度不可能是一個(gè)"全通用"的指標(biāo)。在利用這一指標(biāo)的同時(shí)還需要通過其他診斷指標(biāo)綜合判斷其具體意義。當(dāng)與驗(yàn)前概率和臨床方面相結(jié)合時(shí)下腔靜脈超聲方可以用來診斷容量反應(yīng)性的。

在基礎(chǔ)研究方面，下腔靜脈塌陷的尚無動(dòng)物模型研究，下腔靜脈塌陷程度與血容量丟失的關(guān)系、影響下腔靜脈塌陷的因素等一系列問題在已知研究中都沒有得到系統(tǒng)和肯定答案。此外，下腔靜脈在不同體位下(平臥位、半臥位和側(cè)臥位)所測得的結(jié)果是否存在不同也尚無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)。由于人體的特殊解剖結(jié)構(gòu)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中模擬這一過程較為困難，因此通過心血管的數(shù)學(xué)模型模擬休克狀態(tài)下下腔靜脈的塌陷過程將會(huì)是一條新的思路。

綜上所述，目前關(guān)于下腔靜脈作為容量評估的手段和研究報(bào)道涉及方方面面，但仍缺乏可靠而系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù)支持，從而限制了下腔靜脈塌陷征這一重要影像學(xué)征象在臨床中的應(yīng)用和推廣。因而仍有待更多的基礎(chǔ)和前瞻性臨床研究為下腔靜脈影像學(xué)應(yīng)用于臨床容量評估提供證據(jù)支持。

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