俯卧位对急性呼吸窘迫综合征患者静脉回流的影响

中国医学科学院北京协和医院 翁利 译

东南大学附属中大医院 徐静媛 审

东南大学附属中大医院 常炜/刘玲 述评

中国医学科学院北京协和医院 刁世童/翁利 述评 

目的：探讨俯卧位对急性呼吸窘迫综合征患者静脉回流及决定静脉回流的因素（包括平均体循环充盈压和静脉回流阻力）的影响。

设计：前瞻性单中心研究。

地点：1个拥有25张床位的内科ICU。

患者：22例采用俯卧位的轻度至重度急性呼吸窘迫综合征患者。

干预措施：我们在俯卧位前和俯卧位期间获得心脏指数、平均体循环充盈压和静脉回流阻力（后两者是通过心肺交互作用的方法估算的），并在基线使用呼气末闭塞试验评估容量反应性。

测量与主要结果：俯卧位使平均体循环充盈压从24 mmHg（19~34 mmHg）增加到35 mmHg （32~46 mmHg），可能与俯卧位通气前患者由半卧位变为平卧位有关。在7例有容量反应性的患者中，俯卧位使心脏指数增加 ≥ 15%。在这些患者中，俯卧位使平均体循环充盈压增加 82%（76%~95%），中心静脉压增加33%（21%~59%），平均体循环充盈压与中心静脉压的差值梯度增加144%（83%~215%），而静脉回流阻力增加71%（60%~154%）。另外15例患者中，俯卧位导致心脏指数的改变低于15%，他们在俯卧位后平均体循环充盈压增加28%（18%~56%）（P < 0.05，与心脏指数显著升高的患者相比），中心静脉压增加21%（7%~54%），平均体循环充盈压与中心静脉压的差值梯度增加28%（23%~86%），静脉回流阻力增加37%（17%~77%）。这15例患者中有11例无容量反应性。

结论：俯卧位增加了所有患者的平均体循环充盈压。由此产生的心脏指数的变化取决于（平均体循环充盈压-中心静脉压力）梯度的增加程度、容量反应性和静脉回流阻力的增加程度。只有当静脉回流阻力的增加低于（平均体循环充盈压-中心静脉压力）差值梯度的增

加时，心脏指数才会在有容量反应性患者中增加。

关键词：容量反应性；心肺交互作用；腹内压；平均体循环充盈压；静脉回流阻力

俯卧位（prone positioning，PP）是治疗严重急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome， ARDS）患者的一种方法[1]，它可能使患者呼吸功能改善，死亡率降低[2,3]。一些研究发现俯卧位对血流动力学的影响很小或没有影响[4-6]，而另一些研究则描述了其对血流动力学的不同影响[7]。俯卧位可能通过减少右心室后负荷来减轻右心功能障碍[8]，从而增加心脏指数（cardiac index，CI）[9]。

另外，我 们团队报道了俯卧位可增加有容量反应性患者的心脏前负荷和心脏指数 [10]。我们假设心脏前负荷的增加与腹内（intra-abdominal pressure，IAP）的增加有关，并且腹内压的增加提高了平均体循环充盈压（mean systemic filling pressure，PMS），即静脉回流的正向压力。

然而目前为止，还没有研究通过评估俯卧位对平均体循环充盈压和静脉回流的内在影响证实我们的假设。此外，我们假设俯卧位通过减少内脏灌注来增加静脉回流阻力（resistance to venous return，RVR），这可能会抵消先前的影响，但尚未证实。

我们进行此研究以评估俯卧位对平均体循环充盈压和静 脉回流阻力的影响及其对静脉回流和心输出量的影响。由于患者行俯卧位时需连续两次变换体位，从半卧位到仰卧位和从仰卧位到俯卧位，每次变化体位都可能导致不同的血流动力学效应[11]，因此我们评估了静脉回流的决定因素的变化。

材料和方法

本研究于2018年2月至9月在一所大学医院中有25张床位的内科ICU进行。研究得到了当地机构审查委员会的批准（Comitéour la Protection des Persones，Ile-de-France VII，ID-RCB注册号2012-A01562-41）。

所有患者（或他们的亲属）均同意被纳入这项研究。纳入标准包括存在ARDS[1]、主治医生决定实施俯卧位，以及使用校准的脉搏轮廓分析监测心输出量（PiCCO2 设备，Pulsion Medical Systems，Feldkirchen，德国）。排除标准为年龄≤ 18岁、使用体外膜氧合治疗、不能进行呼气末阻塞（end-expiratory occlusion，EEXPO）试验（不能维持15 s呼吸暂停）。

研究设计

在决定俯卧位时，测量动脉压、中心静脉压（central venous pressure，CVP）、腹内压、气道压、经肺热稀释测定的心脏指数、平均体循环充盈压和静脉回流阻力。有关测量的详细信息，请参阅补充内容（http://links.lww.com/ccm/g74）。特别是，平均体循环充盈压和静脉回流阻力是通过心肺相互作用[12-14]估测的（图S1，http://links.lww.com/CCM/G75；图例，

http://links.lww.com/CCM/G80）。

然后使用呼气末阻塞试验评估容量反应性[15]，即在呼气结束时通气中断15秒，通过脉搏轮廓分析测得心脏指数的最大变化[16]。

在血流动力学变量回到基线后，对患者实施俯卧位。分两个步骤进行：先水平放置躯干，然后将患者转到俯卧位。所有患者均未使用骨盆支撑物。胸部和腹部的前壁直接位于床面上。在俯卧位的血流动力学变量稳定后，15分钟内进行一组新的测量，包括经肺热稀释测量的心脏指数。

由于研究的主要终 点是评估俯卧位对血流动力学的影响，因此在转换为俯卧位后和记录数据之前，不改变呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP）水平和去甲肾上腺素剂量。这些参数可能会干扰结果，因为它们可能会直接改变平均体循环充盈压、中心静脉压或静脉回流阻力[14,17]。

纳入第一批患者后，在血流动力学变量（心脏指数、动脉压）稳定后，增加一组患者平卧位时的测量结果。在对这些患者俯卧位之前，另进行一次经肺热稀释，之后收集一组测量数据。

数据分析

俯卧位心脏指数显著增加的定义是增长≥15%，因为经肺热稀释法的测量心输出量的误差为12% ± 3%[18]。俯卧位对血流动力学的影响在俯卧位引起心脏指数显著升高的患者和其他患者之间存在差异。在EEXPO试验期间心脏指数增加5%被认为是存在容量反应性[15,19]。

统计分析

基于之前的研究[13,14,20]，我们估算需要22例患者纳入研究，使平均体循环充盈压增加≥ 14 mmHg，其在双侧假设中的α风险为5%，β风险为10%。Shapiro-Wilk用于检验连续变量分布的正态性。变量用平均值±标准差或中位数（四分位数）表示。统计分析使用参数检验（Fischer精确检验和配对t检验）或非参数检验（非配对数据的Mann-Whitney检验和配对数据的Wilcoxon检验）。用Pearson卡方检验或Fischer精确检验评估定量数据的分布使用XLSTAT 2017软件（法国巴黎Addinsoft的Microsoft Excel的数据分析和统计）进行统计分析。

结果

患者特征

表1总结了22例入选患者的基线特征。ARDS的病因包括12例（55%）社区获得性肺炎、4例（18%）吸入性肺炎、3例（14%）胰腺炎、2例（9%）机械通气相关肺炎、1例癌性淋巴管炎。

ARDS患者包括4例（18%）重度ARDS（PaO2 /FiO2 ≤ 100mmHg）、15例（68%）中度ARDS（100 < PaO2 /FiO2 ≤ 200 mmHg）和3例（14%）轻度ARDS（200< PaO2 /FiO2 ≤300 mmHg）。17例（ 77%）患者 PaO 2 /FiO 2比 值 ≤ 1 50mmHg。在 2 2例患者中，8例（36%）超重[体重指数（body mass index，BMI）=25~29.9 kg/m2 ]，4例（18%）肥胖（BMI ≥30 kg/m2 ），其中包括2例极度肥胖患者（BMI ≥40 kg/m2 ）。BMI ≥25 kg/m2 [15 mmHg（13~17 mmHg）]患者的腹内压高于BMI< 25 kg/m2的患者[8mmHg（6~9 mmHg）；P = 0.0006）]。11例（50%）

患者基线时有容量反应性，与无容量反应性患者相比，总液体平衡差异[分别为1245 mL/d（10731625 mL/d）和1480 mL/d（351~2089 mL/d）]无统计学意义（P = 0.85）。

俯卧位后15分钟内对呼吸的影响

俯卧位时PaO2/FiO2比值升高不明显。呼吸系统的顺应性、总呼气末正压和平台压在俯卧位后与俯卧位前相比无明 显变化（表S1，http://links.lww.com/CCM/G76）。

俯卧位15分钟内对血流动力学的影响

从半卧位到俯卧位，平均体循环充盈压增加了11mmHg（7~17 mmHg），相应地增加了55%（26%~82%）（P < 10- 6）（ 图S2， http://links.lww.com/CCM/G82；图例，

http://links.lww.com/CCM/G80）。同时，中心静脉压增加22%（11%~67%）（P < 0.001），Pms-CVP差值梯度增加59%（26%~104%）（P < 10-4）。同时，静脉回流阻力增加了53% （22%~87%）（P < 10-4），心脏指数增加了8%（3%~16%）（P = 0.033）（表S1，http://links.lww.com/CCM/G76）。俯卧位对平均体循环充盈压、中心静脉压、静脉回流阻力和心脏指数的血流动力学影响不依赖于PaO2 /FiO2 水平、BMI、基线时的腹内压水平或俯卧位期间腹内压的变化、ARDS病因或每日液体平衡（表S2，http://links.lww.com/CCM/G77；表S3，http://links.lww.com/CCM/G78；表S4，http://links.lww.com/CCM/G79；表S5，http://links.lww.com/CCM/G80）。

半卧位基线时，13例（60%）患者的腹内压≥ 12 mmHg，1例患者的腹内压≥ 20mmHg。在半卧位和俯卧位之间，腹内压增加了41%（17%~68%）（P < 10-3）（表S1，http://links.lww.com/CCM/G76）。俯卧位时，20例患者的腹内压≥ 12 mmHg， 其中6例患者的腹内压≥ 20 mmHg。在基线腹内压 ≥ 12 mmHg的患者中，腹内压小于12 mmHg的患者平均体循环充盈压水平较高[分别为19（15~24）mmHg和30（23~38）mmHg； P = 0.033]。

俯卧位心脏指数增加≥15%的患者

7例俯卧位患者心脏指数增加≥15%。在这些患者中，心脏指数增加了17%（17%~26%）（P < 0.001）（表2和图1）。所有这些患者在基线时都存在容量反应性[呼气末堵塞试验导致心脏指数增加9%（9%~20%）]。如表2和图2所示，在俯卧位过程中，平均体循环充盈压的增加幅度大于中心静脉压，因此（Pms-CVP）差值梯度增加。同时，静脉回流阻力增加的幅度低于（Pms-CVP）差值梯度。

俯卧位心脏指数增加≤15%的患者

15例患者使用俯卧位时心脏指数增加≤15%（表2和图2）。这些患者在俯卧位期间，（Pms-CVP）差值梯度增加的幅度小于心脏指数增加≥15%的患者（P = 0.002）（图S3，http://links.lww.com/CCM/G81；图例，http://links.lww.com/ccm/g80）。同时，静脉回流阻力的增加幅度低于其他患者，但差异不显著（P = 0.07）。

在这15例心脏指数增加≤15%的患者中，11例患者在俯卧位前无容量反应性，4例患者在俯卧位前有容量反应性（图2）。在11例无容量反应性的患者中，（Pms-CVP）差值梯度增加的幅度低于俯卧位心脏指数增加≥15%的患者（P = 0.03）（图2）。在11例无容量反应性的患者中，10例患者在俯卧位期间心脏指数变化≤ 15%，1名患者心脏指数下降≥ 15% （图2）。

在4例有容量反应性的患者中，心脏指数增加≤ 15%的俯卧位患者，（Pms-CVP）差值梯度增加115%（85%~143%）。同时，静脉回流阻力增加了77%（63%~117%）。在这些患者中，基线时的腹内压为11 mmHg（6~15 mmHg），俯卧位组增加了29%（8%~228%）。在这4例患者中，3例患者在俯卧位期间心脏指数变化没有超过15%，1例患者心脏指数下降≥15% （图2）。

从半卧位向仰卧位转换的效果

我们收集了1 5例患者从半卧位移至仰卧位的数据。 这 些患者中，从半卧位转换到仰卧位显著降低了30% （21%~34%）的腹内压（表3）。同时，平均体循环充盈压增加12%（1%~20%）。在这些患者中，观察到从半卧位到俯卧位的平均体循环充盈压增加了31% （2%~40%）。静脉回流阻力无明显变化。心脏指数显著增加4%（1%~6%）。这表示这些患者从半卧位到俯卧位心脏指数增加了33%（16%~49%）（表3）。

在这15例患者中，有6例患者存在容量反应性。为半卧位转为平卧位的过程中，（Pms-CVP）差值梯度增加[15 mmHg （10~19 mmHg）vs 12 mmHg（8~16 mmHg）； P = 0.046]， 而静脉回流阻力没有改变。心脏指数也增加了[3.8（3.2~4.0）vs 3.6（3.0~3.8）L/min/m2 ；P = 0.031]。在7例前负荷无反应的患者中，（Pms-CVP）差值梯度、静脉回流阻力和心脏指数没有变化。

讨论

在ARDS患者中，我们观察到俯卧位显著增加了所有患者的平均体循环充盈压，但对心脏指数的影响取决于容量反应性、（Pms-CVP）差值梯度增加和静脉回流阻力增加之间的 相互作用。心脏指数仅在存在容量反应性患者增加 ≥ 15%使静脉回流阻力的增加不能抵消平均体循环充盈压的增加。在无容量反应性患者中没有观察到心脏指数增加≥ 15%。

在以往的一项研究中，我们观察到俯卧位增加了心脏前负荷，还增加了部分患者的心脏指数[10]。本研究旨在明确其潜在的影响。心脏指数基本上由 （Pms-CVP）/静脉回流阻力决定，因此理论上讲，俯卧位对心脏指数的影响应取决于三个因素。第一个是平均体循环充盈压的增加，其取决 于降低躯干时动员的血量和俯卧位期间腹内压的增加。第二个指标应该是容量反应性，它决定了（Pms-CVP）梯度。第三个是静脉回流阻力的增加，它可能会抵消（Pms-CVP）梯度的增加。

我们的结果证实了这些假设。首先，所有患者的平均体循环充盈压均增加，而不仅仅见于心脏指数随俯卧位增加的患者。与输液一样，容量反应性决定了中心静脉压的增加幅度[13]；存在容量反应性时，中心静脉压增加的幅度小于平均 体循环充盈压，进而使（Pms-CVP）梯度增加。无容量反应性时，中心静脉压的增加程度几乎等同于平均体循环充盈压。静脉回流阻力的变化也起到了一定作用。在一些存在容量反应性的患者中，腹内压和静脉回流阻力的增加很大，超过了（Pms-CVP）梯度的增加。

事实上，腹内压并不是俯卧位引起心脏指数改变的唯一决定因素，这种效应与腹内压的基线或变化之间没有直接关联。然而，我们在腹内压升高幅度最大的2例患者中发现，腹内压增加过多可能引起心脏指数下降。静脉回流阻力的增加可能由于腹内压的增加（已有报道[10,21]），但也取决于中心血容量，因为当腹内压增加时，低血容量会促进下腔静脉闭塞[22]。

在15例患者中，我们观察到降低躯干明显增加了平均体循环充盈压。这可能是由于静脉血液的重力转移造成的，因为在被动抬腿试验[11]中，在抬腿之前先放下躯干时会发生这种情况。尽管在被动抬腿[23]时可以观察到腹内压同时下降， 但平均体循环充盈压还是会增加，这可能是膈肌的压力减轻所致。在存在容量反应性患者中，降低躯干可以增加心脏指数，模拟扩容的效果，因此这个简单的体位动作是应对循环衰竭的第一个紧急措施。

以上结果具有重要的临床意义。俯卧位的血流动力学效应不容忽视。平均体循环充盈压的增加甚至比补液期间更大[13]，显著增加了一些患者的心脏指数。但也可能在一些患者中造成心脏指数的大幅下降。这些效应既不是通过影响容量反应性引起，也不是通过影响基线腹内压引起，很难预测，因此应该严密监测。

我们研究的第一个局限是样本量很小。但在研究开始前我们已估算出样本量。第二，大多数患者的腹内压在基线时升高，但我们只观察到一例患者腹内压非常高。第三，人群具有异质性，特别是在ARDS病因方面。此外，我们还纳入了少数仅有非肺源性ARDS的患者。第四，俯卧位后立即进行测量，而之后的血流动力学效应可能会有所不同。其他现象也可能会干扰对俯卧位对后续血流动力学效应的影响。第五，我们没有像以前肺动脉导管那样研究俯卧位对肺血管阻力的影响[10]。目前的重点是平均体循环充盈压和静脉回流阻力。 最后，没有在整个人群研究降低躯干本身的效应。

结论

俯卧位引起平均体循环充盈压显著增加，部分原因是从半卧位向仰卧位转移，部分原因是从仰卧位向俯卧位转移。它还导致中心静脉压、（Pms-CVP）梯度和静脉回流阻力的增加。俯卧位对心脏指数的影响可变，取决于（Pms-CVP）差值的增加、静脉回流阻力的增加和容量反应性之间的平衡。

All authors:Universite Paris-Saclay,AP-HP,Service de mede-cine intensive-reanimation,Hopital de Bicetre,DMU CORREVE, Inserm UMR S_999, FHU SEPSIS, Groupe de recherche cli-nique CARMAS,Le Kremlin-Bicetre,France.

Supplemental digital content is available for this article. Direct URL citations appear in the printed text and are provided in the HTML and PDF versions of this article on the journal's website (http://journals./ww.com/ccmjournal).

Dr. Teboul received funding from Gettinge/Pulsion medical systems. Dr. Monnet received funding from Pulsion Medical Systems. The remaining authors have disclosed that they do not have any potential conflicts of interest.

Address requests for reprints to: Christopher Lai,MD, Service de médecine intensive-réanimation， Höpitaux universitaires Paris-Saclay,Hopital de Bicetre,78 rue du General Leclerc, Le Kremlin-Bicetre,94270 France.E-mail:christopher.lai@aphp.fr

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专家述评

常炜 / 刘玲 东南大学附属中大医院重症医学科

俯卧位通气可改善大部分急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者的氧合，并且可以降低中重度ARDS患者病死率[1]。但是俯卧位通气对于静脉回流量的影响因患者而异[1]。俯卧位可能通过改变体循环平均充盈压（Pms）、中心静脉压（CVP）以及静脉回流阻力（RVR），而影响静脉回流，但这一理论并未经过临床研究证实。

Lai等发表了设计精巧的前瞻性、单中心研究，通过心肺交互的方法测定Pms及RVR，分析俯卧位对不同ARDS患者静脉回流及其相关因素的影响[2]。研究发现，ARDS患者由半卧位转换为俯卧位后腹内压（IAP）、Pms、CVP、Pms-CVP差值以及RVR增加，由于不同患者上述指标在俯卧位后增加的幅度不同，导致患者最终出现静脉回流增加、不变或降低的差异。22名患者中，7名患者俯卧位后静脉回流明显增加（心输出量升高超过15%），这些患者均有容量反应性，且在俯卧位后Pms-CVP明显升高（144%），而RVR中等程度升高（71%）。13名患者俯卧位后静脉回流无明显增加，其中10名无容量反应性，2名患者静脉回流降低（1名无容量反应性），这2名患者在俯卧位后均表现为IAP及RVR明显增加，但Pms-CVP差值增加不明显。

因此，对于具有容量反应性的患者而言，俯卧位后静脉回流（心输出量）的变化方向取决于Pms-CVP及RVR的增加哪个因素起主要作用。俯卧位后腹内压明显增 加且心输出量降低的无容量反应性患者，RVR增加为主要因素。虽然本研究样本量较小，但是仍不难看出俯卧位对绝大多数患者静脉回流没有不良影响，还可能增加部分有容量反应性的患者的静脉回流。但是研究也发现，俯卧位通气对静脉回流的影响不依赖于基线的氧合指数、体重指数、腹内压水平、ARDS原因及每日液体平衡，临床很难通过上述指标评估俯卧位对血流动力学的影响。

虽然大部分ARDS患者俯卧位通气后心输出量升高或维持不变，但俯卧位通气导致腹内压增加是否会影响腹腔脏器的灌注仍然是临床关注的焦点。目前研究显示对于俯卧位前腹内压不高的ARDS患者，俯卧位并未减少肾血流指数和肾小球滤过率[3]，也不影响通过吲哚菁绿清除率评估的肝血流和通过胃-PaCO2 差反映的胃黏膜灌注[4,5]。

腹腔内脏器官的灌注取决于平均动脉压和内脏动脉 的临界关闭压的差值，而内脏动脉的临界关闭压容易受到周围压力的影响。如果腹内压升高导致内脏动脉的临界关闭压升高，可 引起内脏的灌注减少。因此，在俯卧位通气时，特别是对于腹内压升高的患者，需要密切监测腹内压的变化，及其对内脏器官灌注和心输出量的影响。

参考文献

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刁世童 / 翁利  北京协和医院内科ICU

俯卧位通气是治疗ARDS等严重肺部疾病的常用通气手段。在我们以往的认知中，俯卧位可促使塌陷肺泡复张、改善呼吸系统顺应性、促进痰液引流，但俯卧位对循环的影响尚未被重症医生所熟知。除心功能外，静脉回流对于血流动力学管理的重要性也愈加重要。该团队之前的研究观察到俯卧位对前负荷及CI的影响，此次另辟蹊径，证实了静脉回流参与其中。

何为前负荷？前负荷是心室舒张末期的容积，以压力指标或容量指标表示，CVP就是临床中最常用的前负荷指标，但CVP的绝对值具有很大的局限性。本研究发现俯卧位后CVP增加，但仅有部分患者出现CI增加，而CI增加组，CVP增幅小于体循环充盈压，这再次证实CVP的绝对值并不等于我们所关心的前负荷或者从增加容量负荷中获益的可能性。容量反应性是前负荷和心功能的综合反映，具有更实际的临床意义。研究证实了容量反应性阳性的患者行俯卧位可以增加心输出量，对临床工作有实际指导意义。

既往认为血流动力学不稳定是俯卧位的禁忌症，但是如何定义血流动力学不稳定？既要考虑其不稳定程度，又要考虑其不稳定的类型。对于存在容量反应性，同时低氧的休克患者，相对稳定时尽早俯卧位也许既可以避免容量过负荷，又改善心输出量，同时改善患者氧合状况。但也需要临床医师在行俯卧位前观察患者体位、输液等因素对血流动力学的影响，并对外部刺激导致的血压波动、心律失常等情况进行充分评估，提前预备好处理措施。

本研究选取的样本为ARDS患者，虽然研究重点为俯卧位对平均体循环充盈压和静脉回流阻力的影响，但氧合是否改善也是重症医生所关心的。文中未提及俯卧位改善氧合机制，我们可以推测静脉回流增加，改善通气血流比，从而改善氧合。