前后有别，各有意义——心脏前、后负荷指标评估

引 言

转眼间血流动力学监测系列课程已经来到了最后一期。在前五期的内容中，我们从监测技术（无创、有创）、实施手段（补液试验、被动抬腿试验、心肺相互作用）、衍生指标（心功率、氧供）等多个维度解析了心排量（CO）。在课程的最后一站，我们将解构心排量的两大影响亦或是贡献因素——前负荷与后负荷。在液体反应性评估中前负荷的临床意义已经可见一斑，事实上，临床上影响前、后负荷的因素纷杂，因而赋予了两者各自的评估价值。

心脏后负荷及临床监测指标

心脏后负荷的概念借鉴了骨骼肌后负荷的界定方式——阻碍肌小节收缩总力-静息态肌小节拉伸力，可以理解为肌肉完成收缩需要克服的阻力。相应地，心脏后负荷为心脏泵血需要克服的阻力¹。以左心室完成的体循环为例，它需要克服从主动脉到右心房的阻力，即总左室后负荷²：

可以理解为，左室后负荷=总外周阻力 (Total Peripheral Resistance, TPR)，TPR也被称为外周血管阻力 (Systemic Vascular Resistance, SVR)。直接测定TPR难度较大，但如果我们将其类比为电阻，套用欧姆定律——电阻=电压/电流，电压对应心脏泵血产生的压力，电流对应心排量，可以得到：

TPR= 80 (MAP-RAP)/ CO  (1)

注：MAP (Mean Arterial Pressure) 平均动脉压， RAP (Right Atrial Pressure) 右心房压力，80为用于单位换算的系数

TPR正常范围³为800-1200 (dyn·s) /cm⁵。如果将CO体表面积标准化，即使用心指数 (CI) 替代CO带入公式 (1)，则可得到TPRI，正常值约在1700~2600 (dyn·s) /cm5·㎡²。

导致TPR发生异常变化的临床因素众多，可结合CI等其他临床指标进行具体分析⁴：

1. TPR降低：常见于药物影响、脓毒症等

低血压是全麻或脊椎麻醉等常见的副作用，TPR明显降低是主要诱因。对于老年人群而言，本身伴随着动脉顺应性的下降，麻醉剂造成低血压更有可能造成心肌缺血等较为严重的临床事件。一项连续纳入60例＞80岁接受髋关节骨折修复术的日本回顾性研究5显示，在蛛网膜下腔麻醉过程中，对比发生或不发生低血压的患者，CO并未发生显著变化；相比之下，发生低血压患者组，蛛网膜下腔穿刺后20分钟内观察到TPR下降的患者比例显著高于未发生低血压患者。该研究提示，脊柱麻醉患者接受TPR补充监测以及时明确TPR的下降，对于预测低血压风险具有积极意义。

除了CO变化外，TPR下降、低血压是脓毒症患者典型的血流动力学改变。然而， CO的变化可能会被心率、后负荷等因素掩盖，因而结合分析TPR可能得出更为准确的预后评估结果。 一项纳入42例脓毒性休克患者的荷兰回顾性研究6对此进行了探讨。该研究对比了生存与死亡结局的患者，发现两组患者基线TPRI相近，但死亡患者组治疗期间TPRI谷值显著低于生存或者组；相比之下，无论基线或是谷值，两组患者CI均无显著差异（如下表）。

无独有偶，另一项中国前瞻性研究考察了基于TPR衍生的另一项指标——后负荷相关心脏性能 (Afterload-related Cardiac Performance, ACP)对于脓毒症患者的预后价值。ACP代表着实际测量 CO与预测CO（基于TPR，数值=394.07×TPR ^-0.64 ）的比值。研究发现，ICU收治第3日，以APC≤78.1%作为cut-off值预测28日死亡风险，灵敏度、特异性分别为92.6%、92.9%，ROC AUC 0.976，预测准确性良好。

2.TPR升高：常见于心力衰竭、心源性休克等  

心脏后负荷可出现急性与慢性升高，前者常见于急性充血性心衰、心源性休克等心脏疾病，而慢性升高常见于主动狭窄、持续性高血压等。如前所述，TPR的计算基于CO，两者存在偶联，因此TPR的急性改变结合CO相关指标可用于严重心脏疾病患者预后评估。Cotter G等人研究⁴发现，与健康人群相比，急性充血性心力衰竭 (Congestive Heart Failure, CHF) 患者、心源性休克、高血压危象、肺水肿患者TPRI存在不同程度升高，其中以肺水肿升高幅度最大。

结合心脏做功指数 (CPI)的变化特征，研究者勾勒了各类危重症人群的血流动力学特征分布谱：

前负荷—无创时代的监测与应用探索

心脏前负荷衡量心脏舒张末期心室的牵张程度，主要受静脉张力及循环容量的影响。前负荷病理性升高常见于心衰、二尖瓣狭窄、二尖瓣反流等；而脓毒症、大出血等导致分布性或低容量性休克常导致前负荷显著降低。肺毛细血管楔压 (Pulmonary Capillary Wedge Pressure, PCWP) 是评价前负荷的经典指标，但需要实施肺动脉插管⁸。在无创血流动力学监测时代，以胸腔液体容量 (Thoracic Fluid Content, TFC) 登上历史舞台。

1. TFC：利用胸腔电阻抗技术测得的心脏前负荷指标

顾名思义，TFC=胸腔血液+胸膜腔内液体+肺间质内液体，在无胸腔积液时，胸腔内血液是主要组成部分，且随心脏搏动发生周期性变化⁹。考虑到循环容量是心脏前负荷的重要决定因素，因而TFC顺理成章地成为前负荷的衡量指标。

将胸腔设定为一个电导体，其中的液体越多越容易导电，也就是电阻越小。早期使用胸腔液体指数 (Thoracic Fluid Index, TFI)的概念来定义胸腔电阻Z₀，因此TFI与胸腔液体实际含量成负相关¹⁰。为了更为直接地反映胸腔液体量，化“负相关”为“正相关”，使用1/Z₀ 来定义TFC定义为。为了方便计量，引入校正系数1000，即：

TFC= 1000/(1000×Z₀), kΩ^-1 (2)

例如Z₀=25 Ω，带入计算并转换单位，TFC=40 kΩ^-1。¹¹

提到TFC，可能会联想到另一个类似的指标——血管外肺水 (Extra-Vascular Lung Water, EVLW)。有别于TFC，EVLW仅反映肺间质内液体含量，因而多用于指示肺水肿状态。两者间比较详见下表。

2. TFC的临床评估价值

（1）联合CO辅助容量状态评估

如前所述，TFC可综合反映胸腔内循环血量、胸腔积液及肺间质水分，因而可结合CO综合判断容量状态，并采取相应的干预措施（见下表）¹⁵：

（2）用于急性呼吸困难快速鉴别诊断

呼吸困难作为急诊最常见的症状，其主要病因可分为心源性与肺源性，两者症状高度相似，常规的超声心动图、胸部X光、放射性血管造影等鉴别诊断手段在急诊中难以实施¹⁴。一项美国前瞻性、观察性研究¹⁵，纳入45例急诊收治的呼吸困难患者，利用生物电阻抗技术Starling快速检测TFC，以明确呼吸困难是否由急性失代偿心衰 (ADHF)所引起。研究发现基线TFC≥78.8/KΩ 用于ADHF鉴别诊断准确性、灵敏度分别为76%、71%，ROC AUC 为0.81，准确性高于既往急诊医师经验性诊断（AUC 0.74）。

值得一提的是，心指数CI也被证实在肺源性与心源性呼吸困难患者中存在显著差异：通过体位变化（坐位至仰卧位），哮喘/COPD相关呼吸困难患者δCI变化显著高于心衰相关呼吸困难患者¹⁶。提示TFC可与CI联合，提升急诊呼吸困难患者鉴别诊断的准确性。

（3）指导术中液体管理

由于TFC可综合指示胸腔血液循环、胸水、肺间质水含量，一些临床研究同样将TFC用于容量评估探索。在血透患者中的研究¹⁷证实，TFC与透析清除水分存在良好的相关性：TFC减少1/kΩ相当200ml水分的清除。

循着该思路，一些研究试图TFC用于更多具有容量评估需求的临床情景中，如术中液体管理。一项韩国的前瞻性、观察性研究¹⁸纳入80例先心病患儿，采用Starling监测TFC、TFCd0（较基线相比TFC的变化率）等血流动力学参数。研究显示，TFCd0与术中液体平衡、术后体重增长均具有显著正相关性（如下图）：

该研究初步验证了TFC监测用于围术期液体管理的可行性。

“瞻前顾后”：前、后负荷结合，指导危重症临床决策¹

如下图所示，血压是危重症患者血流动力学特征最表层的反映，而CO是维持正常血压的前提。后负荷可直接影响血压，由可与前负荷、心肌收缩力共同影响CO影响血压水平。因此在危重症患者的临床血流动力学监测中，以更精细的颗粒度进行评估，即针对前负荷、后负荷水平制定针对性的干预策略，是改善患者临床结局的合理思路。

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参考文献

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