今天想跟大家讨论的是静脉氧代谢,我们到底该怎么来认识这个问题。这个题目本身没有利益冲突,我们先从两个病例开始讲。
第一个病例,是一位 42 岁的男性患者,大家能从 CT 上看到相关表现,这个病人入 ICU 之后,医生忽然发现他的颈内静脉球部的血氧饱和度达到了 95%。这个病例是其他医院的,印象里当时那个主任给我打电话问:杜老师,为什么颈内静脉的血氧饱和度这么高?我问:是颈内吗?他说:是。这是个很有意思的问题,我们就会面临一个思考:为什么颈内静脉的血氧饱和度会显著升高?我们先不给出答案,再看另一个病例。
第二个病例同样是其他医院的,印象里是广东的一家医院,患者是 63 岁男性,既往有冠心病、高血压病史,在当年 10 月下旬出现了主动脉夹层破裂,大家能在增强 CT 上非常明显地看到夹层表现,随后患者接受了急诊手术,手术做得非常成功。术后五天患者顺利拔管,但术后出现了急性肾损伤,表现为少尿、无尿,因此给患者做了 CRRT 治疗。同时这个患者术后还有谵妄,这也是大家临床中常见的情况。因为这个患者情况特殊,医生希望尽可能减少动脉血气的检查次数,恰好患者在做 CRRT,就通过股静脉抽取静脉血,观察静脉血氧饱和度的变化。
大家会发现,患者 10 月 20 号做的急诊手术,到 11 月上旬、中旬的时候,股静脉的血氧饱和度从最初的 67%,下降到了 10%~20%,医护人员都非常紧张。为什么紧张?因为在 10 月底的时候,患者就出现过一次这种情况:当时静脉血氧饱和度原本在 50% 左右徘徊,突然一天掉到了 15%,紧接着患者心跳骤停,静脉血氧饱和度下降和心跳骤停几乎同步发生,所幸后续复苏成功,静脉血氧饱和度也随之回升。当时对于患者静脉血氧饱和度骤降,没有明确的解释,这次再次下降,大家格外紧张,担心患者再次心跳骤停,所以就面临一个关键问题:如何鉴别诊断,到底是什么原因引起的静脉血氧饱和度显著下降?
这两个病例,采血的静脉部位不同,但都出现了静脉血氧饱和度的异常,一个升高、一个降低,该怎么解释?其实回顾文献,我们最早接触、这些年也更多谈到的是中心静脉血氧饱和度,大家应该都知道,早年的脓毒症指南中明确,复苏的目标是让中心静脉血氧饱和度维持在 70% 以上。2014 年,《重症医学》杂志发表了欧洲重症医学会关于休克的共识,其中在休克诊断部分提到,如果患者留置了中心静脉导管,建议测定中心静脉血氧饱和度,这个指标能帮助我们评估休克的类型、判断心输出量是否足够,同时也能指导临床治疗。
而大家真正开始认识到中心静脉血氧饱和度的重要性,对于国内大多数同仁来说,更多是来自 2001 年《新英格兰医学杂志》发表的 Rivers 研究,也就是早期目标指导治疗(EGDT)的研究。这个研究之所以受关注,是因为它证实,通过早期目标指导治疗,能将感染性休克患者的住院病死率从 46.5% 下降到 30.5%,统计学有显著差异。这个研究的核心做法是,对于感染性休克或严重脓毒症患者,临床复苏要达到这些目标:平均动脉压维持在 65mmHg 以上(实际是 65~90mmHg),中心静脉血氧饱和度维持在 70% 以上。正是这个阳性研究结果,让我们越来越多地关注中心静脉血氧饱和度。
现在我们回到最基础的生理学知识,静脉血氧饱和度到底意味着什么?首先大家都知道,氧输送(DO2)= 心输出量(CO)× 动脉血氧含量(CaO2);氧耗(VO2)= 心输出量(CO)× 动静脉血氧含量差值(CaO2-CvO2),这是根据 Fick 定律推导的公式。如果我们只关注氧耗,能看到它和心输出量、动脉及静脉血氧含量相关。
上学时生理课老师讲过,氧在血液中的存在形式有两种:一种是和血红蛋白化学结合的氧,一种是物理溶解的氧。因此动脉血氧含量的计算公式为:CaO2=Hb×SaO2×1.34 + PaO2×0.0031;静脉血氧含量 CvO2=Hb×SvO2×1.34 + PvO2×0.0031。如果我们将物理溶解的氧忽略不计,氧耗的公式就可以简化为:VO2=CO×Hb×(SaO2-SvO2)。将这个公式变形,就能得到静脉血氧饱和度的核心公式:SvO2=SaO2 - VO2/(CO×Hb)。这里说的静脉血,实际是混合静脉血,临床中我们也可以用中心静脉血替代混合静脉血,因此中心静脉血氧饱和度(ScvO2)也适用这个公式。
2014 年发表的一篇综述也证实了这一公式的临床意义:左上角的图显示,中心静脉血氧饱和度和动脉血氧饱和度呈明显正相关;左下角显示,中心静脉血氧饱和度和心输出量呈正相关;右上角显示,其与氧耗呈负相关;右下角显示,其与血色素呈正相关。因此过去的诸多研究都证实,中心静脉血氧饱和度是一个非常敏感的临床指标,它和患者的容量状态(无论低血容量性休克还是失血性休克)、乳酸水平、心跳骤停患者自主循环恢复(ROSC)都密切相关。
了解这些生理、病理生理知识,对临床医生来说有什么实际意义?我们回到核心公式,如果将动脉血氧饱和度、氧耗、血色素这三个指标视为相对稳定的状态,那么中心静脉血氧饱和度(或混合静脉血氧饱和度)和心输出量之间呈明显的正相关关系。这个理论推导是否有临床证据?北欧的一项研究给出了答案:研究纳入了一组感染性休克患者,分别测定每位患者的中心静脉血氧饱和度和心指数,结果发现二者确实呈明显正相关,和理论推导完全一致。研究还找到了一个临界值:中心静脉血氧饱和度≥64% 时,判断患者心指数≥2.5L/(min・m²) 的阳性预测值和阴性预测值均为 91%(?),这个判断的准确性非常高。
中心静脉血氧饱和度和心输出量、心指数的相关性,对我们解读临床研究有什么提示?大家都知道,Rivers 研究之后,有三项多中心临床研究试图验证 EGDT 是否能改善患者临床结局,分别是美国的 PROCESS 研究、澳洲的 ARISE 研究、英国的 PROMISE 研究,但可惜的是,这三项研究的结果均为阴性,没有证实 EGDT 能改善感染性休克患者的临床结局。
为什么 Rivers 研究是阳性,而后续三项研究是阴性?有很多学者从不同角度解读,今天我们从中心静脉血氧饱和度的角度分析:首先,Rivers 研究入选的患者,入组时中心静脉血氧饱和度仅为 49%,不到 50%;但后续研究发现,临床中纳入的感染性休克患者,中心静脉血氧饱和度大多是升高的,基本在 70% 以上。荷兰的一项研究也证实:观察 125 例感染性休克患者,仅 8 例(6%)的中心静脉血氧饱和度低于 60%,更不用说 50%。换句话说,感染性休克患者的中心静脉血氧饱和度,多数是偏高的,而非偏低的。
结合核心公式,Rivers 研究入选的患者中心静脉血氧饱和度不到 50%,基本可以推断其心输出量是显著降低的,这类患者并非感染性休克典型的 “高排低阻”,而是 “低排” 状态。那为什么 Rivers 研究中的患者心输出量会降低?我们再看 Rivers 研究的细节:研究共纳入 263 例患者,随机分为两组,蓝组是标准治疗组,橙组是 EGDT 组。在最初 6 小时的治疗中,两组的液体入量差异显著:EGDT 组入量 5000ml,标准治疗组仅 3500ml;但最初三天的总入量两组无差异,均为 13000ml。这说明 EGDT 组的核心是早期积极补液,避免了晚期大量补液的风险。
再看两组患者的中心静脉血氧饱和度变化:入组时(0 小时)两组无差异,经过治疗后,两组的中心静脉血氧饱和度均升高,但 EGDT 组升高更显著:从最初的 49% 升高到 77%,而标准治疗组升高幅度低。结合核心公式,EGDT 组中心静脉血氧饱和度的显著升高,提示其心输出量随早期补液得到了明显提升。
这就解释了 EGDT 研究的争议点:我们对比 Rivers 研究和 ARISE 研究的入选标准,发现关键差异 ——Rivers 研究的患者,是在输注 20~30ml/kg 晶体液后病情无改善才入组;而 ARISE 研究的患者,入组前平均输注了 35ml/kg 晶体液,比 Rivers 研究多 10ml/kg。同时,ARISE 研究最初 6 小时的液体入量,EGDT 组 1900ml,标准治疗组 1700ml,仅差 250ml,补液强度差异极小。而 PROCESS、ARISE、PROMISE 三项研究入选的患者,入组时中心静脉血氧饱和度均在 70% 以上,提示其心输出量并未降低,也无明显的低血容量状态。
因此对 EGDT 研究争议的核心解读是:Rivers 研究入选的是早期补液后仍低血容量、心输出量降低的感染性休克患者,这类患者通过早期积极液体复苏,能提升心输出量,进而改善预后;而后续三项研究入选的患者,入组前已接受充分补液,无明显低血容量,心输出量未降低,此时再强调积极液体复苏,无临床获益。
基于这个结论,我们团队做了一项临床研究:纳入 40 例患者,观察快速补液前后的指标变化,将患者分为有补液反应组(蓝组,心指数 CI 增加≥1.0)和无补液反应组(CI 无明显变化)。我们想探讨:在无直接心输出量监测的情况下,哪个指标能有效判断补液后心输出量是否升高?结果发现:心率、中心静脉压(CVP)的变化在两组无差异;但中心静脉血氧饱和度的变化差异显著:18 例有反应的患者,ScvO2 升高 7.5 个百分点;22 例无反应的患者,ScvO2 下降 0.4 个百分点,统计学有显著差异。
我们进一步确定了临界值:补液后中心静脉血氧饱和度升高≥5 个百分点,提示心输出量显著升高。这个判断标准的准确率 0.88、敏感性 0.78、特异性 0.95,优于 CVP、平均动脉压,也优于临床关注的中心静脉 - 动脉二氧化碳分压差(Pcv-aCO2)。同时,补液后心指数的变化和中心静脉血氧饱和度的变化,呈明显的正相关关系。
这一研究的临床价值在于:在无有心输出量监测设备的情况下,可通过补液前后中心静脉血氧饱和度的变化,判断患者是否有补液反应、心输出量是否升高。该方法无需特殊设备,血气分析仪为临床常规设备,且对患者无特殊要求(不像下腔静脉变异度、脉压变异度,受自主呼吸、心律失常、潮气量等因素影响)。
但该方法也有局限性:快速补液(即使仅 500ml)会导致患者血色素被稀释而下降,同时心输出量增加可能伴随氧耗升高。而根据核心公式,血色素下降、氧耗升高,都会导致中心静脉血氧饱和度下降。因此临床中如果观察到补液后 ScvO2 升高,可明确判断心输出量升高;但如果 ScvO2 未升高,可能是无补液反应,也可能是受血液稀释、氧耗升高的影响,需综合判断。
现在我们回到最初的两个病例,解析静脉血氧饱和度异常的原因。
第一个病例:左侧大脑半球大面积脑梗死患者,左侧颈内静脉血氧饱和度 95%,为什么?首先要明确采血部位:是病变侧还是健侧?如果是健侧,难以解释;但如果是病变侧(左侧),原因就很明确:病变侧大脑半球因大面积梗死,脑细胞的氧耗几乎完全消失,因此颈内静脉的血氧饱和度几乎接近动脉血氧饱和度,和动脉血的差异极小。而该病例的实际情况正是如此:左侧(病变侧)颈内静脉血氧饱和度 95%,右侧(健侧)约 70%,符合这一解释。也正因如此,患者的神经系统预后极差。
第二个病例:主动脉夹层术后、CRRT 治疗中,患者从股静脉采血,血氧饱和度从 70% 左右降至 10%~20%,为什么?这里要注意:股静脉血氧饱和度并非混合 / 中心静脉血氧饱和度,其对应的公式需做调整,即股静脉 SvO2=SaO2 - 下肢局部 VO2/(下肢局部血流 Q×Hb)。此时的氧耗并非全身氧耗,而是股静脉引流的下肢、盆腔组织 / 器官的局部氧耗;血流也非全身心输出量,而是下肢的局部血流。
结合这个修正公式,分析股静脉血氧饱和度骤降的原因,需从四个维度入手:①动脉血氧饱和度(SaO2)是否显著降低;②局部氧耗(VO2)是否显著升高;③局部血流(Q)是否显著减少;④血色素(Hb)是否显著降低。
逐一分析:①动脉血氧饱和度可通过脉氧、动脉血气快速判断,该患者无明显降低,排除;②患者术后卧床,无肢体活动,下肢 + 盆腔的局部氧耗不可能显著升高,无法解释饱和度从 70% 降至 20%,排除;因此核心原因聚焦在血色素降低和下肢局部血流减少。
后续检查证实:患者出现了消化道出血,血色素随出血显著下降,这是股静脉血氧饱和度骤降的主要原因;同时,消化道出血导致的失血性休克,使下肢局部血流灌注减少,进一步加重了血氧饱和度的下降。在加用替格瑞洛、输血等治疗后,患者血色素稳定,股静脉血氧饱和度也逐渐回升至 60% 左右,验证了这一诊断。当然,下肢局部血流减少的结论为临床推测,无直接监测证据,但这是最合理的解释。
接下来是提问环节,沈主任提出了临床中常见的问题:临床中遇到感染性休克患者,中心静脉血氧饱和度显著升高(80%~90%),临床上补液治疗无效果,该如何看待这个问题?
这个问题有明确的临床研究答案,是法国学者做的一项观察性研究:该研究为单中心回顾性队列研究,纳入 150 余例感染性休克患者,入选标准为患者的中心静脉血氧饱和度均在 70% 以上(即偏高)。研究发现了一个有趣的结果:死亡患者的中心静脉血氧饱和度平均 85%,存活患者平均 95%,两组有显著的统计学差异。
如何解读这一结果?结合核心公式,动脉血氧饱和度无进一步升高的空间(最高 100%),因此中心静脉血氧饱和度显著升高的核心原因有两个:①心输出量显著升高:这类患者是感染性休克典型的 “高排低阻”,心输出量无降低,此时讨论 “前负荷不足” 无任何临床价值,也无需补液;②氧耗显著降低:感染性休克患者存在线粒体功能障碍,导致氧的利用障碍,这是氧耗降低的核心原因,也是中心静脉血氧饱和度偏高的重要因素。
而死亡患者的中心静脉血氧饱和度更高(85%),提示其氧耗受线粒体功能障碍的影响更显著,组织氧利用障碍更严重,因此病死率更高。这一结果也给临床带来了提示:对于中心静脉血氧饱和度显著升高的感染性休克患者,无法通过提高心输出量、增加氧输送来改善组织缺氧,这并非临床治疗的出路。
同时还要明确:这类患者心输出量升高是感染性休克的继发反应,根源是血管张力不足,而非心功能异常,因此不能直接干预心输出量(如使用 β 受体阻滞剂),否则会导致心输出量降低,加重病情;而线粒体功能障碍,目前临床尚无有效的干预手段,仅能对症支持。
最后是总结环节,本次讲座做了核心总结:
1.中心静脉血氧饱和度(ScvO2)是临床常用指标,在 EGDT 研究后被广泛应用,但后续三项多中心研究让临床医生产生了困惑,本次讲座从病理生理学基础出发,清晰解读了这一争议,核心是入选患者的基础状态不同(是否低血容量、心输出量是否降低)。
2.重症医学的核心是病理生理学,对任何临床指标的解读,都必须基于基础的病理生理知识,只有准确理解指标的含义、影响因素,才能正确使用,否则会误导临床行为,这是 ICU 医师的基本功。
3.中心静脉血氧饱和度的临床价值显著:可判断心输出量、指导补液反应、辅助休克的鉴别诊断,且该指标获取简便,无需特殊设备,适合临床广泛应用,尤其是基层医院。
休克氧代谢(中心静脉血氧饱和度)
以中心静脉血氧饱和度(ScvO2) 为核心,从生理公式→临床意义→研究争议→临床应用→特殊病例解析,层层递进,结合图表可视化关键信息,突出临床实用性。
一、经典病例引入(临床问题导向)
病例序号 | 患者基本情况 | 核心异常 | 采血部位 | 临床困惑 |
1 | 42 岁男性,左侧大脑半球大面积脑梗死,入 ICU | 血氧饱和度 95%(显著升高) | 颈内静脉(病变侧) | 为何颈内静脉血氧饱和度显著升高? |
2 | 63 岁男性,主动脉夹层术后,CRRT 治疗,急性肾损伤、瞻望 | 血氧饱和度从 67% 降至 10%~20%(显著降低) | 股静脉 | 为何股静脉血氧饱和度骤降,且与心跳骤停相关? |
核心问题:不同部位静脉血氧饱和度异常,该如何结合病理生理解读? |
二、核心生理基础(公式推导 + 影响因素)
1. 氧代谢核心公式(Fick 定律)
基础公式
DO_2=CO×CaO_2(氧输送 = 心输出量 × 动脉血氧含量)
VO_2=CO×(CaO_2-CvO_2)(氧耗 = 心输出量 × 动静脉血氧含量差)
血氧含量公式(忽略物理溶解氧,临床简化版)
CaO_2=Hb×SaO_2×1.34;CvO_2=Hb×SvO_2×1.34
ScvO2 核心公式(临床最常用)
中心静脉血氧饱和度(ScvO₂)= 动脉血氧饱和度(SaO₂)-(氧消耗量(VO₂) ÷(心输出量(CO)× 血红蛋白浓度(Hb)))
注:ScvO2 为中心静脉血氧饱和度,可替代混合静脉血氧饱和度(SvO2)用于临床判断。
2. ScvO2 的影响因素及相关性
ScvO2 与 4 个指标密切相关,核心公式直接反映其关系,临床研究也证实了相关性:
•✅ 正相关:SaO_2(动脉血氧饱和度)、CO(心输出量)、Hb(血色素)
•❌ 负相关:VO_2(氧耗)
SaO2 ↑ → ScvO2 ↑;CO ↑ → ScvO2 ↑ Hb ↑ → ScvO2 ↑;VO2 ↑ → ScvO2 ↓ |
三、ScvO2 与心输出量(CO)的核心关系
1. 核心结论
在SaO_2、VO_2、Hb相对稳定时,ScvO2 与 CO 呈显著正相关,这是 ScvO2 临床应用的理论基础。
2. 临床研究证据
北欧感染性休克研究:
•ScvO2≥64% 时,判断 CI≥2.5L/(min・m²) 的阳性 / 阴性预测值均为 91%,准确性极高。
•证明 ScvO2 可作为无创判断心输出量的替代指标。
四、EGDT 研究争议的核心解读(临床重点)
1. 研究对比表(关键差异)
研究名称 | 地区 | 入组时 ScvO2 | 入组前补液量 | 6 小时补液量差异 | 研究结果 |
Rivers(EGDT) | 美国 | 49%(显著降低) | 20~30ml/kg | 5000ml vs 3500ml(差异大) | 阳性(病死率显著下降) |
PROCESS | 美国 | ≥70%(偏高) | 充分补液 | 极小 | 阴性 |
ARISE | 澳洲 | ≥70%(偏高) | 35ml/kg(更多) | 1900ml vs 1700ml(差异小) | 阴性 |
PROMISE | 英国 | ≥70%(偏高) | 充分补液 | 极小 | 阴性 |
2. 争议核心解读流程图
Rivers研究:ScvO2低→提示CO低→原因为低血容量→早期积极补液→CO升高→ScvO2升高→改善预后 ↓ 后续三项研究:ScvO2高→提示CO未低→无明显低血容量→早期积极补液无获益→研究阴性 |
3. 临床启示
EGDT 的核心是早期识别并纠正低血容量,而非单纯追求 ScvO2≥70% 的数值,临床需个体化判断,而非机械执行指标。
五、ScvO2 用于判断补液反应(临床实用价值)
1. 团队临床研究结果
指标 | 有补液反应组(CI↑≥1.0) | 无补液反应组(CI 无变化) | 统计学差异 |
心率变化 | 无差异 | 无差异 | 无 |
CVP 变化 | 无差异 | 无差异 | 无 |
ScvO2 变化 | 升高 7.5 个百分点 | 下降 0.4 个百分点 | 有显著差异 |
2. 临床判断标准(金标准)
补液后 ScvO2 升高≥5 个百分点,提示存在补液反应、CO 显著升高。
•准确率:0.88;敏感性:0.78;特异性:0.95
•优于 CVP、MAP、Pcv-aCO2,为无 CO 监测设备时的首选指标。
3. 方法局限性
补液后血液稀释(Hb↓)、氧耗升高(VO2↑) 会导致 ScvO2↓,因此:
•ScvO2↑→明确有补液反应
•ScvO2 未↑→需综合判断,排除上述干扰因素
六、特殊部位静脉血氧饱和度解析(病例解答)
1. 核心原则
不同部位的静脉血氧饱和度,需修正核心公式,关注「局部组织」的氧代谢,而非全身氧代谢。
2. 病例解析表
病例 | 采血部位 | 公式修正 | 异常原因 | 临床结论 |
1 | 颈内静脉(病变侧) | ScvO2 = SaO2 - (脑局部VO2 / (脑局部血流 × Hb)) | 大面积脑梗死→脑局部 VO2≈0 | ScvO2 接近 SaO2,提示脑组织无氧耗,神经预后极差 |
2 | 股静脉 | 中心静脉血氧饱和度(ScvO2)=动脉血氧饱和度(SaO2)-(下肢/盆腔局部氧耗量÷下肢局部血流量×血红蛋白浓度) | 1. 消化道出血→Hb 显著↓;2. 失血性休克→下肢局部血流↓ | 二者共同导致 ScvO2 骤降,纠正贫血后指标恢复 |
七、高 ScvO2 的临床意义(感染性休克)
1. 临床研究结果
法国单中心研究:感染性休克患者 ScvO2≥70% 时,死亡组 ScvO2=85%,存活组 ScvO2=95%,ScvO2 越高,病死率越高。
2. 高 ScvO2 的核心原因(结合公式)
SaO2无升高空间,因此:
1.CO 显著升高:感染性休克 “高排低阻”,无低血容量,补液无效;
2.VO2 显著降低:线粒体功能障碍→组织氧利用障碍,为核心原因。
3. 临床处理原则
原因 | 处理原则 | 备注 |
CO 升高 | 无需干预 CO,针对原发病(血管张力不足)治疗 | 禁用 β 受体阻滞剂,避免 CO↓加重病情 |
线粒体功能障碍 | 无有效干预手段,仅对症支持 | 为感染性休克晚期表现,提示预后差 |
八、ScvO2 的临床应用总结(核心考点)
1.休克鉴别诊断:ScvO2 低提示 CO 低(低排),ScvO2 高提示高排或氧利用障碍;
2.判断心输出量:替代指标,ScvO2≥64% 提示 CI≥2.5L/(min・m²);
3.指导补液反应:补液后 ScvO2↑≥5 个百分点,提示补液有效;
4.评估预后:感染性休克患者 ScvO2 过高(≥85%),提示线粒体功能障碍,预后差;
5.特殊部位采血:结合局部组织氧代谢解读,避免机械套用全身公式。
九、重症医学核心启示
任何临床指标的解读,都必须基于病理生理学基础,脱离病理生理的数值无临床意义,这是 ICU 医师的基本功。ScvO2 作为简便、易获取的指标,临床价值显著,但需结合患者基础状态、采血部位、其他指标综合判断,而非机械执行数值目标。