休克是复杂的临床综合征，其特点是急性循环功能障碍导致氧输送(oxygen delivery, DO₂)与氧消耗(oxygen consumption, VO₂)之间的平衡受到损害，早期以组织低灌注和缺氧为主要表现。若未及时纠正，则发展为不可逆性休克和多脏器功能障碍，导致死亡。因此，在休克救治过程中，正确评估氧代谢状态，及时纠正氧代谢失衡是关键治疗目标之一。本文就脓毒性休克时氧代谢的监测及如何利用氧代谢监测指导临床治疗做一阐述。

一、DO₂和VO₂相关的基本概念

氧气被吸入后，在肺内经气体交换，大部分与血红蛋白结合，少量溶解在血浆中，随血液流动被输送至全身，随后在外周组织被组织细胞摄取，用于细胞的需氧代谢。这一过程可分为氧合作用、氧输送和氧消耗三个环节。氧合是气体在肺内交换过程，不在本文讨论范围。

(一) 氧输送(DO₂)

指氧气从肺部输送至微循环的速率，是心输出量(cardiac output，CO)和动脉血氧含量(arterial oxygen content, CaO₂)的乘积，即：DO₂(ml/min)= CO(ml/min)×CaO₂(ml O₂/dl)。正常情况下DO₂约为1000 ml/min，若以心脏指数(cardiac index，CI)计算，则约为500 ml/(min·m²)。

CO可通过心脏超声等多种方法测定。CaO₂为动脉中血红蛋白结合的氧气和血浆中溶解的氧气之和，可用下列公式计算：CaO₂(ml O₂/dl)=(1.34 ×血红蛋白浓度×SaO₂)+(0.0031×PaO₂)。式中SaO₂为动脉血氧饱和度，PaO₂为动脉血氧分压。

(二) 氧消耗(VO₂)

即组织从血液中摄取氧以供利用的速率。VO₂等于CO和动-静脉氧含量差的乘积，可通过下列公式计算得出：VO₂=CO(ml/min)×[CaO₂(ml O₂/dl)-CvO₂(ml O₂/dl)]，其中CvO₂为混合静脉血中的氧含量。混合静脉血取自肺动脉，是经充分混匀后的来自上腔静脉和下腔静脉回流的静脉血，反应全身的静脉血氧含量。计算方法与动脉血氧含量相似，可用下列公式计算而得：CvO₂(ml O₂/dl)=(1.34 ×血红蛋白浓度× SvO₂)+(0.0031×PvO₂)。式中SvO₂为混合静脉血氧饱和度，PvO₂为混合静脉血氧分压。正常人在清醒、静息状态下的VO₂约为250ml O₂/min。

(三) 氧摄取率

氧摄取是氧输送和氧消耗之间的关系，常用氧摄取率(oxygen extraction rate, O₂ER)表示，即血液在流经微循环时氧被组织摄取的比例：O₂ ER = VO₂/DO₂ =(CaO₂-CvO₂)/CaO₂。正常O₂ ER的参考范围为0.25-0.30。

(四) DO₂、VO₂和O₂ER之间的关系

正常情况下，DO₂与VO₂之间的关系可分为两个区域：呈线性相关的供氧依赖区、及呈平台状、非线性关系的供氧非依赖区，两区相交点为氧供临界点，称为临界DO₂值(critical DO₂)。当DO₂达到临界DO₂值以上时，随DO₂增加，VO₂维持不变，O₂ER逐渐降低(三角形部分)，组织氧代谢正常，血乳酸(lactic acid，Lac)水平维持正常，即此时VO₂并不依赖于DO₂，在此范围内DO₂的变化并不影响VO₂，故称为非DO₂依赖性VO₂。当DO₂在临界DO₂值以下时，由于O₂ER已达最大值，不再增加(长方形部分)，此时VO₂随DO₂减少而降低，发生组织缺氧，无氧代谢增加，血清乳酸(lactate, Lac)增高，此阶段称为DO₂依赖性VO₂。

二、脓毒性休克时氧代谢的改变及其特征 (一) DO₂和VO₂之间关系的变化

全身或局部DO₂不足和氧利用障碍是各类休克共同的病理生理基础。根据休克的发病机制，通常将休克分为低血容量休克、分布性休克、心源性休克和梗阻性休克。其中低血容量休克、心源性休克和梗阻性休克共同的发病机制是心输出量降低，导致DO₂减少，组织缺氧，VO₂下降。分布性休克发病机制则主要是血管舒缩功能异常导致血流分布不均匀，血液动力学和氧代谢特征与前述三类休克有明显不同。

脓毒性休克属于分布性休克。不同阶段、不同类型的脓毒性休克，其氧代谢特征表现不同：早期血流动力学特征多为CO正常或增加，全身血管阻力(systemic vascular resistance, SVR)增加(即冷休克)或降低(即暖休克)，此时DO₂正常或增加；后期由于心功能受抑，心肌收缩力降低，CO降低，DO₂减少。但不论DO₂正常、增加还是减少，由于血管舒缩异常，血流及氧供分布不均，组织细胞均存在缺氧和/或氧摄取利用障碍^{[1, 2]}。

脓毒性休克时DO₂和VO₂之间的关系变化表现为临界DO₂值增高，同时由于脓毒性休克患者早期多处于高代谢状态，VO₂增高。这可能与脓毒性休克时的微循环异常、弥散性血管内凝血、血管内皮细胞功能障碍、及线粒体功能障碍导致组织细胞氧摄取能力降低有关，这些变化引起组织氧利用障碍，是导致组织缺氧和无氧代谢增加的重要原因。由于临界DO₂值增高和VO₂增加，致使氧供依赖区明显扩大，即使将DO₂提高到达到或超过原先的临界DO₂值，仍不能满足组织对氧的需求，临床出现乳酸水平增高等无氧代谢增加的表现，称病理性DO₂依赖性VO₂，是脓毒性休克氧代谢的显著特征。

通过动态测定DO₂与VO₂的变化可推断是否存在DO₂依赖性VO₂。若使DO₂提高50~100 ml/(m²·min)时，VO₂相应增加达15~25 ml/(m²·min)，可认为存在DO₂依赖性VO₂。

(二) 氧债

氧债形成是休克时氧代谢异常的另一显著特征。休克时，由于DO₂低于临界DO₂值，不能满足机体对氧的需求，致使组织的实际VO₂低于没有缺氧时的基础VO₂。以VO₂, 0表示正常情况下基础VO₂，以VO₂, t表示休克后某一特定时间点的VO₂，则此时间点组织缺氧量为VO₂, t-VO₂, 0。由于休克是一个持续的过程，时间是一个重要的参数，缺氧量在休克的过程中随时间累积，因此不能仅用某一个点的缺氧来表示组织缺氧的程度，为此引入了氧债(oxygen debt)的概念。氧债是特定时间段内组织缺氧的累积量，也就是说，随时间延长，氧债逐渐增加。假设某一患者的VO₂, 0为250 ml/min，VO₂, t为210 ml/min，则此时缺氧量为40 ml/min，如果这一状态持续1 h，则其氧债为40 ml/min×60 min=2400 ml，如果持续2 h，则氧债为4800 ml。需要特别注意的是，当抗休克治疗后组织灌注恢复，DO₂和临界DO₂值恢复正常时，虽然组织供氧恢复至原有水平，缺氧好转，但氧债并不能立刻消失，而是要持续一段时间，直至累积的氧债得到完全补偿，也就是说，氧债的完全补偿要滞后于DO₂的恢复。

尽管氧债的概念在上世纪60年代即已建立，但迄今并未广泛应用于临床。已有研究显示，氧债是唯一可定量预测失血性休克生存率和多器官功能不全发病率的参数，失血性休克动物模型研究的结果提示，液体复苏2 h内所补偿氧债的量，而非液体复苏本身是影响器官功能损害的关键因素^[3]。因此，治疗过程中设法提高DO₂，使之处于临界DO₂值之上，纠正由于DO₂降低或DO₂依赖性增加造成的组织VO₂不足，以减少或偿还氧债，对于预防和逆转器官功能损害、降低死亡率十分重要。

三、脓毒性休克的氧代谢监测方法及临床意义

对脓毒性休克氧代谢的监测应包括氧合、DO₂和VO₂三个环节。有关氧合的监测在许多文章和专著中有详细的讨论，此处不再赘述。对DO₂和VO₂目前尚缺乏直接的监测手段，需在监测与其相关的多项参数的基础上通过计算等方法，对相应的DO₂和VO₂状态进行判断。此外，反应组织氧代谢的其他生化指标也可从某些侧面提示氧代谢的状况，可用来监测氧代谢的情况，常用的有血清Lac水平、血清Lac清除率(Lactate clearance, LC)、混合静脉血与动脉血二氧化碳分压差(mixed venous-to-arterial CO₂ difference, P(v-a) CO₂)、中心静脉血与动脉血二氧化碳分压差(central venous-to-arterial CO₂ difference, P(cv-a) CO₂)等。与CvO₂和CcvO₂的关系一样，P(v-a) CO₂和P(cv-a) CO₂意义相同。

(一) DO₂的监测

如前所述，DO₂是CO和CaO₂的乘积。因此，要监测DO₂，必须同时监测心脏功能(CO)、动脉氧饱和度、动脉血氧分压和血红蛋白浓度，通过计算得出DO₂，具体计算方法见前述。若DO₂降低，必须进一步分析导致其降低的因素究竟是CO降低还是CaO₂降低，确定原因后根据病因采取适当治疗，增加DO₂。具体治疗措施包括：通过液体复苏、使用血管活性药物等增加CO，贫血者予输血以提高血液携氧能力，改善肺氧合以提高动脉氧分压和氧饱和度等。

(二) VO₂的监测

如前所述，VO₂是CO和动-静脉氧含量差的乘积，。CvO₂是比较准确的静脉血氧含量指标，但由于需要放置肺动脉导管，临床不宜普遍实施。由于来自上、下腔静脉的血压在中心静脉尚未充分混匀，中心静脉血氧含量(Ccv O₂)与CvO₂有一定的差异，不能准确反应全身静脉血的氧含量^[4]，因而有人认为不宜作为监测VO₂的测算指标。但对不能或难以监测CvO₂的患儿，常以中心静脉血氧含量(Ccv O₂)替代Cv O₂作为氧代谢的监测方法^[6]。美国重症医学会(American College of Critical Care Medicine, ACCM)有关儿童和新生儿脓毒性休克血流动力学支持的指南中也推荐监测ScvO₂作为监测指标，并将ScvO₂＞70%作为治疗目标之一^[5]。有研究显示，复苏后的脓毒性休克患者ScvO₂降低(＜70%)或增高(＞90%)时，病死率均高于ScvO₂正常(70%~90%)^[7]。液体复苏后ScvO₂的改善可提示患者对液体复苏的反应^[8]。监测的方法是测定中心静脉氧饱和度(ScvO₂)和氧分压(PcvO₂)，通过下列公式计算即可得出Ccv O₂。CcvO₂(ml O₂/dl)=(1.34 ×血红蛋白浓度× ScvO₂)+(0.0031 × PcvO₂)

(三) Lac和LC

Lac是细胞无氧代谢的产物，用其评估休克的严重程度、治疗效果和预后已得到广泛公认和临床应用。血清Lac水平与休克时微循环障碍及其严重程度有高度相关性^[9]。LC则是一定时间内血乳酸水平的下降速度，能够反映复苏后组织无氧代谢是否改善及改善的程度，计算方法为：以Lac, 0代表初始血清Lac水平，Lac, t为治疗后某一时间点的血清Lac水平，则LC= $ {\rm{Lac }}\frac{{0 - {\rm{t}}}}{0}$。对初始Lac水平超过4 mmol/L的脓毒性休克的患者的研究显示，复苏后Lac仍高于4 mmol/L或Lac降低不足20%的患者病死率明显增高^[10]。另一项研究显示，液体复苏后6 h内LC＜10%的患者病死率高达60%，而LC＞10%的患者仅有19%，而高达79%的LC＜10%的患者ScvO₂≥70%，提示这部分患者虽然DO₂有改善，但组织利用氧的能力受到了损害^[11]。研究显示，Lac和LC均适用于满足以脓毒症-3作为诊断标准的脓毒性休克患者的复苏治疗目标，开始治疗后6 h血清Lac水平是脓毒性休克患者预后的有效预测指标^[12]。对严重脓毒症患者血Lac水平与平均动脉压、ScvO₂、末梢温度与病死率关系的研究显示，入院时的平均动脉压、血清Lac水平是脓毒性休克患者ICU和住院病死率的独立预测因素，24 h的平均Lac水平、平均动脉压和中心-足趾温度差是住院病死率的独立预测因素，回归分析则显示，24 h平均Lac水平＞2 mmol/L是住ICU期间死亡的强烈预测因素^[13]。因而有学者建议使用血清Lac水平和ScvO₂来指导脓毒性休克的复苏，并认为Lac正常、ScvO₂降低提示存在缺氧，Lac增高、ScvO₂降低提示存在氧债，Lac和ScvO₂均增高则提示氧摄取障碍^[14]。

(四) P(v-a) CO₂或P (cv-a) CO₂

P(v-a) CO₂是混合静脉血二氧化碳分压(PvCO₂)和动脉血二氧化碳分压(PaCO₂)的差值，即P(v-a) CO₂ = PvCO₂-PaCO₂。P(v-a) CO₂正常值为2~6mmHg。P (cv-a) CO₂则是中心静脉血与动脉血的二氧化碳分压差，通常认为其正常值与P(v-a) CO₂相同。导致P(v-a) CO₂或P (cv-a) CO₂升高的主要因素是各种原因导致的组织灌注降低，包括CO降低、微循环障碍等导致的组织缺氧。目前的研究显示，P(v-a) CO₂或P (cv-a) CO₂增高提示与LC降低和预后不良相关^{[15, 16]}，且P(v-a) CO₂或P (cv-a) CO₂可作为脓毒性休克复苏治疗的辅助指导工具^{[17, 18]}。

四、利用氧代谢监测结果指导脓毒性休克的治疗

全身或局部性DO₂或VO₂不足导致组织缺氧和氧债形成是休克过程中器官功能损害和病情恶化的重要因素。设法增加DO₂、改善组织氧代谢和偿还氧债是休克治疗的基本目标。基本方法是通过调整循环功能和提高血液携氧能力，使整体DO₂增加至合理水平；通过调整组织微血管张力，改善徽循环灌注，使局部DO₂得到改善；通过药物治疗改善细胞代谢及氧摄取能力，恢复组织细胞的VO₂，最终达到偿还氧债、消除组织缺氧和逆转休克的目标。

尽管理论上可通过药物治疗改善组织细胞的氧摄取能力，改善组织VO₂，但由于脓毒性休克时组织细胞线粒体受损，目前尚无任何药物能够真正改善线粒体功能，改善组织氧代谢^[19]。因此，对脓毒性休克氧代谢异常的治疗主要是改善DO₂。

DO₂取决于CO和CaO₂，增加DO₂的方法包括增加CO和CaO₂两个方面。CaO₂的增加可通过提高血红蛋白浓度(贫血者予输血)、通过改善肺氧合提高动脉血氧分压和动脉血氧饱和度来实现。CO的增加则是通过液体复苏、使用正性肌力药物和血管活性药物等措施恢复有效循环血容量，降低血管阻力，增强心肌收缩力，增加每搏输出量。由于脓毒性休克患者早期均有明显的有效循环血量不足，因此，液体复苏是改善脓毒性休克患者DO₂的关键措施。

在脓毒性休克的治疗过程中，根据氧代谢监测的结果，结合患者临床表现和血流动力学监测结果，仔细分析当时患者的病理生理状态，能够更加准确地指导脓毒性休克的治疗。临床医生应根据氧代谢监测的项目和结果，仔细分析主要的病理生理异常，并采取针对性治疗措施，以改善治疗效果。不同学者根据自己的研究经验和现有证据，提出了多种根据氧代谢监测指标确定脓毒性休克治疗流程的方法，临床医生可根据本单位的具体监测指标和具体情况采用^[20-22]。