近年来，脓毒症及脓毒性休克由于其较高的发病率和病死率，受到临床的广泛关注，诊治脓毒症是当前临床工作的重点。血流动力学(Hemodynamics)问题是危重病救治的基本问题和关键问题。氧交换障碍和氧输送异常导致线粒体功能异常(缺氧损伤、炎症损伤等所致)，最终导致机体能量代谢障碍无法生成足够的ATP。本文聚焦循环功能即血流动力学问题，阐述脓毒症及脓毒症休克时血流动力学的改变。

一、血流动力学与血流动力学监测

血流动力学研究的是血液在循环系统中运动的物理学，包括作用力、流量和容积三方面，其物质基础是循环系统。循环系统主要包括了心脏、血管系统、循环容量及微循环；血流动力学监测(Hemodynamic monitoring)是依据物理学定律，结合生理和病理生理学概念，对循环系统中血液运动的规律进行定量、动态、连续测量和分析。血流动力学与血流动力学监测是不可分割的整体。

以氧输送和氧代谢为立足点，可以把血流动力学的研究内容大致分为3个“M”：大循环(Macrocirculation)、微循环(Microcirculation)和线粒体(Mitochondria)三个平面。大循环主要包括心脏功能、大血管功能、小血管功能、容量状态。该部分主要受儿茶酚胺、血管紧张素-醛固酮系统、一氧化氮和皮质激素系统等的代偿调节。用于大循环的监测方法众多，从中心静脉及心内压力的测定，Fick法测量心输出量，到具有里程碑意义的热稀释法测量心输出量的肺动脉飘浮导管(Swan-GanZ catheter，PAC)，以及PICCO微创技术的应用扩展了对前负荷、后负荷、心输出量以及肺血管外肺水的监测^[1]。血流动力学指标更加系统化和对治疗具有反馈指导意义。微循环主要是指毛细血管状态，因缺少肾上腺素能受体，对上述代偿系统反应性差，受局部生化因子调节，目前主要采用一些临床指标如毛细血管再充盈时间、皮肤颜色等进行评估，近年采用微循环成像仪(OPS)直接观察舌黏膜下微循环红细胞流动来评价微循环状态^{[2, 3]}。线粒体对氧的摄取和利用，通过动静脉氧分压/氧饱和度、局部氧分压(近红外光谱技术等)、血乳酸水平进行评价，经皮氧/二氧化碳饱和度(PtcO₂、PtcCO₂)和微透析技术尚未在临床推广。

随着技术不断发展，包括超声技术(床旁重症超声技术、USCOM无创血流动力学技术和食道超声技术)以及阻抗技术(NICOM、ICON、NICAS)等，这些技术主要用于大循环的监测，而循环系统的最终目的是细胞和线粒体能够接受到足够的以氧为代表的代谢底物，故及时评价线粒体功能目前成为临床最为关注的一个方向。

二、休克的血流动力学

休克指机体在严重失血、失液、感染、创伤等强烈致病因素作用下，有效循环血量急剧减少、组织血液灌流量严重不足，以致重要生命器官和细胞功能代谢障碍及结构损害的全身性病理过程。休克的本质即组织低灌注。根据血流动力学，休克可以分为高动力型休克(高排低阻型)和低动力型休克(低排高阻型和低排低阻型)，其共同始动环节均为有效灌流量不足。2013年新英格兰杂志对休克的循环状态进行了系统阐述，提出了休克的三大典型血流动力学表现：低血压、组织灌注不良和高乳酸血症。并把休克分为分布性休克、低血容量休克、心源性休克和梗阻性休克，提出循环衰竭往往是几种休克同时存在^[4]。

三、脓毒性休克的血流动力学

1.早期休克：是代偿阶段，主要表现为组织低灌注^[4]。早期脓毒性休克的首要病理生理过程为炎症因子、一氧化氮等作用使外周血管舒张，扩张的主要是小动脉和微动脉，导致液体大量滞留在外周扩张的小血管和毛细血管内，有效循环容量不足；此时，机体代偿系统(儿茶酚按和RAS系统等)启动进行代偿，以收缩外周血管、关闭毛细血管前动脉、开放微循环直捷通路以及促进毛细血管内液回流促进回心血量增加，舒张压升高，同时肾脏保钠保水维持循环稳定，临床表现为心率增快、心肌收缩增强(第一心音增强)、尿量减少，血压/舒张压保持稳定，外周毛细血管再充盈时间延长、组织灌注不良，微循环不再被灌注而细胞缺氧、乳酸增高、细胞对氧摄取依赖而出现病理性氧债，中心静脉混合血氧饱和度下降，此即为早期休克或代偿性休克。

2.晚期休克：即失代偿期，临床特征为血压下降^[4]。代偿性休克时期不给予及时补偿性治疗或补偿性治疗无效，机体失去代偿能力，出现下列问题：①代偿系统失代偿，应激系统失去作用；②小血管和微血管的肾上腺素能受体下调或因炎症、酸中毒等亲和力下降而对代偿系统失去反应；③微循环麻痹，血液不能进出进行灌注冲刷，并发生淤泥样堵塞；④毛细血管受缺氧、炎症介质和局部代谢物质(缓激肽、5-羟色胺、氢离子等)作用而扩张，内皮细胞缝隙连接开放，糖萼破坏(改良Starling定律)^[5]，大量血浆成份漏出至组织，渗漏综合征(Capillary leak syndrome, CLS)^[6]发生；渗漏综合征导致大量血浆成份进入组织，尤其在进行休克液体快速复苏后。CLS在肺部表现为肺水肿和ARDS；同时加大了微循环红细胞至组织细胞之间的间距，致使氧在组织间隙内传输困难，线粒体缺氧；⑤线粒体在缺氧、炎症因子条件下，发生功能障碍，线粒体酶异常，ATP无法产生, 无氧酵解增加而致血乳酸增高。此期进入难治性休克甚至多器官功能障碍。

3.低血容量：脓毒性休克的定义是液体复苏抵抗性休克，积极的液体复苏后仍然存在的休克(包括低灌注，乳酸增高)。难以纠正的低血容量问题是脓毒症患者一个重要的问题。脓毒症/脓毒性休克存在：摄入减少；高热与腹泻等致丢失增多；分布性休克所致血管大量扩张麻痹，循环容量分布异常；渗漏综合征大量血浆成份丢失等因素导致有效循环容量严重不足。

4.心肌功能障碍：除了血管功能，脓毒性休克的心功能障碍一直受到重视，1981年Calvin提出，脓毒症存活者存在可逆的左室收缩指数下降和舒张末期指数增高，但死亡患者心脏并未扩大。目前提出了“脓毒症性心肌病”，认为脓毒症过程中的炎症介质、缺氧、心肌水肿、线粒体功能障碍、受体功能下调致失植物神经状态、酸中毒等导致左心收缩功能或右心舒张功能障碍，严重影响心脏功能^[7]；脓毒症性心肌病患者心脏炎症细胞浸润、水肿、线粒体受损，但不出现心肌细胞坏死，临床表现为在儿茶酚按升高的情况下心脏搏出量降低，对液体复苏的血压反应降低，可逆的射血分数下降，以及双室扩张^[8]。Guarracino等提出存在明显的左室-动脉偶联异常或失偶联，导致左室心泵功能下降^[9]。近年右室功能的障碍受到重视，认为脓毒症右室功能下降，并与病死率有关^[10]。脓毒症相关性心肌病在不同的文献报道导致病死率增高从30%~70%甚至90%，成活患者大约7~10天心功能恢复。

5.微循环功能障碍：微循环功能障碍包括了微循环的扩张、局部凝血异常，淤泥形成、内皮损伤和白细胞-内皮细胞作用、内皮糖萼破坏以及血浆成份漏出的病理生理，发生“微循环休克”。脓毒性休克治疗中大循环的恢复并不与微循环的改善相平行^[11、12]。微循环障碍同时导致血流间断或持续中断，局部氧分压下降。内皮糖萼是调节微血管张力和内皮细胞通透性的重要结构，糖萼的破坏导致渗漏增加^[13]，渗漏增加导致氧传输至细胞的距离加宽而输送障碍。

6.线粒体功能障碍：线粒体功能障碍的研究很多，微循环障碍和线粒体功能障碍合成微循环和线粒体功能障碍综合征(microcirculation and mitochondrial dysfunction sundrome, MMDS)是缺氧、炎症损伤等危重症的结果，被认为是多器官功能障碍(MODS)的病理生理机制。脓毒症患儿存在严重的MMDS^[14]，往往是疾病的终末期，逆转困难。目前主要研究在于线粒体酶的改变, 线粒体功能异常导致病理性氧债的发生。临床主要采用血乳酸和SvO₂来判断线粒体功能的损伤。

脓毒性休克病理生理关键过程是炎症因子和缺氧、有效血容量不足、交感神经代偿失调等因素导致不同阶段存在不同程度的分布性休克、心功能障碍、微循环麻痹、渗漏综合征发生及线粒体损伤，最终导致MODS以及死亡。

四、儿童脓毒性休克的血流动力学特点

儿童脓毒症休克的病理生理特点与成人无本质的区别，血流动力学同样是分布性休克-有效低血容量-心功能障碍。

1.儿童脓毒性休克特点：儿童脓毒性休克往往对液体复苏反应良好。约50%的患儿表现肢体湿冷，心输出量下降和周围血管阻力增高，即冷休克。由于儿童没有足够的心率(基础心率快)进行代偿，故外周血管收缩是儿童脓毒性休克主要的代偿机制，而长时间使用血管收缩剂对心脏输出不利。儿童常常需要正性肌力药物，血管舒张剂甚至ECMO支持，尤其对于血管活性药物抵抗的脓毒性休克。

2.心功能：虽然发生机制与成人相同，但是儿童心肌功能损害的表现与成人有所不同。儿童脓毒症心肌病往往对正性肌力药物和血管扩张剂治疗有反应，提示心肌功能失调可能是主要的表现^[15]。ECMO的研究发现，儿童年龄越小，ECMO治疗的成活率越高，认为年龄越小的儿童在发生脓毒症休克时以心肌功能障碍为主，大年龄儿童则以血管扩张为主，而ECMO对脓毒症诱导的心功能障碍效果好，而对血管舒张性休克效果欠佳^[16]，尤其婴幼儿多见，患儿可能出现低血容量、低心排量和血管扩张同时存在的低排低阻性休克(冷休克)。而微循环的功能改变及组织代谢功能障碍贯穿发病始终。

3.线粒体功能：目前指南对于儿童乳酸水平的建议为儿童脓毒症休克时，乳酸水平通常可能是正常的，乳酸清除率不适用，这可能与休克的类型有关^[17]。

五、儿童血流动力学评估和支持要点

脓毒性休克是脓毒症的主要致死原因，血流动力学评估是近年来关注的重点。对于脓毒性休克的治疗2017年美国危重病协会提出了儿童和新生儿脓毒性休克的血流动力学支持推荐^[18]。集束化治疗的前“6”项(初期复苏、液体复苏、抗生素治疗、清除感染源、正性肌力药物和血管活性药物)中“4项”为稳定血流动力学。从脓毒症诊治指南推荐的“3小时黄金时间”到“1小时黄金时间”，强调和体现了对循环评估和循环稳定支持的重要性^[19]。

循环评估可以分为大循环评估、微循环和组织灌注评估，以及氧输送和氧代谢评估。大循环评估包括容量、左心功能和右心功能、心肺交互、体循环阻力等评估；微循环评估除进行毛细血管再充盈时间等缺少良好的方法，Kanoore Edul等提出舌下微循环观察红细胞流动的技术^[19]；组织灌注包括脑组织灌注(经颅多普勒超声)、超声肾血流监测。氧输送和氧代谢包括全身氧输送和氧代谢监测如血乳酸、动静脉二氧化碳差(Pv-aCO₂)、中心静脉混合血氧饱和度SvO₂/ScvO₂等，局部器官可以采用近红外技术监测脑氧和肌肉氧水平。脓毒症相关高乳酸血症是脓毒症线粒体“氧债”和组织“低灌注”的重要指标，且与病死率相关；但是，近来对这个问题提出了一些不同意见，认为乳酸增高不一定是组织缺氧或无氧酵解的结果，而是可能继发于儿茶酚胺应激反应产生的无氧乳酸氧化而提高生化效率；更有最新研究提出通过乳酸氧化便于生物能量效能供应^[20]。

儿童脓毒症血流动力学的评估和恢复是脓毒症救治的中心问题，是救治成功率的焦点，目前主要还是参照成人指南和建议。了解儿童脓毒性休克的血流动力学病理生理，反复进行容量状态、心功能、微循环功能、线粒体功能和氧代谢的评估决定了病死率和器官功能恢复。