乳酸升高與靜脈血氣解讀
23歲女性,因“非血性腹瀉5天、嘔吐3天伴劇烈腹痛”入院。無法經口進食,病程中體重下降7磅(約3.18kg),眼眶下凹。生命體征:心率144,血壓70/55,呼吸32,無發熱。腹部CT顯示結腸炎和腸梗阻表現。床旁靜脈血氣:pH7.19,PvCO291mmHg,SvO291%,乳酸8.0mmol/L。考慮膿毒症可能。
本文中A型與B型乳酸的區別在於對真性缺氧概念的理解。缺氧意味著氧化磷酸化和三羧酸循環中止。當線粒體內的氧無法作為終端電子受體時,電子傳遞鏈中斷,線粒體內膜中的H+向外彌散。丙酮酸和乳酸水平升高,並出現繼發性酸中毒。這就是真性缺氧時的生化改變,稱為A型乳酸升高。(見圖1A)
臨床中提到的所謂“缺氧”,電子傳遞鏈過程實際仍在運行,隻是速度減慢了。此時三羧酸循環無法及時處理由糖分解產生的大量丙酮酸。在某些應激(如膿毒症、運動)或大量兒茶酚胺狀態下,丙酮酸水平升高,並在H+中和過程中轉變為乳酸(即糖酵解,產生2個H+和2分子丙酮酸,2分子丙酮酸轉變為乳酸同時中和2個H+)。三羧酸循環緩慢運行(此時並不缺氧),乳酸水平升高。這就是B型乳酸。
B型乳酸升高是膿毒症中常見的情況。在有氧情況下乳酸升高存在多種因素,其中腎上腺素作用於肌纖維所致最多見。腎上腺素激活了糖酵解途徑,在三羧酸循環正常運行的情況下,使乳酸升高。對膿毒症患者進行補液,降低腎上腺素濃度,使乳酸下降。這種情況類似於液體複蘇後心率下降,乳酸升高的鑒別診斷也與竇性心動過速的鑒別相類似。
組織氧耗與CO2生成
當心排量下降,組織氧輸送(DO2)隨之下降。不過,在DO2降至某一臨界值之前,組織氧耗量(VO2)仍可保持恒定。其原因在於組織從紅細胞中攝取了更多的氧。VO2/DO2曲線的平台部分反映了有氧呼吸的生理學變化,組織持續耗氧量是恒定的。由於氧耗量不變,那麼CO2生成量也保持恒定。CO2生成量與氧耗量的比值(VCO2/VO2)為0.7-1.0,我們把這一比值稱為呼吸熵(R)。呼吸熵主要受碳水化合物攝入量影響(圖2)。
在解讀一份靜脈血氣報告時,必須理解上述生理變化規則。在曲線的有氧部分,當心排量或氧輸送下降時,機體為了維持氧耗而從血紅蛋白攝取更多的氧,從而導致SvO2下降。由於氧耗不變,CO2生成量理應保持不變。但是,血流減少會導致單位血容量中CO2含量增加,從而出現靜脈回流血中CO2分壓升高的現象。正常的動靜脈CO2分壓差應小於6mmHg。
另一方麵,曲線的平台部分(即有氧條件下)呼吸熵VCO2/VO2比值<1.0。這是通過Fick方程計算得出的。動靜脈CO2含量差值與組織產生的CO2量直接相關。相類似的,動靜脈氧含量的差值是由組織氧耗量決定的。因此,將動靜脈CO2含量差(即VCO2)除以動靜脈氧含量差(即VO2),得到的數值即呼吸熵,在有氧條件下應小於1.0。在此情況下的乳酸升高,反映了前述的B型乳酸生理過程。
氧輸送臨界值(cDO2)
什麼情況下組織氧耗(VO2)會開始下降呢?是組織實際存在缺氧嗎?首先,由於氧耗下降,動靜脈氧含量差值縮小,在靜脈血氣中表現為靜脈氧飽和度升高。那麼組織中CO2生成量是否會隨著氧耗的減少而同比例下降?也就是說VCO2/VO2比值不變?答案是否定的,因為在缺氧情況下CO2產生增加。如前所述,當電子傳遞鏈速度減慢時產生了遊離H+,在與碳酸氫鹽緩衝過程中產生額外的CO2。因此在缺氧情況下,靜脈血PvCO2持續升高,VCO2/VO2比例增加。這一理論近期已有研究有力證實。Mallat等利用多種標誌物來預測VO2/DO2依賴性。VO2/DO2依賴性是指患者氧輸送降至cDO2以下的情況,即處於VO2-DO2曲線的下降支(缺氧部分)。
這部分患者在容量複蘇後VO2上升至少15%。也就是說,隻有處於下降支的患者,VO2才會對DO2增加有反應。使用中心靜脈血氧飽和度(AUC0.624)和乳酸(AUC0.745)均無法判斷患者是否處於VO2-DO2曲線下降支。如果以VCO2/VO2大於1.02為臨界值來判斷這類患者,曲線下麵積可達到驚人的0.965。乳酸預測價值較低很可能反映了膿毒症患者B型乳酸的生理變化。
由於CO2生成量與CO2分壓之間存在良好的線性關係,臨床上VCO2的數值可簡單使用動靜脈CO2分壓差值來替代。Pa-vCO2/VO2比值以1.7mmHg/ml為界值的預測效能極佳(AUC0.962)。
回到病例
此病例雖沒有動脈血氣可供對照,但靜脈血氣仍有一些蛛絲馬跡可供探索。首先,患者靜脈血氧飽和度增高,提示氧耗(VO2)下降。而且,PvCO2極高,雖然我們無法獲知動脈血CO2分壓具體是多少,但患者年紀較輕且存在呼吸急促,PaCO2應該遠遠低於91mmHg。雖然無法精確計算出數值,但綜合以上數值顯示VCO2/VO2比值升高,提示患者氧輸送已低於cDO2,存在組織缺氧。該患者存在A型乳酸升高,應當收住ICU。
最後還應注意,靜脈血氣分析僅僅反映了靜脈穿刺部位的末梢組織代謝情況。在臨床實際操作中,常常是上臂靜脈血,而在Mallat研究中,使用的是中心靜脈血。如果采集頸內靜脈血樣,還可反映腦氧情況。顯然,在解讀靜脈血氣報告時應考慮到采集部位的因素。
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