急诊医学资讯火凤凰翻译组出品
译者简介
张斌
浙医二院急诊医学科
急诊医学资讯火凤凰翻译组成员
加入时间：2016年11月
原文出处：Curr Opin Crit Care 2018, 24:143–150
摘要
综述目的：回顾心脏骤停期间生理监测的最新进展，并提供基于证据的用于心肺复苏期间优先考虑的生理指标框架。最新进展：目前的心肺复苏指南建议所有心脏骤停患者采用统一的方法，但新的数据支持采用个体化的生理指标来指导复苏的精确策略。在最近的动物和人类研究中，冠状动脉灌注压和动脉舒张压与生存结局相关。呼末二氧化碳是一种合理的无创替代方法，但可能不如有创的血流动力学监测终点。脑血氧测定和心脏超声正在成为新的心肺复苏有效性的生理指标。总结：生理监测可以而且应该尽可能用来提供精确的心肺复苏，并可能改善心脏骤停者的结局。
在美国，心肺复苏术（CPR）是每年为超过50万成年人和15000儿童进行的挽救生命的干预。传统复苏指南中，所有心脏骤停患者的复苏措施是统一的，侧重于用标准的频率和深度进行胸外按压以及统一的血管加压药剂量。虽然根据这种模式的高质量CPR已被证明可以改善结局，但更新的证据表明将个体的生理反应纳入复苏的策略可能能挽救更多的生命。
在这篇综述中，我们将研究在心脏骤停过程中使用生理监测的证据，包括有创血流动力学监测、二氧化碳图、脑血氧测定及心脏超声。CPR反馈设备和机械按压设备不在我们的综述范围内。
有创性血流动力学监测 - 冠状动脉灌注压和动脉舒张压（DBP）
心肌血流量是复苏成功的主要决定因素。在CPR的放松阶段（胸廓抬起时），血液被动地从主动脉流入冠状动脉时产生冠状动脉灌注压（CoPP）。以主动脉舒张压（DBP）和右心房压力之差计算的CoPP驱动心肌血流量。
动物模型
1906年，Crile和Dolley写道：“复苏的基本问题似乎是确保冠状动脉压约为30-40mmHg”。 他们观察到在狗进行胸外心脏按压时给予肾上腺素导致动脉舒张压升高，显著改善了复苏成功率。20世纪80年代的实验模型也发现较高的CoPP和主动脉DBP值与生存率有关。1984年，Sanders等人证实在心肺复苏过程中DBP维持在30 mmHg以上时，狗的存活率有所提高。1988年，Kern等人同样表明CoPP强烈预测心脏骤停的24小时存活率。他们得出结论认为，应该用CoPP来改善复苏治疗，并增加心脏骤停受害者复苏成功的机会。
与Kern建议用血流动力学目标来指导CPR相反，目前的CPR培训侧重于使用规定的胸外按压深度和频率以及肾上腺素的时间和剂量来进行标准化CPR，而不考虑个体患者水平的血流动力学效应。费城儿童医院/宾夕法尼亚大学实验室小组最近的工作将标准的以实施者为中心的CPR与以患者为中心的个性化血流动力学定向CPR（HD-CPR）方法进行了比较。在2013年以后发表的这些实验中，HD-CPR组的动物为了达到特定的SBP目标而进行胸外按压，并给予血管加压剂以维持CoPP超过20mmHg。在多种猪心脏骤停模型中，CoPP滴定组具有较高的短期和长期存活率和具有良好神经学结局的生存率（图1）。部分基于这些数据，美国心脏协会（AHA）现在建议使用生理监测来指导复苏。
图1. 在儿童窒息相关心脏骤停的小猪模型中，HD-CPR和标准深度引导的CPR治疗在CPP最后一分钟的平均CoPP。P值小于0.01。HDCPR动物给予积极滴定的胸部按压深度以达到90mmHg的SBP，并使用血管加压剂滴定使CoPP超过20mmHg。CoPP，冠脉灌注压; CPR，心肺复苏术; HD-CPR，血流动力学指导的CPR。
人类资料
Paradis等人首次评估了CoPP与人类生存之间的关系。在他们对100例心脏骤停患者的研究中，与其他血流动力学变量相比，最大CoPP是自主循环恢复（ROSC）的最佳预测指标。值得注意的是，最大CoPP小于15mmHg的患者没有ROSC。 Paradis等人的结论是，15 mmHg的CoPP可能是一个“临界水平”或阈值，这对于生存是必要的，但不一定足够。
在2013年， Sutton等人发现，在院内心脏骤停（IHCA）患儿中，AHA按压频率和深度的质量指标与CPP期间SBP超过80 mmHg和DBP超过30 mmHg相关，为现有儿科心肺复苏指南提供证据支持。同样，Sainio等人评估了一小部分心脏骤停成人样本中动脉血压（BP）的CPR力学（深度和频率）之间的关系。对超过40000个BP胸外按压患者的分析表明，虽然较深的胸外按压通常产生较高的动脉血压，但个体之间存在显著的异质性。
最近，协作儿科重症监护研究网络调查人员前瞻性评估了在儿童IHCA期间通过侵入性监测评估DBP与生存结局的关联，以确定儿童CPR的最佳血流动力学。在11个地点的164例患者中，他们确定平均DBP在婴儿CPR期间至少为25 mmHg、在1岁以上儿童中至少为30 mmHg时，出院时存活率高出70％，存活可能性高出60％，有利于神经系统功能恢复。另外，婴儿平均DBP <20 mmHg，儿童DBP <25 mmHg，生存率明显下降。这些数据支持将在CPR期间有创动脉压监测DBP，婴儿至少25 mmHg，1岁以上的儿童至少30 mmHg。
可行性和局限性
虽然有前景，但CoPP指导的CPR有一些显著的局限性。目前还没有人类研究证实在CPR期间预期性的目标化血流动力学改善了结局。CPR时的有创血流动力学监测仅占ICU患者的30-40％，获得准确的CoPP依赖于同时存在动脉血压监测和中心静脉压监测。然而，根据协作儿科重症监护研究网络儿科ICU数据，HDP-CPR的DBP目标可能是CoPP的合理替代指标。
二氧化碳描记术-呼气末二氧化碳
自2010年以来，国家和国际指南建议将呼气末二氧化碳（ETCO2）监测作为CPR有效性的无创生理监测。在正常情况下，二氧化碳在组织中产生并被输送到肺，在肺中扩散到肺泡毛细血管单元中并呼出。ETCO2峰值发生在即将吸气之前，大部分肺泡已经排空并且值接近血清中的二氧化碳分压（通常为35-45mmHg）。在没有显著肺病的情况下，ETCO2直接反映肺血流量并接近心输出量。ETCO2反映了改变心输出量的CPR质量变化。
1978年，Kalenda记录了一小部分正在接受CPR的患者的二氧化碳图。他表示，当一位“有活力且强大的助手”接替疲劳的救助者进行胸外按压时，ETCO2增加，并进一步达到ROSC峰值。他推测ETCO2的变化与肺和全身血流有关。在20世纪80年代，研究者通过记录心肺复苏过程中ETCO2、心输出量和CoPP之间的密切关系提供了病理生理学基础。
临床证据
在2015，Sealk等人进行了成人IHCA和院外心脏骤停（OHCA）的多中心前瞻性研究，并收集了从支持反馈的除颤器中获得的心肺复苏性能数据，这些数据与ETCO2值同步。他们证明ETCO2直接随着按压深度增加，随着通气速率降低。
超过35项临床研究探索了CA后ETCO2与结局之间的关系。这些研究产生了三大主题。首先，似乎有一个ETCO2临界值，可以预测CPR病死率。第一个评估这个问题的研究是在1989年由Sanders进行的。在这项34例成人CA的研究中，没有获得ROSC的患者ETCO2低于10 mmHg。Levine进一步证实了这一临界值，他发现CPR20分钟后，ETCO2 <10mmHg可预测死亡，并且阴性预测值为100%。显然，在复苏后期不能获得10mmHg的ETCO2是预后不良的标志。
其次，在最终实现ROSC的患者的CPR期间，ETCO2水平一直较高，这提示了预后价值。如前所述，达不到10 mmHg的ETCO2与病死率相关，但高于此阈值的ETCO2水平是否与良好结果持续相关仍有疑问。为此，过去5年内有3次系统评价评估了ETCO2对ROSC的预后价值，发现一致但低质量的证据，即实现ROSC的患者不仅ETCO2水平高于非ROSC对照者，而且ETCO2>20 mmHg预测ROSC优于10 mmHg。1994年Idris的平行数据也提出了超过10 mmHg的20 mmHg预期目标。在这项猪研究中，当ETCO2为20 mmHg时，与10 mmHg相比，心脏指数要高得多（分别约为正常的50％和正常的10％）。上述发现（即ETCO2 <10 mmHg与病死率相关，而ETCO2> 20 mmHg与心输出量和ROSC改善相关）是最近AHA对CPR质量共识声明的主要推动因素，建议在CPR期间ETCO2值为至少20 mmHg以改善结局。然而，重要的是要注意，这一建议是基于专家共识，因为没有研究表明在CPR期间预期目标ETCO2可挽救生命。
最后，关于ETCO2临床文献的第三个主题是在胸外按压正在进行时ETCO2的突然和持续增加可能表示ROSC的基本信号，因此可用于限制进行不必要的脉搏检查而中断CPR。由于已知中断对除颤成功和存活不利，因此ETCO2的这种特殊应用突出了该技术如何用于改善心脏骤停的结局，而不管CPR是否滴定至特定值。
可行性和局限性
尽管有大量证据支持ETCO2作为心肺复苏过程中心输出量的间接测量指标，但其准确性在某些情况下可能会失真。首先，与窒息相关的心脏骤停其ETCO2初始值明显高于心室颤动引起的心脏骤停，并且仅在心肺复苏1-2分钟后才成为心输出量的有用标志。由于大多数儿童心脏骤停发生在呼吸衰竭的环境中，这对于儿科人群来说是很重要的。同样，大多数成人IHCA都伴有急性窒息。另外，给予肾上腺素可以通过肺血管收缩再分配肺血流而使ETCO2短暂地减少。最后，ETCO2受分钟通气量变化、机械问题和通气灌注不匹配的影响。尽管有这些限制，ETCO2在CPR期间仍是一个吸引人的参数，因为它具有可用性、简单性且为无创技术。
BP指导的心肺复苏与呼末二氧化碳指导的心脏复苏
如上所述，许多基于猪模型的随机对照CPR研究已经证实，与标准的以CPR操作者为中心的CPR相比，血流动力学指导的冠状动脉灌注目标CPR导致更佳的结局。相比之下，有关ETCO2指导CPR的动物数据并不令人信服。在类似儿童心脏骤停猪模型中，Hamrick等将优化的以CPR操作者为中心的CPR组与ETCCO2导向组进行比较，其中胸外按压被改进以使ETCO2最大化。ETCCO2指导心肺复苏没有改善结局。该团队进一步比较ETCO2指导CPR与标准CPR，使用心脏骤停20分钟未治疗然后10分钟CPR的损伤更严重的新生幼猪模型。尽管ETCO2组的ROSC率较高（7/14比2/14，P = 0.04），但这种损伤的严重程度可能会妨碍长期生存。然而，这项研究证明了ETCO2指导的CPR可能能够改善预后的概念。
由于动脉DBP和ETCO2在临床ICU中比CoPP更容易获得，费城儿童医院/宾夕法尼亚大学儿童医院在CPR期间将DBP与ETCO2作为60只猪脏骤停存活率的预测因子进行比较，将猪随机分配至CoPP目标HD- CPR或标准CPR。幸存者与非幸存者比DBP较高（41±2 mmHg与26±2 mmHg，P <0.001），但ETCO2无差异（30±2 mmHg与33±2 mmHg，P = 0.30;图2）。根据曲线分析下的面积，DBP明显优于ETCO2（0.82比0.60，P = 0.03）。据我们所知，在动物或人类中没有比较HD-CPR与ETCO2-目标CPR的数据。
图2. 来自儿童窒息相关心室颤动心脏骤停临床前猪试验模型的血流动力学指导CPR与标准按压深度治疗的数据。比较ROSC（n = 12）和没有ROSC（n = 10）的动物之间在CPR最后一分钟的生理变量（主动脉舒张压，呼气末二氧化碳），P <0.01。
新兴技术：
脑血氧测定 - 脑组织血氧饱和度
心脏骤停幸存者的神经系统并发症常见。在动物中CPR期间保持充足的脑灌注与存活和有利的神经学结局密切相关。脑血氧测量法是一种使用近红外光来测量脑组织灌注的无创技术。市场上可买到的近红外光谱仪（NIRS）设备从光源探头发出连续的光波，并在患者前额的探测器探头处测量返回光（图3）。由于近红外光谱不被水或脂质吸收，它可以穿透表面以下几厘米进入深层组织。光强度的变化归因于氧和脱氧血红蛋白的不同光吸收特征，从而测量出局部脑组织氧饱和度（rSO2）。RSO2基于脑微血管内静脉血为主的非搏动性血流，正常值约为70%。
图3. 人体头皮血氧饱和度测量原理图。从光源发射连续的近红外光波，穿过头皮和颅骨进入皮层组织。 未被吸收的光返回到探测器探头。该装置输出的是局部脑组织氧饱和度（rSO2％）。
尽管存在明显的逻辑挑战，但心脏骤停期间的脑血氧监测可能是可行的。由Parnia等人开展的一项多中心前瞻性观察研究代表了心脏骤停期间在脑部血氧测定方面最大的成人队列研究。在IHCA研究中，持续ROSC患者在CPR期间总体rSO2较高（51.8比40.9％，P <0.0001）。此外，存活到出院并有良好神经学结局的患者rSO2高于获得ROSC但住院期间死亡的患者（平均rSO2分别为56.1％和50.6％，P <0.001）。没有rSO2低于25％的患者获得ROSC。在Sanfilippo等人的一项主要包括OHCA的荟萃分析中，那些获得ROSC的患者的平均rSO2为44.9％，而那些没有达到ROSC的患者的平均rSO2为29.4％。
鉴于商用设备的多样性和技术限制，rSO2测量值应谨慎解读。脑氧饱和度的最佳值是未知的。这些设备尚未在心脏骤停环境中针对金标准措施进行验证，并且在血流量和氧合减少时可能不准确。需要进行前瞻性研究以进一步验证NIRS装置，并探讨在CPR期间针对特定rSO2的精确方法是否会导致结局改善。
心脏超声
引人注意的是，在高级实践环境中，床旁心脏超声越来越多地被纳入心脏骤停治疗系统中。除了许多出版物描述了使用超声来确定可逆的心脏骤停原因（即'Hs和Ts'）并预测复苏结局，一些研究已探索其用于确定胸外按压和CPR有效性。
心脏超声可以提供精确的机会，通过优化救援人员相对于患者独特解剖结构的手部位置来评估和改善胸外按压力学。目前关于最佳按压点的指导原则是模糊的，通常建议在儿童和成人胸骨的下半部；通常，两连线被当作标记。影像研究发现，在高达80％的个体中，两连线下方的胸内结构正好是主动脉或左心室流出道（LVOT），而不是左心室（LV）。在Hwang等人的一项前瞻性研究中， 经食道心脏超声检查用于评估CPR期间胸外按压的力度。普遍观察到按压主动脉或LVOT，尽管程度不同。在线性回归中，随着最大按压面积变得更接近LV，LV每搏量增加。作者得出结论认为，AHA目前推荐的按压点可能不适合在CPR期间产生前向血流。尽管心脏超声作为优化CPR机制的精密技术具有潜在的优势，但没有实时应用此工具的前瞻性研究。此外，心脏超声存在潜在的伤害风险，因为可能会延迟和干扰高质量CPR。一个精确的、基于模拟的方案可以缓解这些担忧。最终，在心肺复苏过程中使用心脏超声是进一步研究的领域。
结论
CPR过程中的生理监测对于从以操作者为中心、一刀切的模式转变为以潜在更有效的以患者为中心的精确方法而言是必要的。生理监测的选择取决于临床情况，包括可用的技术和医疗人员的技能和经验。在CPR期间基于证据的血流动力学指标可能包括CoPP超过20 mmHg，DBP婴儿高于25 mmHg和较大的儿童（也可能是成人，表1）高于30 mmHg。尽管支持最佳ETCO2目标的数据有局限性，但20分钟后ETCO2仍低于10 mmHg是灌注不良和预后不良的标志。未来对临床上重要的CPR有效性的无创监测措施的研究有可能挽救许多生命。
表1. 生理监测目标汇总
参数 | 优点 | 缺点 | 目标 |
冠状动脉灌注压 | 心肌相关血流量 | 有创 需要动脉和CVP导管 | CoPP >20 mmHg |
DBP | 确定CoPP | 有创 需要动脉导管 | 婴儿＞25 mmHg 儿童＞30mmHg 成人＞30 mmHg |
呼末二氧化碳 | 与心输出量有关 可用于所有插管的患者 | 由骤停的病因学、通气、血管加压药等因素共同作用 | ETCO2 >10 mmHg ETCO2 >20 mmHg? |
脑血氧测定 | 无创 测量脑氧合 | 最佳值未知 技术变异性 | rSO2 >50% |
心脏超声 | 无创 确定按压位置 | 技术困难 无标准化 | 无 |
本文要点
为了改善心脏骤停者的结局，应该使用生理监测指导复苏。
CPR期间的一线生理指标应包括CoPP（> 20 mmHg）或DBP（婴儿> 25 mmHg;儿童和成人> 30 mmHg）。
在无有创动脉血压监测的患者中，ETCO2（> 20 mmHg）和局部脑组织氧饱和度（NIRS> 50％）是CPR期间合理的二线生理指标。
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