下一个前沿:微循环引导下的脓毒症复苏

      微循环功能障碍在脓毒症组织缺氧和器官衰竭的发病机制中起关键作用。舌下微循环监测技术能够实时无创地评估微循环血流。在脓毒症期间检测到舌下微循环灌注的改变，与不良预后相关；更重要的是，舌下微循环监测可以探究脓毒性休克中常用的复苏治疗方法的效果，如液体、血管活性药物和正性肌力药物，并表明宏观血流动力学参数的优化可能并不伴随着微循环灌注的改善。尽管如此，休克的特点往往是“血液动力学一致性”的丧失，即大循环和微循环反应之间的不一致性，提倡在脓毒症患者的管理中应整合微循环监测。尽管如此，在临床实践中广泛使用舌下视频显微镜仍然存在重要障碍。在这篇综述中，我们将讨论这项技术的实际局限性和未来的可发展性，可能会使床边评估微循环变得更容易和更快速，并提出舌下微循环监测在指导和滴定脓毒症复苏治疗中的作用。

      微循环功能障碍在脓毒症组织缺氧和器官衰竭的发病机制中起着关键作用。感染性休克复苏的最终目标必须是优化微循环血流。系统性血液动力学参数，如心输出量（CO）和动脉压（AP）、混合静脉血氧饱和度（SvO2）或乳酸，通常被用反应作组织灌注的替代物。尽管如此，休克的特点往往是“血液动力学一致性”的丧失，即大循环和微循环反应之间的不一致性：一味追求宏观血液动力学目标的治疗方法可能会使患者面临复苏过度或不足的风险。尽管采用微循环引导的方法对脓毒症患者进行复苏是可取的，但微循环监测和标准血液动力学参数的应用之间仍然存在重要障碍。

      在这篇综述中，我们描述了舌下视频显微镜在脓毒症期间监测微循环和指导复苏治疗的作用，并聚焦其在日常临床实践中广泛使用存在的障碍。

      微循环灌注主要由神经内分泌、旁分泌和机械负反馈途径等复杂相互作用调节，使局部O2供应适应组织代谢需求。这些机制在脓毒症期间受到损害，因为炎症级联反应和氧化应激导致内皮功能障碍，诱导型一氧化氮合酶的异质性过表达和微循环中血流的病理性分流严重干扰了一氧化氮（NO）通路。由于红细胞（RBC）变形能力和聚集倾向的丧失，毛细血管血液流变学发生改变，内皮多糖=蛋白质复合物（糖萼）被破坏，导致毛细血管渗漏、组织水肿、凝血异常和白细胞-内皮相互作用增强。尽管总血流量保持不变，因为分流原因缺氧区域出现在正常或高灌注区域旁边，使得毛细管血流分布的不均匀性，阻碍了组织O2的摄取。

      由于缺乏适用的床边监测技术，微循环的评估长期以来仅限于实验阶段。1999年，引入了正交偏振光谱（OPS）成像，并将其纳入手持式视频显微镜中，从而能够对由薄上皮层（如粘膜表面）覆盖的微血管床中流动的红细胞进行非侵入性体内观察。De Backer等人首次在严重脓毒症或感染性休克患者中使用OPS，并发现了舌下微血管密度的降低以及间歇性或永久无血流流动的血管的存在。最为重要的是，这些现象在非幸存者中更为严重。在接下来的20年里，引入了第二代设备，称为侧流暗场（SDF），最近引入了第三代视频显微镜，称为入射暗场（IDF），并使其能够获得越来越高质量、更清晰分辨率和改进放大率的图像。

      多项研究使用舌下视频显微镜来探索脓毒症诱导的微血管功能异常及其与预后关系。Sakr等人证明，感染性休克中幸存者的微循环改变迅速改善，而在死于多器官衰竭的患者中，无论休克是否已经缓解，都没有观察到改善。De Backer等人发现微循环中灌注血管的百分比与全身血液动力学参数之间没有相关性，微循环改变是预后的最强独立预测因素。舌下视频显微镜还能够通过测量灌注边界区（PBR）来评估内皮糖萼的状态，即允许红细胞穿过可渗透部分糖盏的比例。与健康志愿者或非脓毒症危重患者相比，脓毒症患者的舌下PBR往往更高，较高的PBR与较差的预后相关。PBR与微循环中流动的白细胞的数量相关，也支持糖萼的伤亡在增强白细胞-内皮之间的的相互作用。在脓毒症非幸存者的舌下微循环中发现了更高数量的粘附白细胞。

      复苏策略通常旨在使整体血液动力学参数正常化，以期望重要器官的组织灌注和氧供需的平行改善。然而，在脓毒症或脓毒症休克的情况下，由于“血液动力学一致性”丧失，这种情况可能不会发生。

      在感染性休克期间，输液量与微血管密度的变化无关，而在心脏手术患者中，毛细血管再充盈和液体剂量之间的关系得到保留。静脉输液能够在脓毒症的前24小时内改善微血管灌注，但在后期阶段则没有，并且这种情况与整体血液动力学变化无关。在脓毒症患者容量反应性预测中进行被动抬腿或液体复苏，发现CO与微血管灌注变化之间存在非线性关系，这表明宏观和微血管反应涉及不同的机制。在普通ICU人群中，液体治疗仅在基线容量不足时微循环血流异常的患者中能够改善微循环灌注，而在没有容量负荷的患者中没有观察到任何变化。同样，微血管反应也与每搏量（SV）的变化无关。

      同样，微血管对血管活性药物的反应也不简单相同。一般来说，那些微血管改变更严重的患者是在给予血管活性药物如去甲肾上腺素或多巴酚丁胺后表现出微循环灌注得到更大改善，而仅仅宏观血液动力学参数（如MAP或CO）改善不足以保证拥有更好的微循环血流灌注。在高血压患者中，滴定去甲肾上腺素剂量以将MAP从65mmHg增加到正常水平可改善微血管密度和流量。在感染性休克中，尽管有着类似的宏观血液动力学指标，但钙离子增敏剂左西孟旦改善微血管灌注的效果优于5 ug/kg*min多巴酚丁胺。

      关于输血，同样，微血管灌注似乎只有在基线容量出现显著变化时才有所改善。输血的类型也很重要。输注去白细胞的红细胞可能对脓毒症的微循环流动有有利。相反，如果输注库存血（长期储存）可能会导致游离血红蛋白增加，而这起到血管收缩剂的作用。

      舌下微血管监测在脓毒症患者治疗管理中仍然存在许多障碍，包括：图像采集和分析方面的困难；关于舌下粘膜作为重要器官微循环灌注窗口的可靠性；微血管中变量缺乏明确的定义；缺乏“微血液动力学”复苏的特定疗法。

4.1 图像采集和分析相关问题

      低质量的视频可能会产生虚假的微循环数据：聚焦/对比度不足或压力伪影阻碍了某些血管的可视化，从而在微血管评估中产生实质性的偏差。在一个由危重患者录制的大型视频数据库中，超过50%的视频质量不可接受。低质量的视频产生了更差的微血管参数，（错误地）预示更低的血管密度和更差的微循环灌注，确保无伪影视频是进行可靠微循环评估的先决条件。检查图像质量应得到保证，并排除低质量视频。视频显微镜设备的技术发展，如轻便易操作的Cytocam的引入，提高了其易用性。最近测试了415nm蓝光探针，而不是常用的520nm绿光探针，并且能够获得更清晰的微循环图像，提供更高的图像质量和更高的血管密度。

      耗时的离线分析是另一个问题。已经进行了许多尝试来获得快速、即时的微循环评估。Tanaka等证实由护士在床旁对微循环进行的实时定性评估和传统的离线分析之间显示出良好的一致性。同样，将微循环快速主观地分类为“好”、“坏”、“非常坏”可能已足够敏感和特异性，并足以识别微血管异常的存在。Watcorn等人应用了即时微循环工具（POEM）评分，这是一个基于整体微循环流量视觉评估的评分系统（总计5分），显示出良好的可重复性。

      最近引入了新开发的自动化软件系统，允许即时定量床边微循环评估，尽管它们的准确性并不总是最优异的。2019年，Hilty等人在MicroTools软件包中验证了一种用于视频显微镜图像序列自动分析的新算法，首次实现了红细胞流速和毛细管密度的客观测量。通过使用该算法，他们能够在大部分的围手术期和危重患者群体中识别与疾病和复苏机制相关的变化，为微循环监测在临床环境中的即时应用奠定了基础。

4.2 舌下区域是了解内脏微循环的可靠窗口吗？

      舌下粘膜拥有丰富的微血管，且易于接近，是手持视频显微镜观察的理想位置。此外，舌头与肠道有着相同的胚胎起源：考虑到肠道在多器官衰竭发病机制中起到的关键作用。然而，探索其他微血管床的研究表明，在某些条件下可能存在差异。在腹腔脓毒症和新建肠造口的患者中，在第1天，舌下微循环和肠道微循环之间没有发现相关性；而在第3天，两个部位之间的一致性恢复了，可能是由于两个区域存在一致的灌注。在一个由胆管炎引起的高动力感染性休克模型中，腹内压没有变化，而舌下和肠道部位的微循环变化相似。在低动力脓毒症模型中，舌下和其他微血管床之间的相关性在诱导脓毒症症后5小时消失，表面存在时间依赖性。然而，值得注意的是，舌下微循环显示出最明显的变化，这表明监测该区域可以较其他毛细血管床更能识别或排除微循环中更细微的异常。在腹部脓毒症术后患者中，在基线容量和液体负荷试验后，舌下和肠粘膜微循环均无相关性。此外，非幸存者的肠道绒毛微循环发生了更严重的改变，但在舌下没有发生。

      从这些数据中，我们可以得出以下结论。舌下微循环的改变始终是内脏微血管灌注可能受损的预测指标，并与更糟糕的预后有关。相反，舌下微循环没有改变并不能排除其他区域的灌注异常；同样，我们可以观察到舌下血流对治疗反应的“正常化”，而其他部位的灌注仍然不理想。这种差异在某些患者中可能更为明显（例如，腹部脓毒症患者），但这些观点并不是质疑舌下微循环作为替代内脏微血管灌注监测发挥的潜在作用，要记住，每个微血管床都有自己的解剖和生理特点，并且可能因脓毒症演变的受到不同的影响。事实上，其他血液动力学参数如MAP或CO本身并不是特定器官中灌注压力或血流的绝对指标，尽管通常用作治疗的靶点。

      到目前为止，微血管改善的临床相关性数据主要以灌注血管百分比（PPV）和微血管流量指数（MFI）来表示，这两个参数描述了“对流”，更容易在患者之间进行解释和比较。虽然MFI

      虽然健康志愿者的舌下微循环“正常值”已被定义描述，但既往存在的合并症可能会影响脓毒症患者的微循环：慢性动脉高压和糖尿病都与较低的血管密度有关。另一方面，更高的微血管密度不总是预示健康。由SARS冠状病毒2型肺炎引起严重急性呼吸系统综合征的患者舌下血管密度似乎高于正常水平，这是因为缺氧诱导的毛细血管增生聚集。相反，动脉高氧可引起血管收缩。在解释微血管密度时，应考虑这些潜在的混杂因素。

      为了确定特别针对微血管血流优化的治疗方法，我们已经做出了多种努力。对现有证据进行全面总结，我们对评估脓毒症的微循环治疗的研究进行了系统综述。研究从一开始是通过搜索Medline（PubMed）就确定的（主要搜索于2023年5月20日开始进行）。关键词如“微循环、微血管、脓毒症、脓毒症休克、血管舒张剂、一氧化氮、凝血、微血栓形成、活化蛋白C、抗凝血酶、血栓调节蛋白、抗凝、抗氧化剂、维生素C、血液净化、体外细胞因子清除、血液吸附、免疫调节”等使用布尔运算法以各种组合进行分类。同时考虑了临床前和临床研究，在排除了非相关文章后，共确定了97项研究，重点关注不同血管舒张剂、血管收缩剂、抗凝血剂/抗血小板剂、抗氧化剂、血液净化或其他类型的治疗（包括免疫调节疗法）对微血管作用。补充材料报告了这些研究的主要特点和发现，绝大多数是临床前研究（N=79.81%），临床研究要么是非对照/非随机试验（N=10），要么是针对相对较小患者群体的随机对照试验（N=8）。已经进行了许多尝试来操纵NO途径，然而，在一些动物模型中使用NO合成酶抑制剂甚至是有害的（补充材料），使用吸入NO或NO供体的临床研究显示对微循环没有益处。目前正在进行一项大规模的多中心随机对照试验，研究血管舒张剂前列环素类似物伊洛美汀。多项研究针对内皮功能障碍和凝血障碍之间的相互作用。在动物模型和临床试验中，活化蛋白C与微血管灌注的改善有关，尽管如此，出于安全考虑它还是退出了市场。尽管缺乏临床数据，但在动物模型中观察到抗凝血酶或血栓调节蛋白对微血管的改善（补充材料）。体外细胞因子去除、抗氧化剂（如维生素-C）或免疫调节疗法（富含IgM的免疫球蛋白）可能在感染性休克期间起到复苏和/或保护微循环的作用，但还需要进一步的研究来证实其益处。

      舌下视频显微镜是一种很有前途的评估微循环的技术，即血液与细胞之间的真实界面，对于任何有效优化组织O2摄取的治疗，微血管灌注和宏观血流动力学的改善都是必要的。我们回顾了舌下微血管监测的局限性及其在临床实践应用中的障碍，包括缺乏特定的治疗方法。重要的是，缺乏证明微循环靶向复苏策略对脓毒症有效性的高质量临床试验。

为脓毒症患者建立一种可行且普遍有效的“以微循环为中心”的治疗算法是困难的，鉴于脓毒症的高度异样性涉及患者的特征（例如潜在的合并症）、感染类型（例如腹部与肺部）、全身炎症的严重程度以及随时间变化的循环系统对治疗反应的改变。在这种复杂的情况下，微循环可能代表了个性化治疗的工具。来自舌下微循环评估的信息应作为全面血液动力学和生理学监测的一部分，并应根据反应组织灌注的其他标志物进行解释（图1）。

图1：将舌下微循环监测与整体的血液动力学和生理学评估相结合，包括组织灌注不足的迹象（即毛细血管再灌注时间增加、躯干到指端温差增加、皮肤花斑）和标准血液动力学监测：CO、SV、GEDV、EVLW、CVP、PAOP、ABG、ABP、PPV、HR。

      在图2中，我们提出了一种脓毒症患者的血液动力学优化算法，其中微循环监测与全身血液动力学参数一起发挥核心作用。该算法基于三个基本概念。

图2：提出了脓毒症患者血液动力学优化算法，其中舌下微循环监测与标准血液动力学监测相结合，有助于指导治疗和滴定液体、血管升压药和强心剂剂量。如果存在组织灌注不足的迹象，我们应该首先询问是否存在低血容量的情况。应测试宏观和微观血液动力学流体反应性：如果没有宏观血液动力学流体反应的迹象，则应限制液体；如果有液体反应性，则在给予负荷量液体是，应同时评估宏观血液动力学和微循环反应。应继续输液，直到宏观血流动力学和微循环均有改善（液体滴定）。如果宏观血流动力学改善，但微循环没有改善（即血流动力学一致性丧失），这可能是停止输液的指示。其次，我们应该评估是否存在显著的血管舒张作用以及是否需要血管收缩药。如果MAP过低且微循环改变，则添加血管升压药。可以对血管升压药剂量进行滴定，直到MAP增加后微血管灌注有所改善（将患者的基线AP作为目标）。如果血管升压药诱导的MAP增加后微血管灌注没有改善，这可能是停止增加血管升压药剂量的指示。第三，我们应该询问是否存在心脏功能障碍。如果心脏收缩力降低，可以考虑添加一种强心剂。可以滴定强心剂剂量，直到心输出量增加后微血管灌注有所改善。如果心输出量的增加与微血管灌注的改善无关，这可能是停止增加强心剂剂量的指示。如果在优化容量状态、血管张力和心肌收缩力后，微循环仍然无显著改变，则考虑内皮糖盏的可能紊乱。辅助疗法和其他微循环靶向疗法的可能作用应在未来的研究中进行评估。CRF毛细血管再充盈时间、MACRO宏观血液动力学参数、MICRO微循环、MAP平均动脉压、ECHO超声心动图、Hb血红蛋白、RBCs红细胞、EVLW血管外肺水、PAOP肺动脉qie压、CVP中心静脉压，↑ 改善↓ 恶化，=稳定。

      首先，在试图恢复脓毒症组织O2输送时，我们不能完全依赖宏观血液动力学指标，因为血液动力学一致性可能会丧失。用于血液动力学优化的经典治疗方法可能无法改善微血管灌注，甚至可能是有害的。例如，液体输注诱导血液稀释并降低血液粘度，可能损害剪切应力介导的血管张力调节。感染性休克中大量的液体治疗可能导致医源性内皮损伤和糖萼衰退。先前的研究表明，无论宏观血液动力学反应如何，只有在基线容量出现显著变化的情况下，容量复苏、血管升压药、强心剂甚至输血才能恢复微循环。因此，微血管血流的评估应与标准的血液动力学监测相结合。

      其次，应同时评估治疗对宏观和微循环的反应性，以验证心输出量或血管张力的任何改善都会导致毛细血管血流量增加。微循环监测可能有助于液体、血管升压药和强心剂使用的滴定，以对患者实施针对性的治疗，避免任何过度或不足的治疗。为此，除了最大限度地减少由于图像质量差而可能产生的偏差外，舌下视频显微镜的技术发展必须能够更容易、快速地评估床边的微血管参数。

      第三，我们应该考虑辅助疗法（如体外血液净化）在优化微循环血液流变学和尽可能保护内皮免受医源性损伤。

      Bruno等人最近评估了将微循环监测纳入对休克患者治疗的影响。对微循环状况的了解在很大程度上影响了人们对液体和血管升压药的决策过程，但对30天的死亡率没有影响。必须承认以下几个局限性：包括不同类型休克的患者（具有潜在的不同微血管异常），大量病例在微循环评估后所宣称的和实际执行的治疗之间不匹配，第2天几乎近一半患者的生命维持治疗受到限制；仅在24小时重新评估微循环，就有几乎30%的视频质量不合格。尽管如此，这是第一个针对休克患者微循环为导向的目前治疗算法的大型随机对照试验。

      未来的研究应侧重于感染性休克，探究将微循环监测纳入对决策过程的影响以及微循环指导治疗算法的疗效。需要进一步的努力来寻找恢复脓毒症微循环的特定疗法。然而，与此同时，微循环应该成为我们临床推理的一部分。

点评

      微循环由小血管包括微动脉、毛细血管和小静脉组成，在这些小血管中进行扩散，以实现组织灌注和氧合。在脓毒症中，最终目标是向组织提供足够的氧合，以改善灌注和器官功能。脓毒症引起微循环自动调节功能障碍，导致血流不均一性异常。随着临床技术的发展，我们逐渐可以在床旁或通过快速实验室检测轻易获得的微循环标志物包括灌注血管比例、乳酸、皮肤花斑和毛细血管再充盈时间。在本文中，舌下微循环监测是一个很好的监测脓毒症患者微循环的技术，它可以与整体的血液动力学和生理学评估相结合，从而取得对脓毒症休克最优化的管理，并改善患者预后。但也存在许多问题，这值得我们进一步研究和期待。

Elisa Damiani,Andrea Carsetti,Erika Casarotta,et al.Microcirculation-guided resuscitation in sepsis: the next frontier?[J]. Front Med (Lausanne).2023 Jul 5:10:1212321.