中心静脉与动脉血气的比较及其在危重病人中的应用
苏州工业园区星海医院 刘岗译
重症行者翻译组
动脉血气（ABG）分析在重症监护病房中用于确定氧合程度、通气充分性以及是否有体内酸碱紊乱和严重程度。但是，动脉穿刺可能导致并发症，动脉血采集的困难可能会延迟治疗。中心静脉血气（VBG）是ABG采样的一种潜在的更容易获得的替代方法。目前的证据表明，通过外周VBG获得的pH和Pco2与ABG测量密切相关。然而，使用中心VBG指导临床决策或作为ABG替代指标的价值尚不清楚。本综述的目的是探索危重患者ABG与中心VBG的关系。我们使用以下检索词进行了MEDLINE检索：静脉血气、动脉血气和中心静脉血气。我们排除了非人类研究，仅对纳入研究的pH值和Pco2值进行综述和检查。还对纳入研究的所有引用的参考文献进行了审查，以识别是否是正确的相关文献。我们确定了7项符合我们标准的研究。在血流动力学稳定患者的研究中，动脉和中心静脉pH值和Pco2之间的平均差异分别为0.03和4-6.5 mmHg。然而，在循环衰竭患者中，中心静脉和动脉pH/Pco2之间的差异大4倍。我们得出的结论是，在没有严重酸碱紊乱的稳定患者中，中心VBG参数pH和Pco2可能是测定动脉pH和Pco2的良好替代指标。此外，中心VBG可用作动脉高碳酸血症的有用筛查工具。此外，我们从中心VBG推导出ABG转换的调整公式：（1）动脉pH = 中心静脉pH + 0.05和（2）动脉Pco2 = 中心静脉Pco2-5 mmHg。
术语
ABG=动脉血气、CI =置信区间、CO=心输出量、COPD =慢性阻塞性肺疾病、DKA =糖尿病酮症酸中毒、ICU =重症监护室、MICU =内科重症监护室、N =患者人数、SICU =外科重症监护室、VBG =静脉血气
动脉血气（ABG）分析是评估氧合和通气充分性，同时也是诊断和监测酸碱失衡的重要步骤。但是，样本的获得需要动脉穿刺，并且动脉穿刺可能与并发症相关，例如疼痛、感染、神经损伤、出血/血肿、动脉瘤/假性动脉瘤、夹层、血栓形成和肢体缺血。动脉穿刺可能比静脉穿刺更疼，也可能由于患者运动或脉搏减弱而穿刺困难，这可能会延误治疗，尤其是需要连续的ABG结果时。中心静脉血气（VBG）分析可允许估计ABG值，且可从留置的中心静脉导管中获得。
重症患者通常留置中心静脉导管，用于静脉给药、中心静脉压监测和静脉采血。尽管静脉血Po2无法估计动脉Po2，但脉搏血氧饱和度更常用于监测氧合。此外，多项研究检查了外周VBG在评估通气和酸碱状态中的有效性。现有的荟萃分析表明，外周静脉血中的pH和Pco2与动脉水平非常接近。此外，外周静脉采样已被广泛用于急诊环境和慢性阻塞性肺疾病（COPD）和糖尿病酮症酸中毒（DKA）患者的初步评估。然而，在重症监护和围术期环境中使用中心VBG指导临床决策的价值仍不太确定。本综述的目的是探索危重患者动脉和中心静脉血样获得的pH值与Pco2值的关系。
方法
我们使用以下检索词组合（“ABG”、“VBG”、“venous blood gas静脉血气”、“arterial blood gas动脉血气”和“central venous blood gas中心静脉血气”），通过MEDLINE和Pubmed对1989年至2019年期间可用的当前英文文献进行了检索。我们仅选择了在人类受试者中比较中心VBG与同时获得的ABG的文章，并排除了涉及外周VBG的研究。还对纳入研究的所有引用参考文献进行了审查，以识别是否是正确的相关文献。我们评估并总结了纳入研究的动脉和中心静脉样本之间pH和Pco2的差异。
危重病患者中心VBG与ABG的比较研究
我们确定了7项符合我们标准的中心VBG和ABG值的比较研究（表1）。4项研究重点关注ICU患者。Walkey等人2010年的一项研究回顾了从内科（39%）和外科（5%）ICU、心导管实验室入组（56%）的187例重症患者。这项研究中入住ICU的原因主要是心脏相关，大多数血流动力学稳定。作者观察到中心静脉和外周动脉之间的pH差值（0.035）与Pco2差值（4.5 mmHg）仅有微小的差异。Mallat等人在2015年的一项研究中评估了192例内科和外科重症患者，其中大多数因肺炎（37%）和腹膜炎（24%）入院。约88%需要机械通气，32%合并感染性休克。再次观察到中心静脉和外周动脉pH值（差值0.03）以及Pco2（差值6.5 mmHg）之间密切相关。
成人和儿童心脏术后患者的中心VBG和ABG变量之间的关系相似。在2017年对100名冠状动脉旁路术后患者的研究中，Esmaeilivand等人发现，通过动脉和中心静脉样本获得的pH值和二氧化碳分压之间存在很强的相关性，平均差值分别为0.046和6.59mmHg。Singh等在2015年进行的一项涉及30名儿科心脏ICU患者的小型研究也发现，平均pH差值为0.008，平均二氧化碳分压差值为3.5mmHg（表1、图1）。两项研究均排除了血流动力学不稳定和多器官衰竭或机械通气的患者。
尽管在血流动力学稳定患者，VBG与动脉值的合理近似，但不稳定患者的关系恶化。1989年的一项研究评估了105例心输出量正常（25%）和循环衰竭（75%）的患者，观察到正常心输出量时pH和Pco2的平均差异为0.03 U和5.7 mmHg，但随着循环衰竭的进展，差值逐渐扩大。平均动脉压< 60 mmHg或心脏指数 < 1 L/min/m2或在心脏骤停期间接受机械通气的个体的差异大2～4倍。有趣的是，在非机械通气患者的心脏骤停期间，动/静脉pH值和Pco2之间的差异较小（分别为0.04和8.9 mmHg）。该研究的另一个重要发现是，机械通气患者的中心静脉和动脉pH以及Pco2之间的差值（pH 0.35 和Pco2 48.9 mmHg）大于未接受机械通气的患者（表1、图2）。
中心VBG和ABG间相关性的总结
通过多项研究，我们发现血流动力学稳定患者的中心静脉和动脉pH值以及Pco2之间存在临床相关性，平均差值分别为0.03和4.5～6.5 mmHg（表1；图1）。在比较外周静脉和动脉pH值和Pco2的荟萃分析中也观察到了这些相关性，平均差异为0.03和4.4–5.7mmHg。然而，在血流动力学不稳定的患者中，这种相关性是不可靠的。休克状态下中心静脉和动脉pH/Pco2之间的差异可能是血流动力学稳定性时的2～4倍（表1；图2）。心脏骤停患者机械通气期间，中心静脉和动脉值之间失去关联尤其显著，其中pH和CO2差异可能分别超过0.3和50 mmHg。在心源性休克期间，低心输出量状态将降低CO2肺输送和肺清除，导致中心静脉系统中的CO2潴留。此外，组织毛细血管中血液通过减慢导致中心静脉更多的CO2摄取和CO2血清水平更高（图3）。因为CO2清除不良，循环衰竭期间重度的呼吸衰竭将减弱观察到的中心静脉和动脉Pco2之间的差异。相反，在心脏骤停的情况下机械通气将导致中心静脉和动脉这些值之间存在显著差异。可能的解释是，在心脏骤停期间循环衰竭、又无机械通气时紧接着就发生呼吸衰竭，由于缺乏足够的通气来将二氧化碳从循环系统中排出，动脉Pco2将与中心静脉Pco2保持同步。因此，在这些患者中不会发现pH值的巨大差异。然而，接受机械通气的患者由于有效的肺泡通气，引起更多的CO2从中心静脉系统清除，导致动脉系统的Pco2更低，中心静脉和动脉的平均Pco2以及平均pH值会有广泛的差异。
中心静脉Pco2也可被认为是动脉高碳酸血症的筛查工具，具有高度的确定性。几项研究表明，中心静脉Pco2<50 mmHg对排除动脉高碳酸血症（定义为动脉Pco2>45 mmHg）极为敏感（接近100%）。这些发现已在多项比较外周静脉和动脉二氧化碳分压的前瞻性研究中得到重复。因此，在某些临床情况下，中心VBG测量可能是ABG监测的合理替代方法。
几项荟萃分析讨论了COPD和DKA患者外周静脉血和动脉血之间pH值和Pco2之间的密切关系，尤其是在急救环境中。由于在血流动力学稳定的患者中描述了中心静脉和动脉pH值与Pco2之间的密切相关性，在重症监护和围手术期环境中的许多临床情况下，中心静脉穿刺可以替代动脉穿刺（表1）。在循环衰竭已经缓解或根本不存在的临床情境中，例如：（1）确定在危重疾病或心脏手术后的呼吸机撤机阶段准备拔管时、（2）无休克临床状态的重症患者的酸碱或呼吸障碍时，和（3）甚至不稳定、非通气患者，在无动脉通路的情况下发生的心脏骤停时，可考虑使用中心VBG的pH和Pco2的参数。然而，由于观察到与中心VBG的差异，对于休克或心脏骤停而血流动力学不稳定的、且行机械通气的重症患者，ABG参数仍然至关重要。
中央VBG和ABG的回归方程
已经提出了几个回归方程来根据中心VBG值估计动脉血气变量（表2）。在2010年对187例患者的综述中，Walkey等提出了了一个简化公式，其动脉pH和Pco2的静脉-动脉相关系数分别为0.95和0.84：（1）动脉pH = 静脉pH + 0.05，以及（2）动脉Pco2 = 静脉Pco2-5mmHg。
结论
在这篇比较围手术期和重症患者动脉和中心VBG分析的7项研究的综述中，我们发现动脉和中心VBG值之间存在合理的相关性。我们的研究结果表明，在血液动力学稳定的危重病患者中，中心VBG是估计动脉pH值和Pco2值良好的替代方法。在所有血流动力学稳定患者的研究中，动脉和中心静脉pH值和Pco2之间的平均差异分别为0.03和4-6.5 mmHg，95% CI较窄。这些发现在接受心脏手术的患者中是相似的。然而，现有数据表明，这种估计在休克或心脏骤停后的患者中准确性较差。在多项研究中，中心静脉Pco2≤50 mmHg则动脉高碳酸血症不太可能发生，可作为有中心静脉通路住院患者通气不足的筛查工具。