唐 雪，王瑞蘭

膿毒性休克是各種感染性因素引起的以器官功能損害為特征的復雜的臨床綜合征。有效循環(huán)血量明顯降低和組織器官低灌注是感染性休克的血流動力學特征，組織缺氧是其本質(zhì)改變，最終導致多器官功能障礙綜合征。隨著免疫抑制患者增多、侵入性治療檢查的增加、微生物耐藥、老年人人口的增長和人們對膿毒癥認識與診斷水平的提高，膿毒癥的發(fā)病率以每年1.5% ～8.0%的速度增加［1］。盡管對其治療給予巨大的投資，嚴重膿毒癥的病死率仍在50%。最近也有研究表明，膿毒癥患者在28 d住院病死率的基礎(chǔ)上，出院后2年內(nèi)病死率會持續(xù)增加，生活質(zhì)量也有所下降［2］。早期提高微循環(huán)灌注可降低膿毒癥患者多器官功能障礙的發(fā)生率［3］。因此，膿毒癥的早期診斷對其治療和預后有重要意義。

監(jiān)測微循環(huán)的手持式正交偏振光譜(orthogonal polarization spectral，OPS)成像技術(shù)問世，是微循環(huán)監(jiān)測領(lǐng)域的革命，摒棄了笨重的顯微鏡，實現(xiàn)了無創(chuàng)、可視微循環(huán)監(jiān)測。很快、更先進的側(cè)流暗視野(sidestream dark field，SDF)成像技術(shù)替代了 OPS技術(shù)，它輕便、無創(chuàng)、無毒、相對廉價，圖像較 OPS清晰［4］，迅速應(yīng)用于許多領(lǐng)域研究。微循環(huán)障礙是膿毒癥的始動因素［5－6］。本文闡述了OPS及SDF的定義及原理以及近年來該技術(shù)在膿毒癥中的應(yīng)用。

1 膿毒性休克的病理生理改變

膿毒性休克主要是由于各種感染性因素，使機體沒有足夠的氧供來滿足組織細胞代謝的需求，進而導致組織器官功能障礙。膿毒性休克是由于體內(nèi)液體分布異常造成，造成心輸出量正常甚至升高及微循環(huán)障礙。分布性休克主要病理改變是薄弱的微循環(huán)單位關(guān)閉，自動脈至靜脈的氧輸送障礙，引起微循環(huán)缺氧，長時間缺氧使器官衰竭。

2 傳統(tǒng)體循環(huán)監(jiān)測方法

反映全身循環(huán)狀態(tài)的指標包括:平均動脈壓 (MAP)、中心靜脈壓 (CVP)、中心靜脈血氧飽和度 (ScvO2)、心臟指數(shù) (cardiac index)等，是常用的監(jiān)測膿毒性休克的指標。但在膿毒性休克中，即使達到了早期的目標治療 (early goaldirected therapy，EGDT)，整體的血流動力學指標 (如尿量、MAP、CVP、ScvO2)都得到改善，仍然可能存在微循環(huán)功能障礙，進而影響局部組織細胞的氧供。同時，全身或局部的氧供不能反映微循環(huán)的氧供。正常情況下，根據(jù)紅細胞的向軸性遷移 (Fahraeus)效應(yīng):微循環(huán)的紅細胞比容 (Hct)低于全身;Hct在血管分支內(nèi)的分布是非線性的;微循環(huán)的氧分壓低于全身，并呈多向性分布［7］。最近一項臨床研究顯示，去甲腎上腺素能改善膿毒癥休克患者全身血流動力學參數(shù)，提高MAP，但不能改善微循環(huán)血流［8］。因此全身循環(huán)狀態(tài)的參數(shù)并不能準確反映膿毒癥微循環(huán)改變。

3 OPS和SDF的定義及原理［4］

OPS技術(shù)工作原理為光源發(fā)出 (550±70)nm波長的綠光，經(jīng)過兩個互相垂直的偏振鏡，極化光被濾過，去極化光線通過偏振鏡進入電荷耦合器件 (charged couple device，CCD)和攝影機成像 (見圖1)。血紅蛋白 (Hb)的等吸收點為550 nm，因此選為光源的波長。成像后紅細胞為黑色小體［9］。

SDF技術(shù)是 OPS技術(shù)的衍生技術(shù)，和OPS技術(shù)組成基本相同，其光源是頻閃觀測儀的發(fā)光二極管 (LED)，LEDs排列在探測器末端，發(fā)出 (540±50)nm(綠色)光，獨立極化的光源可以照入更深的微循環(huán)內(nèi)部組織，微循環(huán)中的紅細胞和白細胞分辨率更高，能監(jiān)測更深的毛細血管。它只有一個偏振鏡，通過與視頻幀速率同步的LED光照來改進成像 (見圖2)。

圖1 OPS成像原理Figure 1 OPSimaging optical scheme

圖2 SDF成像原理Figure 2 Sidestream dark－field(SDF)imaging a scheme

OPS和SDF成像結(jié)果的數(shù)據(jù)分析為半定量分析:血管直徑〔小血管 (S):10～15μm;中血管 (M):26～50μm;大血管 (L):51～100μm〕、血流 (0:無血流;1:間歇流動;2:緩慢流動;3:持續(xù)流動)。計數(shù)盡量多的血管。根據(jù)血管直徑和血流速度，可以給每個象限評分。平均分稱為微血管血流指數(shù) (MFI)。最后使用軟件分析SDF數(shù)據(jù)。最后機器建立一個視頻序列的詳細的統(tǒng)計指紋，包括了血流參數(shù)。通過圖像處理軟件進行半自主化血管識別，形成在實物拍攝基礎(chǔ)上的更清晰的血管圖像，便于分析血管類型，測量血管直徑，同時建立一個d－t坐標 (d為一個毛細血管片段的距離，t為時間)，來獲得毛細血管內(nèi)紅細胞血流動力學參數(shù)。

4 OPS和SDF技術(shù)在膿毒性休克微循環(huán)監(jiān)測中的應(yīng)用

微循環(huán)障礙是膿毒癥的始動因素，且微循環(huán)低灌注可持續(xù)至全身血流動力學參數(shù)及氧供恢復正常以后［10］。這種分離使全身監(jiān)測獲得的參數(shù)不能準確反映微循環(huán)氧供情況，膿毒癥的早期診斷和治療效果的監(jiān)測更為困難。

Slaaf等［11］將 OPS 技術(shù)及手持式顯微鏡引入臨床醫(yī)學領(lǐng)域，開創(chuàng)了微循環(huán)監(jiān)測的新局面。但當時也只能監(jiān)測暴露的器官組織表面的微循環(huán)情況。直到10年前，直接活體微循環(huán)監(jiān)測主要通過龐大的脈細血管顯微鏡實現(xiàn)，當時的技術(shù)水平下，只能監(jiān)測甲襞毛細血管，這極大限制了其在臨床上的應(yīng)用。隨著技術(shù)發(fā)展，目前在關(guān)于手術(shù)、創(chuàng)口愈合及腫瘤方面 OPS和SDF技術(shù)取得了研究成果。

OPS對舌下黏膜微循環(huán)的監(jiān)測在膿毒癥患者的早期診斷中很敏感［5］。進一步研究證實膿毒癥患者微循環(huán)血管密度下降，小血管灌注比例下降，在死亡患者中這種病理變化更為明顯［7］。目前對于舌下微循環(huán)能否反應(yīng)全身臟器微循環(huán)改變?nèi)源嬖跔幾h。Boerma等［12］研究顯示舌下黏膜不能可靠地反映腸道黏膜微循環(huán)變化，其后Dubin等［13］在羊內(nèi)毒素血癥模型中得到了相同結(jié)果。但Verdant等［7］一項定量分析顯示，在膿毒癥中，腹腔壓力持續(xù)＜10 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)時，舌下黏膜和胃腸道微循環(huán)改變是一致的。近期一項臨床研究顯示，膿毒癥患者舌下黏膜小血管 (＜20 mm)MFI、異質(zhì)性指數(shù) (HI)和局部血流灌注均比正常人低，隨病情進展，這些指數(shù)進一步降低，幸存患者的微循環(huán)指標明顯優(yōu)于死亡患者［14］。因此，通過監(jiān)測舌下黏膜微循環(huán)變化評估胃腸道微循環(huán)改變需要排除外因影響，當腹腔壓力升高時，其評估作用不準確。

膿毒癥時的血流重新分布使消化道成為早期缺血器官，直接顯微鏡監(jiān)測腸系膜微血管證實了在膿毒癥早期即可出現(xiàn)腸系膜微血管的構(gòu)型、管徑及流速的改變［15］。Bracht等［16］在動物實驗中使用 OPS技術(shù)進行了腸系膜灌注的研究，研究者使用手術(shù)方法直接將OPS儀器置于腸道觀測，結(jié)果顯示血管密度不能顯示腸系膜上動脈血流是否下降，可能是血流重分布和異質(zhì)性以及OPS圖像缺陷。同時OPS埋藏式檢測儀顯示腸黏膜血管密度差異很大［16］。

5 OPS和SDF的優(yōu)勢和不足

5.1 OPS和SDF的優(yōu)勢 OPS和SDF開辟了無創(chuàng)、無毒、相對廉價的微循環(huán)可視化監(jiān)測，近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，其裝置更輕便，除了能監(jiān)測暴露的組織和器官外，還進一步向深層組織發(fā)展。

Milstein等［17］使用SDF技術(shù)在兔口腔中連續(xù)無創(chuàng)觀察了口腔創(chuàng)口愈合過程并定量了毛細血管更新情況，實現(xiàn)了無創(chuàng)連續(xù)定量監(jiān)測。對術(shù)后組織修復的監(jiān)測有重要意義。目前已開展了對膿毒癥患者及心、腦、肝、腎［18－19］等重要器官多種病理狀態(tài)下的監(jiān)測，對疾病的早期診斷、治療都有一定的指導意義。

5.2 OPS和SDF的不足 目前OPS及SDF技術(shù)監(jiān)測舌下黏膜微循環(huán)改變來反映全身其他器官微循環(huán)改變，其可靠性仍存在爭議。有研究顯示，在兒茶酚胺抵抗的膿毒癥患者中，使用垂體后葉素類似物可破壞舌下微循環(huán)［20］。由于微循環(huán)的異質(zhì)性，使用血管活性藥物對各處微循環(huán)的改變是否一致仍需進一步研究。

對于OPS和SDF結(jié)果的解讀也是一個難點，目前采用半定量方式，其結(jié)果易受人為因素影響，且觀察者不同，得到的結(jié)果也不同。但一項監(jiān)測健康志愿者舌下黏膜微循環(huán)情況的試驗證明，SDF技術(shù)的結(jié)果不受不同觀察者的影響，其結(jié)果可作為休克復蘇的標準［21］。純定量分析需要軟件包經(jīng)長時間觀察獲得。Verdant等［7］在臨床背景下通過對微血管的密度和流速的測量獲得了定量分析結(jié)果，但是也有學者認為在實際臨床實踐中消耗大量時間是不現(xiàn)實的，需要進一步發(fā)展自動分析技術(shù)［22］。

氧化血紅蛋白 (HbO2)吸收可見光，波長為660 nm，Hb吸收紅外光，波長為940 nm，OPS和SDF選擇的550 nm波長的綠光尚不能分辨HbO2和Hb。

OPS和SDF技術(shù)實際操作中仍存在一些問題，如監(jiān)測對象表面的氣泡對成像影響極大，氣管插管患者難以進行舌下黏膜監(jiān)測。

6 展望

OPS和SDF技術(shù)是一種輕便、無創(chuàng)、無毒的可視化微循環(huán)監(jiān)測技術(shù)。目前已開展了對膿毒癥患者及心、腦、肝、腎等重要器官多種病理狀態(tài)下的監(jiān)測，對疾病的早期診斷、治療都有一定的指導意義。但目前仍有許多問題需要解決。如Hb異常時，對結(jié)果是否有影響。如高鐵血紅蛋白(MetHb)和碳氧血紅蛋白 (COHb)在550 nm是否可被吸收，血液中有染料(如亞甲藍)或造影劑 (如泛影葡胺)時是否影響觀察效果等。此外，對微循環(huán)結(jié)果的解讀，目前主要是半定量方式，且獲得更準確的結(jié)果需要花費大量時間，因此開發(fā)快速自動分析軟件是必須的。由于技術(shù)原因，該技術(shù)需要被監(jiān)測器官表面潔凈無氣泡，這個缺陷一定程度上對其應(yīng)用產(chǎn)生了阻礙。2010年是從體循環(huán)走向微循環(huán)的一年，微循環(huán)監(jiān)測將越來越受到重視，各種微循環(huán)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展對膿毒癥的早期診斷和治療有重要的指導意義。

1 Rabuel C，Mebazaa A.Septic shock:a heart story since the 1960s［J］.Intensive Care Med，2006，32(6):799－807.

2 Winters BD，Eberlein M，Leung J，et al.Long－term mortality and quality of life in sepsis:a systematic review ［J］.Crit Care Med，2010，38(5):1276－1283.

3 Stephen Trzeciak，Jonathan V Mc Coy，R Phillip Dellinger， et al. Early increases in microcirculatory perfusion during protocol－directed resuscitation are associated with reduced multi－organ failure at 24 hours in patients with sepsis［J］.Intensive Care Med，2008，34(12):2210－2217.

4 Ince C.Sidestream dark－field imaging:an improved technique to observe sublingual microcirculation ［J］.Crit Care，2005，9(suppl 1):72.

5 Ince C.The microcirculation is the motor of sepsis［J］.Crit Care，2005，9(Suppl 4):S13－S19.

6 Trzeciak S，Dellinger RP，Parrillo JE，et al.Early microcirculation perfusion derangements in patients with severe sepsis and septic shock:relationship to hemodynamics，oxygen transport and survival［J］.Ann Emerg Med，2007，49(1):88－98.

7 Verdant C，De Backer D.How monitoring of the microcirculation may help us at the bedside［J］.Curr Opin Crit Care，2005，1(3):240－244.

8 Dubin A，Pozo MO，Casabella CA，et al.Increasing arterial blood pressure with norepinephrine does not improve microcirculatory blood flow:a prospective study［J］.Crit Care，2009，13(3):R92.

9 Cerny V，Turek Z，Parizkova R.Orthogonal polarization spectral imaging［J］.Physiol Res，2007，56(2):141 －147.

10 Trzeciak S，Rivers EP.Clinical manifestations of disordered microcirculatory perfusion in severe sepsis［J］.Crit Care，2005，9(Suppl 4):S20－S26.

11 Slaaf DW，Tangelder GJ，Reneman RS，et al.A versatile incident illuminator for intravital microscopy［J］.Microcirc Clin Exp，1987，6(4):391－397.

12 Boerma EC，Voort PH，Spronk PE，et al.Relationship between sublingual and intestinal microcirculatory perfusion in patients with abdominal sepsis［J］.Crit Care Med，2007，35(4):1055－1060.

13 Dubin A，Edul VS，Pozo MO，et al.Persistent villi hypoperfusion explains intramucosal acidosis in sheep endotoxemia［J］.Crit Care Med，2008，36(2):535－542.

14 Spanos A，Jhanji S，Vivian－Smith A，et al.Early microvascular changes in sepsis and severe sepsis［J］.Shock，2010，33(4):387－391.

15 李冰，朱志宏，田萬管，等.血必凈注射液對膿毒癥大鼠腸系膜微循環(huán)動態(tài)變化的影響 ［J］.中國全科醫(yī)學，2009，12(5):857－859.

16 Bracht H，Krejci V，Hiltebrand L，et al.Orthogonal polarization spectroscopy to detect mesenteric hypoperfusion［J］.Intensive Care Med，2008，34(10):1883－1890.

17 Milstein DM，Lindeboom JA，Ince C.Intravital sidestream dark－field(SDF)imaging is used in a rabbit model for continuous noninvasive monitoring and quantification of mucosal capillary regeneration during wound healing in the oral cavity:apilot study［J］.Arch Oral Biol，2010，55(5):343 －349.

18 Pérez－ Bárcena J，Ibánez J，Brell M，et al.Study of a brain microcirculation in cranioencephalic trauma using the side stream field(SDF)system ［J］.Med Intensiva，2009，33(5):256－259.

19 Den Uil CA，Lagrand WK，Spronk PE，et al.Low － dose nitroglycerin improves microcirculation in hospitalized patients with acute heart failure ［J］.Eur J Heart Fail，2009，11(4):386－390.

20 Boerma EC，Voort PH，Ince C.Sublingual microcirculatory flow is impaired by the vasopressin－analogue terlipressin in a patient with catecholamine－resistant septic shock［J］.Acta Anaesthesiol Scand，2005，49(9):1387－1390.

21 Hubble SM，Kyte HL，Gooding K，et al.Variability in sublingual microvessel density and flow measurements in healthy volunteers［J］.Microcirculation，2009，16(2):183－191.

22 Mik EG，Johannes T，F(xiàn)ries M.Clinical microvascular monitoring:a bright future without a future?［J］.Crit Care Med，2009，37(11):2980－2981.