抽象
碳酸血症有助于潮式呼吸和中枢性睡眠呼吸暂停患者的起源与充血性心脏衰竭(CHF),并会增加死亡率。然而,低碳酸血症患者的病因与慢性稳定CHF是未知的。由于肺淤血可诱发过度通气通过肺迷走神经传入的刺激,本研究中测试的假设是,在CHF患者(动脉血二氧化碳张力(P,有限公司2))是负相关的肺毛细血管楔压(PCWP),并且在改变PCWP将引起逆变化P,有限公司2。
在11名CHF患者经受诊断心导管,分别在基线同时测量血液动力学参数和动脉血气张力。在三个患者中,冠状动脉造影染料输注和硝酸甘油输注后重复这些测量。
在基线,P,有限公司2与PCWP(R = -0.80,p值= 0.003)负相关。在三个病人在其中多次进行了测量,在PCWP急性变化引起成反比变化P,有限公司2。
本研究认为,在充血性心力衰竭患者,肺毛细血管楔压是动脉血二氧化碳张力的重要决定因素。这些发现暗示慢性稳定充血性心力衰竭患者的低碳酸血症是左心室充盈压力升高的呼吸表现。
目前的研究得到了加拿大卫生研究所(MOP-11607)和安大略省心脏和中风基金会的资助。G. Lorenzi-Filho得到了巴西圣保罗安帕罗基金会和多伦多大学医学系的研究奖学金的支持。e·r·阿泽维多获得了加拿大阿斯利康心脏和中风基金会的研究奖学金。T.D. Bradley是加拿大卫生研究院的资深科学家。
在充血性心力衰竭(CHF)患者中,低碳酸血症(即动脉血中二氧化碳张力(P,有限公司2) <40 mmHg) predisposes to ventilatory instability and leads to central apnoeas during sleep whenP,有限公司2低于呼吸暂停阈值1,2。事实上,CHF患者的Cheyne-Stokes呼吸和中枢睡眠呼吸暂停(CSR-CSA)较低P,有限公司2既清醒和睡眠,比CHF患者无CSR-CSA1。CHF患者中存在的CSR-CSA与可能由于呼吸暂停相关的缺氧、睡眠唤醒和交感神经系统的激活而增加的死亡率相关3,4。此外,CHF患者的低碳酸血症与室性心律失常的发病率增加有关五,这也容易使人猝死。尽管有这些病理生理协会,然而,在CHF低碳酸血症的原因仍有待澄清。
在动物中,通过肺迷走神经传入的刺激增加肺静脉压力引致过度6。因此,对于在CHF患者碳酸血症一个可能的解释是肺迷走神经传入的由高心脏充盈压或肺充血诱导换气过度的刺激。然而,只有间接证据支持这种可能性。例如,已经表明,CHF患者具有升高的肺毛细血管楔压(PCWP)具有显著下P,有限公司2比患者的肺毛细血管楔压是正常的7。由于动脉血氧分压(P啊,一个2)在这类患者中通常是正常的,低氧不太可能是低碳酸血症的原因1,2,7。基于这些观察,我们假设在慢性稳定CHF患者中,P,有限公司2与PCWP成反比,而PCWP的改变会导致在P,有限公司2。
方法
主题
The subjects were 11 consecutive males aged between 55–70 yrs who were referred to the Heart Failure Clinic of the Mount Sinai Hospital, Toronto for diagnostic assessment of CHF, and who were undergoing diagnostic cardiac catheterization. Entry criteria included a left ventricle ejection fraction at rest of <35% measured by radionuclide angiography. One patient was in New York Heart Association functional class II and 10 were in class III. The aetiology of CHF was ischaemic in eight and idiopathic dilated cardiomyopathy in three patients. Medical therapy included diuretics in all 11 patients, angiotensin-converting enzyme inhibitors in eight, hydralazine in one, digoxin in six, and amiodarone in two. Patients with a history of respiratory disease were excluded.
协议
该协议是经伦理委员会和所有患者均签署知情同意书。诊断左,右心脏导管插入术,与患者清醒,无镇静作用,从股动脉途径执行。利用位于右肺动脉浮选导管进行右侧心脏导管插入术。前血管造影术,肺动脉压,平均PCWP,和平均右心房压力的基线测量使用水填充压力换能器被制成,并且心输出量是由菲克方法测量。动脉血液样品从股动脉管路用于血气紧张的分析同时绘制。在过去的三个病人PCWP和动脉血气紧张的同时测量血管造影染料输注,这引起在PCWP的增加,和硝酸甘油输注期间一旦PCWP已经由至少15%的下降之后立即进行。Nitroglycerine was infused at a rate of 0.8–1.0 mg·kg·min-1。在整个过程中,患者经常呼吸。
统计分析
为了评估之间的潜在关系P,有限公司2以及一些生理上看似合理的决定因素,采用多元逐步线性回归分析P啊,一个2alveolar-arterialP啊,一个2梯度,PCWP,右心房压,平均动脉血压和心脏指数作为独立变量。然后进行甲反向逐步回归分析,以确定哪些这些变量是独立相关P,有限公司2。间在其中被执行的多个动脉血气分析三个患者中,重复测量方差分析(ANOVA)进行,以确定改变是否PCWP引起的任何变化P,有限公司2和其他变量。改变在P,有限公司2然后绘制针对PCWP的变化。p值<0.05被认为是统计学显著。
结果
Baseline characteristics of the patients are shown in table 1⇓。有间显著的相关性P,有限公司2PCWP (r=−0.80,p=0.003)(图1)⇓),心脏指数(R = -0.71,p值= 0.004)和右心房压(R = -0.76,p值= 0.008)。然而,即使两个患者为轻度缺氧(P啊,一个2of 58 and 54 mmHg) there were no significant correlations ofP,有限公司2无论使用哪种P啊,一个2(r=0.14, p=0.673)或肺泡-动脉分压2(PØ2),梯度(R = -0.33,p值= 0.325)。逐步和向后线性回归表明,PCWP是与显著和独立相关的唯一变量P,有限公司2。Following dye infusions, PCWP increased (from 18.7 to 21.2, from 20.4 to 28.5 and from 29.0 to 34.0 mmHg in the three subjects, respectively). During nitroglycerine infusions, PCWP consistently decreased (17.2, 18.0 and 18.0 mmHg, respectively).P,有限公司2对染色和硝酸甘油灌注的响应变化显著(平均±sd,基线为39.7±2.1 mmHg,染色后为36.3±0.6 mmHg,硝酸甘油灌注时为39.3±1.2 mmHg, p=0.03,不同于其他)。P啊,一个2were 72±16, 81±14 and 71±18 mmHg at baseline, after dye and during nitroglycerine infusions, respectively (p=0.13). Alveolar-arterialPØ2gradients were 38±17, 33±14 and 39±19 mmHg at baseline, after dye and during nitroglycerine infusions, respectively (p=0.42).
有在变化之间的一致的反向关系P,有限公司2and changes in PCWP in response to dye and nitroglycerine infusions (fig. 2⇓)。实验期间平均动脉血压无明显变化(基线时94±29,输注染料后102±23,硝酸甘油后87±11 mmHg, p=0.17)。
讨论
本研究首次在人类CHF中证明PCWP是一个独立的决定因素P,有限公司2。这方面的证据是由两个新颖的观察提供。首先,所有研究对象中,之间存在着很强的负相关关系P,有限公司2和PCWP。第二,对比染料灌注提高PCWP时,P,有限公司2降低了。相反,硝酸甘油输注降低PCWP时,P,有限公司2增加。改变在P,有限公司2是成反比PCWP的变化。这些数据表明,升高的左心室充盈压有助于碳酸血症CHF患者。
低碳酸血症在中枢呼吸暂停的发生中起关键作用1。CSR-CSA期间中央呼吸暂停是由突然增加通风触发落在P,有限公司2下面对呼吸暂停阈值,其被取消时P,有限公司2通过CO的吸入凸起2睡眠期间含氧气体混合物2。低碳酸血症和CSR-CSA对CHF患者也有不良的临床意义。它们与交感神经系统活动的增加有关8,左心室容积9,心室异位五和死亡率3,4。
心力衰竭患者通气过度的原因是什么?缺氧是一种可能。然而,研究一致表明,慢性心力衰竭患者的低碳酸血症与正常呼吸时的缺氧无关1,五。目前的研究结果同意这些意见:P啊,一个2除了为两名患者在所有正常范围之内,并P,有限公司2孔没有显著的关系P啊,一个2。在患者的CSR-CSA,从中央呼吸暂停导致缺氧可通过通风和随之而来的降低的刺激导致呼吸不稳定P,有限公司2。然而,在本研究表明,补充的O吸入2足以消除呼吸暂停相关缺氧对任何没有影响P,有限公司2或中央呼吸暂停的频率2。综上所述,以上观察结果强烈提示,在大多数慢性稳定CHF患者中,缺氧不太可能在导致低碳酸血症中发挥重要作用。
增加的敏感性是CHF低碳酸血症的另一个可能的原因。Javaheri10发现慢性心力衰竭患者对CO的中枢化疗敏感性增加2与没有CSR-CSA的CHF患者比较。此外,Solinet al。11发现既增加了中枢和外周灵敏度CO2在瑞士法郎CSR-CSA患者。此外,实验诱导的CHF已被证明可以增加外周化学敏感性12。这些发现表明心力衰竭状态本身可以改变呼吸化学敏感性。然而,这些研究中没有一个检验了两者之间的潜在关系P,有限公司2与化疗敏感性,以及之间的敏感性和肺毛细血管楔压。因此,目前还不清楚是否增加化疗敏感性本身是在低碳酸血症CHF的原因。
CHF低碳酸血症的另一个可能的解释是肺充血刺激了肺迷走神经刺激受体。在动物中,高肺静脉压力通过刺激肺迷走神经传入引起呼吸过速6。然而,肺静脉压之间的关系和P,有限公司2还没有经过验证。在CHF患者中,Solinet al。13发现之间的弱,但显著的反比关系P,有限公司2和PCWP(R = -0.4)。然而,PCWP测量和P,有限公司2分别进行了几天到几周,没有试图确定改变PCWP对P,有限公司2。因此,他们并没有建立PCWP是否是一个独立的决定P,有限公司2。
之间的显著的反比关系示范P,有限公司2和PCWP患者在本研究CHF,支持索林的结果et al。13。然而,在本研究中索林的结果et al。13被扩展在几个重要方面。首先,血液动力学测量和动脉血气分析均同时进行。这大概占了之间的强得多关系P,有限公司2和PCWP观察Solin相比et al。13。其次,相对于索林et al。13,对其他潜在的影响P,有限公司2得到控制,包括心输出量,右心房压和P啊,一个2。最重要的,然而,改变PCWP对急性效应P,有限公司2进行了检查,表明PCWP有助于变化P,有限公司2独立于其它可能的混杂变量,并且在PCWP急性变化引起的成比例的变化反P,有限公司2。该演示是P,有限公司2作为PCWP的函数变化支持这两个变量之间的因果关系。然而,关于改变PCWP的影响的数据P,有限公司2从只有三个科目获得。这是因为当地伦理审查委员会提供的许可注入了硝酸甘油,以降低在只有三个由于侵袭对象PCWP和延长他们接受的协议的性质(稍后讨论)。
为了确定哪些因素与低碳酸血症有关,本研究的作者必须包括来自广泛的研究对象的数据P,有限公司2包括一些正常的人。在以前的研究中,本作者表明慢性心力衰竭患者的CSR-CSA有更低的血压P,有限公司2比没有CSR-CSA科目,但有一些重叠1,14。在一般情况下,患者的CSR-CSA都清醒P,有限公司2或< 40毫米汞柱。因此,如果低碳酸血症被认为是aP,有限公司2of <40 mmHg, then six of the present patients were hypocapnic. More importantly, data from subjects with a lowerP,有限公司2of <40 mmHg fall on the regression line in figure 1⇑。
PCWP的改变一定有影响P,有限公司2通过观察左心室充盈压和肺静脉压对呼吸模式的影响。的确,丘吉尔和柯普6表明在狗肺静脉压力改变而引起呼吸急促。然而,在本研究中这是不可能的,以评估在心脏导管研究呼吸频率和潮气量。This is because the protocol for the present study was carried out on patients who were undergoing another complex study lasting 3–4 h during which right and left heart catheters, a coronary artery sinus catheter and an intravenous infusion line were in place. Because of the extensive instrumentation, and the prolonged nature of the studies, it was not possible to apply additional instrumentation to measure respiratory pattern.
总之,这里的结果表明,升高的左心室充盈压力是充血性心力衰竭患者低碳酸血症的决定因素。结果还表明,肺毛细血管楔压变化引起逆动脉血液中二氧化碳张力的变化。这种因果关系可能是通过肺静脉充血刺激肺迷走神经刺激受体介导的6。进一步的实验将需要检验这一假设。由于低碳酸血症场在潮式呼吸和中枢性睡眠呼吸暂停中央呼吸暂停的发病中起关键作用,目前的研究结果的一个重要含义是,低碳酸血症和潮式呼吸和中枢性睡眠呼吸暂停的高呼吸道症状左心室充盈压和肺静脉充血治疗充血性心脏衰竭。
- 收到了2001年2月12日。
- 公认2001年7月25日。
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