围手术期超声大范围的应用，在避免肺动脉导管置入、桡动脉穿刺等有创操作同时能实现连续、无创、精确测量CO、SV等相关参数，在围手术期优化液体以及血流动力学管理等方面有较大的优势。
容量管理是围手术期麻醉管理的重要内容。容量管理首先需要评估患者的容量反应性。目前临床上有很多预测容量反应性的方法，其中超声可以测量的参数主要包括：每搏量变异度（stroke volume variation, SVV）、主动脉峰值流速变异度（variability of aortic peak velocity, △Vpeak）、颈动脉矫正血流时间变异度、舒张功能相关参数二尖瓣口舒张早期峰值流速（early diastolic peak velocity, E峰）、E峰/二尖瓣口舒张晚期峰值流速（late diastolic tissue velocity, A峰）（E/A）、静脉呼吸变异度（上腔静脉、下腔静脉、颈内静脉、锁骨下静脉）以及通气试验、补液试验等。本文将对这些参数进行分类，并就其优势和局限性等进行综述。
心脏前负荷是指心室舒张末期收缩之前心肌纤维特有的拉伸长度，通常用舒张末期容积或者压力表示。心室舒张末期二尖瓣关闭之前，左心房和左心室压力相等，因此可以用左房压或肺毛细血管楔压（pulmonary capillary wedge pressure, PCWP）间接评估前负荷。Starling 描述了心室前负荷和每搏量（stroke volume, SV）之间的线），根据Frank‑Starling曲线），在曲线的上升支，肌细胞的伸展增加了肌小节初长度和收缩力，左心室舒张末期容积增加，随后SV增加；在曲线平台期，增加前负荷不仅不会明显增加SV，反而加重患者液体负荷，导致组织水肿、伤口愈合延迟，增加住院时间等问题，尤其对于循环衰竭、急性呼吸窘迫综合征的患者往往弊大于利 。临床研究表明，ICU中只有约50%患者的CO在补液后有显著提高 。即如果根据经验进行常规补液治疗，约50%的患者无法从中获益。临床上，需要确保补液增加CO，而不增加心肺负担，即识别患者前负荷处于Frank‑Starling曲线的上升支，预测患者的容量反应性是掌握补液策略平衡的关键，也是液体复苏的核心。
很多评估容量反应性的参数都是基于心肺机制：机械通气吸气相胸内压上升，肺静脉毛细血管床被挤压，左心房回流血液增多，左室SV增加，同时肺泡壁膨胀，肺血管受压，肺血管阻力上升，肺静脉床空虚，左心房回流在增加后迅速减少，SV延迟性下降；随后进入呼气相，肺血管床受压解除，肺静脉快速充盈 。这种机械通气引起SV的震荡性变化也就是SVV，可以用来判断患者前负荷处于Frank‑Starling曲线的位置：如果前负荷处于上升支，则SVV较大，患者需要补液；如果前负荷处于平台期，SVV较小，患者容量状态尚可，不需要补液。基于心肺机制的参数应用都有相同的局限性，不适用于以下各种情况：自主呼吸、潮气量8 ml/kg、呼气末正压（positive end‑expiratory pressure, PEEP）5 cmH2O（1 cmH2O＝0.098 kPa）、右心衰、开胸、心肺顺应性差、呼吸频率高、心律失常等。
如前所述，机械通气时，吸气相SV增大，呼气相SV减小 。SVV可以通过FloTrac™/Vigileo™或PiCCOplus™系统利用有创动脉测得的动脉血压波形计算，或利用经胸超声心动图（transthoracic echocardiography, TTE）检查、经食管超声心动图检查（trans‑esophageal echocardiography, TEE）测量主动脉流速时间积分和左室流出道横截面积进行计算 。有研究认为SVV可以很好地反映容量反应性 。Pinsky 对20例机械通气心脏手术患者的研究测得，SVV和心指数（cardiac index, CI）变化呈正相关（r2=0.59，P0.001）。在一项40例肝移植手术的研究中发现，SVV评估患者对容量反应性的临界值为10%，敏感度和特异性均为94% 。临床上目标导向液体治疗经常以SVV13%为补液的目标。
左心室射血入主动脉，所以SV随呼吸变化可以直接体现在主动脉血流的变化上。根据这一机制，有人假设主动脉峰值流速随呼吸的变化△Vpeak也可以预测容量反应性。Feissel等 研究的19例机械通气患者中，容量反应组患者△Vpeak显著大于非反应组，△Vpeak和CI的相关性较好。一项多中心大样本（540例）的研究发现，△Vpeak对于评估容量反应性敏感度较好 。该指标在儿童患者研究较多。与主动脉相比，颈动脉位置浅表，易于操作。颈动脉峰值流速呼吸变异度和矫正血流时间用于评估容量反应性不受自主呼吸的影响，并且该参数不受机械通气或者PEEP的影响 。王骁颖等 研究表明，颈动脉峰值流速变异度可以用来评估腹腔镜手术患者容量反应性。但是目前关于该参数研究的样本量较小，其诊断价值尚需进一步探索。
静脉回流取决于体循环充盈压和右房压之差，机械通气吸气相，胸内压上升，压力传导至右心房导致静脉回流压力差下降，血液淤滞在胸外静脉，下腔静脉扩张，上腔静脉作为胸腔内静脉直接受压，在吸气相塌陷，呼气时扩张。即机械通气时，上腔静脉吸气相内径减小，呼气相内径增大；下腔静脉吸气相内径增大，呼气相内径减小 。自主呼吸时，吸气相胸腔负压增加，静脉回流增加，右心房充盈增加，下腔静脉塌陷，上腔静脉扩张 。容量不足时静脉随呼吸规律扩张塌陷幅度更大。
△IVC对于容量反应性的预测近年来的意见不统一。2004年，Feissel等 提出机械通气时△IVC可以评估容量反应性，以ICU 39例机械通气患者为研究对象，补液前容量反应组△IVC显著大于非反应组，而且基线△IVC越大，补液后CO增加幅度越大。2018年一项纳入12篇研究753例患者的荟萃分析表明，潮气量8 ml/kg、PEEP5 cmH2O时，△IVC预测容量反应性受试者工作特征曲线，最佳cut‑off值为（16±2）% 。众多研究都表明△IVC在机械通气时预测容量反应性可靠性较好 ，并且△IVC在机械通气患者中的诊断表现优于自主呼吸患者 。2016年美国重症医学协会在《恰当运用床旁普通超声和心脏超声评估重症患者指南》中建议对ICU中行正压通气的患者利用超声测量△IVC，△IVC15%则认为患者对容量有反应性，反之则认为没有反应性 。但也有大样本荟萃分析认为，机械通气时△IVC预测容量反应性表现一般 。甚至有研究认为基于测量技术、测量人员之间的误差，以及患者腹内压、呼吸模式等原因，△IVC不可单独用于预测容量反应性。而且在其他研究中也发现，△IVC预测容量反应性有较大范围的灰域，该区域内患者的容量反应性无法判断 。△IVC应用有很多局限性，受到呼吸机设置模式、患者自主呼吸、心肺顺应性等方面的影响。不适用于以下情况：潮气量8 ml/kg、PEEP5 cmH2O、持续气道正压、自主呼吸、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、慢性右心衰竭、心脏压塞、腹内压增大等情况 。
上腔静脉作为胸腔内静脉不受腹内压影响，其呼吸变异度受干扰较小，但SVC‑CI需要TEE测量。测量SVC‑CI应在食管中段双腔静脉切面。2004年一项研究在机械通气患者中利用超声测量补液前后SVC‑CI［SVC‑CI=（呼气时最大直径－吸气时最小直径）/呼气时最大直径×100%］，结果SVC‑CI呈现双峰模型：容量反应组中85%患者的SVC‑CI50%，非反应组89%患者的SVC‑CI30%，取SVC‑CI为36%时，敏感度为90%，特异性为100% 。一项多中心大样本的研究发现，SVC‑CI对于容量反应性诊断准确性比△IVC高 。由于腹内压或腹部手术的影响，TEE测量SVC‑CI的图像质量比TTE测量△IVC更加稳定良好，不受手术部位等影响，但是TEE操作需要一定时间培训，受操作者影响较大。
锁骨下静脉位置较为固定，受外界按压以及呼吸影响较小。关于锁骨下静脉呼吸变异度预测容量反应性的研究不多，两个样本量较小（分别为29例、80例）的研究表明，机械通气下低血容量患者锁骨下静脉呼吸变异度大于正常容量患者或者非容量反应组患者，提示锁骨下静脉呼吸变异度可以作为预测容量反应性的指标，但是临界值以及诊断准确性还有待研究 。近来，瞿敏等 对63例开腹手术患者的临床试验研究结果表明，锁骨下静脉呼吸变异度诊断容量反应性效能低于△IVC，但是可以作为△IVC测量不便时的替代指标。
近来有研究表明，颈内静脉呼吸变异度也可预测容量反应性，机械通气下颈内静脉呼吸变异度结合脉压变异度预测容量反应性的敏感度较好。可能是因为颈内静脉血流反映右心回流状态，脉压变异度反映左心射血量，将二者结合能很好地评估整体的容量反应性 。尽管颈内静脉呼吸变异度测量比SVC‑CI、△IVC快速、方便，但是其预测容量反应性的可靠性不如SVC‑CI、△IVC，可以作为一种次要选择 。
左心室舒张始于主动脉瓣关闭，左心室压力迅速下降，直至低于左心房压力时，二尖瓣开放，血液由左心房充盈入左心室。右心室舒张过程与左心室类似，主要不同是舒张期持续时间稍短。虽然没有单独的指标可以评价整体舒张功能，但以下几个生理指标可以描述舒张功能的不同方面：心室松弛能力、室壁顺应性、充盈压等。当心室顺应性、室壁张力没有异常时，左心室充盈压可用平均左房压、PCWP间接评估。既往临床测量二者通常依赖于有创肺动脉导管，现在可以利用超声测量E峰、A峰以及利用组织多普勒超声心动图测量外侧壁和室间隔侧二尖瓣瓣环舒张早期峰值运动速度（early diastolic tissue velocity, e）等指标来评估左房压和PCWP。2016年美国超声心动图学会和欧洲心血管影像学会更新关于超声心动图评估左室舒张功能的建议：E/A0.8且E峰50 cm/s、E/A2或室间隔和外侧壁平均E/e14等可以作为舒张功能障碍的参考 。Bouhemad等 提出PCWP=0.97×E/e+4.34≈E/e+4。前负荷的变化影响心房和心室之间早期舒张压差，这种变化可以体现在E峰上。有研究表明容量反应组E峰比非反应组小，提示E峰较小可能和容量不足相关 。
呼气末阻塞试验是指机械通气呼气末暂停通气15 s，观察SV相关参数变化。理论上机械通气吸气相胸内正压增加，右心回流减少，因此呼气末暂停通气后静脉回流增加，SV也增加，吸气末阻断通气则SV下降。近来一项涉及28例机械通气患者的临床试验发现，呼气末和吸气末阻断通气后CI变化绝对值之和大于9%可以很好地预测容量反应性 。该试验需要机械通气并且结合CO相关参数作为判断标准 。
基于心肺交互的原理，低潮气量不足以引起胸内压显著变化。这也是SVV不适用于低潮气量患者的原因。但是对于一些肺部疾病患者，不得不采用低潮气量通气，短暂增加潮气量不会对患者产生明显影响，将潮气量由6 ml/kg增加到8 ml/kg并维持1 min，潮气量挑战前后脉压变异度或者SVV变化可以预测患者容量反应性 。
PLR使患者自身下肢血容量（至少300 ml）快速回流至心脏。研究发现PLR后CO增加大于10%以上可以预测容量反应性 。2016年一篇包含23项研究1 013例对象的荟萃分析中，PLR预测容量反应性的敏感度为86%，特异性为92% 。孙昀等 利用TTE监测PLR前后SV的变化可用于预测自主呼吸状态下危重患者的容量反应性。PLR增加体循环充盈压，而不增加血管阻力，几乎可以应用于大部分患者，是目前为止公认的容量反应性预测价值较高的指标。一些指南建议，可以将PLR作为循环衰竭需要进行容量反应性评估的常规方法 。但PLR有其局限性：PLR操作需要患者半卧位，动态监测PLR前后的CO或相关参数，另外创伤患者、腹内压大于16 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）或者穿弹力袜的患者不适用 。
Biais等 的研究表明，100 ml晶体溶液引起SV的变化可以预测患者的容量反应性。不过小剂量液体冲击（100 ml）引起较小的血流动力学波动，需要精确地测量CO或者其他指标。如果没有监测，较大剂量的液体冲击可能有害 。
利用通气试验和液体试验评估容量反应性需要结合CO或相关指标（SV、CI）监测，围手术期超声可以准确测量这些指标。以上众多参数的应用条件、诊断阈值以及局限性等总结于表1。
临床上可以根据不同情况以及患者的通气状况选择合适的监测手段进行容量反应性评估，在需要评估容量反应性时，评估方法的选择策略如下：对于自主呼吸或机械通气但伴有频发心律失常、急性呼吸窘迫综合征或心肺顺应性较差的患者，可以采用PLR、小剂量液体冲击试验、△Vpeak、颈动脉峰值流速呼吸变异度来评估；对于心肺顺应性较好而且没有心律失常的机械通气患者，可以采用SVV、静脉呼吸变异度（△IVC、SVC‑CI）、PLR进行评估。
围手术期超声可以协助评估容量反应性。SVV通常需要有创动脉操作，但是也可以利用超声测量SV进行计算，适用于监测重大手术围手术期或者ICU内机械通气患者的容量状态。△Vpeak可靠性较好，但是操作复杂，要求较高，由此而衍生出颈动脉矫正血流时间变异度，测量操作相对简单，不受机械通气或者PEEP的影响，还需要进一步的大样本研究。静脉呼吸变异度主要有SVC‑CI、△IVC、锁骨下静脉呼吸变异度、颈内静脉呼吸变异度。其中，SVC‑CI的预测价值最高，但是需要TEE测量；单独利用△IVC预测容量反应性的可靠性较差，联合其他指标或许可以提供较好的价值。该指标容易受到气腹、腹内压、开腹手术等影响。颈内静脉呼吸变异度和锁骨下静脉呼吸变异度可靠性不如SVC‑CI、△IVC，可以作为次选，或者结合其他的动态指标可靠性更好。舒张功能参数E峰较低可能与容量不足相关，但是研究较少，还需进一步探索。PLR因其自身下肢容量回流血流动力学影响较小，不受自主呼吸影响，适用于很多患者，尤其是心功能较差的老年患者。通气试验和补液试验结合超声精确测量CO等参数变化评估容量反应性应用价值更高。
围手术期超声广泛应用，在避免肺动脉导管置入、桡动脉穿刺等有创操作同时能轻松实现连续、无创、精确测量CO、SV等相关参数，在围手术期优化液体以及血流动力学管理等方面有较大的优势。
