在现代，心血管功能的典型血流动力学分析侧重于左心室 (LV) 生理学。其原因是缺血性心脏病（最明显影响 LV 功能）是发达国家的首要死亡原因，以及右心室 (RV)/静脉系统的复杂病理生理学，这导致在评估重症患者的 RV/静脉功能时存在实际困难。以 LV 功能为中心的方法适用于大多数心脏病专家，因为他们专注于心肌梗死和充血性心力衰竭的管理。然而，重症监护医生要处理更广泛的心血管扰动，包括休克状态，其中血管功能障碍和其他心外扰动可能主导临床表现（例如，脓毒症、低血容量性或梗阻性休克）。对于重症监护医师来说，结合心脏和血管元素的心血管生理学方法可能比仅仅关注左心室生理学的方法更有用。
本综述分为两部分，讨论了心脏和静脉系统在调节静脉回流 (VR) 和心输出量 (CO) 中的作用。本文解释了 VR 的主要决定因素，并描述了 VR 在不同病理生理状态下的变化。在本综述的第二部分中，VR 的生理学与 RV 生理学在包括休克在内的各种病理生理状态下进行了图形整合。此外，本文还研究了休克状态下常见疗法（液体、血管加压药和正性肌力支持以及机械通气）对 VR 和 CO 相互作用的影响。
静脉系统的功能
静脉的顺应性比动脉高 30 倍，约占总血量的 70%，而动脉仅占 18%。由于静脉的顺应性高，血容量的大幅变化与静脉跨壁压的显著变化无关。这些特点使静脉系统成为理想的血液储存器，尽管循环量有显著变化，但仍能维持右心室的充盈。仅内脏床的静脉就约占总血量的 20% 至 33%。
哈根-泊肃叶定律是理解 VR 和 CO 的核心。该定律（类似于欧姆电流定律）指出，通过系统（例如心血管回路）的流体流量 (Q) 与整个系统的压降除以系统阻力有关：
其中 P1 为上游压力，P2 为下游压力，R 为流动阻力。
左心输出量（即 CO）和全身循环的血流通常用哈根-泊肃叶定律的变体来描述。平均动脉压 (MAP [P1]) 和右心房压 (PRA [P2]) 之间的差值是整个系统的压降，全身血管阻力 (SVR) 表示流经回路的阻力：
因为 CO 必须等于 VR，所以直观地看，右心室的 VR 可以类似地描述：
其中 Pms 是循环的平均系统压力，RV 是 VR 阻力。Pms 是静脉循环的上游压力，而 PRA 又是下游压力（如描述系统血流的方程中所示）。该方程代表了 Hagen-Poiseuille 定律在静脉循环中的应用。请注意，这个概念框架表明动脉压力与 VR 无关，流入系统动脉回路的血流仅在维持静脉储液量所需的范围内才有意义。Pms 的概念将在后面更详细地描述。
请注意，两个方程（SVR 和 Rv）中的流动阻力与血管长度 (l)、血液粘度 (η) 成正比，与血管半径 (r) 的四次方成反比。从数学上讲：
在大多数病理生理分析中，在评估流动阻力时，管道的半径和长度是重点，而忽略了粘度。然而，在临床环境中，可以在短时间内注入数升低粘度（相对于全血）晶体或胶体。此外，启动心肺旁路或体外膜氧合回路也涉及注入大量低粘度液体。在这些情况下，血液稀释导致的血液粘度变化可能对阻力变化产生重大影响。
尽管临床医生使用的最常见的心脏功能理论结构表明左心室在 CO 的调节中起着重要作用（左心室 CO 的四个决定因素中的三个，即前负荷、心率和收缩力，本质上是与心脏相关的指标），但 VR 方程表明心脏功能在 VR 的管理中仅起间接作用。心脏功能影响 VR 的唯一方式是通过改变 PRA 并从而改变驱动压力梯度。由于静脉回路中的正常适度工作压力范围（静脉中的 8-12 mmHg至腔静脉/右心房中的 1-2 G）（10mmHg），PRA 的微小变化可能导致 VR 发生非常大的变化。鉴于在封闭系统中 CO 和 VR 必须相等，显而易见的推论是，在大多数生理和病理生理条件下，CO 主要不是取决于 LV 心脏功能，而是取决于右心 VR。
关于这个问题，CO/VR 实际上是由整个心脏（包括右心、肺循环和左心特征）与全身血管循环的相互作用决定的，而不是由任何单个元素决定的。在这种情况下，影响心脏功能的因素包括左右心室的负荷和顺应性以及肺循环的顺应性和阻力。为简单起见，我们随后的讨论通常集中在右心功能上，但应该理解的是，在这种情况下，右心功能代表了对整个心脏的所有影响的综合体。
要理解 VR 生理学，必须了解三个相关因素：Pms、张力容量和非张力容量以及静脉阻力 (Rv) 的概念。Pms 的概念可以追溯到 19 世纪后期，当时 Bayliss 和 Starling 推测，如果循环暂时停止，动脉压会下降，静脉压会上升 。他们推断，心脏停止跳动期间整个系统的压力会在他们所谓的 Pms 处达到平衡。当循环系统中的血液再次开始流动后，由于心脏的泵血作用，上游 (动脉) 压力会上升，下游 (静脉) 压力会下降。但是，整个系统的平均压力将与静止时 (即 Pms) 相同。Bayliss 和 Starling 进一步推断，在主动流动期间，循环中等于 Pms 的点必须位于循环的静脉侧，因为静脉侧的容量更高。他们还确定 Pms 必须独立于 MAP，因为它可以在没有心脏泵功能的情况下定义。因此，Pms 被理解为代表支持 VR 的上游压力（泊肃叶定律中的 P1）。PRA 通常被理解为右心室前负荷的量度（也是 CO 增加的关键决定因素），在此模型中代表 VR 的下游阻力压力（泊肃叶定律中的 P2）。
体内的 Pms 值可以用以下公式来描述：
其中 Vs 为张力血容量，C 为全身顺应性（心血管回路的平均顺应性）。后者近似于静脉储血器的顺应性。
非张力血管内容量可定义为在不增加跨壁压的情况下将循环系统充满至最大容量所需的容量。张力容量是指当添加到非张力容量时产生血管跨壁压的量。要掌握循环系统中张力容量和非张力容量的概念，了解在心脏停搏期间，只有总血容量 (Vt) 的一部分对循环中的残余压力 (即 Pms) 有贡献是有帮助的。抗凝实验动物的被动放血会导致大量失血。外部放血量代表张力血容量 (Vs)。循环中剩余的量将是非张力容量 (Vo)。
图 1A 和 1B 说明了这些概念。正如图例中所述，Pms 的方程式可以写成：
图 1. A，张力血容量和非张力血容量的概念。主容器内的容量代表全身静脉血容量 (Vt)，流出管道开口的高度将 Vt 分为管道高度以上的张力容量 (Vs) 和管道高度以下的非张力容量 (Vo)。只有 Vs（即管道高度以上的容量）会对管道处的流出驱动压力（类似于平均系统压力 [Pms]）产生影响。血液离开容器的速率部分取决于开口上方的液体施加的压力 (Pms)（即 Vs）。开口下方的血液（即 Vo）不会影响流出压力或流量。向下移动管道入口会增加 Vs 和流出压力（而不改变 Vt），从而导致流出管道的流量增加。相反，在不移动管道开口的情况下增加总容量会增加 Vt，此外还会增加 Vs、流出压力和流量。在体内，通过改变血容量的相对比例（Vs vs. Vo）或用液体增加 Vt 来增加心血管回路中的 Vs，将增加流出压力 (Pms) 和静脉回流。右心房压力 (PRA) 代表下游压力，流出管道直径和长度以及血液粘度决定了静脉回流 (RV) 的阻力。B，Vs、Vo 和 Vt 与血管顺应性 (C) 和血管跨壁压 (即 Pms) 的关系的图形表示。如果容器是空的，并且容器中的容量和压力（在导管水平）以图形方式显示，缓慢更换流体将导致体积线性增加，但压力将保持平稳，直到导管开口水平的压力传感器被浸没。此后，压力将线性增加到容器填充的极限。V2 和 V1（定义应力体积）之间的线的斜率将表示弹性（E = ∆P/∆V）。弹性是柔顺性的倒数，因此柔顺性将被定义为 C = ∆V/∆P。但是，∆V 是张力容量（Vs = V2 – V1 = Vt – Vo），跨壁压类似于 Pms。柔顺性相当于 Vt – Vo/Pms。简单的重新排列产生了文中定义 Pms 的方程。P = 压力；∆P = 压力变化；∆V = 容量变化。
该方程表明，Pms 可通过两种基本机制改变：（1）储层总容量（Vt）的变化；或（2）Vo 和 Vs 比例的变化。在理想情况下，增加或减少容量应分别增加和减少 Vt 和 Vs，而不会改变 Vo。自主神经张力的改变、儿茶酚胺应激反应或外源性血管活性物质的输注将改变 Vs 与 Vo 的比率，而不会改变 C（。尽管一些公式表明顺应性直接受交感神经刺激的影响，但模型中的顺应性应被视为血管壁的总体静态（即被动）机械特性。
典型人类总血容量中约 20% 至 30%（约 1.5L）为张力容量。在正常情况下，人类 Pms 测量值约为 8–10mm Hg。根据这些信息，可以计算出人类血管床的顺应性约为 0.187 L·mm Hg–1（18–22）。因此，如果没有自主神经影响，输注 1L 液体将使 Pms 升高 5.3mm Hg（1L/0.187 L·mm Hg–1）。
VR 方程中的分母，即对 VR 或 RV 的阻力，是必须探索的另一个主要概念。适用于 SVR 的阻力的基本决定因素也适用于 Rv，即 Rv 与静脉回路长度和血液粘度成正比，与平均半径的四次方 (r4) 成反比。
RV 取决于外周循环不同部分的阻力和容量。与大静脉和腔静脉相比，小静脉和微静脉的静脉系统横截面积和半径差异巨大。这种划分实际上产生了两个区域。小静脉和横截面积很大的微静脉对 Rv 的贡献很小，主要用作静脉储液器。腔静脉和大静脉的横截面积很小；这些血管主要充当导管，占静脉阻力 (Rv) 的绝大部分。它们对静脉储液器的容量贡献相对较小。自主神经张力增加或血管加压药的给药会产生抵消作用，即储液器区域的压力容量和 Pms 增加（这会增加 VR），但腔静脉和大静脉的平均半径会减小（这会使 VR 减小）。自主神经张力的降低和血管扩张剂的减少则产生相反的效果。
血液通过的静脉循环的有效长度也会影响 Rv。静脉系统不是一个长度和体积均匀的静脉和小静脉系统。静脉系统的某些部分具有较长、较慢的流路，而其他部分则较短、较快。这被描述为短时间常数床和长时间常数床。血管床的时间常数或 τ 由床的体积除以流经它的流量决定。在具有不同时间常数的血管床中，肾血管床的体积小但流速快，因此它具有快速时间常数或 τf。相反，皮肤的体积大但流速慢，因此它具有慢时间常数或 τs。分布在这些具有快速和慢时间常数的组织床之间的血液部分分别称为 Ff 和 Fs。自主神经改变/内源性因素和外源性血管活性物质除了引起静脉储液器 Vs 和静脉回路横截面积的变化外，还会导致静脉血流在长期恒定和短期恒定床之间重新分配。血液从以 τs 为主重新分配到 τf 会降低 Rv 并增加 VR。
在大多数分析中，血液粘度通常被认为对 VR 和 CO 的影响微乎其微。然而，最近的证据表明，与晶体输注相关的 VR/CO 的适度增加部分是通过降低血液粘度（导致 Rv 下降）以及对 Pms 的影响而产生的。
尽管 VR 由 Pms、PRA 和 Rv 决定，且适用于各种生理和病理生理条件，但 VR 也受呼吸系统机制的限制。在胸腔内，心脏和血管结构承受随呼吸周期变化的胸膜压 (PPL)。在胸腔外，静脉承受体内相对恒定的压力，该压力接近（正常情况下）大气压 (Patm)。通常，PRA 超过 PPL，代表 VR 方程分子（Pms - PRA）中下游的反向流动压力。然而，在吸气期间，PPL 变得越来越负。这种负胸膜（胸腔内）压力被传输到右心回路。因此，静脉压和 PRA 可能会暂时低于 Patm。由于主要的胸腔外静脉被通常接近 Patm 的身体隔室压力所包围，它们在进入胸腔时会塌陷，然后充当 Starling 阻力器。实际上，Patm 成为 VR 方程 (Pms - Patm) 分子中与静脉血流相反的下游压力。血流瞬间和短暂停止。当血流停止时，近端胸静脉和腔静脉中的压力迅速上升，直到与 Pms 平衡，静脉再次打开（因为 Pms 大于 Patm）并重新建立血流。这个序列快速循环，在吸气期间限制血流，直到呼气时重新建立正胸腔内压。然后随着下一次吸气，整个循环重复进行。由于这种影响，当自主呼吸受试者的跨壁 PRA 为 0mm Hg（即大气压力）时，VR 达到稳定水平。
图 2 中给出了 VR 方程的图形表示。当 PRA（下游压力）为 0mm Hg 且 Pms 和 PRA 之间的梯度最大时，VR 最大。如果 PRA 低于 0mm Hg，则流量会受到胸外静脉塌陷的限制（如前所述），并且 VR 保持稳定。随着 PRA 的增加，VR 会下降。根据 VR 方程（VR = Pms – PRA/Rv），只有在没有压力梯度（Pms – PRA = 0）时 VR 才能为 0。这发生在 VR 曲线与横坐标（水平轴）的交点处，VR = 0。
VR 曲线在 PRA >0 处的部分的斜率（即 VR 曲线的对角线部分）表示流量差（VR）除以 PRA 不同点处的压力差（即斜率 = Q/P）。因为阻力的定义是驱动压力除以流量（P/Q），所以 VR 曲线斜率的倒数表示 RV（方程式如图 2 所示）。
图 2. 静脉回流 (VR) 曲线。曲线与 x 轴/横坐标的交点表示平均体压 (Pms)，因为在该点 VR 为零。只有当 Pms – PRA 为零时，VR 才为零（即 Pms = PRA）。图左上角的方程重新排列了 VR 方程以定义静脉阻力 (Rv)。右上角的方程定义 VR 曲线的斜率。Rv 和 VR 曲线斜率的倒数可以用相同的方程 ([Pms – PRA]/ VR) 定义，其中 PRA 是右心房压力。因此，斜率与 Rv 成反比。由于胸内静脉的可塌陷性，右心房压力 (PRA) 为 0mm Hg 时 VR 达到最大值。
不同循环操作对 VR 的影响
改变 VR 的方法有限。操纵 Pms（及其构成因素 Vt、Vs 和 Vo）和/或 VR 阻力 (Rv) 将导致 VR 曲线的形状和位置发生变化。
任何 Pms 变化都会导致 VR 曲线在横坐标处的截距发生变化，而曲线斜率不会发生变化（即静脉阻力不变），并且平台拐点在跨壁 PRA 为 0mm Hg 时保持不变（图 3）。Pms 增加会使曲线向右移动，从而增加 VR。Pms 的升高可能是由于 Vt 增加而 Vo 保持不变或 Vs 相对于 Vo 的比例增加所致。Pms 减少会导致向相反方向（即 VR 减少）移动。任何 Pms 减少都是由于 Vt 减少而 Vo 保持不变或 Vs 与 Vo 的比例减少所致。
图 3. 体循环平均充盈压 (Pms) 和静脉阻力 (Rv) 变化对静脉回流 (VR) 的影响。Pms 增加导致曲线向右移动，而 Pms 减少导致曲线向左移动（虚线）。RV 增加导致曲线逆时针移动，VR 下降（虚线）。相反，RV 减少导致曲线顺时针移动，VR 增加。请参阅文本了解解释。
相反，Rv 的单独变化会影响 VR 曲线的斜率，而不会移动曲线与横坐标/x 轴的截距（即 Pms 为常数）或曲线稳定时的压力（图 3）。Rv 的增加会产生较平缓的斜率，而 Rv 的减少会产生较陡的斜率。如图 3 所示，对于固定的 PRA，RV 的减少会导致 VR 的增加，而对于固定的 PRA，RV 的增加会导致 VR 的减少。
心脏功能及其与 VR 的关系
图 4. Starling 心脏功能曲线。收缩力增强或后负荷减少使曲线向上旋转。收缩力降低或后负荷增加使曲线向下旋转。单独的舒张功能障碍或有效心脏顺应性降低导致曲线平行向右移动。请注意，这些图是说明性的，并绘制为最佳地展示本综述的关键概念。特别是，它们并不意味着随着充盈压力的增加没有平台期。
由于在封闭系统中 VR 和 CO 必须相同，且右心室功能曲线和 VR 曲线均以 PRA 作为独立变量，因此可以将这两条曲线叠加（图 5），这种方法首先由 Guyton提出。曲线的交点将定义不同静脉和心脏功能条件下的共同 VR/CO。从 VR 和右心室心脏功能曲线的交点到纵坐标（y 轴）绘制的水平线是 CO 和 VR 的共同值。交点代表两个相互连接的系统的共同性能点，即心脏的泵血能力（取决于前负荷、后负荷、收缩力和心率）和全身静脉循环的流动特性（取决于 Vo、Vs、Vt、C 和 RV）。
图 5. 静脉回流和心输出量绘制在同一张图上。在稳定状态下，心输出量和静脉回流必须相同，并且两者都取决于右心房压力/中心静脉压力。这样可以将描述两者的曲线叠加在一起。曲线的交点将定义不同静脉和右心功能条件下的共同静脉回流/心输出量。详情请参阅正文。
治疗干预的效果
图 6. 液体推注对静脉回流/心输出量的影响。Pms = 体循环平均充盈压；Rv = 静脉阻力；Vs = 张力容量；Vt = 总血管内容量
大量晶体或胶体输注（不含红细胞）会导致短暂的血液稀释。红细胞是血液粘度的重要组成部分。由于血液粘度是 VR 和系统流量（动脉）方程的阻力组成部分，因此与晶体/胶体输注相关的粘度降低会导致静脉和动脉流动阻力略有降低。粘度降低会降低 Rv，因此 VR 曲线的斜率变得更陡（图 6，点 B 至 C）。粘度降低还会导致肺动脉后负荷降低，导致右心室 Starling 曲线上移（图 6，点 C 至 D）。这两种影响都倾向于增加 CO/VR。由于红细胞占血液粘度的大部分，因此输注大量浓缩红细胞将产生相反的效果。在输注全血时不会出现这些粘度效应，在大多数 VR/右心相互作用分析（包括本评论中后续的图形分析）中，为了简单起见，这些粘度效应通常被忽略。
血管活性化合物的作用甚至更为复杂。纯血管加压药，如苯肾上腺素和加压素，由于大静脉和腔静脉的血管收缩（图 7，点 A 到 B），会增加 Rv（VR 斜率降低，而 Pms 不变）。这往往会降低 VR。然而，纯血管加压药也会收缩小静脉和小静脉，从而增加 Vs 与 Vo 的相对比例。这会增加 Pms，并往往会抵消 VR 的一些下降（将 VR 与横坐标 [Pms] 的截距向右移动；图 7，点 B 到 C）。纯血管收缩药通常还会导致心室后负荷增加（使心室功能曲线向下移动；图 7，点 C 到 D）。这又往往会降低 VR/CO。
图 7. 纯血管加压药对静脉回流/心输出量的影响。PE = 苯肾上腺素；VP = 加压素；Pms = 体循环平均充盈压；Rv = 静脉阻力；Vs = 张力容量。
如果从曲线上任意点的交点到 VR 图的横坐标画一条垂直线，该交点代表 PRA。添加纯血管收缩剂后，净效应（从图 7 中的 A 点移到 D 点）是 VR/CO 降低，但测量的 PRA 增加。估计心室压力和容量之间的这种差异是 PRA 等静态前负荷预测因子不足以预测危重患者甚至正常受试者的 CO 和容量反应性的原因。总之，纯血管加压剂给药的净临床效果通常是 VR/CO 降低，PRA 和相关充盈压增加。
多巴酚丁胺和米力农等正性肌力药会产生截然不同的血流动力学效应。主要的静脉效应是静脉回路容量和阻力元件的静脉扩张。Rv 下降，VR 关系的斜率变得更陡（图 8，点 A 到 B），这往往会推高 VR。然而，这种影响被 Vs 与 Vo 比例的下降部分抵消，从而降低了 Pms（图 8，点 B 到 C）。小动脉血管扩张剂活性和直接心肌收缩力作用的结合导致有效收缩力显著增加，心室功能关系向上移动（图 8，点 C 到 D）。其结果是 VR/CO 大幅增加，同时 PRA 和相关充盈压随之下降。
图 8. 扩张剂对静脉回流/心输出量的影响。dob = 多巴酚丁胺；mil = 米力农；Pms = 平均体压；Rv = 静脉阻力；Vs = 张力容量。
具有正性肌力作用的血管加压药，如多巴胺和去甲肾上腺素，其作用介于纯血管加压药和正性扩张药之间。α-1 肾上腺素能激动剂活性产生显著的血管收缩，导致 VR 反应曲线变浅（图 9，点 A 到 B），但容量床也收缩，导致静脉容量向 Vs 移动，从而使 Pms 向右移动（图 9，点 B 到 C）。由于直接心肌正性肌力作用被小动脉血管收缩作用（增加心室后负荷）部分抵消，右心室心脏功能曲线的移动并不像正性扩张药组那样明显（图 9，点 C 到 D）。具有强心作用的血管加压药的净效应通常是增加 VR/CO，尽管程度不如扩张剂。此外，PRA 和相关充盈压通常保持不变或略有增加（在小剂量至中等剂量药物下）。
图 9. 正性血管加压药对静脉回流/心脏输出的影响。dop = 多巴胺；NE = 去甲肾上腺素；Pms = 平均体压；Rv = 静脉阻力；Vs = 张力容量
结论
传统的心脏生理学教学几乎只关注心脏的左侧。这是因为发达国家心血管疾病的大部分负担都是缺血性心脏病和左心室衰竭，这些疾病可以用最广泛接受的心血管功能标准决定因素来描述，即心率、前负荷、后负荷和收缩力。然而，这种关注忽略了右心和静脉系统在血流动力学受损和休克状态下调节 VR 的关键作用。一种将右心功能和 VR 相结合的方法提供了一种对大多数重症监护医师来说直观上有吸引力的模型。
在本文的第二部分，我们讨论了 VR 曲线在理解和治疗重症监护中常见的不同休克状态中的应用。
