感染性休克及其他血管舒张状态下微血管衰竭的必然性

微循环功能障碍是感染性休克的一个决定性特征，并与死亡率密切相关，但其与大循环血流动力学的关系仍不清楚。特别是，尽管血压和心输出量得以恢复，但异质性毛细血管灌注的持续存在（称为血流动力学不协调）缺乏一致的机制解释。本研究建立了一个微循环的概念和计算模型，其中网络行为受三个相互作用的变量约束：心输出量、血管舒缩状态和剪切应力调节。使用生理上合理的血管半径分布模拟了一百万条平行小动脉组成的网络。对于每条血管，其流量需求由一个表观剪切力目标决定，这反映了内皮细胞对剪切力的感知而非绝对的物理值。维持整个网络剪切力所需的总心输出量被计算为单个血管需求的总和。模型表明，对于给定的剪切力目标，总流量需求与血管半径立方和成比例增加，因此即使是轻微的全局血管舒张也会导致所需心输出量的大幅增加。提高表观剪切力目标会进一步放大这种需求。当心输出量不足以满足这些需求时，血管会经历低剪切力并发生功能性失募集，从而降低了总流量需求，但导致了显著的异质性和功能性毛细血管密度降低。这些行为再现了感染性生理学的关键特征，包括在严重脓毒症中观察到的高动力循环和微血管分流。该模型提供了一个统一的框架，其中微循环功能障碍是血管舒张、血流限制和剪切力调控之间相互作用的必然结果，而非独立的病理过程。模型进一步预测，降低全局血管舒张或降低表观剪切力目标的疗法，可能在不要求超正常心输出量的情况下恢复微血管的协调性。该框架产生了可检验的假说，并为重新解读感染性休克的血流动力学管理提供了生理学基础。