急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是急性呼吸衰竭的常见原因之一,也是ICU重症患者,特别是SARS、重症禽流感和重症甲型H1N1死亡的重要原因。以病理生理改变为基础的肺保护性通气是十多年来ARDS机械通气的主要进展,特别是2000年ARDSnet的研究结果显示小潮气量(Vt)能够显著降低ARDS病死率,肺保护性通气似乎成为拯救ARDS“灵丹妙药”,令人遗憾的是,2000年至今,无论是高呼气末正压(PEEP)的研究,还是肺复张手法(RM)的研究,一系列RCT临床研究均未获得阳性结果,甚至在实验设计上堪称完美的LOV研究,治疗组同时采用了小潮气量、高PEEP和反复的RM,结果仍然不能改善ARDS患者预后。这些循证医学证据使得ARDS肺保护性机械通气遭受前所未有的质疑和挑战。从ARDS病理生理角度显得甚为合理的肺保护性通气策略,与循证医学研究结果形成的尖锐对立,使我们不得不对当前的机械通气策略进行系统的思考和认真的反思,以指导ARDS机械通气的临床实践。
一、潮气量个体化的选择和实施
ARDS患者由于病因、病变类型和病变累及范围不同,塌陷肺泡区域大小、分布不同,导致肺的不均一性,患者正常通气肺泡的数量和容积存在显著差异。因此,并非所有的ARDS患者都适合6ml/kg的潮气量,如何实现潮气量的个体化选择呢?
1、结合平台压设置潮气量更为合理 气道平台压能够客观反映肺泡内压。多项RCT研究推荐ARDS机械通气时平台压应小于30cmH2O,以防止肺泡过度膨胀,然而进一步研究发现随着平台压的降低,ARDS患者的病死率进一步下降,即使平台压已经小于30cmH2O,仍需考虑患者是否需要进一步降低潮气量,降低平台压。目前研究认为,对于6ml/kg潮气量,若平台压仍在28-30cmH2O以上,则需要进一步降低潮气量。Terragni等的研究中以控制气道平台压在25~28 cm H2O为目标,将潮气量降低到4ml/kg左右,能够明显减轻肺部炎症反应,进一步减轻肺损伤。因此,结合平台压设置潮气量可能更为合理。
2、肺顺应性指导潮气量的设定 肺顺应性也是影响潮气量选择的重要因素。肺顺应性较差的ARDS患者给予较小的潮气量,控制其平台压,可进一步减轻肺损伤。Deans对ARDSnet小潮气量的研究结果的进一步分析,却发现对于肺顺应性降低不明显的ARDS患者,若给予小潮气量(6ml/kg)通气则增加病死率,而肺顺应性较差的患者,给予小潮气量通气则降低病死率,因此,6ml/kg的小潮气量并不能让所有的ARDS患者都受益。Brander等研究发现肺顺应性越好,患者所需潮气量相对较大;肺顺应性越差,所需潮气量越小。因此,肺顺应性成为决定小潮气量水平的重要因素。
当然,由于ARDS患者胸腔肺容积和胸壁顺应性的差异,潮气量与顺应性之间暂无明确的换算关系,限制了临床的实施。对胸腔内压和跨肺压的监测,可排除胸壁的影响,已有研究证明其对PEEP的选择有临床价值,应进一步研究其对与潮气量选择的指导价值。
3、根据肺组织应力和应变选择潮气量更为科学 肺保护性通气策略的核心是防止呼吸机相关性肺损伤(VILI)。最近的研究显示VILI的始动因素是肺组织整体和局部异常的应力和应变(Stress/Strain)。ARDS患者可以根据不同的FRC设置潮气量,以控制应力和应变在安全范围内(目前认为应力上限为27cmH2O、应变上限为2)。即低FRC患者需要小潮气量,而相对较高的FRC患者则可能应给予较大潮气量。可见,依据肺组织应力和应变有助于潮气量的个体化设置。
与平台压相比,肺组织应力更为直接地反映了肺组织力学改变。由于去除了胸壁顺应性的影响,肺组织应力直接反映了克服肺组织弹性阻力所需要的压力。与平台压相比,依据肺组织应力和应变设置潮气量的方法更为合理。目前FRC和跨肺压的床旁监测已成为可能,依据肺组织应力和应变设定潮气量为临床医生提供新的途径。
4、高碳酸血症不再是限制小潮气量实施的主要原因 高碳酸血症是小潮气量通气最常见的并发症,也是限制小潮气量通气临床应用的重要因素。虽然有研究发现ARDS患者可以耐受一定程度的PaCO2升高,但急性二氧化碳升高导致包括脑及外周血管扩张、心率加快、血压升高和心排血量增加等一系列病理生理学改变。可考虑增加呼吸频率(40次/分)、补充碳酸氢钠(最高剂量20mEq/h)等方法,一定程度的缓解高碳酸血症。但在6ml/kg的基础上,若需进一步降低潮气量,高碳酸血症就成为一个主要的障碍。
最近的研究显示,为进一步的降低潮气量,同时避免高碳酸血症,可采用体外膜肺(ECMO)来清除CO2,已获得令人振奋的结果。当然,复杂的体外循环技术限制了ECMO在ARDS救治中的应用。最近,miniECMO的出现,可使ICU能够在无体外循环泵的情况下,利用患者自身的动静脉压力差,在床边实施ECMO,实现有效的二氧化碳清除。
二、肺的可复张性与肺复张
肺复张是肺保护性策略的重要组成。合适的肺复张压力和时间可有效的纠正低氧血症,改善肺的不均一性;不恰当的压力和时间,可能会增加跨肺压,导致肺泡过度膨胀,发生新的不均一,加重肺损伤。因此,对所有的ARDS患者采用统一的肺复张技术,显然是不妥的,慎重可能是有害的。
1、多种因素影响ARDS肺的可复张性 肺的可复张性决定了ARDS应该采用的肺复张条件。肺的可复张性为肺组织具有的可以被复张并且保持开放的能力。多种因素影响患者肺可复张性,包括:
⑴导致ARDS的病因:肺内原因,如肺炎等存在着充满大量炎性物质的塌陷肺泡,甚至实变,肺的可复张性差。
⑵实变肺组织的范围:实变的肺组织难以被复张,实变肺组织的范围越大肺组织的可复张性越差。
⑶肺组织形态学:不同的肺组织形态学改变对复张反应也不同。肺损伤形态分为局灶型和弥漫型。研究表明弥漫型肺损伤肺复张的反应好,可积极实施复张。而局灶型病变的ARDS肺复张后会出现过度膨胀增加,可复张性差。
⑷ARDS病程:ARDS的病程大致分为渗出期、增生和纤维化期。渗出期对肺复张反应相对较好,纤维化期由于肺组织结构重构、间质纤维化,对肺复张反应差。
⑸胸壁因素:由于肥胖、腹腔疾病等原因引起腹内压增加,降低患者胸壁的顺应性,此类患者对肺复张的反应差。
⑹患者的体位:有研究发现与仰卧位相比,俯卧位通气对肺复张反应较差。
2、肺可复张性的判断
判断ARDS患者的肺可复张性,是恰当实施肺复张的前提。肺可复张性的判断方法包括:
⑴影像学检查 目前CT是判断肺可复张性的常用方法,是评价和测定肺复张性的金标准。此外,电子阻抗成像技术(electrical impedance tomography ,EIT)也具有评价肺可复张性的能力。EIT可以床旁动态监测,没有X线辐射,具有良好的应用前景。⑵P-V曲线法 P-V曲线吸气支形态对肺组织的可复张性具有预测作用。ARDS患者P-V曲线吸气支有两种不同的形态,一组曲线顺应性随着吸气压的升高而逐渐升高,表现为曲线向上弯曲(即顺应性下降)。而另一类曲线顺应性随着吸气压升高而逐渐下降,表现为曲线向下弯曲。增加PEEP后,曲线向上弯曲的,在相同的吸气压下肺容积明显增加,提示高可复张;曲线向下弯曲的肺容积增加不明显,提示可复张性差。⑶静态P-V曲线的滞后现象也可反映肺可复张性。滞后现象是指P-V曲线吸气支和呼气支之间的面积。研究证实P-V曲线的滞后性与肺泡复张存在明显的正相关,可以较好地预测肺组织的可复张性。⑷气体交换 氧合指标是临床较易获得的,氧合是否改善也是评价复张效果的重要指标。但氧合改善受多种因素影响,氧合来评价肺的可复张性具有局限性。
3、用肺的可复张性指导肺复张的实施
肺的可复张性可指导肺复张的实施。首先判断ARDS患者肺的可复张性,再决定是否进行肺复张。高可复张的患者积极实施肺复张,复张后可选用较高水平PEEP,低可复张的患者可能不适于积极复张,不适于选择较高PEEP,否则会导致肺泡过度膨胀,加重肺损伤。
当然,目前如何定义可复张性的高低还没有统一标准。Gattinoni应用胸部CT扫描对68名ALI/ARDS患者的肺可复张性进行了研究,以可复张肺组织的中位值(9%)将患者分为高可复张组和低可复张组,发现高可复张组患者肺损伤严重程度明显高于低可复张组,病死率也明显增加。
三、PEEP水平的选择
ARDS肺开放后需要适当的PEEP维持肺泡开放。PEEP促进了大量塌陷肺泡的复张,增加了有效通气肺泡的数目,增加FRC。但若PEEP过高可能使部分正常通气肺组织过度膨胀,加重肺损伤,而PEEP过低,不足以维持肺泡的开放状态,使肺泡塌陷。
PEEP水平的高低与患者预后的关系一直存在争论。2004年ALVEOLI研究显示高PEEP并不能改善ARDS患者预后。2008年LOV研究和Express研究同时发表在JAMA杂志,均未证明高PEEP能改善ARDS预后。但最近的Mata分析则显示ARDS患者用高PEEP(14-16 cmH2O)后可降低病死率,而且患者病情越严重所需的PEEP水平越高。提示病情严重患者,所需PEEP水平高,高PEEP能改善重症ARDS患者预后。可见,PEEP对ARDS患者预后的影响仍存在争议。
如何选择最佳PEEP仍然困扰着重症医学医生。从改善氧合和防止VILI的目的来看,目前认为最佳PEEP应该能够维持复张肺泡的开放,同时又能防止非依赖区肺泡过度膨胀,从这个角度出发,选择PEEP应充分考虑以下问题:
⑴ARDS病程 早期早对PEEP反应好,病程>7天以上的患者,对PEEP的反应差。
⑵肺的可复张性 肺的可复张性高低对PEEP的反应存在明显差异,对于低可复张患者来说,高PEEP会造成正常通气肺泡的过度膨胀,加重肺损伤。而对于高可复张的患者,需要较高的PEEP维持肺泡开放,对患者使有利的。
⑶肺组织病变的不均一性 弥漫型ARDS患者可使用较高水平PEEP,而局灶型的ARDS患者使用高PEEP后,反而会出现肺组织过度膨胀增加。若未能充分考虑以上因素,就不可能找到适合ARDS患者的最佳PEEP。
总之,不论是潮气量和PEEP水平的选择,还是肺复张手法的实施,均需要根据每个ARDS患者的肺部病理生理特点,来决定个体化的机械通气设置。而采用统一的肺保护性通气策略,可能是RCT研究难以获得阳性结果的主要原因。根据病理生理特征,确定个体化的ARDS机械通气治疗方案,以此为基础,设计更为合理的RCT研究方案,是ARDS肺保护性通气策略从循证医学走向临床的唯一途径。
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