王俊 張偉

上海長海醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科200433

ARDS患者在接受機械通氣時由于其肺部病理生理學(xué)特點導(dǎo)致呼吸機相關(guān)性肺損傷 (ventilation-induced lung injury，VILI)的風(fēng)險極大增加，包括肺萎陷傷、容積傷、氣壓傷、剪切力損傷等，也是造成ARDS高死亡率的一大因素，因此肺保護通氣策略被提出。傳統(tǒng)的肺保護通氣策略包括小潮氣量、高呼氣末正壓 (positive end expiratory pressure，PEEP)、俯臥位通氣、高頻振蕩通氣及體外膜肺氧合等。但隨著研究深入，肺保護通氣策略的內(nèi)容不斷被更新及拓展，近年來提出的右心保護、呼吸力學(xué)監(jiān)測以及機械能的概念，更是對ARDS患者肺的保護通氣提出了更高的要求。

1 ARDS患者的病理生理學(xué)改變和傳統(tǒng)機械通氣相關(guān)的肺損傷

ARDS患者肺的病理生理表現(xiàn)為肺毛細(xì)血管通透性增加、微小肺動脈栓塞和肺水腫，導(dǎo)致通氣血流比值嚴(yán)重失調(diào)，進而出現(xiàn)頑固性低氧血癥；同時肺順應(yīng)性下降，在接受正壓通氣時因肺泡不均一通氣導(dǎo)致跨肺壓增高而出現(xiàn)氣壓傷，在實變肺區(qū)出現(xiàn)肺泡缺氧、肺泡反復(fù)開閉而發(fā)生肺萎陷傷，過度通氣肺區(qū)出現(xiàn)肺泡過度膨脹而發(fā)生容積傷，在不張和過度膨脹區(qū)的肺組織則可能由于高應(yīng)力和應(yīng)變出現(xiàn)剪切傷。這些改變都增加了ARDS患者發(fā)生VILI的風(fēng)險。所以，ARDS患者的機械通氣策略和普通呼吸衰竭患者不同，需要在保證氧合的同時，盡量減少VILI的發(fā)生。VILI是機械通氣常見的并發(fā)癥，在動物模型實驗中實施大潮氣量通氣時發(fā)現(xiàn)肺組織出現(xiàn)廣泛滲出、肺水腫、彌漫性肺泡損傷、細(xì)胞損傷壞死[1]，表明VILI的發(fā)生機制可能與非感染性炎癥因子導(dǎo)致的急性肺損傷 (acute lung injury，ALI)有關(guān)。在后續(xù)的研究中發(fā)現(xiàn)除大潮氣量外，PEEP水平、肺循環(huán)狀態(tài)、體位、藥物 (β受體激動劑等)等其他因素也可導(dǎo)致VILI。2004年一項回顧性研究還發(fā)現(xiàn)，在對ALI/ARDS患者行機械通氣初期，設(shè)置初始參數(shù)時往往忽略了患者性別因素，導(dǎo)致女性患者接受的通氣潮氣量過高而出現(xiàn)VILI，說明性別也是VILI發(fā)生的一個獨立危險因素[2]。

此外，PEEP作為機械通氣的重要參數(shù)，主要作用在于能打開并維持塌陷的肺泡，減少肺泡反復(fù)開閉造成的肺損傷并使通氣更加均一；另外，PEEP 還能改善肺間質(zhì)水腫和肺泡水腫，從而增加氧合。PEEP 的負(fù)面效應(yīng)一方面表現(xiàn)在設(shè)置水平過低時對打開ARDS可復(fù)張區(qū)域肺組織不起作用，過高時有增加VILI的風(fēng)險；另一方面PEEP的存在可能在心肺交互作用中起到負(fù)面作用。正壓通氣是逆生理呼吸的過程，在吸氣時，胸內(nèi)正壓的增加使中心靜脈壓增加，靜脈回流減少，而減少回心血量；同時正壓通氣時肺循環(huán)阻力增加使右心室后負(fù)荷增加，有發(fā)生右心衰竭的潛在風(fēng)險。近年來，對機械通氣患者的右心保護研究有所增加，成為肺保護通氣策略的新內(nèi)容。

綜上，為了減少VILI的發(fā)生，平衡通氣、氧合與損傷風(fēng)險，肺保護通氣策略應(yīng)該成為ARDS患者機械通氣時的優(yōu)先選擇。

2 肺保護通氣策略的提出及其臨床意義

肺保護通氣策略是1998年Dreyfuss和Saumon[3]提出，主張在對ALI/ARDS患者進行機械通氣時，為了減少患者的肺組織造成進一步的損傷而設(shè)置潮氣量為6～8 ml/kg理想體質(zhì)量 (predicted body weight，PBW)，并且限制平臺壓＜30 cm H2O (1 cm H2O=0.098 kPa)，允許患者存在一定的高碳酸血癥和酸中毒 (p H＞7.25)。隨后ARDSnet的多中心大樣本隨機對照試驗結(jié)果顯示，小潮氣量組的死亡率及28 d脫機時間均優(yōu)于傳統(tǒng)對照組[4]。這樣的小潮氣量低壓力的通氣策略也隨之得到肯定，這也是如今ARDS機械通氣肺保護通氣策略的主要內(nèi)容。肺保護通氣策略的發(fā)展從設(shè)置小潮氣量和限制平臺壓開始，到使用高水平PEEP和肺復(fù)張手法打開塌陷肺組織改善氧合、俯臥位通氣改善氧合、關(guān)注心肺交互作用，再到如今對驅(qū)動壓、跨肺壓以及機械能的研究，隨著臨床研究的進行和資料的累積，一直在更新和發(fā)展。

3 肺保護通氣策略新進展

3.1 潮氣量的設(shè)置 早期動物實驗顯示大潮氣量高壓力的機械通氣會損傷肺組織。Dreyfuss和Saumon[3]提出了對ARDS患者進行機械通氣時，限制氣道壓力和允許性高碳酸血癥或許能減少肺損傷的發(fā)生，防止ALI/ARDS患者已經(jīng)出現(xiàn)的肺損傷進一步加重。2013年的一項大數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，6～8 ml/kg PBW 的小潮氣量設(shè)置在機械通氣患者中已經(jīng)從30% (1998年)增長至43% (2010年)，中位潮氣量為6.9 ml/kg PBW[5]；2016年數(shù)據(jù)顯示65% ARDS患者的潮氣量設(shè)置在8 ml/kg PBW 以下的水平[6]。

ARDSnet對861例ALI/ARDS患者進行了一項多中心隨機對照研究，對照組潮氣量為12 ml/kg PBW，限制平臺壓＜50 cm H2O，試驗組使用小潮氣量通氣方法，設(shè)置潮氣量為6 ml/kg PBW，同時限制平臺壓＜30 cm H2O[4]。研究顯示，試驗組患者的死亡率和28 d脫機時間均優(yōu)于對照組 (死亡率：31.0% 比39.8%，P=0.007；28 d 脫機時間：12 d 比10 d，P=0.007)。結(jié) 果 認(rèn) 為 傳 統(tǒng)10～15 ml/kg PBW 的潮氣量設(shè)置會導(dǎo)致ALI/ARDS患者過度通氣而致肺損傷進一步加重[4]。

使用小潮氣量通氣的優(yōu)點在于能夠減少ARDS肺的氣壓傷、剪切力傷等，但同時低水平的呼吸支持參數(shù)也會導(dǎo)致呼吸性酸中毒、低氧血癥和肺不張等問題。因此，在使用小潮氣量通氣前應(yīng)該評估患者的內(nèi)環(huán)境狀態(tài)，維持p H＞7.25。若患者出現(xiàn)呼吸性酸中毒，可以通過增加呼吸頻率、提高PEEP水平和增加吸氣時間等方法來提高二氧化碳清除[7]。

小潮氣量通氣發(fā)展至今，對于潮氣量應(yīng)該設(shè)置在哪種水平仍有爭議，有人提出應(yīng)該對患者進行個體化的設(shè)置。常根據(jù)PBW 計算：男性PBW=50+0.91× [身高 (cm)-152.4]；女 性PBW =45.5+0.91× [身 高 (cm)-152.4][7]。Terragni等[8]通過測定進行小潮氣量低壓力策略通氣的ARDS患者的胸部CT，認(rèn)為6 ml/kg PBW 的潮氣量和平臺壓＜30 cm H2O 的呼吸支持對于肺部非充氣部分比例較大的患者來說是不足夠的。2017 年ATS推薦設(shè)置的潮氣量為4 ～8 ml/kg PBW，限制平臺壓＜30 cm H2O[9]。對于小潮氣量通氣的使用時機，Needham等[10]的多中心回顧性分析認(rèn)為，在ARDS起病后使用較高的潮氣量 (8 ml/kg PBW)相較于小潮氣量 (6 ml/kg PBW)來說，有更高的ICU 死亡風(fēng)險。并且初始潮氣量每增加1 ml/kg PBW，ICU 的死亡風(fēng)險會相應(yīng)增加23%。

綜上，在小潮氣量通氣策略下，需要根據(jù)患者不同情況以及疾病不同階段動態(tài)地選擇合適的潮氣量機械通氣。

3.2 PEEP的設(shè)置 對于ARDS患者，正壓通氣的目標(biāo)肺組織是在介于實變肺區(qū)與過度膨脹肺區(qū)之間的可復(fù)張肺區(qū)，理想的PEEP水平應(yīng)該剛好能復(fù)張并維持這部分塌陷的肺泡。早期ARDS 患者治療中對于PEEP 的設(shè)置是根據(jù)PEEP/FiO2組合表 (表1)[11]。

表1 PEEP/FiO2 組合表

理論上講，壓力-容積曲線上的低位拐點上方的壓力水平被認(rèn)為是足夠打開塌陷肺泡并維持其開放的合理PEEP，但測定壓力-容積曲線要求打斷患者自主呼吸進行，臨床使用不便。其他檢測的方法有胸部CT、電阻抗斷層成像測定肺容積等[11]，這些方法能夠直觀看到在改變PEEP水平前后總的肺容積的變化，但在使用上仍不便推廣。近年來，重癥肺部超聲為評估ARDS機械通氣后肺水腫的改變提供一個新的思路，相較于壓力-容積曲線、胸部CT 和電阻抗斷層成像檢查，超聲是一個更加快捷、容易、無創(chuàng)和可重復(fù)的方法。此外，以跨肺壓、驅(qū)動壓為導(dǎo)向個體化設(shè)置PEEP水平和評估PEEP 復(fù)張肺組織的效果的研究也是近年熱點。但目前對于ARDS應(yīng)該設(shè)置多高的PEEP還沒有定論，臨床中大多依據(jù)患者具體病情設(shè)定，初始設(shè)置多在5～12 cm H2O 之間，變異度較大。近期的研究提出，高PEEP的作用可能對中重度ARDS 患者存活率獲益更大[12]，2017年ATS、ESICM、SCCM 等協(xié)會推薦對中重度ARDS常規(guī)使用高PEEP[9]。

綜上，在PEEP的設(shè)置中，肺部超聲具有指導(dǎo)性的意義，并且具有操作簡便、快捷、無創(chuàng)和可重復(fù)的優(yōu)點。在中重度ARDS 患者中，應(yīng)該使用高PEEP 來維持肺泡的開放。

3.3 壓力的監(jiān)測 近年來，根據(jù)機械通氣時肺的力學(xué)參數(shù)調(diào)節(jié)通氣參數(shù)越來越得到重視，其中最常用的指標(biāo)就是驅(qū)動壓和跨肺壓[13-15]。

驅(qū)動壓是平臺壓和PEEP 的差值，也能間接反映肺順應(yīng)性 (潮氣量/驅(qū)動壓)。有研究認(rèn)為驅(qū)動壓能作為一個強效的死亡率預(yù)測因子，驅(qū)動壓越高，患者死亡率越高。Sahetya等[7]認(rèn)為驅(qū)動壓的臨界值為14 cm H2O，超過此水平患者死亡率會增加。此外，測定不同PEEP 時的驅(qū)動壓水平可以來評估肺通氣是否得到改善：在持續(xù)潮氣呼吸時，PEEP增加時，如出現(xiàn)驅(qū)動壓下降和肺順應(yīng)性隨之升高，可能表明使用更高的PEEP 可以復(fù)張肺組織；相反，在增加PEEP的同時，如出現(xiàn)驅(qū)動壓升高和肺順應(yīng)性降低，則可能表明更高的PEEP 會導(dǎo)致肺過度充氣[9]，進而導(dǎo)致VILI的發(fā)生。

但驅(qū)動壓受胸腔順應(yīng)性影響較大，對于存在胸廓限制的患者來說，驅(qū)動壓并不能作為一個很好機械通氣判斷指標(biāo)，因此跨肺壓的監(jiān)測被提出來。跨肺壓是氣道壓和胸腔內(nèi)壓的差值，氣道壓可在呼吸機上直接測量，因此只需要測定胸內(nèi)壓即可明確跨肺壓。目前的研究認(rèn)為食道壓接近于胸內(nèi)壓值并易于獲得[16]，可用于取代胸內(nèi)壓監(jiān)測。還有人提出低的吸氣流速可以降低平臺壓，從而減少跨肺壓，最終提高患者的生存率?？绶螇哼€與人機同步性相關(guān)，即患者若存在強烈的自主呼吸使人機對抗，也會增加患者呼吸做功，從而增加跨肺壓[4]。

3.4 肺復(fù)張 肺復(fù)張手法是指在短時間內(nèi)以較高的持續(xù)氣道正壓 (continuous positive airway pressure，CPAP)或PEEP，一般是30～45 cm H2O 不等，使盡可能多原先萎陷的肺泡復(fù)張，其目的就是把具有潛在復(fù)張可能的肺泡都打開，這個過程持續(xù)40 s至2 min不等。在實施肺復(fù)張時應(yīng)該考慮的問題是：如何評估肺的可復(fù)張性? 復(fù)張的方法有哪些? 復(fù)張效果如何?

臨床上評估肺可復(fù)張性的方法有很多種，大致可分為兩類：(1)基于呼吸力學(xué)的評估，如根據(jù)壓力-容積曲線、呼氣末肺容積等；(2)根據(jù)肺部的圖像直接觀測，如電阻抗斷層成像、胸部CT、肺部超聲等。Gattinoni等[19]的一項隨機對照試驗對68 例ALI/ARDS 患者進行了肺復(fù)張，使氣道壓在5～45 cm H2O 之間逐次增加，每次肺復(fù)張后進行胸部CT 檢查，評估復(fù)張后效果，結(jié)果表明可復(fù)張肺組織的比例與對PEEP的反應(yīng)有關(guān)。Chiumello等[20]對22例患者進行了肺復(fù)張并通過不同的方法進行評估，最終顯示基于呼吸力學(xué)的評估方法可以顯示整體肺容積改變，而CT等方法顯示了被復(fù)張的肺組織的改變。復(fù)張的手法包括PEEP遞增法、肺膨脹法和嘆氣法。復(fù)張效果的評估標(biāo)準(zhǔn)主要有：氧合指數(shù)增加、PaCO2下降、呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性改善等。但是，Bhattacharjee等[21]的一項薈萃分析研究表明肺復(fù)張在成人ARDS中沒有降低死亡率的獲益，該文章比較了單獨使用肺復(fù)張和肺復(fù)張與小潮氣量保護通氣結(jié)合的通氣對患者死亡率的差異，結(jié)果顯示單用肺復(fù)張并未減少死亡率、ICU 住院率和總住院時間?？梢姺螐?fù)張的效果并不絕對優(yōu)良，實際上肺復(fù)張在打開肺的同時，由于短時間的高氣道壓力可能會對患者的循環(huán)產(chǎn)生影響。Mercado等[22]研究了中重度ARDS患者使用肺復(fù)張時患者超聲下心功能和循環(huán)狀態(tài)的改變，結(jié)果顯示分階段逐漸遞增的方法沒有顯示有心功能的損害，提示在進行肺復(fù)張時緩慢溫和的方法對患者的心肺保護作用更佳。

綜上，目前不適合在所有ARDS 患者中使用肺復(fù)張，但在中重度ARDS患者中使用肺復(fù)張有獲益。

3.5 俯臥位通氣 俯臥位通氣是1976 年由Piehl和Brown[23]首次提出，其原理是基于ARDS肺部的病理生理改變，通過改變患者體位從而改變重力作用的肺區(qū)，調(diào)節(jié)肺組織的通氣血流比值、使實變肺區(qū)得到更均一的通氣從而達(dá)到避免VILI、改善氧合的目的[24]。早期的研究發(fā)現(xiàn)俯臥位通氣對于ARDS患者的死亡率沒有改善，但近年的幾項大樣本研究均證明俯臥位對改善中重度ARDS 患者通氣、氧合和死亡率有增益作用。

2018年一項前瞻性研究發(fā)現(xiàn)重度ARDS患者俯臥位的使用率為32.9%，并且其并發(fā)癥發(fā)生率低，氧合顯著增加，驅(qū)動壓顯著降低[25]。結(jié)果還指出不對患者使用俯臥位的原因包括了臨床醫(yī)師認(rèn)為缺氧并不足夠嚴(yán)重 (64.3%)和血流動力學(xué)不穩(wěn)定，平均動脈壓＜65 mm Hg (1 mm Hg=0.133 k Pa)(5.7%)；俯臥位時的并發(fā)癥主要包括插管相關(guān)并發(fā)癥 (意外脫管等)、缺氧加重、壓瘡、顱內(nèi)壓升高等。從這項研究中可發(fā)現(xiàn)超過一半的概率不使用俯臥位原因是由于患者缺氧狀態(tài)不足夠嚴(yán)重。這一點在ATS/SCCM等協(xié)會的推薦意見中也得到呼應(yīng)，即認(rèn)為在中重度ARDS患者強烈推薦使用俯臥位通氣[9]。

3.6 右心保護的通氣策略 在ARDS患者中，有一半患者的血流動力學(xué)不穩(wěn)定是由右心衰竭導(dǎo)致的肺循環(huán)障礙引起。目前認(rèn)為右心室是ARDS中最薄弱的環(huán)節(jié)，其最嚴(yán)重的形式為急性肺源性心臟病。2013 年一項調(diào)查研究顯示，中重度 ARDS 合并急性肺源性心臟病的發(fā)病率為22.5%[26]，嚴(yán)重的急性肺源性心臟病和肺功能障礙被認(rèn)為是ARDS死亡的獨立危險因素[27-29]。ARDS機械通氣導(dǎo)致急性肺源性心臟病的可能機制包括： (1)ARDS保護性通氣策略中允許性高碳酸血癥使PaCO2過高，肺動脈收縮，從而增加右心室后負(fù)荷。目前有小樣本研究顯示重度ARDS 患者若出現(xiàn)短時間的PaCO2急劇增高 (＞48 mm Hg)可能會導(dǎo)致急性肺源性心臟病和血流動力學(xué)狀態(tài)的改變[30]。(2)正壓通氣增加肺循環(huán)阻力，從而增加右心室后負(fù)荷。(3)跨肺壓、驅(qū)動壓在潮氣呼吸中周期性地影響右心室功能。

因此，ARDS患者行機械通氣時不僅應(yīng)該著眼于肺的保護，對心功能的保護也應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暋epessé 和Vieillard-Baron[30]提出保護右心功能旨在于緩解右心室后負(fù)荷，通氣策略在于增加氧合指數(shù)在150 mm Hg及以上，控制驅(qū)動壓＜18 cm H2O，控制PaCO2＜48 mm Hg，同時積極使用俯臥位達(dá)到正面效果[31-32]。

4 總結(jié)

ARDS患者在進行正壓通氣時容易出現(xiàn)VILI和右心功能衰竭，肺保護性通氣策略旨在維持肺通氣、改善氧合、保護心功能和減少肺損傷。目前常用的通氣策略是小潮氣量通氣的同時限制平臺壓，而設(shè)置多高水平的潮氣量仍未有統(tǒng)一定論，未來研究方向或可聚焦于此。目前認(rèn)為中重度ARDS患者可使用高水平PEEP 并結(jié)合肺復(fù)張和俯臥位以改善通氣，但高PEEP 帶來的損傷風(fēng)險也較大，越來越多的研究聚焦于ARDS機械通氣的力學(xué)參數(shù)監(jiān)測，如驅(qū)動壓、跨肺壓和機械能等，這似乎也為未來深入研究指出方向。在強調(diào)肺保護的同時，也不可忽略正壓通氣對患者心功能的影響，因此未來肺保護通氣策略的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)拓寬到如何保護ARDS患者的心功能。必要時也可使用體外膜肺氧合來進行呼吸和心臟功能的支持[33]。改善氧合僅僅是ARDS治療的一個方面，在臨床工作中不應(yīng)該將關(guān)注點局限于通過調(diào)整呼吸機參數(shù)來減輕肺損傷，還應(yīng)注意與其他臟器的交互作用，應(yīng)該從整體來考慮患者病情與治療。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突