邵鈁蕾 李濟(jì)尾 王大慶 劉奎 尹云玉 陳麗

有創(chuàng)機(jī)械通氣在ICU應(yīng)用非常廣泛，尤其在COVID-19流行期間，機(jī)械通氣拯救了88%危重癥患者生命，因此是一種有效的生命支持手段[1]。但是機(jī)械通氣仍有一定的副作用，包括呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷(ventilator-induced lung injury,VILI)和呼吸機(jī)相關(guān)性膈肌功能障礙(ventilator-induced diaphgram dysfunction,VIDD)。上述損傷均會(huì)造成通氣時(shí)間延長(zhǎng)、撤機(jī)困難以及發(fā)病率和死亡率提高[2]。近年來認(rèn)為肺保護(hù)性通氣策略包括小潮氣量(6-8 mL/kg)和限制平臺(tái)壓(<30 cmH2O)、個(gè)體化最佳PEEP、吸入低濃度氧、肺復(fù)張策略、允許性高碳酸血癥是減少VILI最有效的方法，但有可能并未充分保護(hù)膈肌反而會(huì)加重VIDD的產(chǎn)生。Zhou等[3]和Tatsutoshi等[4]研究發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行12 h的肺保護(hù)通氣時(shí)，盡管防止了肺損傷但會(huì)出現(xiàn)膈肌纖維橫斷面積縮短、肌細(xì)胞凋亡增多、肌蛋白降解增多。Martin等[5]對(duì)豬ARDS模型進(jìn)行壓力控制通氣模式的肺保護(hù)性通氣時(shí)(吸氣壓力：達(dá)到VT6 mL/kg的氣道壓力：PEEP：采用高PEEP/FiO2表滴定最佳PEEP；吸呼比：1 ∶1)發(fā)現(xiàn)在機(jī)械通氣24 h后膈肌會(huì)出現(xiàn)顯著萎縮。為了防止呼吸機(jī)引起的膈肌萎縮和損傷，同時(shí)保持原有的肺保護(hù)性通氣，因此近日學(xué)者們提出肺膈肌保護(hù)性通氣策略。肺膈肌保護(hù)性通氣是指確保應(yīng)力應(yīng)變?cè)诎踩秶那疤嵯卤苊夂粑^度和不足的一種通氣策略[6]。目的是有效降低危重病人機(jī)械通氣副作用，保護(hù)肺和膈肌。下面將從呼吸機(jī)相關(guān)性并發(fā)癥、肺保護(hù)性通氣的局限性、最后到肺膈肌保護(hù)性通氣策略的應(yīng)用(監(jiān)測(cè)、方法)等不同角度闡述肺膈肌保護(hù)性通氣。

一、呼吸機(jī)相關(guān)并發(fā)癥

(一)呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷

臨床上凡是因?yàn)闄C(jī)械通氣參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或自主通氣能力過強(qiáng)而導(dǎo)致正常肺損害，或既往受到的肺損害進(jìn)行性加重統(tǒng)稱為呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷。這種損傷的病變特點(diǎn)為炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、透明膜形成、毛細(xì)血管通透性增加和肺水腫[7]。學(xué)者們指出，過度的應(yīng)力、應(yīng)變是誘發(fā)呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷的最主要因素[8]。包括容積傷、氣壓傷、萎陷傷、生物傷。容積傷是指當(dāng)肺泡體積外擴(kuò)從而引起肺泡過度擴(kuò)大、肺泡上皮和血管內(nèi)皮的破壞，臨床表現(xiàn)為彌漫性肺水腫。目前認(rèn)為應(yīng)變是導(dǎo)致容積傷最主要的因素。臨床上可通過小潮氣量通氣、限制驅(qū)動(dòng)壓從而有效防止高容積傷降低患者死亡率[9]。氣壓傷是指氣道內(nèi)壓過高引起肺泡壁破壞而導(dǎo)致肺泡外氣體積聚，臨床上主要癥狀為肺間質(zhì)氣腫、縱隔氣腫、皮下氣腫、氣胸[10]。臨床可通過降低跨肺壓來有效防止氣壓傷。不張傷是指在低肺容量時(shí)機(jī)械通氣所造成的損傷。通常是由低PEEP通氣所導(dǎo)致[11]。其原因主要是由于肺泡內(nèi)氣液交界處肺泡的形成和破壞產(chǎn)生額外的局部界面應(yīng)力造成應(yīng)力聚集，破壞細(xì)胞膜與細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)之間的粘附，從而導(dǎo)致肺損傷[7]。臨床可通過最佳PEEP能有效防止肺不張。生物傷指各種機(jī)械性損傷(容積傷、氣壓傷、不張傷)會(huì)影響肺部的炎癥/抗炎環(huán)境的穩(wěn)定，促進(jìn)大量炎癥因子釋放，從而導(dǎo)致終末器官上皮細(xì)胞凋亡和器官功能障礙[12]。除了正壓通氣本身可能造成明顯的肺損傷，患者在機(jī)械正壓通氣期間的自主呼吸努力過強(qiáng)也會(huì)造成自發(fā)性肺損傷(patient self-inflicted lung injury，P-SILI)，同樣會(huì)增加VILI風(fēng)險(xiǎn)[13]。

(二)呼吸機(jī)相關(guān)性膈肌功能障礙

臨床上將機(jī)械通氣引起的膈肌耐力和力量的快速下降，并伴有肌肉損傷和肌纖維萎縮，稱為呼吸機(jī)相關(guān)性膈肌功能障礙。膈肌功能障礙會(huì)導(dǎo)致住院時(shí)間延長(zhǎng)、脫機(jī)拔管失敗率高、死亡率增高[14-15]。目前導(dǎo)致膈肌功能障礙機(jī)制有4種：廢用性萎縮、向心收縮、偏心收縮、縱向萎縮。廢用性萎縮是指長(zhǎng)時(shí)間(>18h)機(jī)械通氣使膈肌蛋白水解增加，導(dǎo)致膈肌功能下降發(fā)生膈肌廢用性萎縮[15]。因此在臨床應(yīng)盡早縮短機(jī)械通氣時(shí)間和改變通氣模式(變?yōu)樽灾魍?、輔助通氣)來改善廢用性萎縮[16]。向心性收縮是指由于急性或慢性呼吸負(fù)荷過重從而引發(fā)膈肌損傷[17]，一般發(fā)生于高強(qiáng)度吸氣負(fù)荷后第三天。臨床上可以通過減輕呼吸負(fù)荷，通過給予患者相似的正常人吸氣力度支持水平(Pmus,respiratory muscle pressure)5～10 cmH2O[6]，有利于減緩向心性收縮。偏心性收縮是指當(dāng)出現(xiàn)急性肺損傷和肺不張時(shí)為了防止呼氣末肺容積減小，膈肌會(huì)在呼氣時(shí)仍然處于持續(xù)收縮狀態(tài)，最后由于過度收縮導(dǎo)致膈肌纖維損傷。臨床上運(yùn)用膈肌電位來滴定最佳PEEP不僅可以預(yù)防偏心性收縮還明顯改善氧合[18]?？v向萎縮是指由于PEEP的增加會(huì)使膈肌纖維在呼吸周期中以較短的長(zhǎng)度起作用，若此時(shí)PEEP 的急性減少或撤除減少了呼氣末肺容積，會(huì)將原本短膈肌纖維拉伸至較長(zhǎng)的肌節(jié)長(zhǎng)度。這迫使膈肌運(yùn)動(dòng)減弱從而導(dǎo)致膈肌縱向萎縮[19]。臨床上通常緩慢減少PEEP來逆轉(zhuǎn)縱向萎縮。由此可知保持適當(dāng)?shù)暮粑?防止呼吸努力過強(qiáng)和不足)可以防止VIDD發(fā)生。

二、肺保護(hù)性通氣策略局限性

目前認(rèn)為肺保護(hù)性通氣策略有部分局限性。1)可能加重VIDD的產(chǎn)生，其可能的原因是低潮氣量通氣會(huì)導(dǎo)致患者呼吸功增加造成膈肌偏心性收縮[20]，高PEEP 誘導(dǎo)的呼氣末肺容積增加使膈肌幾何形狀的變化易造成膈肌縱向萎縮[21]，且一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)，允許性高碳酸血癥會(huì)降低膈肌張力進(jìn)一步增加膈肌疲勞[22]。2)小潮氣量通氣策略并非適用于所有患者，對(duì)于部分順應(yīng)性較好的ARDS患者反而會(huì)加重肺損傷[23]。3)保護(hù)性平臺(tái)壓并未降低患者病死率，僅當(dāng)平臺(tái)壓變化導(dǎo)致患者驅(qū)動(dòng)壓減少時(shí)才會(huì)降低患者病死率。因此為了優(yōu)化傳統(tǒng)肺保護(hù)性通氣策略的不足和實(shí)現(xiàn)同時(shí)保護(hù)肺和膈肌兩個(gè)器官，才提出肺膈肌保護(hù)性通氣策略。與傳統(tǒng)肺保護(hù)性通氣策略不同的是肺膈肌保護(hù)性通氣策略需要在提供最佳的潮氣量、PEEP和驅(qū)動(dòng)壓的傳統(tǒng)肺保護(hù)基礎(chǔ)上，并注重將呼吸努力維持在正常生理水平[24]。因?yàn)樽灾骱粑鼰o論是太弱還是太強(qiáng)，都可能傷害肺和膈肌。比如減低呼吸努力會(huì)減少自發(fā)性肺損傷但可能會(huì)加重膈肌廢用性萎縮。因此監(jiān)測(cè)呼吸努力和實(shí)施呼吸努力的管理(避免呼吸過強(qiáng)或不足)是肺膈肌保護(hù)性通氣策略的重點(diǎn)。

三、肺膈肌保護(hù)性通氣策略

(一)肺膈肌保護(hù)性通氣策略的監(jiān)測(cè)

為了進(jìn)行肺和膈肌保護(hù)性機(jī)械通氣，需要監(jiān)測(cè)介導(dǎo)肺和膈肌損傷的變量：主要是肺應(yīng)力和應(yīng)變、呼吸努力。應(yīng)力是指肺組織單位面積上受到的壓力，等同于跨肺壓；應(yīng)變是指肺組織在外力作用下的容積的相對(duì)改變。因此維持應(yīng)變1.5～2.5、應(yīng)力20～25 cmH2O能防止VILI[8]。同時(shí)呼吸努力的監(jiān)測(cè)也十分重要，因?yàn)橛行У暮粑ΡO(jiān)測(cè)不僅能防止VILI同時(shí)能預(yù)防VIDD的產(chǎn)生。目前呼吸努力的監(jiān)測(cè)有跨膈壓(Transdiaphramatical pressure，Pdi)、氣道閉合壓力(Airway occlusion pressure,P0.1)、膈肌電活動(dòng)(The diaphragm electrical activity,EAdi)、膈肌超聲。

1 呼吸努力-跨膈壓(Pdi) 跨膈壓是最主要的侵入性膈肌功能監(jiān)測(cè)。目前跨膈壓的監(jiān)測(cè)多采用食道囊管和多功能胃管分別留置于食道中下1/3與胃內(nèi)來監(jiān)測(cè)食道壓(Esophageal pressure,Pes)和胃內(nèi)壓(Gastric pressure,Pag)。公式為Pdi=Pag-Pes，其中Pdi正常值在3～12 cmH2O[25]。雖然是目前國(guó)際上公認(rèn)的評(píng)估膈肌功能的金標(biāo)準(zhǔn)，但該技術(shù)主要用于研究而不是臨床實(shí)踐。

2 呼吸努力-氣道閉合壓力(P0.1) 是指氣道閉塞后從吸氣開始到100ms內(nèi)氣道壓力的下降絕對(duì)值。2018年Telias提出P0.1可被用于機(jī)械通氣患者呼吸驅(qū)動(dòng)測(cè)量方法，且認(rèn)為P0.1>3.5提示高吸氣努力、P0.1<1.5提示低吸氣努力[26]。P0.1具有如下極大優(yōu)勢(shì)：1)P0.1(氣道閉塞時(shí)間<0.15s)因此受試者一般不會(huì)對(duì)閉塞實(shí)驗(yàn)做出反應(yīng)。2)P0.1不受呼吸力學(xué)的影響(氣道阻力、肺彈性回縮力)[27]。3)P0.1是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法,其數(shù)值可在呼吸機(jī)上被直接顯示。但有些呼吸機(jī)并未做到完全閉塞。因此需要檢查呼吸機(jī)P0.1 (P0.1vent)的有效性[28]。

3 呼吸努力-膈肌電活動(dòng)(EAdi) 由于膈肌是最主要的呼吸肌，所以膈肌的活動(dòng)也直接影響患者呼吸能力。當(dāng)膈神經(jīng)纖維發(fā)生興奮時(shí)，此沖動(dòng)經(jīng)神經(jīng)-肌肉接頭處傳遞給膈肌，引發(fā)膈肌興奮，造成Na+外流，K+內(nèi)流產(chǎn)生EAdi(膈肌電位)，最終膈肌收縮。EAdi是在膈肌收縮時(shí)同步監(jiān)測(cè)電活動(dòng),由此可以精確檢測(cè)神經(jīng)呼吸努力的開始和結(jié)束，所以被認(rèn)為是呼吸驅(qū)動(dòng)的最精確替代物[29]。目前最常使用食管電極監(jiān)測(cè)。EAdi由一根專門的鼻胃管測(cè)量，應(yīng)將該導(dǎo)管的9個(gè)監(jiān)測(cè)電極放置在位于橫膈膜后的食管下端[30]。最初EAdi是用于指導(dǎo)NAVA模式給予患者通氣支持。Kallio等[31]和lise等[32]研究發(fā)現(xiàn)健康兒童和健康成人EAdi峰值可能在5～15μV和4～29 μV之間變化。目前發(fā)現(xiàn)其他運(yùn)動(dòng)偽影的干擾(心臟運(yùn)動(dòng)、胸廓起伏、食管蠕動(dòng))都會(huì)導(dǎo)致對(duì)患者呼吸努力評(píng)估不足[33]。EAdi不僅幫助判斷呼吸努力的變化還可以用EAdi滴定最佳PEEP[18]。

4 呼吸努力-膈肌超聲 膈肌超聲是一種無創(chuàng)、安全、且能在床旁快速評(píng)估的技術(shù)，是臨床上評(píng)估膈肌功能的常用方法。研究者一般選擇監(jiān)測(cè)右側(cè)膈肌，其原因在于具有更好的易獲得性和可重復(fù)性[16]。膈肌偏移(Diaphragmatic excursion,DE)和膈肌吸氣增厚分?jǐn)?shù)(Diaphragm inspiratory thickening fraction,TFdi)是檢測(cè)膈肌功能的兩大指標(biāo)。DE是指膈肌在吸氣收縮時(shí)所走的位移。正常人DE平靜呼吸為1～3 cm，用力深吸氣可達(dá)7 cm[34]。TFdi可用(吸氣末膈肌厚度-呼氣末膈肌厚度)/呼氣末膈肌厚度來計(jì)算。Ewam等進(jìn)行一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在TFdi15%～30%時(shí)呼吸努力最佳，機(jī)械通氣時(shí)間最短[14]。

總結(jié)：為了預(yù)防肺和膈肌損傷(如表1)所示[24]，提出了幾個(gè)監(jiān)測(cè)目標(biāo)。

表1 肺膈肌保護(hù)性通氣目標(biāo)

(二)肺膈肌保護(hù)性通氣策略方法

概述了與肺和膈肌損傷的基本機(jī)制和基本監(jiān)測(cè)方法后，如何實(shí)施肺膈肌保護(hù)性通氣是重點(diǎn)和難點(diǎn)。下文主要從呼吸機(jī)調(diào)節(jié)、解決人機(jī)同步性、體外生命支持三方面實(shí)施肺膈肌保護(hù)性通氣。

1 呼吸機(jī)調(diào)節(jié) 目前認(rèn)為通氣方式中輔助通氣更能有效保護(hù)肺和膈肌兩個(gè)器官[35]。且Vries等[25]進(jìn)行一項(xiàng)研究：對(duì)照組采用常規(guī)肺保護(hù)性通氣，實(shí)驗(yàn)組通過每小時(shí)滴定吸氣支持，以維持Pdi3～12 cmH2O安全范圍內(nèi)(如圖1)所示的肺膈肌保護(hù)性通氣。發(fā)現(xiàn)根據(jù)Pdi引導(dǎo)下的呼吸機(jī)調(diào)節(jié)有利于肺和膈肌保護(hù)。

圖1 呼吸機(jī)參數(shù)調(diào)整流程圖

2 解決人機(jī)不同步 目前認(rèn)為人機(jī)不同步是增加應(yīng)力、應(yīng)變和呼吸努力最后導(dǎo)致的肺損傷和膈肌功能障礙最主要因素之一[36-37]，因此減少人機(jī)不同步就是保護(hù)肺和膈肌。可以通過如下方法來優(yōu)化人機(jī)不同步從而促進(jìn)肺膈肌保護(hù)性通氣。

(1) 神經(jīng)調(diào)節(jié)呼吸輔助通氣(Neurally adjusted ventilatory assist，NAVA)：NAVA是一種較新的通氣模式，可提供與患者吸氣努力成比例的壓力輔助。其主要工作原理是監(jiān)測(cè)EAdi來感知患者實(shí)際通氣需求。研究發(fā)現(xiàn)NAVA與傳統(tǒng)輔助通氣相比能有效改善人機(jī)不同步，進(jìn)而能減少肺和膈肌損傷[38-39]。因此NAVA模式(如表2)所示[38]作為一項(xiàng)新型的通氣方式，可改善患者與呼吸機(jī)之間的不同步性，并為肺和膈肌保護(hù)通氣提供潛力。

表2 NAVA呼吸機(jī)參數(shù)

(2) 鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛管理:鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛是 ICU 中機(jī)械通氣患者管理的關(guān)鍵方面，鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛藥物的使用主要通過一定程度的呼吸抑制來影響患者呼吸努力，進(jìn)而影響人機(jī)的同步性。但目前學(xué)者發(fā)現(xiàn)深度鎮(zhèn)靜會(huì)導(dǎo)致人機(jī)不同步增多且鎮(zhèn)靜強(qiáng)度與死亡率呈正相關(guān)[40-41]。進(jìn)而推薦在鎮(zhèn)靜的基礎(chǔ)上適度保留一定的自主呼吸或淺鎮(zhèn)靜能縮短呼吸機(jī)天數(shù)和ICU住院時(shí)間[42-43]。丙泊酚和右美托咪定是臨床上常用的鎮(zhèn)靜劑。Shehaba等和Wit 等研究發(fā)現(xiàn)成人接受右美托咪定(每小時(shí)每公斤體重0.2μg～1.5μg)或丙泊酚(每公斤每分鐘5μg～50μg)劑量由人為調(diào)控以實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)靜水平在RASS=0、Ramsay=2能有效降低人機(jī)不同步[41-42,44]。研究還發(fā)現(xiàn)右美托咪定不僅能改善人機(jī)同步性還能降低譫妄發(fā)生率[45]。但最近PADIS指南提出在鎮(zhèn)靜藥物使用之前“首選鎮(zhèn)痛方法”也能防止鎮(zhèn)靜劑的過度使用[43]。臨床研究發(fā)現(xiàn)與其他鎮(zhèn)痛藥相比瑞芬太尼不僅對(duì)呼吸努力影響較小還能有效促進(jìn)呼吸機(jī)脫機(jī)[46-47]。總之在ICU中鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛的管理仍具有挑戰(zhàn)性。

(3)體外膜肺氧合:體外CO2清除(Extracorporeal CO2Removal,ECCO2R)是VV-ECMO的一個(gè)類型，其膜肺的主要功能為清除多余的CO2。ECCO2R治療一方面有利于預(yù)防呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷，其機(jī)制是旨在在通過低吸氣壓和低潮氣量來進(jìn)一步降低應(yīng)力、應(yīng)變從而避免壓力傷和容積傷，又通過足夠的PEEP來避免肺不張傷。一項(xiàng)多中心國(guó)際試驗(yàn)對(duì)中重度ARDS患者進(jìn)行ECCO2R和超保護(hù)性肺通氣治療發(fā)現(xiàn)與基線相比8 h和24 h的VT、RR、分鐘通氣量、平臺(tái)壓和驅(qū)動(dòng)壓顯著降低，而8 h和24 h的PaCO2和PaO2/ FiO2比值保持穩(wěn)定，pH顯著升高[48]。另一方面有利于預(yù)防呼吸機(jī)相關(guān)性膈肌損傷，因?yàn)镻aCO2上升是通過中樞化學(xué)感受器進(jìn)行呼吸驅(qū)動(dòng)的主要決定因素之一。而體外支持就是以最低的機(jī)械功率實(shí)現(xiàn)最高數(shù)量的CO2去除從而將患者呼吸努力降到目標(biāo)值。Mauri等[49]和Christian等[50]研究發(fā)現(xiàn)增加體外膜氧合氣流量能使P0.1、Pmus和EAdi峰值減小。但是ECMO 的潛在風(fēng)險(xiǎn)包括出血、血栓形成、溶血和感染等，因此需要建立有效的團(tuán)隊(duì)合作，在ECMO的適應(yīng)證、治療、并發(fā)癥的管理上做出最好的決策。

四、小結(jié)與展望

機(jī)械通氣可能損傷肺和膈肌，導(dǎo)致危重患者的大量發(fā)病率和死亡率。因此認(rèn)為最理想的通氣策略是協(xié)調(diào)肺和膈肌保護(hù)。由此肺膈肌保護(hù)性通氣孕育而生。肺膈肌保護(hù)性通氣是把肺保護(hù)性通氣的基本原理與膈肌保護(hù)通氣的最新概念相結(jié)合，以降低應(yīng)力、應(yīng)變和優(yōu)化呼吸努力為核心，最終實(shí)現(xiàn)保護(hù)肺和膈肌兩個(gè)器官的一種新型通氣方法。研究發(fā)現(xiàn)肺膈肌保護(hù)性通氣策略不僅極大程度預(yù)防了肺和膈肌損傷，而且還降低平臺(tái)壓和背側(cè)肺區(qū)肺不張，保證肺的均一性[51-52]、降低胸腔內(nèi)壓從而增加靜脈回流和心輸出量，維持器官灌注，維持血流動(dòng)力學(xué)的穩(wěn)定[53]。但目前監(jiān)測(cè)工具大多為侵入性仍需改良、治療方法仍需探索和發(fā)掘。這些都值得未來學(xué)者去研究，給臨床醫(yī)生帶來了許多挑戰(zhàn)。