急性呼吸窘迫綜合征機(jī)械通氣肺復(fù)張的研究進(jìn)展

趙小龍,李茂琴,許 鐵

急性呼吸窘迫綜合征 (acute respiratory distress syndrome,ARDS)缺乏特效的治療方法,目前仍采用以呼吸支持為基礎(chǔ)的綜合治療,合理使用機(jī)械通氣 (mechanical ventilation,MV)是成功搶救ARDS的基礎(chǔ)。隨著對 ARDS呼吸生理學(xué)研究的逐漸深入和對機(jī)械通氣相關(guān)性肺損傷(ventilation associated lung injury,VALI)的認(rèn)識,目前以 “小潮氣量 (tidal volume,VT)和最佳呼氣末正壓 (positive end expiratory pressure,PEEP)”為核心內(nèi)容的肺保護(hù)性通氣策略 (lung protective ventilation strategy,LPVS),可以顯著改善 ARDS患者的預(yù)后,成為 ARDS機(jī)械通氣治療的主要推薦意見[1]。

然而,小的潮氣量使塌陷的肺泡難以復(fù)張,導(dǎo)致 ARDS肺容積減少,順應(yīng)性明顯降低,低氧血癥難以糾正。如何以適當(dāng)水平的壓力打開塌陷的肺泡并保持其開放就顯得十分重要。因此有學(xué)者提出肺復(fù)張法,其原則是在機(jī)械通氣過程中間斷提高跨肺壓,使其高于潮氣通氣的壓力而達(dá)到肺泡開放壓并持續(xù)一定時(shí)間,讓盡可能多的肺單位實(shí)現(xiàn)最大程度的生理性膨脹,從而增加肺容積,改善氧合和呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性。

1 肺復(fù)張的意義和必要性

肺復(fù)張的本質(zhì)就是盡可能適度的打開塌陷的肺泡,而肺泡塌陷就是 ARDS重要的病理生理特征,是 ARDS病理生理改變的基礎(chǔ),這是因?yàn)?(1)肺泡大量塌陷導(dǎo)致 ARDS肺容積明顯減少;(2)肺泡塌陷導(dǎo)致肺順應(yīng)性明顯降低;(3)肺泡塌陷導(dǎo)致通氣/血流比例失調(diào);(4)肺泡塌陷也是肺動脈高壓的原因[2]。同時(shí)肺泡塌陷可導(dǎo)致嚴(yán)重的病理生理損害,這主要包括造成低氧血癥難以糾正,肺泡表面活性物質(zhì)丟失,呼氣氣流受限,導(dǎo)致生物性肺損傷[2]。從 ARDS的病理生理特點(diǎn)和肺泡塌陷造成的嚴(yán)重后果來看,采取積極有效的措施,使塌陷肺泡復(fù)張,并保持開放狀態(tài),就顯得極有意義。

由于肺保護(hù)性通氣時(shí)的平臺壓一般遠(yuǎn)低于開放肺泡的開放壓,故不能復(fù)張塌陷肺泡,可能加重低氧血癥,至少有 15%的患者需提高吸入氧濃度,然而高濃度吸氧也會導(dǎo)致大量肺泡塌陷[3]。另外,反復(fù)吸痰等斷開呼吸機(jī)管路的操作也會導(dǎo)致大量肺泡塌陷。顯然,肺復(fù)張是 ARDS小潮氣量肺保護(hù)性通氣策略的必要補(bǔ)充。

目前大量的研究也已表明,肺保護(hù)性通氣結(jié)合肺復(fù)張通過對塌陷肺泡的開放作用,擴(kuò)大肺容積,增加氣體交換面積;改善氣體分布,減少肺內(nèi)分流,改善通氣血流比值;減少對肺表面活性物質(zhì)的消耗;減輕肺水腫;減少繼發(fā)性炎性遞質(zhì)產(chǎn)生;減輕對肺內(nèi)皮細(xì)胞損傷[4]。因此更有利于肺保護(hù)和氣體交換。

2 肺泡復(fù)張的實(shí)施

2.1 塌陷肺泡的復(fù)張是壓力依賴性和時(shí)間依賴性的,也就是說,塌陷肺泡的復(fù)張需要一定的開放壓和維持時(shí)間。在 0.9%氯化鈉溶液灌洗豬模型中開放肺泡需要55 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa),在油酸所致 ARDS狗中壓力超過 50 cm H2O時(shí),仍有約 4%塌陷肺泡處于不張狀態(tài)。研究表明肺泡灌洗導(dǎo)致的重度 ARDS家兔模型實(shí)施控制型肺膨脹的最佳壓力是 5倍平均氣道壓[5]。術(shù)后肺不張患者實(shí)施肺復(fù)張需 30～40 cm H2O的壓力。目前臨床常用壓力為 30～45 cm H2O,有的可達(dá) 60～70 cm H2O[6]。持續(xù)時(shí)間為 20～60 s,有的可達(dá) 2 min[7-8]。

2.2 肺復(fù)張法可以通過不同的方法實(shí)現(xiàn),迄今尚無統(tǒng)一的方法。容量與壓力控制兩種通氣方式中,哪種開放肺更好,臨床仍有不同看法。但壓控減速氣流相對于容控恒速氣流來說打開肺泡效果更好,而且有利于氣體在肺內(nèi)的交換,便于限制過高的肺泡壓和預(yù)防 VALI。常用肺復(fù)張法包括控制性肺膨脹、嘆氣和壓力控制通氣法[9-10]。(1)控制性肺膨脹是目前較為常用的一種復(fù)張方法。通常將呼吸方式調(diào)至持續(xù)氣道正壓,設(shè)定 PEEP水平為目標(biāo)復(fù)張壓力水平 (35～60 cm H2O),維持20～40 s[11]。 (2)間斷嘆氣法可有效促進(jìn) ARDS萎陷肺泡的復(fù)張,改善低氧血癥,但似乎不能改善肺的順應(yīng)性,且作用不持久。(3)間斷高水平壓力控制通氣法:Barbas等[12]研究了 10例 ARDS患者,設(shè)置 PEEP為低位返折點(diǎn) +2 cm H2O。將患者隨機(jī)分為兩組,分別接受 l次∕ 3 h(持續(xù) 6 s)的 40 cm H2O壓力控制通氣,或 l次∕ 3 h(持續(xù) 6 s)壓力分別為 40、50、60 cm H2O的壓力控制通氣。兩組進(jìn)行 3個(gè)周期。與第 1組比較,第 2組患者第 1、6 h的氧合指數(shù)增加較多,沒有明顯的血流動力學(xué)變化。 (4)恒定壓力控制通氣伴間斷逐步增加 PEEP法 (PEEP遞增法):顧名思義,該方法系在恒定壓力控制通氣模式下逐漸增加PEEP水平達(dá)到肺復(fù)張。(5)俯臥位通氣法:與其他幾種肺復(fù)張的方法不同,俯臥位通氣不是調(diào)整患者的機(jī)械通氣參數(shù),而是調(diào)整體位來達(dá)到肺復(fù)張的目的。Gaziatsou等[13]對 21例急性肺損傷患者在肺復(fù)張法后采用俯臥位通氣,提出兩者可以協(xié)同改善氧合,俯臥位通氣不會引起肺泡過度膨脹,對膈肌附近的肺復(fù)張效果較好,整個(gè)肺臟通氣更加均一。另外,保留自主呼吸、部分液體通氣均有利于肺泡復(fù)張。近年來認(rèn)為高頻震蕩噴射通氣治療 ARDS也是一種較好的肺開放措施。肺復(fù)張的最佳方法目前并沒有定論,每次肺復(fù)張的壓力水平、持續(xù)時(shí)間以及頻度也有待于進(jìn)一步明確。不同肺復(fù)張方法間的優(yōu)劣尚沒有研究。目前臨床上治療重癥 ARDS患者可聯(lián)合應(yīng)用一般肺復(fù)張手法和俯臥位通氣等綜合措施。通常在肺復(fù)張法前應(yīng)將吸入氣體的氧濃度 (FiO2)升至 1.0,持續(xù) 5～10min,同時(shí)輔以適當(dāng)?shù)逆?zhèn)靜劑,以利于患者耐受持續(xù)的高氣道壓力。

2.3 肺復(fù)張效果受多種因素影響,包括肺復(fù)張的實(shí)施方法、壓力水平、持續(xù)時(shí)間,ARDS本身的情況 (如類型、病程、嚴(yán)重程度等)、當(dāng)時(shí)的通氣參數(shù)設(shè)置等。

2.3.1 肺復(fù)張的方法、開放壓水平和持續(xù)時(shí)間不同均會影響肺復(fù)張的效果。早期的研究顯示,油酸導(dǎo)致 ARDS模型中,壓控法改善氧和的作用優(yōu)于控制性肺膨脹法和 PEEP遞增法。但在鹽酸及 0.9%氯化鈉溶液灌洗模型中,三種復(fù)張方法對氧和及復(fù)張容積的改善無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示不同肺復(fù)張方法效果的不同可能也與 ARDS模型有關(guān)[14]。

2.3.2 1998 年,Gattinoni等[15]首先發(fā)現(xiàn),因肺炎導(dǎo)致的 ARDS與因腹部疾病導(dǎo)致的 ARDS,在病理改變及使用外源性PEEP治療效果方面均有明顯差異,并根據(jù)這一現(xiàn)象將 ARDS分為肺內(nèi)源性 ARDS和肺外源性 ARDS。Pelosi等[16]的研究發(fā)現(xiàn),肺內(nèi)源性 ARDS和肺外源性 ARDS患者呼吸系統(tǒng)彈性阻力的變化是相似的,但由于肺內(nèi)源性 ARDS患者的肺實(shí)變,導(dǎo)致肺的彈性阻力要高于肺外源性 ARDS;相反,肺外源性 ARDS患者胸壁彈性阻力要比肺內(nèi)源性 ARDS高 2倍。鑒于肺內(nèi)源性ARDS和肺外源性 ARDS病理生理的差異,對其進(jìn)行機(jī)械通氣治療時(shí)的策略應(yīng)有不同,在運(yùn)用新型肺保護(hù)性通氣策略的治療效果方面也有差異。有研究證明,肺內(nèi)源性 ARDS患者使用一定水平的 PEEP治療會導(dǎo)致肺的過度膨脹,而同樣水平的PEEP應(yīng)用于肺外源性 ARDS患者則有助于肺泡復(fù)張[15]。Gattinoni等[15]發(fā)現(xiàn),PEEP對肺內(nèi)源性 ARDS和肺外源性ARDS患者肺彈性阻力的作用差異也非常大,提高 PEEP水平會導(dǎo)致肺內(nèi)源性ARDS患者肺彈性阻力升高,而肺外源性ARDS患者的肺彈性阻力和胸壁彈性阻力卻減小。盡管 PEEP會導(dǎo)致肺內(nèi)源性ARDS和肺外源性 ARDS患者呼氣末容積增加,但是對肺外源性 ARDS患者來講有助于肺泡的復(fù)張、促進(jìn)氧合的改善,而對肺內(nèi)源性 ARDS患者來講其促進(jìn)肺泡復(fù)張和氧合改善的作用就不明顯了。Gattinoni[17]、李茂琴等[18]也報(bào)道,合并有嚴(yán)重肺部感染或出血的肺內(nèi)源性 ARDS患者,應(yīng)用 PEEP對氣體交換改善的作用并不明顯,而以肺部彌漫性滲出改變?yōu)橹鞯姆瓮庠葱?ARDS患者應(yīng)用 PEEP則有良好的臨床療效;但在 ARDS終末期,由于肺部出現(xiàn)重塑和纖維化的改變,二者的差異就不明顯了。Kloot等[19]對 3種不同的肺損傷模型的研究發(fā)現(xiàn),靜脈注射油酸形成的急性肺損傷模型與肺外源性 ARDS表現(xiàn)相似,對肺復(fù)張手法療效確切;而氣管內(nèi)注射細(xì)菌形成的肺內(nèi)源性 ARDS模型應(yīng)用PEEP治療效果則不理想,且對以肺實(shí)變?yōu)橹鞯膭游锬Ｐ吞岣呶鼩夂秃魵鈮翰⒉皇怯幸娴?甚至反而有害。但是也有作者提出不同的意見,如 Puybasset等[20]報(bào)道肺內(nèi)源性 ARDS和肺外源性 ARDS應(yīng)用PEEP的療效相似,這表明今后的研究還有待進(jìn)一步深入。

2.3.3 復(fù)張前 PEEP和潮氣量不同肺復(fù)張效果也不同,PEEP和潮氣量共同決定肺容積?；A(chǔ)肺容積不同對肺復(fù)張反應(yīng)不同。如果 PEEP和潮氣量水平都比較低,肺復(fù)張的效果比較明顯。反之,若 PEEP和潮氣量均比較高,則肺復(fù)張的效果就相對較差,而且肺復(fù)張壓力的過大反而易使部分肺泡過度擴(kuò)張。此外,如果吸氧濃度過高,肺泡也會發(fā)生塌陷,因此肺復(fù)張后吸氧濃度應(yīng)盡可能低以減輕肺泡的塌陷。

3 肺復(fù)張后 PEEP的選擇

肺復(fù)張后合適的 PEEP是維持肺泡開放的關(guān)鍵,動物模型表明,更高的 PEEP能夠阻止肺泡周期性萎陷與復(fù)張,降低肺不張鄰近區(qū)域過高的機(jī)械應(yīng)力[21]。在ARDS治療中,恰當(dāng)?shù)?PEEP能夠提高功能殘氣量、防止肺萎陷、促進(jìn)肺水由肺泡向間質(zhì)分布,從而達(dá)到以更低的氧濃度維持更好的氧合[22]。李茂琴等[24]的臨床研究提示:RM后適當(dāng)提高 PEEP水平能有效維持復(fù)張的肺泡開放,并對血流動力學(xué)影響較小。然而,過高的 PEEP肯定造成氣壓傷和容積傷,最佳 PEEP值應(yīng)該是多少目前尚無定論。

理論上最佳 PEEP選擇應(yīng)根據(jù)靜態(tài)壓力容量 P-V曲線吸氣相找出低位拐點(diǎn)(LIP)所對應(yīng)的壓力 (Pflex),然后將PEEP定位在 Pflex+2 cm H2O的水平,動物模型[21]及臨床研究[24]均有文獻(xiàn)證實(shí)該設(shè)置可有效減輕肺損傷。但無論采用大注射器法還是慢流速法或其他方法,靜態(tài)P-V曲線在危重患者如 ARDS的搶救過程中進(jìn)行描記都欠可操作性,很難找出明確的拐點(diǎn),故臨床很少應(yīng)用,且 P-V曲線受胸壁順應(yīng)性等因素影響。Hickling[25]應(yīng)用 ARDS數(shù)學(xué)模型證實(shí)靜態(tài) P-V曲線吸氣相低位拐點(diǎn)不一定標(biāo)志著肺泡的復(fù)張,吸氣相高位拐點(diǎn)也不一定標(biāo)志著肺的過度擴(kuò)張,相反高位拐點(diǎn) (UIP)可能標(biāo)志著肺剛剛完成復(fù)張。另外,P-V曲線代表的是全部肺單位的順應(yīng)性,由于ARDS時(shí)肺的異質(zhì)性,據(jù)此分析出的 LIP和 UIP可能不能準(zhǔn)確反映肺復(fù)張和肺過度膨脹時(shí)的壓力值。在 P-V曲線的吸氣相,肺復(fù)張可能是持續(xù)進(jìn)行的而不是突然發(fā)生的,因?yàn)?ARDS肺病變的異質(zhì)性,有的肺泡復(fù)張所需要壓力相對較高,其閉合壓力相對也應(yīng)當(dāng)較高,肺泡復(fù)張的不同步性必然導(dǎo)致去復(fù)張的不同步[26]。最新觀點(diǎn)認(rèn)為,在 P-V曲線的描記過程中,隨著吸氣壓力從呼氣末正壓 (zeroend expiratory pressure,ZEEP)為 0水平逐漸增加,首先出現(xiàn)的是非依賴區(qū)肺泡的膨脹,當(dāng)壓力進(jìn)一步增高,依賴區(qū)萎陷的肺泡開始開放,形成 LIP,LIP以上的線性部分是肺泡大量復(fù)張的階段,此時(shí)肺的順應(yīng)性明顯增加[26]。當(dāng)所有可復(fù)張肺泡開放后,P-V曲線逐漸平緩形成 UIP,此時(shí)反映的是全肺復(fù)張時(shí)的順應(yīng)性。在 P-V曲線呼氣相,隨著壓力下降到維持肺泡開放的最高壓力以下時(shí),肺單位尤其是依賴區(qū)的肺單位開始關(guān)閉,肺容積下降,順應(yīng)性下降形成呼氣相的拐點(diǎn),呼氣相最大拐點(diǎn)顯示了最佳順應(yīng)性?，F(xiàn)有用靜態(tài) P-V曲線呼氣相最大拐點(diǎn)決定最佳 PEEP的傾向[27],因?yàn)楸举|(zhì)上呼氣相最大拐點(diǎn)切實(shí)反映了肺泡的閉合壓,所謂滴定法確定PEEP本質(zhì)上亦是如此。近年新型呼吸機(jī)如 Servoi、Avea、Evita XL等提供了較為簡易的準(zhǔn)靜態(tài) P-V曲線測定方法,為臨床應(yīng)用 P-V曲線指導(dǎo) ARDS患者最佳PEEP的選擇提供了可能。

3.2 有學(xué)者還提出了氧分壓滴定法,肺牽張指數(shù),肺順應(yīng)法等 PEEP的選擇方法,但其臨床實(shí)用和可靠性需進(jìn)一步證實(shí)。

4 肺復(fù)張效果評價(jià)

肺復(fù)張效果的評價(jià)方法很多,CT法測肺組織密度是較常用的方法,但臨床上不可能每例患者均在 CT指導(dǎo)下實(shí)施肺復(fù)張。臨床上比較簡單實(shí)用的方法是測動脈血氧合狀況,當(dāng) FiO2為 100%,PaO2高于350～400 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)或反復(fù)肺復(fù)張后氧合指數(shù)變化 ＜5%時(shí),則認(rèn)為達(dá)到充分的肺泡復(fù)張[28]。胸部電阻抗法也可用于評價(jià)肺開放效果,但尚處于試驗(yàn)階段。還可根據(jù)壓力容積曲線和呼吸力學(xué)的變化判斷肺復(fù)張效果,但尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)。

5 肺復(fù)張的耐受

肺復(fù)張的耐受性特別需要重視,大多數(shù) ARDS患者能比較好地耐受肺復(fù)張[29]。肺復(fù)張采用較高的壓力和較長時(shí)間,對塌陷肺泡的復(fù)張是有益的,但對于處于膨脹狀態(tài)的肺泡,可造成高跨肺壓和過度膨脹,面臨著發(fā)生氣壓傷 (或氣胸)、肺毛細(xì)血管牽拉損傷 (導(dǎo)致肺水腫加重)的危險(xiǎn)。研究顯示,有 10%～13%的 ARDS發(fā)生氣胸[30]。一旦發(fā)生氣胸,ARDS的呼吸治療往往更為困難。因此,實(shí)施肺復(fù)張時(shí),應(yīng)謹(jǐn)慎預(yù)防。實(shí)施肺復(fù)張時(shí),胸腔內(nèi)壓力明顯增加,導(dǎo)致靜脈血回流減少,降低右心室前負(fù)荷;肺容積明顯增加導(dǎo)致肺血管阻力增加,降低右心后負(fù)荷;另外,胸腔內(nèi)壓增加使胸腔內(nèi)外壓力差增加,導(dǎo)致左心后負(fù)荷明顯降低。當(dāng)然,肺復(fù)張綜合的血流動力學(xué)效應(yīng)是心搏出量降低,對于前負(fù)荷明顯不足和嚴(yán)重心功能衰竭的患者,血流動力學(xué)干擾就更為明顯,可出現(xiàn)血壓降低,有時(shí)會出現(xiàn)心律失常[2]。若肺復(fù)張壓力過高、時(shí)間過長時(shí),循環(huán)干擾會更為突出。從目前的研究和我們經(jīng)驗(yàn)來看,不同的肺復(fù)張方法對血流動力學(xué)的影響不同,壓力控制法是最為有效的肺復(fù)張方法,而且血流動力學(xué)影響最小,控制性肺膨脹法血流動力學(xué)干擾最大。同樣,ARDS病因不同,肺復(fù)張的效果和血流動力學(xué)的耐受性也不同[31],一般來說,肺內(nèi)原因的 ARDS肺復(fù)張效果不佳,往往需要較高的壓力和較長時(shí)間,而且血流動力學(xué)干擾明顯;但肺外原因的 ARDS肺復(fù)張所需的壓力較低和時(shí)間較短,血流動力學(xué)干擾也較小[6]。

總之,大量肺泡塌陷是 ARDS病理生理改變的基礎(chǔ),可導(dǎo)致嚴(yán)重的病理生理損害。積極的實(shí)施肺開放策略,實(shí)現(xiàn)塌陷肺泡的復(fù)張具有重要的臨床意義,肺復(fù)張法對早期 ARDS患者效果顯著,可以復(fù)張塌陷的肺泡,改善氧和,增加肺容積。但是,不同的肺復(fù)張方法孰優(yōu)孰劣,采用的壓力水平、應(yīng)用時(shí)機(jī)、持續(xù)時(shí)間、頻度和受益人群以及 RM后 VT及 PEEP的選擇仍有很大爭議,對 ARDS預(yù)后的影響也仍有待明確。目前,仍需進(jìn)一步臨床研究來判斷和評價(jià)肺復(fù)張法是否可以作為推薦的機(jī)械通氣輔助方法,廣泛應(yīng)用于 ARDS的治療。

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