高頻振蕩通氣在成人急性呼吸窘迫綜合征治療中的應(yīng)用研究

張煥梅，吳麗芬，黃 歡

超過正常機(jī)體呼吸頻率4倍的通氣稱高頻通氣。20世紀(jì)60年代作為一種能夠改善通氣和氧合，并可避免機(jī)械控制通氣部分并發(fā)癥的新型通氣模式引入臨床，其中高頻振蕩通氣是目前研究最廣且最有臨床應(yīng)用價(jià)值的高頻通氣。急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是急性肺損傷（ALI）最嚴(yán)重的形式，雖然近年醫(yī)療技術(shù)及認(rèn)識(shí)的進(jìn)步使得病人死亡率有所降低，但還是很高［1］，至今仍無有效治療藥物，機(jī)械通氣治療仍是主要治療手段之一，但是機(jī)械通氣治療過程中經(jīng)常會(huì)加重肺部損傷，導(dǎo)致所謂的機(jī)械性肺損傷（VILI）。近年有人提出的肺保護(hù)通氣策略包括：小潮氣量高呼氣末正壓（PEEP）通氣［2］，開放肺策略［3］、允許性高碳酸血癥［4］等，機(jī)械通氣引起的相關(guān)性損傷不斷被人們認(rèn)識(shí)。如何減少這方面的損傷，人們做了很多研究，其中高頻振蕩通氣在急性肺損傷和ARDS治療方面的應(yīng)用研究最受關(guān)注［5］。現(xiàn)將其工作原理、肺保護(hù)機(jī)制及臨床應(yīng)用情況綜述如下。

1 工作原理

1．1 通氣機(jī)制 高頻振蕩通氣是一種新型通氣模式，其氣體是通過高速氣流偏流（30L～60L）進(jìn)入機(jī)體，氧氣的供給、二氧化碳的排除及氣體濕化都是靠偏置氣流來實(shí)現(xiàn)的。在呼吸環(huán)路中存在一個(gè)可以往返運(yùn)動(dòng)的活塞，活塞的往返運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生正弦波，并形成一定頻率和振幅的振動(dòng)壓，其疊加于偏流氣體形成氣道壓［6］。高頻振蕩通氣是將氧合和通氣分開，氧合變化主要是通過調(diào)節(jié)吸入氧濃度和平均氣道壓，通氣主要是通過調(diào)節(jié)振蕩頻率和振蕩壓力波幅（ΔP）實(shí)現(xiàn)［7］。吸入一定的氧濃度，氧合與平均氣道壓和肺容量呈正相關(guān)，增加偏流的流速和吸呼比，也會(huì)改變平均氣道壓和遠(yuǎn)端肺泡壓力來改變氧合；而增加ΔP和降低呼吸頻率都可以增加潮氣量，從而增加二氧化碳的排除，反之，可影響二氧化碳的排除。高頻振蕩通氣具有其獨(dú)一無二的工作方式，那就是它采用主動(dòng)呼氣［8］，也就是與控制通氣（CMV）相比呼氣相時(shí)機(jī)器又將氣體從肺內(nèi)主動(dòng)抽出，所以，高頻振蕩通氣可以有效地將潴留的二氧化碳很快從肺中排出。

1．2 氣體交換機(jī)制 高頻振蕩通氣與傳統(tǒng)通氣有著獨(dú)特的氣體交換機(jī)制［9］，其可以以較小的潮氣量實(shí)現(xiàn)氣體交換，滿足機(jī)體氧合，其機(jī)制主要包括：①團(tuán)塊運(yùn)動(dòng)（bulk convection）；②心源性震動(dòng)（cardiogenic mixing）；③不對(duì)稱的流速剖面（asymmetric velocity profiles）；④泰勒擴(kuò)散（Taylor dispersion）；⑤肺的搖擺（turbulence）；⑥并行通氣（collateral ventilation）；⑦分子彌散（molecular diffusion）。正因?yàn)檫@些獨(dú)特的氣體交換方式使得高頻振蕩通氣在改善氧合方面有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

2 肺保護(hù)機(jī)制

急性肺損傷在臨床上較常見，其發(fā)展到一定程度出現(xiàn)ARDS，死亡率極高［10］。至今還沒有特別有效的治療手段，機(jī)械通氣作為其治療的重要手段之一，在維持病人生命的同時(shí)機(jī)械治療可能加重肺損傷，為了減小相關(guān)損傷，很多人在這方面做出很多研究，提出了肺保護(hù)通氣策略。20世紀(jì)60年代有人開始研究高頻通氣，而高頻振蕩通氣就是其中一種，其工作機(jī)制很多符合了提出的肺保護(hù)策略。很多機(jī)制能夠引起急性肺損傷，主要包括氣壓傷（barotrauma）、容量傷（volutrauma）、剪切傷（atelectrauma）、生物傷（biotrauma）和氧中毒（oxygen toxicity）等。所以，提出的很多策略，包括允許性的高碳酸血癥目的很清楚，就是在滿足病人氧合的同時(shí)使用最小的潮氣量并維持肺開放，從而減少機(jī)械對(duì)肺的損傷，最終轉(zhuǎn)化為減少生物傷，起到肺保護(hù)作用［11］。多中心研究表明，使用小潮氣量加肺復(fù)張的機(jī)械通氣對(duì)ARDS病人是安全的，并且可以有效改善其氧合，對(duì)臨床是有利的［12，13］。首先，高頻振蕩通氣與常規(guī)通氣相比，高頻振蕩通氣在通氣期間氣道內(nèi)維持一個(gè)已調(diào)節(jié)的平均氣道壓（mPaw），高頻振蕩通氣環(huán)路初始部位壓力很大，但到氣道末端壓力大部分被削減［14］，削減的程度與頻率、管徑和吸呼比有關(guān)，高頻振蕩通氣沒有峰壓，減少了氣壓傷的發(fā)生。其次，CMV即使小潮氣量（≤6mL／L）通氣，對(duì)于ARDS病人的“嬰兒肺”就相當(dāng)大，而產(chǎn)生容量傷。由于其較高的頻率及氣體交換機(jī)制，使用極小潮氣量就可以滿足氣體交換，通?？梢孕∮诮馄薀o效腔量（1mL／kg～3 mL／kg），所以，較少產(chǎn)生容量傷。第三，由于高頻振蕩通氣期間維持氣道一個(gè)較高平均氣道壓但不超過有害性的氣道峰壓水平并且頻率較大，肺在沒有完成塌陷時(shí)再次被膨脹，所以呼吸周期中剪切力很小，對(duì)肺損傷也較?。?5］，但是為了較好的肺復(fù)張去設(shè)定一個(gè)適當(dāng)?shù)钠骄鶜獾缐罕容^難。壓力大些復(fù)張自然可能會(huì)好些，但是每個(gè)病人病情不同，可能適合這個(gè)病人的壓力就會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)病人的肺過度膨脹甚至氣胸。為了避免這些情況，近年的研究通過測(cè)量食管內(nèi)壓力而得出跨肺壓可用于指導(dǎo)臨床機(jī)械通氣［16］。較小的潮氣量和較好的肺復(fù)張僅是改善ARDS病人生存率鏈接上的第一環(huán)，高頻振蕩通氣進(jìn)一步可以減少肺的炎癥反應(yīng)和損傷。很多實(shí)驗(yàn)已證實(shí)這一點(diǎn)，包括對(duì)透明膜、支氣管上皮細(xì)胞損傷和炎癥反應(yīng)的研究［17，18］。因?yàn)槠渲鲃?dòng)的呼氣機(jī)制，所以，不用犧牲高碳酸就可以達(dá)到肺保護(hù)的作用。由于以上眾多因素，高頻振蕩通氣在改善氧合方面比較有優(yōu)勢(shì)，相對(duì)CMV氧中毒也很少發(fā)生。

3 臨床應(yīng)用

3．1 臨床試驗(yàn) 開始主要用于兒童方面的臨床研究也比較多，在20世紀(jì)90年代初，Wilford醫(yī)療中心應(yīng)用SensorMedics 3100B通氣機(jī)進(jìn)行了一項(xiàng)非隨機(jī)的臨床試驗(yàn)，受試對(duì)象是應(yīng)用常規(guī)通氣模式失敗的嚴(yán)重ARDS成年病人［19］。在這項(xiàng)試驗(yàn)中，17例ARDS成年病人接受高頻振蕩通氣治療，病人主要由膿毒血癥和肺炎引起，平均PaO2／FiO2比為68mmHg，氧合指數(shù)（OI）為48，急性生理功能和慢性健康狀況評(píng)分系統(tǒng)Ⅱ（APACHEⅡ）評(píng)分為23分。應(yīng)用后病人的氧合指數(shù)都得到改善，ARDS病人30d的生存率約為47%，而且越早使用高頻振蕩通氣生存率越高。此后很多研究組陸續(xù)發(fā)表他們使用高頻振蕩通氣的情況，研究對(duì)象從5例～42例，高頻振蕩通氣多作為ARDS常規(guī)通氣治療失敗的補(bǔ)救措施，這些研究一般都說明高頻振蕩通氣能改善氧合，但死亡率無明顯改善。Derdak等［20］完成了第一個(gè)多中性隨機(jī)對(duì)照ARDS高頻振蕩通氣實(shí)驗(yàn)，在這項(xiàng)試驗(yàn)中，ARDS成人（PaO2／FiO2＜200mmHg及PEEP≥10cmH2O）被隨機(jī)分為高頻振蕩通氣組（n＝75）和常規(guī)通氣組（n＝73）。雖然這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)不能強(qiáng)有力地指出二者死亡率的差別，但發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不是很明顯的趨勢(shì)，即高頻振蕩通氣組相對(duì)常規(guī)組30d的死亡率有所改善（30d的總體死亡率為37%與52%，P＝0．098）。而在氣壓傷、氣管導(dǎo)管阻塞及嚴(yán)重血流動(dòng)力學(xué)改變方面兩組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Bollen等［21］發(fā)表了另一篇61例小樣本的隨機(jī)對(duì)照研究，該研究中不能發(fā)現(xiàn)高頻振蕩通氣與CMV對(duì)于ARDS早期治療在安全性及有效性方面有很顯著的差異，由于病例收集困難和Derdak等［20］實(shí)驗(yàn)的完成，該實(shí)驗(yàn)提前結(jié)束，所以，兩組基礎(chǔ)狀況產(chǎn)生差異（高頻振蕩通氣組37例，CMV組24例），因此該研究數(shù)據(jù)結(jié)果受到質(zhì)疑。在以往ARDS的試驗(yàn)中已證實(shí)，PaO2／FiO2比不能預(yù)測(cè)病人生存率，而有兩個(gè)主要因素能預(yù)測(cè)ARDS病人病死率：一是進(jìn)行傳統(tǒng)通氣方式治療的時(shí)間，另一個(gè)就是基礎(chǔ)氧合指數(shù)［22］。在成人，至今僅有2篇隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所以，高頻振蕩通氣在臨床使用的研究還有很長路要走，是否可以改善氧合并提高ARDS病人生存率還需大量的研究。

3．2 高頻振蕩通氣應(yīng)用技術(shù) 根據(jù)實(shí)際情況，ARDS病人使用常規(guī)通氣不能改變低氧血癥情況皆可考慮使用高頻振蕩通氣，而且越早使用可能越能提高存活率［23］。一般認(rèn)為需要FiO2≥60%且平均氣道壓＞24 cmH2O通氣的ARDS病人要考慮高頻振蕩通氣，尤其是達(dá)不到肺保護(hù)性通氣的目標(biāo)使吸氣平臺(tái)壓維持在＜30cmH2O～35cmH2O時(shí)。認(rèn)為常規(guī)通氣的平均氣道壓≥24cmH2O是考慮切換為高頻振蕩通氣的合理閾值，因此，當(dāng)高頻振蕩通氣的平均氣道壓被減弱到這水平時(shí)使用高頻振蕩通氣的病人一般切回常規(guī)通氣（首先確定FiO2已經(jīng)降低到40%～50%）。在開始使用高頻振蕩通氣前吸清病人的氣道和保持氣道通暢是非常必要的。黏液或血凝塊使氣管導(dǎo)管內(nèi)徑變小或阻塞可大大妨礙振蕩波的傳遞并導(dǎo)致通氣困難。

振蕩過程中還需要適當(dāng)?shù)逆?zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和肌松，開始應(yīng)用高頻振蕩通氣時(shí)是否需要設(shè)定較高的平均氣道壓（一種保持肺泡持續(xù)膨脹的復(fù)張措施）如40cmH2O維持40s～60s還不是很明確［24］。高頻振蕩通氣期間決定氧合的主要是平均氣道壓，考慮提高平均氣道壓應(yīng)該再次評(píng)估病人血容量狀況，升高的胸膜腔內(nèi)壓和降低的前負(fù)荷導(dǎo)致血壓下降的潛在因素也應(yīng)考慮到。平均氣道壓開始設(shè)定一般比常規(guī)通氣高5cmH2O，血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的病人開始設(shè)定可能與常規(guī)相同或高2cmH2O～3cmH2O，但具體調(diào)節(jié)可以測(cè)量食管內(nèi)壓來進(jìn)行［16］。在切換為高頻振蕩通氣后FiO2通常設(shè)定為100%，然后逐漸減低以維持脈搏血氧飽和度（SpO2）≥88%，如果降低FiO2無法達(dá)到滿意的SpO2值，那么間隔30min～60min將平均氣道壓升高3 cmH2O～5cmH2O。一般通過Sensor Medics 3100B能使用最大平均氣道壓是45cmH2O～55cmH2O，有支氣管胸膜瘺或氣管套囊漏的病人如不增加偏流想獲得預(yù)期平均氣道壓可能有點(diǎn)困難。PaCO2消除主要取決于振蕩的壓力幅度和頻率。增加振蕩的壓力和降低頻率將增加潮氣量使PaCO2降低，反之PaCO2會(huì)升高。振蕩的壓力初始設(shè)定一般是使病人胸到大腿中部之間振蕩的數(shù)值，或依據(jù)經(jīng)驗(yàn)高于常規(guī)通氣病人PaCO2數(shù)值20cmH2O～30cmH2O，通常初始頻率設(shè)定為5Hz。在開始高頻振蕩通氣后15min～20min測(cè)量動(dòng)脈血?dú)庖员悴榭碢aCO2趨勢(shì)，隨后一般間隔30 min～60min查1次直到其穩(wěn)定。高頻振蕩通氣期間，血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的病人一般保持頭高位30°左右，病人的頭頸部必須處理好以保證在氣管導(dǎo)管和呼吸環(huán)路之間形成平滑的接觸面。俯臥位已成功應(yīng)用于成人高頻振蕩通氣，并被證明能夠改善氧合［25］，如果想要俯臥位，應(yīng)該在開始高頻振蕩通氣前就完成，因?yàn)檎袷幁h(huán)路不易改變。

當(dāng)病人氧合得到改善，在考慮降低平均氣道壓之前首先考慮降低FiO2，減少氧中毒的發(fā)生。降低平均氣道壓之前我們嘗試將FiO2降低到40%而SpO2維持在90%以上。達(dá)到目標(biāo)后開始降低平均氣道壓，每4h～6h降低2cmH2O～3cmH2O。在病人試圖停用高頻振蕩通氣時(shí)不要很快降低平均氣道壓，如果肺重新塌陷和低氧合發(fā)生時(shí)，需花費(fèi)很長時(shí)間亦難重獲丟失的容量。高頻振蕩通氣轉(zhuǎn)換CMV的指證有：吸入氧濃度小于40%，平均氣道壓在15cmH2O～20 cmH2O，壓力幅度小于40cmH2O，符合上述條件的病人可轉(zhuǎn)成CMV通氣，轉(zhuǎn)換后一般將CMV的FiO2上調(diào)10%。但以上數(shù)據(jù)皆參考國外資料，由于國內(nèi)還缺少這方面的資料，在使用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。

3．3 高頻振蕩通氣期間的并發(fā)癥 由于平均氣道壓比較高，很容易導(dǎo)致氣壓傷和引起血流動(dòng)力學(xué)改變。在高頻振蕩通氣過程中發(fā)現(xiàn)氣胸還是很困難的，因?yàn)楹粑鼨C(jī)的背景聲很大并且沒有正常所能聽到的呼吸音，通過聽診來發(fā)現(xiàn)氣胸比較困難。當(dāng)機(jī)體振蕩勻稱性改變及壓力幅度升高等情況發(fā)生時(shí)應(yīng)高度重視是否發(fā)生了氣胸，因?yàn)檫@隨時(shí)可能危及病人生命，必要時(shí)可以通過胸片來診斷。通氣過程中還可能出現(xiàn)低血壓［26］，因?yàn)樵撏夥绞娇赡艽蟠笤黾有啬で粌?nèi)壓，加上鎮(zhèn)靜藥的使用，均可能導(dǎo)致血壓降低，可以根據(jù)情況適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)液或使用升壓藥。在高頻振蕩通氣過程中由于每分氣流量較大，所以，足夠的氣道濕化是必要的，不然可能導(dǎo)致氣道阻塞。由于長期使用鎮(zhèn)靜藥及缺乏有效的呼吸過濾裝置，很容易導(dǎo)致氣道及肺部感染。

4 小結(jié)

過去數(shù)十年已經(jīng)有一些研究表明高頻振蕩通氣可以改善ARDS病人的氧合及降低炎癥反應(yīng)，但是結(jié)論還存在差異，而且沒有明顯地提高病人的生存率，所以，無論在動(dòng)物或臨床研究都還需努力，特別是在國內(nèi)該方面的研究幾乎是空白。除了ARDS病人的使用，現(xiàn)已有在燒傷病人麻醉過程中使用，而且被證明是簡(jiǎn)單可行的［27］。隨著高頻振蕩通氣呼吸機(jī)本身技術(shù)的改進(jìn)（譬如噪聲的減弱、過濾裝置的改進(jìn)等）以及新的鎮(zhèn)靜肌松藥物的發(fā)現(xiàn)（靜脈輸注即時(shí)半衰期很短），根據(jù)其通氣肺保護(hù)機(jī)制，是否可以用于普通病人包括手術(shù)病人來減少?zèng)]有必要的肺損傷，還需進(jìn)一步的研究。

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