氣道壓力釋放通氣與小潮氣量機械通氣對ARDS患者IL-6的影響

李瑞 徐志育 王華杰 謝曉紅

海南省人民醫(yī)院重癥醫(yī)學科,?？?70000

ARDS最重要的病理生理特征是肺泡塌陷和肺有效充氣容積明顯減少,采用正常潮氣量通氣勢必導致氣道壓力過高及肺泡過度膨脹引起呼吸機相關性肺損傷,因此目前推崇的是小潮氣量機械通氣(low tidal volume lung protective ventilation,LTV)聯(lián)合呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure,PEEP)的保護性通氣策略[1]。但LTV可引起小氣道的閉合、進行性肺不張以及分泌物的潴留和高二氧化碳血癥,高PEEP的運用在低復張潛力肺組織中獲益甚少,甚至有害。

氣道壓力釋放通氣(airway pressure release ventilation,APRV)[2]通過設定高水平的持續(xù)氣道正壓并維持較長時間,以提供持續(xù)的肺開放,使肺獲得較大程度的復張,同時間歇釋放氣道壓力以減少肺損傷。有臨床研究顯示,APRV 較LTV 可減少ARDS的機械通氣時間[3]。

呼吸機相關性肺損傷的本質(zhì)是生物傷,血漿及肺泡灌洗液IL-6水平可以反映肺損傷的程度[4-5]。本試驗即假設：IL-6 水平可以代表呼吸機相關性肺損傷程度,APRV 較LTV 減少呼吸機相關性肺損傷的程度從而減少IL-6的水平。

1 對象與方法

1.1研究對象 選取2016年1月至2018年1月海南省人民醫(yī)院重癥醫(yī)學科(三級甲等醫(yī)院,18張床位)的ARDS 患者38 例。因為APRV 及LTV 目前均為ARDS患者可選擇的機械通氣方式之一,且涉及的檢測為ARDS的醫(yī)療常規(guī),已獲得患者或家屬知情同意,本研究符合《赫爾辛基宣言》原則。

入選標準：(1)年齡＞18歲。(2)機械通氣小于8 h。(3)符合ARDS的診斷標準[5]：①已知臨床發(fā)病或呼吸癥狀新發(fā)或加重后1周內(nèi);②X 線或CT 掃描示雙肺致密影,并且胸腔積液、肺葉/肺塌陷或結(jié)節(jié)不能完全解釋;③無法用心力衰竭或體液超負荷完全解釋的呼吸衰竭;④氧合狀態(tài)：氧合指數(shù)≤300 mm Hg(1 mm Hg=0.133 k Pa),且PEEP≥5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)。

排除標準：(1)達到ARDS診斷標準大于7 d;(2)估計機械通氣時間短于48 h;(3)COPD及支氣管哮喘;(4)惡性腫瘤患者;(5)孕婦;(6)凝血病(國際標準化比值＞2.0或部分凝血活酶時間＞50 s);(7)室性心律失常史(一個月以內(nèi)的不穩(wěn)定心絞痛或心肌梗死);(8)胸壁畸形;(9)支氣管胸膜瘺;(10)顱內(nèi)壓增高者。

剔除標準：入組后24h內(nèi)(1)可以脫機;(2)吸入一氧化氮或類固醇;(3)俯臥位治療。

1.2方法

1.2.1分組方法和機械通氣參數(shù)設定 所有入選病例在試驗開始前均用PB840 呼吸機(美國泰科公司)首先予行LTV 2～6 h為平衡期后,采用隨機數(shù)字表法分為LTV 組、APRV 組,每組各20例,但APRV 組有2 例因行俯臥位治療而剔除。LTV 組患者先行12 h APRV,再行12 h LTV;APRV 組患者先行12 h LTV,再行12 h APRV。

LTV 組：通氣模式設定同步間歇機械通氣-容量控制+壓力支持,初始PEEP 10 cm H2O,壓力支持10 cm H2O,潮氣量6 ml/kg(預計體質(zhì)量)使平臺壓＜30 cm H2O,若仍大于30 則減少潮氣量1 ml/kg,最少至4 ml/kg;若呼吸困難或p H＜7.15,潮氣量可增加至8 ml/kg(平臺壓可大于30 cm H2O)。若氧合不足,增加PEEP 2 cmH2O/次,每重復2 次隨后再增加FiO2(吸氧濃度)10%,PaO2＞65 mm Hg或SaO2＞92%。呼吸頻率12～20次/min,若自主呼吸＞26次/min,調(diào)整呼吸頻率、壓力支持水平。依據(jù)動脈血氣、脈搏血氧飽和度和呼吸困難狀況等調(diào)整參數(shù)潮氣量、呼吸頻率、吸氧濃度、吸氣流速和PEEP等。

APRV 組：選擇分組通氣前氣道峰壓的75%或平臺壓為高壓水平,若高于30 cm H2O 設為30 cm H2O,低壓=0,高壓時間=4.2 s,低壓相時間設為呼氣峰流速的40%～75%(0.4～1s)。目標(PaO2＞65 mm Hg或SaO2＞92%),吸氧濃度保持轉(zhuǎn)換前不變,若氧和不足,延長高壓相時間0.5～1 s,或增加高壓2 cm H2O;若PaCO2＞50 mm Hg及p H＜7.25,減少高壓相時間0.5～1 s或調(diào)整呼吸頻率。轉(zhuǎn)換為LTV 時轉(zhuǎn)為試驗前(0 h)的設置,吸氧濃度不變(40%～100%)后據(jù)情況按上述調(diào)整。若出現(xiàn)人機對抗,微泵注射芬太尼(0.7～10 μg·kg-1·h-1)和咪達唑侖(0.04～0.2 mg·kg-1·h-1),鎮(zhèn)靜評分保持在-2～0分。

1.2.2數(shù)據(jù)監(jiān)測與收集 記錄患者年齡、體質(zhì)量、身高、生命體征;試驗前急性生理與慢性健康評分(acute physiology and chronic health evaluation,APACHE Ⅱ)、Murray急性肺損傷評分、序貫器官衰竭評估(sequential organ faliure assessment,SOFA)評分。臨床觀察指標：行試驗機械通氣模式0、1、12、13、24 h 共5 個時間點分別測定：(1)肺力學(氣道峰壓、平均氣道壓)。(2)血液(氧合指數(shù)、靜脈血漿IL-6、C反應蛋白)。(3)肺泡灌洗液IL-6(僅測定0、12、24 h),如存在高危死亡因素(如嚴重血流動力學不穩(wěn)定、心律失常、血氧不足),則不給予肺泡灌洗。

1.2.3肺泡灌洗操作、標本處理和檢測方法 若胸片提示彌漫性滲出,取右肺下葉灌洗;若提示局部滲出則取對側(cè)下葉[6]。整個操作過程給予患者高濃度吸氧,操作結(jié)束后調(diào)回原吸氧濃度,操作過程中若SPO2＜90%或心率加快＞20%即退鏡。

1.2.4IL-6檢測方法 按照酶聯(lián)免疫吸附試驗試劑盒(深圳市達科為生物技術有限公司)操作說明檢測IL-6。

1.3統(tǒng)計學分析 采用SPSS 16.0軟件包進行統(tǒng)計學處理。服從正態(tài)分布的計量資料以±s表示;組間采用交叉設計的方差分析檢驗,組內(nèi)采用自身配對檢驗及重復測量實驗檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1一般情況 共38 例入組,LTV 組20 例,APRV 組18 例。2組患者年齡、氧合指數(shù)、APACHⅡ評分、Murray急性肺損傷評分、SOFA評分之間比較,差異無統(tǒng)計學意義(表1)。2組在轉(zhuǎn)換通氣模式前后呼吸力學指標PEEP、潮氣量、氧和指數(shù)、PaO2、動脈血PH 比較,差異均無統(tǒng)計學意義,氣道峰壓APRV 模式(高壓)低于LTV,氣道平均壓高于LTV。2組組內(nèi)C 反應蛋白水平各時間點比較,差異均無統(tǒng)計學意義(表2、表3)。

表1 2組患者入組時一般情況

表2 小潮氣量機械通氣組各時間點參數(shù)(±s)

表2 小潮氣量機械通氣組各時間點參數(shù)(±s)

注：“-”為未檢測;1 mm Hg=0.133 kPa

通氣后時間(h) 氧合指數(shù)(mm Hg) C反應蛋白(mg/L) 血清IL-6(ng/L) 肺泡灌洗液IL-6(ng/L)0 133.28±55.36 136.67±61.10 63.39±47.06 108.20±26.29 143.24±52.89 - 63.70±46.23 -12 163.23±47.35 153.68±90.53 54.92±42.44 71.17±56.47 13 155.25±52.32 - 68.94±44.04 -24 160.25±46.47 144.43±79.44 69.74±41.11 91.25±46.56 F 值 2.68 3.64 2.78 4.67 1 P 值 0.12 0.19 0.26 0.39

2.2血漿IL-6水平比較

2.2.12組血漿IL-6水平比較 2組血漿IL-6水平在通氣后0、1、12 h比較,差異均無統(tǒng)計學意義(P值均＞0.05)。2組血漿IL-6濃度轉(zhuǎn)換模式前后1 h的差值(通氣后1 h與0 h的差值比13 h與12 h的差值)比較,差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。2組血漿IL-6濃度轉(zhuǎn)換模式前后12 h的差值(24 h與12 h的差值比12 h與0 h的差值)比較,差異有統(tǒng)計學意義(t=1.34,P=0.03)。

2.2.2LTV 組組內(nèi)血漿IL-6水平比較 通氣后LTV 組各時間點血漿IL-6水平差異均無統(tǒng)計學意義(P值均＞0.05)。APRV 轉(zhuǎn)為LTV 后12 h血漿IL-6 水平從(54.92±42.44)ng/L 上升 至(69.74±41.11)ng/L(t=2.32,P=0.01)。見圖1。

2.2.3APRV 組組內(nèi)血漿IL-6水平比較 通氣后APRV 組各時間點血漿IL-6水平差異均無統(tǒng)計學意義(P值均＞0.05)。LTV 轉(zhuǎn)為APRV 后12 h血漿IL-6 水平由(72.56±37.59)ng/L 下降至(60.92±44.06)ng/L(P＞0.05)(圖1)。

表3 氣道壓力釋放通氣組各時間點參數(shù)(±s)

表3 氣道壓力釋放通氣組各時間點參數(shù)(±s)

注：“-”為未檢測;1 mm Hg=0.133 k Pa

通氣后時間(h) 氧合指數(shù)(mm Hg) C反應蛋白(mg/L) 血清IL-6(ng/L) 肺泡灌洗液IL-6(ng/L)0 130.66±48.37 150.80±91.41 70.14±39.98 112.8±17.74 140.23±46.22 - 83.86±31.42 -12 147.38±42.14 140.73±69.32 72.56±37.59 123.63±41.64 13 153.05±33.17 - 83.86±33.02 -24 165.34±38.48 145.93±63.72 60.92±44.06 107.41±17.20 F 值 3.62 2.89 3.26 4.58 1 P 值 0.19 0.12 0.09 0.07

圖1 2組ARDS患者不同時間點的血漿IL-6濃度

2.3肺泡灌洗液IL-6水平比較

2.3.12組肺泡灌洗液IL-6水平比較 2組肺泡灌洗液IL-6水平通氣后12 h比較差異無統(tǒng)計學意義(P值均＞0.05)。2組IL-6濃度轉(zhuǎn)換模式前后12 h 的差值(24 h與12 h的差值比12 h與0 h的差值)比較,差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

2.3.2LTV 組組內(nèi)肺泡灌洗液IL-6水平比較LTV 組各時間點肺泡灌洗液IL-6水平比較,差異均無統(tǒng)計學意義(P值均＞0.05)。APRV 轉(zhuǎn)為LTV 后12 h 肺泡灌洗 液IL-6 水平 由(71.17±56.47)ng/L上升至(91.25±46.56)ng/L(P＞0.05)。LTV 通氣12 h的變化值(24 h與12 h的差值)與APRV 通氣12 h的變化值(12 h與0 h的差值)比較,差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。見圖2。

2.3.3APRV 組組內(nèi)肺泡灌洗液IL-6 水平比較 APRV組各時間點肺泡灌洗液IL-6水平比較,差異均無統(tǒng)計學意義(P值均＞0.05)。LTV 轉(zhuǎn)為APRV后12 h肺泡灌洗液IL-6濃度由(123.63±41.64)ng/L下降至(107.41±17.20)ng/L(P＞0.05)。LTV 通氣12 h的變化值(24 h與12 h的差值)與APRV 通氣12 h的變化值(12 h與0 h的差值)比較,差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。見圖2。

圖2 2組ARDS患者不同時間點的肺泡灌洗液IL-6濃度

3 討論

本試驗是比較2種不同通氣模式對ARDS 患者呼吸機相關性肺損傷程度的影響。結(jié)果顯示,LTV 轉(zhuǎn)為APRV 通氣模式后12 h ARDS患者血漿炎癥因子IL-6水平下降;相反,APRV 通氣模式轉(zhuǎn)為LTV 后12 h 血漿炎癥因子IL-6 水平上升。雖然LTV 轉(zhuǎn)為APRV 后12 h肺泡灌洗液內(nèi)炎癥因子含量比較差異無統(tǒng)計學意義,但均數(shù)有類似變化趨勢。

由LTV 轉(zhuǎn)為APRV 后12 h血漿IL-6水平的下降程度與APRV 轉(zhuǎn)為LTV 后12 h血漿IL-6水平的增加程度差異有統(tǒng)計學意義,肺泡灌洗液炎癥因子比較差異無統(tǒng)計學意義。原因有以下幾點：(1)APRV 具有較低的氣道峰壓。機械通氣時肺內(nèi)壓力過高可造成氣壓傷,當氣道峰值壓力過高時(如＞35 cm H2O),跨肺泡壓升高,可造成肺泡的過渡膨脹,導致肺泡上皮細胞、毛細血管內(nèi)皮細胞斷裂,造成肺損傷。本試驗LTV 時氣道峰壓平均小于35 cm H2O,APRV 通氣的設置也是基于肺保護性通氣策略,氣道高壓設為LTV 時的氣道平臺壓水平或是氣道峰壓的75%,低于LTV 時氣道峰壓。比起LTV,APRV 可以在相對較低的氣道峰壓水平上提供更好的肺泡復張,從而減輕氣壓傷及容積傷,減輕呼吸機相關性肺損傷。(2)APRV減少周期性復張的肺泡。ARDS 時有大量肺泡萎陷,機械通氣可以使肺不張區(qū)域的萎陷肺單位周期性地開放和萎陷,這使得已擴張的小氣道和肺泡與周圍塌陷的小氣道和肺泡間產(chǎn)生很強的剪切力(可達140 cm H2O),由此造成的肺損傷稱為剪切傷。Haitsma等[8]發(fā)現(xiàn),給予機械通氣的動物加用10 cm H2O的PEEP以防止肺萎陷后,可以明顯抑制腫瘤壞死因子α從肺向血液的移位,減少炎癥的產(chǎn)生與釋放。LTV 可引起小氣道的閉合、進行性肺不張以及分泌物的潴留等,PEEP是保持肺開放必須的,但最佳PEEP 的選擇又并非易事,PEEP選擇過低不能有效的避免肺泡的塌陷,反復的肺泡復張與塌陷亦造成剪切傷。理論上,高PEEP可產(chǎn)生更理想和更廣泛的肺復張,但PEEP選擇過高將導致較高的氣道平均壓,對ARDS 患者這一非均一的肺病變來講,即便是一適合的氣道平均壓,對其它肺病變區(qū),尤其是非依賴區(qū)而言,此壓力也可能過高,而產(chǎn)生呼吸機相關性肺損傷。肺開放策略中的高平均氣道壓對血流動力學亦可造成負面影響,而且PEEP增加的效果取決于肺組織的可復張能力,高PEEP的運用在低復張潛力肺組織中獲益甚少,甚至有害。對ARDS 患者給予潮氣量6 ml/kg和吸氣末平臺壓＜30 cm H2O 為目標的機械通氣情況下,分析高PEEP與低PEEP的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其臨床效果是相似的[1]。本試驗采用小潮氣量通氣時平均PEEP 在(12±3)cm H2O 水平,平均氣道壓雖略低于APRV,但也可能出現(xiàn)部分依賴區(qū)域的肺不張,導致剪切傷,而部分非依賴區(qū)域可因壓力或容積過高導致氣壓傷或容積傷。APRV 設置時以LTV 的氣道平臺壓為高壓水平,高壓時間長達4.2 s,可使高壓水平維持在一較長時間,短時間內(nèi)釋放氣道壓力,在保證呼氣量的同時維持一定的PEEP,避免肺泡塌陷,較LTV 雖有略高的氣道平均壓,但可以提供較大程度的肺復張并保持肺開放狀態(tài),能夠保持較好的氧分壓的同時減少周期性復張的肺泡,減輕剪切傷。另外,APRV 的釋放頻率一般小于傳統(tǒng)機械通氣的通氣頻率,減少剪切傷發(fā)生的頻率,從而減輕呼吸機相關性肺損傷。(3)自主呼吸。APRV 可完全允許患者自主呼吸,多項研究[9-11]均顯示APRV 時的自主呼吸可以減少肺泡塌陷,有利于減少肺內(nèi)分流。研究中采用CT/SPET 掃描發(fā)現(xiàn)自主呼吸有利于近橫膈肌背側(cè)塌陷肺組織的重新開放,能夠提高重力依賴區(qū)的通氣量和減少周期性開放與塌陷的肺泡,塌陷肺區(qū)的復張和肺換氣作用的增強使得整體用于氣體交換的有效肺組織增加,而掃描發(fā)現(xiàn)肺尖部非重力依賴區(qū)則無類似變化。在傳統(tǒng)控制性或輔助性通氣時,氣流首先進入順應性較好、阻力較小、充氣較好的部位即肺的非重力依賴區(qū),而對重力依賴區(qū)域肺塌陷組織的復張作用不大。因此,本試驗中即使LTV 聯(lián)用了輔助性的壓力支持通氣,APRV 仍可因完全的自主呼吸而減少塌陷的肺泡從而減輕剪切傷。

Walkey等[12]在波士頓醫(yī)學中心的一項回顧性研究中顯示與LTV 相比,APRV 減少呼吸機相關性肺炎的發(fā)生,并推測其原因可能與APRV 減少呼吸機相關性肺損傷的發(fā)生有關。Matsuzawa等[13]在急性肺損傷模型(兔)隨機對照實驗中以APRV 與容量控制通氣及LTV 4 h后對比,結(jié)果顯示兔肺泡灌洗液中APRV 組高遷移率族蛋白1(一種晚期炎癥介質(zhì))的水平較低并且肺水含量亦最少。以上研究均與本試驗結(jié)果有相似之處。

本試驗的不足：此試驗為交叉試驗設計,本應該存在一定時間的洗脫期,但本試驗為ARDS 患者,無法停用呼吸機,因為IL-6 半衰期均較短(約1 h),故本試驗選擇12 h的觀察時間窗盡量減少之前一種機械通氣的影響。另外,本試驗目前只檢測了IL-6一種炎癥因子,可能結(jié)合多種炎癥因子并能延長觀察時間臨床指導意義更大。

總之,本試驗結(jié)果顯示APRV 較LTV 減少IL-6的水平,從而表明APRV 減少ARDS患者呼吸機相關性肺損傷程度。所以,ARDS患者可優(yōu)先考慮使用APRV 模式機械通氣。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突