腦死亡患者的自主呼吸激發(fā)試驗應(yīng)用與安全

段楷，伍民生

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，南寧 530001； 2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，南寧 530011)

隨著呼吸機的出現(xiàn)，加上侵入性的生理支持，1959年的醫(yī)學(xué)文獻中開始提出腦死亡，并試圖將神經(jīng)功能的停止與心肺功能的停止分開[1]。半個多世紀以來，腦死亡判定在多數(shù)國家已逐漸統(tǒng)一，但仍有部分差異[2]。準確及時的腦死亡判定不僅可以優(yōu)化醫(yī)療資源的利用，包括醫(yī)師的時間和精力、藥物、醫(yī)療設(shè)備和重癥監(jiān)護病房病床，還可以提高移植器官的功能質(zhì)量，且持續(xù)的死亡治療可被視為侵犯患者的尊嚴[3]。2013年我國國家衛(wèi)生健康委員會(原國家衛(wèi)生和計劃生育委員會)腦損傷質(zhì)控評價中心發(fā)布了《腦死亡判定標準與技術(shù)規(guī)范》，其中自主呼吸激發(fā)試驗(apnea test，AT)是臨床判定腦死亡的重要組成部分之一[4]，它的主要作用是通過高碳酸血癥刺激患者腦干呼吸中樞產(chǎn)生自主呼吸反射來判斷患者是否保留腦干功能。雖然AT完成率受到限制，但多數(shù)國家仍將AT作為腦死亡判定標準中不可或缺的項目之一[2]。一份中國腦死亡判定調(diào)查顯示，50.7%的患者完成了AT，但42.0%的患者由于生命體征不穩(wěn)定而中止測試[5]。隨后腦損傷質(zhì)控評價中心推出《中國成人腦死亡判定標準與操作規(guī)范(第二版)》，在AT方面主要強調(diào)加強器官支持和生命支持[6]?，F(xiàn)就AT的應(yīng)用、并發(fā)癥、監(jiān)測和預(yù)防項目等予以綜述，以提高AT的可行性和完成率。

1 AT概述

1.1先決條件 在試驗之前，需滿足試驗先決條件，即核心溫度≥36.5 ℃、收縮壓≥90 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)(或平均動脈壓≥60 mmHg)、動脈血氧分壓≥200 mmHg及動脈血二氧化碳分壓(arterial partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)為35～45 mmHg(慢性二氧化碳潴留者PaCO2>45 mmHg)，否則應(yīng)給予升溫、升壓、100%氧氣預(yù)氧合10～15 min、減少通氣量以增加PaCO2等相應(yīng)處理。一項對2008—2012年接受過AT的腦死亡患者的調(diào)查顯示，在符合標準的前提條件下，充分的預(yù)氧合可最大限度地減少心血管并發(fā)癥發(fā)生[7]。

1.2方法 進行AT的具體方法各國、機構(gòu)間存在部分差異，但核心程序相同。我國第二版腦死亡判定標準與操作規(guī)范中的AT方法為：①進行AT之前，先采集初始動脈血氣樣本以記錄PaCO2的初始水平，用于判斷最終PaCO2的變化值。②將機械通氣與患者斷開，然后將氧導(dǎo)管通過人工氣道置于隆突水平，通過該氧導(dǎo)管以6 L/min輸送100%氧氣[6]。這可確保通過支氣管內(nèi)的氣體置換向血液輸送足夠的氧氣，且即使在沒有呼吸運動的情況下也能擴散到肺泡，但該方法可能出現(xiàn)嚴重的并發(fā)癥(氣壓傷、氣胸、空氣滯留等)[8-9]。此外，放置在人工氣道中的氧導(dǎo)管，其氧氣流量可能會影響二氧化碳的升高和消除。③脫離呼吸機8～10 min后進行PaCO2復(fù)查，但根據(jù)呼吸暫停時PaCO2的預(yù)期上升(在正常生理條件下為3～4 mmHg/min)，在固定時間復(fù)查的PaCO2結(jié)果可能會不同。因為在疾病終末期和腦死亡的條件下，PaCO2與二氧化碳的產(chǎn)生之間的關(guān)系可能會有很大差異[10]。

上述AT程序均有一個共同目標：提高PaCO2，并觀察患者是否有任何自發(fā)呼吸運動以反映腦干功能。但自發(fā)性呼吸的運動可能是微弱的，因此必須密切觀察患者胸部和腹部的運動情況，同時整個試驗過程須密切監(jiān)測患者血氧飽和度、血壓、心率及心律等，如果出現(xiàn)明顯異常立即終止試驗。然而，在臨床實際應(yīng)用中仍面臨諸多問題，如患者肺功能差而不能耐受試驗、患者正接受體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)治療等。

2 AT的應(yīng)用

2.1肺功能嚴重受損下的應(yīng)用 對于基礎(chǔ)肺功能差，在AT期間，通過先前的預(yù)氧合和氧導(dǎo)管吹入氧氣，但仍不能耐受標準的8～10 min的脫機試驗患者，可參考國外建議采用100%氧氣的持續(xù)氣道正壓通氣(continuous positive airway pressure，CPAP)作為補充選擇[11-12]。在100%氧氣條件下，1例動脈血氧分壓為99.1 mmHg的患者進行了AT，結(jié)果顯示CPAP在基礎(chǔ)氧合不良患者的AT中是一種有價值、可行和安全的氧合手段[11]。Hocker等[13]報道，嚴重急性呼吸窘迫綜合征患者試驗期間施加20 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)的CPAP成功進行了AT。一項包含51例不同肺功能受損患者的試驗證實，對于嚴重肺損傷和基礎(chǔ)氧合不良患者，呼吸機輸送CPAP進行AT可能是我國腦死亡判定指南中經(jīng)典氧氣吹入法的有效替代方法[14]。

此外，在斷開呼吸機并將氧導(dǎo)管插入氣管后，氣道壓力迅速下降至接近0 cmH2O，這可能導(dǎo)致某些肺泡塌陷及缺氧，從而導(dǎo)致試驗失敗。為了避免AT期間或之后的呼吸衰竭和缺氧，有學(xué)者建議在AT和AT后的復(fù)張過程中應(yīng)用呼氣末正壓通氣[13,15]。一項針對170例接受腦死亡判定患者的調(diào)查顯示，基于呼氣末正壓通氣應(yīng)用肺復(fù)張患者的腦死亡判定是可行的[15]。同時，一定的CPAP可以防止快速形成的肺動脈分流導(dǎo)致嚴重的低氧血癥[15-16]。但過高的呼氣末正壓通氣可能具有風(fēng)險，并在某些肺功能不全的患者中引起氣胸[16]。

2.2ECMO治療下的應(yīng)用 一項回顧性分析顯示，356例有神經(jīng)并發(fā)癥接受ECMO治療的患者中有100例腦死亡[17]。因此，臨床醫(yī)師對正在接受ECMO治療的患者進行腦死亡判定必不可少。ECMO是一種成熟的支持嚴重呼吸、循環(huán)衰竭的技術(shù)，包括靜脈-靜脈ECMO和靜脈-動脈ECMO[18-19]。在接受ECMO治療的患者中，因為患者的血流動力學(xué)穩(wěn)定性往往較差，所以二氧化碳的清除主要通過膜氧合器進行，ECMO消除二氧化碳可以預(yù)防高碳酸血癥，而高碳酸血癥是進行AT所必需的。因此，在接受ECMO治療的患者中進行AT具有一定的挑戰(zhàn)性，尤其是在靜脈-動脈ECMO治療的患者中AT更為復(fù)雜，因為靜脈-動脈ECMO既提供氣體交換，又提供循環(huán)支持。然而，目前我國腦死亡判定指南缺少關(guān)于在接受 ECMO治療的患者中進行AT的相關(guān)指導(dǎo)意見。

在接受ECMO治療的患者中，因為氣體交換主要發(fā)生在膜氧合器而不是患者的肺部，所以通過ECMO系統(tǒng)消除二氧化碳取決于通過膜氧合器的血流量、氣流量、進入ECMO系統(tǒng)的血流液體的PaCO2、氧合器的類型等[20]。用氧氣替代流入膜氧合器的混合氣體，同時降低膜氧合器中的氣體流速，可產(chǎn)生無明顯低氧血癥的高碳酸血癥[15,21]。有文獻報道，在接受ECMO治療的患者中，將氣體流速降低至0.5 L/min，將吸入氣中的氧濃度分數(shù)設(shè)置為1.0，且不通過氣管導(dǎo)管額外補充氧氣，可安全有效地進行AT[22]。但在體溫過低的情況下，由于身體代謝和二氧化碳產(chǎn)生減少，可能需要較低的氣體流速以使二氧化碳上升；同樣，低血壓可能需要減少氣流，性別和體型等也可能會影響基礎(chǔ)代謝率和二氧化碳的產(chǎn)生。

在接受靜脈-靜脈ECMO治療的患者中進行AT要容易得多，因為減少通過ECMO系統(tǒng)的血液流動不會產(chǎn)生血流動力學(xué)的影響。選擇性地中斷通過膜氧合器的氣流相當于停止了ECMO系統(tǒng)的支持，因為靜脈血液僅在靜脈系統(tǒng)內(nèi)流動而不進行氣體交換。可見，靜脈-靜脈ECMO系統(tǒng)使執(zhí)行AT變得更容易，因為建立適當?shù)撵o脈-靜脈ECMO參數(shù)可以任意控制患者動脈血液中的部分氣體分壓。

在以正常心排血量75%～80%的血流速度接受ECMO治療的患者中，大部分氣體交換是通過ECMO進行，避免了通過氣管補充氧氣[22]。如果有合適的設(shè)備，也可以將二氧化碳、氧氣添加到ECMO回路中以改變血液PaCO2、動脈血氧分壓。此外，不使用插入氣管的導(dǎo)管提供高流量氧氣，可以避免多種潛在的并發(fā)癥，如張力性氣胸、心臟停搏、呼吸機自動觸發(fā)(ventilator autotriggering，VAT)等，并減少移植器官的損失[23-24]。同時，ECMO治療的患者可能會降低AT期間血流動力學(xué)不穩(wěn)定的風(fēng)險，因為ECMO減少了對維持血壓的心肌能力的依賴，使得測試更容易進行。此外，接受ECMO支持的患者基本沒有心搏動流量，因為只有少量的血液在被左心室抽吸后進入主動脈。大部分血流通過ECMO導(dǎo)管以非搏動性的方式進入主動脈。因此，接受ECMO治療的患者不可能達到收縮壓≥90 mmHg的AT先決條件[6]。故推測，隨著ECMO在重癥監(jiān)護病房的使用增加，在ECMO治療期間需要進行腦死亡評估的患者數(shù)量將逐漸增加。

3 AT的并發(fā)癥

AT必須十分嚴格，可以可靠地反映呼吸停止和腦干死亡，且不會造成進一步的器官損害[25]。因此，在AT期間必須注意避免醫(yī)源性損傷。AT的相關(guān)并發(fā)癥主要包括低氧血癥、高碳酸血癥、酸中毒、低血壓、顱內(nèi)壓升高、肺動脈高壓、心律失常、氣胸及心臟停搏等[5,7,9,21,26]。

3.1低氧血癥 低氧血癥是最常見的AT并發(fā)癥之一[7]。一項調(diào)查顯示，對63例患者進行腦死亡判定，其中59例患者進行了AT，3例患者出現(xiàn)了低氧血癥[7]。使用經(jīng)典氧氣吹入法進行AT需要脫機8～10 min，使二氧化碳積聚、pH值降低，從而對呼吸中樞造成強烈刺激。pH值降低會抑制心肌，使自主神經(jīng)反射受損的腦死亡患者的外周血管擴張，從而導(dǎo)致低血壓。在AT開始時，如果缺乏足夠的預(yù)氧合量會導(dǎo)致氧儲備不足，由此產(chǎn)生的低氧血癥可能會導(dǎo)致或加劇低血壓和心律失常，甚至使AT提前終止。同時，高濃度氧本身也可以抑制呼吸中樞功能。為了減少低氧血癥的發(fā)生，《中國成人腦死亡判定標準與操作規(guī)范(第二版)》提出了一些預(yù)防措施，如測試前用100%氧氣預(yù)氧合10～15 min和試驗中輸氧導(dǎo)管通過氣管插管置于隆突水平，并以6 L/min速度吹入100%氧氣以降低低氧血癥的發(fā)生率[6]。

3.2氣胸 氣胸是AT中最嚴重的并發(fā)癥之一，它可能導(dǎo)致血流動力學(xué)不穩(wěn)定，甚至心臟停搏，影響腦死亡的判定和移植器官的存活等。氣胸的發(fā)生機制可能為：①導(dǎo)管插入過程中對氣管、支氣管的直接創(chuàng)傷；②由于高流速或在吹氣后氣體無法從肺部排出而導(dǎo)致空氣過度滯留[27]；③高流量也可能導(dǎo)致氧導(dǎo)管的擺動，造成氣管、支氣管區(qū)域的創(chuàng)傷；④如果氧導(dǎo)管堵塞或填充氣管插管的大部分，亦可能發(fā)生空氣滯留。目前《中國成人腦死亡判定標準與操作規(guī)范(第二版)》建議以6 L/min的速度進行氣管內(nèi)吹氣，但未提及通過氣管插管插入的氧導(dǎo)管的推薦尺寸[6]。Henry和Marshall[9]的一項模型試驗顯示，當氧導(dǎo)管的外徑小于氣管插管內(nèi)徑的70%、流速為6 L/min 時，可防止AT中出現(xiàn)不適當?shù)姆蝺?nèi)壓和肺容積。醫(yī)師可以使用小型氧導(dǎo)管吹入氧氣，將導(dǎo)管保持在隆突上方，并用手指、膠帶等固定導(dǎo)管但不堵塞氣管插管管腔，該方法與《中國成人腦死亡判定標準與操作規(guī)范(第二版)》建議的方法相結(jié)合可以降低AT相關(guān)并發(fā)癥的風(fēng)險。

3.3酸中毒及其相關(guān)并發(fā)癥 由于AT本身的性質(zhì)，某些并發(fā)癥不可避免。如若患者呼吸停止且體內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生二氧化碳，就會出現(xiàn)一定程度的呼吸性酸中毒和高碳酸血癥。雖然這只是一個預(yù)期的反應(yīng)，但臨床醫(yī)師必須意識到嚴重酸中毒的可能性和可能的有害副作用。高濃度的二氧化碳和酸中毒可導(dǎo)致外周血管擴張和心肌抑制，從而導(dǎo)致低血壓，這亦是AT最常見的并發(fā)癥之一[28]。同時，高濃度的二氧化碳會導(dǎo)致自我調(diào)節(jié)受損，增加出現(xiàn)血壓問題的可能性[28]。且AT中的低氧血癥也進一步增加了心律失常和低血壓的潛在風(fēng)險。此外有學(xué)者認為，在AT期間故意產(chǎn)生酸中毒和高碳酸血癥可能會抑制大腦功能，并對有恢復(fù)可能的患者造成繼發(fā)性神經(jīng)系統(tǒng)損傷[29]。

4 AT期間的監(jiān)測和預(yù)防項目

4.1常規(guī)項目 由于需要行腦死亡判定的患者往往病情危重，需要呼吸機、連續(xù)腎臟替代療法、人工肝臟、ECMO和主動脈內(nèi)球囊反搏術(shù)等維持生命體征，所以AT常需在重癥監(jiān)護病房內(nèi)進行。在試驗前、試驗期間和試驗后，應(yīng)連續(xù)評估生理參數(shù)，包括PaCO2、血氧飽和度、心率、心律、動脈血壓、顱內(nèi)壓等。在測試之前應(yīng)采取預(yù)防措施，如確保一定體溫(核心體溫≥36.5 ℃)、血壓(如充分的靜脈補液及使用血管升壓藥)和充分的預(yù)氧合等。

在AT期間，平均PaCO2增加速率為5 mmHg/min，這在大多數(shù)患者中僅需5 min即可完成試驗，可見定期實時監(jiān)測PaCO2變化可以縮短AT時間，并可避免過度的pH降低和隨后的血流動力學(xué)影響[30]。

4.2顱內(nèi)高壓 腦死亡患者常有顱內(nèi)高壓。一項觀察性研究發(fā)現(xiàn)，AT前的平均顱內(nèi)壓為56～152 mmHg；AT中平均顱內(nèi)壓為51～179 mmHg；AT后的平均顱內(nèi)壓為47～151 mmHg，較正常顱內(nèi)壓(5.88～13.2 mmHg)明顯升高[31]。而顱內(nèi)高壓會導(dǎo)致顱內(nèi)和全身的變化，包括腦缺血和缺氧、神經(jīng)元死亡，心臟、肺、腎和肝臟的炎癥、水腫和壞死，以及激素(兒茶酚胺、甲狀腺素、促腎上腺皮質(zhì)激素和抗利尿激素等)變化[32]。因此，建議在顱內(nèi)壓升高的患者中監(jiān)測顱內(nèi)壓，并根據(jù)需要采取相應(yīng)措施預(yù)防和治療顱內(nèi)高壓[33]。然而，顱內(nèi)壓升高有時可能是難治性的，且可能導(dǎo)致嚴重腦損傷甚至死亡[33-34]。

4.3VAT AT在腦死亡的臨床判定中起關(guān)鍵作用，但在機械輔助通氣患者中可能出現(xiàn)VAT，這一現(xiàn)象可能延遲甚至誤導(dǎo)腦死亡判定，導(dǎo)致供體器官的衰竭和醫(yī)療資源的浪費。一項對672例腦死亡患者進行的回顧性評估中，僅有63例患者采用了一種識別和糾正VAT的算法[35]。這可能與有關(guān)VAT的知識學(xué)習(xí)相關(guān)，在一項針對41名重癥護理人員和神經(jīng)病學(xué)住院醫(yī)師的腦死亡判定模擬培訓(xùn)中，僅22%的人檢查了自發(fā)呼吸和(或)VAT[36]。VAT產(chǎn)生的原因包括呼吸機模式設(shè)置不當、過度冷凝、加濕、氣管插管袖帶充氣/氣管內(nèi)導(dǎo)管泄漏、所有其他呼吸機回路連接處的泄漏、內(nèi)置式吸入導(dǎo)管位置不當、胸管泄漏及心源性呼吸振蕩等[37]。

VAT的識別和校正程序相互重疊[35]。其檢測措施的范圍包括簡單但不敏感的臨床操作、測試患者與心動周期同步的胸壁運動、通過更詳細的波形分析對氣道流量或壓力的圖形波形進行密切評估[37]，以及更先進的技術(shù)監(jiān)測生物電隔膜功能與呼吸機輔助的神經(jīng)調(diào)節(jié)耦合[38]。將流量觸發(fā)機制改變?yōu)閴毫τ|發(fā)可終止VAT的發(fā)生，因為流量觸發(fā)通氣較其他壓力觸發(fā)通氣更敏感[39]；也可使用Henry等[35]開發(fā)的差異化算法來識別VAT?？傊瑧?yīng)當采取一些措施來識別和糾正可以引起VAT的原因。

5 小 結(jié)

AT是腦死亡判定中不可缺少的組成部分，務(wù)必實現(xiàn)高度一致的及時性、客觀性、嚴謹性和科學(xué)性，同時需加強大家對這方面知識的了解[3,40]。為了確保準確地進行AT，試驗相關(guān)醫(yī)師需接受嚴格培訓(xùn)并獲得腦損傷質(zhì)控評價中心的認證，但目前的AT指導(dǎo)方針和參數(shù)，包括有關(guān)程序的詳細說明，尚無統(tǒng)一標準。查閱現(xiàn)有文獻，AT的安全性和可靠性仍是常見問題。關(guān)于需要、滿足和維持的具體參數(shù)的爭論仍在繼續(xù)。雖然有關(guān)其使用的建議已經(jīng)公布，但所有已知的AT方法尚未得到充分的審查。目前，我國腦死亡判定指南中在特殊情況下AT的應(yīng)用未涉及，且缺乏可用于預(yù)防AT并發(fā)癥的實際程序、監(jiān)測參數(shù)和安全措施，未來需進一步研究。