危重型新型冠狀病毒肺炎患者靜脈-靜脈體外膜肺氧合治療期間呼吸機參數(shù)設(shè)置原則探討

鹿興 徐磊

隨著新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的出現(xiàn)和傳播，國際社會正面臨新的公共衛(wèi)生危機。COVID-19主要通過吸入或接觸感染者的飛沫傳播，潛伏期為2～14天，主要癥狀為發(fā)熱、咳嗽、咽痛、乏力、呼吸困難等，大多數(shù)患者癥狀較輕，而老年及存在基礎(chǔ)疾病患者可能進展為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)和多臟器功能衰竭。ARDS是導(dǎo)致COVID-19患者死亡的主要原因[1]。COVID-19通過S蛋白結(jié)合人體細胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)2蛋白侵入人體細胞[2]。新型冠狀病毒主要分布在肺部的肺泡Ⅱ型上皮細胞、巨噬細胞、肺門淋巴結(jié)、脾臟和睪丸組織中，可導(dǎo)致炎癥因子大量釋放，形成全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)，引起肺、肝臟、心臟、腎、腎上腺等器官細胞壞死，最終導(dǎo)致多器官功能障礙綜合征(MODS)[3-4]。

COVID-19合并低氧患者可通過鼻導(dǎo)管、面罩、高流量吸氧(HFNC)或無創(chuàng)通氣保證其正常氧供，嚴重者可能需要機械通氣(MV)甚至體外膜肺氧合(ECMO)支持治療。靜脈-靜脈體外膜肺氧合(V-V ECMO)已被廣泛用于常規(guī)MV治療失敗的呼吸衰竭患者的搶救治療[5]，其目標是治療呼吸衰竭引起的低氧血癥和高碳酸血癥，達到肺休息的目的。然而越來越多的證據(jù)表明，MV本身也可能激活炎癥因子，并進一步加重肺損傷，導(dǎo)致呼吸機相關(guān)性肺損傷(VILI)[6]。VILI由多種機制引起，容積傷、壓力傷、生物傷及吸入高濃度氧等均可導(dǎo)致肺損傷[7-11]。相反，V-V ECMO有利于實施肺保護性通氣策略，進一步減少VILI，為肺恢復(fù)爭取時間。V-V ECMO通過減少氣壓傷(通過監(jiān)測跨肺壓)、容積傷(通過減少潮氣量以促進肺休息)、萎陷傷[通過維持合理的呼氣末正壓(PEEP)]、氧毒性[在合理PEEP水平時降低呼吸機吸入氧濃度(FiO2)]，達到肺保護的目的。

COVID-19患者尸檢和穿刺組織病理觀察結(jié)果顯示，肺臟呈不同程度實變，肺泡腔內(nèi)見漿液、纖維蛋白性滲出液及透明膜形成[12]，與ARDS患者尸檢結(jié)果相似。雖然符合ARDS柏林定義[13]，但COVID-19是一種具有特殊表現(xiàn)的特異性疾病。兩者主要區(qū)別是COVID-19患者嚴重的低氧血癥與相對較好的呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性不匹配。Gattinoni等[14]研究顯示，COVID-19患者的呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性通常在50 ml/cmH2O左右。該學(xué)者建議COVID-19根據(jù)呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性低于或高于平均值分成兩種不同病理生理類型(非ARDS型和ARDS型)。在入住重癥監(jiān)護病房(ICU)的COVID-19患者中，有20%～30%為重度ARDS患者。對于重度ARDS患者在常規(guī)機械通氣治療失敗后，往往采用V-V ECMO治療。因此，對于接受V-V ECMO治療的COVID-19患者呼吸機參數(shù)設(shè)置可參考ARDS患者V-V ECMO期間呼吸機設(shè)置原則。評估機械通氣設(shè)置的安全性及有效性是管理危重型COVID-19患者的基石。優(yōu)化呼吸機治療對于降低VILI發(fā)生率及病死率非常重要。然而，目前對于COVID-19患者呼吸機的使用仍缺少標準化的設(shè)置方案，各ECMO治療中心之間存在較大差異。本文總結(jié)探討目前ECMO治療期間的呼吸機設(shè)置原則，給臨床醫(yī)護人員在救治COVID-19患者時提供呼吸機設(shè)置參考。

一、潮氣量管理

在COVID-19患者無嚴重呼吸性酸中毒情況下，應(yīng)將潮氣量(VT)控制在約4～6 ml/kg，平臺壓應(yīng)保持在25 cmH2O以下，以降低死亡率。如出現(xiàn)嚴重呼吸性酸中毒，應(yīng)提高ECMO空氣流速以促進CO2排出。V-V EMCO期間潮氣量設(shè)置：81%的中心建議應(yīng)低于6 ml/kg(34%的中心建議低于4 ml/kg)。低VT有利于降低平臺壓及驅(qū)動壓，減少患者肺損傷[15-22]。

有研究顯示，控制氣道壓力(氣道峰壓、平臺壓、驅(qū)動壓和PEEP)較控制VT更有利于改善患者預(yù)后[23]。體外生命支持組織(ELSO)指南[24]建議，V-V ECMO期間呼吸機FiO2<40%，平臺壓<25 cmH2O。在ECMO治療前24小時，建議采用中-重度鎮(zhèn)靜和壓力控制通氣，平臺壓控制在25 cmH2O以下。然而，在不對血流動力學(xué)造成不利影響的前提下，PEEP水平無具體限制。在ECMO治療24～48小時后，建議降低支持壓力(PEEP<10 cmH2O和平臺壓<20 cmH2O)，并使用淺鎮(zhèn)靜，盡量保留自主呼吸。我中心認為，在患者疾病未見明顯改善時，仍需深鎮(zhèn)靜，必要時需給予鎮(zhèn)靜聯(lián)合肌松治療，以減少自主呼吸努力及人機對抗。在患者氧合情況改善、循環(huán)穩(wěn)定后，可實施淺鎮(zhèn)靜治療，以減少深鎮(zhèn)靜帶來的不良后果。

驅(qū)動壓的研究為COVID-19患者機械通氣治療提供了新的思路，限制驅(qū)動壓可能會使COVID-19患者獲益。吸氣屏氣時驅(qū)動壓=平臺壓-PEEP。Amato等[25]研究結(jié)果顯示，驅(qū)動壓<15 cmH2O時，患者的死亡風(fēng)險顯著降低。有研究顯示，當VT從6 ml/kg降至4 ml/kg，驅(qū)動壓下降約5 cmH2O，可改善患者預(yù)后[16]。

二、呼吸頻率管理

ELSO指南[24]建議呼吸頻率設(shè)置在5～10次/分鐘，認為呼吸頻率是導(dǎo)致VILI的重要原因。有ECMO治療中心建議適度下調(diào)呼吸機支持頻率，設(shè)置在10～15次/分鐘。根據(jù)我中心的經(jīng)驗，呼吸頻率應(yīng)以保證血液pH及動脈血PCO2在正常范圍為目標的情況下設(shè)置,我中心多數(shù)設(shè)置在15次/分鐘左右。

三、FiO2管理

為了減少高吸入氧濃度對肺的毒性作用，應(yīng)盡量降低呼吸機FiO2[26]。在V-V ECMO提供足夠氧支持的情況下，F(xiàn)iO2和PEEP水平可降低。各中心對于降低FiO2的方式同樣存在差異，少數(shù)中心在V-V ECMO開始階段就將FiO2降至30%，而大多數(shù)中心采用逐步降低FiO2水平的方式。根據(jù)我中心經(jīng)驗，F(xiàn)iO2設(shè)置應(yīng)維持血氧飽和度(SpO2)>90%。

四、PEEP管理

對于應(yīng)用V-V ECMO治療的危重型COVID-19患者應(yīng)使用高水平PEEP。COVID-19引起的ARDS患者特征是肺含氣量減少、肺重量增加和組織水腫。這些特征可能是由于疾病的自然進展、重復(fù)感染和(或)插管前的肺損傷所致。有研究結(jié)果顯示，高水平PEEP(14～15 cmH2O)可能使危重型COVID-19患者獲益[14-15]，但目前尚缺乏多中心大規(guī)模的數(shù)據(jù)支持，對該結(jié)論需謹慎對待。

V-V ECMO治療期間，降低VT至4～6 ml/kg可能會增加肺不張并導(dǎo)致嚴重的通氣/血流比例失調(diào)，應(yīng)適當增加PEEP水平以減少上述不良后果[27]。有學(xué)者認為，應(yīng)使用比ELSO建議更高的PEEP水平，減少肺不張及肺內(nèi)分流[28-29]。

PEEP在VILI中的作用是多方面的，其不利方面包括：減少靜脈回流和增加右心室后負荷[30]；增加肺靜態(tài)應(yīng)變；降低肺驅(qū)動壓、平臺壓和動態(tài)應(yīng)變[31]。而PEEP的有利方面包括：通過減少肺內(nèi)分流，從而改善動脈氧合；通過減少肺泡周期性開放關(guān)閉的肺組織量，降低VILI的風(fēng)險[32]。

在呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性及血流動力學(xué)無明顯惡化的情況下，我們建議應(yīng)為接受V-V ECMO治療的COVID-19患者保留高水平PEEP，并根據(jù)呼吸力學(xué)監(jiān)測個性化設(shè)置PEEP水平。

五、肺復(fù)張

肺復(fù)張不宜常規(guī)用于治療危重型COVID患者。危重型COVID-19患者常出現(xiàn)低氧血癥及肺不張。肺復(fù)張應(yīng)用短暫的高氣道壓力，旨在擴張塌陷的肺組織，以增加參與氣體交換的肺泡數(shù)量[33]。通過應(yīng)用較高的肺泡內(nèi)壓力，可能會導(dǎo)致VILI。此外，肺復(fù)張導(dǎo)致胸腔內(nèi)壓力增加，減少外周靜脈回流和右心室前負荷，使血流動力學(xué)不穩(wěn)定[34]。

若低氧血癥難以糾正，在無禁忌證情況下可試行肺復(fù)張。 建議時間不應(yīng)超過10～20秒，氣道壓力不應(yīng)超過30～40 cmH2O。若血流動力學(xué)不穩(wěn)定，應(yīng)立即中斷。

六、呼吸力學(xué)監(jiān)測

在ECMO治療期間，應(yīng)嚴格及頻繁地測量VT、平臺壓、驅(qū)動壓和呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性等參數(shù)，因為這些變量不僅對呼吸機設(shè)置具有重要的指導(dǎo)作用，而且在評估呼吸機對肺功能的影響方面也至關(guān)重要。考慮到在V-V ECMO治療期間，患者行CT檢查相對困難，可應(yīng)用電阻抗成像(EIT)及跨肺壓監(jiān)測優(yōu)化呼吸機設(shè)置[35]。

1.EIT監(jiān)測

EIT技術(shù)是一種無創(chuàng)且無放射性的床旁監(jiān)測技術(shù)，可以實現(xiàn)區(qū)域肺通氣和灌注的監(jiān)測，成為指導(dǎo)呼吸機應(yīng)用的床邊工具[36]。ARDS的病理生理特征為肺泡萎陷、肺容積減少、肺順應(yīng)性降低、嚴重通氣/血流比例失調(diào)。利用EIT精確測量全肺及區(qū)域性肺部通氣分布，顯示PEEP的變化對肺泡擴張/塌陷的影響，實現(xiàn)EIT對最佳PEEP的滴定，在個性化保護通氣策略中有重要的作用[37-38]。

2.跨肺壓監(jiān)測

跨肺壓是引起肺泡變形擴展的壓力，為肺泡內(nèi)壓與胸腔內(nèi)壓之差。臨床上用食道壓代替胸腔內(nèi)壓，氣道壓和食道壓差值可以反映測量導(dǎo)管附近的跨肺壓?？绶螇罕O(jiān)測主要目的是了解胸壁對氣道壓力的影響，確保肺泡開放所需的壓力。另外，根據(jù)跨肺壓設(shè)置合適潮氣量使肺盡量擴張而不過度膨脹，達到充分通氣和氣體交換目的，而不發(fā)生容積傷。

七、小結(jié)

在V-V ECMO治療期間，MV設(shè)置是否合理將影響危重型COVID-19患者的預(yù)后，但目前仍缺少標準化的治療方案，各ECMO治療中心之間存在較大差異。在ECMO治療期間，實施肺保護性通氣策略是目標，但最優(yōu)化的呼吸機參數(shù)設(shè)置尚需大量臨床研究證實。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，最合理的方法是將VT降至平臺壓的安全水平，將呼吸機支持頻率降至中等水平(10～15次/分鐘)，并保持中等PEEP水平，以防止肺泡萎陷和肺過度擴張。在這一過程中，呼吸力學(xué)監(jiān)測必不可少。EIT和跨肺壓監(jiān)測可反復(fù)測量呼吸力學(xué)參數(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景和指導(dǎo)價值。