有創(chuàng)機(jī)械通氣及撤機(jī)的研究進(jìn)展

謝晨星，王皓琰，梁銀，熊民興，浦踐一

(華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院，河北 唐山)

0 引言

隨著機(jī)械通氣及其相關(guān)呼吸力學(xué)指標(biāo)的發(fā)展，有創(chuàng)機(jī)械通氣為各種原因?qū)е碌暮粑ソ咭约昂粑Ｖ够颊咛峁┝藦?qiáng)有力的通氣支持，已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域。早在1987 年Hall 及Wood 就提出了機(jī)械通氣的最終目標(biāo)應(yīng)該是撤機(jī)，而不是幾天甚至幾周的脫機(jī)[1]。時機(jī)的選擇對于病人能否成功撤機(jī)至關(guān)重要，過早停止機(jī)械通氣可能會導(dǎo)致心血管和呼吸負(fù)荷的增加、二氧化碳滯留和低氧血癥，據(jù)統(tǒng)計高達(dá)25%的患者需要重新建立呼吸機(jī)支持[2,3]不必要的機(jī)械通氣也可能是不利的，例如出現(xiàn)呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎和膈肌萎縮等多種并發(fā)癥，從而延長機(jī)械通氣時間[4-6]這不僅僅增加了患者的住院時間、經(jīng)濟(jì)壓力、心理壓力，還浪費(fèi)了諸多的公共衛(wèi)生資源。自主呼吸試驗(SBT)最常用于評估患者在撤機(jī)時維持自主呼吸的能力，是目前確定呼吸機(jī)停用時間的循證標(biāo)準(zhǔn)。然而，即使有些患者能夠耐受(或通過)SBT，仍有大約15-30%的患者會重新插管[7]。確定最佳撤機(jī)時機(jī)的方法是有限的，如何保持拔管失敗風(fēng)險和延遲拔管風(fēng)險之間的平衡，并且規(guī)范化的臨床撤機(jī)、提高撤機(jī)成功率、減少患者機(jī)械通氣時間就顯得尤為重要。本文將介紹機(jī)械通氣的發(fā)展史并對近年來指導(dǎo)撤機(jī)的幾種臨床指標(biāo)進(jìn)行研究。

1 機(jī)械通氣的發(fā)展史

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，帶給人們生活水平提高的同時也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染，各種呼道疾病的發(fā)生率逐漸增高，呼吸機(jī)作為治療呼吸衰竭及呼吸停止患者的重要生命支持設(shè)備，其重要性不言而喻。機(jī)械通氣的發(fā)展大致可分為早期正壓通氣、早期負(fù)壓通氣以及現(xiàn)代呼吸機(jī)的發(fā)展。

1.1 早期正壓通氣

早在古羅馬帝國時代，Galen 通過蘆葦向死去動物的氣管吹氣，發(fā)現(xiàn)動物的肺可以膨脹。隨后1543 年近代解剖學(xué)之父Vesalius 采用類似的方法對動物開胸后萎陷的肺重新復(fù)張。到1664 年，Hooke 發(fā)現(xiàn)如果把帶有風(fēng)箱通氣的氣管導(dǎo)管放入狗的氣管內(nèi)，其可以生存一個小時以上。近一個世紀(jì)后，1774 年Tossach用口對口呼吸的方法成功地對一例患者進(jìn)行復(fù)蘇，并且建議如果不能吹入足夠的氣體還可用風(fēng)箱吹氣[8]。在英國皇家慈善協(xié)會的支持下，這種風(fēng)箱急救技術(shù)被廣泛的接受，并用于治療溺水患者。但由于當(dāng)時科技水平及醫(yī)學(xué)發(fā)展的滯后，1828 年Leroy 通過一系列研究證明了風(fēng)箱技術(shù)可能會導(dǎo)致致命性的氣胸，隨后法國科學(xué)院及英國皇家慈善協(xié)會就逐漸放棄了這一技術(shù)，十九世紀(jì)三十年代后的一個世紀(jì)里機(jī)械通氣的發(fā)展幾乎停滯不前。

1.2 早期負(fù)壓通氣

蘇格蘭人Dalziel 于1832 年首先制作了一臺患者可以坐在密閉箱子中的負(fù)壓呼吸機(jī)，通過在箱子外操縱箱內(nèi)的風(fēng)箱產(chǎn)生負(fù)壓進(jìn)行輔助通氣。因受十九世紀(jì)早期Leroy 理論的影響，直到1928年脊髓灰質(zhì)炎大流行，Dinker 與Shew 研制的負(fù)壓呼吸機(jī)“Iron Lung”才真正進(jìn)入臨床并被廣為使用，使當(dāng)時脊髓灰質(zhì)炎的病死率大大降低，值得一提的是美國一位脊髓灰質(zhì)炎患者在“鐵肺”中生活了57 年[9]。從此拉開了現(xiàn)代呼吸機(jī)的序幕。

1.3 現(xiàn)代呼吸機(jī)的發(fā)展

第一代現(xiàn)代呼吸機(jī)是1934 年Frankner 研制出的第一臺氣動限壓呼吸機(jī)“Spiropulsator”，此呼吸機(jī)可以通過閥門調(diào)節(jié)氣體流量的大小，并且可以手動控制呼吸周期及吸呼比(I：E)。為了增加了呼吸機(jī)的順應(yīng)性，減少致死性氣胸等并發(fā)癥的發(fā)生，1948年Bennett 發(fā)明了采用按需閥供氧的呼吸機(jī)，通過間歇正壓通氣(IPPV)的方法很大程度上解決了壓力過度的問題。很快第二代現(xiàn)代呼吸機(jī)誕生，1951 年EngstromMedeical 公司生產(chǎn)出了第一臺定容呼吸機(jī)，首次將容量轉(zhuǎn)換的概念引用到了呼吸機(jī)中[10]。此后，隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步及專家學(xué)者們的不斷研究，呼吸機(jī)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)，90 年代開始迎來了第三代現(xiàn)代呼吸機(jī)，逐漸實(shí)現(xiàn)了便攜化、智能化、多功能控制，同時誕生了諸多新型的呼吸機(jī)模式和控制技術(shù)，不但使呼吸機(jī)更加符合呼吸生理，而且使用安全可靠。

2 脫機(jī)與撤機(jī)的概念

脫機(jī)是指降低機(jī)械通氣的支持壓力及吸氧濃度后患者自主呼吸可以滿足自身生理需要，在脫機(jī)過程中通常不拔除氣管內(nèi)插管。而撤機(jī)是指終止機(jī)械通氣并拔除氣管內(nèi)插管，撤機(jī)后患者完全依靠自主呼吸。隨著現(xiàn)代呼吸機(jī)的發(fā)展，有創(chuàng)機(jī)械通氣被廣泛的應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，但行有創(chuàng)機(jī)械通氣的最終目的應(yīng)該是撤機(jī)，而不是幾天甚至幾周的脫機(jī)。受益更多患者的同時，臨床醫(yī)生需頻繁地評估何時終止機(jī)械通氣，據(jù)統(tǒng)計約占機(jī)械通氣時間的40%是用來評估能否施行撤機(jī)[11]。確定最佳撤機(jī)時機(jī)的方法是有限的，何時撤機(jī)仍是臨床上的一個重大挑戰(zhàn)。

3 臨床常用的撤機(jī)條件

3.1 撤機(jī)推薦標(biāo)準(zhǔn)

撤機(jī)的基礎(chǔ)常建立在原發(fā)疾病的改善、基礎(chǔ)疾病的控制、呼吸系統(tǒng)的好轉(zhuǎn)、循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定、意識水平的恢復(fù)以及具備良好的咳嗽能力。2001 年美國健康政策與研究機(jī)構(gòu)定制的推薦標(biāo)準(zhǔn)，提出臨床醫(yī)師應(yīng)采用主觀評估聯(lián)合客觀標(biāo)準(zhǔn)的方式考慮患者撤機(jī)。主觀標(biāo)準(zhǔn)：(1)疾病急性期緩解；(2)醫(yī)生主觀認(rèn)為可以撤離機(jī)械通氣；(3)患者有良好的咳嗽能力?？陀^標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者病情明顯好轉(zhuǎn)，造成呼吸衰竭的誘因好轉(zhuǎn)或去除；(2)足夠的氧合水平：PaO2/FiO2＞150-300mmHg；PEEP≤5-10cmH2o；FiO2≤0.4；(對于COPD患者，PH＞7.30，F(xiàn)iO2＜0.35，PaO2＞50mmHg)；(3)血流動力學(xué)穩(wěn)定，臨床上無明顯低血壓；(4)患者自主呼吸能力良好；(5)無發(fā)熱(體溫＜38℃)；(6)無明顯呼吸性酸中毒；(7)血紅蛋白8-10g/dL；(8)代謝狀態(tài)穩(wěn)定[12]。

3.2 自主呼吸試驗(SBT)

每日評估患者是否符合撤機(jī)條件，患者滿足撤機(jī)條件后應(yīng)盡早行SBT。SBT 可評估患者的呼吸能力，其實(shí)施非常簡便，需通過至少30min 的T 管、低水平(＜5cmH2o)持續(xù)正壓通氣(CPAP)或低水平壓力支持通氣(PSV)，在此過程中需嚴(yán)密監(jiān)測潮氣量(VT＞5mL/kg)，呼吸頻率(f＜35 次/分)、血氧飽和度(＞90%)、心率(＜140 次/min)、心率持續(xù)變化(＜20%)、收縮壓(＞90mmHg 或＜180mmHg)及無焦慮行為。如果上述一項指標(biāo)異常則提示撤機(jī)失敗，應(yīng)立即終止SBT，積極尋找并處理失敗的原因，24h 后再行SBT[13]。有研究表明，通過T 管與低水平壓力支持的PSV 相比較，兩者對于撤機(jī)結(jié)果無顯著差異[14]。在SBT 的持續(xù)時間上，對于慢性肺部疾病患者應(yīng)適當(dāng)延長SBT 時間，但觀察持續(xù)時間超過120min 會增加呼吸肌負(fù)荷[15]。即使有些患者能夠耐受(或通過)SBT，仍有大約15-30%的患者會重新插管。

4 臨床撤機(jī)的預(yù)測指標(biāo)

4.1 淺快指數(shù)(RSBI)

呼吸形式是撤機(jī)過程中應(yīng)該密切觀察的臨床體征，出現(xiàn)任何呼吸形式的異?？赡芴崾敬嬖诤粑o力，如出現(xiàn)胸腹矛盾呼吸、淺快呼吸均應(yīng)延遲撤機(jī)。同樣呼吸頻率及潮氣量可以較好地反映肺功能情況，參照SBT 失敗的標(biāo)準(zhǔn)(RR＞35 次/分，VT＜5mL/kg)，臨床上常常認(rèn)為呼吸頻率為25-35 次/分、VT＞5mL/kg 時可嘗試撤機(jī)。1991 年Yang 和Tobin 等人最先提出計算呼吸頻率(次/min)與潮氣量(L)的比值≤105 次/min·L 可以指導(dǎo)進(jìn)行SBT 的患者撤機(jī)。淺快指數(shù)可以定量地反映患者的呼吸形式以及肺功能情況，臨床上常采用淺快指數(shù)來指導(dǎo)機(jī)械通氣患者的撤機(jī)。有研究表明其敏感性、特異性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為97%、64%、78%和95%[16]。但1994 年Lee KH 等人研究表明其用于預(yù)測低水平壓力支持通氣(PSV)患者撤機(jī)價值有限[17]。并且1997 年Amoateng等人在一項撤機(jī)試驗的研究中首次描述了膿毒癥對呼吸形式的影響，發(fā)現(xiàn)了成功脫機(jī)的膿毒癥患者RSBI ＜105[18]。RSBI 憑借較高的敏感性及簡單的測定方法為SBT 的定時拔管提供了指導(dǎo)，但其較低的特異性，在臨床上指導(dǎo)撤機(jī)時仍需具體問題具體分析。

4.2 P0.1

P0.1是指吸氣開始0.1 秒時氣道內(nèi)的閉合壓力，1993 年由Whitelaw 等人提出，正常人大約為2-4cmH2o[19]。臨床中測定P0.1 需將呼吸機(jī)調(diào)整為壓力觸發(fā)，在呼氣末阻斷吸氣即可測得，故此時氣道內(nèi)僅有壓力變化，減少了氣道阻力、肺順應(yīng)性、氣體粘滯度等因素的干擾。人體維持呼吸周期受大腦皮層及腦干的雙重調(diào)控，有實(shí)驗表明阻斷呼吸通路至少0.15 秒后機(jī)體才會出現(xiàn)相應(yīng)的反映，所以測定P0.1可以反映呼吸中樞的興奮情況，該值增加表明呼吸中樞興奮性降低[20]。因?qū)е潞粑ソ叩牟∫虿煌?，通常認(rèn)為P0.1參考值＜4-6cmH2o 可指導(dǎo)SBT 中患者的撤機(jī)，但慢性呼吸衰竭患者長期缺氧，呼吸中樞興奮性降低，其參考值可能略大。2016年林傳煥等人選取呼吸衰竭合并COPD 患者進(jìn)行回顧性研究，結(jié)果表明撤機(jī)成功組P0.1參考值為4.48±0.37cmH2o，P0.1在SBT 中對撤機(jī)結(jié)果預(yù)測價值的靈敏度為90%、特異性為76%、準(zhǔn)確率為87%[21]。因其較高的準(zhǔn)確性，P0.1在指導(dǎo)撤機(jī)中發(fā)揮了重要的作用，但相比RSBI 不易操作或臨床中有些呼吸機(jī)不支持測量P0.1，使得臨床中較少應(yīng)用。

4.3 床旁超聲

近幾年，隨著超聲技術(shù)的蓬勃發(fā)展，床旁超聲同樣可以指導(dǎo)有創(chuàng)機(jī)械通氣患者的撤機(jī)。引起撤機(jī)失敗的原因很多，除了呼吸形式的改變、肺功能的惡化以及呼吸中樞興奮性的降低，容量負(fù)荷的增加及膈肌功能的障礙也是其中重要的因素，而床旁超聲可以快捷、無創(chuàng)并反復(fù)評估患者的容量反應(yīng)性及膈肌功能。

4.3.1 容量反應(yīng)性評估

目前有創(chuàng)機(jī)械通氣多為正壓通氣，胸腔內(nèi)正壓可以降低患者右心室前負(fù)荷，從而降低左心室前負(fù)荷來減少心臟做功。撤機(jī)后胸腔內(nèi)壓突然轉(zhuǎn)為負(fù)壓，患者回心血量勢必增加，根據(jù)Frank-Starling 定律心輸出量同樣增加，而心功能不全的患者可能因出現(xiàn)肺水腫而延遲撤機(jī)，撤機(jī)前評估患者容量反應(yīng)性就起到了關(guān)鍵的作用。呼吸運(yùn)動可以使胸腔內(nèi)壓及下腔靜脈直徑發(fā)生周期性變化，而下腔靜脈直徑的改變可以反映容量血管的變化，2004 年Barbier C 等人首次應(yīng)用超聲掃描下腔靜脈并計算下腔靜脈變異度(△DIVC)來評估休克患者的容量反應(yīng)性，其中△DIVC=(Dmax-Dmin)×2/(Dmax+Dmin)[22]。有研究表明SBT 期間△DIVC 對于預(yù)測撤機(jī)結(jié)果具有較高的價值，其最佳截斷點(diǎn)0.27，靈敏度為82.4%，特異度為94.4%[23]。但下腔靜脈的直徑可能受到患者體位、腹腔壓力、右心室功能的影響，臨床醫(yī)生常規(guī)評估需加以鑒別。

4.3.2 膈肌功能評估

膈肌是呼吸運(yùn)動中最主要的驅(qū)動肌肉之一，同樣可以反映患者的咳嗽、咳痰能力，長時間的機(jī)械通氣以及某些疾病可以導(dǎo)致膈肌功能障礙，如膿毒癥、重癥胰腺炎等[24-25]。有研究表明應(yīng)用床旁超聲測量并計算膈肌增厚分?jǐn)?shù)、膈肌活動度可以預(yù)測撤機(jī)結(jié)果[26]。

膈肌增厚分?jǐn)?shù)(DTF)是指呼吸運(yùn)動中膈肌厚度的變化率，一般采用線陣探頭測量患者呼吸運(yùn)動過程中的膈肌厚度，計算公式為：DTF=(吸氣末厚度-呼氣末厚度)/呼氣末厚度，正常人膈肌增厚分?jǐn)?shù)大約為42-78%。2014 年Ernest DiNino 等人在SBT 期間進(jìn)行膈肌增厚分?jǐn)?shù)的研究，結(jié)果表明最佳截斷點(diǎn)為膈肌增厚率≥30%，靈敏度為88%，特異度為71%[27]。

膈肌活動度是指呼吸運(yùn)動中膈肌運(yùn)動的最大變化幅度，一般采用凸陣探頭測量患者呼吸運(yùn)動過程中的膈肌位移，正常男性最大深呼吸時膈肌活動度約為7.0±0.6cm，正常女性最大深呼吸時膈肌的活動度約為5.7±1.0cm，常認(rèn)為膈肌活動度小于10mm 為膈肌功能障礙。2004 年Jiang J R 等人應(yīng)用床旁超聲測量肝脾位移時發(fā)現(xiàn)撤機(jī)失敗患者的膈肌活動度減弱，結(jié)果表明以膈肌活動度＞11mm 指導(dǎo)機(jī)械通氣患者撤機(jī)時特異度為82.6%、靈敏度為84.4%[28]。

5 總結(jié)與展望

如果說呼吸機(jī)的應(yīng)用是患者生存下去的希望，那么撤機(jī)則是患者生活下去的曙光。每位需行有創(chuàng)機(jī)械通氣的患者病因不盡相同，為了充分全面的評估，臨床醫(yī)生在做出撤機(jī)決定時應(yīng)該綜合甚至聯(lián)合各個指標(biāo)。希望隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，會有更多、更佳的預(yù)測指標(biāo)服務(wù)于患者。