氣道壓力釋放通氣治療急性呼吸窘迫綜合征的研究進(jìn)展

楊倩 梁璐

河北大學(xué)附屬醫(yī)院急診科,保定071000

近30 年來(lái),氣道壓力釋放通氣 (airway pressure release ventilation,APRV)一直作為ARDS和低氧血癥患者的搶救模式[1-2]。它基于 “開(kāi)放肺”理念,最大化維持肺復(fù)張,同時(shí)避免肺過(guò)度擴(kuò)張/塌陷[1,3-6]。研究發(fā)現(xiàn)[7-12],對(duì)于ARDS患者,早期應(yīng)用APRV 可縮短機(jī)械通氣時(shí)間、ICU 住院時(shí)間,改善患肺整體氧合,降低IL-6 [與呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷 (ventilator-induced lung injury,VILI)有關(guān)]濃度,具有潛在的肺保護(hù)作用。因此,有學(xué)者提出[13],將APRV 作為ARDS 患者新的 “保護(hù)性通氣”模式。本文就APRV 在ARDS 治療中的最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 APRV模式的演變

20世紀(jì)80 年代,研究發(fā)現(xiàn)[14-16],反比通氣能顯著改善ARDS患者氧合。隨后,反比通氣被廣泛用于ARDS患者的搶救治療中。雖然,反比通氣與APRV 在技術(shù)上存在差異,但為APRV 的探索奠定了理論基礎(chǔ)。1987 年,Stock等[17]選取10 只麻醉犬給予持續(xù)氣道正壓通氣(continuous positive airway pressure,CPAP)聯(lián)合反比通氣,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與間歇正壓通氣相比,前者能顯著改善氧合,清除二氧化碳,降低氣道峰壓,同時(shí)維持血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定,具有潛在的肺保護(hù)作用。Stock等[17]首次將該模式命名為 “APRV”。自此,APRV 作為一種能改善氧合、減少非通氣肺區(qū)及具有潛在的肺保護(hù)作用的新機(jī)械通氣模式進(jìn)入大家視野。

2 什么是APRV?

APRV 是一種壓力控制、時(shí)間切換、壓力限制及時(shí)間觸發(fā)的反比通氣模式,具有短暫的間歇性釋放階段,允許在整個(gè)高壓水平下釋放部分肺泡容積和自主呼吸[17]。其工作原理[18-19]:CPAP為工作基礎(chǔ),由高壓相切換至低壓相釋放壓力,同時(shí)釋放過(guò)高的肺容積,避免肺過(guò)度擴(kuò)張并清除二氧化碳。較長(zhǎng)時(shí)間的高CPAP相能促進(jìn)肺泡復(fù)張,優(yōu)化通氣血流比,改善氧合；短暫的低CPAP相維持內(nèi)源性呼氣末正壓,保持肺泡開(kāi)放狀態(tài) (“開(kāi)放肺策略”),減少肺泡反復(fù)開(kāi)放/閉合引起的肺剪切傷,具有潛在的肺保護(hù)作用。

3 APRV的初始設(shè)置和滴定方案

APRV 初始參數(shù)通常需設(shè)置高壓、低壓、高壓持續(xù)時(shí)間及低壓持續(xù)時(shí)間。高壓和高壓持續(xù)時(shí)間決定氣道壓高低,影響氧合。高壓本質(zhì)上是維持肺復(fù)張的CPAP,決定氣道壓、釋放通氣的壓力梯度及血氧飽和度；高壓持續(xù)時(shí)間和低壓持續(xù)時(shí)間決定釋放通氣的頻率。以上參數(shù)的設(shè)置還需結(jié)合患者肺部順應(yīng)性精確調(diào)整,否則,APRV 風(fēng)險(xiǎn)可能高于收益,引起VILI[4,20]。

滴定方案包括固定設(shè)置APRV 和個(gè)性化設(shè)置APRV2種。固定設(shè)置APRV 方案中,高壓持續(xù)時(shí)間小于呼吸周期的80%,低壓不為0,低壓持續(xù)時(shí)間為常數(shù) (與肺呼吸力學(xué)參數(shù)無(wú)關(guān))[2,21]。個(gè)性化設(shè)置APRV 也稱時(shí)間控制適應(yīng)性通氣 (time controlled adaptive ventilation,TCAV),與前者區(qū)別在于個(gè)性化設(shè)置APRV 方案中高壓持續(xù)時(shí)間約占整個(gè)呼吸周期的90%,且根據(jù)呼吸力學(xué)參數(shù)滴定低壓持續(xù)時(shí)間,并維持內(nèi)源性呼氣末正壓[4,11]。近年來(lái),研究?jī)A向于個(gè)性化設(shè)置APRV,并采用 “TCAV 方案”滴定APRV模式[4,22]。目前主要有以下2種個(gè)性化設(shè)置APRV 方案。

3.1 “Habashi”方案 2005 年,Habashi[4]首次結(jié)合患者呼吸衰竭的病因來(lái)設(shè)置初始參數(shù)和滴定方案,稱為“Habashi”方案。初始設(shè)置:高壓設(shè)置為平臺(tái)壓 [20～35 cm H2O (1 cm H2O=0.098 kPa)],低壓為0 cm H2O,高壓持續(xù)時(shí)間為呼吸周期的80%～95% (成人約4～6 s),低壓持續(xù)時(shí)間結(jié)合呼吸力學(xué)參數(shù)設(shè)定為0.35～0.6 s[23]。滴定方案:(1)在初始設(shè)置參數(shù)下,若持續(xù)指令通氣或壓力控制通氣轉(zhuǎn)換至APRV,高壓分別設(shè)置為平臺(tái)壓或氣道峰壓；(2)根據(jù)患者具體病因調(diào)整滴定方案,如胸腹部順應(yīng)性降低或肥胖,則可能需要較高的高壓；(3)低壓初始設(shè)置為0 cm H2O,滴定后,低壓一般設(shè)置為5 cm H2O； (4)調(diào)整低壓持續(xù)時(shí)間,呼氣末流速與呼吸峰流速比值維持在0.5～0.75；(5)高碳酸血癥處理流程[4,18](圖1),其中B路徑 (與A 路徑相比)能顯著改善肺創(chuàng)傷患者病死率及肺損傷發(fā)生率。

3.2 周永芳方案 2017年,Zhou等[8]發(fā)表了迄今為止使用APRV 最成功的臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn) (randomized controlled trial,RCT)。初始設(shè)置:首先在PB-840呼吸機(jī)的持續(xù)指令通氣模式下,將呼吸頻率降至4～6次/min,隨后降低通氣流速至30 L/min,且給予充分鎮(zhèn)靜,測(cè)得所需參數(shù) (平臺(tái)壓、時(shí)間常數(shù)等)。高壓設(shè)置為平臺(tái)壓,低壓設(shè)置為5 cm H2O,低壓持續(xù)時(shí)間初始設(shè)置為時(shí)間常數(shù)的1.0～1.5倍 (健康成年人為0.2 s),且調(diào)節(jié)呼氣末流速與呼吸峰流速比值＞0.5,釋放頻率為10～14次/min,給予適當(dāng)鎮(zhèn)靜保留部分自主呼吸,約占總機(jī)械通氣30%。滴定方案:(1)結(jié)合患者低氧的程度,滴定自主呼吸時(shí)間/呼吸周期波動(dòng)為10%～60%,并維持呼氣末流速與呼吸峰流速比值為0.5～0.75,在呼吸機(jī)上的流量-時(shí)間曲線呈45°角的呼氣減速波形即可；(2)低氧血癥處理流程 (圖2)； (3)高碳酸血癥時(shí),減少鎮(zhèn)靜藥物劑量促進(jìn)自主呼吸努力,同時(shí)增加釋放量或釋放頻率。

此外,Zhou等[8]首次提出APRV 模式下的撤機(jī)流程:(1)第一階段,高壓每降低2 cm H2O,同時(shí)降低釋放頻率2次/min,每天最多操作2次,每次需嚴(yán)密監(jiān)測(cè)血?dú)庖约霸u(píng)估患者情況。(2)第二階段,當(dāng)高壓降至20 cm H2O 且吸入氧濃度≤40%時(shí),立即進(jìn)行自主呼吸試驗(yàn)。若成功后,評(píng)估脫機(jī)拔管,否則持續(xù)第一階段[24]。

圖1 高碳酸血癥處理流程

圖2 低氧血癥處理流程

4 APRV的優(yōu)點(diǎn)

4.1 保護(hù)性肺復(fù)張 與持續(xù)指令通氣相比,APRV 能以更低的壓力維持肺泡穩(wěn)定開(kāi)放；另外,短暫的釋放時(shí)間和頻率僅允許部分肺泡排空肺容積,最大限度地減少由于反復(fù)肺泡塌陷/擴(kuò)張引起的肺損傷,同時(shí)保留與自主呼吸相關(guān)的益處[4,25-27]。由于APRV 釋放頻率較低,維持肺單位開(kāi)放性的一致程度較高,促進(jìn)肺泡間的側(cè)支通氣[28-29]。另外,較長(zhǎng)的高壓持續(xù)時(shí)間能夠維持大量肺泡復(fù)張,尤其是慢時(shí)間常數(shù)的肺泡[21,30]。肺泡不均一性增加是ARDS主要的病理生理特征,APRV 的這一優(yōu)點(diǎn)將為ARDS患者提供更大的益處[31]。Kollisch-Singule等[32]在誘導(dǎo)肺損傷的大鼠模型中也證實(shí),采用TCAV 方案 (設(shè)置較高的高壓持續(xù)時(shí)間和短暫的低壓持續(xù)時(shí)間以維持呼吸末釋放壓力高于肺泡臨界閉合壓)能夠穩(wěn)定肺泡,減少肺泡微應(yīng)變。

4.2 保留自主呼吸 中/重度ARDS患者肺內(nèi)分流的關(guān)鍵因素是大量重力依賴區(qū)的肺泡塌陷[33]。APRV 模式下,自主呼吸的負(fù)壓通氣引起胸腔內(nèi)壓力變化,改善肺通氣,促進(jìn)重力依賴區(qū)的肺復(fù)張,同時(shí)避免施加額外的正壓[4,34-35]。重力依賴區(qū) (非通氣肺單位)的肺復(fù)張可以改善呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性,降低肺血管阻力,優(yōu)化通氣血流比,減少肺內(nèi)分流,提高心指數(shù)及氧氣輸送,達(dá)到改善氧合的目的[26,34,36-37]。同樣,俯臥位通氣也具有改善肺內(nèi)分流的作用,目前已制定ARDS患者俯臥位通氣的規(guī)范化流程[38]。多中心RCT 研究發(fā)現(xiàn)[39-41],APRV 聯(lián)合俯臥位通氣能降低中/重度ARDS患者的病死率 (由32.8%降至16%)。此外,自主呼吸促進(jìn)肺和胸壁在功能殘氣量的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)張,預(yù)防長(zhǎng)時(shí)間機(jī)械通氣的肌肉萎縮[42-43]。

4.3 降低驅(qū)動(dòng)壓并增加平均氣道壓 與傳統(tǒng)的機(jī)械通氣相比,APRV能降低氣道峰壓和平臺(tái)壓(驅(qū)動(dòng)壓=氣道峰壓-平臺(tái)壓),增加氣道壓,改善呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性,減少死腔通氣,增加肺泡通氣,降低氣胸發(fā)生率,達(dá)到改善氧合的目的[1,8-9,11,44-46]。這一特征在維持足夠肺通氣量的前提下,同時(shí)降低了致命性高氣道壓通氣誘發(fā)VILI的風(fēng)險(xiǎn)[8]。一項(xiàng)針對(duì)兒童ARDS的RCT 研究發(fā)現(xiàn),對(duì)照組與APRV 組的氣胸發(fā)生率分別為15.4%和11.5%[47]。另外,APRV 具有較長(zhǎng)的吸氣時(shí)間 (與反比通氣有關(guān)),產(chǎn)生更高的氣道壓。在一定的生理范圍內(nèi),較高的氣道壓會(huì)產(chǎn)生更大的平均肺容積和更高的氧分壓,進(jìn)一步改善氧合[48]。

4.4 維持血液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性 APRV 能顯著降低胸腔內(nèi)壓,減輕對(duì)心臟的抑制效應(yīng),增加靜脈回心血量,提高心臟指數(shù),維持血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性,恢復(fù)或接近正常的通氣血流比,改善全身組織器官灌注及氧合[34-35,49-51]。另外,Hering等的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),APRV (有自主呼吸組)還能影響其他臟器 (如肝臟[52]、腎臟[53]及胃腸道[54])的血流量,顯著改善該部分臟器的血流灌注。Kreyer等[55]通過(guò)油酸誘導(dǎo)豬損傷模型,對(duì)比APRV 自主呼吸組與APRV 無(wú)自主呼吸組治療,結(jié)果顯示,實(shí)驗(yàn)組基底節(jié)、額葉、海馬、腦干、顳葉、丘腦、小腦、脊髓及中央皮質(zhì)區(qū)的灌注量均較高,而無(wú)自主呼吸組基底節(jié)、額葉、海馬、顳葉血流較低,丘腦、中央皮質(zhì)區(qū)、腦干、小腦、脊髓灌注與實(shí)驗(yàn)組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外,顱腦外傷的患者往往伴隨呼吸衰竭 (肺部順應(yīng)性低),APRV 能在不增加顱內(nèi)壓和顱內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)前提下改善該部分人群氧合[56-58]。

4.5 減少鎮(zhèn)靜及神經(jīng)肌肉阻滯藥物劑量 與持續(xù)指令通氣相比,APRV 模式下鎮(zhèn)靜及神經(jīng)肌肉阻滯藥物的劑量較低[8,26,49,59]。APRV 模式保留部分自主呼吸,容量波形接近健康成人的正弦曲線,人-機(jī)同步性較高,減少鎮(zhèn)靜及神經(jīng)肌肉阻滯藥物的劑量,最大限度地發(fā)揮自主呼吸的益處。Zhou等[8]將氧合指數(shù)＜200 mm Hg的ARDS患者隨機(jī)分為低潮氣量 (ARDSnet方案)組和APRV 組 (類似TCAV方案),結(jié)果顯示:APRV 組患者的住院時(shí)間、氣管切開(kāi)術(shù)需求、呼吸機(jī)時(shí)間及病死率較前者顯著降低,且降低對(duì)俯臥位、鎮(zhèn)靜及神經(jīng)肌肉阻滯藥物的需求。Sydow 等[36]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)患者從容量控制通氣過(guò)渡到APRV 時(shí),神經(jīng)肌肉阻滯藥物的劑量顯著減少,鎮(zhèn)靜藥物的劑量減少了2～4倍。此外,隨著氣道峰壓的降低,患者的鎮(zhèn)靜藥物劑量也明顯降低[18]。

4.6 降低VILI的發(fā)生率 機(jī)械通氣是ARDS治療的重要組成部分,但也可能會(huì)加重肺損傷,引起VILI。大量研究發(fā)現(xiàn)[7-9,30,60-61],TCAV 方案能穩(wěn)定肺泡 (肺泡導(dǎo)管)微解剖結(jié)構(gòu)及降低肺泡動(dòng)態(tài)應(yīng)力,早期應(yīng)用可以降低ARDS患者VILI的發(fā)生率。另一項(xiàng)研究也證實(shí)[62],與容量控制通氣相比,TCAV 方案降低雙調(diào)節(jié)蛋白 (與肺泡牽張相關(guān))和血管細(xì)胞黏附分子1 (與內(nèi)皮細(xì)胞損傷相關(guān))的表達(dá),增加Syndecan-1 (與細(xì)胞外基質(zhì)與上皮細(xì)胞連接相關(guān))m RNA 的表達(dá)。此外,有研究者通過(guò)豬腹腔膿毒癥/腸缺血再灌注損傷、多器官功能障礙及ARDS 的3 種模型發(fā)現(xiàn)[7,9,45,63-65],TCAV 方案在阻止急性肺損傷和防止ARDS進(jìn)展方面顯著優(yōu)于容量控制通氣或ARDSnet方案,且與ARDSnet方案相比,TCAV 能更好地保存表面活性蛋白A及表面活性蛋白B。

5 APRV的爭(zhēng)議

APRV 通過(guò)高CPAP水平維持大量塌陷肺泡復(fù)張,提高氣道壓,改善氧合；低CPAP 水平維持小氣道壓力,保持肺泡開(kāi)放狀態(tài),排出過(guò)高肺容積,減少肺容積傷。因此,APRV 能降低VILI風(fēng)險(xiǎn)。但APRV 的自主呼吸做功很高,產(chǎn)生較高的胸膜壓力梯度、跨肺壓及跨血管壁壓,可能會(huì)增加肺損傷和肺水腫的風(fēng)險(xiǎn)[1,48,66-70]。Lalgudi Ganesan等[66]首次將APRV 作為ARDS患兒主要通氣模式,由于APRV 組相對(duì)于低潮氣量組具有更高的病死率趨勢(shì) (53%比37%),在收集了52例ARDS患兒后提前終止試驗(yàn),但研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)2 組之間的預(yù)后基線存在顯著差異。隨后,Hirshberg等[69]在成人ARDS 患者中也進(jìn)行了一項(xiàng)RCT研究 (與Lalgudi Ganesan等[66]的研究方法相似),結(jié)果發(fā)現(xiàn):2組患者在氣胸、鎮(zhèn)靜、血管活性藥物、氧合指數(shù)及預(yù)后方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。雖然這2個(gè)RCT 的研究結(jié)果相反,但同Lalgudi Ganesan等[66]的研究相似,Hirshberg等[69]的研究也因部分患者潮氣量超過(guò)12 ml/kg (ARDSnet推薦潮氣量6 ml/kg)而不得已終止試驗(yàn)。Nieman 等[63]認(rèn)為,當(dāng)采用TCAV 方案時(shí),潮氣量的增加是肺復(fù)張的積極效果,之所以Hirshberg 等[69]和Lalgudi Ganesan 等[66]的研究提前終止,是因?yàn)槎叩腁PRV 設(shè)置都沒(méi)有采納TCAV 方案的關(guān)鍵保護(hù)機(jī)制 (完全開(kāi)放肺的能力)。因此,2位研究者的結(jié)論不應(yīng)該是 “APRV 對(duì)肺沒(méi)有保護(hù)作用”,而 是 Zhou 等[8]的 方 法 優(yōu) 于 Hirshberg 等[69]和Lalgudi Ganesan等[66]的肺保護(hù)方法。如需進(jìn)一步證實(shí)APRV的有效性,仍需大量RCT結(jié)果,目前條件下很難實(shí)現(xiàn)。

6 APRV在兒科中的應(yīng)用

回顧目前研究[61,71-72],APRV 對(duì)于危重兒童的有效性和實(shí)用性僅限于病例報(bào)告、病例系列、小樣本量的回顧性及前瞻性觀察性隊(duì)列研究,以及部分從成人研究中推斷出來(lái)的結(jié)論。部分早產(chǎn)兒病例中也存在成功使用APRV 的報(bào)道,但證據(jù)質(zhì)量較低[73-74]。與成人相似,兒科患者中APRV 最常見(jiàn)的適應(yīng)證是作為繼發(fā)于ARDS患者的難治性低氧血癥的搶救治療。Lalgudi Ganesan等[66]首次在ARDS患兒中采用APRV,由于試驗(yàn)組較高的病死率趨勢(shì) (53%比37%)提前終止試驗(yàn),研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)2組之間的預(yù)后基線存在顯著差異。另外,先天性心臟病患兒是一個(gè)獨(dú)特的群體,他們可能受益于APRV 模式。Walsh 等[75]研究APRV 在兒童腔靜脈分流術(shù)和法洛氏四聯(lián)癥修復(fù)術(shù)中的應(yīng)用時(shí),發(fā)現(xiàn)APRV 能改善該部分患兒的肺血流量 (與氣道壓增加相關(guān))。推測(cè)可能是由于APRV 能穩(wěn)定該部分患兒的血流動(dòng)力學(xué),改善心肺交互作用及繼發(fā)于自主呼吸努力的綜合效應(yīng)。總之,APRV 模式對(duì)中重度ARDS患兒預(yù)后的影響仍需大量臨床研究佐證。

7 結(jié)論

APRV 是一種兼具理論風(fēng)險(xiǎn)和效益的通氣模式。由于患者群體少且異質(zhì)性強(qiáng),不同研究組采納的APRV 方案不一致,臨床醫(yī)師之間也缺乏相應(yīng)的共識(shí),導(dǎo)致APRV 能明顯改善預(yù)后的直接臨床證據(jù)匱乏。針對(duì)目前研究現(xiàn)狀,多中心RCT 當(dāng)然是確定臨床有效性和安全性的金標(biāo)準(zhǔn)。要做到這一點(diǎn),必須要對(duì)APRV 的滴定方案達(dá)成共識(shí)。采納TCAV 方案,也許是我們共同邁進(jìn)的目標(biāo)。

展望未來(lái),在體外膜肺氧合期間聯(lián)合APRV,能在低氣道峰壓下改善肺復(fù)張,鍛煉膈肌功能,縮短拔管后機(jī)械通氣的時(shí)間[76]。鑒于迄今為止,體外膜肺氧合聯(lián)合APRV策略尚未進(jìn)行深入的研究,在未來(lái)幾年將會(huì)受到大家的關(guān)注。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突