ICU肥胖患者的机械通气：从插管到拔管
肥胖患者的机械通气
由浙江台州医院娄敏娟、307医院张鹏综合整理
火凤凰翻译组出品
背景
肥胖正成为一个世界性的健康问题，美国成年肥胖人群近十年间上升了35%.。针对肥胖的手术和手术并发症成为临床的常见病。肥胖患者是重症监护病房一个特殊的人群 。肥胖患者肺不张发生率明显增高，因为胸壁及腹部脂肪对于肺顺应性的影响，导致功能残气量(FRC)的减少和氧合的下降。仰卧位、全身麻醉、机械通气状态下肺不张情况会加重。肺不张是机械通气和撤机低氧血症的原因之一，更重要的是，肥胖患者的肺不张发生率要比非肥胖患者发生率高的多，导致肺部感染。其中，肥胖患者常常并存其他疾病如阻塞性呼吸暂停综合征或肥胖低通气综合征。肥胖是阻塞性呼吸暂停综合征的主要的危险因素（30%-70%的患者是肥胖患者）。许多呼吸并发症都跟阻塞性呼吸暂停综合征直接相关:。困难气道的管理包括困难面罩通气、困难插管和上气道阻塞。快速眼动（REM）睡眠，通气不足或阻塞性睡眠持续呼吸暂停和通气不足的重复发生引起二次呼吸动力低压与白天高碳酸血症，导致肥胖低通气综合征。肥胖低通气综合征被定义为肥胖（身体质量指数[BMI]≥30kg / m2），白天高碳酸血症（PaCO2> 45 mm Hg）和睡眠期间无序呼吸（排除其他可能引起肺泡通气不足的疾病）。
然而，肥胖导致许多疾病且与总体人群的全因死亡率相关 ， meta分析显示肥胖与ICU患者的死亡率呈反相关。 “肥胖矛盾”现象最近在ICU变得非常明显。特别是与非肥胖患者相比，膈肌功能具有挑战性的患者的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）具有较低的死亡率风险。
肥胖患者入ICU病房是因为急性呼吸衰竭,“急性-慢性”呼吸衰竭，及肥胖相关的低通气综合征，或围手术期。对于ICU医生最大的挑战是需要考虑肥胖患者肺病理生理的特异性，进行优化气道管理和选择无创或有创通气。
生理
氧合随着体重的增加而下降，大部分原因是肥胖患者氧耗和呼吸做功的增加。平静时，肥胖患者的氧耗是非肥胖患者的1.5倍 。 肥胖患者由于氧气消耗增加和呼吸功增加而过量产生二氧化碳（CO2），特别是当有相关的肥胖低通气综合症，包括减少呼吸功。在几项研究中，病态肥胖患者（BMI> 40 kg / m2）的自主呼吸速率为每分钟15至21次呼吸，而非肥胖患者接近10至12次。其中，由于腹部和内脏脂肪组织的增加导致腹内压增高，与非肥胖个体相比，由于膈肌被动的向上方移动，导致胸部的容积减少，与非肥胖患者相比，肥胖患者的肺和胸部依从性降低，FRC降低，呼吸功增加。气道阻力增加，肺容积不能正常化。主要变化仍然是FRC降低，导致肥胖患者肺通气不畅，而非肥胖患者通气后更为频繁。 最后，如前所述，肥胖是阻塞性呼吸暂停综合征的主要危险因素。
表1 肥胖患者病理生理
肺容量 | —肺不张 —功能潮气量â —腹腔压力á —膈肌被动运动 —胸腔和肺顺应性â |
气道 | —阻力á —呼吸做功á —面罩通气困难危险因素á |
通气控制 | —肥胖低通气综合征：对高碳酸血症和缺氧反应性â —呼吸节律á |
肺循环 | —毛细血管前肺动脉高压：心脏功能障碍 —毛细血管后肺动脉高压：毒素（厌食症） |
气体交换 | —氧耗á —CO2产生á |
并存疾病 | —阻塞性呼吸暂停综合征 —肥胖低通气综合征 |
无创通气
急性呼吸衰竭肥胖患者使用无创通气可以避免患者插管，并不会延迟患者插管。在高碳酸症肥胖患者中，较高的呼气末正压（PEEP）可能会较长时间使用，以将高碳酸血症水平降低到50mmHg以下。 在慢性阻塞性肺疾（COPD）患者中，NIV在患有急性高呼吸衰竭的与肥胖低通气综合征患者一样有效。
高流量鼻导管氧疗
高流量鼻导管氧疗（HFNC）在肥胖患者中可能特别有趣。鼻导管高流量通气提供持续加湿和加热的气体，可调节吸氧浓度，氧气可达到60L/分钟100％FiO2 。 当患者用闭口呼吸时，HNFC可达到中等水平的PEEP。因此低氧血症时，可以在NIV期间进行HNFC。
体位
舒适体位可以增加机械通气患者呼吸功能，健康自主呼吸肥胖人群，仰卧位可以显著减少肺部顺应性。因此坐位是呼吸衰竭优先选择的体位。
气道管理
预给氧
面罩
预给氧可以减少肥胖患者非缺氧性呼吸暂停时间（患者无氧减饱和度麻醉诱导呼吸暂停的时间）。 使用经典球囊-面罩作为预给氧的方法，插管的患者氧饱和度下降发生于3分钟内而严重肥胖患者有时可在1分钟内发生，麻醉诱导患者仰卧位呼气末容积与基线值相比可减少69%。氧饱和度下降的主要原因是功能残气量下降。
无创通气
预给氧期间使用10cmH2O的PEEP可以减少肺不张，改善氧合和增加非低氧血症呼吸暂停平均一分钟。使用NIV预给氧5分钟，联合压力支持（PS）和PEEP，可使呼出部分氧（FeO2）更快地达到90％或以上 。 另一项研究显示，与常规面罩预充氧比较，NIV的使用可以防止肺容积的减少和改善的氧合。 因此，持续气道正压（CPAP）或NIV是可供选择的预给氧方法（图1）。
高流量鼻导管氧疗（HFNC）
HFNC也可以考虑用于肥胖患者预给氧，包括呼吸暂停时的氧合，因其可以在呼吸暂停期间可继续输送氧气（图1）。在快速诱导气管插管（RSI）时尤其重要，因为肥胖患者在移除NIV面罩和气管插管完成时这段时间无氧气吸入。
体位
预给氧过程中，坐位可以减少位置所致气流限制和空气潴留，增加插管过程中的氧饱和度和减少肺不张（图1）。
气管插管
肥胖和阻塞性呼吸暂停综合征，或两者并存是困难插管和面罩通气的危险因素。年龄>55岁，BMI>26kg/m2，打鼾，胡须和无齿是困难面罩通气的独立危险因素。大多数因素与肥胖直接相关。同样，阻塞性呼吸暂停综合征肥胖患者气管插管更为困难，困难插管率接近15％-20％（相对于普通人群2％-5％），并与阻塞性呼吸暂停综合征严重程度相关。最近的一项研究报道肥胖患者困难插管的发生率增加。此外，这项研究中，Mallampati分级高，张口受限，颈部活动度下降，阻塞性呼吸暂停综合征，昏迷和严重低氧血症（MACOCHA评分中包括的风险因素。与肥胖患者困难插管相关。病态肥胖患者气管插管都应该被认为是困难插管，根据困难插管的流程充分准备（图1）。可视喉镜对肥胖患者特别感兴趣，但存在难以插管的其他危险因素时，可视喉镜推荐使用。
拔管
肥胖患者是拔管后喘鸣的危险因素。怀疑喉头水肿时，需进行气囊漏气试验，预防喉部水肿，拔管前4小时如无禁忌证时可以使用静脉注射类固醇给药方案。
机械通气
保护性通气
潮气量
肺部病变患者，如ARDS，小潮气量（6 ml / kg）所带来的益处已被广泛证实。2010年以来，围手术期保护性通气已广泛研究。关于腹部手术通气设置、IMPROVE多中心，随机，双盲研究，比较了“保护性通气”的“优化”通风策略 （潮气量6-8 ml / kg理想体重，PEEP 6-8cmH2O，每30分钟进行肺复张）与“非保护性通气”的“传统”通气策略比较（潮气量为10-12ml / kg理想体重，无PEEP或肺复张）。入选患者包括有发生术后肺部并发症的中度风险患者，排除标准：BMI> 40 kg / m2。主要终点：发生肺部并发症（肺部感染或需要通气）和/或肺外并发症（脓毒症，脓毒症休克，死亡），判断者为不知围手术期呼吸机设置的观察者。保护性通气使总体并发症发生率下降17%（27.5％下降至10.5％），缩短平均住院时间2天。欧洲PROVHILO随机研究，腹部手术后术后肺部并发症发生风险，所有患者接受潮气量8 ml / kg（IBW），并被随机分为两组：一组具有低PEEP（≤2cmH2O）无肺复张，另一组为高PEEP（12cmH2O）和肺复张。主要终点为术后5天内肺部并发症，两组之间主要终点差异无统计学意义。高PEEP组中血流动力学不稳定的病例数明显高于对照组。两个大随机研究具有互补性：第一项研究显示保护性通气可以减少肺部和肺外术后并发症，第二项研究表明过高PEEP水平有血液动力学不稳定的风险，特别是高PEEP水平不伴随低潮气量时。
同样的规则适用于有发生肺不张风险的肥胖患者。尽管存在上述研究，最近研究结果表明围手术期机械通气的肥胖患者潮气量仍偏高。 合适的潮气量（6-8ml/kgIBW）和PEEP水平可以避免肺不张。潮气量设定需根据患者身高但不是根据体重。最简单评估理想体重的公式是： 男IBM (kg) = 身高(cm) −100 ，女IBM (kg) = 身高(cm) – 110。
呼气末正压
鉴于其减少的FRC，与非肥胖患者相比较，肥胖患者对于肺不张和无呼气末正压更为敏感。针对肥胖症患者进行的几项研究结果显示，当气体交换时，PEEP（显著改善顺应性和降低吸气阻力）的使用能够显著改善呼吸力学和肺泡复张 。此外，PEEP水平有助于防止由于FRC减少引起的肺泡塌陷（肺泡闭合），但不能开放已经破坏的肺泡。因此最好从机械通气开始并且在整个通气期间使用10cmH 2 O的PEEP，潮气量为6-8ml / kgIBW 通气设置。但是，必须持续评估高PEEP所带来的血液动力学效应，因为静脉回流受限引起心脏回心血量下降导致的低血压所引起的氧合下降。如存在内源性PEEP，呼气时气道塌陷，PEEP水平取决于有无呼气流速受限。这时，PEEP水平为外源性PEEP为内源性PEEP的2/3。
肥胖患者最佳PEEP水平和PEEP滴定的最佳方法仍然是未知数。某些肥胖患者可能受益于更高水平的PEEP。测量跨膈肌压来确定最大压力使肺泡损伤最小化是重要的，同时考虑与跨肺压和经胸压有关的平台压。
肺复张
肥胖患者使用肺复张可以用来增加肺泡氧合和可用肺容积。
肥胖患者目前最佳的肺复张还没有确定。麻醉诱导后肺复张完全重新开放肺泡，并且必须应用PEEP以防止肺的进一步闭合从而导致肺不张。保护性通气期间PEEP的最佳水平仍有待确定，许多生理学研究建议至少需要5 cmH2O的PEEP水平，特别是肥胖患者，需要打开肺泡的压力水平似乎远高于非肥胖患者，主要是因为增加跨胸壁压。关于肺复张的方式仍存在许多争议。参考方法是呼气暂停时给予40厘米汞柱PEEP水平持续40秒，其他可选择方法包括恒定潮气量，逐渐增加PEEP水平直到20厘米汞柱，气道压力＜35 cmH2O，或逐渐增加潮气量。这些肺复张手法实施时，必须保证患者的血液动力学稳定。理想肺复张频率还没有确定。
驱动压
驱动压力是吸气平台压与呼气末压力差。 驱动压假定通过肺顺应性能够比预测的体重更好地量化肺功能。这解释了为什么呼吸机诱导的肺损伤（VILI），肺牵张力和生存率跟驱动力相关而不是潮气量。 较低的水平的驱动压可改善ICU患者生存率。机械通气时，特别是肥胖患者设置合适的通气参数来使驱动压最小化。
呼吸频率
肥胖尤其是呼吸动力减弱的肥胖低通气综合征患者，由于氧耗和呼吸做功增加，产生过量的二氧化碳。 四项研究中，病态肥胖患者（BMI> 40 kg / m2）自主呼吸频率15-21次/min接近于非肥胖患者10-12次/min 。 因此，肥胖患者设置机械通气呼吸频率时，应相对应地增加呼吸频率。
通气模式
肥胖患者应用哪种呼吸机模式更好？ 压力模式提供恒定的压力，减少气压伤风险，吸入压力设定小于30cmH2O。 气道阻力（支气管痉挛，气道阻塞）增加的情况下或呼吸顺应性下降（如肥胖，肺不张，选择性气管插管，手术气腹，气胸等），潮气量减少，如果肺泡通气不足可导致高碳酸血症酸中毒。因此，压力模式必须监测潮气量，分钟通气量和二氧化碳波形。容控模式提供所需的潮气量时增加吸入压力的风险（气压伤），因此需监测吸气末的肺泡压如平台压。
肥胖患者，有些团队推荐压力控制模式，因为减速气流可能允许气体更好地在肺泡分布。然而，比较两种通气模式的研究得出矛盾的数据：原因可能在于不同的入选标准和研究的方法学限制。 在实践中，临床医生必须知道每种模式的优点和缺点以及选用自己擅长的通气模式。
肥胖患者压力支持通气（PSV）似乎非常有趣。关于压力支持通气（PSV）肥胖猪的研究中中，显示PSV改善氧合和减少炎症。 肥胖患者PSV跟压力控制通气相比降低术后肺并发症。 ICU肥胖患者通气模式研究目前证据仍是不充分，未来的研究需要进一步比较PSV，新型通气模式，如神经调节通气辅助（NAVA），适应性支持通气（ASV）和比例辅助通气（PAV）传统的压力或容量控制模式之间的差异。
体位
仰卧位因位置限制和空气滞留使肥胖患者呼吸管理难度较大 。 机械通气时，推荐坐位。肥胖ARDS患者与非肥胖患者比较，俯卧位通气能够更好地改善（PaO2）/ FiO2比值，相关并发症无差异 。
机械通气的撤离
最近的一项关于病态肥胖重症患者机械通气时的吸气效应的研究 ，主要结果是肥胖患者，T-管和PSV0 + PEEP 0cmH2O设置能很好的预测拔管后的吸气和呼吸做功（图1）。不论在ICU或复苏室，拔管后都需进行积极保护性通气。 术后CPAP或NIV可能扩展到所有肥胖患者，包括没有阻塞性呼吸暂停综合征。
具体设置
急性、慢性呼吸衰竭
预防急性慢性呼吸衰竭复发是至关重要的。积极的气道压力治疗可以在ICU和家中进行。 睡眠相关的呼吸紊乱包括肥胖低通气综合征出ICU后应由专科医生跟踪，理想情况是有一个多学科肥胖管理团队。
围手术期管理
阻塞性呼吸暂停综合征肥胖患者，手术前一夜开始CPAP，特别是呼吸暂低通气指数（AHI）＞30次/h或患有严重心血管合并症的患者 如果在手术前使用CPAP或NIV，应该在整个围手术期使用，术后也应该继续使用。
术后呼吸衰竭的危险因素包括阻塞性呼吸暂停综合征的严重程度，静脉注射阿片样物质，使用镇静剂，手术部位（靠近膈肌）和侵入性外科手术，以及术后第3-4天异相睡眠期间发作的呼吸暂停。
一些术后干预可以减少呼吸衰竭发生，包括术后镇痛策略，CPAP或NIV改善氧合，观察患者意识状态变化。
CPAP或NIV必须在复苏室开始使用。如果患者将自己的设备带到医院，则CPAP或NIV依从性将会更好。一旦发生低氧血症，立即开始CPAP或NIV。，患有阻塞性呼吸暂停的患者应避免仰卧位，可采用坐位。拔管后预防性应用NIV可降低了急性呼吸衰竭风险16％，减少ICU住院时间 。此外，高碳酸血症肥胖患者，拔管后使用NIV可降低患者死亡率 。一项病态肥胖患者减肥手术后通气功能随机对照试验研究结果显示：拔管后立即实施CPAP 通气功能改善情况好于拔管后30分钟进行CPAP 。因此，术后NIV联合压力支持、使用PEEP和或CPAP，以减轻肺不张恶化，氧疗时间长短会影响患者住院时间。腹部手术后低氧血症患者使用的NIV与标准氧疗相比，可降低7天内重新气管插管率。这些研究结果支持术后肥胖患者使用NIV。
所有阻塞性呼吸暂停综合征患者应持续给氧，直到其能够保持其在环境温度下的基线氧饱和度;离开复苏室后应监测氧饱和度 。
呼吸物理治疗与呼吸锻炼，如激励性肺活量计或高容量呼吸也可减轻手术所致的肺容积减少。
结论
入ICU的肥胖患者有肺不张的风险，与肺并发症有关。NIV可以安全有效地用于预防和/或治疗急性呼吸衰竭，且不会延迟插管。 HNFC提供可持续加温加湿可调节的FiO2，气流速可达到60L/min及提供中等程度的PEEP。因面罩通气困难和困难插管风险增加，肥胖患者需应用困难气道管理的方案，以防止插管相关的并发症（严重低氧血症，低血压和心跳停搏）。预给氧应优先半坐位使用正压通气（CPAP或NIV），严重呼吸暂停肥胖患者可使用HFNC。气管插管后，为避免气压伤和生物伤，应使用低潮气量，中等至高PEEP和肺复张等肺保护性通气策略。肺高度与患者身高相关，潮气量选择6-8ml/ kgIBW，IBW是理想体重而不是实际的体重。ARDS患者，俯卧位可以安全地用于改善氧合。阻塞性呼吸暂停综合征和肥胖低通气综合征应选择合适治疗方案，包括在家中实施气道正压治疗（完）。
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