再议俯卧位通气的时机

作者：尹承芬，徐磊

单位：天津市第三中心医院重症医学科  天津市重症疾病体外生命支持重点实验室

来源：中华重症医学电子杂志2023年第9卷第1期

俯卧位通气（prone position ventilation，PPV）是指患者在俯卧位状态下进行呼吸支持。1974年，首次报道PPV应用于急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者。2017年美国胸科学会/欧洲重症监护医学学会/重症监护医学学会制定的成人ARDS患者机械通气临床实践指南与2019年法国重症监护医学协会制定的ARDS患者治疗指南均推荐中重度ARDS患者实施PPV。近些年，PPV逐渐广泛应用于气管插管之前的自主呼吸患者，对其进行清醒PPV，尤其是新冠肺炎患者。但关于PPV的启动时机，目前尚缺统一的指征。

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一、PPV的病理生理学效应

1. 促进塌陷肺泡复张

ARDS的主要病理改变为重力依赖区小气道陷闭和肺泡萎陷，非重力依赖区肺泡过度通气。PPV时，胸腔内负压由背侧向腹侧逐渐减小，背侧胸腔内负压增大，跨肺压增大，促进背侧肺泡重新开放。腹侧胸腔内负压减小，跨肺压减少，腹侧通气量减少，但仍能维持腹侧肺泡开放。同时，俯卧位后，胸骨承担心脏重量，解除了心脏对肺的部分压迫，有利于肺的进一步膨胀。此外，膈肌向尾侧移位，减轻了背侧肺组织受到的压迫。

2. 改善肺部通气血流比

由于肺重力依赖区的血流灌注最充分，但肺泡萎陷最严重，导致ARDS患者在仰卧位时存在明显的通气-血流比失调。PPV时，背侧肺组织肺泡复张的同时仍会接受大部分血流（与重力梯度无关），而腹侧肺组织在肺泡开始萎陷的同时仍会接受少量血流。即使重力依赖区肺泡不张的程度相近，PPV可使肺内分流率下降，进而改善通气血流比。

3. 改善呼吸系统顺应性

俯卧位时，由于地心引力作用，背侧肺通气区域由重力依赖区转变为非重力依赖区，顺应性增加。腹侧通气区域由非重力依赖区转变为重力依赖区，顺应性下降。但背侧通气区域肺顺应性增加较腹侧通气区域肺顺应性下降明显，肺泡通气更“均一”，总的肺顺应性增加。肺顺应性增加较胸壁顺应性下降明显，故呼吸系统总顺应性增加。

4. 利于气道分泌物的引流

机械通气患者由于体位及镇静镇痛，甚至肌松药物的使用，深部痰液难以得到有效引流，俯卧位时，由于重力的作用，大气道变得更直，有利于气道分泌物的排出。

5. 减少呼吸机相关性肺损伤

肺泡的反复扩张与塌陷导致的剪切伤是呼吸机相关性肺损伤（ventilator induced lung injury，VILI）发生的关键因素，过高水平呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）为剪切伤的重要原因。常规机械通气治疗为改善患者难以纠正的低氧血症常使用较高水平的PEEP，潜在增加VILI风险，而有研究证实同等程度的氧合指数改善，俯卧位所需的PEEP更低。另有研究显示即使给予患者较高水平的PEEP，PPV亦能提高肺泡稳定性，防止过度通气，从而减少VILI发生。

二、PPV开始的时机

1. 传统ARDS患者既往认为当ARDS患者需要高浓度氧吸入、PEEP水平过高或传统机械通气不能改善氧合时，就应及时考虑PPV。一般在诊断ARDS后12~36 h进行PPV可收到良好效果。2013年，Guérin等及PROSEVA试验均对动脉血氧分压/吸入氧浓度（arterial partial pressure of oxygen/fraction of inspired oxygen，PaO2/FiO2）＜150 mmHg（FiO2≥0.6且PEEP≥5 cmH2O）（1 mmHg=0.133 kPa，1 cmH2O=0.098 kPa）的ARDS患者在早期（分别为随机化后1 h内和气管插管33 h内）进行长时间PPV（分别为至少16 h和连续17 h），结果明显降低了患者的90 d病死率，且并未增加并发症的风险。随后Meta分析结果也显示对于重度ARDS患者（PaO2/FiO2＜150 mmHg），早期、长时间PPV可以降低患者病死率。目前ARDS机械通气指南推荐对中重度ARDS患者实施PPV。为研究PPV时机对ARDS患者病情进展的影响，宾夕法尼亚大学和马萨诸塞州综合医院的外科ICU通过对临床患者进行前瞻性纵向影像学研究，并通过猪ARDS动物模型进行验证，结果显示在造模成功后第1天，PPV可使18.9%±5.2%的背侧肺组织复张；在造模成功后第2天，PPV使背侧复张区域减少到7.3%±1.5%，明显低于造模成功后第1天，结果提示虽然PPV改善了早期ARDS患者的背侧肺顺应性，但对晚期ARDS没有影响。因此，PPV对肺通气的影响可能取决于肺损伤的阶段和先前机械通气的持续时间，延迟应用可能会限制其临床疗效。早期开始PPV有效是基于在ARDS急性渗出期萎陷的肺泡最容易复张的生理学原因。鉴于呼吸机引起的肺损伤会使ARDS复杂化，这些有益的效果表明PPV应尽早实施，而不是在ARDS病程的晚期实施。对于传统中重度ARDS患者，早期长时间应用PPV有助于改善患者预后。2. 体外膜肺氧合支持ARDS患者截至目前，关于ARDS患者在接受体外膜肺氧合（ECMO）支持后是否仍需PPV治疗尚无统一意见。在一项涉及23个ECMO中心的国际调查中，6%的患者在ECMO支持第1天进行PPV，15%的患者在整个ECMO支持过程中进行PPV。既往考虑ARDS患者在ECMO支持前已行PPV并未改善氧合，且PPV存在增加ECMO相关并发症的潜在风险，因此ECMO支持期间一般不再进行PPV。此后有研究显示背侧潮气量/全肺潮气量比值更低的患者PPV后顺应性改善更明显，因此，部分专家认为CT上显示背侧浸润的ARDS患者应在ECMO支持期间实施PPV。随着研究的进展，有证据表明ECMO支持患者PPV时最佳PEEP水平明显低于仰卧位通气，PPV改善了肺均一性，在同样PEEP水平下产生过度膨胀风险更低，PPV除了改善氧合，还改善了呼吸系统顺应性以及降低了病死率，ARDS患者在ECMO支持期间实施PPV很少增加ECMO相关并发症，且ECMO患者行PPV后顺应性及氧合的改善与CT表现之间并无相关性。因此，目前人们认为所有接受ECMO支持的ARDS患者均应行PPV，且ECMO支持期间进行PPV是安全的。目前关于ECMO支持的ARDS患者进行PPV的时机仍有争议。部分ECMO中心将PPV作为挽救性治疗手段，仅在ECMO支持7~10 d后仍无法撤除，或是在呼吸机和ECMO的FiO2均设置为100%（伴有或不伴有平台压＞32 cmH2O），患者仍存在严重低氧血症（PaO2/FiO2＜70 mmHg）的情况下才启动PPV，PPV作为挽救性治疗手段改善了ARDS患者的氧合。Giani等进行的多中心回顾性研究纳入240例ECMO支持的ARDS患者，其中107例患者在ECMO支持后4 d进行了平均15 h的PPV，多因素回归分析显示PPV患者院内病死率明显降低。Rilinger等通过对38对倾向评分匹配的ARDS患者进行回顾性研究，并未发现长时间（平均时间19.5 h）PPV与ECMO撤机率和院内病死率相关，但进一步亚组分析显示，与17 h后行PPV或未行PPV的患者相比，在ECMO支持最初17 h内进行PPV可明显改善其氧合和顺应性，并降低肺内分流和患者病死率。因此，目前关于ECMO支持的ARDS患者进行PPV的时机仍不明确。鉴于在有经验的中心，PPV能够在ECMO支持ARDS患者中安全实施，并能带来很多生理学上的受益，可能潜在降低病死率，建议有条件的中心在ECMO支持早期开始实施PPV，但仍需要大型RCT明确ECMO支持ARDS患者PPV的时机。3. 新冠肺炎ARDS患者新冠肺炎患者可表现为急性呼吸衰竭，甚至ARDS。疫情早期，新冠肺炎ARDS患者的呼吸管理一直依赖于传统ARDS治疗的肺保护性通气策略。但Gattinoni等认为新冠肺炎ARDS与典型ARDS并不完全相同，强调了新冠肺炎ARDS的异质性，并提出了两种主要表型，即L型（也称高顺应性亚型，表现为低弹性回缩力、高顺应性）和H型（也称低顺应性亚型，表现为高弹性回缩力、低顺应性）。L型患者肺顺应性较高，PPV通常没有改善氧合的效果。而H型与典型的重度ARDS更相似，更适合选择肺保护性通气策略，即较高的PEEP、小潮气量以及联合PPV，对于气管插管的H型新冠肺炎患者实施PPV的时机可参考传统ARDS患者。随着新冠肺炎疫情在全球暴发流行，ARDS患者数量激增导致多地医疗资源短缺，气管插管易产生气溶胶增加引起疾病传播的风险，无创机械通气（noninvasive mechanical ventilation，NIV）/经鼻高流量氧疗（high-flow nasal cannul，HFNC）虽能提供PEEP以维持肺泡开放，但并不能很好地解决肺不均一性的问题，而PPV有助于改善V/Q比，使重力依赖区肺泡趋于复张，同时，非重力依赖区肺泡的过度通气状态减轻，不仅能增加肺的顺应性，还能有效避免VILI。因此，NIV/HFNC联合清醒PPV可以增加NIV/HFNC救治成功率，特别是在新冠肺炎患者呼吸衰竭早期。多项观察性研究发现清醒PPV联合HFNC/NIV可以改善新冠肺炎ARDS患者的氧合，清醒PPV 10 min后患者氧合即明显改善，且多数患者对清醒PPV的耐受程度较高，15%的患者表示能够接受，41%的患者感觉良好，26%的患者主观感受非常好。最近，Alhazzani等对400例新冠肺炎导致的急性呼吸衰竭患者进行的多中心RCT研究结果显示每日进行约5 h清醒PPV并未减少30 d气管插管率，但进一步亚组分析显示，清醒PPV可以降低SpO2/FiO2＞150的新冠肺炎患者的30 d气管插管率，而SpO2/FiO2＜150的新冠肺炎患者未从清醒PPV中获益。我国《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第九版）》提出对于PaO2/FiO2＜200 mmHg的新冠肺炎患者应在给予NIV或HFNC的同时实施每天12 h以上的清醒PPV]。除了联合NIV/HFNC，清醒PPV还可联合鼻导管、文丘里面罩等呼吸支持手段应用。当新冠肺炎患者满足以下条件时可尽早行清醒PPV：①在HFNC或NIV的FiO2达0.3~0.6或鼻导管、面罩吸氧的氧流量达2~10 L/min时才实现SpO2＞94%；②影像学为ARDS双侧重力依赖区浸润影的表现；③患者处于清醒状态且意识清楚，能够自主翻身或者配合翻身，并且能够在呼吸窘迫时进行呼救；④患者能耐受体位的改变。关于新冠肺炎清醒PPV的时机逐渐前移，只要新冠肺炎患者无清醒PPV的禁忌证，且患者可耐受，即使氧合无明显降低，亦可开始PPV，当在吸入空气时SpO2＞92%持续24 h可以结束PPV。在临床救治过程中，可以通过影像学、氧合指数和PaCO2以及呼吸力学变化来评估及预测清醒PPV的疗效。当PPV后低氧血症无改善，或出现呼吸频率过快、潮气量过大或吸气努力过强等情况时，往往提示疗效不佳，应及时进行有创机械通气，避免延误气管插管。另外，对于血流动力学不稳定的患者或有其他PPV禁忌证的情况也应及时终止PPV。因此，对于气管插管的H型新冠肺炎患者实施PPV的时机可参考传统ARDS患者；对于未进行气管插管的新冠肺炎患者，清醒PPV的时机逐渐前移，只要新冠肺炎患者无清醒PPV的禁忌证，且患者可耐受，即使氧合无明显降低，亦可开始PPV。

三、小结

虽然PPV是在肺保护性通气策略后首个循证医学证实能降低ARDS患者病死率的治疗措施，然而关于PPV的开始时机尚无统一标准，因而迫切需要指南推荐或者专家共识来指导PPV的临床应用。随着医疗技术的发展，人们开始寻求非单一的治疗手段，越来越关注PPV与其他方法的联合应用，其中，PPV联合ECMO可以减轻VILI、改善氧合进而改善预后而不导致相关并发症的发生，但PPV是在ECMO支持早期进行还是作为挽救性治疗手段，还需要进一步研究证实。

随着新冠疫情的暴发，由于清醒PPV简单易行、并发症少且轻，其联合NIV/HFNC已广泛应用于新冠肺炎所致急性呼吸衰竭，这是对ARDS传统治疗的一种全新认识和对新冠肺炎特殊病理生理认识的结果，PPV有效改善新冠肺炎患者氧合的原因可能归因于肺部病变相对均一、实变程度较轻。清醒患者缺氧程度、NIV/HFNC依从性、肺实变程度，甚至年龄、全身状况等都会影响NIV/HFNC清醒PPV的效果。目前，清醒PPV已被纳入新冠肺炎治疗的临床指南和专家共识。我们既不应将PPV作为一种补救措施，也不应因NIV/HFNC在肺源性ARDS治疗效果的有限性而否定其联合清醒PPV在新冠肺炎救治中的作用。关于新冠肺炎患者实施清醒PPV的时机以及PPV时间等问题仍需继续研究，以利于推广。

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