呼吸力学指导下的急性呼吸窘迫综合征个体化机械通气策略

随着对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)病理生理学认知的逐渐深入，为了纠正严重低氧、促进萎陷肺泡复张，危重症领域专家先后提出肺开放、肺保护性通气、俯卧位通气等的观点，临床应用却不断提出质疑，按照指南或专家共识推荐实施通气策略不仅部分患者不能获益，往往会产生相反的结果甚至严重并发症，危及患者生命。这是因为人工气道的建立和正压通气本身在有效改善通气和部分换气功能的同时，因其与人体生理状态下负压呼吸相违背，其必然会因过高的正压水平对肺泡产生损伤、甚至导致肺泡破裂出现纵隔气肿、气胸等严重并发症，即机械通气相关肺损伤(VILI)。另外，ARDS致病因素千差万别，ARDS异质性和肺部病变的多形性也提示单一的机械通气策略并不适合于所有患者，因此应依据病理生理特点进行个体化肺保护性通气^[1,2,3]。近两年国内外陆续发表的ARDS机械通气指南/专家共识也认识到了个体化机械通气的重要性^[4,5,6]。

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一、现有机械通气策略存在的问题

针对ARDS的机械通气策略，2016年中华医学会呼吸病学分会呼吸危重症学组颁布的《急性呼吸窘迫综合征患者机械通气指南(试行)》^[4]、2017年美国胸科学会/欧洲重症监护学会/美国重症医学学会(ATS/ESICM/SCCM)联合发布的《成人ARDS机械通气指南》^[5]和同年9月Critical Care发布的欧洲《成人ARDS机械通气专家共识》^[6]均推荐了肺保护性通气、肺复张等策略，但是我们也需注意：(1)即便是小潮气量通气(潮气量<6 ml/kg)已经得到指南推荐及临床医师的认可，但在临床实际操作中并不能做到统一执行^[7]。一项对50家重症监护单元的调查发现，临床并没有普遍执行小潮气肺保护性通气策略，近1/3的患者目标潮气量达到8 ml/kg，表明部分ARDS患者可能并不需要小潮气通气^[8]。(2)临床尽管推广应用了小潮气量肺保护性通气策略，但ARDS的病死率在近15年间并无显著下降，仍在40%左右^[9]。ARDSnet研究提示，对部分重度ARDS患者虽然采用了潮气量<6 ml/kg为小潮气量通气标准，仍可能会加重肺损伤的程度，原因可能是由于不同ARDS患者正常通气的肺组织容积差异较大，会造成同一潮气量通气时不同区域肺组织所受应力水平存在显著不同；另外不同ARDS患者的肺容积及肺部病变的不均一程度不尽相同，所以小潮气通气未必安全，相对大的潮气量通气未必有害。因此，ARDS患者潮气量的选择应强调个体化，需综合考虑患者的病变程度、平台压、胸壁顺应性和自主呼吸强度等因素的影响。(3)对于肺复张策略临床也存在较大争议，肺复张的时机和患者的选择是治疗能否成功的关键所在。虽然既往指南推荐对中重度患者进行肺复张，而2017年JAMA发表的一项大样本研究发现，对中重度ARDS患者常规应用肺复张反而会增加28 d病死率及气胸等并发症的发生率，研究者不建议对该类患者常规应用肺复张和PEEP滴定技术^[10]。因此，相关指南和共识推荐的有创机械通气建议并不一定适用于所有ARDS患者，鉴于ARDS肺部病变的不均一性和多形性，若不根据患者具体情况而机械照搬指南，对部分患者反而有害。

二、个体化机械通气的基础：肺应力和应变

同一机械通气策略对不同ARDS患者治疗反应存在明显差异的根本原因在于ARDS的异质性和肺部病变的不均一性和多形性，正压通气对肺组织产生的压力及所带来的肺容积变化不尽相同。肺应力指肺组织单位面积上受到的压力，目前认为等同于跨肺压；肺应变为肺组织在外力作用下容积的相对改变，多以功能残气量(FRC)基础上肺容积的改变(ΔV)表示。应力和应变在一定范围内呈线性相关，即：应力＝肺弹性阻力×应变(ΔV/FRC)。而当应变>1.5时，应力显著提高，跨肺压>20 cmH₂O(1 cmH₂O＝0.098 kPa)时，VILI的风险就会增加，临床多以跨肺压<25 cmH₂O为红色警戒线^[11]。因此应力和应变是真正反映肺组织承受张力及容积变化的力学指标。对ARDS患者实施正压机械通气治疗，其目的是改善氧合，并尽量避免VILI。正压机械通气在有效促进肺复张的同时也会产生不利影响，其作用于肺产生的跨肺压的非生理性变化，包括非生理性增高和降低均会导致VILI，即"容积伤"应该归因于过度的应变，而"气压伤"则源于应力过大所致。当异常的应力和应变作用于肺泡细胞，使肺泡过度膨胀或发生潮汐式塌陷和复张，可致肺实质细胞尤其是肺泡上皮细胞的结构破坏，导致细胞凋亡或坏死，促发免疫炎症反应，最终产生"生物伤"。所以做好个体化机械通气的第一步就是了解应力和应变^[11]，应依据患者肺应力与应变的具体指标进行个体化目标滴定才会做到在维持有效氧合的同时又能有效避免VILI^[12]。

三、如何进行个体化机械通气

1．跨肺压指导个体化机械通气：

跨肺压是肺内压和胸内压之差，静态条件下作用于胸膜腔表面对抗肺组织回缩的力量，是真正作用于肺的驱动压，是扩张肺组织的压力。临床多通过监测食道压来间接反映胸内压，即将带有薄壁气囊的胃管留置至下胸部的食道，通过监测食道压的变化来间接地反映胸内压变化，这是由于食管除吞咽活动外，基本不产生自主运动，因此食道压相对稳定；而且食管主要是肌性结构，顺应性较好，尤其是在食管中下1/3段，食道与胸腔仅相隔一层胸膜，食道压与相邻胸腔的压力具有很好的相关性。有创机械通气容积通气条件下，在患者没有自主呼吸的时候，平台压可以反映吸气过程中肺泡的压力，相关指南都强调将ARDS患者的平台压控制在30 cmH₂O以下，以减少高平台压由此产生的气压伤。研究证明，引起气压伤的本质原因不是气道压力过高，而是过高的应力产生病理状态下肺的应变，这个应力其实就是跨肺压。跨肺压是肺内压与胸膜腔内压力差值，是肺膨胀最本质的压力，与肺和胸壁顺应性直接相关。

临床研究证据表明，在整个呼吸周期内跨肺压应维持在0～25 cmH₂O，可在维持有效氧合的同时能够避免VILI^[13]。临床上，肺部疾病如重症肺炎、吸入性肺损伤等导致的肺内源性ARDS主要表现为肺组织顺应性变差，肺弹性阻力明显增加，在维持理想潮气通气前提下可能导致跨肺压高于25 cmH₂O而发生VILI，所以可能需要严格限制潮气量而应用超肺保护性通气策略(潮气量<4 ml/kg)；而肺外疾病如重症胰腺炎、菌血症等继发肺外源性ARDS肺部病理生理改变若以渗出性病变为主，胸壁弹性阻力明显增加，潮气量的限制可能不需过于严格，在理想潮气通气下维持跨肺压<25 cmH₂O。在指导呼气末正压(PEEP)压力滴定时，若监测呼气末跨肺压<0 cmH₂O，可逐渐上调PEEP水平，维持呼吸末跨肺压在0～10 cmH₂O。Talmor等^[14]对61例ARDS机械通气患者根据跨肺压进行PEEP滴定(与传统肺保护性通气策略比较，跨肺压组通过测量食道压指导个体化机械通气)，通过食道压动态评估跨肺压，进而调整PEEP，可明显改善氧合和顺应性。2017年发表的欧洲专家共识也提出要依据患者的血气、血液动力学、肺可复张性、跨肺压等指标个体化调整PEEP，并强调了通过食道压测定动态监测跨肺压的重要性^[6]。近些年来体外膜氧合(ECMO)技术治疗重症ARDS的优势逐渐体现，但其上机时机选择是根据氧合指数还是呼吸力学参数仍存在争议。Grasso等^[15]在治疗H1N1流感导致的严重ARDS患者中，运用跨肺压指导ECMO的应用时机及实施肺开放策略，结果显示对吸气末跨肺压<25 cmH₂O者继续予以肺复张、高PEEP通气等治疗，氧合能明显改善。由此可见，吸气末跨肺压可作为指导ECMO应用时机的重要参数之一。

临床也应注意食道压测定来反映跨肺压的局限性：(1)食道压仅能代表相邻胸腔的压力，不能代表整个胸腔的压力，尤其是肺部病变异质性、不均一性很明显的ARDS患者，可能会有一定的偏差；(2)食道压的测量受体位影响，在直立位时，食道压和胸内压有良好的线性关系，而在仰卧位时，食道压受覆盖在其上的心脏及纵隔的影响，可能会过高地评估了胸内压，而低估了跨肺压；(3)食道气囊测压法估测胸内压需充分的镇痛镇静、甚至肌松，不然相关因素如自主呼吸、腹腔高压、胸腔积液、胸廓疾病等因素都会影响食道压测定的准确性。

2．驱动压指导个体化机械通气：

跨肺压监测需要通过留置带有压力传感器的胃管来进行，很多单位由于条件所限无法常规开展，而通过检测驱动压指导个体化机械通气因其简便易行在临床具有积极的价值。驱动压是潮气量在通气过程中跨呼吸系统静态压力的增加程度(驱动压＝潮气量/呼吸系统顺应性)；在容积通气情况下，驱动压＝平台压－PEEP(无自主呼吸)。驱动压与跨肺压有着良好的线性关系^[16]。研究表明，驱动压能很好地反映ARDS患者预后：驱动压减低，提示患者死亡风险降低；反之，驱动压增加(尤其>15 cmH₂O时)，提示患者死亡风险增加^[17]。临床上可以通过监测驱动压，维持驱动压在15 cmH₂O以内来调整目标潮气量，并可通过监测驱动压的变化有效评价ARDS患者的预后。但需要注意的是，驱动压对患者的影响还需结合其他变量来综合判断，包括胸壁顺应性、肺容积、肺的均质性和气体流速等^[18]。

四、小结

综上所述，鉴于ARDS的异质性特点，在制定ARDS个体化机械通气策略时，患者的疾病诱因、胸壁顺应性、肺不均一性等因素均须被考虑在内。深化对机械通气的呼吸力学理解、监测相关力学指标，并与肺的病理生理状态相结合，将有助于优化肺保护性通气策略，为机械通气的个体化或精准化提供条件。最佳的通气策略是必须个体化的，需根据肺的病理生理状态持续调整优化，来维持肺的开放和稳定。要进行个体化机械通气，还应了解应力和应变基本理论，根据ARDS的疾病特点，通过动态监测跨肺压和驱动压，并结合患者的血气、血液动力学、肺可复张性、超声影像、呼气末二氧化碳及电阻抗断层成像等检测手段，联合肺复张、俯卧位通气、ECMO等辅助方式，综合考量这些因素才能获得更好的临床效果。

引用: 解立新, 王颖. 呼吸力学指导下的急性呼吸窘迫综合征个体化机械通气策略 [J] . 中华医学杂志,2018,98 (34): 2703-2705.

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