急性呼吸窘迫综合征患者心肺监测的最新进展
介绍
急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者因内皮和上皮通透性发生变化而出现炎性肺水肿，导致器官损伤。ARDS 的严重程度决定了不同类型机械支持的应用。叠加的血流动力学损伤可能会使患者管理复杂化，导致预后恶化。因此，要对 ARDS 患者进行全面评估，就必须仔细监测呼吸和血流动力学，包括有创和无创技术以及临床和实验室数据。这种方法对于针对患者个体制定治疗策略和最大限度地减少肺损伤至关重要。
本文回顾了 ARDS 患者的呼吸和血流动力学监测策略，重点介绍了日常管理中的最新数据和临床实用性，如图 1 所示。
呼吸监测
对 ARDS 患者进行仔细的呼吸监测至关重要。这种方法可以采用适当的治疗强度，并减少机械通气（MV）造成的伤害。
气体交换效率
气体交换直接受到 ARDS 引起的肺部改变的影响。在本节中，我们将回顾脉搏血氧仪的新作用和有用的死腔替代指标。
脉搏血氧仪
脉搏氧饱和度仪利用分光光度法的原理来量化血液中氧合血红蛋白的含量，从而实现对动脉血氧饱和度的连续无创监测。通过血气分析测得的动脉血氧饱和度（SaO2）与通过脉搏氧饱和度（SpO2）测得的血氧饱和度之间的差异通常小于 3%。然而，在皮肤色素较深的患者中，SpO2 的准确性可能较低，从而高估了动脉血氧饱和度。亨利等人最近证实，这种现象可能会增加隐性低氧血症的发生率，即 SaO2 低于 88% 而 SpO2 高于 92% 的患者。在最近的大流行中，也对隐性低氧血症的临床后果进行了研究。在 COVID-19 患者中，亚裔、黑人和非黑人西班牙裔患者的隐性低氧血症发生率高于白人患者，这三个种族的患者接受治疗的资格较低。
脉搏氧饱和度与吸入氧分数的比值（SpO2/FiO2）是动脉氧分压与 FiO2 比值（PaO2/FiO2）的一个可接受的替代值。其在有创和无创通气患者中的应用均有描述。SpO2/FiO2 比值是冠状病毒病（COVID-19）患者和非 COVID-19 ARDS 患者预后的良好指标。在需要氧疗的 COVID-19 相关肺炎患者中，入院时的 SpO2/FiO2 比值在预测 ARDS 发生方面的曲线下面积（AUC）为 85%。Kim 等人的研究表明，SpO2/FiO2 比值可预测高流量鼻插管（HFNC）失败。此外，在有创通气的 COVID-19 ARDS 患者中，SpO2/FiO2 与 PaO2/FiO2 显示出良好的相关性，在第 2 天和第 3 天计算时，SpO2/FiO2 与预后相关。这些数据证实了脉搏血氧仪在评估 ARDS 患者气体交换和跟踪这一趋势方面的可靠性，因为脉搏血氧仪是可连续测量的。脉搏血氧仪易于测量，因此在没有血气分析仪的情况下尤其有效。
ARDS 治疗的最佳 SpO2 浓度仍有争议，从 88% 到 96-100% 不等，以平衡高氧和缺氧的风险。在最近的一项大型随机对照试验（RCT）中，Semler 等人的研究表明，在机械通气患者中，使用较低（90%，范围从 88% 到 92%）、中间（94%，92-96%）或较高（98%，96-100%）的 SpO2 目标值不会影响无呼吸机天数或住院效果。
死腔
生理死腔是指不参与气体交换的吸入空气体积。它包括解剖死腔和肺泡死腔。在机械通气的患者中，解剖死腔保持相对恒定，而肺泡死腔会随着通气/灌注（V/Q）比值的改变而显著增加。
在一项开创性研究中，Nuckton 等人证实，非 ARDS 幸存者的生理死腔明显高于存活者 . 与 ARDS 患者一样，COVID-19 肺炎的特点是分钟通气量增加和死腔分数增加。此外，在 COVID-19 ARDS 患者中，头 7 天计算的死腔量与死亡率之间存在显著关联 . 根据 PRoVENT COVID-19 研究的二次分析，非存活患者的死腔分数明显高于存活患者，且在头四天内增加得更多，这表明在重症监护室（ICU）最初一周内的动态变化对于评估预后至关重要。这些最新数据强调了死腔对预后的重要作用，并加强了在 ARDS 患者中使用死腔的合理性。
校正分钟通气量
校正分钟通气量（VEcorr）是一种简单且易于计算的死腔分数代用指标，无需测量呼出二氧化碳（CO2）。VEcorr 的计算方法是达到 40 mmHg PaCO2 值所需的通气量。在机械通气的 COVID-19 ARDS 患者中，Fusina 等人发现 VEcorr 与死腔分数之间存在很强的相关性。
通气比
近年来，除了计算死腔分数外，还提出了通气比（VR）作为通气效率的另一种易于计算的估算方法。通气比是根据患者的预测体重计算出的分钟通气量与动脉二氧化碳的乘积。这是一个无单位的比率，在健康人中大约为 1。在 ARDS 患者中，Sinha 等人报告了 VR 与肺泡死腔之间的正相关关系。此外，VR 在非存活者中比在存活者中更为常见，并且与住院死亡率的增加相关（OR 2.07，置信区间 [CI] 1.53-2.83）。Siegel 等人最近的研究表明，通气比值与入院时的 APACHE III 评分相结合，在预测住院死亡率方面的曲线下面积 (AUC) 为 0.81（95% CI 0.68-0.92），明显优于单独使用 APACHE III 评分。ARDS 患者俯卧位后最初 4 小时内 VR 的变化可预测机械通气的撤机，其 AUC 为 0.64（95% CI 0.53-0.75）。
静脉混合（Qva/Q）和患者产生的二氧化碳量（VCO2）会影响 VR 的可靠性。事实上，这两个因素可能会增加肺泡和动脉 PCO2 之间的差异，而后者被用于 VR 计算。Maj 等人的研究表明，VR 的预测价值在病情最严重的患者中会降低，因为这些患者受到更大的 Qva/Q 损伤的影响。为了研究 VCO2 的影响，Monteiro 等人对 PETAL-ROSE 试验进行了事后分析。作者的研究表明，神经肌肉阻滞是影响骨骼肌二氧化碳生成的一个因素，但它的存在并不会显著影响 VR 与死亡率之间的关系。
在机械通气患者中，应持续评估死腔，将其与 PaO2/FiO2 或 SpO2/FiO2 比值一起作为气体交换障碍的额外测量指标。使用更容易计算的替代指标似乎是可靠的，应鼓励使用此类指标来预测患者的预后。对于 Qva/Q 严重受损的中度和重度 ARDS 患者，在评估 VR 时必须谨慎。在这种情况下，死腔可能会被高估。
ETCO2 与动脉 PCO2 之比
估算气体交换效率的另一个参数是计算潮气末与动脉 PCO2 的比值（PETCO2/PaCO2），该比值可衡量静脉混合和肺泡死腔对肺功能的影响。理想情况下，该比率应等于 1。Bonifazi 等人的研究表明，从轻度到重度 ARDS，PETCO2/PaCO2 比值都会显著下降。此外，PETCO2/PaCO2 与通过计算机断层扫描（CT）测量的非通气组织量和呼吸顺应性密切相关。随后的一项研究显示 PETCO2/PaCO2 比值、肺泡通气量和住院死亡率之间存在关系。PETCO2/PaCO2 比值每增加 0.01，死亡风险就会降低 1%。
目前，静脉体外膜肺氧合（VV-ECMO）的断流缺乏明确的标准，通常以可接受的血气分析和无过度吸气为基础。在最近的一项多中心研究中，Lazzari 等人发现 PETCO2/PaCO2 比值（临界值为 0.83）能够预测撤机。
呼吸机和患者自身引起的肺损伤
机械通气和自主吸气可能有害。机械功、机械功正常化（即机械功比）和食道压的测量对于减少 ARDS 患者的肺损伤至关重要。复张指标有助于充分建立机械通气。
机械功
机械功率是指在给定的 PEEP 条件下，呼吸系统在移动特定体积时耗散的能量。通常用焦耳/分钟（J/min）表示。呼吸系统内的能量耗散在调节和潜在促进呼吸机诱发肺损伤（VILI）方面起着至关重要的作用。机械功是考虑患者与呼吸机之间相互作用产生的主要通气变量的统一计算指标。它可以在被动条件下进行评估，并根据通气模式（压力或容量控制通气）使用代数方程进行分类。目前，最新的重症监护机械通气机可直接测量机械功，与传统的代数方法相比，其准确性尚可接受。
最近的研究表明，入院时的机械功与不同患者的住院死亡率有关。Urner 等人进一步探讨了重症监护期间机械功与死亡率之间的关系，结果显示，机械功大于或等于 17 焦耳/分钟时，每增加一天死亡风险就会增加。Pozzi 等人分析了 ARDS 患者在 MV 最初三天的通气变量临床过程，发现入院时的机械功比是唯一与重症监护死亡率相关的变量。到第 3 天，机械功比、肺泡死腔和 PaO2/FiO2 与预后相关。因此，对于 ARDS 患者，在机械通气的最初几天评估通气变量似乎对预测预后至关重要。
食道压和膈肌超声
与有创通气相比，保留自主呼吸具有优势。然而，吸气时用力过猛与食道负压（Pes）摆动和跨肺正压过高有关，可能导致患者自伤性肺损伤（PSILI）。PSILI 与器官功能障碍和死亡率增加有关。此外，仅靠监测气道压无法检测到过度吸气。
计算吸气过程中食道压的变化（ΔPes），即吸气开始时食道压与其最低值之间的差值，是测量吸气力度的最简单方法。在出现急性呼吸衰竭时，几种无创呼吸支持方法，如HFNC疗法、持续气道正压（CPAP）和无创通气（NIV），应能改善气体交换并减少吸气努力。Menga 等人在一项比较无创支持的交叉研究中表明，只有通过头盔提供的 NIV 才能减少 delta pes。在一大组接受头盔式 CPAP 的 COVID-19 ARDS 患者中，总压力（定义为患者产生的跨肺压与呼气末气道压之和）与不良预后独立相关。
通过测量跨肺压，临床医生可以评估肺复张效果。为此，评估清醒俯卧位的效果非常有用，COVID-19 ARDS 患者就是这样做的。俯卧位可减少腹侧肺泡过度充气和背侧肺不张，从而促进跨肺压力均匀化，改善氧合。此外，正如一组使用头盔式 CPAP 辅助的 COVID-19 ARDS 患者所证实的那样，俯卧位能显著减少呼吸功。食道测压法在评估吸气量和预防 PSILI 方面的作用日益得到认可，因此我们一直建议 ARDS 患者使用这项技术。
评估吸气努力的另一种可行方法是使用超声。然而，Steinberg 等人的研究表明，在 46 名受 Covid-19 ARDS 影响的机械通气患者中，膈肌增厚分数（DTI）、膈肌偏移和食道摆动之间的相关性很差。Poulard 等人也有类似的研究结果。因此，Delta Pes 监测对于评估辅助机械通气患者的 PSILI 仍然至关重要。
然而，膈肌超声仍是预测MV撤机的有效工具，最近的研究加强了这一证据。Mawla 等人发现，DTI 预测MV撤机的准确度可能以 13.5% 为分界线。另一项原创调查显示，不同膈肌超声指数的曲线下面积为 0.77，可预测拔管成功率。
复张：复张/充气比和基于 EIT 的 PEEP 滴定
Chen 等人提出了肺复张与充气比值（R/I 比值）这一无创方法，用于计算不同 PEEP 水平下的肺复张潜力。随后，R/I 比值经临床验证可准确检测仰卧位 ARDS 患者的肺复张情况。在之前一项研究的二次分析中，仰卧位和俯卧位两种 PEEP 水平下的 R/I 比值与 CT 扫描计算出的肺复张相关。此外，总体数据证实，ARDS 患者的肺复张性差异很大，对气体交换、呼吸力学和血流动力学的影响也不同。Zerbib 等人报告说，在 COVID-19 型 ARDS 患者中，R/I 比 > 0.62 预测肺复张度，AUC 为 0.80。高复张能力患者的氧合和呼吸系统顺应性均有所改善，而对于低复张能力患者，氧合的增加与心输出量的减少相关。这些数据证实，R/I 比值是医生选择适当 PEEP 水平、改善呼吸力学和氧合以及监测血流动力学和心输出量的重要辅助工具。
关于电阻抗断层扫描（EIT）作为滴定 ARDS 患者 PEEP 的有效工具，已有新的有趣证据。在一篇关于 108 例 Covid-19 ARDS 患者的原创文章中，通过递减 PEEP 试验，在 EIT 监测期间进行了 PEEP 滴定。作者将最佳 PEEP 定义为与塌陷-过度膨胀曲线交叉点相对应的 PEEP。他们还确定了通气区域分布最佳的 PEEP。有趣的是，在塌陷-过度膨胀交叉点发现的基于 EIT 的 PEEP 与顺应性最高的 PEEP 有很好的相关性，而 EIT 通气分布最佳的 PEEP 则高于前者。Jimenez 等人的研究表明，基于 EIT 的 PEEP 设置可降低 ARDS 患者的机械功，从而有可能减少该人群的 VILI 。文献中仍缺乏有关 PEEP 滴定技术临床效果的可靠数据。目前正在进行一项多中心随机对照试验，以了解使用基于 EIT 的技术或 PEEP/FiO2 表滴定 PEEP 的 ARDS 患者的临床疗效差异。
心脏监测
在 ARDS 患者中，血流动力学不稳定和低心输出量可能会进一步减少氧气输送并导致组织缺氧。旨在增加心输出量的策略通常包括输液和使用血管活性药物。因此，对 ARDS 患者进行血流动力学监测对于优化输液和心输出量至关重要。
液体反应性动态指数
正如 “脓毒症生存运动”（Surviving Sepsis Campaign）最近强调的那样，重症患者静脉输液的首选是平衡晶体液。最近也有人提倡危重病人净液体积聚的风险 。刻意选择自由输液策略与限制性输液策略在降低死亡率方面没有显示出益处 . 静脉输液量较少的患者可能会缩短重症监护室的住院时间和机械通气时间。这些因素强调了优化机械通气患者输液的重要性。
脉压变化和每搏容积变化（PPV、SVV）是预测输液反应性的既定指标，通常在潮气量大于 8 ml/kg的患者中得到验证。事实上，正如缩写词 LIMITS（低心率/呼吸频率比、不规则搏动、低潮气量机械通气、腹压增加、胸廓开放、自主呼吸）所指出的，低潮气量机械通气可能会降低这些测试的灵敏度。这可能会限制其在采用保护性通气策略（即 ARDS）的患者中的应用。不过，Wang 等人最近证实，在潮气量小于 8 ml/kg的患者中，PPV 表现良好。同样，如表 1 所示，Taccheri 等人的研究表明，在使用低潮气量（6 ml/kg）通气的患者中，与基线相比，使用 TVc 后 PPV 或 SVV 增加 20% 或 1 个点可很好地预测低潮气量通气患者的液体反应性。
正如 Lai 等人最近报告的那样，在呼气末正压较高（> 10 cmH2O）的机械通气患者中，降低 PEEP（即所谓的 PEEP 试验）可替代被动抬腿（PLR）来显示液体反应性。作者的研究表明，PLR 或 PEEP 从 10 cmH2O 下降到 5 cmH2O 后，心脏指数都会明显增加，而且具有很高的灵敏度和特异性（表 1）。Perez 等人认为，这些结果的有效性还有待进一步证实，因为原始论文中研究对象的呼吸顺应性较低。
中心静脉血氧饱和度
中心静脉血氧饱和度（ScvO2）是衡量未配备肺动脉导管且无法获得混合静脉血氧饱和度（SvO2）的患者供氧是否充足的重要指标。最近有人对其在机械通气期间的可靠性表示担忧：研究表明，当胸内压增加时，ScvO2 和 SvO2 之间的差异可能会增大，尤其是在采用高 PEEP 时。然而，除了 ScvO2 的绝对值外，其对诊断操作的响应变化也可提供有用的血流动力学信息。最近的一项前瞻性研究表明，PLR 后 ScvO2 的增加（ΔScvO2）是液体反应性的良好预测指标，并且与心脏指数的增加相关。这些发现和作者发现的临界值（+ 4%）与 Pan 等人的荟萃分析结果相当，作者在荟萃分析中表明，液体挑战（500 毫升）后的 ΔScvO2 可以充分预测液体反应性。液体反应性和心排血量充足性的另一个可能指标是静脉-动脉二氧化碳差（Pv-aCO2）以及动脉-静脉氧含量差值（Ca-vO2）。在 COVID-19 的 ARDS 患者中，Pv-aCO2 与 Ca-vO2 的比值与死亡率显著相关，AUC 为 0.89（95% CI 0.598-0.774，P = 0.001）。作者发现的最佳临界值为 2.1 mmHg/m。
超声与液体反应性
使用左心室流出道（LVOT）速度时间积分（VTI）可半连续测量液体挑战或被动抬腿后的每搏容量（SV）及其变化（ΔSV）。因此，它是评估液体反应性的一种有价值且经过充分验证的测量方法。最近，有研究表明，在一组手术患者中，LVOT-VTI 时间变化与其他液体反应性参数（如 PPV）有很好的相关性。然而，LVOT-VTI 测量并不总是很容易评估，而且可能会受到操作者之间差异的影响。最近，颈动脉收缩舒张期（CSD）血流的测量被证明是 LVOT-VTI 的有效替代指标，而且更容易测量。进一步的研究可能有助于验证这一参数，并将其用于评估输液反应性。
下腔静脉直径的呼吸变化（ΔIVC）很容易测量，只需很少的胸部超声专业知识。它可以提供有关心脏前负荷的重要信息。然而，在低潮气量通气患者和自主呼吸患者中，其灵敏度较低。Taccheri 等人的报告显示，与 PPV 和 SVV 相似，ΔIVC 也可能适用于低潮气量通气的患者，从而提高了其在 ARDS 患者中的适用性。作者发现，当应用潮气量小于 6 毫升/千克时，ΔIVC 预测 TVc 或 PLR 后液体反应性的 AUC 分别为 0.76 和 0.86（表 1）。
毛细血管再充盈时间
毛细血管再充盈时间（CRT）是外周组织灌注和微循环的一个简单评估指标。与单独监测乳酸水平相比，监测重症患者的毛细血管再充盈时间可减少器官功能障碍和死亡率。在一项前瞻性观察研究中，Raia 等人发现，500 毫升液体挑战后 CRT 的下降与液体反应性直接相关。在测量结果的总方差中，操作者依赖性（读数器内方差）所占比例较低（0.5%），因此强调了这一用于评估体液反应性的无创参数的可靠性。在血管舒张性休克患者中使用 CRT 时必须谨慎。Fage 等人的研究表明，在脓毒症患者中，只有记录到平均动脉压 (MAP) 或心脏指数 (CI) 大幅上升时，CRT 下降与输液或血管活性药物之间的相关性才是一致的。相反，如果患者的平均动脉压（MAP）和心脏指数（CI）与基线值相比增幅小于 15%，则 CRT 与输液和血管活性反应之间的相关性很低。CRT 是微循环功能障碍的间接指标。 在 282 名重症患者中，使用侧流暗场成像技术突出显示了 CRT 与微循环损伤之间的相关性。CRT与微血管流量指数（MFI）独立相关。入住重症监护室的患者中，CRT 较高的患者死亡率较高。与 COVID-19 相关的 ARDS 患者也有类似的发现，尽管血流动力学稳定，乳酸水平正常，但 CRT 和微循环指数（如 MFI）受损，导致组织灌注改变。
因此，CRT 是评估输液反应性的有用且易于测量的参数之一，必须鼓励使用它，但对于血管舒张性休克患者则需谨慎。对于后者，通过监测 CRT 来检测液体反应性可能会因检测灵敏度降低而导致假阴性。
结论
对于患有 ARDS 的患者，有害的机械通气与正液体平衡可能会加重肺损伤。因此，对这些患者进行仔细的呼吸和血流动力学监测至关重要。
SpO2/FiO2 比值是评估气体交换的 PaO2/FiO2 比值的有效替代指标。校正分钟通气量和通气比值是估算死腔分数的两个有价值的替代指标，它们在 ARDS 患者中的预后价值已得到广泛认可。机械功直接测量机械通气输送到肺部的能量，因此能够预测有创通气患者的 VILI。由于算法可以直接在机械呼吸机中实施，因此计算起来非常容易。在接受无创机械通气的患者中，食道压的作用对于估算 P-SILI 至关重要。
除了呼吸变量监测外，液体管理对于检测 VILI 也很重要。液体反应性动态指数也适用于在低潮气量下进行保护性机械通气的患者。越来越多的证据表明，在 PLR 或液体挑战后，ΔscvO2 和 CRT 是有效的。这些易于评估的参数在呼吸衰竭患者中的作用可能会越来越重要，尤其是在无法进行强化监测的不利条件下。
01
SpO2/FiO2比值，校正的分钟通气量和通气比是用于估计ARDS患者气体交换的有效替代指标，对于皮肤色素较深且中重度ARDS的患者需要谨慎处理。
02
必须仔细监测无创呼吸支持和机械通气期间食道压的变化，以评估接受机械通气的ARDS患者的PSILI和VILI。
03
应鼓励ARDS患者使用液体反应性的动态指标。在潮气量较低的机械通气患者中，脉搏压变化和每博量变化也得到了验证。
04
PEEP测试是机械通气患者被动抬腿的一种可能替代方法。预测液体反应性的两种微创替代方案是被动抬腿或液体挑战后中心静脉氧饱和度和毛细管再充盈时间的变化。
来源：Chiumello. Recent advances in cardiorespiratory monitoring in acute respiratory distress syndrome patients. J Intensive Care 2024;12:17