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【专题笔谈】急性呼吸窘迫综合征:如何选择最佳呼气末正压

 洞天禅悟 2016-10-26

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文章来源 : 中华结核和呼吸杂志, 2016,39(09): 663-6

作者詹庆元 冯莹莹


ARDS是一种常见的呼吸危重症,2012年柏林标准[1]定义为临床发病或呼吸系统症状新发或加重后1周内出现双肺致密影,无法用胸腔积液、肺叶/肺不张或结节解释,也无法用心力衰竭或体液过负荷(需要客观评估来除外静水压升高引起的肺水肿)来完全解释的呼吸衰竭,其氧合指数(PaO2/FiO2)不超过300 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),且呼气末正压或持续气道正压≥5 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)。这一定义分别从发病时间、胸部影像学、引起肺水肿的原因和氧合状态4个方面对ARDS重新进行了定义,并基于氧合指数对ARDS的严重程度进行了轻、中、重度分级,病情的严重程度与病死率直接相关[2],重度ARDS病死率甚至高达45%[1]。机械通气是改善ARDS氧合状态的主要手段之一,早在1998年就有学者提出小潮气量、限制平台压的通气策略可以降低病死率[3],目前这种保护性肺通气策略已经得到广泛认可,但另一主要通气参数——呼气末正压(positive end-expiratory pressure, PEEP)的选择却仍存在争议。


一、ARDS的病生理改变与使用PEEP的目的

在ARDS急性期,支气管上皮和肺泡上皮细胞脱落,肺泡通透性增加、Ⅱ型肺泡上皮细胞损伤脱落后分泌的表面活性物质减少等多种原因造成肺泡水肿、萎陷[4],使得功能残气量减少、肺内分流增加等,临床出现难治性低氧血症。在机械通气时,使用PEEP打开萎陷的肺泡、减轻肺泡水肿和渗出,是改善ARDS患者氧合的重要手段。此外,使用足够的PEEP来维持水肿塌陷的肺泡开放,以避免肺泡反复开闭所致的肺损伤。因此临床希望选择一个"最佳PEEP",既能充分复张肺泡、维持肺泡开放,又能减少肺损伤、避免肺过度充气,并达到该病理状态下最大的肺顺应性和最佳氧合,同时改善或稳定血流动力学,实现最大的氧输送,使心肺同时达到最佳状态。但由于ARDS的复杂性,几乎不可能找到这个理想的"最佳PEEP"。


二、ARDS机械通气时PEEP的选择

首先,PEEP的选择取决于肺部的可复张性。不同ARDS患者肺组织的可复张性有明显差异,对PEEP的反应也相差甚远[5]。不合理地增加PEEP反而会通过增加肺泡应力、潮气量范围内肺泡反复张开-塌陷等机制造成肺损伤进一步加重。ARDS肺部病变范围越广,氧合指数越低,死腔越大,呼吸系统顺应性越差,肺部的可复张性越大,对PEEP的反应越好,增加PEEP水平能明显减少肺泡反复张开-塌陷;而对于轻度ARDS,肺组织可复张性较低,对PEEP反应不佳,增加PEEP则增加了肺泡应力[6]


其次,针对每例ARDS患者面言,其肺内病变具有不均一性,这种不均一性是影响PEEP效果的重要因素。在重力依赖区(仰卧位时位于靠近背部的肺区),调节PEEP使得呼气末跨肺压(即肺内压和胸腔内压力之差)>0 cmH2O,肺泡保持打开的状态;而同样的PEEP在非重力依赖区(仰卧位时位于靠近前胸及肺尖部的肺区)则可能导致呼气末跨肺压偏高,肺泡受到明显的牵张,增加气压伤的发生风险。单一的PEEP很难解决ARDS复杂的肺形态学变化引起的各种问题,因此并不存在能同时满足肺内不同部位对呼气末正压的所谓"最佳PEEP"。


三、临床常用的PEEP滴定法

临床上有多种PEEP滴定法,其关注点不完全一致:根据氧合情况调节PEEP如ARDSnet提出的FiO2-PEEP关联表[7];根据呼吸力学调节PEEP如肺开放法[8]、ExPress法[9]、应力指数法[10]和静态压力-容积曲线法[11]等;根据跨肺压来调节PEEP如食管测压法[12];根据肺水肿和肺充气情况来调节PEEP,如超声[13]等影像学方法。关注点不同、使用的方法不同,滴定得出的"最佳PEEP"就可能有所不同,并不尽如人意。


1.FiO2-PEEP关联表:

ARDSnet提出的FiO2-PEEP关联表(表1)是一简单可行地选择PEEP的方法,方法是根据患者的目标动脉血氧分压(55~80 mmHg)或指尖氧饱和度(88%~95%)来选择吸入氧浓度和PEEP水平。临床操作简便,使用广泛。

2.肺开放法:

是使用小潮气量避免肺泡过度扩张,同时选择一个PEEP使肺泡得到最大复张以减少反复开闭引起的肺损伤。一项研究结果证实,在传统小潮气量策略的基础上,限制平台压在30 cmH2O以内和在40 cmH2O以内,住院期间的全因病死率和气压伤的发生率并无差别,而高平台压组的平均PEEP更高、氧合改善更充分,低氧相关合并症的发生率有所降低[7]。另一项研究同样采用小潮气量策略,但限制平台压在30 cmH2O以内,对比高PEEP或低PEEP组间的临床预后虽然没有差异,但高PEEP组在早期的氧合指数、呼吸系统顺应性等都要明显优于低PEEP组[8]。这说明在保护性肺通气策略的前提下,使用更高的PEEP使肺泡尽可能地最大复张,氧合情况更好,而合并症并没有因此增加,使用肺开放法调节PEEP切实可行。


3.床旁PEEP调节法(ExPress法):

ExPress法也是基于小潮气量通气策略,根据理想体重设定潮气量后逐渐增加PEEP使平台压达到28~30 cmH2O。与避免肺泡过度扩张的低PEEP组相比,组间的病死率虽然没有差别,但PEEP递增组的肺顺应性、氧合情况等肺功能指标更好,机械通气时间和器官功能衰竭时间更短[9]


4.应力指数法:

呼吸机上最常见的波形之一——压力-时间(P-t)曲线同样能指导PEEP调节。采用恒定流速、非弹性阻力恒定的容控模式,无自主呼吸情况下P-t曲线的形态取决于肺顺应性,曲线的曲度即是应力指数:P-t曲线为直线时,顺应性恒定,受到的应力最小;向上凸意味着随着压力升高、顺应性增加,受到的应力较小;向下凹的曲线则意味着随着压力升高、顺应性降低,应力较大。一项动物试验从肺组织学和灌洗液炎症因子水平证实了当应力指数在0.90~1.10之间时,呼吸机相关肺损伤最小[14]。而另一项动物试验则验证了应力指数在<1和>1时,与可复张容积和新出现过度通气的容积均有极好的相关性[15],提示应力指数是指导PEEP调节的良好工具。在临床应用时,选择流速恒定的容量控制模式,初始设置为潮气量6 ml/kg、呼气末正压5 cmH2O,取流速-时间曲线的平直部分对应的P-t曲线,计算其曲度(应力指数)并据此对PEEP进行调整,计算应力指数为0.90~1.10,既不出现明显的肺泡过度扩张、也避免了大量的肺泡反复开闭。与FiO2-PEEP关联表相比,应力指数法得出的PEEP更符合生理改变,能减少局灶性病变的ARDS在机械通气时出现的肺泡过度充气[10]


5.静态压力-容积(P-V)曲线法:

在动物模型和ARDS患者中,静态P-V曲线能良好地反映呼吸系统的弹性阻力与容积的关系,其吸气支的低位拐点(LIP)意味着塌陷的肺泡单位重新开放的平均开放压,而高位拐点(UIP)则是肺泡出现牵拉和过度扩张的标志。设置PEEP略高于LIP,以避免肺泡反复开闭引起的肺损伤;同时限制潮气量使得吸气末容积对应的压力(即平台压)低于UIP,以避免肺泡过度牵拉扩张。由于静态P-V曲线不含气体流动带来的非弹性阻力,如气道阻力以及惯性阻力,在临床的应用有所受限。


6.食管测压法:

跨肺压,也就是肺内压和胸腔内压之差,决定了肺泡的张开和塌陷。在机械通气时,肺内压与机械通气参数设置有关,因此直接监测胸腔内压对了解肺泡受力情况、是否存在过度扩张或反复开闭有重要意义。食管内压是反映胸腔内压的一项良好指标。一项前瞻性随机对照试验对比了食管内压指导的PEEP调节和FiO2-PEEP关联表这两种PEEP调节法,食管测压组通过调节PEEP使呼气末的跨肺压保持在0~10 cmH2O,吸气末跨肺压不超过25 cmH2O。结果发现,食管测压组的PEEP更高、氧合更好、呼吸系统顺应性更好,究其原因可能在于食管测压组的呼气末跨肺压在24、48和72 h均>0 cmH2O,肺泡处于开放状态;而对照组均为负值,说明在呼气末仍存在着较多的肺泡塌陷[12]


四、不同PEEP滴定法的对比

ARDSnet提出的FiO2-PEEP关联表作为滴定PEEP的标准方法,常与其他的滴定方法进行比较:与肺开放法相比,肺开放法滴定得出的PEEP水平更高,氧合改善更明显[7],虽然高PEEP水平对氧合的改善好,但是低PEEP组总体生存率和出院率更高[8];与ExPress法相比,ExPress法滴定得出的PEEP对于改善肺功能、缩短机械通气时间和器官功能衰竭时间有益,但若根据氧合指数进行亚组分析,可以发现组间病死率差异并不明显[9]


对临床常用的ExPress法、应力指数法、食管测压法和肺开放法进行比较发现,前3种滴定方法与肺的可复张性相关性较差,无法体现ARDS的不同严重程度;而根据肺开放法设置的PEEP与肺的可复张性有一定关联,相较于其他方法更能体现出ARDS的不同严重程度。对于重度ARDS,不同方法所设置的PEEP没有明显差异;对于轻中度ARDS,用肺开放法来设置PEEP可能更为合适[16]。另一项研究比较了FiO2-PEEP关联表、ExPress法和最大肺顺应性法设定PEEP时的应力指数、跨肺压等指标,发现基于呼吸力学设置PEEP的后两种方法氧合指数更高,但是ExPress法出现了二氧化碳分压升高、应力指数升高、肺顺应性下降、心排量下降,提示存在较明显的过度充气,而且对血流动力学存在不良影响。因此,最大肺顺应性法可能是三者中相对效果确切而且安全的PEEP滴定方法[17]。对比不同的PEEP调节方法可以发现各有所长,目前并不存在十全十美的调节方法。


五、最佳PEEP只是梦想

由于ARDS病变的不均一性等因素的影响,要实现针对ARDS个体化的"最佳PEEP"只能是一个梦想。而且PEEP的高低对院内病死率的影响尚不确定[18],这可能与PEEP不论高低都会通过不同机制导致肺损伤有关,因此无法断言孰优孰劣。对于氧合指数<200 mmHg的中重度ARDS而言,使用高PEEP可能获益更多,氧合的改善能够减少ARDS补救治疗措施(俯卧位、高频通气等)的使用;而当小潮气量联合PEEP治疗的肺保护性通气策略应用到极致时,则需要开放思路,关注肺保护通气以外的治疗策略:一是复张肺泡,改善肺组织的不均一性,除了PEEP,还可以通过肺复张、俯卧位通气、高频振荡通气等多种方式来实现这一目的;其次是肺休息策略,即通过高频振荡通气、体外膜肺氧合、体外CO2清除术等方法来维持氧合,采用超保护通气以减轻肺损伤、改善预后[19]。当然这样的结果还需要进一步的临床验证。


参考文献(略)


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