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河北医科大学第四医院重症医学科 朱桂军 本文转自：重症医学 ID：CCM_China  重症行者翻译组 摘要 自机械通气首次描述以来，我们对这种生命支持形式正面和负面影响的理解不断在发展。为了维持肺部的“正常”通气和“正常”血气测量，患者通常需要比健康成人自主呼吸所预期的更高的气道压力和潮气量。在机械通气的早期阶段，目标是使血气正常化，但在过去的几十年中，我们对机械通气的有害影响有了更好的认识。我们发现，实际上可能会使氧合恶化并减少二氧化碳清除的较低的潮气量可以降低机械通气造成的损伤程度。这在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）背景下得到了很好的描述和认同，但是越来越多的证据表明，除了需要机械通气的ARDS患者，对肺部正常的普通麻醉患者或肺部疾病患者使用更高的潮气量是有害的。最后，自诱导肺损伤的概念已经成为一种机制，通过该机制产生大的胸腔负压以获得更大的潮气量可导致肺损伤加重。鉴于越来越多的支持性证据基础，我们建议努力实现对所有肺损伤患者或无论何种任何原因进行机械通气的患者实施小潮气量通气。 引言 正压机械通气（PPV）的目标是安全地为生命支持提供足够的肺泡通气。目前实施PPV的方法通常是基于正常呼吸模式，即潮气量（VT）以特定呼吸频率递送。然而，在历史上，VT设置通常是正常的2倍或更多，以努力消除肺不张和/或增加每分钟通气以克服疾病引起的死腔，受损的通气 - 灌注和分流的影响。在20世纪的最后十年，越来越明显的是过大的潮气量会导致严重的肺损伤。从关注急性呼吸窘迫综合征（ARDS）开始，下面详细描述的一些临床试验已经清楚地证明了生理范围内的VT（6-8ml / kg预测体重（PBW））和2倍VT比较产生了明显更好的结果。这种“保护”肺的理念（有时是在权衡利弊中接受较差气体交换）现已扩展到其他肺部疾病甚至是正常患者（例如麻醉患者）。在这篇综述中，我们探讨了一个假设，即生理性VT是几乎所有接受PPV的人的最佳方法。 正压机械通气和潮气量的演变：早期概念 安德烈亚斯·韦萨里斯（Andreas Vesalius）是1543年首次描述人工通气的人之一，当时他报道使用“管或藤茎”直接插入能被吹气的气管中允许肺部“再次膨胀并吸入气体”。尽管早期描述的是正压通气，机械通气没有取得重大进展直到19世纪中期描述的负压通气。机械通气的首次广泛使用是在1928年开始的脊髓灰质炎流行期间的负压通气-“铁肺”。 20世纪初，正压式呼吸机作为无创性设备（Draeger Pulmotor）首次用于煤矿工人的煤气中毒短期救援。但是，直到20世纪40年代和50年代，有创PPV才被广泛使用，到20世纪60年代，它在很大程度上取代了负压通气，以支持呼吸衰竭患者。 到20世纪中期，许多关于正压通气（PPV）管理的文献来自手术室。当时很明显，麻醉麻痹患者容易发生肺不张和低氧血症。虽然PEEP可以减轻，但血流动力学问题限制了其使用。因此，20世纪中期的麻醉建议是尽量减少PEEP，并对接受全身麻醉的患者进行通气，潮气量为10-15 ml / kg PBW，通常伴有叹息呼吸。 随着重症监护病房的发展，手术室PPV策略被转移到这些单位，以管理各种呼吸衰竭患者。因此，从20世纪70年代早期到20世纪90年代，建议使用这种相同的较大潮气量，理由是“数千名通气患者没有发生肺损伤”。 模式转换：从血气“正常化”到肺保护 人工呼吸方法的初期，很明显提供不加选择的潮气量是有害的。在1744年，John Fothergill表示担心使用壁炉风箱来支持呼吸可能是有害的，并建议口对口支持，以确保呼出气的容积不会超过救援人员的容积。1829年，巴黎的Leroy指出，“无知者手中的风箱可能成为致命的武器”。作为Hutchinson早期测量上述肺容量的工作的一部分，他证明通过风箱增加容积导致肺部气体极度泄漏（气胸）。1987年，Kolobow等人研究表明，正常绵羊在潮气量为50-70 ml / kg通气时因严重肺损伤导致迅速恶化和死亡，而10 ml / kg通气则保持稳定。这个高VT实际上接近正常吸气容积并产生相当于总肺容量的吸气末肺容量。虽然在现代实践中使用如此高的潮气量似乎很荒谬，但在当时情况下潜在的危害肯定不明确。在随后涉及正常绵羊的更为详细的研究中，Kolobow的研究小组还发现，VTs仅略大于正常（9-15ml / kg PBW），想对于接近正常静息VT的潮气量比较，可导致严重的肺损伤。 一项研究中，Dreyfuss等人清楚地证明了导致肺损伤是容积变化而不是施加的压力。经受高气道压力和正常胸壁力学的动物产生高潮气量和严重损伤。相比之下，对照动物有胸壁束带，尽管有相似的高气道压力，但可防止潮气量过大，且没有经受损伤。这些观察结果导致了PPV应力和形变的概念。应力是施加于肺泡结构的压力（即跨肺压），形变是导致的拉伸或容积变化。现在认为呼吸机引起的肺损伤（VILI）是过度动态形变（潮气量）和过度静态形变（吸气末肺容量）的结果。最近的研究还表明，在发生这种损伤时，加速力，呼吸频率，呼气末正压（PEEP）不足和血管因素均参与其中。此外，VILI与细胞因子的产生有关，可以产生全身炎症和多器官功能障碍（生物损伤）。这些概念推动了管理建议范例的转变，从“血气正常化”到肺保护性通气。 ARDS患者 许多关注人类肺保护性通气策略的文献来自对急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的研究。ARDS的特征是急性呼吸窘迫，缺氧和肺顺应性下降，最初于1967年在成人中描述。有趣的是，这一初步描述评论了PEEP的明显益处，但是没有讨论这些患者的潮气量，其范围为167-1000毫升。 最佳潮气量的方法继续发展。实际上，考虑到上面“婴儿肺”概念，有意义的是，针对潮气量与功能性充气肺相匹配，而不是与理想的正常肺相匹配的潮气量将是最佳方法。一种方法是在视觉上或生理上测量功能性肺大小并将潮气量设定为功能性肺的一部分。一种更简单的策略是假设肺顺应性与功能性肺大小相关，并用它来衡量潮气量。潮气量与静态肺顺应性（CRS）的关系是驱动压力（ΔP= VT / CRS =平台压力减去PEEP）。在几项评估机械通气管理策略的临床试验的回顾性重新分析中，驱动压比潮气量，平台压或PEEP与存活率更加相关。如果驱动压力过大（例如> 15-19cm H2O），即使是6-8ml / kg PBW的正常VT也可能是过大的。   非ARDS患者 虽然对ARDS患者使用小潮气量有共识意见，那么肺部正常或非ARDS肺损伤且正在接受机械通气的患者呢？重要的是，在几乎所有这些临床情景中，潜在的损伤通常是异质性的，因此可能存在上述针对ARDS的PPV区域过度扩张的可能性。实质上，机械通气本身的需求可能是ARDS的风险因素，因此预先使用小潮气量管理这些患者可能是明智的。 手术室 全身麻醉主要通过呼吸肌张力的丧失影响肺部生理。如上所述，这种肌张力的丧失，加上正常潮气量下控制潮式呼吸可导致进行性肺不张，生理分流和血液中动脉氧张力降低。使用足以重新打开塌陷肺泡腔压力的定期大容量呼吸恢复氧合，并且当患者以恒定的大潮气量进行通气时，氧气张力下降梯度逐渐减少消失。 在其他几个较小的报道之后，术中保护性通气（IMPROVE）试验证明，通气潮气量10-12 ml / kg且无PEEP，和6-8 ml / kg潮气量，PEEP6-8 cm H2O的患者比较，术后呼吸衰竭和住院时间延长风险更大。随后，对接受普通外科手术的患者进行的大型荟萃分析发现，术后肺部并发症发生率与潮气量增加之间存在剂量 - 反应关系。和这些观察结果一致的一项研究表明，与传统策略相比，在潜在器官供体中使用肺保护策略（VT 6-8 ml / Kg PBW和8-10 cm H2O的PEEP比较）可增加可用于移植的肺数量（VT 10-12ml / Kg PBW和PEEP 3-5cm H2O）。 全球范围内每年进行的手术超过3亿。因此，在全身麻醉期间优化肺保护所获得的任何增量益处将极大地降低损伤。幸运的是，到2013年，PEEP和小潮气量用于术中通气的情况随着时间的推移而显着增加。 ICU 如果在没有任何急性肺部病程的患者，手术时间较短的较大潮气量会导致呼吸机肺损伤，那么对于ICU中没有ARDS的患者也是如此。在20世纪90年代早期的一项研究中，外科ICU中的插管患者被随机分配到12 ml / kg与6 ml / kg PBW的潮气量。研究人员发现小潮气量的常规使用似乎是安全的。实际上，在没有ARDS的通气患者中，小潮气量的保护性通气与更好的临床结果相关。在另一组没有ARDS的患者中，肺保护组的平均潮气量为6.45ml / kg，而对照策略为10.60ml / kg PBW。在这项研究中，ARDS发展的主要风险因素是大潮气量，每mL超过6 mL / kg预测体重的优势比为1.3。随后的两项回顾研究再次证实了这样的结论。 最近的一项大型试验表明，在非ARDS机械通气患者中小潮气量和和中潮气量比较没有任何益处。由于两组VT之间的平均差异很小，因此应谨慎使用这些结果推断大VT差异的潜在影响。 自诱导肺损伤 越来越公认的临床挑战是具有高通气需求的机械通气患者，其产生的自发或辅助潮气量大于被认为安全的的潮气量（通常大于8-9ml / kg PBW）。这通常与过度的最大跨肺压（通常大于25-30 cm H2O）密切相关。虽然为了响应患者呼吸努力，可以通过呼吸机压力过度设置医源性地诱导（或放大），但是导致患者过度通气需求的原因可以是多因素的。其中包括代谢需求（例如高VO2或VCO2，酸中毒），疼痛（包括气管插管的存在），焦虑，神经损伤，患者 - 呼吸机不同步以及呼吸系统/刺激受体活动紊乱导致的呼吸困难。全身炎症反应综合征也可能通过作用于呼吸控制系统的炎症反应以及通过对保护性脑干反射的妥协作用来限制过度潮汐拉伸（即Herring-Breuer反射）。 为了更好地了解自发性无辅助呼吸是否会引起与VILI相似的肺损伤，Kolobow的研究小组在绵羊脑干给予小量酸输注，这使得每分钟通气量增加了大约300％。每次注射后潮气量瞬时增加至15.7ml / kg，并且在研究期间保持在9.1ml / kg以上。对照组的绵羊进行类似的酸输注，但是麻痹以防止过度充气并给予8ml / kg通气。高VT组出现逐渐加重的缺氧和严重的肺损伤，而那些VT正常的没有发生损伤。在ARDS的兔模型中，结合呼吸频率和潮气量的增加，强烈的自主呼吸努力产生的高跨肺压导致肺损伤加重。 在患者中，越来越清楚的是，肺泡组织的过度潮汐运动和最大膨胀（动态和静态应变）即使在很大程度上是通过自发性努力（自诱导肺损伤 - SILI）产生的也会引起损伤。然而，在存在自发努力的情况下，损伤的模式可能不同。气道正压通过区域肺力学和对抗非依赖区域中优先移动的被动膈肌运动分配气体。相反，自发性努力导致膈肌更均匀的收缩和胸膜压力降低，气体分布受到局部胸膜和肺泡力学的影响。因此，尽管在自发呼吸或整个机械呼吸期间整体跨肺泡压可能相似，但自发呼吸患者的区域跨肺泡压力可能相差很大，尤其是在那些肺损伤明显的异质性患者中。 自发努力的分布效应可有利于改善轻度肺损伤的通气 - 灌注匹配。然而，在更严重的肺损伤中，这些分布的努力也可以产生呼吸摆动。这可能导致相关的依赖区域的潮汐复张和局部过度拉伸，以及相应的非依赖区域的快速塌陷。重要的是，这可在不引起整体潮气量显著变化的情况下发生，并且认为这种快速循环充气 - 放气能促进肺损伤。 剧烈的吸气努力也可能产生其他负面影响。如果呼吸频率太快而不能在呼吸之间完全排空，则过多的潮气量会产生气体馅闭，这促进了进一步的肺泡过度膨胀。伴随着过度吸气努力，膈肌刺激增加，特别是在存在呼吸机 - 患者不同步的情况下，可导致呼吸肌疲劳和损伤。最后，由吸气努力引起的跨肺血管压力波动的增加可使血管渗漏加剧。 PEEP不足可通过局部肺不张导致SILI，在潮气量输送过程中产生周期性肺泡开放/塌陷损伤。努力吸气时胸腔负压下呼吸跨肺泡压力的存在可以进一步加剧这种损伤。肺泡塌陷也会增加呼吸驱动，产生大的肺泡内压力负值，可以将水肿液吸入这些肺泡，并随后加重损伤的异质性。总之，这些概念和不断增长的证据基础表明了这一点，SILI是一种真实的现象，不仅受过量潮气量的影响，还受到剧烈的胸膜负压力波动的其他影响。 SILI的潜在影响不仅存在于插管患者中，也存在于接受无创通气（NIV）的患者中。使用NIV，几乎不可能控制患者接受的潮气量，而在ARDS患者中，高的过度的潮气量与NIV失败独立相关。肺损伤患者的死腔分数往往增加，这导致更高的分钟通气量要求，以实现足够的肺泡通气。NIV未能减少这种死腔，但加温，加湿的高流量鼻导管（HFNC）已经出现并可作为冲洗和减少生理死腔的方法。实际上，与接受NIV的患者相比，通过HFNC接受氧气的ARDS患者的呼吸困难和呼吸频率降低。此外，他们的插管和死亡率降低。尚不清楚这些发现是否代表更好的装置耐受性和更少的呼吸机相关并发症，或死腔的减少是否导致潮气量减少和SILI减少。 肺部是否有可能适应过度伸展并减少损伤的可能性？例如，高海拔居民的平均肺泡通气量高于海平面居民25％或更多，潮气量超过8 ml / kg PBW。同样，慢性脊髓损伤患者似乎也忍受了数十年的大潮气量模式。在动物实验中另一个有趣的观察结果是，以非常低的流速输送的大潮气量比生理吸气流速的大潮气量具有更小损伤潜能。这表明，如果给定时间和/或适当的通气模式，肺泡毛细血管结构可能适应更大的伸展。虽然这是一个有吸引力的概念，但缺乏在短期ICU环境中适用大VT的证据。 对于辅助呼吸需要高潮气量的机械通气患者，临床医生应该做些什么？首先，临床医生应该修正可修正的问题：减少不必要的吸气压力，尽可能使输送的潮气量与患者的努力同步，优化PEEP，减少过度驱动的原因（例如疼痛，激动，气管插管刺激，代谢需求，酸中毒）。在非插管患者中，使用HFNC可能优于NIV，以减少死腔通气，从而减少呼吸驱动。 一旦所有这些问题得到解决，临床选择就是减轻（或消除）药理学上的呼吸驱动（镇静剂，阿片类药物，神经肌肉阻滞）或与大VT一起存在的因素。呼吸驱动的药理减轻（或消除）伴随着另一组可能延长机械通气并损害长期肌肉功能的并发症。因此，选择主要是确定两个害处中较小的一个。如果潜在的损伤不严重，平台和驱动压低，并且潮气量升高适度（即≤10ml/ kg PBW），选择是可以容忍过量的潮气量。相反，严重的肺损伤伴高跨肺驱动压或平台压和/或潮气量≥12ml/ kg PBW可能是呼吸驱动药理减轻的指征。正在研究的另一种方法是使用低流量的体外CO2清除系统来减少对肺泡通气的需求。 结论 机械通气可以维持急性呼吸衰竭患者的生命。然而，机械通气患者的主要问题是呼吸机引起的肺损伤的风险在很大程度上是由过度的动态和静态应变引起的。限制潮气量可以改善这种损伤，但实际上可能导致气体交换恶化。迄今为止的证据表明，这种低潮气量权衡在ARDS中显然是有利的，并且可能对其他形式的呼吸衰竭甚至是正常肺（麻醉的手术患者）有利。因此，几乎所有患者的潮气量的“默认”设置应该在正常的生理范围内（6-8ml / kg PBW）。可能存在例外情况，举例说明是驱动压或平台压过高的患者，其潮气量可能更低。相比之下，如果跨肺压不高，可以允许呼吸驱动需要较高潮气量的患者适度增加VT，以避免镇静/麻痹。 完 |
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