孤立性脑损伤患者的脑-肺相互作用和机械通气

       ABI，如创伤性脑损伤（TBI）、脑出血、蛛网膜下腔出血（SAH）和急性缺血性中风，是一个严重的公共卫生问题；发病率和死亡率很高，幸存者经常经历广泛的神经障碍。已经表明，BI 不局限于中枢神经系统 ，还可能延伸到远端器官和系统，并可能最终导致颅外并发症，包括呼吸、心脏、肾脏、淋巴和肝脏损伤（图 1）。脑-肺相互作用的病理生理学很复杂，涉及 NPO、免疫反应、炎症、神经退行性变、神经递质和自主系统功能障碍。

      在所有潜在的目标器官和系统中，肺似乎是 BI后最容易受到损伤的。胸部并发症在 ABI 患者中非常普遍。BI 会引起呼吸系统力学的变化，例如增加弹性和气道阻力，并导致全身和肺部炎症，以及肺静水压力和内皮通透性增加。另一方面，BI 患者全身性和肺部炎症的影响会产生全身性炎症环境，使肺部更容易受到二次神经重症监护程序的影响，这些程序会增强炎症，例如 MV。事实上，BI 患者的 MV 提出了许多独特的挑战。呼吸机设置应针对潜在的脑血管不良影响、通气与颅内循环、脑自动调节储备和脑顺应性的相互作用，以避免颅内高压和脑血流量 (CBF) 减少 。不幸的是，有和没有呼吸损伤的 BI 患者的最佳通气策略仍不清楚。虽然保护性通气不能轻易应用于 BI 患者，但目前的知识表明它可以增加神经生理保护，并且似乎更适合 BI 危重患者。

急性脑损伤中的肺损伤

呼吸机相关性肺炎

       ABI 患者呼吸机相关性肺炎的发病率在 21% 和 60% 之间变化 ，合并发病率为 36%。

神经源性肺水肿

       NPO 被定义为在中枢神经系统的各种病变（例如中风、SAH、硬膜下出血、癫痫持续状态、中枢神经系统感染和 TBI 后，富含蛋白质的液体渗入肺间质和肺泡腔）) 。NPO 的诊断基于存在呼吸窘迫、低氧血症、双肺弥漫性浸润的双侧肺泡混浊，以及在没有其他 ARDS 原因的情况下缺乏左心衰竭的证据。

急性呼吸窘迫综合征

       ABI 患者 ALI 的发展与死亡率和严重残留神经功能障碍的有关 。在 ABI 患者中，神经系统事件的严重程度可能以初始 GCS 和初始脑CT异常为特征，并已被确定为 ALI/ARDS 发展的危险因素。此外，血管活性药物的使用、药物滥用史和高血压已被描述为发生急性呼吸衰竭的额外风险参数 。最后，ALI 发展的预测因素包括老年、心脏骤停、心力衰竭、慢性阻塞性肺病、心血管、肾脏或血液功能障碍、败血症、休克、输血和肺炎 。

      据报道，BI 患者的 ALI 有两个峰值，一个在 MV 开始后第 2-3 天的早期峰值，第二个峰值在第 7-8 天。

孤立性脑病变患者肺损伤的病理生理学

急性脑损伤的通气策略：有什么不同？

      MV 是治疗中的维持生命的工具，经常在 BI 患者中进行。尽管可以挽救生命，但 MV 会加剧肺部和全身炎症，从而导致 ALI。此外，已经确定具有高潮气量 (VT) 的传统 MV 是重症 BI 患者发生 ALI 的独立危险因素 。因此，MV 可能在 BI 患者发生急性呼吸衰竭中起关键作用。

       发病机制包括过度牵拉、反复肺泡塌陷和每次呼吸时的再扩张。此外，呼吸机相关的肺损伤可能是由肺中的机械刺激转化为生物刺激引起的。结果是有害的炎症级联反应，这与局部组织损伤和潜在扩散到肺外器官和系统有关，这一过程通常与多器官衰竭有关 。

      另一方面，如上所述，呼吸功能不全是重症 BI 患者的常见并发症。尽管缺乏关于 ABI 和呼吸衰竭患者管理的证据，但很明显，呼吸机策略应该对肺和大脑具有双重保护。

       缺氧在神经重症监护患者中很常见，并且公认的是，在 BI 开始后的最初几个小时内，部分动脉氧分压为 58 mmHg 或 SpO 2低于 90% 与死亡风险的两倍相关。此外，这种水平的低氧血症可能导致脑供氧减少，最终可能由于低氧血症介导的血管舒张而导致颅内高压。

      欧洲重症监护医学会最近关于 ABI 患者 MV 的指南提出，PaO 2的最佳目标范围应在 80 至 120 mmHg之间。

潮气量

      尽管有充分证据表明保护性 MV（低 VT 和高呼气末正压 (PEEP)）可降低 ARDS 患者的死亡率，但仍不清楚这种呼吸机策略是否应推广到所有危重患者 ，并且应该牢记，保护性呼吸机策略可能会导致自身造成的肺损伤和高碳酸血症 。特别是在 BI 患者中，PaCO2的适度增加与脑血管舒张有关，导致颅内高压和更高的脑血容量。另一方面，在观察到低碳酸血症降低 ICP 并维持正常 ICP的基础上，BI 患者传统上采用高 VT 进行通气。然而，过度换气和由此产生的低碳酸血症可能对 BI 患者有害，尤其是在事件开始后的前 24 小时内，此时脑内稳态严重受损 。如前所述，高 VT 的 MV 可导致进一步的脑和肺损伤（即“二次打击”）和颅外器官衰竭。不幸的是——由于 ALI 的不同病理生理机制和安全问题——最重要的肺保护性通气试验排除了 ABI 患者。然而，一些研究报告说，低 VT 通气可实现更好的神经生理保护，这与危重神经系统患者的 ALI 发病率较低有关，尽管仍然存在是否应采用保护性通气策略的争论。在急性复苏阶段（12-24 小时）外推至院前和急诊环境。尽管缺乏有力的证据，但欧洲 ICM 协会最近的建议表明，PaCO 2的最佳范围在35-45 mmHg 之间达成共识。VT 为 6–8 ml / kg的保护性MV有助于避免 ALI。

PEEP

         PEEP是改善氧合和肺顺应性的保护性通气策略的一部分。PEEP不仅可以防止肺泡塌陷，还可以恢复塌陷的肺泡。这会改善大脑微循环，最终减少肺不张 。然而，在 BI 患者中，PEEP 也可能改变CBF、减少脑静脉回流并增加ICP。使用 PEEP 升高 ICP 的机制很复杂，涉及许多因素，包括颅内和胸内顺应性、全身血流动力学参数、低血容量和脑自动调节的存在。观察性研究表明，BI 患者的高 PEEP 会导致脑灌注压(CPP) 和 CBF-由于体循环的血流动力学参数受损，尤其是平均动脉压 (MAP)。然而，有人提出，只有当 PEEP 导致肺泡过度充气时，PEEP 的应用才与 ICP 升高有关。相反，当 PEEP 确定肺泡复张时 PaCO 2减少或没有变化时，对脑灌注或ICP 没有影响。另一方面，即使 PEEP 保持稳定，也可能导致胸内压升高，从而降低 MAP、静脉回流和 ICP。维持正常血容量，特别是通过使用高渗溶液，可能会使 PEEP 对 CPP 和 MAP 的影响最小化。

       鉴于神经损伤危重患者肺和大脑之间复杂的病理生理相互作用，建议进行高级监测，包括侵入性 ICP 测量、颈静脉氧饱和度和脑组织的氧分压，以优化通气策略和脑氧供ABI。

      尽管 BI 的各种原因似乎在共同的发病机制中结合，但应考虑针对每个特定亚群的具体建议和证据，以尽量减少肺部并发症和脑功能障碍的风险。目前的共识是，没有肺损伤的神经危重患者可能受益于肺部保护性通气策略，使用较低的 VT 和中等水平的 PEEP。然而，密集的多模式监测具有重要意义，以确保大脑和全身血流动力学。

急性脑损伤的自主呼吸机械通气

      患有严重 BI 的患者经常入住 ICU 进行神经监测和 MV。镇静和镇痛通常是强制性的，并且在 ABI后具有特定的作用。使用它们有几个原因：控制焦虑和运动不安、疼痛和激动、避免自主神经功能障碍、控制 ICP、减少大脑新陈代谢和优化 MV。对于一般成人和儿科 ICU 患者，对于机械通气患者，建议使用轻度镇静而非深度镇静，以缩短 MV 持续时间和住院时间 。不幸的是，神经重症监护患者的证据很少，因为这些研究通常将 BI 患者排除在外。另一方面，在日常唤醒测试中短暂停止镇静可能有益于危重 BI 患者，因为它允许临床神经监测、早期预警神经症状的检测和病理的神经解剖学定位，并有助于指导适当的治疗。每日神经系统评估可能能够减少 MV 的持续时间和气管切开术的需要。然而，停用镇静剂可能会导致交感自主神经系统显着激活，导致脑血流动力学恶化。因此必须权衡日常神经系统评估的益处与相关风险。

       与非神经重症监护患者相比，BI 患者通常没有呼吸机支持的主要呼吸适应症。此外，尽管 BI 患者通常能够自主呼吸，但BI 患者的 MV 延长和拔管延迟。

     然而，虽然对使用部分支持的呼吸模式的兴趣正在增加，但自主呼吸 通气在 ABI 患者中的作用尚不明确。通过改善气体交换和氧合、血流动力学和非肺器官功能，已证明自主呼吸努力是有益的 。此外，SB 与减少镇静作用有关，从而促进日常神经系统评估。此外，SB 似乎可以通过允许膈肌收缩、改善通气-灌注匹配、肺复张和减少死腔来预防膈肌功能障碍。因此，如果患者能够耐受，许多神经重症监护医师允许轻度镇静。

       另一方面，越来越多的证据表明 SB 可能导致甚至恶化 ALI。SB 有助于跨肺压，从而导致VT成比例增加。此外，SB 运动还可能增加经血管肺压，从而导致肺水肿和 VILI。此外，SB-MV 期间的“摇晃”现象可能通过过度拉伸相关肺区域而导致 ALI 。最后，患者和呼吸机之间的不同步会加剧 ALI，并与延长 MV 和增加死亡率有关。“双重触发”是患者用力和呼吸机之间最常见的不同步形式之一，可能会导致较大的 VT 并产生有害影响 。

       总之，尽管没有针对 ABI 患者的临床研究，但实验数据、临床研究的初步结果和 ALI/ARDS 患者的观察结果表明，可以使用 SB 通气而不会造成不当伤害。由于使用 VT 作为肺扩张和吸气用力的替代指标存在局限性，因此迫切需要找到新的方法来确定 SB 通气的安全性。对呼吸驱动和吸气努力的可靠评估对于估计 BI 患者 MV 期间 SB 的有益和有害后果之间的平衡至关重要。

结论

      在过去的十年中，实验和临床研究表明，ABI 可导致外周颅外器官和系统的严重功能障碍。本次审查的目的是关注 BI 后不久发生的 ALI。正如我们所展示的，严重的 BI 会导致自主神经功能障碍和严重的全身炎症反应，因此患者的肺部容易受到继发性炎症刺激。MV 策略可以帮助改变炎症事件，从而减轻对大脑和肺部的进一步损害。需要进一步研究孤立性BI 患者脑和肺之间复杂的病理生理相互作用。