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保护性机械通气参数的解释和使用(下)

 洞天禅悟 2022-11-26 发布于云南

2022-11-24Bingo来源:斌哥话重症

斌哥话重症
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气道驱动压

气道驱动压(ΔPaw)或(ΔPrs)(呼吸系统驱动压)是肺扩张过程中克服肺实质、胸膜和胸壁产生的弹力所需的压力。与平台压不同,它代表高于PEEP所需的压力,以克服由潮气量输送产生的呼吸系统作为一个整体产生的弹性回弹。

解释ΔPaw的另一种方式是呼吸系统弹性压力的吸气结束和呼气结束之间的振荡。因此,假设没有内源性PEEP,ΔPaw估计吸气期间肺泡压力的增加和呼气期间的减少,代表潮气量通气期间的压力变化。

重要的是要认识到ΔPaw涉及2个分量,一个与肺扩张有关,另一个与胸壁扩张有关。

ΔPaw=ΔPL+ΔPpl,

其中ΔPL是跨肺驱动压,ΔPpl是胸膜压或胸壁驱动压(ΔPCW)或食道驱动压(ΔPes)的变化(图1和表1)。

这意味着ΔPaw的升高可以是两种弹性成分都升高或以其中一种升高。因此,孤立增加胸壁弹性可以影响该参数,而不会增加肺部压力,总体上由跨肺驱动压表示。

在肥胖、腹腔室综合征、脊柱后侧凸、胸壁烧伤或由于与呼吸机不同步导致的肌肉张力增加等情况下,胸壁弹性可能会增加。相反,它可能会因肌肉麻痹而减少。

ΔPaw在床边很容易计算为平台压和PEEP之间的差值。

ΔPaw=Paw plateau–PEEP

它等同于VT和呼吸系统顺应性(Crs)之间的关系。因此,假设Crs反映了通气肺容积的数量,ΔPaw被认为是动态或周期性肺部应变(或拉伸)的替代指标。后者被定义为VT和FRC之间的比率。因此,FRC越高,Crs越高(由于更大的通气肺容积),ΔPaw越低。这样,ΔPaw与平台压和PEEP(是对呼吸系统压力的静态估计)不同,构成了一个动态指标,因为它代表了肺实质(和胸壁)在每个通气周期中所面临的周期性应变。

ΔPaw=VT/Crs

ΔPaw=VT×Ers,

其中VT是潮气量,Crs是呼吸系统顺应性,Ers是呼吸系统弹性。ΔPaw传达了高于某个PEEP的VT与呼吸系统顺应性之间的关系。

使用称为多级中介分析的统计模型,从9项随机对照试验中分析了来自3562名ARDS患者的信息,这表明ΔPaw是最能预测ARDS 60天生存率的通气参数,而不是VT或PEEP。

Amato等人提出,如果将VT标准化为Crs而不是PBW,则可以更好地预测VT对肺损伤的通气影响。ΔPaw被证明是降低VT和Paw平台压对ARDS患者死亡率影响的最终调节因子。

最近一项涉及17项研究和2250多名患者的荟萃分析表明,PEEP水平的变化导致ΔPaw增加(即没有改变甚至降低Crs)与更大的术后肺部并发症相关。

在肺顺应性低的患者(例如肺不张、实变、水肿)中,即使设置低VT(<6 mL kg-1 PBW)也可能导致高ΔPaw,即高应变(VT/CRF)。

因此,建议根据ΔPaw(或VT/Crs)调整VT。由于Crs与充气肺容量直接相关,ΔPaw反映了与充气肺容量相关的VT水平。使用ΔPaw作为安全限制,它可能是调整VT以减少机械通气期间的动态或循环应变的更好方法。

大多数手术患者(无ARDS)的ΔPaw<10 cm H2O,反映正常或接近正常的Crs。相比之下,在患有中度至重度ARDS或其他限制性疾病(例如大量肺积液、间质疾病等)的患者中,发现ΔPaw>10 cm H2O更为常见,这反映了Crs降低或VT或PEEP选择不当。

更重要的是,VT可能高于6 mL kg-1,ΔPaw可能保持在14 cm H2O以下。可以通过降低VT或增加Crs来限制ΔPaw,可能将其保持在14 cm H2O以下。如果前者保持不变而后者增加,则ΔPaw将按比例减小。此外,在Crs稳定的条件下,如果VT增加,ΔPaw将增加.

提高顺应性的一种方法是通过肺复张操作和更高的PEEP水平或通过俯卧位进行复张。

在这种情况下,ΔPaw也可能是设置PEEP的宝贵工具。无论用于滴定PEEP的策略如何,除了气体交换和血流动力学等其他变量外,还应考虑其水平的变化对ΔPaw的影响。增加PEEP后ΔPaw的减少必然反映了肺复张和循环应变的减少。相反,ΔPaw的增加表明肺不能复张,其中过度扩张胜过复张。

如果优化PEEP后ΔPaw仍>15 cm H2O,建议降低VT并考虑胸壁弹性增加的原因。在这些情况下,放置食道导管以测量跨肺驱动压(ΔPL)可能是一种有用的策略。

建议使用ΔPaw<13–15 cmH2O的目标。

限制

该参数有助于指导VT选择的一个问题是,它的一个组成部分是平台压,正如我们上面提到的,它受胸壁弹性的影响。因此,具有相同ΔPaw的不同患者可能具有不同的VILI风险。在高胸壁弹性的情况下,高ΔPaw可能意味着这是由于胸壁成分造成的,并且肺没有受到高和有害的压力。在这种情况下,ΔPaw可能以ΔPpl为代价高,跨肺驱动压处于正常或低值。

↑ΔPaw=ΔPL+↑ΔPpl

↑ΔPaw=VT x EL+VT×↑ECW,

式中,ΔPaw为气道驱动压,ΔPL为跨肺驱动压,ΔPpl为食道驱动压,VT为潮气量,EL为肺弹性,ECW为胸壁弹性。由于胸壁弹性增加,食道驱动压升高(图1和4)。

因此,气道驱动压的高值可能会高估肺损伤的风险。

图片

图4.保护性通气参数的决定因素。其中,Paw平台是气道平台压,VT是潮气量,PEEPvolume是PEEP产生的体积,Ers是呼吸系统弹性,EL是肺弹性,Ecw是胸壁弹性,PL平台是吸气结束时的跨肺压,Pes平台是吸气末的食道压,PL PEEP是呼气末的跨肺压,ΔPL是跨肺驱动压或肺驱动压,ΔPes是食道驱动压或跨胸壁驱动压(ΔPcw)或胸膜压的变化在吸气末和呼气末之间(ΔPpl),Pes PEEP是呼气末食道压,ΔPaw是气道驱动压或呼吸系统驱动压(ΔPrs)

因此,在这些胸壁弹性增加的情况下,肺正在单独承受的动态压力的更好指标是跨肺压或跨肺驱动压。可以测量这些指标,以限制VT以将其保持在安全范围内。

最后,在ΔPaw方法中不考虑PEEP及其连续应变的影响。例如,如果PEEP为20而不是0 cm H2O,则12 cm H2O的ΔPaw的理论上安全水平可能会变得有害。这意味着如果PEEP水平很高,仍然在安全范围内的ΔPaw可能是有害的,本身会产生过度膨胀。

这是因为与过度应变相关的VILI可以与其静态和动态成分相关联。静态应变是由于PEEP的应用及其在肺中超过其功能残气量而导致的变形所致。动态应变是由每次通气时充气肺的循环吹气引起的,因此与ΔPaw相关(表1)。

在临床实践中的应用

在高胸壁弹性的情况下(例如二氧化碳腹膜、肥胖、腹内压升高等),气道驱动压可能会以胸膜压力(食道驱动压或ΔPes)的增加为代价,而肺没有损坏的风险,因为真正的肺扩张压(跨肺驱动压或ΔPL)将处于较低水平。如果不考虑这一点,可能会不必要地降低通气参数以降低气道驱动压值,这会增加肺不张的风险。在这些疑似高胸壁弹性的病例中,评估重新复张和优化PEEP水平以提高肺顺应性并因此降低ΔPaw的选择会更有意义。

相反,在估计胸壁弹性不升高的情况下,气道驱动压是跨肺驱动压的良好替代指标。此外,可能存在ΔPaw低但PEEP过高(例如20 cm H2O)的情况,导致静态应变高到足以引起肺损伤。

最后,如果ΔPaw以高肺弹性为代价(例如ARDS),则最合适的行为是降低VT以降低气道驱动压(图3)。

跨肺压

跨肺压(PL)是单独扩张肺部的压力。它构成了肺部产生的压力,无论对胸壁和腹部的影响如何。它由肺内部(气道压力)和肺表面压力(胸膜压力或其替代食道压)之间的压力差表示。PL是当我们考虑在每次吹气中施加于肺组织的应力时的相关压力,并且由于某种应力与某种应变相关,因此PL与VILI的产生密切相关。

PL测量可在吸气末或呼气末进行。

在吸气末期或平台压(PL平台)测量时,它与防止肺过度充气造成的损害有关。

PL plateau=Paw plateau–Pes plateau,

其中PL平台是吸气末的跨肺压,PL plateau是气道平台压,Pes plateau是吸气末的食道压(图4和5)。

图片

图5.跨肺压的表示。气道压力波形和食道压力波形。双箭头表示气道驱动压(ΔPaw)和食道驱动压(ΔPes)之间的差值,即跨肺驱动压(ΔPL)。Paw plateau是气道平台压,Paw PEEP是呼气末正压或PEEP,ΔPaw是气道驱动压,ΔPL是跨肺驱动压或肺驱动压,ΔPes是食道驱动压或跨胸壁驱动压(ΔPcw)或吸气末和呼气末之间的胸膜压变化(ΔPpl),Pes plateau是吸气末的食道压力,Pes PEEP是呼气末的食管压力

呼气末测量的PL或与PEEP相关的跨肺压(PL PEEP)与预防肺塌陷有关。

PL PEEP=PEEP–Pes PEEP,

其中PL PEEP是呼气末的跨肺压,PEEP是呼气末正压,Pes PEEP是呼气末的食道压(图4)。

吸气结束时测量的PL(PL plateau),代表了每次通气时肺部所承受的周期性压力(肺动脉驱动压力或ΔPL)和呼气结束时PL测量的静态压力(PL PEEP)的总应力:

PL plateau=ΔPL+PL PEEP

(VT+PEEPvolume)×EL=(VT×EL)+(PEEPvolume×EL),

其中PL plateau是吸气末的跨肺压,ΔPl是跨肺驱动压,PL PEEP是呼气末的跨肺压,VT是潮气量,EL是肺弹性,PEEPvolume是PEEP产生的容积(图4)。

对于给定的PL plateau,PL平台取决于肺弹性(EL)和呼吸系统(Ers)之间的关系,后者是EL与ECW之和。

PL=Paw plateau×(EL/Ers),

其中,PL为吸气末跨肺压,Paw plateau为气道平台压,EL为肺弹性,Ers为呼吸系统弹性。

例如,如果我们考虑弹性比为0.8(EL/Ers=0.8)(例如ARDS)和Paw plateau为30 cm H2O的患者,他们的PL将为24 cm H2O。这被认为是对应于接近总肺活量的危险肺容量的肺扩张压力水平。相比之下,对于弹性比低至0.2的另一名患者(例如肥胖或怀孕),相同的30 cm H2O的Paw plateau将对应于仅6 cm H2O的PL,这可能导致肺塌陷和低氧血症。

这样,对于相同的VT和Paw plateau,根据EL和Ers之间的关系,可能会导致完全不同的PL,从而导致不同的VILI风险。

仅测量肺扩张的压力可能是指导通气管理的更好方法,尤其是在胸壁弹性增加且Paw plateau和气道驱动压升高的患者中,但这不一定意味着肺损伤的风险。对于给定的VT,较硬的胸壁将导致更高的胸膜压的发展,因为更多的气道驱动压将传递给胸壁。在这些情况下,对于给定的Paw plateau,跨肺压将随着胸壁弹性的增加而降低(例如,腹部高血压或严重肥胖),反之亦然、(图2)。

虽然通过胸膜导管直接测量胸膜压在理论上和实践上都是可能的,但在临床实践中估计胸膜压最实用的方法是食道测压。

为了更好地表征通气力学,必须在静态条件下估计PL,即当系统中的流量为零时。这是强制性的,以防止必须考虑超过气道阻力所需的压力。在静态条件下,在吸气暂停期间测量的压力是平台压,本文已经提到。

对PL的评估可能有几个原因。一方面,用于区分由于胸壁弹性增加而可能受益于较高气道压的患者与尽管气道压水平低但仍面临过度膨胀风险的患者。使用它的另一个好处是确定保持肺部打开所需的压力。因为食道压是胸膜压的替代指标,所以呼气末的负跨肺压对应于肺萎陷。因此,建议选择PEEP水平,旨在在呼气末获得正值跨肺压,从而避免肺不张。

将Pl限制在15–20 cm H2O以下似乎是减轻VILI的生理合理方法。

局限

跨肺压是施加于肺实质弹性纤维的总负荷。然而,如果肺是异质的,它可能在肺界面区域有一个额外的负荷,根据压力提升模型(Cressoni等人的计算),倍增因子可以达到“2”。这意味着跨肺压30 cm H2O在肺的开放区域和封闭区域之间的界面区域可以达到高达60 cm H2O的局部值。因此,全肺指数(如PL)不反映区域压力或应变。这很重要,原因有两个。一是在具有导致肺部异质性病变的患者中,PL的目标值应该更低。第二个是肺不张的肺均质化策略,例如俯卧位或选择适当的PEEP水平,将有利于减少压力增加。

仅使用孤立的PL值以保护性方式指导机械通气的另一个限制是,它也没有将通气速率和吸气流量作为也会导致VILI发展的变量考虑在内。在这个思路中,机械功是一个综合参数,涉及与机械通气引起的肺损伤相关的所有成分。很容易理解,对于相同的跨肺压,我们可以有不同的相关机械功值,这取决于对其有贡献的所有其他变量(例如PEEP水平、呼吸频率、VT、吸气流量和ΔPaw)。

在临床实践中的应用

尽管它的测量很繁琐,降低了它的适用性,但它可以帮助我们理解高气道压力的可能原因,并区分肺部暴露的压力和作用于胸壁和腹部的压力.

PL plateau与吸气末食道压力(Pes平台)一起包含在确定Paw plateau的参数中。因此,如果我们假设胸壁弹性正常,那么Paw plateau可能是PL的一个很好的替代指标(图4)。

Paw plateau=PL plateau+Pes plateau

另一方面,如果胸壁弹性高,Paw plateau将主要由胸膜压(或其替代指标,食道压)决定。通过这种方式,我们可以通过静脉回流是否减少来推断通气是否会损害肺部(即PL升高)或患者的血流动力学(即Pes升高)。Paw plateau和PL之间的差异在肥胖患者或其他患有限制性胸壁疾病(即高胸壁弹性)的患者中更为明显。在这些情况下,无论Paw plateau如何,低跨肺压(小于20 cm H2O)都被认为是一种保护性通气策略(图2)。

跨肺驱动压

跨肺驱动压(ΔPL)或肺驱动压,表示VT在吸气末和呼气末之间产生的跨肺压的变化或振荡。它是根据PL平台和PL PEEP之间的跨肺压差计算的。

ΔPL=PL plateau–PL PEEP

(VT×EL)=(VT+PEEPvolume)×EL–(PEEPvolume×EL)

其中ΔPL是跨肺驱动压,PL plateau是吸气末的跨肺压,PL PEEP是呼气末的跨肺压,VT是潮气量,EL是肺弹性,PEEP volume是由PEEP产生的容积(图4).

换言之,跨肺驱动压(ΔPL)将等于吸气末跨肺压(PL plateau),没有PEEP产生的扩张压(PL PEEP)。

另一种分析和解释跨肺驱动压的方法是通过ΔPaw。气道驱动压由2个压力组成:一个施加在肺部(ΔPL),一个施加在胸壁(ΔPpl):

ΔPaw=ΔPL+ΔPpl,

其中,ΔPaw是气道驱动压,ΔPL是跨肺驱动压,ΔPpl是胸膜压或胸壁驱动压(ΔPCW)或食管驱动压(ΔPes)的变化(图4和图5).

食道驱动压(ΔPes)是吸气和呼气之间食道压的变化,表示由于VT输送而在PEEP以上施加到胸壁的压力。

ΔPes=Pes plateau–Pes PEEP

其中ΔPes是食道驱动压,Pes plateau是吸气末的食道压,Pes PEEP是呼气末的食道压(图4)。

术语说明:在文献中可以找到以ΔPpl或ΔPes或ΔPCW表示的胸膜压力的变化,称为食道驱动压,它代表了孤立的胸壁膨胀压力,在胸壁弹性高的情况下,这种压力会升高。

因此,如果我们从前面的方程求解跨肺驱动压:

跨肺驱动压(ΔPL)与气道驱动压(ΔPaw)相同,不含胸壁或食道驱动压(ΔPes)产生的扩张压。

ΔPL=ΔPaw–ΔPes

ΔPL=(Paw plateau–PEEP)–(Pes plateau–Pes PEEP)

VT×EL=(VT×Ers)–(VT×Ecw),

其中,ΔPL为跨肺驱动压,ΔPaw为气道驱动压,ΔPes为食管驱动压,Paw plateau为气道平台压,PEEP为呼气末正压,Pes plateau为吸气末食道压,Pes PEEP为呼气末食管压力,VT为潮气量,EL为肺弹性,Ers为呼吸系统弹性,Ecw为胸壁弹性(图4和5)。

因此,ΔPL仅代表潮气量递送产生的肺扩张压力,而没有考虑动员胸壁所需的压力分量(ΔPes)。胸壁和腹部的特性都会影响ΔPaw测量。这种影响可能会产生误导,因为胸壁弹性的增加并不反映肺损伤风险的增加,并且仍会导致ΔPaw增加。

由于ΔPL和ΔPaw之间的差异主要是由于胸壁弹性的增加,因此后者相对于前者可能在最小(例如瘦患者、肺炎)和更广泛(例如病态肥胖、腹部高血压)差异之间变化。出于这个原因,在这些胸壁弹性高的情况下,建议通过食道导管评估ΔPL以适当量化施加到肺部的压力。然而,在胸壁弹性正常且稳定的情况下,ΔPaw的变化将为ΔPL和肺应变的变化提供适当的替代指标(图4)。

建议作为通气安全参数的14 cm H2OΔPaw限值将取决于弹性比(EL/Ers)。对于给定的ΔPaw,ΔPL取决于肺弹性和呼吸系统弹性之间的关系:

ΔPL=ΔPaw×(EL/Ers),

其中ΔPL是跨肺驱动压,ΔPaw是气道驱动压。

以14 cm H2O的ΔPaw值为例,该值的范围可以从2.8 cm H2O的ΔPL(弹性比为0.2)到11.2 cm H2O(弹性比为0.8)。因此,同样的ΔPaw的极限值为14cmH2O,但ΔPL为2.8cmH2O,其肺部损伤的风险将低于另一个具有相同ΔPaw和ΔPL为11.2cmH2O的患者(数值接近于极限值10-12cmH2O)。

ΔPL有几个好处。首先,与PL不同但与ΔPaw类似,它消除了由PEEP水平引起的压力,PEEP水平不一定对肺有影响,有时甚至可以减轻压力。其次,与PL相似但与ΔPaw不同的是,它消除了胸壁的膨胀压力。第三,认为ΔPL将更好地反映肺部机械特性的区域不均匀性(即过度扩张和肺不张)。与呼吸系统的其他测量值相比,ΔPL的增加将是更好的估计组织张力的参数。因此,该参数将代表更好的肺压力替代指标,甚至是比PL更好的临床结果预测指标。

在临床环境中,跨肺驱动压的上限为10–12 cm H2O(表1)。

局限

食道导管的使用及其测量和解释方面的困难限制了它的适用性。

根据Gatinoni等人的研究,尽管食道压的测量和由此得出的数据(PL和ΔPL)是以安全方式指导机械通气的关键变量,但在临床实践中的应用非常有限。作者认为出现这种情况主要有两个原因:首先是'学习的疲劳',这涉及到明智地使用从食道压测量中得到的数据,这需要有足够的文化背景。其次,由于'行动的疲劳',它指出了在通常的临床实践中所增加的工作。

在临床实践中的应用

ΔPL表示仅作用于肺的扩张力。因此,如果我们使用PL和/或ΔPL作为保护性通气的目标,我们将接近在机械通气期间产生肺损伤的真实值。然而,食道导管的使用费时且难以应用于日常实践。

在机械通气患者中,ΔPL将始终低于ΔPaw,因为它没有考虑胸壁弹性。由于ΔPL包含在ΔPaw内,考虑到弹性的胸壁成分没有升高,因此ΔPaw将是ΔPL的一个很好的替代指标(表1)。

结论

保护性通气策略涉及对许多参数的解释。全面了解它们的决定因素和局限性对于根据现有最佳证据在临床实践中个性化使用它们至关重要。其中一些参数是大多数机械呼吸机常规显示的信息的一部分(例如VT、PEEP、Paw peak,Paw plateau和ΔPaw)。其他人在常规情况下不太容易接触到(例如PL和ΔPL),但对它们的理解有助于监测和配置传统的保护性通气参数。在胸壁弹性未升高的患者中,气道平台压可能是跨肺压和气道驱动压的良好替代指标。相反,在胸壁弹性增加的情况下,气道平台压或气道驱动压处于其上限值可被认为对肺无害。

参考文献 共3篇

[1]Interpretation and use of intraoperative protective ventilation parameters:a scoping review

[2]Intensive Ther 2022;54,4:1–14;

[3]DOI:https:///10.5114/ait.2022.120673

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