 介绍  在急性脑损伤（ABI）患者中，在重症监护室（ICU）提供机械通气（MV）涉及插管、肺保护性通气（LPV）、脑保护和撤机的充分时机。与非神经危重症患者不同，ABI患者通常没有呼吸机支持的主要呼吸指征，但往往需要长时间的MV，尽管他们通常能够自主呼吸。更好地理解大脑和呼吸/通气之间的复杂关系并提供明智的呼吸支持是关键问题。 ABI患者的呼吸挑战 严重的ABI是指突然发生的事件，导致脑损伤和灌注减少，从而导致意识下降。ABI是异质性的，涵盖不同的亚型，主要是创伤性脑损伤（TBI）、蛛网膜下腔出血（SAH）、颅内出血和缺氧缺血性脑损伤。由于大脑被不可伸展的颅骨所包围，任何影响脑容量的变化都会导致颅内压（ICP）的增加，并在代偿储备耗尽后损害脑血流。因此，脑灌注受到大脑自动调节（CA）的严格调节，以保持脑血流面对全身压力和代谢的变化。CA是脑血管活性的一个强有力的调节器。PaCO2的变化改变了CA：低碳酸血症和高碳酸血症都能诱发脑缺血，因为它们分别通过血管收缩或血管扩张来减少灌注，后者还能促进ICP升高。 呼吸功能障碍在ABI中很常见，可由呼吸模式失调或急性肺损伤导致。   呼吸中枢功能失调 脑干含有负责调节呼吸的呼吸中心。在ABI中，呼吸中枢可以通过对脑干的直接损伤或通过脑出血或水肿引起的ICP和质量效应的增加而间接地失调。呼吸中枢的损伤导致了呼吸驱动力的受损。 它们调节呼吸反应以稳定二氧化碳，例如，在PaCO2增加和脑脊液或脑组织的低pH值之后。位于颈动脉体和肺部的外周化学感受器通过改变中枢化学感受器的敏感性和阈值来影响驱动力，对低氧血症、PaCO2和pH值的变化作出更快和更强烈的反应。此外，肺部机械感受器是由肺部充气激活的拉伸感受器，并抑制中枢化学感受器，在Hering-Breuer抑制性反射中终止吸气。呼吸驱动通路受到损害不仅是因为呼吸生化输入（呼吸性酸中毒或低氧血症）和/或机械输入，如肺不张，而且还因为原发性脑损伤。 急性肺损伤 除了呼吸中枢受损或失调，ABI通常与急性肺损伤有关，如神经源性肺水肿（NPE）、肺部炎症、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、吸入性肺炎、呼吸机相关的肺炎（VAP） 和肺挫伤。 与NPE相关的最常见的ABIs是SAH、动脉瘤破裂和TBI。NPE的典型特征是出现呼吸困难、低氧血症和双侧肺泡不透明，并在没有任何其他原因导致的呼吸衰竭的情况下出现弥漫性浸润。因此，NPE就像最严重的急性缺氧性呼吸衰竭，如ARDS，但其病理生理学不同（图1）。  
图1 与急性脑损伤直接相关的急性肺损伤的途径。高颅内压（ICP）可以促进两种不同的事件序列，最终形成神经源性肺水肿或急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。这两种情况在一个特定的病人身上可能同时存在。SVR：全身血管阻力，PVR：肺血管阻力，LV：左心室，DAMP：损伤相关分子模式  通常情况下，在ICP增加的情况下，下丘脑、视前核的基底部分和脑室周围系统等解剖区域会发生大量的神经交感神经放电。这种中枢交感神经放电可能诱发肺部和全身血管收缩或血管通透性受损，促进肺水肿。 除了导致NPE的儿茶酚胺风暴外，受伤的大脑大量释放的细胞因子也会促使细胞因子诱导的炎症导致ARDS。最近已对神经免疫调节和ARDS的机制进行了回顾。TBI患者经常经历的多重创伤导致的肺挫伤是ARDS的一个额外风险因素。 与没有ABI的ICU病人相比，ABI病人的意识降低也使他们更容易发生吸入性肺炎、粘液清除障碍和VAP。在最近的一个大型欧洲队列中，约有一千名TBI患者，五分之一的患者在中位数间隔5天后发生VAP（四分位数范围3-7天，表明75%的发作发生在MV的第一周）。创伤患者插管后24小时内进行的支气管肺泡灌洗的系统性检查显示，80%的样本生长了一些微生物，30%怀疑是早期肺炎。 总之，ABI可以通过不同的机制影响呼吸系统，并可能干扰对脑部恢复的评估，进一步推迟撤机过程的启动。呼吸支持应同时兼顾ICP、PaCO2和脑灌注之间的相互作用，并提供肺部保护性通气，如同时保护大脑和肺部，这是潜在的矛盾的目标。 ABI患者的呼吸管理 图2总结了机械通气过程中脑-肺的相互作用，PaCO2和CA的作用。
图2 肺-脑相互作用的示意图。在正压机械通气过程中，脑血流（CBF）可以从不同的渠道减少。气道压力向心血管结构的传递取决于胸膜压力，从而取决于肺动脉压力（PL）和肺顺应性。在肺顺应性正常的情况下，气道压力越高，右心房压力越高，这可能导致静脉回流减少（橙色闪光）。在正常情况下，腹压的增加可以抵消这种影响。潮气量的增加会增加肺静脉压力（Pv）。这些变化导致右心室射血量降低，因此，心输出量（CO）将减少。由于胸腔内压力的增加将减少左心室的后负荷，所以CO的减少是有限的。尽管CO和动脉压有变化，但大脑的自我调节功能将CBF和颅内压（ICP）维持在动脉压的一定范围内。然而，ICP高度依赖于颅腔内的静脉流出。增加右心房压力的正压通气可以减少颅腔的静脉流出，从而增加ICP。对于肺顺应性受损的患者（即严重的急性呼吸窘迫综合征），正压机械通气对肺泡压（PA）和PL的影响往往被削弱。低氧血症（低PaO2）和高碳酸血症（高PaCO2）都会增加肺动脉压力（Pa）和肺血管阻力，从而增加右心室后负荷。PaCO2、PaO2和氢离子的改变也会触发化学感受器（黄色圆圈）向呼吸中枢发送信号以调节呼吸驱动。在脑循环层面，高碳酸血症会增加CBF，而低碳酸血症则有相反的效果。尚未研究低脑顺应性、脑自主调节和不同水平的二氧化碳之间的相互作用。Ao主动脉，PaCO2分二氧化碳压，PaO2氧分压，Ca颈动脉，心输出量（CO），CBF脑血流量，CPP脑灌注压，CVR脑血管阻力，ICP颅内压、 IVC下腔静脉, MAP平均动脉压, Pa肺动脉压, PA肺泡压, Pv肺静脉压, PaO2氧气分压, PL肺动脉压, SVC上腔静脉 氧和二氧化碳目标 ABI患者的氧合目标的安全范围还不确定。传统上，ABI患者的补氧目标是避免缺氧。最近的研究支持需要考虑氧气补充的上限。CENTER-TBI是一项大型的欧洲多中心观察性研究，它显示在进入ICU后的第一周，最高动脉氧分压（PaO2）的中位数是134mmHg。最大和平均PaO2与6个月后不利的功能神经学结果或死亡独立相关。然而，与更坏的结果有关的PaO2的上限并没有被定义。相比之下，其他研究者发现PaO2水平在60至>300mmHg之间的结果没有差异。一项随机试验的事后分析发现，PaO2阈值为150和200 mmHg与更好的神经功能结局有关。一项关于成人ABI患者的观察性研究的荟萃分析支持了这一点，高氧血症（PaO2切点>200 mmHg）与不良的神经系统结局有关。在ICU环境下进行的随机临床试验（RCTs）中，高氧血症的不利影响尚未得到证实。最近的RCT荟萃分析并不支持为所有危重病人设定一个安全的PaO2上限目标。通过使用微透析或脑组织氧监测进行脑供氧可作为即将发生的脑缺氧的标志。通过连续监测脑组织氧的目标，将在一个正在进行的研究中解决。总而言之，过度高氧血症的作用是不确定的，避免它似乎是一个合理的策略。 低碳酸血症被用来控制高ICP的急性爆发。最近，一项回顾性分析发现，轻度低碳酸血症（30-34mmHg）可能与更好的脑血管反应性有关，并且不会使脑能量代谢恶化。指南建议，当ICP较高时，PaCO2应保持在正常或低正常参考范围内。高碳酸血症后脑血流量的增加可能对延迟性脑缺血（DCI）有一定的作用，如果用脑室外引流控制ICP。由于ABI患者是一个异质性的群体，未来的研究应该确定那些可能从更高的PaCO2目标中获益的患者。 虽然侵入性MV 是实现上述ABI患者生理目标的标准管理策略，但在某些情况下，非侵入性方法也是一种选择。 高流量氧气和无创通气 在ABI患者中使用高流量氧气和无创通气（NIV）的证据有限，与其他患者群体中的急性缺氧性呼吸衰竭不同。昏迷是无创通气的禁忌症，除非是由于慢性阻塞性肺病患者的急性高碳酸血症所致。颅底骨折是使用高流量和NIV的一个相对矛盾的问题。胸部创伤也可能使NIV的使用复杂化，尽管一些研究表明在孤立的胸部创伤的情况下是可行的。据我们所知，目前还没有关于在创伤性骨折患者中使用NIV的RCT发表。临床医生在做出使用NIV的决定时，需要考虑病人的临床状态和并存的呼吸异常。然而，大多数情况下，ABI损害了气道，需要尽早插管，有时在短暂尝试NIV之后。 有创机械通气 气管内插管的适应症是提供气道保护，治疗低氧血症和通气不足，用严格的PaCO2目标管理脑水肿和减少脑代谢。 表1提供了基于本综述的研究，ABI患者伴有和不伴有高ICP和/或ARDS的通气管理、液体策略和激素使用指征的概述。
ABI患者的具体类型和通气管理 在急性期，ABI的管理主要是通过脑灌注压或以ICP为导向的目标来确保充分的脑灌注。 不同形式的重度ABI有其特定的疾病特征，可以影响通气管理。严重创伤性休克的患者大多采用ICP监测，作为ICU管理的指南。严格的低范围PaCO2和PEEP目标被用于ICP控制。最近，CA作为ICP管理的一部分，以及PEEP和LPV与CA的相互作用已被评估。 SAH患者的ICU管理目标是预防再出血、脑室内出血和后期DCI。与TBI不同，全身挫伤和细胞毒性水肿不是主要的病理生理问题。由于这些病人通常有脑室外引流，因此不需要像TBI病人那样经常为ICP监测制定严格的PaCO2目标。在DCI阶段，有时使用微透析或脑组织氧来检测局部脑缺氧并设定PaO2目标。诊断DCI需要对神经系统功能进行评估，并减少镇静。因此，与TBI患者相比，自主通气与以下更宽泛的PaCO2目标使用得更自由。 大多数严重脑内出血的患者都有全身性高血压。降低血压，而不是降低ICP的措施，一直是ICU中一般管理的重点。卒中单元的治疗与较好的预后有关，但当病人进入ICU时，这种情况不一定会改善。使用ICP监测和目标的指征并不明确，通常来自于TBI文献。 无肺损伤的ABI患者的通气设置 在非ARDS患者中，在两个大型多中心RCTs中，低（6ml/kg理想体重）与中间（10ml/kg）潮气量（VT）和低（5 cmH2O）与高（8 cmH2O）PEEP之间没有发现患者结果的差异。由于这些试验不是专门针对ABI患者的，一小部分患者有ABI。在限制VT的同时允许高碳酸血症是很难在同时控制ICP的情况下进行的。通过用加热加湿器取代热湿交换器来减少死腔是可行的，并且可以在不增加PaCO2的情况下设置低VT。高PEEP对脑部和肺部顺应性的反应显示出相互矛盾的结果。测量肺动脉压力不能说明哪些ABI患者对高PEEP有不利影响。因此，如果怀疑脑顺应性低，只建议在严格的ICP监测和曲线分析中调整PEEP。在最近的观察性研究中，已经探讨了除PEEP和VT以外的呼吸力学变量的作用。目标体温管理-2试验的一个子分析发现，呼吸频率、驱动压和机械功与心脏骤停后幸存者的6个月死亡率独立相关。机械功（MP）也可能与其他原因造成的ABI患者的死亡率有关。最近的一项观察性研究发现，在MV的第一周，MP与不良后果有关，与氧合无关。机械功也可能与PEEP引起的高ICP有关。 并发ARDS的ABI患者的呼吸管理 正如前面在ABI患者的呼吸机管理中所详述的，当旨在保护肺部和大脑时，可能会出现一些相互矛盾的生理学目标。典型的，作为LPV的一部分的允许性高碳酸血症可能会产生脑部副作用，从而导致复杂的，甚至是不可能的效益-风险比的评估。虽然在没有肺损伤的病人中，严格的低碳酸血症的价值仍有争议，而且脑部生理学可能主要驱动病人的管理，但在已建立的ARDS的情况下，情况就比较复杂。如果通过脑室外引流控制ICP，允许性高碳酸血症可能是可行的。另一个选择是增加呼吸频率，直到内源性PEEP或平台压的极限。由于呼吸频率有助于MP，通过增加呼吸频率补偿低VT可能不是调节ABI中PaCO2的解决方案。需要进行RCT来评估这一人群的肺部炎症和机械压力之间的相互作用，以及潜在的干预措施及其对脑部和肺部恢复的长期结果的影响（撤除MV）。 中度至重度ARDS患者的俯卧位是一种基础治疗，对于同时存在ABI的患者可以考虑。由于俯卧位可能会影响PaCO2和脑部静脉回流，因此强烈建议对急性、严重的ABI患者进行ICP监测。在Proseva试验中，高ICP是一个排除标准。在ARDS中，肺泡复张术对改善氧合的作用还不确定。在急性重度ABI患者中，心肺交互作用的复张动作的作用，应该导致在使用该动作时要谨慎。 病人与呼吸机之间的不同步可能是呼吸驱动的改变或延长MV的临床后果。 在机械通气辅助下，呼吸驱动和呼吸负荷的关键决定因素是设定的峰值流量。不足的峰值流量与更高的驱动力和呼吸负荷相关联。低峰值流量会导致空气饥饿，过高的峰值流量会导致呼吸不协调和呼吸堆叠。最高峰值流量会导致呼吸频率增加，因为吸气时间变短。事实上，吸气时间变短会减少因肺膨胀而产生的负反馈，导致通气频率更高。在生理上，高容量或肺膨胀减少了呼吸驱动力，峰值流量变得不那么重要。流量不同步通常发生在呼吸驱动高或控制机械通气的时间触发呼吸肌后的情况下，这被称为“呼吸同步”第二次启动，是由于Hering-Breuer反射和C3，C5脊髓反射的持续激活导致的。罗等研究了机械通气脑损伤患者的患者-呼吸机不同步，发现不同步的患病率比无脑损伤患者高38％，而最常见的不同步类型为无效触发，其特征是P0.1值方面较低为表现的低驱动力。脑卒中后，颅内肿瘤切除或TBI期间的不同步指数类似，并且在压力控制/辅助通气期间显著降低，而在其他通气模式期间显著升高，在使用阿片类药物和镇静剂联合治疗期间也会升高。与非神经学患者相似，不同步是神经元输入和肌肉效率之间失耦联的标志，与延长机械通气有关。最近，对于ABI患者，通过食管压力监测监测了患者-呼吸机不同步。结果表明，特别是无效触发，不同步是常见的，并且与镇痛和镇静策略的结合相关。脑损伤患者引起的呼吸机诱导性膈肌功能障碍可能起重要作用，但仍有待研究。 附加管理 本部分将简要讨论与通气管理有关的另外两种策略：液体平衡和激素。 ABI中的液体管理。在ARDS患者（无ABI）中进行的FACCT试验发现，与自由的液体策略相比，限制性策略在患者死亡率方面相似，但与在有创MV下花费的天数有关。在ABI患者中，除了仔细调整呼吸机压力外，确保患者有足够的体液可能会防止较高的呼吸机压力和PaCO2波动的不利影响。液体管理必须考虑管理液体与血脑屏障破坏和细胞损伤引起的脑水肿的风险。 因此，对于有或没有ARDS的ABI患者，建议采用限制性输液策略，以防止任何进一步的脑水肿。然而，重要的是要注意避免低血容量，以达到脑灌注压的目标。 激素。在ARDS患者中，激素可能在急性期发挥有益的作用。在创伤性脑损伤中，MRCCRASH试验发现使用甲基强的松龙比使用安慰剂的死亡率高；因此，不推荐使用激素。一般来说，由于缺乏证据，不建议在任何形式的急性脑肿胀ABI患者中使用激素。 撤机 延长MV可能会进一步延迟康复和ICU出院，增加长期后遗症和并发症的风险，包括身体、心理和精神以及认知症状，这也是重症监护后综合征的一部分，这也影响了患者的亲属。此外，对于ABI患者，人们越来越关注撤机的做法和早期康复。 关于ABI患者成功撤机的最佳方法仍存在不确定性，涉及镇静方法、断奶标准和气管切开的时机。传统上，对危重病人进行深度镇静和固定，延长了拔管的时间。这种做法在ABI患者中特别常见，深度镇静被用来降低脑代谢，防止颅内高压和控制发热。最近，ABCDEF集束化治疗（评估、预防和管理疼痛；既自发苏醒和呼吸试验：镇痛和镇静的选择；谵妄的评估、预防和管理；早期活动和锻炼；家庭参与/授权）在重症监护医学中得到了认可。在ABI患者中，缺乏数据来精确地解读最初的脑损伤后遗症和重症监护获得的长期神经系统、肌肉和认知症状的相对贡献。患有ABI的病人比没有ABI的病人有更高的拔管失败率。 有几个因素可能有助于延长MV的持续时间，有些是不可改变的，如脑损伤本身，意识的恢复是撤机准备的一个关键因素；其他因素，如管理方面的因素可以改变，如深度和长时间的镇静和撤机准备的筛选做法。一旦拔管，ABI患者再次插管的风险很高，主要是因为吞咽困难、肌肉力量不足和咳嗽不畅导致的呼吸和气道衰竭。在一项大型国际观察性研究中，评估了1512名通气超过24小时、初始格拉斯哥昏迷量表（GCS）≤12的ABI患者，19%的患者在拔管后5天内被重新插管。作者确定了第5天拔管失败的预测因素，并将其合并在一个评分中，该评分可能易于在床边使用，包括以下与拔管成功有关的变量：TBI、剧烈咳嗽、吞咽反射、吞咽尝试、每小时气管内吸痰少于两次、GCS运动成分为6、体温正常或偏低。在验证队列中，接受者操作特征曲线下的得分面积为0.65（95%置信区间，0.53-0.76），可能需要对具有高或低阳性预测价值的截止点进行临床评估，以解读该得分的潜在临床用途。值得注意的是，在这个大型国际队列中，21%的患者没有进行常规的撤机拔管，而是直接进行了气管切开。ICU患者最终气管切开的最佳时间一直是一个长期争论的问题，目前还没有发现早期气管切开的好处。最近一项包括1538名患者的大规模回顾性研究，特别评估了498名入院时GCS低于8的患者的气管切开时间，结果显示气管切开时间与患者的结果之间缺乏明显的联系。一项针对1358名创伤性脑损伤患者的观察性研究显示，晚期气管切开与不良的神经系统结果之间存在关联。然而，这一发现并没有被针对卒中患者的SETPOINT2 RCT证实。目前的指南建议在拔管失败或意识水平持续下降的患者中考虑气管切开，但对气管切开的最佳时机没有建议。着重于减少镇静/镇痛的措施和早期撤机的严重ABI患者是未来研究的目标（NCT04291235, NCT04080440）。 结论 神经系统疾病患者有特殊的呼吸问题和肺脑相互作用的挑战。在这种情况下，还没有对MV的最佳传输进行广泛的研究，而且RCT也很少。最近对神经和呼吸监测的结合以及对ABI患者的大型多中心试验的兴趣推动了我们在优化治疗和结果方面的知识。未来将有机会结合生理学研究和使用大数据分析来确定预测因素并优化严重ABI患者的通气策略。 来源： Respiratory challenges and ventilatory management in diferent types of acute brain-injured patients Frisvold et al. Critical Care (2023) 27:247 https:///10.1186/s13054-023-04532-4 |
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