近些年来急性呼吸窘迫综合征(ards)的死亡率已有明显降低,其原因是多方面的。其中重要原因之一是ards患者的机械通气策略和方法已有了重大改变。机械通气是救治ards的关键措施,多年来传统的通气方法是应用大潮气量(10~15ml/kg),常规通气频率(f)(10~15次/min)和生理性吸呼比(i∶e)(1∶4~1∶2),虽监测气道峰压(pip),但常无严格限制。加用呼气末正压(peep)以达到氧分压(pao2)>60~70mmhg(1mmhg=0.133kpa),吸氧浓度(fio2)<0.6为理想。此传统通气方法近年来已遭到批评,因为它虽可使患者的动脉血ph和动脉血二氧化碳分压(paco2)维持正常,但可诱发或加重呼吸机相关肺损伤(ventilator-associatedlunginjury,vali)。虽可使pao2和sao2升至理想水平,但可因加用过高peep反而减少组织的氧输送和降低肺顺应性。如今,已有越来越多的临床医生把机械通气优先考虑的目标从追求正常血气转移到维持一可接受的血气水平,同时实施肺保护策略和增加组织氧输送(保护机体各重要脏器功能)上来。
一、呼吸机相关肺损伤
大量的动物实验已证明:不恰当的机械通气确实可引起呼吸机所致肺损伤(vili)。vili的表现可分为两大类:一类是我们所熟知的宏观(macroscopic)损伤,习惯上称之为气压伤(barotrauma),以肺泡外气体为特征,如气胸、纵隔气肿、心包积气、气腹、皮下气肿、肺间质气肿、胸膜下气囊肿和系统性气栓塞等。其诊断可靠胸部x线片和ct检查发现。另一类为微观,(microscopic)损伤,其组织病理学改变酷似ards,表现为弥漫性肺泡损伤。这是较隐蔽的一种损伤类型。只有在动物模型中才能明确,此类损伤直接由机械通气引起(称为vili)。而在原来已有肺损伤的ards患者,即使经全面和详细的病理学检查,也无法区别此类损伤是由机械通气所致,还是ards本身的改变,因此此类损伤可称为vali。
导致vali的机制,除了患者存在对vali的易感内因外,最重要的致伤因素有二:(1)大潮气量或高吸气压通气引起的局部或普遍的肺泡过度扩张;(2)萎陷肺泡的反复开放和闭合,导致肺泡壁的反复牵拉和顺应性不同的组织接合处局部形成高剪切力。近年的研究还表明,无论哪种致伤因素所致,在vali的形成和发展过程中,均伴随着多种细胞因子和炎性介质的释放和参与。
ards肺易致vali的原因:(1)ards肺是"婴儿肺",其有效功能肺单位显著减少,严重者仅及正常人的1/3~1/2。此时若用正常的潮气量,必将使正常功能的肺泡过度扩张。(2)致伤因素的协同作用:ards形成过程中,已存在肺泡表面活性物质的减少,各种炎性介质,细胞因子的大量释放,vali致伤因素的参与可致协同或叠加作用。(3)肺水肿液分布的不均质性:由于静水压的影响引起肺各区域沿垂直轴逐渐加重不张,施加可使肺基底区域肺泡开放的压力,必导致非基底区域肺泡的过度扩张。(4)原有肺损伤时通气分布不均,低肺容量位时的肺泡萎陷趋势、ards肺的广泛微小不张趋势、尤其在肺基底区域。加上患者代谢率的增高和氧耗增加,通气量需要大,这些使得吸气时易产生高剪切力。
二、ards的通气策略
为了防止vali,易致vali的传统通气方法必须改变,代之以各种能有效保护肺的新方法(表1)。针对vali的两大致伤因素,近年来提倡应用以下两大通气策略[4]:(1)用低潮气量(5~6ml/kg)或严格限制通气压[平台压<30cmh2o(1cmh2o=0.098kpa)],允许paco2逐渐增高,所谓"允许高碳酸血症(phc)"策略;(2)吸气时短暂加用足够的压力让萎陷的肺泡尽量开放,呼气时加用适当的呼气末正压让其保持开放,即所谓"肺开放策略"。这两大策略互相联系又有区别,但目的都是为了实施"肺保护",避免vali。
表1ards患者的机械通气方法
方法传统概念新概念
目标正常血气适当的血气值,预防vali,有利于损伤组织愈和
通气模式
通气参数容量切换通气压力切换通气,压力限制扩增技术
潮气量(vt)预设10~15ml/kg5~8ml/kg
peep为达到适当的pao2或足以防止肺泡潮气性闭-开周期,达到适适当pao2/fio2比
pao2/fio2所需要的水平肺泡峰压
(平台压)为达到peep和潮气量的目标值所需要的水平不应超过2.94~3.43kpa(30~35cmh2o)
吸呼时比1∶1.5~2.5延长吸气时间,直至反比通气
体位仰卧位俯卧位
最近由美国国立心肺血液研究所(nhlbi)ards协作组完成的多中心随机对照临床研究,证明了低潮气量组的病死率为31%,常规通气组为39%(p=0.007)。该研究以其权威性和科学性证明了ards患者实施低潮气通气的有效性。
phc的副作用,主要是对心脑血管系统的不良影响,如引起心脏血管功能障碍,颅内压增高等。患有明显心肌缺血,心律失常,心功能不全,颅脑外伤,或近期有脑血管意外者应慎用或禁用phc。但近年的临床实践表明,大多数患者对phc的依从性是好的,只要paco2逐渐增高(每小时增高5~10mmhg),ph≥7.20~7.25,严重副作用的发生率很低。如果paco2增加过快过高,可采用以下方法:(1)适当增加通气频率以增加分钟有效通气量;(2)加用镇静剂,必要时同时应用肌松剂,以改进人机协调,减少co2产量。(3)加用气管内吹气(tgi),减少死腔通气量。ph过低(如ph<7.10)时可给碱性药物,但疗效欠佳。
实施肺开放策略的方法有多种,较常用的方法是应用压力控制通气,预置吸气压40~60cmh2o,通气频率10~30次/分,吸呼比为1~2∶1,加peep10~20cmh2o。持续2~5min后降低吸气压至能保持肺开放的最低压力。此外,也可用高频震荡通气来实施"肺开放"策略,此法在儿科较常用。存在问题是,用什么方法和指标来判断"肺开放"是否理想?其确切疗效也有待多中心前瞻性随机对照研究来证明。
现在多推荐以描绘压力(p)容量(v)曲线来设置潮气量(或气道峰压)和peep。ards患者的p-v曲线常有低拐点(lip)和高拐点(uip),应加用比lip略高的peep以保持呼气末时肺泡开放,维持潮气量或气道峰压低于uip水平,以避免肺泡的过度扩张。值得注意的是,利用呼吸机的自动描记系统来记录p-v曲线时,应以恒定的低流量(50ml/s)来为肺充气,以尽量减少呼吸阻力的影响。ranieri等报道ards患者的p-v曲线可呈上凹形、上凸形和直线形。上凹形者加用peep能使肺泡复张,而上凸形或直线形者则不能复张。
三、ards的通气模式
1.压力控制通气:至今尚不能证明哪一种通气模式对ards患者是最好的,但无论选用哪种模式,都应遵循"肺保护策略"的原则。许多专家推荐应用压力控制通气(pcv),选用吸气峰压30~35cmh2o,初始peep8cmh2o,逐渐增加peep水平直至达最大顺应性。此时气道峰压与peep之差即是用于产生潮气量的驱动压。应用pcv的好处是:人机同步好;提供的减速流量波形有利于气体交换和增加氧合,而且可维持气道压不超过预定吸气压。
2.增加自主呼吸用力的通气模式:近年机械通气的趋势是结合而不是废弃自主呼吸用力,即让呼吸机适应患者,而不是让患者去适应呼吸机。能辅助或增加自主呼吸用力的通气模式有:双相气道正压(bipap),气道压力释放通气(parv)和成比例辅助通气(pav)等。
"辅助或增加自主呼吸用力"的通气模式的好处是:通气模式较自然舒适,可降低气道峰压和胸内压,减少正压通气对血流动力学的影响。增加自主呼吸的效率和膈肌收缩的有效性,促使萎陷肺泡的复张,人机协调好,可减少或避免应用镇静剂或肌松剂,便于患者活动,主动咳嗽从而改善支气管分泌物的廓清,减低发生vali的危险。
所谓"bipap",是让患者的自主呼吸交替地在两种不同的气道正压水平上来进行。通过调节高压和低压水平及其转换频率来改变呼吸容量及改善氧合。当将bipap的低压力水平时间调至很短(达0.5s)时,即相当于aprv通气模式。文献报道,ards患者应用bipap-aprv是比较有效的。应用pav时,呼吸机只是扩大和增加自主呼吸的功能和效率,而让患者自己完全控制呼吸方式,如潮气量、吸气和呼气时间、呼吸频率和吸气流量。呼吸机输送的压力按患者用力成比例地扩增。例如pav为3∶1,是指吸气气道压1/4由呼吸肌收缩产生,另3/4由呼吸机提供。故无论何时,自主呼吸肌作1/4功,呼吸机提供3/4呼吸功。应用此模式时,人机协调是最好的。理论上应十分适用于ards,并可预防vali。但至今尚无临床研究证明,ards患者应用pav后有存活率的增加。
3.伺服控制通气模式(servo-controlledmodes):呼吸机电脑化后,应用高精度传感器和反馈系统来自动控制吸气压,维持潮气量恒定的一类通气模式,如压力调节容量控制通气(prvcv)、容量支持通气(vsv)、自动转换模式(automode)、容量保障压力支持通气(vapsv)等,这类通气模式兼压力预置和容量预置型两类模式的好处,易于控制气道压和潮气量达目标值,并可较早实行部分通气支持,便于撤机。但这些模式临床应用的时间尚不长,对ards的通气有何独特优点,尚有待研究确定。
四、ards机械通气的辅助方法
近些年来,人们对一些可促进动脉氧合和气体交换而又不会引起vali的方法发生兴趣,这些方法包括高频通气、体外或肺外气体交换技术[如体外膜氧合(ecmo)、体外二氧化碳去除(ecco2r)和腔静脉氧合(ivox)]、俯卧位通气、部分液体通气、气管内吹气、表面活性物质替代疗法,吸入一氧化氮或前列环素等。在这些方法中,只有俯卧位通气较简便实用,有文献报道其改善氧合的有效率达50%~70%,值得在ards患者中试用。其他方法都要求有特殊的设备和技术或特殊制剂,尚处于研究阶段,只能在有条件的单位,慎重选择有适应证的ards患者,作为常规通气的辅助方法应用。
思考题:
1.呼吸机相关肺损伤有哪些表现?ards肺为什么易致vali?
2.ards患者机械通气时,为防止vali,近年来提倡应用些通气策略?简述其实施方法。
3.试述适用于ards的一些通气模式及其好处。
4.ards机械通气的辅助方法有哪些?