呼吸支持治疗ARDS研究的新进展.doc

呼吸支持治疗ARDS研究的新进展 急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)是由多种病因引起的急性呼吸衰竭，其特征为双侧肺渗出与浸润、进行性呼吸困难和顽固性低氧血症。ARDS不是一个独立的疾病，作为一个连续的病理生理过程，早期阶段称为急性肺损伤(acute lung injury, ALI)，重度的ALI即为ARDS，其死亡率较高，约27%-60%1。1994年欧美ARDS联会将ARDS定义为：急性起病、氧合指数（PaO2/FiO2）200mmHg、X线胸片示双侧肺浸润、肺动脉楔压18mmHg或无左房高压的临床征象2。呼吸支持是目前治疗ARDS最重要也是最有效的方法之一，为了维持接近正常的动脉血氧和二氧化碳分压，需要进行高潮气量和高气压通气，但是不适当地使用机械通气可导致呼吸机引起的肺损伤，加重ARDS的病情。近年来床边CT技术以及呼吸力学监测技术在机械通气中的应用，使传统的机械通气方法得到了转变，其研究主要集中于如何更好地设置潮气量与PEEP，减轻肺损伤及提高氧合效果。一、 ARDS病人机械通气时的肺损伤机械通气引起的肺损伤包括三种病理表现：渗出性肺水肿、肺结构的机械变形与肺泡过度膨胀、肺炎症反应即生物性损伤(biotrauma)3。从ARDS病人的尸解中，常见到肺的过度膨胀及变形，如肺气肿样变、肺囊肿、支气管扩张等，这些都是机械通气性肺损伤的病理特征。晚期ARDS病人胸部CT也可见到这种特征，主要位于肺下垂部位及肺底4。目前认为造成这种病理损害的原因是ARDS早期使用了过大的PEEP与潮气量，并且损害的程度与潮气量、气道峰压、机械通气时间以及吸入氧浓度(FiO2)大于0.6的时间高度相关。实验研究也证实盐水灌洗导致肺损伤的狗在给予较大PEEP及呼吸支持后产生了明显的肺泡过度膨胀5。要避免产生以上机械通气性肺损伤，必须有合适的方法指导机械通气，床边CT技术以及呼吸力学监测技术为此做出了贡献。二、ARDS病人的影像学变化ARDS病人CT影像学常出现二种经典的变化。一种为弥漫性变化：约1/4的ARDS病人表现为全肺通气丧失十分明显，并且分布均匀，呈弥漫性通气减少，CT显示双侧肺野高密度影，典型的表现就是白肺。另一种为局灶性性通气减少：近3/4的ARDS病人肺通气丧失是不均匀的，主要发生在下肺叶与低垂部位，而上肺叶及非低垂部位的通气相对正常的，CT显示双侧肺下部局灶性的密度增加6。ARDS病人由于肺水肿、血管外水增加、炎症和感染等，全肺都表现为重量的增加，为何大多数ARDS病人CT却出现局灶性影像学变化？事实上CT的影像学是肺组织与肺内气体含量共同作用的结果。ARDS病人因肺叶部位的不同而呈现完全不同的通气状态：上肺叶因重力的牵引常表现为通气正常，即使在严重肺水肿等情况下仍可保持基本正常。下肺叶或低垂部位在腹部、心脏以及胸腔内液体的压力作用下常出现肺不张。一些学者研究了肺不张的原因，膈肌可以把腹腔内压力传向下肺叶，甚至肺损伤本身也可以增加腹内压，所以下肺叶通气减少。Malbouisson等7认为位于心脏下面的肺组织比心室周围的肺组织受到更多的压力，即使在无心脏衰竭的情况下，ARDS病人的心脏也比正常人的心脏大，如果伴有心肌水肿、肺高压引起的右室扩大将更加重下肺通气的减少。另外，影像学上靠近膈肌的肺不张有时与膈肌的影像重叠，难以区分，容易误读为通气正常。三、 ARDS病人的压力容量环与肺形态学的关系弥漫性通气减少与局灶性通气减少的病理不同，压力容量环所反映的内容也不同。以弥漫性通气障碍为主的ARDS病人，压力容量环的实质是肺泡复张的曲线，其上下拐点很明显（图1）。曲线的起始段较为平坦，表明使肺泡复张所需的压力较小，随着复张肺泡的增多，代表肺顺应性的曲线斜率也变大，直至压力达到上拐点时，肺泡已全部复张，压力超过上拐点，肺泡将出现过度膨胀。压力容量环的斜率表示肺泡复张的能力，在ARDS的早期，了解肺泡复张的能力十分重要。以局灶性通气障碍为主的ARDS病人，压力容量环的意义十分复杂，通气时萎陷肺泡的复张与正常肺泡的膨胀共同作用于呼吸力学，其上下拐点很不明显。（图2）曲线的起始段常较陡峭，表明压力的较小变化使肺容量变化很大，在萎陷肺泡复张前正常肺泡已发生了长时间的扩张。在曲线的中间段，萎陷肺泡的复张与正常肺泡的扩张同时进行着。当压力较高时，正常肺泡则出现了过度膨胀。因此对于局灶性通气障碍为主的ARDS病人，通气压力低于上拐点时并不能起到肺保护作用，这时许多正常肺泡仍处于过度膨胀状态，同理压力容量环的斜率也不反映肺复张的能力及肺的弹性力。图2以局灶性通气减少为主的ARDS病人的压力容量环。无明显的上下拐点图1以弥漫性通气减少为主的ARDS病人的压力容量环。1为上拐点，表示肺泡复张结束；2为曲线的斜率，表示肺泡复张的能力；3为下拐点，表示肺泡开始复张所需的压力四、 根据影像学和压力容量环变化设置PEEP如何设置合适的PEEP，一直是人们探讨的问题。十多年前，有人提出开放肺的概念，目的是使萎陷的肺泡复张，发挥正常的通气功能。在一定间期内气道压大于50cmH2O，使不张的肺泡开放；同时PEEP大于15cmH2O，使呼气末肺泡保持开放状态而不致萎陷，但这种方法会导致功能尚完好肺泡的过度膨胀，使肺损伤加重，反而对ARDS后期出现的顽固性低氧血症起了促进作用。因此近年Rouby等提出根据肺的形态学及肺通气的影像学变化设置合适的PEEP水平8。PEEP不再以恢复肺泡通气为目的，而是以提供充分的氧合为目的。并指出最佳PEEP是指FiO2低于0.6时(大于0.6时具有氧毒性)使动脉氧饱和度大于90%的PEEP值，并提出在考虑肺复张的同时也要考虑到局部肺的过度膨胀。Rouby等认为影像学的变化对PEEP的设置具有指导作用。ARDS的早期，以局灶性通气障碍为主，正常肺组织多位于上侧肺区，75%的ARDS病人呼气末，上肺区仍保持通气而下肺区已无通气，肺被分成顺应性好与顺应性差的几个部分。PEEP大于10cmH2O时，顺应性好的肺泡已出现过度膨胀，而萎陷的肺泡刚开始复张，这种表现已在动物实验中得到证实。因此，呼吸支持时PEEP可设置在510cmH2O左右，既可使萎陷的肺泡复张，又避免了正常肺泡的过度膨胀。对于极少数弥漫性通气障碍，影像学上呈白肺的病人，可采用开放肺的策略，PEEP设置至10cmH2O以上，使萎陷的肺泡复张并保持开放状态，这种情况下肺泡过度膨胀的可能性较小，肺可看成一个整体实变的器官，当PEEP超过压力-容量环上拐点(upper inflection pressure)的值时，才会发生肺泡过度膨胀。五、 肺复张通气策略(Recruitment maneuvers，RM)与恢复均一性通气根据Laplace定律，在相同压力情况下，半径大的肺泡首先开放，在没有实现完全复张的情况下，小潮气量与低PEEP时仍然存在肺泡过度膨胀的可能性，同时吸气呼气时肺泡不断开放闭合产生的剪切力也会产生肺损伤。要避免这种情况的发生，只有恢复肺部通气的均一性，既可避免肺泡的过度膨胀，又可避免肺泡闭合与开放的反复出现。因此近来出现了肺复张的通气策略（RM），目的是开放所有肺单位，消除实变，实现肺的完全复张，恢复肺通气的均一性。RM定义为在限定时间内，通过维持高于潮气量的容量，使尽可能多的肺单位产生最大的生理膨胀，以实现所有肺单位的完全复张。RM通常在实施肺保护策略（潮气量46ml/kg）的基础上进行。实施肺复张的方法通常包括：高持续气道正压法（CPAP）9,可设定CPAP为40cmH2O，维持40s；或间歇叹气法10，可通过容量或压力调节将叹气设定增大，通过单位时间内限定叹气次数，实现肺复张的目的。以上这些方法是通过短时间内的肺泡膨胀，将尽可能多的肺泡打开，并创造在这之后呼气项肺容积增加的可能。RM之后应用PEEP是维持呼气相已增加的肺容积，保持肺泡开放的关键。有人通过逐步增加PEEP的方法，将RM与PEEP结合起来，在压力控制通气时，逐渐加大PEEP，达到肺的完全复张（PaO2+PaCO2400mmHg,吸氧浓度为1）。稳定后逐渐降低PEEP，以PaO2的减少不超过5%为标准，确定最佳PEEP11。应用电阻抗CT技术可以实时地监测每次呼吸过程中不同区域肺单位的通气情况，随着PEEP的逐渐增加，每次呼吸时非低垂区域的通气变化幅度逐渐减小，而低垂区域的通气变化幅度逐渐增加。如果将低垂与非低垂区域的通气变化幅度的比值代表肺通气的均一性，则比值为1时反映了最大的均一性，此时的PEEP也接近于最佳这PEEP。RM与PEEP是相互依赖的，如果RM之后没有适当的PEEP，那么呼气相已被打开的肺单位不能维持；如果PEEP之前缺少RM也无法达到完全的肺泡开放效果。两者共同作用使肺通气向均一方向恢复的努力又向前迈进了一步。恢复肺通气均一性的方法应包括：应用PEEP，观察对PEEP的反应；如果氧合改善，应用RM尽可能实现完全肺复张；滴定式调节PEEP，寻找并维持最佳PEEP；如氧合无改善，则改变患者体位（俯卧位），在体位变化的基础上应用RM和PEEP；肺保护及恢复肺通气均一性的理念为ARDS患者呼吸支持策略的发展带来了新的契机，该技术能否真正降低ARDS患者的病死率还需更多的临床研究。参考文献1 曾邦雄,李明强.急性呼吸窘迫综合征.见：杭燕南等主编.当代麻醉学.第3版.上海：上海科技出版社,2002.1271-12802 Bernard GR, Artigas A, Brigham KL, et al. The American-European Conference on ARDS. Definitions, mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordination. Am J Respir Crit Care Med. 1994;149:818-8243 Dos Santos CC, Slutsky AS. Invited review: Mechanisms of ventilator-induced lung injury: A perspective. J Appl Physiol.2000;89:1645-16554 Rouby JJ, Puybasset L, Nieszkowska A, et al. Acute respiratory distress syndrome: lesson from computed tomography of the whole lung. Crit Care Med. 2003:31:s285-2955 Lim CM, Soon Lee S, Seoung Lee J, et al. Morphometric effects of the recruitment maneuver on Saline-lavaged canine lungs: A computed tomographic analysis. Anesthesiology. 2003;99:71-806 Rouby JJ, Lu Q, Vieira S. Pressure /volume curves and lung computed tomography in acute respiratory distress syndrome. Eur Respir J. 2003;22:Suppl.42,27s-36s7 Malbouisson LM, Busch CJ, Puybasset L, et al. Role of the heart in the loss of aeration characterizing lower lobes in acute respiratory distress syndrome. CT Scan ARDS Study Group. Am J Respir Crit Care Med. 2000;161:2005-20128 Rouby JJ, Lu Q, Goldstein I. Selecting the right level of positive end-expiratory pressure in patients with acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med.2002;165:1182-11869 Grasso S, Mascia L, Del Turco M, et al. Effects of recruiting maneuvers in patients with acute respiratory distress syndrome ventilated with protective ventilatory strategy. Anesthesiology. 2002;96:795-80210 Patroniti N, Foti G, Cortinovis B, et al. Sigh improves gas exch