新生儿呼吸机相关性脑损伤与保护性通气策略

新生儿呼吸机相关性脑损伤与保护性通气策略(全文)

随着机械通气(mechanicalventilation,MV)技术在新生儿重症

监护病房(neonatalintensivecareunit,NICU)的广泛应用和日益精湛，

患有呼吸系统疾病的新生儿存活率逐年提高，预后明显改善。近年来，有

关呼吸机相关性脑损伤(ventilatorassociatedbraininjury)的报道逐渐

增加，成为新生儿期死亡和儿童期神经系统后遗症的重要原因之一。本文

将对新生儿呼吸机相关性脑损伤的发生机制、高危因素及脑保护性通气策

略等方面的研究进展进行综述。

1与呼吸机相关性脑损伤相关的高危因素

1.1呼吸机因素

机械通气是治疗呼吸衰竭的重要手段，其基本目的是促进有效的通气

和气体交换，包括C02的及时排出和02的充分摄入，使血气分析结果

维持在目标值范围。但呼吸机参数调节不当可产生多种病理生理改变而导

致脑损伤，如未能及时纠正低氧血症可导致缺血缺氧性®损伤；通气不足

可导致高碳酸血症，使得脑血管扩张，血流灌注增加，易发生颅内出血；

过度通气易引起低碳酸血症，新生儿，尤其是早产儿可出现局部脑血管痉

挛，脑血流量显著减少，导致脑缺血缺氧，发生脑梗塞、脑白质软化

［］在患儿原发疾病基础上,机

(Periventricularleukomalacia^VL)lo

械通气应用不当还可造成对心血管功能的影响，导致血流动力学异常改

变，从而引起心输出量减少，甚至低血压、休克、心力衰竭等，发生脑血

流灌注不良，也可导致血压波动而引起脑损伤。

1.2患儿因素

新生J喷别是早产儿具有脑发育不成熟、脑血管脆弱等解剖生理特

点，脑血管自主调节功能不完善，对缺血缺氧的耐受能力差［2］。加之其肺

发育不成熟，肺表面活性物质(pulmonarysurfactant,PS)缺乏，或因

肺部炎症反应而引起肺表面活性物质失活等，可因呼吸机参数过高导致呼

吸机相关性肺损伤的发生。当出现肺气漏等并发症时，可使上、下腔静脉

回心血量及心输出量减少，导致脑灌注压减低，脑组织血液供应减少而发

生缺血缺氧性脑损伤。机械通气在治疗肺部原发疾病过程中，肺部的炎症

反应失控可导致全身炎症反应综合征(SIRS),进而影响肺外重要脏器功

能，可导致脑损伤，即肺一脑的交互影响［3］。另有文献报道，早产儿凝血

功能不全亦是容易发生脑室内出血的重要发病因素。

1.3其他因素

机械通气过程中的药物治疗可能诱发脑损伤［4］。如进行气管内滴入

PS治疗时，肺顺应性改善，肺泡迅速扩张，肺毛细血管亦相应舒张，可因

肺血流迅速增加而导致脑血流瞬间显著下降；消炎痛、血管活性药物使用

可引起心输出量、血流动力学变化，影响脑血流；应用激素治疗肺部炎症、

慢性肺部疾病(BPD)时，可引起早产儿神经发育异常。新生专运或治

疗过程中转变体位、气管插管或负压吸引等操作可能会导致血压突然波

动，成为脑损伤的诱因。

2发生机制

2.1血流动力学机制

机体脑血管有一定的自主调节功能以维持脑血流动力学的稳定，新生

儿可通过自动调节、化学调节及神经调节维持脑血流的稳定。机体在脑灌

注压变化时具有维持脑血流稳定的作用，这一调节机制即脑血管血流的自

身调节作用。除自身调节机制外，脑血管舒缩活动还与动脉血PaC02.

血压、窒息、药物、辅助通气、血管神经调节等有关。由于新生特别是

早产儿自主调节能力有限[2],使得脑血流动力学变化和脑血管自主调节功

能受损成为脑损伤发生的重要因素。动脉血PaC02与脑血流量(cerebral

bloodflow,CBF)之间呈近似指数关系，PaCO2每升高或降低lkPa可

使CBF改变30%,即PaCO2的变化对CBF有较大影响⑸。高碳酸血症

(Hypercapnia)是机械通气常见的并发症之一,通常是由于每分通气量不

屏障和神经血管循环的完整性［16］,导致脑血流动力学的不良反应，并增

加通气早产儿脑损伤的发生率和严重程度。Fotopoulos等［1刀研究57名

低出生体重早产儿发现炎性细胞因子IL-WIL-6是新生儿窒息后发生

神经功能缺损的早期标志物。

2.3氧化应激机制

持续低氧血症患儿给予氧疗，体循环、外周组织处于缺氧或低氧状态,

呼吸道和肺泡暴露在相对高氧环境；当通气-血液灌流失衡纠正，体循环

低氧状况会逐渐缓解，甚至转入高氧状态。脑组织代谢旺盛、耗氧量大，

在高氧下易产生氧自由基，脑组织含有丰富的不饱和脂肪酸，易被氧化，神经

细胞含有大量的溶酶体，溶酶体被氧自由基破坏后，导致细胞死亡。因此,

中枢神经系统易发生高氧损伤c少突神经胶质细胞(oligodendroglia

cells,。。是脑白质的主要组成细胞,可促进髓鞘轴突及其前体的发育,对

氧化损伤非常敏感口8］。氧化损伤导致髓鞘形成减少是脑室周围白质软化

(periventricularleukomalacia,P\/L)的一个重要病理特征。有临床研

究发现PVL患者的脂质过氧化增加［19］。

3脑保护性通气策略

3.1规范用氧，避免低氧血症和高氧血症

氧疗和机械通气是抢救危重新生儿呼吸衰竭的必要措施，能够及时改

善肺通气和换气功能，改善V/Q比值，从而维持动脉血气在目标值水平。

使用氧疗和机械通气时要严格掌握适应证，仔细观察病情变化、监测血氧

饱和度和动脉血气，避免不必要的吸氧和机械通气。陈超等［20］指出，氧

疗不良反应与吸入氧浓度和持续时间密切相关，要以尽可能低的吸入氧浓

度维持正常血氧饱和度。新生儿血氧饱和度维持在0.90~0.95即可,不

必超过0.95,并需通过仔细的临床观察和必要检查，准确评估病情，及时

撤离氧疗，避免长时间吸氧。

3.2合理应用通气模式

20世纪90年代中期前，国外临床多推荐采用过度通气（高频、高潮

气量通气），从而使新生儿从高碳酸血症迅速转为低碳酸血症状态，可致脑

血流量显著减少，易引起脑实质发生缺血缺氧和出血［8］。此外,虽然机械

通气本身可刺激炎症因子水平的升高，但已有临床研究表明与小潮气量通

气相比，大潮气量通气可使炎症因子释放增加［22］。小潮气量通气可改善

脑血流动力学稳定性和降低炎症反应，但单纯小潮气量通气可引起肺泡萎

陷和低氧血症的发生，故临床上可采用小潮气量、适宜的PEEP、恰当的

通气模式，结合呼吸波形及呼吸力学动态监护下，可在保证氧合、防止肺

泡萎陷的情况下减少呼吸机相关脑损伤的发生。包括小潮气量通气在内多

种通气模式,如持续正压通气（continuouspositiveairwaypressure,

CPAP)、高频振荡通气(highfrequencyoscillatoryventilation,HFOV)

等，对于其使用是否引起脑损伤发生率增加的争议仍较多[22,23],选择

通气模式时应依患J股际情况而定，防止患儿吸气时间和呼吸节律与呼吸

机设定不一致产生人机对抗。

同步化的优点在于设置的通气次数略低于实际(测定)通气次数时，随

着循环中C02排出，pH上升，患儿的呼吸中枢发放呼吸冲动减少，实际

触发通气次数也可以相应减少，但不低于呼吸机设置的最低次数；反之，

当循环中CO2水平;曾高，通过刺激呼吸中枢，自主呼吸冲动发放增加，

随之呼吸机实际通气顼率提高，在略高于设定的通气频率上保持平衡，同

样达到维持C02水平相对稳定的目的。这种呼吸机参数的设定与调节策

略的应用，可以保证循环中C02分压，不断经呼吸中枢兴奋度一自主呼吸

强度一呼吸机实际通气的反馈调节机制，维持在相对稳定的范围，不至于

使脑血流因循环C02水平迅速变化而降低，避免呼吸机诱发脑损伤的发

生⑷。

近年来，有动物试验与临床研究结果表明轻到中度的高碳酸血症能够

对肺和神经起一定的保护作用[24,25],改善呼吸机所致肺损伤和脑损伤

新生儿的存活率。当前研究的热点问题在于如何控制PaCO2在一定水平

增加，能够在改善缺氧脑细胞并降低脑耗氧量的同时，又不增加颅内出血

的风险。目前国际上对允许性高碳酸血症;permissivehypercapnia,PHY)

的安全范围尚无统一的规定，但专家普遍认为，新生儿在6.00-7.33kPa

(45-55mmHg)范围是安全、且能很好耐受。鉴于新生儿，尤其是早

产儿接受过高PaC02(>60mmHg)具有潜在危险性，因此提出PaC02

保持在60mmHg以下(可允许为50~60mmHg)，但pH>7.20~7.25

较为安全［26］。近期亦有学者提出质疑,有临床研究发现PHY与正常

PaCO2通气在改善通气所致肺和神经系统并发症上无明显的统计学差异,

甚至接受正常PaCO2通气患儿较PHY患儿脑白质发育更好［27,28］。因

此，PHY在新生儿中应用的有效性和安全性仍存在争议，且缺乏大规模的

对照试验研究,故临床应用应谨慎而有选择的进行。

在氧疗、无创通气、有创通气的基础上，亦可联合应用PS、NO吸

入疗法以避免呼吸机相关性脑损伤的发生发展。一氧化氮(NO)吸入疗

法是上个世纪90年代发展起来一种新的通气技术，吸入的NO可以选择

性扩张肺血管，改善通气血流比例，迅速纠正低氧血症，亦能抑制肺部炎

症细胞趋化因子，抑制核转录因子介导的促炎症介质合成释放、反馈性调

节作用，可以作为炎症反应的组织保护性机制。Mestan［29］等对吸入NO

治疗的早产儿长期随访发现，患儿2岁时神经发育障碍(包括认知和运动

发育迟缓)发生率N。治疗组(17/70,24%)较对照组(31/68,46%)

明显降低，表明N。吸入治疗可以明显改善早产儿神经发育预后。大量研

究［30,31］亦未发现NO吸入治疗对脑组织损伤或神经运动发育产生长期

不利影响。值得注意的是，NO吸入后可与氧反应形成二氧化氮(NO2),

当NO2达到一定浓度时，可产生严重的肺水肿，并使细胞受损或死亡。故

在临床吸入NO治疗时要尽量把NO从气管插管末端给入，减少NO与氧

气接触时间，减少N02的产生，并需连续检测NO、N02浓度并