作者：曾勉 何婉媚 來源：中華結(jié)核和呼吸雜志
因此，呼吸機在改善肺通氣的同時，亦對機體酸堿平衡產(chǎn)生影響，其發(fā)生機制與多種因素相關(guān)，如基礎(chǔ)疾病及呼吸機參數(shù)的調(diào)節(jié)等。了解機械通氣對酸堿平衡的影響及其機制有助于更好地解讀血氣結(jié)果的變化并米取相應(yīng)的處理策略。
呼吸在酸堿平衡中的重要調(diào)節(jié)作用
機體內(nèi)酸堿物質(zhì)主要由3大營養(yǎng)物質(zhì)代謝產(chǎn)生，其中以酸性物質(zhì)的產(chǎn)量占多數(shù)。機體代謝所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)包括揮發(fā)性酸和固定酸，前者產(chǎn)量豐富，主要物質(zhì)是C02,通過肺臟進行調(diào)節(jié)；后者則包括糖酵解、蛋白質(zhì)代謝、糖氧化、脂肪代謝所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，它們不能變成氣體由肺呼出，僅通過腎臟排泄。
機體對酸堿的調(diào)節(jié)主要依靠血液緩沖系統(tǒng)、肺、腎及組織細胞內(nèi)液的調(diào)節(jié)。血液緩沖系統(tǒng)反應(yīng)迅速，但作用不持久；肺調(diào)節(jié)通過改變肺泡通氣量控制C02的排出量來維持，通常在30min達最高峰；腎臟通過分泌H+、重吸收HC03-、排NH4+調(diào)節(jié)，作用較慢，需數(shù)小時后起作用，3~5d達高峰；組織細胞內(nèi)液的離子交換調(diào)節(jié)作用較強，3~4h起效，但非常有限。
呼吸機相關(guān)酸堿失衡的機制與對策
（一）呼吸性酸中毒
1. 發(fā)生機制：呼吸機治療的目的之一是維持適當(dāng)?shù)耐饬?，使肺泡通氣量滿足機體的需要。任何可引起肺通氣量減少的因素均可導(dǎo)致C02潴留，使PaC02升高，引起呼吸性酸中毒。
2. 影響因素：
（1）氣道阻塞：機械通氣期間，由于氣道開放，導(dǎo)致氣道水分丟失嚴重，氣道分泌物干燥，痰栓形成，引起小氣道甚至大氣道阻塞，造成通氣障礙，也可造成C02潴留，引起呼吸性酸中毒。呼吸機管路濾器也是影響C02排出的一個因素。
如呼出氣管道濾器被濕潤的呼出氣打濕，則影響呼出氣的順利排出，不僅會導(dǎo)致氣道峰壓升高，也會導(dǎo)致C02潴留。
（2）存在限制性通氣障礙：當(dāng)存在限制性通氣障礙時，如肺間質(zhì)纖維化、胸外傷胸廓活動受限等，由于此時肺或胸壁的順應(yīng)性減低，潮氣量減少可導(dǎo)致分鐘通氣量（VE）下降，引起C02潴留。
（3）不恰當(dāng)?shù)暮粑鼨C應(yīng)用：呼吸機在容量切換模式時，VE是通過潮氣量（VT）和每分呼吸頻率（f）來設(shè)置的，VE是由VT和f的乘積所得（VE=VTxf）。在定壓型模式時，氣道壓力決定潮氣量的大小。
在完全控制通氣時，潮氣量或氣道壓力不足（呼吸頻率恒定時）可引起VE減少，導(dǎo)致co2不能及時排出體外；當(dāng)呼吸頻率設(shè)置不當(dāng)，如吸氣時間過長、呼氣時間過短、吸呼時間比不當(dāng)（反比通氣）時，亦影響co2的排出。
臨床上應(yīng)用呼氣末正壓（PEEP）也是引起PaC02升高的原因之一，PEEP的主要目的是增加肺容積、提高平均氣道壓力、改善氧合，但PEEP能增加功能殘氣量，過高的PEEP亦可引起C02潴留，PaC02升高。
（4）允許性高碳酸血癥：在某些情況下，如ARDS,則由于應(yīng)用呼吸機小潮氣量通氣策略，不可避免引起C02潴留，PaC02升高。
3. 對機體的影響：
C02潴留可引起腦血管舒張，腦血流量增加，因此呼吸性酸中毒時，可引起患者出現(xiàn)持續(xù)性頭痛，并以夜間和早上明顯。嚴重者可影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起精神錯亂、嗜睡、甚至昏迷，即肺性腦病。
另一方面，呼吸性酸中毒亦可引起機體電解質(zhì)代謝紊亂，如慢性呼吸性酸中毒時，C02潴留發(fā)展緩慢，為不使pH值明顯降低，腎臟減少HC03-排出，當(dāng)HC03-增加時Cl-可相應(yīng)降低，產(chǎn)生低氯血癥。此時如果迅速糾正酸中毒，將出現(xiàn)更為嚴重的電解質(zhì)紊亂，導(dǎo)致心律失常、肢體抽動等臟器活動異常。
4.處理策略：
（1）應(yīng)用呼吸機前，根據(jù)患者體重、基礎(chǔ)狀況、初始血氣分析結(jié)果評估患者上機后所需的合適VT和VEo容量控制模式時，可初始設(shè)定VT為8~12ml/kg,如可能存在ARDS,則應(yīng)用小潮氣量通氣（6?8ml/kg）以避免加重肺損傷。
壓力控制模式時，氣道壓根據(jù)氣道阻力和肺順應(yīng)性而定。要獲得合適的VT,上機后根據(jù)實測VT調(diào)整氣道壓，但要注意監(jiān)測氣道峰壓，以防氣壓傷發(fā)生。
設(shè)置合適的呼吸頻率（12~16次/min）、吸呼比（1:2~3以上）也是防止C02潴留的一個重要措施。如患者呼吸頻率過快，則容易導(dǎo)致吸氣及呼氣時間均不足，必要時可應(yīng)用鎮(zhèn)靜藥物以打斷患者本身的呼吸節(jié)律。
上機后30~60min,有必要復(fù)查血氣以適時調(diào)整呼吸機參數(shù)。如果PaC02進行性升高，在排除氣道堵塞等因素后，可通過增加VE,如增加潮氣量（容量控制）或氣道壓（壓力控制）或延長呼氣時間。控制過高的外源性PEEP,在能維持合適的氧合下，可逐漸下調(diào)外源性PEEP.
對于ARDS,可采用允許性高碳酸性血癥，但建議PaC02?65-75mmHg（1mmHg=0.133kPa），pH值≥7.3.對于慢性阻塞性肺疾?。ê喎Q慢阻肺）慢性呼吸衰竭患者，機械通氣期間需注意維持適當(dāng)?shù)母咛妓嵫Y，避免PaC02下降過快，PaC02可略高于本次發(fā)病前的水平，同時補充電解質(zhì)。
（2）加強氣道的護理，保持氣道通暢。應(yīng)用濕化器可有效補充氣道水分，減少痰栓。同時也要及時清理呼吸道痰液。每日檢查呼吸濾器，定期更換。
（二）呼吸性堿中毒
1. 發(fā)生機制：任何因素引起VE增大，可導(dǎo)致C02排出增加，PaC02下降，血pH值降低，引起呼吸性堿中毒。
2. 影響因素：（1）不恰當(dāng)?shù)暮粑鼨C應(yīng)用：在完全控制通氣時，潮氣量過大或吸氣壓力過高，可引起乂？增加，C02呼出增多；在容量控制模式通氣時，如設(shè)置吸氣時間過短、呼氣時間過長，可導(dǎo)致C02排出增加，引起PaC02下降。
此外，某些疾?。ㄈ缧律鷥悍瓮该髂げ。┰趹?yīng)用呼吸機的初期，為防止肺泡萎陷，改善氧合，會給予較高的壓力，然而隨著病程進展，肺內(nèi)病變恢復(fù)，肺順應(yīng)性增大，通氣改善，而呼吸機未能及時調(diào)整，則可導(dǎo)致通氣過度，引起呼吸性堿中毒。
（2）患者因素：人機不協(xié)調(diào)或患者呼吸驅(qū)動顯著增強也是導(dǎo)致患者實際通氣量增加并呼吸性堿中毒的常見原因。人機不協(xié)調(diào)除發(fā)生在呼吸機選擇、通氣模式和參數(shù)的選擇與調(diào)節(jié)不當(dāng)時，也可發(fā)生在清醒患者不耐受插管、心理緊張時。
呼吸驅(qū)動增強可見于ARDS、肺水腫、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾?。ㄈ缒X血管障礙、腦外傷等）等，患者表現(xiàn)為呼吸頻率增快，通氣量增大，而此時機械通氣不能抑制患者的呼吸。
3.對機體的影響：呼吸性堿中毒時可引起電解質(zhì)紊亂，如低鉀、低鈣血癥，可出現(xiàn)肢體乏力、四肢及口周感覺異常，甚至是意識障礙、抽搐。
另外，低碳酸血癥可引起腦血管收縮，腦血流量減少致神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。然而，在腦血管意外出現(xiàn)腦水腫時，適度的呼吸性堿中毒可由于腦血流量的減少而有利于減輕腦水腫。
4.處理策略：對于因人機對抗所導(dǎo)致的呼吸頻率增快、通氣量增加者，可短期內(nèi)適當(dāng)使用鎮(zhèn)靜藥物，必要時可增加鎮(zhèn)靜藥物的用量打斷患者的自主呼吸。對于不存在人機對抗或已處于鎮(zhèn)靜狀態(tài)的患者，可通過減少VE的方法：如在壓力控制模式通氣時，可減少吸氣壓；在容量控制通氣時，則減少潮氣量；或通過適當(dāng)縮短呼氣時間以減少C02的排出，但吸呼時間比宜維持在1:1.5~2.此外，還可適當(dāng)加用PEEP,但要注意其對血流動力學(xué)的影響或肺泡峰壓過高。
（三）代謝性堿中毒
1.發(fā)生機制：在呼吸機通氣期間，任何因素引起原發(fā)性HC03-增多，導(dǎo)致pH值升高，可出現(xiàn)代謝性堿中毒。
2.影響因素：（1）正壓通氣：在呼吸機通氣時，由于是正壓通氣，因此吸氣時胸腔內(nèi)壓增加，靜脈回流減少，右心室輸出量降低，從而左心室的前負荷降低，可引起心輸出量減少、血壓降低、腎血流灌注下降（尤其加用PEEP時更為明顯），并進而影響交感神經(jīng)活動，使血中抗利尿激素、腎素和醛固酮水平升高。醛固酮可通過刺激腎集合管泌氫細胞的H+-ATP酶栗促進H+排泌，或通過保Na+排K+促進H+排泌，造成低鉀性堿中毒。
（2）應(yīng)用PEEP:外源性PEEP使靜脈血回流減少和心輸出量降低的效應(yīng)更為明顯。這是由于PEEP使胸內(nèi)壓增加，靜脈回流的阻力也增加，回心血量下降，右心室前負荷降低；另一方面，PEEP使肺容量增加，膨脹的肺組織壓迫毛細血管前動脈，導(dǎo)致肺血管阻力增加，使右心室后負荷隨之增加；右心前負荷和后負荷的變化可引起左心室舒張末容量和左心室舒張終末壓降低，心輸出量減少。
（3）基礎(chǔ)疾病：慢阻肺患者由于存在慢性C02潴留而多表現(xiàn)為慢性呼吸性酸中毒，此時機體能通過腎臟代償調(diào)節(jié)：即PaC02濃度升高，可增強腎小管上皮細胞內(nèi)碳酸酐酶和線粒體中谷氨酰胺酶活性，促使小管上皮細胞排泌H+和NH4+,HC03-重吸收亦增加。
然而機械通氣后，由于潮氣量！VE增加，使原有的PaC02在短期內(nèi)迅速下降，而腎臟代償性排出HC0;的功能不能在短時間內(nèi)迅速發(fā)生，導(dǎo)致HC03_相對增加，導(dǎo)致代謝性堿中毒。
研究結(jié)果顯示，無論是無創(chuàng)機械通氣還是有創(chuàng)機械通氣，均會導(dǎo)致部分患者出現(xiàn)代謝性堿中毒。但有創(chuàng)通氣出現(xiàn)代謝性堿中毒的時間會早于無創(chuàng)通氣，無創(chuàng)通氣者大多在通氣3h后出現(xiàn)代謝性堿中毒，而有創(chuàng)通氣者多在通氣2h后即出現(xiàn)了代謝性堿中毒。
3.對機體的影響：代謝性堿中毒主要的代償是依靠肺和腎的調(diào)節(jié)。然而，在完全呼吸支持時肺的自身調(diào)節(jié)難以實施，即使在不完全呼吸支持時能通過變淺變慢的呼吸代償反應(yīng)使PaC02升高以維持HC03-/H2C03的比值接近正常，但這種代償也是有限度的，因為當(dāng)PaC02上升達到60mmHg時即可刺激呼吸中樞，引起呼吸加深加快。腎臟則需3~5d才能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。
由于細胞膜的半透膜作用和細胞內(nèi)缺乏對堿性物質(zhì)的代謝能力，細胞內(nèi)pH值在較長時間內(nèi)維持較高水平。腦組織由于存在血腦屏障和血腦脊液屏障，通透性更差，堿中毒的緩解緩慢，將嚴重抑制腦細胞代謝，抑制呼吸中樞。
代謝性堿中毒還可引起血漿中游離鈣降低、低鉀血癥，出現(xiàn)面部和肢體及肌肉抽動、抽搐、驚厥或肢體乏力、嚴重心律失常。除此之外，代謝性堿中毒的存在也會造成患者脫機困難。
4. 處理策略：對于出現(xiàn)與呼吸機相關(guān)低血壓患者，如無禁忌，可適當(dāng)應(yīng)用小劑量血管活性藥物或適當(dāng)補充晶體擴充細胞外液，補充Cl-能促進過多的HC03_經(jīng)腎排出；還可以給予碳酸酐酶抑制劑乙酰唑胺以抑制腎小管上皮細胞內(nèi)的碳酸酐酶活性，使腎排泌H+和重吸收HC03-減少；也可給予精氨酸糾正堿中毒。
對于已存在高碳酸血癥的慢性病患者，其機械通氣的目標(biāo)PaC02應(yīng)適當(dāng)參考患者緩解期水平，同時PaC02下降的速度不宜過快；一旦PaC02下降過快、過多，發(fā)現(xiàn)嚴重堿中毒，必須迅速將通氣量降低1/3~1/2,以降低呼吸頻率為主。
（四）代謝性酸中毒
1.發(fā)生機制：在呼吸機通氣期間，任何因素引起原發(fā)性HC03-減少，pH值降低‘可出現(xiàn)代謝性酸中毒。
2.影響因素：正壓通氣后未及時糾正的低血壓，如正壓通氣后出現(xiàn)的低血壓未被及時發(fā)現(xiàn)和處理，可引起組織有效灌注不足；而早期出現(xiàn)的堿中毒可使氧離解曲線左移，影響血紅蛋白釋放氧。以上因素可造成組織缺氧和糖酵解增強，乳酸生成增多。雖然乳酸能提供H+與細胞外HC03-結(jié)合
形成H2C03,但如組織缺氧嚴重，則乳酸大量急劇增加亦可同時導(dǎo)致乳酸性酸中毒發(fā)生。另外，正壓通氣時腎血流量、腎小球濾過率和尿量可減少，尤其加用PEEP時更為明顯。這與心輸出量減少、腎交感神經(jīng)活動增強有關(guān)，最終使得H+排出減少。
3.對機體的影響：嚴重代謝性酸中毒可引起致死性心律失常、心肌收縮力降低，以及血管對兒茶酚胺的反應(yīng)性降低；也可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的代謝障礙，出現(xiàn)意識障礙、昏迷，甚至呼吸中樞和血管運動中樞麻痹而死亡。
4.處理策略：在呼吸機通氣治療期間，注意監(jiān)測生命體征變化，如果低血壓持續(xù)，可適當(dāng)應(yīng)用小劑量血管活性藥物或適當(dāng)補充晶體、膠體液擴充細胞外液，避免過高的外源性PEEP,以保持有效的組織灌注。
（五）混合性酸堿失衡
鑒于呼吸機相關(guān)的酸堿失衡涉及多種機制，因此在臨床中可能存在混合性酸堿失衡。如果通氣模式允許患者有自主呼吸（如自主呼吸模式、同步間歇指令通氣模式等），則機體可通過肺調(diào)節(jié)體內(nèi)出現(xiàn)的代謝性酸堿失衡。
（1）若PaC02>50mmHg,除可能是呼吸性酸中毒以外，亦可能是由于代謝性堿中毒時的PaC02代償性增高（一般不超過55mmHg,因PaC02的增加可使呼吸中樞興奮性增高，C02排出增多，因而使PaC02的增加有一定的限度）。
（2）若PaC02<35mmHg,除可能是由于原發(fā)性PaC02下降的呼吸性堿中毒以外，亦可能是由于代謝性酸中毒時的代償性降低，代謝性酸中毒時PaC02的代償極限值為10mmHg.因此，要結(jié)合血氣分析結(jié)果分析可能存在的混合性酸堿失衡，并進行相應(yīng)處理。
小結(jié)
呼吸機相關(guān)性酸堿平衡與呼吸機參數(shù)的設(shè)置以及氣道的管理等因素有關(guān)，因此在上機后應(yīng)密切監(jiān)測血氣及各項呼吸監(jiān)測參數(shù)，加強氣道和呼吸機管路的管理，及時發(fā)現(xiàn)酸堿失衡并給予相應(yīng)的處理，才能使呼吸機成為真正有利于患者的治療工具。
