急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是臨床最常見的急性呼吸衰竭,機械通氣在ARDS的救治過程發(fā)揮著至關重要的作用?然而,即使已經(jīng)采用小潮氣量聯(lián)合最佳呼氣末正壓(PEEP)的保護性肺通氣策略,仍然存在非重力依賴區(qū)肺泡過度膨脹?重力依賴區(qū)肺泡潮汐性塌陷復張,呼吸機相關性肺損傷(VILI)不可避免,發(fā)生率高達15%?隨著對ARDS及VILI發(fā)病機制研究的逐漸深入,臨床研究取得一定進展,但ARDS病死率仍然高達30% ~40%?如何落實保護性通氣并體現(xiàn)個體化迫在眉睫,肺應力和應變導向的ARDS保護性通氣策略如何在臨床實現(xiàn)顯得十分關鍵?
1.ARDS保護性通氣現(xiàn)狀與困境
1.1肺保護性通氣策略面臨困境 ARDS患者由于病變類型?病因和病變累及范圍不同,塌陷肺泡區(qū)域大小?分布不同,導致肺的不均一性,這種不均一性使得肺順應性和可復張肺泡的容積也不同,患者真正所需要的潮氣量也不同?Brander等研究發(fā)現(xiàn)肺順應性越好,患者所需潮氣量越大;肺順應性越差,所需潮氣量越小?Deans等的研究中亦發(fā)現(xiàn)若將肺順應性差的ARDS患者潮氣量降低,病死率顯著降低,而若將肺順應性較好的ARDS患者的潮氣量減小,病死率是增加的?另外,Terragni等的研究中ARDS患者均給予6mL/kg體重潮氣量,限制氣道平臺壓在2.94kPa以下,塌陷肺泡多的患者正常通氣肺泡少,過度膨脹明顯增高?可見,對于塌陷肺泡較多的重癥ARDS患者即使給予6mL/kg體重潮氣量,限制氣道平臺壓在2.94kPa仍欠妥當,可能還需要更小的潮氣量?
ARDS潮氣量的個體化滴定仍是難題?部分重癥患者氣道平臺壓明顯升高,應力顯著增加,提示6mL/kg體重潮氣量對此類患者仍然是“大”潮氣量?2009年,Terragni等發(fā)現(xiàn)將6mL/kg體重潮氣量但氣道平臺壓在2.74~2.94kPa以上患者的潮氣量再減小,目標是氣道平臺壓降低至2.45~2.74kPa,最終潮氣量在4mL/kg體重左右,患者肺局部炎癥反應明顯減輕?可見,那些ARDS患者可能需要更小潮氣量,以盡可能地減輕肺損傷;如何實現(xiàn)潮氣量個體化滴定以及如何評估小潮氣量的價值是臨床醫(yī)生面臨的新的困惑?
1.2床旁重癥ARDS患者PEEP滴定仍是難題
ARDS患者應該使用高PEEP還是低PEEP始終存在爭議?希望PEEP能夠使得塌陷肺泡復張,又避免正常通氣肺泡過度膨脹,從而避免產(chǎn)生剪切力,導致VILI?近期的臨床研究及薈萃分析均未得到陽性結果,可能與未區(qū)分ARDS病情的嚴重程度?肺可復張性及ARDS肺不均一性有關?在病情較重(氧合指數(shù)<200mmHg)肺可復張性好和肺不均一性不顯著的ARDS患者,可能應該使用較高水平PEEP?中重度ARDS使用高PEEP能改善患者預后?PEEP的設置方法也缺乏大規(guī)模?前瞻?隨機?對照研究,無統(tǒng)一標準,ARDSnet?氧合法?肺順應性法?低折點(Pflex)+1.96kPa?CT法等均不能確切反映患者的肺力學狀態(tài),在監(jiān)測手段上也存在弊端,CT法雖為金標準,但無法在床邊常規(guī)開展?
2.肺應力和應變的概念
2.1 肺應力肺應力指肺組織單位面積上受到的壓力,目前認為等同于跨肺壓(PL)?在呼吸運動中,肺組織擴張的力量不是平均氣道壓或平臺壓,而是PL,PL是呼吸運動過程中,擴張肺組織的真正力量?
肺應力的測定:肺應力等同于PL,目前臨床上多是通過測定食道壓(Pes)來計算PL?由于PL=肺泡壓(Palv)-胸腔內(nèi)壓(Ppl),而在靜態(tài)條件下,氣道壓(Paw)等同于Palv,因而,PL的準確測定依賴于Ppl的測量?Ppl的測定可以通過將壓力傳感器放置于胸腔直接測量,但是在臨床上更多的是通過測量Pes來代表Ppl?氣囊位于食道下1/3,通常通過呼氣末屏氣法確定食道氣囊導管的位置?已有研究證實Pes可以準確代表Ppl,從而可以用來計算PL?PL又分吸氣PL 和呼氣PL?通常按以下公式計算:吸氣末跨肺壓(PLinsp)=吸氣末氣道壓-吸氣末食道壓;呼吸末跨肺壓(PLexp)=呼氣末氣道壓-呼氣末食道壓?
2.2肺應變肺應變?yōu)榉谓M織在外力作用下容積的相對改變,多以功能殘氣量(FRC)基礎上肺容積(Vt)的改變表示?肺應變的測定:FRC通常定義為潮氣呼氣末的肺容積,目前有的學者將平靜呼吸末的肺容積,即Vr定義為FRC,而將疾病狀態(tài)下或者機械通氣中不同PEEP條件下的肺容積,稱為呼氣末肺容積(EELV),其測定患者受體位?PEEP等的影響?因此臨床上又用EELV代替FRC,故肺應變=Vt/(FRC+PEEP時肺容積);或=(Vt+ PEEP時肺容積)/FRC;或=Vt/EELV?
2.3肺應力和應變的關系一定范圍內(nèi)應力和應變呈線性相關,即PL=Esp×Vt/FRC(Esp為肺組織特異性彈性阻力)?Protti等在健康豬的研究中觀察到,調(diào)節(jié)潮氣量從9 mL/kg體重上升至51mL/kg體重,應變也相應上升,由0.45升至3.30,并與應力在一定范圍內(nèi)呈線性關系?而當應變>2時,應力顯著提高,呼吸機相關性肺水腫發(fā)生率顯著增加?Chiumello等研究發(fā)現(xiàn),隨潮氣量和PEEP的增加,ARDS患者肺應力和應變增加并呈線性相關,應變>2時肺損傷明顯?提示,應力和應變是真正反映肺組織承受張力及容積變化的力學指標?
3.異常應力和應變是VILI發(fā)生的始動因素當異常的應力和應變作用于肺泡細胞,使細胞過度膨脹或發(fā)生潮汐式塌陷復張,可致肺實質(zhì)細胞尤其是肺泡上皮細胞結構破壞,出現(xiàn)凋亡和壞死?從細胞水平看,機械應力引發(fā)了細胞內(nèi)和細胞間信號轉(zhuǎn)導級聯(lián)反應?這種細胞物理刺激向化學信號的轉(zhuǎn)變稱為力學轉(zhuǎn)導?細胞內(nèi)細胞骨架(肌動蛋白和肌球蛋白輕鏈)重排?細胞間緊密連接(occludin?ZO1等)損害可導致肺泡上皮的通透性增加?高通透性肺水腫及彌漫性炎癥反應。受損上皮細胞進一步通過整合素?離子通道?黏附分子等激活力學信號轉(zhuǎn)導通路,促發(fā)免疫炎癥反應,最終導致VILI?所以應密切監(jiān)測ARDS的肺應力和應變,避免應力和應變過高,出現(xiàn)VILI?
4.肺應力及應變導向的保護性機械通氣策略
目前認為引起VILI的始動因素是肺異常的應力和應變,因此機械應力導向的保護性通氣策略才有可能從根本上減輕肺損傷?避免多器官功能障礙綜合征(MODS)?
4.1控制吸氣末PL,實現(xiàn)潮氣量滴定個體化通過監(jiān)測PL有利于ARDS潮氣量的個體化設置?由于正常通氣肺組織顯著減少,ARDS患者需要小潮氣量通氣從而限制吸氣末肺泡過度膨脹?然而由于ARDS肺組織病變程度的個體差異,ARDSnet研究6mL/kg體重潮氣量顯然不能適用于所有患者?對于部分嚴重的ARDS患者,即使應用6mL/kg體重的小潮氣量,控制平臺壓在2.74~2.94kPa,仍然會導致患者出現(xiàn)潮汐性肺泡過度膨脹,肺組織炎癥反應加重?因而,單純控制平臺壓<2.94~3.43kPa,并不能對所有ARDS患者提供充分的肺保護?ARDS患者由于原發(fā)疾病?病情嚴重程度及胸腔腹腔病變不同,肺彈性阻力(EL)所占整個呼吸系統(tǒng)彈性阻力比例存在顯著的個體差異,直接測定PL顯然有利于潮氣量的合理設置?對于肺內(nèi)源性ARDS,由于EL的明顯增加,有必要嚴格限制潮氣量;而對于肺外源性ARDS,由于胸壁彈性阻力(EW)的明顯增加,潮氣量的限制則可能不需要過于嚴格?Kubiak等的研究表明腹內(nèi)壓增高的ARDS,平臺壓和Pes同步增高,平臺壓增高克服明顯增加的胸壁彈性阻力,EW/(EL+EW)顯著增加,跨胸壁壓增加,PL并不高?因而對于腹高壓患者,如果單純限制平臺壓,可能過度限制了潮氣量?滴定ARDS患者潮氣量,限制吸氣末PL 在安全范圍內(nèi)(<2.45~2.65kPa),以便于ARDS患者潮氣量的個體化設置?
4.2呼氣末跨肺壓導向的PEEP滴定控制呼氣末PL(PLexp)也有助于ARDS患者滴定最佳PEEP?ARDS越嚴重,塌陷肺泡越多,要維持氧飽和度吸入氧濃度越高,需要的PEEP也越高,而需要打開塌陷肺泡的PL 也應越高?2008年Talmor等的臨床研究表明,通過測定Pes計算呼氣末PL,根據(jù)患者氧合的需求,滴定PEEP,使得PL在需要的范圍內(nèi)?維持患者血氧飽和度在88% ~92%時的吸入氣氧濃度越高,塌陷肺泡越多,需要的越高PL 將塌陷肺泡復張,PEEP水平就越高(表1)?與ARDSnet氧合法設置PEEP相比,根據(jù)PL設置的PEEP明顯增高,呼氣末PL 差異也有統(tǒng)計學意義?由PL設置的PEEP明顯增加患者的動脈氧合?除此之外,PLexp導向的PEEP并不明顯增加吸氣末PL(PLinsp),且患者的死腔樣通氣降低,呼吸系統(tǒng)順應性改善,提示PLexp導向的PEEP并沒有增加肺泡的過度膨脹?兩組ARDS患者的病死率分別是17%對39%(P<0.055)?PLexp導向的PEEP滴定為ARDS患者PEEP的選擇提供了新的視角和思路?
4.3吸氣末跨肺壓反映患者病情嚴重程度,有利于體外膜肺氧合(ECMO)時機的判斷由于PL 去除了胸壁順應性的影響,直接反映了克服肺組織彈性阻力所需要的壓力?與平臺壓相比,PL更為直接地反映了肺組織力學改變,更有利于反映ARDS患者病情的嚴重程度?ECMO是通過體外氧合器長時間進行體外心肺支持,代替或部分代替心肺功能的支持治療手段,是重癥ARDS患者的重要治療措施,但ECMO的治療時機始終難把握?近期有研究發(fā)現(xiàn),若控制吸氣末跨肺壓(PLinsp)在2.45kPa以a下,調(diào)整PEEP能維持患者的氧合則不需要進行ECMO治療;若增加PEEP后PLinsp>2.45kPa,氧合仍不能維持,則需要立即開始ECMO治療?ECMO治療時機的判斷依靠平臺壓是不準確的?
4.4肺應變滴定最佳潮氣量,減輕肺損傷目前,床旁FRC或EELV監(jiān)測的開展使得應變的測定成為可能?ARDS患者可以根據(jù)不同的FRC設置潮氣量,以控制應變在安全范圍內(nèi)?即低FRC患者需要小潮氣,而相對較高的FRC患者則可能應給予較大潮氣量?可見,依據(jù)肺組織應變有助于潮氣量的個體化設置?肺應變導向的潮氣量設定能減輕VILI?2012年GonzalezLopez等的研究發(fā)現(xiàn),即使給予患者小潮氣量機械通氣,仍有部分患者肺應變明顯增加,且肺應變的增加可以明顯增加患者肺泡灌洗液炎癥因子的表達?急性肺損傷合并高肺應變(肺應變>0.27)的患者肺泡灌洗液中IL-6和IL-8的濃度是非急性肺損傷患者及急性肺損傷合并低肺應變(肺應變<0.27)患者的4倍?越來越多的證據(jù)提示,肺應變過大會導致細胞外基質(zhì)的改變,進而引起生物化學通道改變,導致肺實質(zhì)的炎癥反應,最終導致VILI?因此,應變導向ARDS機械通氣可能作為小潮氣量通氣的有益補充,應用肺應變導向的ARDS患者的機械通氣,可能減少患者的炎癥反應,預防VILI的發(fā)生?
綜上所述,肺應力和應變是真正反映ARDS肺力學機制的指標,床旁監(jiān)測肺應力和應變已成為可能,密切監(jiān)測ARDS肺的應力和應變?并指導保護性通氣的實施可以減輕或防止VILI的發(fā)生,應力應變導向的保護性通氣策略是ARDS,尤其是重癥ARDS治療的新思路?
