俯臥位通氣治療急性呼吸窘迫綜合征研究進(jìn)展

劉笑雷，張國(guó)強(qiáng)

(衛(wèi)生部中日友好醫(yī)院急診科，北京 100029)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是一種較常見的內(nèi)科急危重癥，常見的原因有嚴(yán)重感染、嚴(yán)重創(chuàng)傷、休克、手術(shù)、誤吸等，以嚴(yán)重的低氧血癥為臨床特征，主要的治療目標(biāo)包括治療原發(fā)病、糾正危及生命的低氧血癥、肺保護(hù)等。目前機(jī)械通氣成為治療ARDS的主要手段之一，采用保護(hù)性的肺通氣策略，包括小潮氣量、限制性的平臺(tái)壓、適宜的呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure，PEEP)等。俯臥位通氣作為一種特殊的通氣方式可以顯著改善ARDS患者的氧合，近些年許多學(xué)者對(duì)俯臥位通氣治療ARDS的生理效應(yīng)、改善氧合的機(jī)制、與呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷的關(guān)系等進(jìn)行了研究，本文現(xiàn)針對(duì)此做一綜述。

1 俯臥位通氣的生理學(xué)效應(yīng)

1.1 肺不張與肺通氣 正常情況下，肺泡的直徑取決于跨肺壓，即肺泡內(nèi)壓與胸膜腔壓力之差，跨肺壓越大，肺泡直徑越大。仰臥位時(shí)，跨肺壓存在壓力梯度，原因可能與下列因素有關(guān):肺重量、心臟壓迫、膈肌向胸腔移位以及胸壁、肺的力學(xué)性質(zhì)和形狀［1］。ARDS患者肺間質(zhì)明顯水腫，肺重量增加，對(duì)重力承受區(qū)的背側(cè)肺組織壓迫更明顯。Malbouisson等研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常人，ARDS患者心臟更大，導(dǎo)致重力承受區(qū)肺組織的胸膜腔內(nèi)壓升高，跨肺壓減小，引起肺組織不張［2］。ARDS患者機(jī)械通氣時(shí)大多需要鎮(zhèn)靜，鎮(zhèn)靜狀態(tài)下膈肌緊張度下降，對(duì)腹腔內(nèi)容物的約束減弱，腹腔內(nèi)壓大于胸腔內(nèi)壓，造成膈肌向胸腔移位，對(duì)背側(cè)近膈肌的肺組織有壓迫。肺、胸壁的順應(yīng)性以及形態(tài)對(duì)局部跨肺壓有影響，有研究顯示，在ARDS患者中近似三角形的胸廓形狀相對(duì)于近似方形的胸廓形狀更容易導(dǎo)致肺組織不張［3］。由于上述原因，ARDS患者仰臥位時(shí)，背側(cè)比胸側(cè)肺組織不張更加明顯，因此在機(jī)械通氣時(shí)大部分氣體通向胸側(cè)肺組織。Gattinoni等研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者仰臥位通氣PEEP 0 cmH2O時(shí)，上下兩部分肺組織通氣量之比為 2.5 ∶1［4］。

俯臥位通氣時(shí)，肺重量對(duì)背側(cè)肺組織的壓迫解除;同時(shí)有研究顯示，俯臥位時(shí)心臟對(duì)肺組織壓迫遠(yuǎn)小于仰臥位時(shí)［5］，俯臥位時(shí)腹腔內(nèi)壓下降，膈肌向胸腔的移位減少，對(duì)肺組織的壓迫減少。另有研究顯示，俯臥位通氣時(shí)胸側(cè)胸壁的順應(yīng)性下降，而背側(cè)胸壁順應(yīng)性改善，使整體胸壁順應(yīng)性更加一致［6］。因此ARDS患者俯臥位通氣時(shí)，上述引起跨肺壓壓力梯度的因素解除，跨肺壓壓力梯度消失，跨肺壓更加一致，使背側(cè)原本不張的肺組織復(fù)張，從而使整體肺組織的通氣更加一致，避免了胸側(cè)的肺組織過度通氣。

1.2 肺組織灌注 正常人仰臥位時(shí)，肺組織血流灌注從胸側(cè)非重力承受區(qū)到背側(cè)重力承受區(qū)逐漸增加，重力作用參與了肺組織血流灌注梯度的形成［7］。但是有研究顯示，在同一水平面的肺組織可以有顯著的血流灌注差異［8］，因此可以推斷，重力作用并不是引起肺組織血流灌注梯度的唯一因素，其他可能的因素包括背側(cè)肺組織有更高的血管傳導(dǎo)性等。ARDS患者肺組織血流灌注梯度可能受一些因素影響，包括低氧血癥導(dǎo)致的血管痙攣、血管內(nèi)微血栓形成以及血管受壓閉塞等。但是在仰臥位時(shí)，ARDS患者背側(cè)重力承受區(qū)的肺組織血流灌注仍占全肺血流灌注的大部分［9］。Nyren等對(duì)健康人研究發(fā)現(xiàn)。仰臥位通氣時(shí)重力承受區(qū)的背側(cè)肺組織灌注占優(yōu)勢(shì)，但是俯臥位通氣時(shí)，重力承受區(qū)的胸側(cè)肺組織灌注并不占優(yōu)勢(shì)，而是全肺血流灌注更加均一［10］。由此可見，俯臥位通氣時(shí)肺組織的血流灌注更加一致，而非集中于重力承受區(qū)的胸側(cè)肺組織。

2 俯臥位通氣改善氧合的機(jī)制

導(dǎo)致ARDS患者低氧血癥的主要因素是通氣/血流(V/Q)的異常，仰臥位通氣時(shí)，背側(cè)不張的肺組織更多，而血流灌注則在背側(cè)肺組織占優(yōu)勢(shì)，因此背側(cè)肺組織只有灌注而無通氣，造成背側(cè)血流灌注存在肺內(nèi)分流;胸側(cè)部分肺泡過度通氣，血流灌注不足，導(dǎo)致死腔通氣(VD)增加。Mentzelopoulos等研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者俯臥位通氣時(shí)肺內(nèi)分流及VD可以分別減少21%～50%及20%～47%，V/Q明顯改善［11］。Gattinoni等研究發(fā)現(xiàn)，首次俯臥位通氣時(shí)PaCO2下降超過1 mmHg的ARDS患者死亡率低于PaCO2無下降的ARDS患者，提示俯臥位通氣可以減少 VD，且 VD的減少與患者的預(yù)后更加相關(guān)［12］。俯臥位通氣時(shí)，ARDS患者通氣量并無明顯增加，但跨肺壓壓力梯度消失，肺泡通氣更加一致，同時(shí)肺內(nèi)血流灌注也更加一致，因此V/Q大大改善，肺內(nèi)分流及VD均減少，氧合改善。

3 影響俯臥位通氣效果的可能因素

目前可將ARDS患者對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)分為3類:①俯臥位通氣時(shí)氧合無改善;②俯臥位通氣氧合改善且恢復(fù)到仰臥位時(shí)效果仍有保留;③俯臥位通氣時(shí)氧合改善但恢復(fù)到仰臥位時(shí)效果消失。后兩類ARDS患者，即俯臥位通氣時(shí)氧合有改善的大約占70%［13］。目前預(yù)測(cè)ARDS患者對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)比較困難，但有些因素可以對(duì)我們預(yù)測(cè)是否會(huì)有氧合改善提供幫助，包括肺影像學(xué)及ARDS病因、ARDS的病程及低氧血癥的嚴(yán)重成度、胸腹壁的力學(xué)性質(zhì)等。

3.1 肺影像學(xué)及ARDS病因 根據(jù)CT掃描的結(jié)果，可以將ARDS患者肺內(nèi)病變的形態(tài)分為3類:①大葉性病變，病變累及某一肺葉或肺段，并局限于此;②斑片性病變，肺內(nèi)多個(gè)肺葉或肺段出現(xiàn)斑片狀滲出;③彌漫性病變，肺內(nèi)彌漫性的滲出。Galiatsou等研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)CT檢查結(jié)果，肺內(nèi)彌漫性滲出與局限性滲出的ARDS患者，俯臥位通氣時(shí)氧合均有改善，但局限性滲出的ARDS患者俯臥位通氣PaCO2有明顯下降，且肺順應(yīng)性明顯改善，而彌漫性滲出的ARDS患者則無上述變化［14］。根據(jù)ARDS的病因可將ARDS分為原發(fā)性(肺內(nèi)病變引起的)及繼發(fā)性(肺外器官引起的)，有研究顯示原發(fā)性ARDS患者以肺內(nèi)實(shí)變?yōu)橹?，而繼發(fā)性ARDS患者為彌漫性的肺不張，對(duì)肺復(fù)張手法及PEEP有更好的反應(yīng)［15］。因此，繼發(fā)性ARDS患者可能對(duì)俯臥位通氣有更好的反應(yīng)。由此可見，肺內(nèi)局限性病變及繼發(fā)性的ARDS的患者對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)可能優(yōu)于肺內(nèi)彌漫性病變及原發(fā)性的ARDS患者，因此，肺部的影像學(xué)檢查及ARDS的病因?qū)︻A(yù)測(cè)患者對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)有一定價(jià)值。

3.2 ARDS的病程及嚴(yán)重程度 ARDS早期主要以肺間質(zhì)滲出、水腫為主，此時(shí)不張的肺組織較多，對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)較好;而隨著病情進(jìn)展，肺泡間隔與透明膜處纖維組織逐漸沉積，發(fā)生肺纖維化，此時(shí)患者對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)差。Blanch等研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者早期對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)好于后期，而且病情嚴(yán)重(低氧血癥、高碳酸血癥更明顯)的患者，俯臥位通氣時(shí)氧合指數(shù)的改善更明顯［16］，提示越是嚴(yán)重的ARDS患者，對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)越好。

3.3 胸腹壁的力學(xué)性質(zhì) 在原發(fā)性ARDS患者中，胸壁順應(yīng)性好的患者從俯臥位通氣中受益的可能性更大［6］。有研究顯示，在俯臥位通氣的ARDS患者中，近似三角形的胸廓形狀比近似方形的胸廓形狀反應(yīng)更好［3］。Mure等將橡膠氣球置于豬的腹腔中，建立腹部膨隆的模型，發(fā)現(xiàn)俯臥位通氣時(shí)腹部膨隆的豬比正常豬氧合改善更明顯，由此推斷腹部膨隆的患者對(duì)俯臥位通氣的反應(yīng)更好［17］。

4 俯臥位通氣與肺損傷

機(jī)械通氣是治療ARDS的主要手段之一，但機(jī)械通氣和呼吸機(jī)的使用過程中，也可能產(chǎn)生和加重肺損傷，其機(jī)理主要與高容量通氣產(chǎn)生的高通透性肺水腫、氣道壓過高導(dǎo)致的張力性氣胸、肺泡反復(fù)閉合－開放產(chǎn)生的剪力損傷及機(jī)械通氣誘導(dǎo)產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)的大量釋放密切相關(guān)［18］。鑒于上述原因，目前對(duì)ARDS患者實(shí)施保護(hù)性的肺通氣策略已被廣泛接受，主要的方法包括小潮氣量、限制性的平臺(tái)壓、允許性的高碳酸血癥及適宜的PEEP，但關(guān)于如何操作的意見仍未完全達(dá)成一致。由高容量通氣及高氣道壓導(dǎo)致的肺損傷可以通過采用小潮氣量及限制性的平臺(tái)壓來避免，通過大樣本、多中心的隨機(jī)對(duì)照研究證實(shí)，上述兩種方法可以減少ARDS患者的死亡率［19］。目前采用PEEP及肺復(fù)張手法的目的主要是減少肺泡反復(fù)閉合－開放產(chǎn)生的剪力損傷，但如何設(shè)置最適宜PEEP仍缺乏統(tǒng)一的意見，而且肺復(fù)張手法不可避免的會(huì)導(dǎo)致部分肺泡過度通氣，引起高容量通氣所致的肺損傷。有研究顯示，高PEEP可以減少肺泡萎陷、改善氧合，但卻不能提高生存率［20］。

俯臥位通氣作為機(jī)械通氣的一種形式，可能對(duì)ARDS患者肺保護(hù)策略的實(shí)施提供幫助，減少呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷的發(fā)生［21］，可能的機(jī)制包括以下幾方面:①俯臥位通氣時(shí)，由于跨肺壓壓力梯度消失，跨肺壓更加一致，使原本不張的肺組織重新開放，使整體肺組織的通氣更加均一，避免了采用高PEEP或肺復(fù)張手法引起的局部肺組織過度通氣;②俯臥位通氣時(shí)，肺組織順應(yīng)性改善，降低了氣道壓力，避免了氣壓傷的發(fā)生;③俯臥位通氣可以明顯改善氧合，降低吸入氧濃度，避免了高濃度吸氧引起的氣道損傷。Nakos等通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，俯臥位通氣可以明顯減少機(jī)械通氣時(shí)肺損傷的發(fā)生，減少肺及其他器官的細(xì)胞凋亡［22］。Valenza等通過動(dòng)物研究提示，大鼠進(jìn)行機(jī)械通氣時(shí)，俯臥位組與仰臥位組最終均有肺損傷發(fā)生，且程度相似，但俯臥位通氣組的大鼠發(fā)生肺損傷的時(shí)間明顯晚于仰臥位組，而且俯臥位通氣組大鼠的肺內(nèi)損傷分布更加均一［23］。

5 問題與展望

一般情況下俯臥位通氣可以較安全的施行，但仍有一些可能存在的并發(fā)癥及風(fēng)險(xiǎn)，包括:嚴(yán)重的面部水腫、壓瘡及致命性的管路脫落(氣管插管、中心靜脈導(dǎo)管等)等。雖然上述嚴(yán)重意外事件的發(fā)生率較低，但仍應(yīng)引起重視，因?yàn)橐坏┌l(fā)生，則可能出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。Messerole等建議在俯臥位通氣前最好先評(píng)估患者可能存在的禁忌證，并制定好詳細(xì)的實(shí)施步驟，以避免意外情況的出現(xiàn)［24］。

雖然俯臥位通氣可以顯著改善氧合、減少肺損傷的發(fā)生，但目前關(guān)于俯臥位通氣是否可以改善ARDS患者的預(yù)后仍存在爭(zhēng)議，有些研究提示可以改善預(yù)后、降低死亡率［25］，而另一些則得出相反結(jié)論［26］，而且關(guān)于俯臥位通氣的具體操作(如:開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、適應(yīng)證、禁忌證等)尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，仍需要進(jìn)一步的大樣本、多中心、隨機(jī)對(duì)照的臨床研究以全面評(píng)估俯臥位通氣治療ARDS的效果。

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