氣道壓力釋放通氣模式對嚴重創傷患者胃黏膜pH的影響

邵勁松 周立新 譽鐵鷗 周錦平 曹俊

佛山市第一人民醫院重癥醫學科528000

氣道壓力釋放通氣 (airway pressure release ventilation,APRV)是一種壓力控制、時間觸發、壓力限制和時間切換型機械通氣模式,研究表明其可以提供較大程度的肺復張并維持肺開放;同時具有降低氣道峰壓、改善氧合[1],甚至減少特別是創傷患者ARDS的發生等作用[2]。嚴重創傷患者全身性炎癥反應明顯、易繼發出現多器官功能障礙,嚴重呼吸功能障礙需機械通氣支持治療[3];且嚴重創傷時ARDS發病率達到12%～25%、病死率則高達40%～60%[4-5]。胃黏膜pH 值 (intramucosal pH,pHi)監測作為無創監測手段因其能早期、敏感、可靠地反映胃腸黏膜血液灌注及組織氧合狀況,已廣泛應用于危重癥患者的監測治療。本研究通過APRV 對嚴重創傷患者pHi的影響而探索其對改善患者呼吸氧合、胃腸循環灌注的潛在作用。

1 對象與方法

1.1 研究對象 本研究為前瞻性隨機對照試驗設計,所選病例來源于本院2013 年1 月至2017 年12月期間本院重癥醫學科。本研究符合2013年修訂的 《赫爾辛基宣言》的要求。入選標準及排除標準 住ICU 需機械通氣的嚴重創傷患者 [損傷嚴重程度評分 (injury severity score,ISS)≥16分]納入研究,需急診外科手術者則在術后納入研究。存在下述情況之一者予以排除：孕婦;COPD;惡性腫瘤患者;1個月以內的不穩定型心絞痛或心肌梗死;支氣管胸膜瘺;估計24 h 內無法存活者;原發病無法控制者。

1.2 方法

1.2.1 機械通氣方法及參數設定 先行控制通氣(control mode ventilation,CMV)模式通氣 (呼吸機：美國泰科PB840)經6 h平衡期后再通過采用隨機數字表法分組進行試驗。

CMV 通氣潮氣量 (tidal volume,VT)10 ml/kg (預計體質量)、壓力支持為 (pressure support,PS)15 cm H2O (1 cm H2O=0.098 kPa),呼吸頻率 (respiratory rate,R)12～20 次/min。初始呼氣末正壓 (positive end expiratory pressure,PEEP)設為5 cm H2O。依據動脈血氣、脈搏血氧飽和度和呼吸困難狀況等調整參數VT、R、吸入氧濃度分數 (fraction of inspired oxygen,FiO2)和 PEEP 等參數保證 PaO2＞65 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)或指脈氧飽和度 (SaO2)＞92%及有效二氧化碳清除。

SIMV 組通氣模式設定同步間歇指令通氣-容量控制+壓力支持 (SIMV-VC+PS)：VT 6 ml/kg、使平臺壓＜30 cm H2O,若仍大于30 cm H2O則減少潮氣量1 ml/kg,最少至4 ml/kg,若呼吸困難或pH＜7.15,調節呼吸頻率保持有效分鐘通氣量。PS及PEEP 水平設為從CMV 模式轉換時數值。

APRV 組通氣選擇CMV 通氣平臺壓為Phigh(高壓水平),若高于30 cm H2O 設為30 cm H2O,Plow (低壓水平)=0,Thigh (高壓時間)=4.2 s,Tlow (低壓時間)設為呼氣峰流速的75%(通常為0.4～1 s)。目標使PaO2＞65 mmHg或SaO2＞92%,FiO2保持轉換前不變,若氧合不足,延長Thigh 0.5 ～1 s,或增加Phigh 2 cm H2O;若 PaCO2＞50 mmHg 及 pH＜7.25,減少Thigh 0.5～1 s或調整R。

1.2.2 胃黏膜pH 值測定 將胃腸張力計導管(TRIP-NGS導管)插入患者胃內,用Tonocap監護儀 (芬蘭Datex-Engtrom 公司)測定胃PgCO2和計算pHi基礎值、連續監測胃黏膜pHi。該儀器可10 min進行一次導管氣囊內氣體自動采樣,測定二氧化碳分壓 (gastric carbon dioxide partial pressure,PgCO2)值。同時將動脈血血氣分析測的pH 值和PaCO2值輸入Tonocap監測儀,監護儀按下列方法自動計算出各監測值,其中pHi=pHa+log (PaCO2/PgCO2);Pg-aCO2=PgCO2-PaCO2。每個時間點測量3次記錄其平均值。

1.2.3 數據收集 記錄患者一般情況如年齡、性別、生命體征、致傷原因等一般情況資料;臨床觀察記錄患者達平衡期 (T0)、平衡期后8h (T1)及16h (T2)各時間點下述指標：(1)呼吸力學及循環指標,氣道峰壓 (peak airway pressure,Ppeak)、氣道平均壓 (mean airway pressures,Pmean)、心率、平均動脈壓等; (2)氧合及灌注相關指標,動脈血氣分析、血乳酸 (lactate,Lac)、PgCO2、并計算Pg-aCO2及pHi。

1.3 統計學分析 應用SPSS 16.0軟件包進行統計學處理。統計描述計量資料中呈正態分布則以±s表示;二分類定性資料以頻率描述。先行正態分布性檢驗,正態分布資料兩組間比較用t檢驗;組內比較用方差分析 (方差齊);非正態分布資料兩組間比較用Mann-Whitney U 檢驗,組內比較用 Kruskal-Wallis 檢驗。非參數檢驗采用Pearsonχ2檢驗,連續性指標變量的相關性采用Pearson相關分析,P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較 共有60例嚴重創傷患者進入本項試驗分析比較,受傷原因包括道路交通事故致傷39例、高處墜樓致傷14例、刀刺/砍傷及坍塌等其他原因7 例。其中曾行腸道手術治療14 例(APRV 組5例、SIMV 組9例),非腸道術后患者46例 (APRV 組25例、SIMV 組21例)。兩組間在性別、年齡、APACHEⅡ評分和ISS 評分等指標入組時比較差異無統計學意義,見表1。

2.2 兩組患者組內及組間不同時間點比較APRV 組內總體方差分析提示PaO2(F=3.219,P＜0.05)及PaO2/FiO2(F=3.748,P＜0.05)改善、Pg-aCO2(F=15.609,P＜0.01)降低及pHi(F=10.350,P＜0.01)升高,其余指標差異無統計學意義。SIMV 組內比較則提示各指標差異均無統計學意義。兩組間比較顯示在機械通氣6 h平衡期后表中所述基礎值指標差異無統計學意義。8 h、16 h動脈血氣分析均提示出現氧合指數改善、Lac下降趨勢;而pH、PaCO2和PaO2差異不明顯。APRV 組有更低氣道峰壓和平均壓。PgCO2在SIMV 組16 h后較 APRV 組明顯升高。APRV 對比 SIMV 組16 h后 Pg-aCO2才有顯著降低,而pHi在APRV 組16 h后明顯升高 (7.297±0.046 比7.249±0.080,P＜0.01),見表2～6。

2.3 兩組Lac與pHi相關性分析 兩組均提示Lac與pHi呈負相關,APRV 組Pearson相關系數r=-0.733,P＜0.01;SIMV 組 Pearson相關系數r=-0.777,P＜0.01。

2.4 兩組胃腸功能恢復時間比較 非腸道術后患者 APRV 組 25 例、SIMV 組 16 例,APRV 組 肛門排氣時間及排便時間,明顯短于SIMV 組(39.8±9.3)h 比 (46.2±10.6)h (P＜0.05)及 (68.6±13.1)h 比 (79.3±16.4)h (P＜0.05),見表7。

3 討論

嚴重創傷應激狀態下內臟器官血液重分布可使胃腸道血流量減少、胃腸黏膜處于低灌注狀態從而導致胃腸黏膜屏障破壞,進而引起應激性潰瘍、細菌移位導致腸源性感染甚至多臟器功能障礙綜合征。當胃黏膜pHi正常時表示消化道血供充足、氧合良好,黏膜通透性正常、結構完整,發生損傷的可能性極小;反之,其嚴重下降則表明消化道發生損傷的可能性很大。目前普遍認為消化道黏膜內pH 是反映危重病患者內臟局部組織灌注及氧合狀況充分與否的輔助診斷和監測指標[6]。因此,監測胃pHi是判斷胃腸道血流、保護胃腸道黏膜及防止內毒素移位的重要依據。

表1 兩組患者入組時一般情況比較

表2 兩組患者不同時間點氧合指數和乳酸比較 (±s)

表2 兩組患者不同時間點氧合指數和乳酸比較 (±s)

注：APRV 為氣道釋放通氣;SIMV 為同步間歇指令通氣;FiO2 為吸入氧濃度分數;Lac為乳酸;1 mmHg=0.133 kPa

組別 例數 PaO2/FiO2 Lac(mmol/L)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 組 30 152±39 175±45 201±55 3.2±1.8 2.9±1.4 2.3±1.0 SIMV 組 30 149±37 164±41 172±45 3.0±2.2 3.0±2.0 2.6±1.8 t值 0.306 0.990 2.235 0.220 -0.212 -2.369P 值 0.761 0.326 0.029 0.337 0.114 0.025

表3 兩組患者不同時間點PaCO2 和PaO2 比較 (±s)

表3 兩組患者不同時間點PaCO2 和PaO2 比較 (±s)

注：APRV 為氣道釋放通氣;SIMV 為同步間歇指令通氣;1 mmHg=0.133 kPa

組別 例數 PaCO2 (mmHg)PaO2 (mmHg)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 組 30 39.7±6.9 39.3±5.8 41.2±5.1 78.4±17.4 81.4±16.8 89.5±18.8 SIMV 組 30 42.9±8.6 42.2±7.2 42.9±7.1 77.4±17.3 82.0±17.5 85.2±19.1 t值 -1.556 -1.709 -1.067 0.186 -0.150 0.877P 值 0.125 0.093 0.290 0.853 0.881 0.384

表4 兩組患者不同時間點氣道壓比較 (±s)

表4 兩組患者不同時間點氣道壓比較 (±s)

注：APRV 為氣道釋放通氣;SIMV 為同步間歇指令通氣;Ppeak為氣道峰壓;Pmean為氣道平均壓;1 cm H2O=0.098 kPa

組別 例數 Ppeak (cm H2O)Pmean (cm H2O)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 組 30 30±6 25±5 26±4 19±5 17±4 15±3 SIMV 組 30 31±7 31±8 29±6 19±6 20±6 18±4 t值 0.594 3.484 2.279 0.000 2.279 3.286P 值 0.555 0.001 0.026 1.000 0.026 0.002

表5 兩組患者不同時間點pH 和PgCO2 比較 (±s)

表5 兩組患者不同時間點pH 和PgCO2 比較 (±s)

注：APRV 為氣道釋放通氣;SIMV 為同步間歇指令通氣;PgCO2 為胃黏膜二氧化碳分壓;1 mmHg=0.133 kPa

組別 例數 pH PgCO2 (mmHg)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 組 30 7.376±0.064 7.374±0.046 7.379±0.031 54.2±8.4 52.4±7.4 48.8±7.2 SIMV 組 30 7.359±0.062 7.352±0.060 7.363±0.065 55.5±11.0 53.6±10.0 53.2±9.6 t值 1.026 1.561 1.183 -0.542 -0.541 -2.008P 值 0.309 0.124 0.242 0.590 0.591 0.049

表6 兩組患者不同時間點pHi和Pg-aCO2 比較 (±s)

表6 兩組患者不同時間點pHi和Pg-aCO2 比較 (±s)

注：APRV 為氣道釋放通氣;SIMV為同步間歇指令通氣;pHi為胃黏膜pH;Pg-aCO2 為胃黏膜和動脈二氧化碳分壓差值;1 mmHg=0.133 kPa

組別 例數 pHi Pg-aCO2 (mmHg)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 組 30 7.240±0.058 7.270±0.052 7.297±0.046 14.4±4.0 13.1±4.4 7.6±4.1 SIMV 組 30 7.246±0.068 7.249±0.077 7.249±0.080 12.7±3.4 11.4±5.6 10.8±7.4 t值 -0.367 1.238 2.849 1.824 1.311 -2.072P 值 0.715 0.221 0.006 0.073 0.195 0.043

表7 兩組患者胃腸功能恢復時間的比較 (h,±s)

表7 兩組患者胃腸功能恢復時間的比較 (h,±s)

注：APRV 為氣道釋放通氣;SIMV 為同步間歇指令通氣

組別 例數 肛門排氣時間 肛門排便時間APRV 組 25 39.8±9.3 68.6±13.1 SIMV 組 21 46.2±10.6 79.3±16.4 t值 2.181 2.460P 值 0.035 0.018

理論上胃黏膜pH 值的計算應直接測胃黏膜HCO3-和胃黏膜 PCO2,再代入 Henderson-Hasselbalch公式計算,但上述二值臨床上至今尚無法直接檢測。實際中基于CO2極易透過胃黏膜、胃液PCO2和胃黏膜PCO2相等;而胃黏膜HCO3-與動脈血HCO3-相一致的設想,改為測定胃液PCO2和動脈血HCO3-分別代替胃黏膜PCO2和胃黏膜HCO3-,將胃液PCO2和動脈血HCO3-代入 Henderson-Hasselbalch 公式即可計算胃黏膜pH 值,pHi+6.1+lg (HCO3-)a/(0.03×PgCO2)[7]。顯然上述計算值因理論與實際的差異,pHi這一指標存在一定缺陷。本身胃黏膜血流減少時,局部胃組織的HCO3-可能明顯低于動脈血HCO3-,此時根據動脈血HCO3-計算的pHi會假性升高;而且危重癥患者常常合并全身性代謝性酸中毒或堿中毒,也會改變動脈血HCO3-,從而影響pHi的計算和結果準確性。從上述看來,pHi是全身灌注及胃腸道灌注的綜合反映。故相當多的學者研究認為,當對胃腸道的特異性作用以及胃腸道灌注進行研究時,應當僅對胃PCO2(PgCO2)及其與PaCO2的差值 (PgCO2-PaCO2,Pg-aCO2)進行監測消除全身性酸中毒的混雜作用。因此本試驗采用PgCO2與Pg-aCO2進行研究發現二者在APRV 模式對比SIMV 模式通氣16 h后均有明顯下降,而計算pHi值APRV 模式通氣16 h后較SIMV 模式即有顯著升高。上述情況均提示APRV 可能通過改善創傷患者胃腸道灌注從而影響pHi值的變化。

早期Hering等[8-10]在一系列試驗中證實在保留自主呼吸的APRV 模式治療急性肺損傷過程中有利于改善患者腎血流量和腎小球濾過率,增加動物心輸出量及除肝臟外的包括胃、十二指腸、空腸、回腸、結腸、胰腺、脾臟等大部分內臟血流,并指出這些益處是由于全身血流和動脈血氧的提高所致。本研究得出APRV 模式通氣較傳統SIMV模式有更低的氣道壓、氧合改善更優結果;另外,動脈血Lac值反映全身的灌流狀態,在機體缺氧時組織細胞以增強糖酵解獲取能量,導致Lac濃度增加。總之,組織缺血缺氧、Lac產量增加或肝腎等臟器對Lac清楚的降低都可以產生高Lac血癥。早期測定動脈血Lac對危重病患者是一個判斷組織灌注及缺氧的良好指標早已成為共識。有研究顯示在膿毒癥休克患者血Lac水平與PgCO2及CO2gap水平相關[11]。本研究發現不論何種通氣模式Lac與pHi之間均呈負相關提示胃腸灌注與全身灌注改善呈現相一致的變化趨勢,pHi對創傷患者是極其有意義的循環灌注監測指標。同時創傷非腸道術后患者APRV 模式通氣肛門排氣、排便時間更短提示其有助于胃腸功能恢復。結合本研究PgCO2、Pg-aCO2與pHi相關數據及文獻資料[12-13]推測APRV 可通過以下機制產生更有利影響： (1)APRV 較傳統模式相比具有促進肺復張、改善通氣/血流比值從而改善氧合,進而有利于胃腸有氧代謝;(2)改善全身血流動力學和胃腸血流器官灌注;(3)降低鎮靜劑的用量減少其對胃腸蠕動恢復的不利影響; (4)創傷患者腹腔高壓發生率較高,APRV較SIMV模式的更低氣道壓及無高PEEP通氣減少傳導至腹腔內壓力避免進一步增高腹腔壓。

本研究發現APRV 模式對嚴重創傷需機械通氣患者不論是全身氧合還是胃腸局部循環灌注均取得良好效果、同時有利于胃腸功能的恢復,值得臨床進一步推廣應用;但對患者預后相關影響需進一步研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突