兩種膨肺技術在肌萎縮側索硬化機械通氣患者中的應用

袁聰 王海播

肌萎縮側索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是運動神經元病中最常見的類型。當ALS病情進展、無創通氣無法糾正呼吸衰竭或分泌物過多無法排出時,常選擇有創呼吸機輔助呼吸[1]。目前對于ALS機械通氣患者的治療手段主要是有效的抗菌藥物和氣道分泌物的有效引流。ALS累及呼吸肌后會引起咳痰無力,造成氣道內分泌物引流不暢,不僅為細菌定植提供理想環境,還會導致通氣血流比失調,最終引起急性肺部感染或呼吸衰竭?？人栽鰪娂夹g旨在輔助或模仿咳嗽動作,從而促進痰液向主氣道轉移。復蘇球囊膨肺(manual hyperinflation,MHI)作為ICU中最常用的咳嗽增強技術,已被證實可有效移動和清除機械通氣患者肺深部的分泌物、預防和治療因痰液堵塞導致的肺不張[2-3]。但MHI操作時需斷開呼吸機管路可能增加交叉感染的風險[4],且無法提供恒定的流速、準確的潮氣量及氣道壓力等參數,而上述參數的不確定性,可影響MHI治療的安全性和有效性[5]。此外,MHI治療的同質性也較低[6-7]。Berney[8]等在2002年提出呼吸機膨肺(ventilator hyperinflation,VHI),VHI通過呼吸機設置一個較小的恒定流速、1～2s的吸氣暫停時間及較大的潮氣量來模擬MHI,可規避上述MHI的缺陷。目前,兩者在機械通氣患者中的排痰效果仍存在爭議[9-10]。為進一步證實VHI是可供選擇的膨肺方法,筆者團隊在ALS機械通氣患者中利用胸部電阻抗成像技術(electrical impedance tomography,EIT)觀察兩者的膨肺效果。

資料與方法

一、研究對象

1 本研究采用隨機數字表法,將2018年1月～2021年12月期間在河南省人民醫院呼吸重癥監護病房治療的65例ALS機械通氣患者作為研究對象,隨機分為VHI組和MHI組,其中5例ALS患者因病情導致實驗終止,最終納入VHI組(n=30)和MHI組(n=30),其中男性39例,女性21例,年齡 20～69歲,平均年齡(50.05±11.26)歲。納入標準:所有患者均符合《肌萎縮側索硬化診斷和治療中國專家共識2022》[1]中的診斷要求;年齡≥18歲;氣管插管或氣管切開;機械通氣時間≥24h;胸部CT或X線片證實患者發生肺不張,肺不張的診斷標準參考《呼吸內科學高級教程》[11];既往無肺部疾病史。排除標準:急性肺水腫;氣胸;氣道內腫瘤堵塞或腫瘤外壓致氣道狹窄;支氣管胸膜瘺;平均動脈壓<60mmHg(1mmHg≈0.133kpa);出、凝血機制嚴重障礙。本研究方案得到河南省人民醫院醫學倫理委員會審核批準[(2017)倫審第(10)號]。

2 兩組患者性別、年齡、診斷時的ALS功能評分量表評分、延髓部起病例數、插管天數、急性生理與慢性健康狀況評分等情況比較差異無統計學意義(P>0.05)?；颊咭话闱闆r(見表1)。

二、方法

1 由2名具有6年以上工作經驗的呼吸治療師(respiratory therapist,RT)進行本研究的干預措施(以下稱為RTA和RTB)。患者入組當天(膨肺前)使用EIT監測肺內氣體分布情況,EIT是通過放置在胸部的一條電極縛帶連續發射阻抗波并根據阻抗波在胸腔內穿透不同組織后的衰減程度構建成圖像的一項新技術[12],可在床旁實現無創、連續、動態的肺內氣體成像。RTA打開胸電阻抗成像儀(Drager Medical,型號 PulmoVista 500)進行自檢。RTB根據患者體型選擇合適的電極縛帶置于胸廓第5肋間,將電極縛帶與成像儀連接。RTA通過屏幕觀察EIT圖像,圖像從胸側到背側被人為劃分為4個等距的 “感興趣區(region of interest,ROI)”,即ROI1、ROI2、ROI3、ROI4,在各ROI區分布的潮氣量占總潮氣量的比例定義為ROI%(ROI%=ROI區潮氣量/總潮氣量×100%),則ROI1%+ROI2%+ROI3%+ROI4%=100%。納入本研究的ALS 患者的影像學主要表現為肺重力依賴區域的肺不張,EIT顯示為ROI4區通氣不佳。所以本研究統計了患者膨肺前和膨肺3天后的ROI4區潮氣比例。

表1 兩組一般資料比較

2 干預方法 兩組患者在研究期間每天進行常規胸部物理治療,包括機械深度排痰、體位引流、霧化吸入治療等措施,并于入組后第2、3、4天的早、中、晚各進行一次膨肺。膨肺前30min,RTA充分抽吸氣道內、口鼻、氣囊上分泌物,調節鎮靜藥物,消除患者的自主呼吸。VHI組患者取仰臥位,RTA調整呼吸機模式為容量控制通氣(VCV),設置潮氣量為原來模式下所監測的潮氣量,呼吸頻率為6次/min,壓力上升時間為150ms,吸氣流速波形為方波,吸氣流速為20 L/min,吸氣暫停時間為1s～2s,PEEP設置不變,上調峰壓報警上限至45 cmH2O和高潮氣量報警上限至膨肺前潮氣量的2倍。然后,逐漸上調吸入潮氣量直至潮氣量達到初始潮氣量的1.5倍后保持不變,該過程嚴密限制氣道峰壓低于30 cmH2O～35 cmH2O。VHI持續1min～2min為一個治療周期,每次膨肺行6～8個治療周期,治療周期之間進行1min～2min原模式和參數下的通氣,每次膨肺結束后恢復原模式和參數。由RTB將一次性使用吸痰器的吸氣管與負壓裝置連接,吸痰管插入人工氣道內進行吸痰,記錄吸痰器收集的痰液刻度,即為每次膨肺的排痰量。

MHI組患者取仰臥位,RTA首先打開氧流量表連接于成人1500mL的復蘇球囊,然后斷開呼吸機,接著使用復蘇球囊連接人工氣道進行球囊通氣,調節氧流量維持經皮血氧飽和度在機械通氣期間的水平,待生命體征持續穩定后,RTB開始雙手慢而深的擠壓球囊至球囊容積的3/4,暫停1～2s后,雙手快速松開球囊,余同VHI操作方法。兩組患者操作期間若生命體征出現明顯波動,則立即停止操作,待生命體征穩定后方可繼續操作。

3 觀察指標 使用EIT監測并記錄患者膨肺前和膨肺3天后的ROI4區潮氣比例值,使用一次性吸痰器收集并記錄患者在入組后第2、3、4天每次膨肺后的排痰量,并計算出連續3天的日均膨肺排痰量。

三、統計學方法

結 果

一、膨肺前、膨肺3天后兩組患者各項指標比較

膨肺3天后,VHI組患者的日均膨肺排痰量顯著高于MHI組(P<0.05),兩組患者ROI4區潮氣比例較組內膨肺治療前均有顯著增加(P<0.05),且VHI組ROI4區潮氣比例的增加顯著高于MHI組,組間差異有統計學意義(P<0.05)(見表2)。

表2 膨肺前、膨肺3天后兩組患者各項指標對比

討 論

一、膨肺促進外周小氣道痰液清除的機制

普通吸痰管經人工氣道只能夠抽吸氣管內的分泌物,即使床旁纖維支氣管鏡吸痰也只能夠抽吸氣管至段支氣管管腔內的分泌物,而膨肺作為ICU常用的咳嗽增強技術,通過模擬咳嗽動作可清除肺外周小氣道內的分泌物。膨肺時較大的潮氣量可產生較高的氣道壓力,從而增強肺的側枝通氣[13],側枝通氣是指繞過正常氣道而經其他通路進行的肺泡通氣,包括肺泡與肺泡之間的Kohn孔,支氣管與支氣管之間的Martin通路,支氣管與肺泡之間的Lambert通路。膨肺潮氣量通過側枝通氣進入因痰液堵塞遠端小氣道而萎陷的肺泡中,在呼氣時膨肺潮氣量受到呼吸系統的彈性回縮力而產生呼氣流速,呼氣流速可將堵塞遠端小氣道的分泌物不斷的沖刷至大氣道,從而促進痰液清除和肺泡復張。另外,膨肺時以較低的流速輸送潮氣量可有助于產生較高的偏流(指呼氣與吸氣流速之間的差值),研究發現較高的偏流有利于氣道分泌物的清除[3]。

二、VHI是可供選擇的膨肺方法

本研究發現VHI組的日均膨肺排痰量顯著高于MHI組(P<0.05)。Jacob[10]等在48例機械通氣患者中比較VHI和MHI的排痰效果時發現VHI的排痰效果顯著優于MHI,這和本研究的結果一致。而Savian等[14]發現MHI和VHI的排痰效果無統計學差異,其原因在于Savian等的研究中MHI期間患者處于淺鎮靜狀態,吸痰時產生的咳嗽反射和膈肌、腹肌的收縮增加了呼氣流速,促進了痰液的清除,MHI的排痰效果存在被夸大的可能。膨肺3天后,兩組患者ROI4區潮氣比例較組內膨肺前均有顯著增加(P<0.05),這與田翠杰[12]等、崔少帥[15]等的研究結果一致。而VHI組ROI4區潮氣比例增加顯著高于MHI組的原因可能在于VHI清除了更多肺外周小氣道內的分泌物,進一步降低了氣道阻力,膨肺時避免了消耗過多的氣道壓力,從而使得更多的氣道壓力作用在萎陷的肺泡上,當氣道壓力超過萎陷的肺泡內壓時,萎陷肺泡則發生復張,使得更多的潮氣量得以重新分布在ROI4區。其次,MHI操作時需斷開呼吸機管路,造成PEEP作用缺失,導致復張肺泡發生去復張,研究發現PEEP作用消失后,肺不張面積可迅速增加至原有水平[16]。而VHI避免斷開管路,所以,無論是否需要較高PEEP維持氧合的機械通氣患者均更容易從VHI中獲益。本研究首次將EIT運用在評估咳嗽增強技術的排痰效果中,EIT 是一種功能成像,可在床旁連續、動態顯示區域肺通氣分布情況,與胸部CT 相比,EIT在測量肺通氣方面顯示出高度的相關性[17],現有研究證實EIT可以準確、可靠地監測肺復張引起的肺容積變化[18-19]。EIT可以作為膨肺治療、霧化吸痰、床旁纖支鏡灌洗等療效評價的方法[20]。

三、膨肺注意事項

膨肺除嚴格遵循適應證外,還應注意如下幾點:(1)研究MHI的臨床效果時,多數研究[21-22]未使用壓力計,而是大概擠壓復蘇球囊3/4的容積,可能無法保證MHI治療的同質性和實驗數據的準確性,VHI利用現代呼吸機能精確監測膨肺期間的壓力、容量、流速,可提高VHI治療的有效性和安全性,此外,VHI操作簡單,無需斷開呼吸機管路,可減少氣溶膠的擴散和醫源性感染途徑,一定程度上降低交叉感染的風險,間接節省醫療資源。(2)研究[23]指出非ARDS患者也存在機械通氣相關性肺損傷,而避免肺泡過度膨脹可減少肺部并發癥。膨肺期間較大的潮氣量可造成肺泡過度膨脹,雖對肺的持續影響較短暫,但仍要限制氣道峰壓<30 cmH2O～35 cmH2O,以避免氣壓傷、血流動力學變化等并發癥的發生。(3)膨肺時增加偏流是促進痰液清除的關鍵因素,VHI通過下調送氣流速可更容易實現較大的偏流,但需保證人機協調,以不出現流速饑渴為前提,MHI通過緩慢擠壓球囊、快速松開球囊以最大可能實現較大的偏流。(4)較高的膨肺潮氣量需要較長的呼氣時間才能完全呼出,應根據流速時間曲線的呼氣肢是否回到基線或患者的胸廓是否隨著呼氣結束回到吸氣初的位置來判斷呼氣時間是否足夠,以避免肺動態過度充氣及其造成的并發癥。

四、本研究的局限性和展望

本研究樣本量較少,且只在ALS機械通氣患者中比較了VHI和MHI的排痰效果和治療肺不張的情況,兩者在頸髓損傷、杜氏肌營養不良、重癥肌無力等其他疾病中的應用效果仍需進一步探討。對于ALS機械通氣患者,VHI相較于MHI可清除更多的痰液和恢復更多因痰液堵塞導致肺背側不張的區域。VHI作為一種新型膨肺方式,可完全替代MHI應用于ALS機械通氣患者中。目前關于膨肺的理論知識和實操技能還在臨床和科研工作中不斷積累和完善,如何根據現有的證據并結合臨床經驗進一步優化膨肺參數和制定標準化膨肺流程是未來研究的關鍵點。