43急性呼吸衰竭的有创机械通气治疗

·继续教育园地 (危重病医学系列第 43 讲) · 作者单位 :210009 南京 ,东南大学医学院附属中大医院重症监 护室 急性呼吸衰竭的有创机械通气治疗 邱海波 　郭风梅 　　急性呼吸衰竭是以低氧血症为特征的急性起病 的呼吸衰竭 ,其中急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 最 为常见。近年来的研究显示机械通气明显降低急性 呼吸衰竭患者的病死率 ,已成为重要的病因治疗手 段。对急性呼吸衰竭的机械通气原则进行再评价 , 显然具有明显的临床价值。 一、机械通气的生理与临床目标 有创机械通气的临床应用中 ,往往存在两个突 出问题 ,一是过分强调机械通气的指征 ,而有关指征 又局限于呼吸生理指标 ,对于危重患者来说 ,难以确 定恰当的机械通气时机 ,使不少患者痛失早期治疗 的有力时机 ,这在重症严重急性呼吸综合征 ( SARS) 呼吸衰竭的处理上现的尤为突出。二是机械通气 的目的不明确 ,导致治疗缺乏个体化 ,使机械通气未 能获得积极的疗效。因此 ,合理的机械通气首先必 须明确机械通气的目标。明确有创机械通气的生理 和临床目标 ,既有助于解决指征问题 ,以免延误治 疗 ,同时又能使机械通气治疗实现个体化 ,获得最佳 疗效。机械通气的生理目标主要包括 : 1. 改善或维持动脉氧合 :改善低氧血症 ,提高氧 输送是机械通气最重要的生理目标。吸入氧浓度 (FiO2)适当条件下 ,动脉血氧饱和度 > 90 %或动脉 氧分压 > 60 mmHg (1 mm Hg = 01133 kPa) 。由于 组织氧输送是由动脉氧分压、血红蛋白浓度和心排 出量共同决定 ,过分强调动脉氧分压达到正常水平 对机体并无益处。 2. 支持肺泡通气 :使肺泡通气量达到正常水平 , 将动脉二氧化碳分压水平维持在基本正常的范围 内 ,是机械通气的基本生理目标之一。但对于颅内 高压患者 ,往往需要提高肺泡通气量 ,使动脉二氧化 碳分压低于正常 ,降低颅内压 ;对于 ARDS 患者 ,由 于肺泡容积明显减少 ,为防止呼吸机相关肺损伤 ,需 采用小潮气量 ,允许动脉二氧化碳分压有所升高。 3. 维持或增加肺容积 :维持或增加肺容积是机 械通气中常被忽视的生理目标。肺泡容积明显减少 主要见于肺不张、ARDS、肺部感染、肺水肿等 ,是患 者出现呼吸窘迫、低氧血症和肺顺应性明显降低的 主要原因。通过应用控制性肺膨胀、间歇性高水平 呼气末正压 ( PEEP) 、叹息 ( Sigh) 、俯卧位通气等肺 泡复张手段 ,可明显增加呼气末肺泡容积 (功能残气 量) ,改善呼吸窘迫和低氧血症。 4. 减少呼吸功 :机械通气替代患者呼吸肌肉做 功 ,降低呼吸肌氧耗 ,有助于改善其他重要器官或组 织的氧供。正常情况下 ,呼吸肌氧需占全身氧需的 1 %～3 % ,呼吸困难或呼吸窘迫时 ,氧需骤增 ,使得 氧需增加到全身氧需的 20 %～50 %。呼吸氧需的 明显增加 ,势必造成其他器官的缺氧 ,可能导致或加 重多器官功能障碍综合征 ( MODS) ,上消化道出血 常常是发生 MODS 的先兆。及时的机械通气治疗 , 改善呼吸困难 , 能明显降低呼吸肌氧需 , 防止 MODS。 强调机械通气的生理目标无疑是很重要的 ,但 机械通气的临床目标对机械通气的指导更直接、更 具可操作性。临床目标主要包括 : (1) 纠正低氧血 症 :通过改善肺泡通气量、增加功能残气量、降低氧 耗 ,可纠正低氧血症和组织缺氧 ; (2) 纠正急性呼吸 性酸中毒 :纠正严重的呼吸性酸中毒 ,但动脉二氧化 碳分压并非一定要降至正常水平 ; (3) 缓解呼吸窘 迫 :缓解缺氧和二氧化碳潴留引起的呼吸窘迫 ; (4) 防止或改善肺不张 ; (5)防止或改善呼吸肌疲劳 ; (6) 保证镇静剂和肌松剂使用的安全性 ; (7)减少全身和 心肌氧耗 ; (8)降低颅内压 :通过控制性的过度通气 , 降低颅内压 ; (9) 促进胸壁的稳定 :胸壁完整性受损 的情况下 ,机械通气可促进胸壁稳定 ,维持通气和肺 膨胀。 二、机械通气实施中遵循的原则 1. 个体化原则 :不同疾病和不同病程 ,机械通气 的设置应有所不同。随病情改变 ,也需随时调整机 械通气的支持条件。重度 ARDS 肺容积明显降低 , 需要采用小潮气量 ,即允许性高碳酸血症。对于轻 度 ARDS 患者 ,肺容积基本正常 ,可采用接近正常 的潮气量。 2. 氧输送原则 :机械通气的根本目的是保证全 身氧输送 ,改善组织缺氧。因此 ,单纯强调提高动脉 氧分压是片面的。过高的通气条件干扰循环 ,使动 ·996·中华医学杂志 2004 年 4 月 17 日第 84 卷第 8 期　Natl Med J China , April 17 ,2004 ,Vol 84 , No. 8 脉氧分压的提高以心排出量下降为代价 ,则降低氧 输送 ,加重组织缺氧 ,使呼吸治疗得不偿失 ,血流动 力学监测及氧输送监测对机械通气的危重病患者是 非常必要的。 3. 肺保护原则 :机械通气不当可引起呼吸机相 关肺损伤等严重并发症 ,不但可加重肺损伤 ,而且对 正常肺组织 ,可导致肺损伤。因此 ,机械通气时坚持 肺保护原则就显得很重要。不应把正常生理指标作 为机械通气的目标 ,如 ARDS 肺容积明显减少 ,应 采取允许性高碳酸血症的通气策略 ,为防止肺泡跨 壁压过高 ,应保证气道平台压力低于 35 cm H2O (1 cm H2O = 01098 kPa) ,防止呼吸机相关肺损伤。 4. 动态监测原则 :机械通气过程中 ,应动态监测 潮气量、气道压力、呼吸频率、分钟通气量、PEEP 及 内源性 PEEP 等呼吸生理参数。气体闭陷或内源性 PEEP 导致的动态肺过度充气常见于哮喘、慢支等 气道阻塞患者 ,常被忽视。监测内源性 PEEP ,才有 可能及时发现和防止动态肺过度充气 ,避免其不良 影响。监测上述参数的同时 ,应监测经皮血氧饱和 度 (SpO2) 、呼气末二氧化碳等 ,确保机械通气能够 有效的改善通气和换气功能。 5. MODS 防治原则 :机械通气不当 ,不但可加 重肺损伤 ,而且可引起或加重肺外器官功能衰竭即 MODS。以往认为 ,机械通气对肺外器官的影响主 要与循环干扰有关。一般情况下 ,机械通气对循环 功能的影响不明显 ,但对于血容量明显不足或休克 的患者 ,正压通气对循环具有一定抑制作用。表现 为静脉回心血量减少和心输出量降低 ,导致循环更 不稳定和肠道等内脏器官灌注降低。当然 ,影响程 度与机械通气条件和患者代偿能力等因素有关。近 年来 ,ARDS 机械通气研究结果令人瞩目 ,使机械通 气对急性呼吸衰竭的治疗影响从肺部扩展到全身各 器官 ,特别是注意到不适当的机械通气激活和放大 肺部炎症反应 ,并导致炎症介质向循环系统移位 ,可 能导致或加重 MODS。10 年前我们就注意到 ,仅有 13 %的 ARDS 死于呼吸衰竭 ,而且绝大多数患者死 于肺外器官衰竭或 MODS ,但机制不清楚。目前基 本证实 ,以大潮气量和低 PEEP 为特征的传统机械 通气策略 ,不但明显加重 ARDS 肺部炎症反应 ,而 且可导致正常肺组织中炎症细胞激活和炎症介质释 放 ,肺泡和间质中炎症介质和毒素向毛细血管移位 , 介导或加重 MODS。可见 ,不合理的机械通气治疗 使 ARDS 向 MODS 发展 ,增加 ARDS 病死率。这一 认识是近 10 年来急性呼吸衰竭机械通气治疗的最 显著的进步。更令人兴奋的是 ,最近美国国立卫生 研究院 (N IH) 组织的多中心随机研究显示 ,与传统 大潮气量 ( 1118 ml/ kg ) 比较 , 小潮气量 ( 612 ml/ kg) + 最佳 PEEP 明显缩短 ARDS 患者机械通 气时间 ,而且病死率显著降低 (分别为 3918 %和 3110 %) 。这一结果标志着 ARDS 治疗策略的根本 性突破。应用小潮气量 + 最佳 PEEP 为主要内容的 肺保护性通气策略 ,不仅是重要的肺支持性治疗措 施 ,也成为 ARDS 病因性治疗及 MODS 防治的重要 手段。可见 ,采用适当的机械通气策略 ,防止呼吸机 相关性肺损伤及其介导的全身炎症反应 ,进而防止 MODS ,是必须重视的问题。 三、机械通气模式选择的几个问题 1. 压力控制与容量控制的选择 :容量控制通气 (VC)和压力控制通气 ( PC) 都是常用的控制通气模 式 ,均为时间切换。VC 潮气量稳定 ,但也有局限 性 : ①恒速气流 ,吸气早期的流速不足 ,使患者感觉 “空气饥饿”,需额外做功 ,自主呼吸较强的患者尤为 突出 ; ②控制通气 ,清醒患者常不耐受 ,需镇静剂使 患者与呼吸机同步 ; ③气道阻力升高或胸肺顺应性 降低时 ,气道峰值压力和平台压力升高 ,易导致气压 伤。PC 采用减速气流 ,较符合生理需要 ,降低吸气 早期的呼吸功 ,同时吸气早期流速较高 ,有助于使塌 陷肺泡复张。气道压力能够限制在一定范围 ,减少 气压伤发生。但 PC 潮气量不稳定 ,潮气量不仅与 PC 压力有关 ,还与胸肺顺应性和气道阻力有关 ,应 用 PC 时应持续监测潮气量。对于气道阻力和顺应 性不稳定的患者 ,宜采用 VC ,而对于吸气流速要求 较高的患者 ,以及容易发生气压伤 ,需要限制气道压 力的患者 (如 ARDS) ,应采用 PC。 2. 反比通气 ( IRV) 中压力和容量控制模式的选 择 :生理状态时 ,吸气时间较呼气时间短 ,通常吸呼 比为1∶115～1∶3。IRV 是延长吸气时间的一种通气 方式 ,吸气时间较呼气时间长 ,通常吸呼比为 1～ 2∶1 ,最高可达 4∶1。IRV 通过延长吸气时间 ,提高平 均气道压力 ,促进肺泡复张。同时呼气时间缩短 ,产 生内源性 PEEP ,有利于增加功能残气量 ,改善低氧 血症。IRV 包括 PC2IRV 和 VC2IRV。治疗严重低 氧血症的急性呼吸衰竭时是否应采用 IRV ,以及应 采用 PC2IRV 还是 VC2IRV ,一直存在争议。以往 认为 PC2IRV 优于 VC2IRV ,可避免气道峰值压过 高而防止气压伤 ,同时吸气时间延长而产生内源性 PEEP ,明显改善氧合。但临床和实验研究显示 ,与 传统的 VC 或 PC 相比 ,PC2IRV 明显改善 ARDS 低 ·007· 中华医学杂志 2004 年 4 月 17 日第 84 卷第 8 期　Natl Med J China , April 17 ,2004 ,Vol 84 , No. 8 氧血症。但若测定内源性 PEEP , 调整外源性 PEEP,使总 PEEP 水平和潮气量等相同时 , PC2 IRV/ VC2IRV 与 PC/ VC 在改善氧合方面并无明显 优势 ,而且 PC2IRV 与 VC2IRV 也无明显差异。以 往研究中 IRV 改善氧合优于正比通气 ,可能是由于 IRV 导致内源性 PEEP ,加上外源性 PEEP ,使总 PEEP 水平提高有关。如未监测内源性 PEEP ,则造 成 IRV 改善氧合的假象。说明 IRV 改善氧合并不 优于正比通气 ,其关键在于总 PEEP 水平是否适当。 3. 气道双相正压通气 (B IPAP) :B IPAP 是一种 定时改变持续气道正压 (CPAP)水平的系统 ,呼吸机 按照预设的两种不同压力水平进行通气。气道压力 在高压与低压之间周期性地转换 ,存在自主呼吸的 患者 ,自主呼吸可在双压力水平上进行。B IPAP 包 括了从 PC 到自主呼吸或 CPAP 各种不同辅助程度 的通气模式。①无自主呼吸时 ,B IPAP 实际上就是 PC ,如果高压时间比低压时间长 ,则为 PC2IRV ; ② 有自主呼吸时 ,自主呼吸可在高、低压两个水平上进 行 ,其中高压水平的自主呼吸相当于 CPAP ,当设置 压力支持 ( PS) 时 ,在低压水平上按 PS 压力水平给 予支持 ,保持了自主呼吸 ,减少了人机对抗 ; ③当高 压与低压水平相同时 ,即 CPAP。与 VC2IRV 比较 , B IPAP 能够更好的改善氧合和肺内分流 ,而且具有 较低的平均气道压力 , 全身氧输送略有升高。 B IPAP 具有明显的优势 : ①平均气道压力低 ,防止 气压伤 ; ②保持不同水平的 CPAP ,有效促进塌陷肺 泡复张 ,改善氧合 ; ③双相压力和时间可随意调整 , 包括了不同辅助程度的通气模式 ,使用范围广 ; ④通 气系统完全开放 ,高压与低压水平均可进行自主呼 吸 ,循环干扰小 ,而且人机对抗少 ,有利于呼吸肌功 能锻炼和撤机。目前认为 B IPAP 是实施肺保护性 通气的最佳模式之一。 四、机械通气的关键性参数设置的有关进展 1. PEEP 的设置 : PEEP 通过呼气末肺泡内正 压的支撑作用防止肺泡塌陷 ,改善气体交换 , PEEP 效应与水平密切相关。最佳 PEEP 可以消除塌陷肺 泡反复复张产生的剪切力 ,减轻肺损伤 ,同时增加功 能残气量 ,改善通气/ 血流比例 ,从而改善低氧血症。 选择最佳 PEEP ,既可防止呼气末肺泡萎陷 ,又能避 免肺泡过度膨胀。静态压力2容积 ( P2V)曲线低位转 折点法和最大氧输送法是 ARDS 选择最佳 PEEP 常 用的临床方法 ,但实用性均较差。最近应用低流速 法 ( < 8 L/ min)测定动态肺 P2V 曲线 ,获得准静态 P2V 曲线 ,与静态 P2V 曲线高度相关 ,使床边选择 最佳 PEEP 成为可能。一般以准静态 P2V 曲线低 位转折点压力高 2～3 cmH2O 作为最佳 PEEP。对 于胸部或上腹部手术患者 ,术后采用 3～5 cm H2O 的 PEEP ,有助于防止肺不张和低氧血症。 2. 潮气量设置 : 成人潮气量一般为 8～ 12 ml/ kg。应考虑胸肺顺应性、气道阻力、氧合状态、通气 功能和发生气压伤的危险性。气压伤等呼吸机相关 肺损伤与潮气量过大或气道压力过高有关。设置潮 气量一般要求气道平台压力不超过 35～40 cm H2O。 3. 压力上升时间的调整 : 以往应用 PS 或 PC 时 ,吸气压力上升速度不能根据患者需要进行调整。 近年来 ,一些新型呼吸机能够对吸气压力上升时间 进行调整。一般来说 , 压力上升时间越短 ,呼吸机 提供的气流流速越大。研究显示 ,压力上升时间越 短 ,吸气峰值流速越大 ,明显降低呼吸功。与长压力 上升时间 (40 %吸气时间) 比较 ,采用最短压力上升 时间时 , PS 5 和 15 cmH2O 的吸气做功分别降低 23 %和 38 % ,但对潮气量和呼吸频率无明显影响。 对慢性阻塞性肺病 ( COPD) 急性发作患者 ,较短的 吸气压力上升时间同样能明显降低吸气做功。若需 进一步降低呼吸功 ,可将吸气压力上升时间缩短。 4. 呼气灵敏度 : 呼气灵敏度是吸气向呼气切换 的灵敏度。一般认为 ,当呼吸机管道有微量漏气时 , 将呼气灵敏度调高 ,可防止吸气过长。与 40 %峰值 流速的呼气灵敏度比较 ,5 %峰值流速呼气灵敏度时 吸气时间明显延长 ,呼吸频率降低 ,潮气量增加 ,但 呼吸功和吸气峰值流速无明显变化。对于需降低呼 吸频率、增加潮气量的患者 ,可降低呼气灵敏度 ,而 需减少吸气时间的患者 ,可适当提高呼气灵敏度。 5.气管插管补偿 : 辅助通气时 ,患者不但需克 服自身负荷做功 ,还需克服气管插管及呼吸机等器 械阻力而额外做功 ,即附加功。附加功使总呼吸功 明显增加 ,患者易出现呼吸频速等脱机困难假象。 气管插管补偿理论上能够完全克服气管插管的附加 阻力 ,使患者只需克服自身的呼吸负荷。气管插管 补偿对附加功的降低程度是其效率的主要决定因 素。近来的研究表明 ,呼吸机补偿比例 100 %前提 下 ,一般情况下 ,气管插管只能补偿 50 %～68 %的 吸气附加阻力 ,1 %～26 %的呼气附加阻力。虽然气 管插管补偿能够一定程度的降低附加阻力 ,但不能 完全补偿 ,需对其客观评价。 (收稿日期 :2004202202) (供稿编辑 :高健) ·107·中华医学杂志 2004 年 4 月 17 日第 84 卷第 8 期　Natl Med J China , April 17 ,2004 ,Vol 84 , No. 8