ARDS的俯卧位治疗

   译者：李瑞杰  

  

摘要20世纪70年代首次提出俯卧位是改善ARDS气体交换的一种方法。本综述阐述了俯卧位气体交换和呼吸力学变化的生理机制。然而，将生理改善转化为临床益处已被证明是具有挑战性的;当前临床试验没有显示俯卧位的主要临床益处。通过优化患者选择和治疗方案，最近发表的严重ARDS患者（PROSEVA）试验显示俯卧位通气患者能提高生存率。该试验和随后的荟萃分析支持俯卧位作为减少严重ARDS死亡率的有效疗法，特别是在早期应用其他肺保护策略时。本文综述了ARDS俯卧位通气的生理原理，临床证据和实际应用。

美国每年出现约170,000例ARDS，病死率在25％至40％之间。ARDS机械通气时间约占医院全部机械通气时间的5％，造成巨大的费用（住院平均费用115,000美元）。早在二十世纪六十年代，当ARDS的知识库由描述性系列病例组成时，对有效治疗的需求自然是显而易见的。早期的研究者指出肺顺应性的降低和肺不张的增加是ARDS的特征，并建议应用呼气末正压（PEEP）来改善氧合。为了减少受伤肺部的进一步肺不张，Bryan 提出了俯卧位，理论认为俯卧位将减少胸膜压力梯度并恢复背部肺段的通气。一系列的临床病例支持这一概念，描述俯卧位能显著的改善氧合。随后的研究表明，俯卧位改善了大多数ARDS患者（70％-80％）的氧合，增加PaO2 / FiO2平均比值为+35 mm Hg。因此，俯卧位定位为严重低氧血症的救援策略，早期研究侧重于建立改进气体交换机制。

俯卧位和气体交换

仰卧时，腹侧的肺，心脏和腹部脏器的重量增加背部胸膜压力。这种压缩减少背肺部区域的跨肺压（气道开放压力 - 胸膜压）。水肿性ARDS肺的质量增加进一步增加腹侧背侧胸膜压力梯度，并减少依赖背部区域通气。估计腹侧心脏对下面的肺组织贡献大约额外的3至5cm H 2 O的压力，实验研究显示这些心下肺区域在俯卧位通气时有所改善。除了心脏的重量之外，腹内压力优先通过（经常瘫痪和松弛的）隔膜，进一步压迫背部区域。尽管这些因素倾向于破坏依赖性背部区域，血管压力的重力梯度优先灌注这些区域，产生低通气和高灌注的区域，临床表现为低氧血症。

俯卧位可以将胸膜压力梯度从非依赖区域降低到依赖区域，部分通过引力和肺与胸腔的构象形状匹配，结果肺通气和应变分布更均匀。图1显示了俯卧位更有助于肺均匀通气的重力和几何因素。当仰卧时，重力和胸壁均压迫依赖性肺段，导致沿腹侧/背侧轴线的通气严重的不平等（图1，第三栏）。相比之下，当人处于俯卧位时，几何有利于更均匀的通气分布。

多重生理学研究支持将人置于俯卧位会促进ARDS更多肺均匀通气的理论。CT数据的几何建模表明，与仰卧位相比，俯卧位时肺形状不对称性导致较大的引力引起的胸膜压力梯度改变。CT，核和惰性气体实验已经测量了换气和通气，当人处于俯卧位时显示出改善的肺的均匀性。最后，尽管图1中的模型忽略了腹部因素，容量过负荷和腹内高压的动物模型已经显示出更均匀分布的膈肌力量，并且在俯卧位时改善了实质均匀性。

不像其对背肺通气的影响，俯卧位对肺血流量的区域分布没有重大影响。在仰卧位和俯卧位，肺血流向正常和受伤的肺部指向（图2）。

因此，区域灌注分布在很大程度上由非重力因素（肺/心脏几何，血管空间压缩，腹侧区域缺氧血管收缩减少等）决定。灌注模式相对恒定，并且在俯卧位的通气均匀性方面有显著改善，在将人置于俯卧位时，分流部分预期会大幅下降。许多动物和人类研究证实了这个假设；平均来说，在俯卧位，受伤肺中的相对分流比例减少约30％。因此，在大多数患者中，在俯卧位时减少的分流导致临床显著的氧合改善。

肺保护

足够的氧合是器官功能所必需的，但是许多提高动脉氧分压的干预措施在急性肺损伤中并不提高生存率（例如高潮气量通气，氧毒性）。俯卧位通常改善氧合，但其减轻机械性肺损伤的能力可能是更重要的临床益处机制。事实上，尽管ARDS中俯卧位的所有主要临床试验都显著改善了氧合，显著降低死亡率的唯一试验也是减少呼吸机日的唯一试验。此外，在这项试验（PROSEVA）中，气体交换的变化降低的死亡率的益处并没有被解释。

俯卧位和高PEEP通气可能有互补的好处。在ARDS中，已经知道增加PEEP可以预防肺泡塌陷，但可能有害地促进先前通气良好的肺泡过度膨胀。俯卧位可能有助于减轻PEEP的这些有害影响。高PEEP联合俯卧位通气（1）进一步增加肺通气，同时（2）减少区域性过度膨胀，和（3）减少呼吸周期中的小气道关闭事件。这些观察结果表明俯卧位可能减少气压伤和肺不张伤，从而防止VILI。为了支持这一理论，俯卧位与仰卧位通气相比，俯卧位大鼠，狗和绵羊模型显示组织学VILI评分改善。最近，在实验性损伤的啮齿动物中，俯卧位降低已知与VILI发展相关的细胞信号通路的表达，特别是在处于仰卧位的过度膨胀危险的腹侧区域。有趣的是，药理学抑制这些相同的途径保护肺损伤的实验动物免，从而确定VILI的基础的分子机制。在人类中，组织学数据不可用，但血清和支气管肺泡灌洗炎症标志物都是通过俯卧位而减少的，这可能反映能降低VILI。

尽管置于俯卧位的呼吸力学研究得出了不同的结论，他们的结果表明，肺复张获得临床益处的重要性。俯卧位时，胸壁顺应性通常会逐渐下降，然后逐渐增加。被置于俯卧位并获得更大的胸壁顺应性下降的患者在氧合反应方面有更明显的改善，这可能是由于背部肺复张的改善。此外，当应用俯卧位与患者时，发现肺复张策略（持续高压通气）对于改善氧合是非常有效的。最后，独立于机械效应，传染性并发症也可能通过将患者置于俯卧位而减少。在猪中，相对于肺实质的气管位置显著降低呼吸机相关性肺炎的发生率。俯卧时，重力可以帮助沿一般背肺分泌排泄到腹侧气管引流带菌体。这种增强的排痰可以解释俯卧位（1）改善分泌物清除率，（2）导致不透明度在成像过程中腹部迁移，同时改善整体通气，（3）可能降低呼吸机相关性肺炎的发生率。

肺外器官系统

除了其肺部保护作用之外，俯卧位也会影响心脏和腹部的压力。一般来说，当ARDS患者处于俯卧位时，总心输出量不变。然而，当俯卧位时，右心房向腹侧移动，使静脉回流受到重力的帮助。因此，前负荷敏感的患者可以通过俯卧位来增加心输出量。此外，可能是由于缺氧性肺血管收缩的缓解，右心室后负荷通常下降。这种作用可能与具有严重ARDS的人群临床上最相关，因为俯卧位降低伴随该疾病的右心室扩张和间隔功能障碍。为了精确地测量这些血流动力学变化，压力传感器需要仔细重新归零，以反映俯卧位时右心房的腹侧位置。

俯卧位也影响胸部/腹部的相互作用。肥胖会恶化依赖性背侧肺不张，并且俯卧位改善无肺损伤肥胖患者和肥胖动物模型的常规手术中的氧合。然而，在具有ARDS的肥胖人群中，俯卧位可能会使腹内压恶化，导致肾和肝功能障碍。因此，在患者处于俯卧位时监测腹内压力是合理的，如果腹部压力过大，考虑使用气垫或悬吊的腹部。最后，研究报告说，在俯卧位时，大量肠内喂养的呕吐增加和耐受性下降。为了促进胃排空，一些中心密切监测胃残留，调整药物治疗，并在病人俯卧位将床置于Trendelenburg的位置。

临床试验

虽然俯卧位的生理效应已被很好地描述，临床试验已经产生了关于临床益处的混合结果。表1回顾了五项成年人俯卧位通气的随机试验。请注意，在PROSEVA试验中，俯卧位的死亡率显著高于先前试验的死亡率。究竟是什么导致了这些不一致的发现？

2013年PROSEVA试验设计受益于第一批研究的局限性，包括有限的样本量，重要的治疗交叉，高潮气量的非标准化呼吸机管理，纳入具有或不具有轻度ARDS的患者，在俯卧位时花费的小的“剂量”时间，停止俯卧位的标准任意，以及患者晚期患者入选。

实验设计随着时间的推移而进一步发展。2006年的Mancebo等人的试验比以前发表的试验具有潜在的优势：患者有更严重的肺损伤，早期入组，并且与早期试验相比，接受更高剂量的俯卧位。不幸的是，入组病人较少导致研究提前终止，只有142名患者。作者报道了通过俯卧位改善生存率的一个非常显著的趋势，事后分析显示，重症患者有相当的好处。接下来，2009年，Taccone等人使用了类似于Mancebo的设计，达到了入组目标。再次，尽管这种试验可能不足，但是俯卧位的患者的生存率也有所提高。

许多可能的原因可以解释Taccone等人的研究和PROSEVA的不良发现。如表1所示，与Taccone等人的研究相比，PROSEVA具有增强的功能，入组严重ARDS的高度选择的人群，具有较少的仰卧/俯卧交叉和更多的神经肌肉阻滞，并且或许最重要的是较低的施用潮气量。最近的一项荟萃分析将俯卧位试验分为高（>8mL/ kg）或低（<8mL/kg）潮气量通气的患者。只有在低潮气量通气队列中才有俯卧位，显示可降低死亡率（60天时死亡率的风险比[RR]：低潮气量俯卧位：RR，0.66; 95％CI，0.50-0.86; P=.002 ;高潮气量俯卧位：RR，1.00; 95％CI，0.88-1.13; P = .949）。这些发现表明，俯卧位的好处仅在低潮气量保护性通气的背景下实现。

与PROSEVA试验相比，Taccone等人确定俯卧位更容易出现的并发症（报告没有任何并发症的显著增加）。对于Taccone等人，血管通路的丧失，气道阻塞，拔管和血管活性药物的增加都在俯卧位更频繁地发生。PROSEVA试验中的所有中心在日常实践中使用俯卧位超过5年，尽可能减少与实施学习曲线相关的风险。在Taccone等人的试验中进行的更长的持续时间和更频繁的俯卧位可能会增加风险。或者，主观事件的判决可能有所不同。 这些并发症虽然很重要，但似乎并不足以说明这两项试验之间死亡率差异的严重程度。

值得注意的是，PROSEVA中的仰卧（对照组）可能具有比俯卧组更高的疾病敏感度。相对于仰卧组，俯卧位组的平均顺势器官功能衰竭评估评分较高，血管加压素使用频率更高。然而，这种具有高度急性疾病的仰卧位仍具有优异的临床结果，他们的死亡率与Taccone等人“健康”人群的仰卧位相同。这一发现反驳了研究基准差异，作为解释不同试验结论的机制。PROSEVA的优秀对照组生存可能是由于ARDS严格遵循循证治疗，即达到6.1cc / kg的潮气量，并且自由使用神经肌肉阻滞剂（占所有患者的87％）。

总之，临床试验证据表明，为了通过俯卧位达到生存的改善，需要严重的ARDS患者早期进行治疗，长期俯卧位（> 16h/ d），生理驱动的停止日常倾向定位的标准（例如，最小呼吸机要求），同时使用ARDS的肺保护治疗方法，以及经验丰富的工作人员能够最大限度地减少手术风险。有兴趣的读者可以查看其他俯卧位试验。这些研究在本次审查中没有讨论，因为它们样本量较小（五项研究<40例），在独特的人群（儿科，创伤）中进行，并且有各种设计问题限制了其广泛性。

临床应用实际问题

有了证据基础，俯卧位从顽固性低氧血症的抢救治疗转变为旨在改善严重ARDS存活的前期肺保护策略。事实上，当用作顽固性低氧血症的晚期挽救性治疗时，俯卧位通气从未被证明可以提供生存获益。然而，一项现代前瞻性观察研究（2016年度大型观察性研究，了解严重急性呼吸衰竭的全球影响[LUNGSAFE]研究）发现，只有16.3％的严重ARDS患者接受俯卧位通气治疗。除了其他因素之外，后勤困难可能导致执行不力; 感兴趣的临床医生可以参照实用概述（包括预制清单）以及模拟成功技术的在线视频。一般来说，预给氧后，俯卧位可以由三到四名工作人员安全地执行，一个成员专门针对气管插管（ETT）管理。俯卧位后，通常会有更多分泌物的需要抽吸。一旦俯卧位完成，工作人员应特别注意预防压疮和管理气管导管阻塞，因为俯卧位患者的这些风险增加。至于仰卧位治疗多长时间，在PROSEVA研究中，俯卧位至少持续16h/d，直到氧合持续改善目标达到，定义为患者重新俯卧位通气治疗后PaO2/FiO2≥ 150mmHg，PEEP≤10cm H2O和FiO2≤60％至少维持4小时。虽然这个定义信息量是很大的，但最佳俯卧位持续时间仍是未知数，并且过早的俯卧位会导致肺塌陷，甚至可能呼吸机相关性肺损伤。我们推荐俯卧位通气至少每天16小时，当临床变量（如PaO2 / FiO2，肺可复张性，通气效率，静态顺应性，潜在的非肺部问题解决）显示出明显的持续改善时，停止俯卧位。进一步的研究可能会确定停止俯卧位的最佳标准。俯卧位相对禁忌症是严重的面部或颈部创伤，骨盆/脊柱不稳定，颅内压升高（因为头部转动压迫颈内静脉），咯血和频发的心律失常或患者需要心肺复苏的概率很高（表2）。经验丰富的中心已经发表了在极端情况下成功俯卧位的病例报告，如中晚期妊娠，接受静脉体外膜肺，有创颅内压监测的患者。

表2 俯卧位通气推荐总结

哪些患者需要俯卧位？

严重ARDS患者（PaO2 / FiO2 <150 mm Hg）

在病程初期（理想情况是在48小时内）

俯卧位通气最佳报告结果是俯卧位联合小潮气量（6ml/kg）和神经肌肉阻滞。

如何将患者置于俯卧位？

需要3-5人，密切关注气管插管（ETT）和中央线; 一个示范视频和检查单可用。

准备：预吸氧，空腹，口腔和气管插管吸痰，去除监护导线并重新连接至背部，血流动力学压力换能器重新归零，支撑并经常更换压力支撑点：脸，肩，前骨盆。

患者每天俯卧位多长时间？

成功的试验建议每天至少使用16小时，长时间俯卧位可能会避免肺塌陷。

哪些患者不适合俯卧位？

患有面部/颈部创伤或脊柱不稳定的患者

近期胸骨切开或者腹部大面积烧伤的患者

颅内压升高的患者

大咳血的患者

需要CPR或除颤的高风险患者

潜在并发症：

口腔和气管分泌物临时增加阻塞气道

ETT移动或扭曲

血管内导管扭曲

胃残留增加

面部压疮，面部水肿，来自ETT的唇部创伤，臂丛神经损伤

什么时候停止？

在PROSEVA中，当PaO2 / FiO2> 150mm Hg（PEEP <10cm H 2 O和FiO 2 <0.6）保持4小时后，停止俯卧位。

最佳时间仍不清楚，考虑持续俯卧位，直到气体交换，呼吸力学和整体临床过程明显改善。

下一步

俯卧位未来的研究需要模拟PROSEVA的延长持续时间和低潮气量方法。关于俯卧位和伴随肺保护治疗的最佳方法，仍有几个临床问题：（1）俯卧位时PEEP管理的最佳方法是什么，并且易于俯卧位有效的接受高PEEP策略，还是这些疗法甚至可以协同作用？（2）有效俯卧位需要神经肌肉阻滞几天，这种干预是否有助于神经重症病变和幸存者的相关功能障碍？（3）俯卧位仅在一小部分ARDS患者中最有效，我们如何进一步澄清可能有生存（而不仅仅是氧合）利益的人群？（4）如果在没有经验的中心使用俯卧位，那么对患者的学习曲线和相关风险是什么？

总之，首先认识到俯卧位因为其能够改善氧合作用，在历史曾被用作顽固性低氧血症的挽救性治疗。最近的多中心试验和随后的荟萃分析给出了有力的佐证，在选定的严重ARDS患者中，早期俯卧位能够改善生存。随着肺通气，顺应性和剪切应变的区域差异减小，这种生存获益可能是通过降低VILI介导的。与历史观点相反，俯卧位的气体交换的早期改善不能可靠地预测生存的改善。在临床实践中，俯卧位通气可能应用不够：在lung SAFE试验中，仅有16.4％的严重ARDS患者使用了俯卧位。如果推行俯卧位，应该尽早完成，有经验的工作人员进行实施可避免多种并发症，延长使用时间（16 h / d）。对于不符合这些相对狭窄标准的患者，临床医生必须平衡俯卧位背后的有吸引力的生理学原理，而不是非严重肺损伤，晚期ARDS或非ARDS病人的模棱两可的证据基础。

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