急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是重症医学科（intensive care unit，ICU）常见危重症。自20世纪60年代Ashbaugh等首次描述以来，ARDS的定义经历了多次修订，直至目前使用的柏林定义。尽管人们不断地探索其诊疗方法，但目前每年仍有近300万人罹患ARDS，病死率仍高达40%。诸如应用阿司匹林、他汀类药物、β2受体激动剂以及角质化细胞生长因子等预防或治疗ARDS的临床研究均未能取得突破性进展，对于ARDS目前尚无有效的预防或治疗药物。因此，肺保护性通气策略指导的机械通气仍是ARDS治疗的基石。本文对ARDS患者机械通气过程中自主呼吸相关研究进行回顾，以期为广大临床医师科学合理地实施肺保护性通气策略提供参考。
一、ARDS的机械通气
在过去的几十年间，有关ARDS的研究证明，机械通气虽然是救治ARDS患者减少其死亡所必需的，但它本身也可以通过造成呼吸机相关性肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI）的各种机制引起或加重患者的肺损伤。因此，肺保护性通气在治疗疾病的同时，如何减少医源性肺损伤的优化策略逐渐为临床医师所关注。
肺保护性通气策略中，经过几项具有里程碑意义的大型研究验证可以降低ARDS患者的病死率且已广泛推广应用的措施，包括小潮气量、高呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP）、俯卧位以及通过跨肺压或驱动压监测指导呼吸机参数设定。而对于高频振荡通气、肺复张以及机械通气过程中的自主呼吸保留与否等目前仍存在较多的争议，未来需要根据ARDS更加细致的分型确定受益人群以进行精准的个体化治疗。
二、机械通气过程中的自主呼吸
近几年，临床医师已经认识到在机械通气过程中保持ARDS患者的自主呼吸有助于改善其氧合。而且控制性机械通气导致的呼吸肌和膈肌萎缩、功能障碍也越来越被重视，保留自主呼吸在一定程度上可以减轻或延缓其发生。然而，相关的证据也表明，机械通气时保留自主呼吸可能导致或加重肺损伤，特别是在强烈的自主呼吸状态下。因此机械通气时自主呼吸的保留与否仍值得进一步探讨。
（一）机械通气过程中保留自主呼吸的益处
根据呼吸生理学，自主呼吸状态下由于膈肌背侧段的活动度要大于胸侧段，而跨肺压是由胸膜腔内压降低而产生，故在仰卧位时，重力依赖区肺组织的通气要优于非重力依赖区。相反，由于目前临床中多采用的是正压通气式呼吸机，故在机械通气状态下，气体更容易进入非重力依赖区的肺组织，因此，在机械通气过程中有无自主呼吸会造成患者通气/血流比值的明显差异[6]。
1．自主呼吸利于肺泡复张：
ARDS患者主要的肺部病理表现为在膈肌附近的重力依赖区肺组织的肺泡塌陷实变，这会导致肺组织通气/血流比值严重失调，进而出现静脉血掺杂和严重的动脉低氧血症。因此，在ARDS机械通气过程中，滴定PEEP和小潮气量的通气策略能够在复张塌陷不张肺泡的同时防止正常肺组织过度充气损伤。在此过程中，患者保持适度的自主呼吸会使得胸膜腔内压随呼吸运动周期性降低，有助于塌陷肺泡的复张。已有诸多研究结果表明，在机械通气期间维持适度的自主呼吸可以改善心肺功能且可以减少患者对镇静的需求，进而可以缩短患者所需的机械通气时间和ICU住院时间。
2．自主呼吸改善机械通气患者的肺顺应性：
肺实变导致肺顺应性下降是ARDS患者'婴儿肺'的重要特征。肺应力和肺应变是呼吸力学常用的术语之一，肺应力被定义为肺组织对抗外力作用时单位面积反作用力的内部分布，而外力作用下肺组织或肺泡结构发生的形变则称为肺应变。自主吸气时，膈肌收缩下移会造成胸膜腔压力降低，跨肺压增加，与传递到肺其余部分的压力相比，膈肌收缩可对膈膜附近区域的肺组织会产生更大的膨胀压力。因此，重力依赖区不张的肺组织受到的膨胀压力大于非重力依赖区肺组织，吸气初期肺内气体会从非重力依赖区向重力依赖区转移，如此改善了重力依赖区与非重力依赖区的通气/血流比值，从而改善患者的氧合，这种现象被称为'摆动呼吸'。适度的自主呼吸引起的肺内力学分布会改善重力依赖区塌陷肺组织的通气，滴定调整PEEP的水平则有助于保持该区域肺泡的开放，进而可以改善其肺的顺应性及动脉血氧合。
3．自主呼吸减轻机械通气患者的膈肌萎缩：
已有研究证实，机械通气过程中膈肌完全不活动18~69 h即会出现膈肌纤维蛋白水解，导致明显的膈肌纤维萎缩。膈肌萎缩或功能障碍是造成机械通气患者脱机困难、ICU住院时间延长的重要因素。机械通气过程中保留适度的自主呼吸可以有效预防膈肌的萎缩，其主要机制是保留了膈肌适度的收缩运动，而且适度的自主呼吸通过前述效应改善全身及膈肌的血流及氧供也是其重要因素之一。有研究表明，在呼气期间膈肌保持一定的收缩性有助于避免或减少呼气性肺不张的形成。因此，保持自主呼吸除了降低呼吸机引起膈肌功能障碍的风险外，还可以改善肺通气。
（二）机械通气过程中保留自主呼吸的弊端
随着机械通气设备及技术的进步，人们对VILI的认识也日益透彻，其中相关的机制主要包括：（1）生物伤，是指不合理的通气策略使得机体产生大量有害的炎症介质导致肺和远端器官损伤；（2）气压伤，指的是不合理的通气使得气道压力或者局部肺组织跨肺压过高，超过肺应力和应变能力，导致其损伤。上述2种机制相互协同，最终可进一步加重患者病情，影响其预后。肺保护性通气策略实施的主要目的就是为了在治疗ARDS患者的同时减少VILI的发生，而在机械通气过程中过强的自主呼吸有可能会增加VILI的发病率。
1．自主呼吸增加机械通气患者的跨肺压：
中重度ARDS患者常因低氧血症出现呼吸窘迫、强烈的吸气努力等体征。这种情形下，由于肺内通气/血流比值失调，尽管给予患者机械通气辅助呼吸，但仍不能有效缓解其呼吸困难的症状。此时，若保留患者的自主呼吸，由于吸气努力过强，会导致胸膜腔内压显著降低，进而增加患者的跨肺压，致使：（1）肺泡过度膨胀造成容积伤；（2）塌陷肺泡与正常通气肺泡间局部应力增加造成剪切伤；（3）肺泡出现潮汐性塌陷开放，增加了炎症因子的释放，导致生物伤的发生。
2．自主呼吸加重ARDS患者的肺泡水肿：
中重度ARDS患者强烈的吸气努力造成胸腔内压显著下降会降低上下腔静脉的血管阻力和右心室的后负荷，同时使得胸腔内毛细血管的跨血管压力增加，导致体液从血管内向肺间质渗出增多。尤其是在肺损伤肺毛细血管的通透性增加的情况下，过强的自主呼吸会加重ARDS患者的肺泡水肿。
3．自主呼吸增加ARDS患者的人机对抗：
ARDS机械通气治疗的目的在于帮助患者保持足够的气体交换并减少其呼吸做功，直到患者的病情缓解。因此，最理想的状态是在患者吸气努力和呼吸机触发之间、通气需求和潮气量的输送之间等方面达到有效的平衡。尽管呼吸机的通气功能逐渐趋于智能化，但实践过程中人机对抗不匹配的现象仍十分常见。其中，患者自主呼吸的影响是不可忽略的因素之一。在机械通气的吸气相或呼气相，自主呼吸常会导致无效触发，此时患者的吸气需求无法得到满足；而强烈的吸气努力则会导致双触发，呼吸机短时间内的2次供气则会导致跨肺压显著增高。持续出现人机对抗则会导致患者肺损伤加重，增加患者的死亡风险。因此，有学者提出了患者自身诱发性肺损伤（patient-self inflicted lung injury，P-SILI）的概念，是指患者因强烈的自主呼吸努力导致肺应力增加、肺内灌注增多以及人机对抗等造成的肺损伤。
4．自主呼吸导致ARDS患者的膈肌功能障碍：
显而易见的是，剧烈的吸气努力依赖于膈肌及其他呼吸肌的过度收缩活动，增加全身氧耗，最终会导致膈肌的氧供需失衡，发生膈肌细胞水肿凋亡。因此对于ARDS患者，过强的自主呼吸可能对膈肌功能有害。对ARDS患者施用神经肌肉阻滞剂（neuromuscular blocking agents，NMBAs）可以降低ARDS患者的氧耗，降低跨肺压并能减少人机对抗。基于此，已有研究证实，恰当应用NMBAs可以显著降低ARDS患者的病死率。
（三）机械通气联合体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）治疗ARDS时自主呼吸的作用
得益于生物材料学的发展，目前ECMO在重症患者救治中的地位愈发重要。理论上，ECMO治疗ARDS患者时能够有效降低患者血液中的PaCO2，解除CO2对呼吸中枢的刺激，缓解其呼吸窘迫的症状，有利于患者耐受小潮气量和低跨肺压的肺保护性通气。需要指出的是，ECMO对于CO2清除力度会影响到患者自主呼吸的强度，ECMO清除CO2的力度越大，患者自主呼吸努力的强度越小。反之，患者的呼吸窘迫症状可能会出现反复。因此，ECMO治疗过程中也应该密切监测患者自主呼吸的强度，并根据病情变化调整ECMO支持力度。
三、ARDS的机械通气：自主呼吸的取舍
综上所述，按照既往ARDS的分级标准，轻度ARDS患者肺顺应性尚可，呼吸窘迫的症状不明显，保留自主呼吸有助于改善患者氧合，降低肺应力和应变并能促进塌陷肺泡复张；而中重度ARDS患者肺顺应性严重受损，常伴有强烈的吸气努力以致于胸膜腔负压显著下降，故此时不保留自主呼吸似乎是合理的。但最近的一项研究结果显示，无论是轻度还是中重度ARDS，保留自主呼吸与患者病死率无关，但可以减少机械通气时间并缩短ICU住院时间。这表明，保留自主呼吸对ARDS患者病程及预后的影响可能主要取决于其自主呼吸努力的强度。笔者认为，单纯按照既往ARDS的轻中重度分级将患者笼统地分类决定保留或者不保留自主呼吸的做法是欠妥的。
（一）肺保护性通气策略的实施应统筹兼顾
目前，肺保护性通气策略是ARDS患者呼吸支持的重要手段，临床中包括俯卧位、保留自主呼吸等均是为了保证肺保护性通气的实施。随着呼吸机支持模式及监测技术的不断进步，如神经调节辅助通气（neurally adjusted ventilatory assist，NAVA）、经食管测压监测跨肺压、电阻抗成像（electrical impedance tomography，EIT）技术以及床旁超声检查等在临床实践中的应用，使得精准地滴定患者最佳的机械通气参数，个体化地制定治疗方案成为可能。因此，在严密监测下允许ARDS患者保留适度的自主呼吸应是肺保护性通气策略的重要组成部分，也有助于减少患者对镇静药物的需求量，降低其ICU获得性虚弱的发生率等。
（二）保持患者处于耐受性良好的自主呼吸状态
对处于强烈自主吸气努力状态的ARDS患者，有效地实施镇痛镇静可以减轻患者的不适和恐惧感，早期ECMO的辅助支持治疗以及不完全神经肌肉阻滞均能够帮助患者达到耐受性良好的自主呼吸状态，防止潮气量增加及跨肺压升高的情况发生。此外，也有研究显示，采用吸入七氟烷镇静有助于ARDS患者在俯卧位通气过程中保留自主呼吸。未来也需要探索更加智能化的机械通气模式以不断优化ARDS患者的肺保护性通气，保证人机协调，减少VILI及P-SILI的发生。
四、小结
目前，全球ARDS的发病率及病死率仍居高不下，且缺乏有效的预防治疗药物，肺保护性通气仍是其治疗的基石。在精准医疗和个体化医疗的时代，ARDS的分型更加细致，其诊疗模式已经从'一刀切'的模式迈入根据患者的个体化需求制定方案并进行滴定式治疗的新模式。ARDS患者保留自主呼吸是一把'双刃剑'，因此，临床医师联合有效的监测技术及恰当的机械通气参数设置等措施使患者保持在耐受性良好的自主呼吸状态可能才是最佳的策略，而这也可能是肺保护性通气策略的又一重要组成部分。
【引用本文】: 李文哲, 李建, 于湘友. 急性呼吸窘迫综合征机械通气中的自主呼吸：兴利除弊 [J/CD] . 中华重症医学电子杂志,2019,5( 2 ): 99-103. DOI: 10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2019.02.004
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