【专家笔谈·ARDS患儿肺力学特点与机械通气治疗】跨肺压-驱动压监测在急性呼吸窘迫综合征机械通气治疗...

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陶建平. 跨肺压-驱动压监测在急性呼吸窘迫综合征机械通气治疗中的临床应用 [J] . 中国小儿急救医学,2020,27 (04): 264-267. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2020.04.006

作者单位：

作者：陶建平

单位：广州市妇女儿童医疗中心PICU

通信作者：陶建平

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摘要  

急性呼吸窘迫综合征是由于不同病因导致的以呼吸窘迫为特征的临床综合征。呼吸支持是其治疗的重要一环，而保护性通气策略已成为共识。床旁监测驱动压、跨肺压等呼吸力学资料以指导呼吸机参数的调节，有助于减少呼吸机相关性肺损伤的发生。

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是临床常见的呼吸衰竭，属于儿科危重症之一，机械通气是治疗ARDS的重要措施。近20年来发展起来的肺保护性通气策略是机械通气的关键核心，有关跨肺压和驱动压的临床应用是该核心技术发展的又一个重要标志。

1 驱动压

1.1　驱动压的概念

Terragi等^[1]研究发现，即使应用了小潮气量(tide volume，V_T)＝6 ml/kg、限制性平台压(plateau pressure，Pplat)≤30 cmH₂O(1 cmH₂O＝0.098 kPa)的通气策略，仍可能会引起呼吸机相关性肺损伤(ventilatior-induced lung injury，VILI)。根据患者理想体重来选择潮气量，主要源于正常人肺容量及肺通气的各项指标与理想体重呈正比例关系的理论基础。随着研究的不断深入，发现ARDS患者由于不同的发病因素、病变范围及严重程度，肺容量、顺应性与理想体重之间不存在正比关系，如仅按理想体重来计算，忽视了患者个体之间疾病变异程度的差异，同样可出现VILI^[2]。部分重症ARDS患者，肺顺应性明显下降，塌陷肺泡较多，参与通气的肺泡较少，6 ml/kg的潮气量可能仍然是'大'潮气量，仍然会使部分残留的正常肺泡过度膨胀。而且，呼气末正压(positive end expiratory pressure，PEEP)的设定可影响Pplat值，胸廓和肺的顺应性对Pplat测定也有影响，使评估Pplat有局限性。

1.2　驱动压与潮气量、呼吸系统顺应性的关系

在ARDS患者中，可用于通气的肺体积的减少因患者而异。ARDS患者可用于通气肺的下降比例反映在呼吸系统顺应性上。因此，通过将潮气量与呼吸系统顺应性标准化，并使用该比率作为指示接收潮气量的肺'功能'大小的指标，从而发展出驱动压的概念。

呼吸系统顺应性的计算公式：

(1)、(2)式中ΔP为驱动压，C_RS为呼吸系统顺应性^[3]。

自主呼吸时，呼吸的驱动压是呼吸肌肉收缩所产生的胸内压，而机械通气时，呼吸机替代呼吸肌肉收缩产生呼吸驱动压，在支持通气模式时，呼吸机和呼吸肌肉共同作用产生呼吸驱动压，即呼吸系统总压力(Ptotal)等于气道压(P_AW)与吸气肌作用产生压力(P_MUS)之和：

(3)式中Ptotal为经呼吸系统压力，P_AW为气道压，P_MUS为呼吸肌肉收缩产生的压力。

在平静呼吸时，气流速度较慢，惯性阻力及黏滞阻力较小可忽略不计，呼吸阻力主要为呼吸系统弹性阻力(包括肺的弹性阻力和胸壁的弹性阻力)及气道阻力，因此：

(4)式中P_R为呼吸阻力，P_RES为气流摩擦力，P_EL为弹性回缩力。

因为通气时动力等于阻力，所以：

当患者完全控制通气时，P_MUS＝0，因此：

当吸气屏气，即吸气暂停时，P_RES＝0，此时的P_AW就是Pplat，所以：

因此，当患者无自主呼吸时，公式(8)代入公式(2)得：

从公式(9)可见，就是把C_RS这一床旁不易准确测量的数据，通过PEEP和Pplat这两个直观的指标融入到ΔP。

1.3　ΔP的临床研究与应用

Amato等^[3]对9项ARDSnet的患者数据进行了再分析。研究发现，在所有通气变量中，ΔP与存活率的关系最为密切。ΔP每增加7 cmH₂O，病死率增加41%(相对危险度1.41，95%CI 1.31～1.51，P<0.001)。此外，由于呼吸机设置的改变，ΔP的降低与存活率的增加也密切相关。这些数据表明，将ΔP限制在15 cmH₂O以下可能是改善ARDS患者预后的一个重要目标。

一项国际多中心观察性研究回顾了来自50个国家共2 377例ARDS患者ΔP与预后的关系，结果显示，ΔP≤14 cmH₂O时，患者28 d存活率增加约10%^[4]。虽然有资料认为ΔP<19 cmH₂O时才有机会改善患者的预后^[5]，但一般推荐ARDS患者机械通气时ΔP<15 cmH₂O作为一个安全阀值^[6]。

ΔP过高仅是导致VILI的因素之一，目前无证据显示仅通过限制ΔP来设置呼吸机参数，更多是作为对限制平台压的一个补充，它只是一个'安全'值，而不是一个通气目标值，也不是用以替代小潮气量通气。

2 跨肺压(transpulmonary pressure，P_L)

2.1　跨肺压的定义

根据ΔP的原理，可通过PEEP和Pplat这两个指标来指导临床调定通气参数以减少VILI的发生。但是，ΔP也受到胸壁顺应性的影响。研究表明，ARDS患者胸壁弹性占整个呼吸系统弹性的7%～67%^[7]。当胸壁顺应性降低时，临床上如大量胸腔积液、胸壁损伤、大量腹水、腹腔高压、严重水肿和肥胖等，一部分的PEEP需要用来克服增高了的胸壁弹性阻力，一个'常规'水平的PEEP可能导致肺的塌陷；而对于一些胸腔内压较低的患者，如患者有自主呼吸时，这个水平的PEEP又可能导致肺过度充气。因此，这时只有测定真正克服肺弹性阻力促进肺泡开放的作用力即P_L，才能准确调定PEEP。具体而言，P_L为肺泡压与胸腔压之差，即：

如果气道没有闭合、没有阻塞，静息状态下肺泡压等于气道压。机械通气时，气道压可直接在呼吸机上测量而获得。由于测定胸腔内压是侵入性的，所以，目前采用食管压来替代胸腔内压的直接测定^[8]，那么，公式(10)就可以表达为：

(11)式中P_AW为气道压，P_ES为食管压。

食管测压管为专门设计的管道，成人的测压管在距离导管远端5～7 cm处有多个小孔，在导管的末端有一个10 cm长的气囊，可充气0.5 ml膨胀以防小孔被食管壁和分泌物所堵塞。测压管的近端可连接压力传感器，将压力信号传至监护仪上。导管经口或鼻插入，成人置入深度为35～40 cm，然后气囊充气测压，观察P_ES的波形，并将其与P_AW的波形比对。如果可见心脏的振荡波叠加在P_ES波形上，则表明导管放置正确，即气囊位于食管的下三分之一、靠近心脏背面的位置处^[9]。

虽然P_ES受呼吸力学、肺容积、纵隔重量、腹内压、食管平滑肌反应性、气囊力学性能等多种因素影响，但研究表明，即使在体位改变、肺基础疾病的差异、肺和胸壁受限、腹内压升高、大量胸腔积液等情况下，P_ES仍可反映胸腔内压^[10]。

2.2　跨肺压的临床研究与分析

近年来，应用P_ES监测指导ARDS机械通气的临床研究有了不同的尝试。2008年Talmor等^[11]在一项单中心随机研究(esophageal pressure directed ventilation，EPVent)中比较两组ARDS患者，研究组以P_ES为导向设定PEEP，对照组以ARDSnet方案的低PEEP-FiO₂表来导向设定PEEP。研究组根据保持呼气末P_L 0～10 cmH₂O设定PEEP水平(由PaO₂/FiO₂决定)，维持肺泡在呼气末的开放状态，而对照组呼气末P_L为(－2.0±4.7)cmH₂O,大部分患者呼气末P_L仍为负值，肺泡处于塌陷状态；限制吸气末P_L<25 cmH₂O，避免肺的过度扩张。结果显示，研究组应用的PEEP水平较高、监测的平台压也较高，但研究组有较好的氧合，呼吸系统顺应性也得到明显改善，28 d病死率有降低趋势。提示根据患者P_L来调定PEEP的个性化策略可能优于ARDSnet低PEEP-FiO₂表的经验式调定。

此后Beitler等^[12]继续开展相关研究，于2019年2月JAMA在线发表了EPVent-2研究。北美14家医院参与了该随机对照试验，该研究共纳入200例年龄≥16岁的中-重度ARDS患者(PaO₂/FiO₂ ≤200 mmHg，1 mmHg＝0.133 kPa)，比较了两种PEEP调定方法，即根据P_ES导向和根据ARDSnet高PEEP-FiO₂表导向PEEP调定。与使用高水平PEEP- FiO₂表(98例患者)相比，采用P_ES导向PEEP的机械通气(102例患者)并没有改善主要的临床结果，即包括28 d内死亡数和无呼吸机天数的综合评分。研究显示，以这两种方法设定的PEEP水平差异无统计学意义，所有转归指标差异均无统计学意义(病死率分别为32.4%和30.6%，P＝0.88)，两组严重气压伤分别为6例和5例，未能证明食管压导向PEEP的设定能够改善ARDS患者临床转归，与2008年的EPVent研究结果截然不同。

Cavalcanti等^[13]在EPVent-2发表的同期杂志的随文述评中对这两个试验结果差异进行分析，认为：第一，EPVent采用的是非盲单中心试验设计，增加了不准确性；第二，EPVent由于受益而提前终止，可能因而高估了真实的效果；第三，EPVent试验的对照组采用了低PEEP-FiO₂表，结果与P_ES导向组相比，PEEP水平较低。相反，在EPVent-2研究中，对照组患者采用的是高PEEP-FiO₂表，组间PEEP差异很小，所以没有阳性的结果。

还有分析认为，EPVent研究组的患者更多是肺外源性ARDS (腹部损伤、创伤、脓毒症等患者占总研究人数的80% )，肺外源性ARDS肺部病变以渗出为主、相对均一，以P_L导向的PEEP可能更适用于外源性ARDS;此外，ARDS患者对PEEP的反应性与肺的可复张性有关^[14]。而可复张性不佳的病例，PEEP的损伤作用可被放大。因此，建议根据床旁测量肺复张的容积^[15]，从而选择可复张性好的患者应用P_L指导PEEP调定。而且，有研究发现30%～40%的ARDS患者存在气道陷闭^[16]，当PEEP设定低于气道闭陷时的气道开放压时，测定的呼吸力学数据，包括呼气末P_L是错误的。这提示临床进行PEEP调定之前，应首先排除气道闭陷。对于P_ES和P_L监测需要排除干扰因素，选择合适患者，才可能发挥作用。

2.3　自主呼吸中P_ES的应用

临床医生可以通过呼吸和食管压力-时间乘积来评估患者的努力。自主呼吸不足或过度都可能导致膈肌损伤^[17]。另外，根据P_ES计算的P_L值有助于临床医生发现患者自主呼吸的危害。从公式(11)中可知，P_L为P_AW与P_ES之差，由于机械通气时P_AW为正值，同时的自主呼吸P_ES为负值，亦即P_L为P_AW与P_ES的绝对值之和。因此，即使限定了P_AW，但是由于严重的低氧和二氧化碳增高(允许性高碳酸血症)，中、重度ARDS患者可出现强烈的自主呼吸，从而产生过高的P_L而加重肺损伤^[18]。所以，对于机械通气下存在自主呼吸的ARDS患者进行P_ES监测，权衡保留自主呼吸的利弊^[19]，给予适当的镇静麻醉药物，过强自主呼吸者可予骨骼肌松弛剂^[20]。

虽然食管测压是一项'古老'的技术，而且P_L可提供的呼吸生理信息有助于临床决策，但数据显示只有大约1%的ARDS患者监测P_ES^[4]，由于各种原因阻碍了其在临床上的开展，而且在儿童重症领域尚缺乏大样本的临床研究。

ARDS不是一种单一因素疾病，是各种不同病因导致的急性、致死性低氧血症和双肺弥漫性病变，是具有很强异质性的临床综合征。因此，需要针对ARDS患者的具体病情特点进行个性化的机械通气。如何进行个性化的机械通气，目前的研究并没有发现某一特定的调节方法比其他的更优，临床实践中只有根据ARDS的疾病特点，综合ΔP、P_L的测定，结合超声、CT和电阻抗断层扫描(electrical impedance tomography)等手段来个性化设置通气参数，还有应用肺复张、俯卧位等措施，才可能减少VILI的发生，改善ARDS的预后。最后，机械通气存在自身局限性，如果ARDS患者的肺功能严重受损，持续存在低氧血症，这时可能就需要应用体外氧合设备才有机会挽救患者生命。

参考文献（略）