成人“婴儿肺”（2）

一

成人“婴儿肺”（2）

重症行者翻译组  梁宇鹏译  李宏山校对

增加婴儿肺的大小

 俯卧位

起初婴儿肺被认为是具有解剖学明确定义，具有明确的空间位置（非依赖区）和正常的力学本质特征。然而，借助CT扫描对俯卧位状态下的ARDS肺组织进行研究，就会发现此时高密度区由背侧重分布到了腹侧，由此产生了”海绵模型”的概念。因此婴儿肺不再被认为是解剖概念而是功能概念。其位置和/或大小可以因俯卧位和/或PEEP的应用而迅速改变（图4）。

 婴儿肺的区域力学

前胸壁比后胸壁容易产生形变。由此推测俯卧位可能增加了整个胸壁的顺应性，这种变化影响了跨肺压并降低了决定绝对肺容积及其形态的压力梯度。由俯卧位带来的更均一的跨肺压分布帮助形成和保持位置性复张 (图5）。俯卧位减轻了仰卧位时心血管系统对位于其下方的肺组织的压迫并且由于心脏移向腹侧呈下垂状态而改善淋巴回流。这些变化有助于解释为什么俯卧位可以改善分流并且缓解静水压性水肿。

但是体位改变之后的复张既不能完全解释由俯卧位所带来的氧合改善，也不能解释降低呼吸机所致肺损伤的趋势。由俯卧位产生的更均一的肺泡扩张改善了急性肺损伤的通气/血流比。俯卧位可以改善大部分患者的氧合并提高部分患者的通气效率。由于体位的改变仅能部分改善血液灌注的分布，故通气分布模式的改变就显得更为重要。消除局部肺泡扩张的不均一性能够帮助避免局部肺泡的过度充气和血流从充气到塌陷肺单位的不恰当分布。后者多在仰卧位时增加PEEP和平均气道压的情况下出现。右心室后负荷或许能够从减少肺的过度充气、改善氧合和血管床的恢复中获益。

俯卧位与呼吸机所致肺损伤

呼吸机所致肺损伤来源于反复使用的高通气压力导致脆弱组织直接损伤或炎症反应的加重。压力在开放和闭塞（或解剖学未充气）组织之间的接合点被放大，这些压力聚集点（同VILI一样）在重力依赖区占据优势。这些肺单位处于缺乏表面活性物质状态下的肺泡开放和关闭循环中并承受着超过保持其持续开放的压力。俯卧位增大了婴儿肺，降低了高应力结点，从而使肺复张并且可能从复位中获益。通过减少开放和关闭肺单位接合点的数量，调整跨肺压，使局部的机械张力（有效的肺泡驱动压）的偏差减弱，尤其是背侧区域。最终，气道内的体液及其分泌直接抑制表面活性物质的产生及其活性，使肺泡难以扩张或者更易发生肺部感染。气道引流、区域力学和血管充盈都被俯卧位所改善。也许部分由于这些原因使得机械通气所致的渗出性肺水肿和炎症能够被体位不同程度的影响。在健康和使用油酸灌注进行预损伤处理的犬肺中，俯卧位可以降低背侧渗出、水肿和炎症，然而非依赖区肺组织在各种体位都相对幸免。

另外，俯卧位通过改善通气/血流比带来了额外的降低局部跨肺压差异方面的益处，由此降低了潜在的医疗干预需求。俯卧位带来的氧合改善同时可以降低FiO2、平均气道压和肺血管阻力，并由此降低了机械应力膜损伤的风险和/或右心室后负荷。

肺复张

未膨胀和膨胀不良的肺泡数量是决定在ARDS患者中观察到的气体交换受损状况的主要因素。PEEP的应用使得新复张的和之前未充气区域保持开放，由此增大了婴儿肺并改善氧合。PEEP对肺泡复张的作用可以通过呼吸系统压力-容积曲线和CT扫描进行评估。无论肺复张是如何发生的，一个重要的概念是，复张发生在吸气过程中，并遵循呼吸系统压力-容积关系曲线。因此，能够在应用PEEP时保持开放的是在吸气前就开放的肺组织。也就是说，如果之前的吸气末压力越低，应用给定的PEEP获得的肺复张就少。我们发现由降低潮气量所导致的再塌陷可以被增加PEEP所逆转。

CT扫描的研究表明当PEEP增加时肺泡的开放-闭合减少。当PEEP高于10–15 厘米水柱，且吸气末平台压高于30厘米水柱时，呼吸循环期间再次打开和塌陷的组织最小且潮气量可以更均一的重分布于依赖区和非依赖区。

在一系列关于ARDS患者的研究中，Puybasset和他的同事们对肺CT扫描、气体交换、血流动力学、无呼气末正压和PEEP等于10厘米水柱时进行了全面的测量。基于CT图像的密度分布，他们描述了三种ARDS类型：肺叶型、弥漫型和斑片状。同肺叶型相比，弥漫型的功能残气量显著降低且未通气肺容积显著升高。弥漫型相比肺叶型，其较低的氧合指数和通气肺比例决定了其较高的死亡风险。在肺叶型ARDS患者中，当PEEP为10厘米水柱时，未通气组织的减少（-82ml）几乎可忽略不计，尽管可以观察到同样的PEEP在弥漫型ARDS患者中带来了最高的（-383ml）未通气组织减少。

但是，PEEP对肺复张的综合影响是复杂的。潜在的可复张肺的百分比，在最高45cm水柱气道压下进行的CT扫描分析表明，ARDS /ALI患者潜在可复张的肺比例的差异变化巨大。即使在45厘米水柱气道压下，大约24%的患者，肺组织仍无法复张，但PEEP在5-15厘米水柱时肺的复张与肺的潜在可复张性具有良好的关联。有趣的是，肺潜在复张性高的患者死亡率高于肺潜在可复张性低的患者。如同复张能力伴随着严重性的增加而增加，婴儿肺的体积在低压情况下越小，其在PEEP增加时的体积增加就会越大。Caironi和他的同事们进行的进一步研究表明，肺的潜在可复张性较高的患者，把PEEP从5增加到15厘米水柱时可以显著降低开放-关闭肺组织的数量，但是PEEP对潜在可复性较低的患者几乎没有影响。对死亡率和VILI决定因素的相关性分析表明开放-关闭肺组织的数量同死亡风险的增加独立相关。最近的研究表明，在众多床旁的PEEP选择方法中，基于氧合标准的方法同肺的可复张性相关性最高。总之，这些数据表明高PEEP水平应该用于更严重的ARDS，但对肺可复张性较低的患者可能并不适用。换句话说，在低压力情况下婴儿肺体积越小，PEEP水平就应该越高。

最近Cressoni等发现，ARDS的严重程度越高，肺的不均一性就越强。这些不均一组织主要分布在CT密度增高和正常交界的部分，或者说在婴儿肺的“边界区”。此类组织在死亡患者中比幸存者中大的多，如同PET图像中显示的那样，其往往表现为“炎症状态”。作者认为肺的不均一性导致了应力的升高，他们预测这些区域暴露在几乎是跨肺压2倍的应力下。这个机制（应力升高）将进一步增加VILI。有趣的是，非均一性的增加同膨胀不良肺组织的增加相关，并且其伴随着PEEP的增加而减少。

那么，有临床数据支持什么样的PEEP水平对ARDS最合适吗？ExPress的研究表明，在急性肺损伤患者中使用低潮气量和高PEEP（大约15厘米水柱，通过个体化滴定使平台压达到28—30厘米水柱）同低潮气量和中等PEEP相比有增加死亡率的趋势。相反地，低潮气量/高PEEP策略则降低ARDS患者的死亡率。随机PEEP实验的二次分析进一步支持在严重ARDS患者（或者说婴儿肺体积较小的患者）中应该选择性使用高PEEP。我们关于PEEP对婴儿肺的作用的理解是成熟的。新的临床挑战是确定基于合理的生理和形态原则、且能够很方便的用于床旁（例如测量死腔或驱动压）的PEEP滴定策略是否可以改善ARDS的结局。

婴儿肺与机械通气

潮气量和平台压

临床实践中，潮气量由根据患者理想体重来预测得到的（VT/IBW），以此来避免肺实质过度的膨胀。相对过高的潮气量，超过12 mL/kg IBW或更高，导致体积变小的ARDS肺组织产生非生理性应力。继而，过度的应力通过力学传导导致局部炎症和炎症因子的增加，从而增加升高死亡率。把这种高的潮气量降低一半可以降低死亡率但是易诱发CO2潴留（允许性高碳酸血症），合适的潮气量，可以得到良好耐受并且带来临床获益。若干临床试验分析了VT/IBW值高与低的影响的比较。在这些对不同潮气量进行的结果研究中，仅ARDS网络研究（ARDS network study）在861例患者中对两个极端潮气量(6与12 mL/kg)进行了分析，显示出低潮气量组的死亡率显著降低（31%对比40%）。虽然其他的在6-12ml/kg区间内进行的研究没有得到死亡率显著降低的结果，但小潮气量机械通气（6ml/kg理想体重）已经被科学界广泛接受。然而，即使是6 ml/kg理想体重的潮气量，依然有文献报道在肺非依赖区观察到了过度膨胀。尽管理想（或预测）体重被认为比实测体重更适合肺体积差异的校正，但有证据表明，它并不是完全适合所有ARDS患者。理想体重为70KG的成人，可换气肺容积，例如婴儿肺，可能在200ml-300ml之间甚至会高于1000ml，而这取决于ARDS的严重程度。同体重相比，婴儿肺的气体容积在生理上更好的反映了机械通气期间肺的变化（应变）情况。实际上，应变被定义为潮气量和基础婴儿肺气体容积的比值。在上面的例子中，6 ml/kg IBW潮气量所带来的应变估计值预计在2.1-0.42之间。这两个实验的数据分别来源于致命性（导致死亡）和健康（无受到任何伤害）的动物研究。因此，更安全的机械通气策略应该基于婴儿肺的体积而非体重来确定。最近，一个包含9个随机试验，3562例ARDS患者的回顾性分析对比较了肺顺应性（驱动压）标准化的潮气量和理想体重标准化的潮气量的相对预测效率，结果显示前者更佳。这表明在精细调整潮气量避免肺组织过度膨胀上，顺应性（一个婴儿肺体积的指标）比理想体重更具优势。

同样的推理亦适用于应力的概念，也就是肺结构中产生并用来抵消跨肺压的压力。因此，应力等于跨肺压（方向相反）。被广泛接受的应力的表示形式是气道内平台压，且建议其上限为30厘米水柱。对跨肺压（PL）和气道压力（PAw）的简单分析即可揭露这个建议是不可靠的。实际上，同样的气道压力可能由于胸壁弹性（Ew）/呼吸系统弹性（ERS）之比的不同而导致跨肺压的区间很广。

对ARDS network的回顾分析表明，由于即使上限低于30 厘米水柱仍可能造成肺损伤，所以无法确定ALI/ARDS患者平台压的安全上限。这些数据表明，在30厘米水柱的压力下，婴儿肺可能很接近也可能很高于其总的肺容积。由于胸壁顺应性的决定性作用，30厘米水柱相关的跨肺压可以在28和8厘米水柱之间。在动物实验中，这水平各自可能是致死性的或无害的。

婴儿肺和自主呼吸

尽管对婴儿肺这个概念的认识已经给机械通气管理带来了巨大的进步，但在患者呼吸困难时我们并不总是能想到婴儿肺的概念，例如在进行无创通气支持或ARDS早期允许一些自主呼吸活动时。

理论上，婴儿肺的大小在给定的跨肺压下应该是一致的，不论其产生是由于正压、负压（由呼吸肌所致）或二者联合所致。早期的VILI动物模型已经揭示了这个概念的正确性。但是，同控制性机械通气过程相比，自主呼吸过程中胸膜腔负压的变化会对血管造成不同的影响，带来更高的心脏充盈压和肺循环压。这种血管淤血可能增加VILI的风险。另外，对食管压力的测量不能很好反映局部胸膜腔和跨肺压力的分布。在膈肌和其他辅助肌肉的作用下，与压力梯度主要源自重力的控制性机械通气相比，自主呼吸时局部胸膜腔压力的分布更广。膨胀压的局部变化可以帮助解释观察到的自主呼吸情况下肺损伤区域的摆动呼吸（换句话说就是呼吸循环过程中的气体的重分布）。在这种情况下，整体跨肺压不能很好的反映VILI的风险。

 实验和临床数据

在动物实验中，严重酸中毒引起的持续过度换气可能导致急性肺损伤。然而，实验模型中，允许自主呼吸似乎可以带来不同的结局，但这完全取决于肺损伤的严重程度。 在重度肺损伤时自主呼吸会加重损伤，而在中度损伤时恰恰相反。这些差异反映了自主通气时中跨肺压和潮气量的增加同局部膨胀压和跨血管压的升高相关。在患者中进行的一系列研究，并被多中心实验证实，强烈推荐全身使用神经肌肉阻滞剂能够降低ARDS患者的炎症标记物并提高其生存率。神经肌肉阻滞也是第一个能够大幅度降低气胸发生(11.7 比4.0 %)的治疗方法。值得注意的是，即使在小潮气量的原始研究也没有发现其能降低气压伤。这些结果主要取决于患者的氧合指数是否在120mmHg或120mmHg以下。尽管这些结果不能完全被理解，但其仍体现了自主呼吸在局部肺扩张压方面的负面影响，如同上面所讨论的那样，由高通气驱动力导致的不同步例如呼吸叠加、双重呼吸周期，或者逆触发。在这种情况下，医师应该严密监测潮气量和跨肺压来反映人-机同步情况。医生也必须关注容控和压控通气在跨肺压和患者舒适度方面的不同。此情况下应用非同步-压力目标模式可以帮助我们以最小的风险保留患者的一些自主呼吸，从而达到有趣的折衷。

无创通气支持

未插管患者中，由于呼吸力学评估困难，导致不易评价肺损伤的严重程度。无创通气作为一种避免插管的方式被频繁应用于肺损伤患者，并获得了不同程度成功。最近，另外一种无创通气支持技术以高流量、加热加湿氧疗的形式在大多数由严重感染性肺炎引起的急性缺氧性呼吸衰竭患者中进行了测试。同传统面罩相比，（此种方式）降低了氧合指数小于等于200的患者对插管的需求。总体来看，使用高流量鼻导管对患者进行氧疗，可带来更低的院内和90天的死亡率。这些令人惊讶的结果明显需要得到确认。然而，对这种简单且耐受良好的方式所带来的生存获益的一个可能解释是对机械通气需要的减少以减少解剖死腔。尽管这种解释并未得到明确的证实，但是可以确信的是婴儿肺负担的潮气量和/或分钟通气量降低（缘于减少死腔或增加舒适度），这也许能解释这种观察到的死亡率的降低。

结论

婴儿肺的大小决定组织的顺应性，并直接反映了ARDS患者肺的力学特性。因此，在潮气量一定的情况下，应力和应变与婴儿肺的大小相关。俯卧位通气和PEEP能深深地影响生理特征，例如力学均一性和婴儿肺的尺寸。此二者出现的相反的积极作用与婴儿肺的尺寸有关。尽管可查的文献很少，这些同样的规则也适用于自主呼吸。婴儿肺的概念可以帮助我们在ARDS的不同阶段理解并实施安全的机械或自主通气。