刘芙蓉译梁艳校对
关键词
▲潮气量▲肺损伤▲神经损伤
▲机械通气▲气管切开术的时机
▲颈椎棘突损伤与机械通气
要点
▲需要机械通气且无肺损伤的患者应当遵循肺保护性通气纲要。
▲围术期的肺保护性通气策略--小潮气量与PEEP的应用，与术后肺部并发症的减少相关。
▲依靠机械通气的高位颈髓损伤患者除外。
▲神经系统疾病患者接受气管切开术的时机尚无一致意见。
前言
机械通气（MV）会导致肺损伤这一观点在十九世纪五十年代脊髓灰质炎流行期间得到了认识，当时人们注意到长时间接受机械通气支持的死亡患者的肺都存在明显的结构性损伤。大多数报道都集中在气胸或者其他气压伤的表现上。在Webb和Tierney于年发表的处女作中，他们生动的描述了接受高压机械通气的大鼠会快速出现肺水肿，以及呼吸末正压（PEEP）的保护作用。呼吸机相关性肺损伤的概念不仅仅是指气压伤，它被其他学者不断扩展，不同的动物模型，都支持过度的肺膨胀可引起肺损伤这一观点的（与大潮气量一样)，与此同时，预先就存在损伤的肺更容易出现过度膨胀的损伤（如今称容积伤)。容积伤导致高渗透性肺水肿、上皮细胞和血管内皮细胞超微结构的变化，表面活性物质结构和功能的改变，并产生炎性因子，加重原有的肺本身的损伤。临床上，由容积伤导致的肺损伤与其他原因导致的ARDS没有差别。临床上这些概念的相关性现在已经很清楚，在ARDS患者中使用小潮气量通气是管理的基石。然而，在动物模型中，要在正常的肺脏产生肺损伤所需要的肺容积是相当大的，通常要接近肺总容量（TLC），同时，限制潮气量与无肺损伤的患者的机械通气支持之间的关联性经常被质疑。然而，在过去的十年中，累积的证据表明，长期以来被认为是合理的潮气量也可以对患者产生容积伤。因此建议对于不存在肺损伤的患者进行机械通气支持时必须考虑患者潜在的疾病或损伤。本综述先开始对一般适用的潮气量进行讨论，然后是针对特殊患者的讨论：(1)围手术期患者,(2)接受肺叶切除术的患者,(3)器官供者,(4)广义范畴的神经病学障碍患者，包括脊髓损伤(SCI),外伤性脑损伤,脑卒中和神经肌肉疾病者。
潮气量
以往对接受气管插管和全身麻醉的患者进行机械通气时，潮气量通常为10ml/kg甚至更大，直到最近这十年才有所改变。上世纪60年代至70年代期间的相关研究是支持高潮气量（10ml/kg标准体重或更大)通气的应用的，这些研究显示对接受全身麻醉的患者予以大潮气量（15ml/kg）或者应用PEEP，可以使其低氧血症、气道闭塞和功能残气量减少的发生率下降。随后这些观念被更广泛地应用于ICU中接受机械通气的危重病患者。自从人们发现对ARDS患者限制潮气量可以减少其病死率之后，就推测认为小潮气量对大多数需要机械通气的患者可能是合理的。Gajic和他的同事对例（包括内科和外科患者)在开始机械通气时并没有ARDS的患者进行观察研究，发现有24%患者进展为ARDS，而且ARDS的发展与超过6ml/kg标准体重潮气量的应用呈强相关（潮气量6mL/kg标准体重时，每增加1ml潮气量与ARDS之间的OR为1.3；P.0.）。Determann和他的同事开展了一项随机试验，纳入了例在开始机械通气时并无ARDS的患者（包括内科和外科患者），随机分成传统潮气量组（10ml/kg标准体重）和小潮气量组（6ml/kg标准体重），结果发现在传统潮气量组进展为ARDS的患者占13.5%，相比之下，小潮气组仅有2.6%(P=0.01)患者进展为ARDS。最近的一篇系统综述是支持这些结论的。尽管还没有对照试验表明减少了ARDS的发生就可以降低患者病死率，鉴于小潮气量在ARDS发生发展上的影响，不加选择地对不存在肺损伤的患者施以6ml/kg标准体重的潮气量进行机械通气仍然是合理的。
术中及围术期的患者
在围手术期患者中使用高潮气量以减少低氧血症和肺不张的发生已成为一种普遍的做法。然而，这种做法现已经不再推荐。Futier和他的同事开展了一项多中心研究，纳入了例全身麻醉下接受腹部手术的患者，分成高潮气量(10–12ml/kg)+0PEEP组和小潮气量(6–8ml/kg)+6-8cmH2OPEEP组，比较了两组患者肺部和肺外并发症的发生率，结果显示高潮气量+0PEEP组患者的围手术期并发症的发生率显著增高。在对接受心脏手术患者进行的小型观察性和随机试验中也得到了类似的结果。
接受肺切除术的患者在手术过程中至少有一段时间是需要单肺通气的。尽管单肺通气往往持续时间很短，由于在开始单肺通气时并没有把潮气量显著减少，导致这类患者发生容积伤的可能性似乎是真实的。一些观察性研究提示，对于肺切除术的患者，他们的潮气量、吸气压峰压和单肺通气的持续时间与后续ARDS的发展是相关的。此外，最近的一项以肺癌切除术患者为研究对象的小型随机性试验，把患者分成高潮气量（10ml/kg）+0PEEP通气组和小潮气量（6ml/kg）+5cmH2OPEEP通气组，结果发现在高潮气量（10ml/kg）+0PEEP通气组中以氧合指数下降、肺不张或者肺部渗出为复合终点的发生率明显增加。
潜在的器官捐献者
容积伤也被发现于那些已确定脑死亡的潜在器官捐献者中。Mascia和他的同事把例潜在的器官损献者随机分成两组，在确定其是否适合器官捐献前分别给予实施6小时不同的机械通气策略进行观察，一组予以传统的机械通气策略，即潮气量10-12ml/kg+PEEP3-5cmH2O,另一组给予肺保护性通气策略，即潮气量6-8ml/kg+PEEP8-10cmH2O。结果符合成为肺供体资格标准的患者在传统通气策略组只有54%，而保护性通气策略组则有95%(P0.)。最后传统通气策略组中成功供肺的患者只有27%，而保护性通气策略组中则有54%(P=0.)，所有接受这两组肺供体的患者之间6个月的生存率并无差异。
机械通气的模式
定容或容量控制通气模式（现称容量控制)是最常用的机械通气初始模式，但是，近10年来，定压或压力控制通气模式（现称压力控制）的使用在明显地增加，现在已成为开始机械通气2-3天之后更为常使用的通气模式。压力控制模式通常在吸气起始时使用较高的流速，这样就不易发生因流速不足而使有自主呼吸且吸气努力很强的患者出现人机不协调。然而，压力控制模式可能会允许过大的潮气量产生，这是因为患者努力自主呼吸致胸腔内压下降进而使得跨胸膜压增加所致。前者发生于在运用容量控制通气模式时，这可以通过增加送气流速来匹配患者需求而得以矫正，而后者则可通过仔细监测所产生的潮气量，再对吸气压力进行相应的调整而得以解决（手动或通过自动反馈系统，如压力调节容量控制通气模式）。理解容量控制与压力控制两种模式的局限性和所用呼吸机的特性，可以减少上述问题的发生。迄今为止，就引起肺损伤倾向而言，能够说明某一种特定的通气模式优于其它通气模式的证据还少之又少。
呼气末正压通气
低水平PEEP（5-8cmH2O）在接受机械通气的患者中使用得很普遍。这一水平PEEP的选用在很大程度上是来自上面所提到的麻醉实践，因为很少有临床研究对它进行研究。一个小型系列研究显示，低水平的PEEP可以降低机械通气期间呼吸机相关肺炎和低氧血症的发生率。没有发现有害的效应。尽管还缺乏证据，但仍认为常规使用5cmH2OPEEP是合理的。
血气的目标
虽然高碳酸血症会导致呼吸性酸中毒，同是增加呼吸驱动，若无颅内病变（见下文讨论）或心肌功能障碍时，在没有显著的肺动脉高压和右心功能不全的情况下患者对适度的高碳酸血症通常都有着较好的耐受性。目标潮气量为6ml/kg标准体重可导致轻度的高碳酸血症，即使是肺和气体交换功能相对正常的患者。这样的高碳酸血症在严重肺损伤的患者中更为多见，是因为严重肺损伤后导致生理死腔增加所致。维持能使血碳酸水平正常或轻度升高的肺泡通气量是一个合理的策略。
高浓度吸氧有肺毒性。健康志愿者暴露于大于75%的氧浓度持续24小时就可出现胸部不适和咳嗽症状。氧中毒的表现包括上皮-内皮屏障功能破坏、血管通透性增加和肺部炎症增多。然而，暴露所需的浓度和时间表明这些变化是高度可变的。因为氧分压高于70mmHg时血红蛋白就将近饱和状态，高于70mmHg的氧分压驱动不能明显提高氧输送。因此，使用最低的吸氧浓度维持氧分压在70mmHg左右或者血氧饱和度大于92%对多数患者来说是合适的。
神经系统创伤后的机械通气
需要机械通气支持的神经系统创伤或损伤的患者给我们带来了独特的挑战。这一类患者的病理状态包括脊髓损伤（SCI）导致的四肢瘫痪、创伤性脑损伤（TBI）导致的颅内压（ICP）增高，以及神经肌肉综合征。这不是一个小问题。在一篇纳入23个不同国家个ICU病房的回顾性分析中发现，每5例机械通气患者中就有1例患者的机械通气原因是因神经系统的疾病诊断所致。
尽管许多神经系统损伤的患者都存在些许肺损伤表现（如：误吸、挫伤等），但大多数患者并没有原发的肺部疾病。而其中需要机械通气的患者大多数是因为呼吸驱动下降或肌无力导致通气不足，或者是出于气道保护的目的。
不同的神经系统疾病状态往往需要不同的呼吸支持方法。因此，以下讨论将分成四个疾病组来进行:(1)脊髓损伤（SCI）,(2)创伤性脑损伤（TBI）,(3)脑卒中，以及(4)神经肌肉疾病。
脊髓损伤（SCI）
脊髓损伤尤其是颈椎损伤的患者常常是需要机械通气。幸运的是，大多数患者都能够成功脱机而不需要长期机械通气支持或甚至行气管切开术。在损伤最初几天内最常见的并发症有：肺不张（36.4%）、肺炎（31.4%）、和呼吸衰竭（22.6%）。超过三分之一的脊髓损伤患者会并发肺不张，从而增加了其发生肺炎及进展为更严重的呼吸衰竭的风险。因此，预防肺不张成为管理这类患者的首要任务。
预防肺不张的策略最主要是取决于患者是否存在机械通气依赖。对于不需要长期机械通气，但存在一定程度呼吸功能障碍的患者，可以给予无创通气并联合一些其他治疗手段，如：胸部物理治疗或机械辅助咳嗽排痰等。脊髓损伤后，腹部肌群无力或瘫痪导致有效的咳嗽减少或完全消失，从而使患者对气道分泌物的自我清除能力下降。已有几种运用机械或徒手辅助咳嗽的技术被应用于临床。无论是徒手还是运用机械辅助咳嗽（吸入-呼出法)都可以增加患者的咳嗽峰流速，但增加咳嗽峰流速的机械辅助方法可能只适合用于咳嗽峰流量基线较低（＜5L/s）的患者身上。此外，还没有可用的来自于对照试验的有关临床结果的证据，近来的一项循证医学系统回顾认为还没有足够的证据来赞同或反对这种机械辅助咳嗽的装置的应用。
致于何为需要机械通气的脊髓损伤患者的最佳管理策略？目前仍存争议。某种程度上讲，由于该类患者的气道自我清洁能力差以及存在肺不张倾向，目前推荐给予以比常规标准治疗更大的潮气量来进行通气。尽管存在气压伤的风险，但在对脊髓损伤患者的研究结果中发现，予以20ml/kg的高潮气量时并未发生气压伤。尽管这一发现与肺保护策略背道而弛，但脊髓损伤患者并没有被纳入到ARDSNet系列试验中，而此类患者胸壁顺应性的丧失可能是对抗高气道压的保护因素。
在脊髓损伤患者中维持比可接受的潮气量更高的潮气量可能是有风险的。然而，小潮气量可能导致肺不张、痰栓堵塞和表面活性物质产生减少，因此会增促加使肺膨胀的呼吸做功。Peterson和他的同事研究发现，予以小潮气量通气的脊髓损伤患者中，有60%发生肺不张。但是，这是否会导致患者住院时间延长或出现其他病态仍不清楚。PEEP在预防肺不张的作用还没有得到很好的研究，它的使用大多数是基于无对照的经验。它给人直觉认为PEEP在某种程度上增加了功能残气量，从而可以防止肺泡塌陷和周期性开闭。
对于长期机械通气的脊髓损伤患者，气管切开的时机与作用也是讨论的重点问题。Ganuza和他的同事对早期气管切开（确定住院7天以内)和晚期气管切开（大于7天以上)的脊髓损伤患者都进行了回顾性调查。结果发现两组患者之间没有显著性差异，而且还发现无论是采用外科开放式气管切开术还是经皮气管切开术，患者的并发症发生率都很低。
早期气管切开与延迟气管切开孰优孰劣？仍然难以确定。因此，一些中心根据共存的损伤、损伤的严重性评分或者面部骨折情况来做出相关决策。例如，Branco和他的同事发现有20%脊髓损伤的患者需要行气管切开术，并确立了几个因素是需要行气管切开术的独立影响因素，即在现场或急诊科就需要插管的、C1到C4或者C5到C7水平的完全性脊髓损伤、损伤的严重性评分大于16分、面部骨折和胸部外伤，这些因素都与需要行气管切开术是独立相关的。
外伤性脑损伤
遭受外伤性脑损伤的患者经常需要气管插管和机械通气。曾有人建议要大力避免低氧血症和过度通气。即使是很短时间的过度通气，也会导致脑血管收缩和脑缺血。常规对外伤性脑损伤患者实施过度通气与较差的预后相关。因此，只有在迫切需要降低颅内压时，过度通气才作为姑息治疗措施予以推荐。把二氧化碳分压维持在30到35mmHg的短时间（15-30分钟）过度通气，仅在治疗与急性神经功能恶化相关的颅内高压时予以推荐。
对中-重度颅脑损伤伴二氧化碳分压高于49mmHg或低于30mmHg的患者进行气管插管均出现了较差的预后。然而，如果患者为自主呼吸，二氧化碳分压变化情况与预后不相关。这些观察结果更加支持我们不可能胜过脑干和库欣反应的调节作用这一原理。
外伤性脑损伤患者的气管切开时机是另一个悬而未决的问题。一项研究对早期气管切开与晚期气管切开的外伤性损伤患者进行了比较，结果发现两组患者之间的总病死率和肺炎的发生率均无有差别。两组患者之间的住院时间的和出院到康复中心的中位数亦无差异。然而，在另一项观察性研究中，早期气管切开（8天)与更短的ICU住院时间、更少的机械通气天数相关，但对病死率无影响。对于中-重度外伤性脑损伤患者，是早期气管切开还是晚期气管造切开，仍在争论之中。
对于这类患者，还没有有关通气模式或者目标潮气量的指南。采用肺保护性通气策略是有意义的（小潮气量、中等水平的PEEP）。然而，严格控制保持PaCO2在35到45mmHg之间才是至关重要的。
外伤性脑损伤患者常有可能存在增加ARDS风险的其它损伤。已有报道，在外伤性脑损伤患者中ARDS发生率约20%-25%。高潮气量通气会增加外伤性脑损伤患者ARDS的发生风险。然而，应用小潮气量通气可能会产生一个临床难题，那就是面对既要实施肺保护通气策略又要维持二氧化碳分压的目标，这该如何平衡？在外伤性脑损伤合并ARDS的患者中，那些对肺保护通气策略没有反应的患者，或者氧合正常但不维持可接受的二氧化碳分压水平的患者，ECMO是另一个选项。已有许多病例报道和病例系列描述了在这类患者群体中为控制二氧化碳水平而使用ECMO是安全的；同时也发现，无泵的体外二氧化碳清除装置对控制患者的二氧化碳水平也是有用的。
PEEP增加了胸内压，与此同时也阻碍了中枢神经系统静脉的回流，这可能会升高颅内压（ICP）、降低脑灌注压(CPP)。在动物模型中，已有报道高水平PEEP的应用是安全的，但是在脑损伤患者中，PEEP对大脑氧合和脑灌注压的影响是高度变化的。虽然在PEEP小于10cmH2O时很难观察到CPP或脑灌注血流的变化,但对于应用PEEP水平在8-10cmH2O之间的脑损伤患者，上述观察为在这些患者中推荐CPP或中枢神经氧动力学监测提供了理论基础。
脑卒中
对于严重脑卒患者，还没有专门的机械通气管理指南，无论是出血性还是缺血性卒中。与TBI患者相似，接受高潮气量通气的脑卒中患者ARDS的风险似乎更高。然而，目前仍缺乏证据来指导临床医生去优化高PaCO2水平、高PEEP对神经系统的潜在不利影响与针对肺损伤的高危风险而采取的肺保护策略导致的潜在低氧血症这二者之间的平衡。无论是缺血性还是出血性脑卒中，需要机械通气的患者病死率接近50%，高于需要机械通气支持而没有神经系统损伤的患者，这一点是明确的。出血性脑卒中患者的病死率似乎比缺血性脑卒中的患者更高。
SETPOINT研究（比较神经重症病房中卒中相关的早期气管切开与延长经口气管插管之间利弊的试验），是一项对严重缺血性卒中、脑出血或蛛网膜下腔出血患者早期行气管切开或延长经口气管插管的安全性，可行性，以及潜在获益所进行的试验性研究，其主要预后指标是比较早期气管切开和延长气管插管两组患者的ICU住院时间和开始康复治疗到康复所需要的时间长度。次要终点包括功能展望和病死率、机械通气持续时间、脱离呼吸机的持续时间与质量、对镇静和镇痛的需求、相关的并发症发生、肺炎和脓毒症的发生频次、以及医疗费用。在这项试验结果公布于众之前，脑卒中患者行气管切开的时机一直没有推荐证据。
神经肌肉疾病
对于这样的患者群体，主要问题是何时开始实施无创或者有创通气？与其他神经系统疾病一样，何时予以进行气管切开术？
Farrero和他的同事就神经肌肉疾病患者呼吸管理总结出10个基本步骤：
1、所有神经肌肉疾病患者，即使没有症状，都应该对其肺功能进行评估，其后应予以进行监测。
2、区别疾病是处于急性进展期还是慢性病程中，对于未来治疗的选择是重要的。
3、对可能存在的心血管疾病和引起误吸的状况进行合理的评价。
4、对于呼吸道分泌物引流困难的患者需要给予特殊的呼吸物理治疗和临时的机械辅助以获得有效的咳嗽。
5、严重的通气障碍（用力肺活量50%）、膈肌功能障碍的症状（端坐呼吸)、或者通气不足（高碳酸血症）是实施机械通气的指征。
6、正确选择设备与通气模式是根本，推荐使用为生命支持而设计的便携式呼吸机。
7、通过气管切开来进行有创机械通气的治疗指征应个体化，需要足够的医疗设施。
8、早期，为选择最佳的治疗措施，特别是有创机械通气，与病人和他们的家人进行持续的沟通交流对制订进一步的治疗决策是必不可少的。
9、当指征明确时，姑息治疗不应延迟。
10、召集各学科的专业人员来开展多学科协调治疗对这类患者的管理是值得的。
评估神经肌肉疾病患者是否必需进行机械通气，需要对许多参数或体格检查结果进行分析。
令人欣慰的是，早期治疗，患者的长期预后与生活质量都相当不错，吉兰-巴雷综合征和重症肌无力两类患者对长期机械通气的需求都是最小的。
肺活量（VC）和最大吸气压力是评估神经肌肉疾病患者呼吸状态最常用的指标。什么样的单次测量是最好的，仍悬而未决。Prigent和他的同事最近开展的一项研究发现，肺活量有一个很好的预测指标---即最大吸气压力。然而，Serrano和他的同事发现，最大呼气压≤30cmH2O，以及最大吸气负压小于-28cmH2O（接近零)与长期机械通气的需求相关。神经肌肉疾病进展期的患者，夜间发生通气不足可能是呼吸衰竭的早期表现之一，需要予以机械通气支持。
在吉兰-巴雷综合征中特殊的神经系统检查所见，可能更好地预测那些病情将恶化到需要机械通气的患者病情恶化的程度。上肢肌力低于三级（3/5级)、颈部无力和球麻痹累伴随着双侧面部受累，与机械通气需求的相关性更为密切。颈部无力伴较差的肺活量同样也是一个需要机械通气的强预测因子。另一方面，那些保留有上肢反射的患者，很少发展到需要机械通气的程度。
对肌萎缩侧索硬化的患者而言，单次肺功能检测在预测患者需要开始机械通气方面并未显示出优势。肺活量不太可能可预测需要机械通气的各种原因，其中之一是完成呼吸动作所需的核心肌肉的力量。鼻吸气压试验与膈肌的肌力相关最密切，努力吸气产生的负压少于-18cmH2O提示患者有极高的发生呼吸衰竭风险，需要气管切开。
总结
对肺部正常的患者进行机械通气支持而言，上文引用的大多数研究并不允许把由于没有应用PEEP而引起的大潮气量或他们之间的相互作用所导致的损伤分开。然而，鉴于在动物模型与人体研究结果的一致性，在没有令人信服的对立理论的前提下，对没有肺损伤而又需要机械通气支持的患者应该使用低水平PEEP和小潮量。在这些限制中，没有证据显示某种特定的机械通气模式优于其它模式。有关气管切开时机的证据仍然是矛盾的，尽管认为对于可能需要长期机械通气的患者早期（8天之内)行气管切开可以减少ICU住院时间（表1）。
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本文编辑：佚名
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