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1、2019/4/22,1,机械通气的临床应 用进展,解放军总医院呼吸科 刘又宁,2019/4/22,2,机械通气是治疗呼吸衰竭的重要手段之一，已有近600年的历史，早在15世纪，人们开始在动物身上施行气管切开、气管插管及风箱式正压通气技术。200年后的1792年首次在人身上实行了有创正压机械通气。,2019/4/22,3,因当初的技术过于粗糙，相关设备也很简陋，经过一段时间的临床应用后，许多患者因气胸等严重并发症而死亡。到了1827年有学者向法国科学院提交报告要求终止进行有创正压通气。,2019/4/22,4,面对这种局面，机械通气的研究在二个方面继续展开：一是改进人工气道技术，二是寻找其他途径
2、，避免建立人工气道。前者的探索与19世纪的麻醉学技术的发展密不可分，而后者则促进了“铁肺”等体外负压通气技术的发展。,2019/4/22,5,1929年JAMA杂志上刊登了有关应用“铁肺”成功抢救一例脊髓灰质炎女孩的论文，引起了很大的轰动（见图1）。其后因体外负压通气的种种弊端在应用过程中逐渐暴露出来，故而到了20世纪50年代以后，“铁肺”逐渐让位于技术得到很大改进的有创正压通气技术。,2019/4/22,6,图1：铁肺,2019/4/22,7,近年来，随着电子计算机技术、传感技术的飞速发展和对呼吸力学认识的不断深入，机械通气理论和技术都有了很大的发展，对急性呼吸窘迫综合征、重症哮喘和慢阻肺呼
3、衰等常见病的机械通气治疗策略都较以前有了很大的变化。,2019/4/22,8,如有创通气中的小潮气量通气、根据P-V曲线选择最适PEEP、开方肺策略、俯卧位通气，以及无创通气中应用的双水平气道正压通气、成比例辅助通气等，开创了机械通气救治的崭新局面。,2019/4/22,9,有创机械通气,2019/4/22,10,一、肺保护性通气：,1、小潮气量通气和允许性高碳酸血症： 传统的正压通气习惯选用大潮气量（12 -15ml/kg）和低呼吸频率的方法来维持患者的动脉血气达到正常或基本正常。,2019/4/22,11,近年来的研究证明，这种通气方法存在许多弊端，由于大潮气量通气导致气道平台压和气道峰压
4、升高，除会降低心输出量和导致低血压外，还因产生容积伤和气压伤而诱发机械通气所致肺损伤（VILI，见图2）。,2019/4/22,12,图2：呼吸机所致肺损伤发生机制示意图（Respiratory care.2001;46(2):137）,2019/4/22,13,为了避免VILI发生，近年来提出的小潮气量通气（VT：5-8ml/kg）、维持气道平台压35cmH2O、允许PaCO2有一定程度的升高（PaCO2：60-100mmHg）的策略逐渐被大家所接受，即允许性高碳酸血症（Permissive hypercapnia, PHC）。,2019/4/22,14,2000年美国国立健康研究所（NIH
5、）进行了一项多中心临床研究，861例ARDS患者随机分为小潮气量组（6.20.8ml/kg）和大潮气量组（11.80.8 ml/kg），结果显示小潮气量组患者死亡率明显下降（31.0 % vs. 39.8 %, P=0.007），这一结论证实了小潮气量通气在治疗ARDS等重症呼吸衰竭的积极价值（见图3）。,2019/4/22,15,图3：小潮气量组和大潮气量组治疗预后分析表 （N Engl J Med. 2000; 342:1301-1308）,2019/4/22,16,目前公认的小潮气量通气和PHC通气策略其目的有以下几点： （1）避免呼吸机所致肺损伤，降低VILI的 发生率； （2）减轻正
6、压通气对循环功能的影响； （3）有助于患者顺利脱机。,2019/4/22,17,其临床应用范围： （1）急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征；（2）严重气流阻塞疾病：如重症支气管哮 喘、慢性阻塞性肺疾病急性加重； （3）撤离机械通气。,2019/4/22,18,目前推荐的通气参数为： 潮气量(VT)：6-8ml/kg（最小可达4ml/kg，ARDS患者建议通过静态P-V曲线测定，VT应低于上拐点）； 允许性高碳酸血症：PaCO2：60-100mmHg，pH7.25；气道平台压：35cmH2O，气道峰压40 cmH2O。,2019/4/22,19,另外应选择合适的呼气末正压（PEEP）与小潮气通气联合
7、应用方能有效避免肺泡周期性萎陷/复张对肺泡的损伤，并能够促进氧的弥散，改善机体氧合。,2019/4/22,20,但是应注意的是PHC策略应用不当对患者有一定的危险性，如果PaCO2升高过快或过高（PaCO290mmHg）可能出现颅内压升高、CO2麻醉、体内酸碱失衡，甚至因加重脑水肿而导致严重的并发症，所以在临床应用PHC策略时应严格选择适应证，严密监视血气变化。,2019/4/22,21,颅内压增高者提倡应用过度通气策略，故不适用于PHC。,2019/4/22,22,2、压力-容积曲线：,呼吸系统压力-容积曲线（Pressure-volume curve, P-V）是反映呼吸系统机械力学尤其是
8、弹性力学变化的主要观察手段，健康人从残气量吸气到肺总量（TLC）的P-V吸气支呈“S”形(见图4)，尤其是ALI和ARDS，其P-V曲线有明显的低位拐点（LIP）和高位拐点（UIP）。,2019/4/22,23,图4：压力-容积曲线 （1、正常人; 2、急性呼吸窘迫综合征）,2019/4/22,24,从起始点到LIP曲线平坦，反映肺泡和细支气管存在闭陷，LIP-UIP段反应塌陷肺泡和细支气管复张后肺顺应性明显增加，UIP以上高平段位于高肺容积阶段，肺顺应性明显降低，提示肺泡过度膨胀。,2019/4/22,25,因此，LIP是塌陷肺泡周期性开放的标志，而UIP是肺泡过度膨胀的标志（见图5）。患者
9、实时监测静态P-V曲线为临床正确选择通气参数、实时肺保护性通气和个体化通气策略具有重要的意义。,2019/4/22,26,图5：静态P-V曲线以及适当和过高的VT条件下P-V曲线的变化 （高和低拐点由大和小箭头表示，过高的VT超过高拐点，位于顺应性差的位置，导致VT的轻度增加和气道压的明显升高）,2019/4/22,27,目前临床用的静态P-V曲线描记方法有分段吸气停顿法（大注射器法）和低流速法，后者在临床更具有可操作性。国外许多新型呼吸机均有P-V曲线描记功能，但由于受胸壁弹性阻力的影响，其描记的P-V曲线并不具有实际的操作性。,2019/4/22,28,经过近年来的基础与临床研究，P-V曲
10、线指导ARDS实时肺保护性通气具有积极的临床意义： （1）指导潮气量选择：根据P-V曲线的UIP选择容量控制通气预设的潮气量，应使吸气末肺容量不高于UIP相应的容积，一般选择VT：4-8ml/kg是不会出现肺泡过度膨胀。,2019/4/22,29,（2）气道压力选择：由于过高的吸气末平台压是发生肺气压伤的主要原因之一，因此通过监测P-V曲线使气道平台压低于UIP的压力可以有效防止气压伤的发生；若应用BiPAP、PCV通气模式时，气道峰压或压力控制水平应不超过UIP对应的压力。,2019/4/22,30,（3）最佳PEEP的选择：PEEP主要是通过防止呼气末肺泡萎陷、消除剪切力来减轻肺损伤，并能
11、够促进氧的弥散和氧合；以静态P-V曲线LIP为参考，在此基础上选择高于LIP24cmH2O最佳PEEP的方法已被多数学者所接受。,2019/4/22,31,但是应指出的是，LIP反映的是塌陷肺泡开始复张时的压力，而并非肺泡完全复张的压力；加之ARDS肺损伤的不均一性，以P-V曲线选择的PEEP是不同区域肺泡临界开放压力的平均水平，因此只是理论上的最佳PEEP。,2019/4/22,32,另外最新的研究证明，并不是所有ARDS的静态P-V曲线都能描记出LIP，以肺间质渗出水肿为主要表现的ARDS可能容易出现LIP，而以肺实变为主、重力区肺损害严重、肺泡萎陷明显、而非重力区基本正常的ARDS则不容
12、易出现LIP。所以研究ARDS的多样性，寻找更为有效的监测手段是今后研究的重要课题。,2019/4/22,33,（4）指导和评价肺复张：通过监测不同PEEP水平下静态或准静态P-V曲线的变化，可以有效评价肺泡复张的程度。Jonson观察了ARDS患者应用PEEP后肺容积的变化，在气道压力为15cmH2O时，应用9cmH2OPEEP肺复张容积比PEEP=0时高205ml，而气道压力增加到30 cmH2O时，肺复张容积仍能增加78ml；,2019/4/22,34,作者还发现LIP越高，肺泡塌陷越多，应用PEEP后肺复张的容积越大。 （5）指导通气模式的选择：通过有效监测P-V曲线的变化，并以此为依
13、据评价通气模式及参数对病情改善以及预防肺损伤的发生均有积极的意义。,2019/4/22,35,3、呼气末正压：,呼气末正压（Positive end expiratory pressure, PEEP）是治疗各型呼吸衰竭最重要的机械通气手段之一，最新的文献报道认为PEEP的作用不仅仅限于减少分流、改善氧合，合适的PEEP对损伤肺的保护以及预防VILI有显著的作用。,2019/4/22,36,其主要机理包括如几方面： （1）改善肺脏的力学特征，由于肺部病变分布不均匀，在实变肺与正常肺的交界处可产生很高的应切力，特别是在潮气量过大时更为明显，过度的牵拉使肺微血管渗透性显著升高形成肺水肿，PEEP通
14、过平衡局部力学特性，促进肺泡复张，避免肺组织过度牵拉而保护肺组织。,2019/4/22,37,（2）保护肺表面活性物质。 （3）通过减少心输出量而降低肺血管的 渗透压。 （4）近期的实验研究表明PEEP可明显抑 制机械通气时肺脏局部炎性细胞因 子的释放，提示可能通过此机理达 到预防VILI的目的。,2019/4/22,38,虽然PEEP在临床应用取得了理想的结果，但是应该清楚PEEP也是一把双刃剑，应用得当可以有效改善氧合、减少VILI的发生，如果应用不当，会引起肺泡过度膨胀、甚至引起气压伤、严重影响心输出量、减少脏器的血流灌注。故而，如何选择最佳PEEP或最适PEEP（best PEEP,
15、optimal PEEP）是非常关键的问题。,2019/4/22,39,最佳PEEP应起到使机体得到适当的氧合水平、最大的氧输送量、最低的肺内分流率、最低的VD/VT、最好的顺应性、适当的氧耗量、最小的动态肺充气 ，以及对循环系统最小的影响。对ARDS患者来说通过LIP选择理想PEEP的方法被多数人接受，实施方法见表1：,2019/4/22,40,2019/4/22,41,另外也有学者依靠潮气顺应性来指导PEEP和VT的选择，具体方法如下：,Pi和PE分别为吸气末和呼气末压,2019/4/22,42,在VT不变的情况下，每次增加PEEP，看平台压的改变，若平台压的增加少于PEEP的增加，说明顺
16、应性的改善；若平台压的增加大于PEEP的增加，说明顺应降低。理想PEEP应该能够使潮气顺应性达到最佳水平的PEEP。,2019/4/22,43,需要说明的是，以上选择最佳PEEP的方法并不是对所有ALI或ARDS患者均适用，部分以肺内本身因素所致的ARDS（ARDSp）如重症肺炎、吸入毒素等所致的ARDS，影像学表现以肺部实变为主，以上方法选择的最佳PEEP反而会带来不利的影响（见图6），在临床应予以注意。,2019/4/22,44,图6：ARDSp和ARDSexp（肺外源性ARDS）患者在不同水平PEEP的条件下呼吸系统、肺和胸壁静态弹性阻力的变化 （ Am J Respir Crit Care Med. 1998;158:6）,2019/4/22,45,内源性PEEP（PEEPi， auto-PEEP）的问题近些年才引起临床重视，主要见于严重气道阻塞和实施高通气量的患者，如COPD及重症支气管哮喘，其产生的主要原因是动态肺过度充气，气体陷闭于肺内，使得呼气末肺泡和小气道仍维持正压（见图7）。,2019/4/22,46,图7：PEEPi的发生机制
