急性肺损伤患者的自主呼吸和呼吸摆动：叙述性综述

     2004年，Vassilakopoulos和Petrof首次定义VIDD：因机械通气导致的膈肌收缩力下降。接受机械通气患者的VIDD发病率为23%至84%。膈肌收缩活动因控制通气模式和呼吸机驱动压力的增加而降低。为了避免机械通气过程中膈肌的废用性萎缩，保留自主呼吸可延长无呼吸机天数和缩短ICU住院时间。这些数据表明，维持适当的自主呼吸是预防膈肌功能障碍方法之一。

     自主呼吸时，吸气肌的做功主要来自于膈肌收缩，使胸腔内压力进一步降低。胸腔内压力降低通过增加跨肺压来促进肺复张。在接受压力支持通气的ARDS患者中，较低的支持水平和较高的吸气努力与肺依赖区通气增加有关。控制通气时膈肌的头向运动产生的通气分布差异，导致气体向非重力依赖区域分布。相比之下，自主呼吸时重力依赖区域膈肌的位移最多，从而增加了重力依赖区域的通气量。因此，维持适当的自主呼吸可以改善肺依赖区通气，增加肺部前后通气的均一性，进一步改善氧合。

     ARDS患者可能出现剧烈的自主呼吸。保护性肺通气仍然是治疗ARDS患者的标准，肺过度膨胀会使损伤的肺进一步恶化。在低潮气量通气时，急性肺损伤的非肌松但镇静患者经常出现呼吸叠加（双触发）。双触发和/或无效吸气努力的次数以及持续时间与ICU机械通气患者的机械通气时间、ICU住院时间以及病死率相关。ACURASYS试验表明，使用神经肌肉阻滞剂的患者不会出现“呼吸叠加”，是肌松药的益处之一。但早期使用神经肌肉阻滞剂的重新评估试验发现，使用顺式阿曲库铵和仅镇静相比，ARDS患者90天病死率没有改善。轻度镇静和较高的呼气末正压可能与较少的反向触发和较少的呼吸叠加有关。对人机不同步的客观评估可能会提供最终答案。

     剧烈的吸气导致胸内负压急剧升高，过多的液体从肺内血管转移到肺间质和肺泡。这种现象出现在为对抗气道阻塞而剧烈吸气的患者，也被称为阻塞后肺水肿。在动物研究中，持续充气后的突然放气引起肺内压力的急剧下降，可能会引发由显著的血管渗漏和左心室急性失代偿介导的急性肺损伤。这些研究表明，肺损伤也可能和胸腔内压力的突然变化相关。

   过强的自主呼吸导致潮气量剧烈波动。高潮气量和高跨肺压会导致肺损伤。不幸的是，限制潮气量也并不安全。一项针对术后低氧血症患者的观察性研发现，高吸气努力导致肺依赖性区早期充气，而非依赖性肺区域放气。肺实变或肺不张会减弱跨肺压的传递，并在膈肌收缩过程中导致更多的局部过度扩张。这种现象被称为呼吸摆动，其特征是肺泡内气体的重新分布，而潮气量没有显著变化。摆动现象具有临床意义，表明局部肺过度扩张，尽管潮气量较低。即使是反向触发，呼吸摆动的程度也与呼吸努力成正比。然而，更剧烈的吸气努力并不总是与更高的呼吸摆动容积相关。高度的呼吸摆动，通常伴随炎症因子增加，与急性肺损伤相关，与跨肺压无关。因此，最好同时监测呼吸摆动和食道压。

  以上三种现象都与“P-SILI”有关，这是一种由剧烈的自主呼吸引起的肺损伤。高呼吸驱动也可能激活呼气肌，从而导致呼气跨肺负压和肺塌陷。临床上可以很容易地评估双触发和剧烈吸气努力导致的灌注增加等不同步现象，但很难监测呼吸摆动。只有使用电阻抗断层扫描（EIT）才能评估。在下一节中，我们将介绍基于EIT评估呼吸摆动的三种不同方法。

    Yoshida等人[27]首先描述了自主呼吸过程中评估局部肺充气的方法。动物研究中，发生呼吸摆动时，记录吸气开始时重力依赖性区的最大阻抗变化。给于肌松药后，持续滴定驱动压，直到重力依赖性区中出现相同的阻抗变化（图1）。在此研究中，当重力依赖性区出现类似的阻抗变化后，可观察到显著增大的潮气量，表明重力依赖性区的过度扩张。尽管这种方法只能评估局部肺膨胀，不能估计呼吸摆动的总量，但仍然可以提供局部肺应力的变化。然而，这种方法可能使用极高的驱动压力，增加呼吸机相关肺损伤的风险，而限制其临床应用。

图1:通过控制通气评估自主呼吸的局部肺充气。在整个评估过程中，患者的区域通气由EIT（Pulmovista 500®，Draeger medical GmbH，Luebeck，Germany）监测。自主呼吸开始时，强烈的吸气努力会导致重力依赖性肺区域的显著充气和阻抗变化。使用肌松药并控制呼吸后，重力依赖性肺的局部阻抗变化降低。为了评估自主呼吸努力时的局部肺膨胀，逐渐增加驱动压，直到在重力依赖区出现相同的阻抗变化。

    在实时监测的基础上，Coppadoro等人[34]提出了另一种评估呼吸摆动的方法--分析全局和区域阻抗-时间曲线。为了评估重力依赖性和非依赖性区域的肺内气流，从腹侧到背侧将目标区域分为厚度相同的四层。以阻抗最低的时间点作为吸气的开始（T0），并确定每一层阻抗最低时间点（Ti）。随后计算区域最低点（Ti）和全局最低点（T0）时间点之间每个区域的体积变化（图2）[30]。此研究发现，一些患者，随着通气支持压力的减少，呼吸摆动的总量显著增加。这种方法在临床上是实用的，但缺点是，其假设每一层肺区都是均一的，这可能会低估呼吸摆动的容积。未来的研究中，应该验证高呼吸摆动的阈值以及其与局部肺应变的相关性。

图2:呼吸摆动的定量分析。底部一栏显示了全局阻抗-时间曲线，最低点阻抗的时间点是吸气开始（黑色虚线）。上栏显示了每层肺区域的阻抗-时间曲线，定义了最低点阻抗的时间点，包括腹侧（绿色虚线）、中腹侧（蓝色虚线）、中背侧（红色虚线）和背侧（棕色虚线）部分。计算每个区域在全局和区域最低点时间点之间的阻抗差，并将其相加为呼吸摆动的容积。

     最近，Sang等人介绍了另一种基于电阻抗断层扫描的评估方法，该方法可以测量每个像素的呼吸摆动。首先，全局阻抗-时间曲线的每个呼吸周期中的最低点（Tnadir）和峰值（Tpeak）的时间点分别被确定为吸气和呼气的起始时间点。通过从Tpeak处的阻抗减去Tnadir处的阻抗来确定关于全局通气时间点（Zglobal）的阻抗差。其次，创建每个像素的区域阻抗-时间曲线。计算每个像素的每个呼吸周期的峰值和最低点之间的阻抗差（Zregional）。如果在潮汐呼吸过程中通气是均匀的，则全局阻抗变化（Zglobal）将接近区域阻抗变化（Zrregional）。使用以下公式（图3）估计呼吸摆动的振幅：

呼吸摆动波幅 =

  测量误差和噪声也可能导致Z区域值和Z全局值之间的差异。一项对30名健康志愿者的回顾性观察性研究将大于潮气量2.5%的呼吸摆动振幅定义为具有临床意义。由200名ARDS患者组成的队列研究，在严重低氧血症（PaO₂/FiO₂比值<200 mmHg）患者中，具有临床意义的呼吸摆动与更长的呼吸机支持天数有关。但该阈值是根据健康志愿者的基础定义的，ARDS患者可能会存在不同的临界点。

图3. 呼吸摆动振幅的计算。上一列显示了全局阻抗-时间曲线，最低点阻抗和峰值阻抗的时间点是吸气的起点和终点（黑色虚线）。底部列显示两个连续像素的阻抗-时间曲线。像素的区域阻抗变化由呼吸周期中的阻抗变化来定义。同时，像素的全局阻抗变化由每个像素在吸气开始和结束时间点之间的阻抗差来定义。区域阻抗变化和全局阻抗变化之间的差异被总结为呼吸摆动振幅。