ARDS的死腔

摘要

     死腔是每个潮气量中不参与气体交换的部分，是良好的肺功能效率的整体指标。因为在解释二氧化碳描记图存在的困难和计算方法不同，在重症监护实践中没有常规测量死腔。不同的死腔指数可以为急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者提供有用的信息，其中微血管的变化是死腔增加和随之而来预后恶化的主要决定因素。肺复张是一个动态过程，结合复张手法 (RMs)、呼气末正压(PEEP)和低Vt来复张塌陷的肺泡。死腔指导的复张可避免ALI或ARDS重症患者的肺局部过膨胀或心输出量减少。不同的通气方式也会影响二氧化碳的消除。事实上，吸气末暂停的延长减少了死腔，增加了呼吸系统的顺应性。平台压和驱动压也随之增大。死腔测量是一种可靠的方法，可提供重要的临床和预后信息。不同的二氧化碳描记指标可用于评估治疗干预措施或设置机械通气。

关键词：死腔；急性呼吸窘迫综合症（ARDS）；容积二氧化碳图；肺复张

介绍

      生理气体交换仅在通气和灌注(V/Q)均匀的情况下发生。然而，一种简单而准确的测量V/Q变化的指标还远远没有出现。死腔(Vd)是每个潮气量中不参与气体交换的部分，包括:解剖死腔(Vdaw)，即气道中不参与气体交换的部分(鼻、咽、传导气道和通气设备，如果存在机械通气)和肺泡死腔(Vdalv)或通气良好但血流不全的肺泡(1,2)。

      在对重症患者气体交换效率指标的不断探索中，死腔是唯一反映V/Q比变化的参数，任何类型的V/Q不匹配都会影响它。然而，在这类患者的床边监测死腔的情况并不多见，特别是因为二氧化碳描记图受到与患者和呼吸机有关的许多因素的影响，而且还受到所使用的监测系统的影响，这不可避免地使其解释复杂化。此外，多年来还提出了不同的计算方法(3,4)。

      1891年Bohr第一次提出呼出潮气量死腔的计算公式，Vd/Vt = (PACO2− PeCO2)/PACO2，其中Vt代表总呼出潮气量，PACO2为肺泡水平的二氧化碳量，PeCO2为平均呼出气二氧化碳分压，很明显，如果在理想情况下，肺动脉PCO2 (PaCO2)与PACO2相等，而在临床实践中这种完美的状态是无法实现的，PACO2总是小于PaCO2。

      由于这个原因和测量PACO2的困难，Enghoff在1938年使用PaCO2代替PACO2，并将Bohr方程改写为Vd/Vtphys = (PaCO2−PECO2)/ PaCO2，其中PECO2是通过容积二氧化碳图获得的。使用这种技术，容积和二氧化碳同时测量，后者通过呼出容积描记。所得的容积图由三个阶段组成，第一阶段是代表来自传导气道的气体，其中CO2水平几乎为零。第二阶段，CO2来自靠近主气道的肺泡，而第三阶段则由纯肺泡气体组成。后一阶段的中间部分是对CO2混合呼出气分压(PECO2)最准确的估计(5)(图1)。

      如今，容积二氧化碳图在临床实践中被广泛应用，死腔变化可能是一个有用的临床预测和预后因素。

图1.正常容积二氧化碳图.经文献(6)许可转载。

      在早期ARDS患者中，Nuckton及其同事证明，在第一天测量的Vd/Vtphys升高是死亡率的一个强有力的独立预测因子。血栓形成和炎症因素对肺毛细血管的损伤、肺循环中肺血流的阻塞以及由于CO2排除受损导致的高V/Q比肺区域是高Vd/Vt的主要决定因素(7)。Raurich及其同事报道，Vd/Vtphys升高的ARDS患者死亡风险更高(8)。Lucangelo及其同事测试了ARDS和急性肺损伤(ALI)患者的不同死腔指数，主要发现了一个基于生理的计算参数——肺泡气射出体积与潮气量之间的分数(Vae/Vt)，与预后密切相关。简单地说，然后从CO2消除与容积曲线[VCO2(V)]上测量Vae，如下:首先，通过线性回归分析得到每个周期最后50点的斜率，代表理想的肺运动。Vae/Vt被测量为VCO2(V)曲线与直线相交处的体积，在呼气末具有最大值，斜率等于理想线与呼气末的0.95倍(图2)。由于肺泡斜率指数依赖用于定义III阶段的视觉标准，因此需要采用不同的容积二氧化碳描记方法(9)。

图2.Vae/Vt的测量

      肺动脉高压常见于ARDS早期。微血管的改变是肺动脉收缩压升高的主要决定因素。在42例ALI和肺保护性通气的患者中，Cepkova及其同事发现，早期ALI患者的预后较差因素不是PA升高，而是Vd/Vt升高(10)。

      最近，在30名重症患者中，Doorduin等采用容积二氧化碳图测量PACO2和PeCO2，但后者也采用道格拉斯袋和间接量热法获得。结果表明了正确解释死腔测量的重要性，特别是当使用不同的技术时。事实上，用PaCO2替代PACO2后，与肺功能正常的患者相比， ARDS患者在容积二氧化碳图上表现出更大的变化(图3)(6)。

图3、一名ARDS患者的容积二氧化碳图。SII和SIII是容积二氧化碳图在II阶段和III阶段的斜率。经文献（6）许可后转载。

      肺复张的主要目的是促使塌陷的肺张开，并使用呼气末正压（PEEP）保持肺泡开放。早在1987年，Blanch及其同事使用PacO2-PetCO2梯度来滴定最佳PEEP：在13个ALI患者中，低位拐点的存在确定了肺潜在复张的能力；后者提示了在使用PEEP后死腔减少。Ｔｕｓｍａｎ及其同事使用了六头经盐水灌洗肺部的猪作为模型，比较了在连续呼吸基础上，死腔变量与连续动脉氧合监测和胸部计算机断层扫描的差别，他们发现死腔变量与肺复张密切相关，并在肺复张实施后能够滴定最佳PEEP。Fengmei和其同事在23名接受小潮气量控制通气的ARDS患者中使用Vd/Vt得到了同样的结果。这个研究产生了两个重要的结果：第一，高PEEP产生的肺泡扩张和心输出量的下降会增加死腔；其次，产生最低的Vd/Vt的PEEP比最大静态顺应性下的PEEP更高（13）。后者证实了Blacnch及其同事的研究结果，他们在1999年证明疾病的严重程度会影响容量描记图和呼吸系统的机械特征；增加PEEP会改善正常个体的Crs，但不会影响容量描记指数（14）。与相反，Beydon及其同事（15）证实，在不同程度ALI患者，Vdalv是较大的，并会随不同PEEP而系统性变化；当进行单独测量时，Vdalv显示出对PEEP的多种改变。实际上，高PEEP减少了肺的分流和死腔，但在相同PEEP水平下，不同ALI患者由于肺泡过度扩张和血管受压死腔可能会增加。Enghoff修正的Bohr’s方程和呼吸力学都无法优化PEEP水平。Gattinoni及其同事给68名ALI或ARDS患者在不同PEEP水平下屏气期间进行了胸部CT扫描；肺组织中恢复通气的部分取决于PEEP水平。此外，在潜在可复张百分比较高的肺的分组中，呼吸系统顺应性较低，而PaCO2和死腔的百分比较高；作者得出这样的结论，在ARDS患者中，肺的潜在可复张百分比变化很大，并与对PEEP的反应紧密相关。与最佳静态顺应性相关的PEEP，其特征是会使死腔增加，可能是由肺过度扩张所导致的；后者发生在最高Cst之上，而肺顺应性和氧合的提高发生在最高Cst之下。另一方面，Vd指导的PEEP滴定在较低的Vd/Vt和吸气平台压下提高了顺应性和氧合（16）。

      肺保护性通气是ALI和ARDS患者管理的基石，但这会减少肺泡通气并增加二氧化碳储留。Aström及其同事在健康猪和ALI猪中测量了不同Vt输送模式对CO2清除的影响，主要的发现是长时间的吸气暂停会减少Vd，从而降低PaCO2，延长了平均分布时间，即吸入潮气量的连续部分保留在肺呼吸区的平均时间（17）。Aboab及其同事在2012年也发现了同样的结果，他们研究了呼吸模式对8名ARDS患者肺泡内吸入的气体分布和扩散时间的影响。他们发现，只要增加吸气暂停时间，维持一个恒定的保护性Vt，就可以将CO2的清除率提高约15%；增加吸气流量可能会使其进一步改善。额外的CO2清除量部分是由较低的气道死腔和较高的肺泡平台压导致的（图4）（18）。

      2016年Aguirre-Bermeo及其同事在13名ARDS患者中研究了吸气末暂停对气体交换和呼吸力学的影响。一个较长的吸气末暂停与Vt下降相关，但不会导致PaCO2水平的改变。此外，仍可观察到Crs增加和驱动压的显著降低；作者得出结论，吸气末暂停的延长会减少肺泡过度的扩张和肺部动态应力（19）。

图4.常规和长时间吸气后暂停的单呼气CO2测试。红色的呼吸曲线，伴随着长时间的吸气暂停，清除了额外体积的CO2。经（18）许可后转载。

      了解重症监护室患者的病理生理已变得至关重要；死腔的测量是一种可靠的提供重要的临床和预后信息方法，尤其是在ALI和ARDS患者中。容积式二氧化碳描记术是当前最可靠的测量死腔方法，其日常使用会提高危重症患者的管理效率。