“
点击蓝字 关注我们
”
翻译：彭麒玮 医师
摘要
有创正压通气的持续缺陷使得它无法成为一种理想的治疗手段。在70多年的临床实践和科学研究的帮助之下，我们已经能够明确正压通气的危害和局限性。除了气管插管导致的呼吸道通畅不足和下呼吸道污染，正压通气的潜在危害可以大致分为三类：血液动力学损害、通气诱导的肺损伤以及呼吸肌功能障碍。为了优化护理质量，将监测和机器输出的信息与可能影响患者内在需求或心血管系统对通气干预的反应的信息整合在一起至关重要。趋势分析、及时的干预措施以及与医护人员更紧密的沟通可以限制不良的临床进程。从近年来的快速发展来看，我们有理由相信，生理学研究的成果和新兴技术能力的提升最终将能够解决当前的一些不足之处。
关键词：机械通气、心肺监护、呼吸肌、呼吸机诱导的肺损伤、趋势分析、自主通气、闭环通气
背景
目前实施的正压机械通气旨在提供适当的气体条件和足够的通风能量，同时保持足够的肺扩张，以防止肺不张及其后果。重要的是，有创通气还能监测气道压力、流量、频率和潮气量（VT）。令人瞩目的进步已经产生了多种多样的传播模式，而先进的在线处理技术现在能够提供来自原始数据的关键兴趣指标。对于术后通气和神经肌肉无力等常规应用，当前的机器已经表现得非常出色，并且不断进行改进。然而，目前有创正压通气的根本性缺陷使其在最危重的患者中的应用并不理想，这些患者需要明智且及时的干预措施，既要考虑到其可能带来的代谢和心血管系统的益处和风险，又要提供安全有效的气体交换支持。
技术和工程上的巨大进步已经扩展和丰富了呼吸机的功能和安全性。然而，临床经验和科学研究有助于明确各种形式的通气治疗在重症患者中的局限性和潜在危害。沿着这条路线，强烈的自主呼吸努力可能会导致组织损伤（P-SILI）、患者-呼吸机不同步、呼吸肌疲劳、低氧血症和膈肌功能障碍[1]。深度镇静和有创通气有助于缓解这些问题，但在呼吸机设计中，对某些关键的正压通气支持方面的关注却很少。因为正压同时影响心血管系统的功能，目前跟踪其整体生理效应需要医护人员亲自独立地检测和整合这些相互独立的信息，而这些医护人员通常经验有限、专业知识不足，而且在床边花费的时间也有限。及时、主动的干预措施通常是临床疗效的关键所在，但在当今的ICU环境中，对呼吸机的调整往往是间歇性的，并且往往是在对明显的异常情况做出反应，这些异常情况违反了临床医生设定的警报。为了强调这些未得到充分解决的问题以及改善ICU患者生存的可能性，我们将以下讨论集中在接受容量控制通气的危及生命的呼吸功能衰竭患者的呼吸支持上。
除了气管插管导致的呼吸道阻塞和下呼吸道污染，正压通气的固有主要危险可归为三大类：血液动力学损害、通气诱发肺损伤（VILI）以及呼吸肌功能受损。与这些担忧不同的是，目前采用的控制通风支持措施在应用上存在不一致性，而且对重症患者不断变化的需求相对不敏感。一旦设定了潮气量（VT）、流量和频率的控制模式，往往会单调地循环下去，直到预设的警报响起后再进行调整。对患者状态的监控不是连续的，监测的数据既不完整也不完全与感兴趣的实际参数相关。正压通气会产生多个重要器官系统的复杂相互作用。不幸的是，医护人员的培训和专业水平差异是一个严重而普遍存在的问题。
通气指南通常只能提供初步的指导，它们并不足以解决问题，因为它们是基于对疾病或综合征的模糊定义以及对具有异质性患者人群的临床试验所得出的[2, 3]。这些因素限制了我们实施个体化通气。然而，新兴技术为我们打开了大门，使我们有可能通过未来设备始终实现控制通气的所有主要目标，有效地填补满足呼吸支持关键目标的缺口。简而言之，目标是保持足够的组织氧合和二氧化碳平衡，同时避免对气体交换、血流动力学、肺结构和呼吸肌的不良影响。因为没有一套参数适合所有患者，因此为这些综合目标设定个性化的优先级和单独设定的“安全限制”将是至关重要的。我们设想由临床医生确定关键心血管呼吸参数的操作范围，同时机器自动干预调整保持在该范围内。
目前未达到通气支持的目标
气体交换
应用正压通气来替代自主呼吸会扰乱正常的通气与灌注的平衡。尽管机械通气可以增加吸入氧浓度并可能将平均跨肺气道压力提高到足以逆转肺不张并改善氧合，但这些益处是要付出代价的。
正压通气：(1) 增加胸腔压力，导致循环功能障碍和体液潴留[4]；(2) 优先扩张并可能过度扩张顺应性最好的充气肺区，而不能维持其灌注比例。血流重新分配无法最优化增加了相应区域的通气需求，并扩大了无效通气（死腔），尤其是在仰卧位时[5]；(3) 降低呼吸肌活动、体积和张力[6, 7]。
血流动力学
与柔和的自主呼吸不同，通过正压扩张肺部会升高胸腔和心腔内右心房的压力，阻碍静脉回流，同时提高肺毛细血管阻力。这种右心室的异常负荷增加可能会损害左心室充盈。当全身血压或心输出量出现显著下降时，通常会促使医护人员进行被动液体补充，这会导致严重的液体正平衡，从而损害肺力学和气体交换 [8]。过量的液体输注会增加肺水肿、胸腔积液和腹水形成的风险，这些都会对重力依赖的肺泡产生压迫。
肺损伤
高强度通气支持引起肺部损伤（VILI）并延缓恢复，这在实验室中已经得到了广泛的研究，但在床边的临床研究则没有那么严格。目前认为，VILI是由肺扩张产生的能量所导致的组织周期性重复的过度应变所引起[10]。疾病类型、阶段以及局部环境决定肺组织对牵张力的敏感性及应力阈值。在特定的患者中，这一危险的关键驱动因素是跨肺泡压力（一种不精确但可测量的组织应力的近似值）和通气功率，其已被定义为每分钟呼吸周期内循环机械能与呼吸频率的乘积[12]。
呼吸肌肉
在自主呼吸或被动通气时，肺膨胀和气体流动所需的跨肺压仅由呼吸肌产生；在患者触发的机器辅助时，由两种动力源共同产生；过度的机器支持，如果持续时间较长，会导致肌肉萎缩，从而增加对呼吸肌的支持需求（6,7）；相反，不足的通气辅助会增加吸气努力，导致呼吸肌疲劳，并有发生高碳酸血症的风险。胸壁扩张会损害吸气肌功能。过度通气可能由顺应性相对较好的肺泡内的高PEEP、通气与呼气时间不匹配导致的不完全肺泡排空（自发PEEP）或呼气时周期性气道关闭（气体捕获）导致呼吸肌力量受损所引起（13）。
目前尚欠缺的有哪些？
鉴于在此讨论中早先概述的呼吸辅助的主要目标，很明显，即使是最先进的当前呼吸机也无法为危及生命的呼吸衰竭患者提供最优化的支持。具体来说，正压通气同时对其他重要器官系统产生影响，可能产生不良后果。一般来说，PEEP和平均气道压力应降至最低有效值，与临床医生的关键目标相一致。这样做可以降低呼吸需求，减少机械应力、张力和功率，同时有助于避免不必要的补救性液体输注和血管活性药物的使用（图1）。
图1. 未来呼吸机所应具备的理想特性。理想的集成监测和对关键变量的感知，将使机器能够持续优化和调整呼吸治疗方案，以符合医护目标。趋势分析和及时与医护人员的沟通可及时动态监测病情变化，并在病情恶化之前预先发出警告。
VT和循环间隔的单一性会促进肺不张的发生，而在健康状态下很少发生这种情况。可以通过更自然的呼吸模式和叹息来避免这种情况的发生，尤其是在极低潮气量的目标情况下[15]。此外，应考虑体位变化，体位变化会影响全身和局部跨肺压[16]。未来的理想机器应能够监测功能残气量、跨肺压、心血管参数以及驱动通气和气体交换的能量，并通过对呼出气体的分析来监测CO2产生量和死腔分数[17]。为了应对生理复杂性以及医护人员实际可操作性和结果参数解释能力差异所带来的挑战，自动化、目标导向的自动纠正调整将在“半封闭”的闭环通气形式中发挥作用，在明显需要干预以避免恶化的情况下提醒医护人员。
确定肺泡应力和充气腔的大小（“婴儿肺”）
仅监测气道压力无法评估肺膨胀或局部组织应变。无需面对放置食管球囊导管和解读其数据所带来的实际挑战，已有几种方法被提出来估算跨肺压 [18, 19]。尽管尚未经过严格的临床评估，但某些方法有望达到此目的。了解绝对肺容积将有助于评估肺力学的几个重要方面和呼吸机设置调整后发生的VILI风险。通过气体稀释确定充气体积（功能残余体积，FRC）将允许测量与VILI风险直接相关的关键全局静态和动态应力和应变（例如，通过VT/FRC近似每次循环的应变，以及以“充气婴儿肺”大小为参考的每分钟累积能量--特定功率）。建议未来的呼吸机可以将跨肺压和功能残气量估计值用于持续评估婴儿肺的绝对容积，这似乎是合理的。
肺、心脏和肾脏监测的整合
对于重症监护的医护人员来说，今天面临的严峻挑战是必须时刻警惕并迅速采取行动，以应对影响决策的多个重要参数。因为胸内压的变化不仅会影响肺功能，还会影响心血管系统，因此优化通气设置应考虑监测的血流动力学变量和液体平衡。动脉脉搏轮廓、心率和中心静脉氧饱和度和压力可提供连续且可能有用的信息，以整合和显示与心脏功能和通气反应相关的信息 [20]。如果能够获得超声和阻抗成像技术的肺动脉和心功能成像数据，这些数据也将有助于确定区域组织扩张以及气道压力升高或降低可能产生的血流动力学后果 [21,22]。理想情况下，还应动态监测和显示临床上的尿液排出量和电解质组成。
信息趋势
随着时间的推移，目标变量的趋势是动态监测疾病进程或对诊断程序、治疗干预或机器设置变化的反应的最重要但被忽视的床边观察结果之一。医护人员轮交接班导致的医护人员变更使得对患者病情微妙变化的认识变得尤其困难。然而，及时评估数据的趋势变化并根据需要进行早期干预对于审慎决策和优化护理至关重要。例如，机械通气通常在患者的治疗过程中过早或过晚撤除，过早或过晚撤除机械通气支持（“脱机”）可能对患者的预后产生严重影响[23]。未来的呼吸机可能持续动态监测与心血管呼吸状态相关的多个变量，并确定和报告病情恢复或恶化的动态变化轨迹。我们设想通过这种丰富的信息流进行预防性监控，甚至可能实现基于此的自动化调整。由于机械辅助通气过程中可能涉及到气体交换、肺力学、血流动力学、肾功能等多个方面的信息，数量和种类繁多，因此机器学习（人工智能）可能会在识别并指导“个性化”通气治疗的模式方面发挥更大的作用[24]。
优化与医护者的沟通
训练有素的人员需要时刻保持临床警惕，这既是公认的，也是难以实施的。在当今的临床实践中，通常由一名医护人员负责照看多个病人，他们需要定时但不定时地到每个病人的床边查看，同时需要时刻关注重要病情变化，以免病情恶化导致警报响起。与此同时，不必要的可以预防的警报响起目前被公认为是所有床边医护人员的一大烦恼和负担。未来的智能呼吸机将自动纠正轻微且短暂的变化，并传达可能发生重大临床意义变化的趋势数据[25]。这种机器将通过无线方式及时、重要地评估和传递心肺功能状态并更新给医护人员，无论该医护人员身在何处。这种能力将提供必要的决策支持，使受过更好培训的医护人员能够做出正确的判断，并有助于在人员之间传递信息。
可行性和实施障碍
在我们看来，支持危及生命的呼吸衰竭的首要需求是整合重要信息流、与临床目标一致的自动中期纠正功能，以及与医护人员更密切、更适当的互动。尽管这些需求对我们来说似乎很明确，但对于如何以可以接受的经济成本实现这些目标，我们并不清楚。当然，我们不会试图提出一个详细的立即可行动手段的路线图来实现这一目标。然而，为了应对成本问题，我们强调，就像当今社会一样，并非所有呼吸机都需要具备支持那些生理状况最不稳定的患者的那样强大的功能。对于那些没有生命危险的患者来说，更简单、更便宜的机器完全可以满足他们的需求。
总结
从当前临床实践的角度来看，上述可能只被视为一个无法实现的“愿望清单”。的确，这种担忧在短期内很可能仍然存在。但未来是开放的，从更长的时间尺度来看，前景要光明得多。作为一个学科，我们已经逐渐朝着正确的方向前进，从近年来电子能力和互联互通的快速进步来看，我们有理由相信，生理学研究的成果和新兴技术能力最终将使“愿望清单”中的重要方面得以实现。例如，无线通信和几乎无限的数字存储和记忆容量如今几乎无处不在，但在过去几年才出现。虽然目前在范围和能力上受到限制，但已经部署了“闭环”通气系统，可以将临床医生的目标与多参数控制相结合。已经采用了一些自动支持协议。明智地应用人工（增强的）智能方法可能最终使数据集成和深刻的评估成为可能，促进我们的许多理想目标的实现。
原文链接：
https://ccforum.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13054-024-05060-5
重症之声 相关链接：
气道闭合压（P0.1）监测机械通气期间的呼吸驱动：提高对一个不太新的问题的认识
机械通气患者气体陷闭（air-trapping）、内源性呼气末正压（PEEPi）和动态肺过度充气（DPH）的测量
