中山市小榄公民医院 周卉芬
重症行者翻译组
弁言
机器通气可通过容积伤、气压伤、肺不张、肌损伤和生物损伤等多种机制，引起急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)患者的呼吸机干系性肺损伤(ventilator-induced lung injury ,VILI)[1]。在最严重的ARDS中，虽然机器通气的容量和压力有限，但婴儿肺越小，通气风险的可能性越大。为了进一步限定机器通气通报到肺部的能量，学者提出了更低的潮宇量(≤4 ml/kg)、呼吸频率(<20次/min)和气道压(平台压<25 cmH2O和驱动压≤15cmH2O)的“超肺保护性”通气策略[2]。但是，如不该用体外生命支持(ECLS)装置进行体外气体交流，这种策略可能导致严重的呼吸性酸中毒。静脉-静脉体外膜氧合(VV-ECMO)作为ECLS的一种形式，可替代自身肺功能、供应充分的体外血液氧合和二氧化碳去除。在随机对照试验(RCTs)和Meta剖析中，VV-ECMO可显著降落潮宇量、呼吸频率、平台压和驱动压[3,4]，且与生存获益干系[3-6]。然而，ECMO时最佳机器通气设置仍存在争议。在这篇阐述性综述中，我们总结了因严重ARDS接管VV-ECMO患者中进行机器通气管理和监测的最新进展、事理和证据。我们还将谈论这一领域的研究议程。
历史背景
1 ECMO里程碑试验中的通气策略
目前仍缺少ECLS期间的最佳机器通气设置的研究数据 (表1)。因此，目前的建议是基于专家见地[7]和极少数具有里程碑意义的试验结果的[3,4]。ECLS期间肺安歇的观点首先由Gattinoni等人在一项非对照性系列中提出[8]，即ARDS患者通气时的吸气峰压限定在35-45 cmH2O，低呼吸频率(<5次/min)，呼气末正压(PEEP)设置为15-25 cmH2O。在CESAR试验[4]中，患者被随机分为两组，一组在其原中央接管常规治疗(90例患者)，另一组则转诊到ECMO中央考虑接管ECMO治疗(90例患者)，后者在ECMO下采取“肺安歇”策略(压力掌握模式，吸气峰压限定在20 -25 cmH2O，PEEP 10 -15 cmH2O，呼吸频率10次/min，吸入氧浓度[FiO2] 0.3)。只管ECMO组在6个月的去世亡率或重度残疾率更低，但该研究因多项方法学局限性而受到评论。详细来说，只有75%的转诊患者接管了ECMO治疗，对照组中只有70%患者接管了保护性机器通气。在EOLIA试验[3]中，重度ARDS患者被随机分配接管即刻VV-ECMO或常规保护性机器通气。ECMO组采取赞助掌握模式(降落潮宇量，使平台压≤24cmH2O, PEEP≥10 cmH2O，呼吸频率10 -30次/min，FiO2 0.3)或气道压力开释通气模式(APRV，高压≤24 cmH2O, PEEP≥10 cmH2O，吸呼韶光比1:2，FiO2 0.3)。在随机分组后的数小时内，ECMO组患者潮宇量(6.0±1.3 vs. 3.5±1.0 ml/kg)、平台压(30±6 vs. 24±3 cmH2O)、驱动压(18±7 vs. 13±2 cmH2O)、呼吸频率(30±5 vs. 23±2次/min)均显著低落，而PEEP(12±4 vs. 11±3 cmH2O)无变革。ECMO组去世亡率较低(35% vs. 46%)，但这一差异未达到统计学意义(p = 0.07)。
2有履历的ECMO中央确当前实践
2013年，283个体外生命支持组织(ELSO)注册中央的141名医学主任和ECMO项目折衷员进行了一项国际横断面调查[9]，结果显示，只有27%的中央对接管VV-ECMO的患者有明确的机器通气方案。报告称，这些中央中大多数(77%)将“肺安歇”作为机器通气的紧张目标，而9%中央将“肺复张”作为通气策略。76%的受访者将潮宇量设定为≤6ml/kg，但只有34%的受访者将潮宇量设定为< 4 ml/kg。77%的患者PEEP≤10 cmH2O。急性呼吸窘迫综合征体外膜肺氧合患者的通气管理(ventiLatIon management oF patients with Extracorporeal membrane oxyGenation for Acute Respiratory Distress Syndrome, LIFEGARDS)是最近第一项专门设计来描述接管ECMO治疗的ARDS患者的通气管理的前瞻性研究[10]。LIFEGARDS包括一个国际性、多中央行列步队，个中包括10个国家的23个中至高容量ECMO重症监护病房(icu)的350例接管ECMO支持的患者。它证明ECMO启动后超肺保护通气的广泛运用，可显著降落患者潮宇量(6.4±2.0 vs. 3.7±2.0ml/kg)，平台压(32±7 vs. 24±7 cmH2O)，驱动压(20±7 vs. 14±4 cmH2O)，呼吸频率(26±8 vs. 14±6次/min)和机器动能(26.1±12.7 vs. 6.6±4.8 J /min)，而大多数病人PEEP(12±4 vs. 11±3 cmH2O)均大于10 cmH2O。然而，在ECMO前2天的呼吸机设置和生存率之间的多变量剖析中未创造关联。
3 ECMO期间目标性超肺保护性机器通气
3.1潮宇量
降落潮宇量是限定机器通气对肺部施加的应力和应变并因此导致VILI的基石。利用大鼠酸勾引肺损伤模型中，相同PEEP水平(10 cmH2O)下，潮宇量从12 ml/kg降落至6 ml/kg、3 ml/kg，可减轻肺水肿和肺损伤、增加肺泡上皮细胞的保护浸染[11]。实际上，由于体外二氧化碳打消(ECCO2R)装置无法充分打消二氧化碳以掌握呼吸性酸中毒，导致潮宇量低落程度受限(6.3-4.5 ml/kg)，这可能阐明REST试验未能改进ARDS患者结局的缘故原由。比较之下，在被随机分配至EOLIA试验ECMO组的患者和LIFEGARDS行列步队的患者中，ECMO可使其潮宇量低落幅度更大(<4 ml/kg)。体外生命支持组织(Extracorporeal Life Support Organization, ELSO)指南建议将目标潮宇量掌握在4 ml/kg以下[7]。
3.2平台压
平台压易于在床旁丈量，并在ARMA试验[13]揭橥后受到了高度的关注。REVA Network关于H1N1流感干系ARDS的研究报告称[14]，开始VV-ECMO治疗后，存活者的均匀平台压显著低于去世亡者(25±3对29±5 cmH2O;P < 0.01)。在该项研究中，VV-ECMO第一天较高的平台压(>25 cmH2O)与去世亡率显著干系(上风比[OR] = 1.33, 95%可信区间[CI] 1.14 ~ 1.59, p < 0.01)。在最近的VV-ECMO系列[15,16]及ELSO[7]均推举，将平台压<25cmH2O作为目标。
3.3驱动压
驱动压为平台压减去PEEP。它也可以表示为潮宇量与呼吸系统顺应性的比值(ΔP=VT/CRS)，表明在ARDS患者中不雅观察到的肺功能尺寸的减小(即婴儿肺)。在之前的随机对照试验和后续研究的事后剖析中[10,17,18]，驱动压是ARDS患者去世亡率的一个强有力的预测因子，驱动压>14 cmH2O与较高的去世亡风险干系[17]。在一项对接管ECMO治疗的成人ARDS患者的不雅观察性研究中，个体患者数据荟萃剖析报告显示，驱动压是唯一与院内去世亡率独立干系的通气参数[19]。在这种情形下，将VV-ECMO的驱动压设定为<14 cmH2O彷佛是可取的，目前该目标运用于ECMO装机容量较高的医疗中央[10]。
3.4呼吸频率
肺萎陷和扩展的频率，即呼吸频率会导致VILI。在猪ARDS模型中，Grasso等评估了呼吸频率降落联合ECCO2R的获益[20]。在固定潮宇量(6 ml/kg)时，较低的呼吸频率与减少生物创伤干系且保留肺通气 [20]。对LUNG SAFE研究[21]进行的二次剖析也证明，较高的呼吸频率与院内去世亡率增加独立干系。最近，Costa等[22]在包含4,549例ARDS患者的回顾性汇总数据库中证明，只有驱动压和呼吸频率与去世亡率显著干系。在这项研究中，驱动压对去世亡率的影响是呼吸频率的4倍。ELSO推举的呼吸频率为4 ~ 15次/min[7]，而EOLIA和LIFEGARDS研究报告的ECMO治疗时的呼吸频率更高，分别为(23±2)[3]和(14±6)[10]。然而，在超肺保护性通气期间，可能须要保持最低呼吸频率(4次/min)来坚持肺容量和避免通气不敷[8]。
3.5机器能
机器能代表由呼吸机通报给呼吸系统的能量[23]。它是跨肺压、潮宇量和呼吸频率的函数，并被证明与ARDS患者在>为17 J/min时的去世亡率独立干系[24]。在ECMO过程中运用超肺保护性通气可显著降落机器能。事实上，与EOLIA试验中的对照组比较，ECMO组的机器能显著低落(10 J/min vs. 28 J/min)，这一效应是由潮宇量和呼吸频率分别降落43%和23%介导的[25]。同样，在LIFEGARDS行列步队研究[10]中，ECMO启动后的均匀机器能从26 J/min降落至6.6 J/min。虽然机器能的观点有一定的局限性，但它可以量化所有可调节的机器通气参数(潮宇量、呼吸频率、驱动压、PEEP、吸呼比、吸气流量)对VILI的影响。虽然其打算方法可能有助于辅导目前的临床实践(图1)，但仍不愿定应在多大程度降落ECMO患者的机器能。
3.6运用呼吸停息通气?
最近一项在10例接管VV-ECMO治疗的ARDS患者中进行的随机交叉生理学研究提出[18]，将潮宇量降至4 ml/kg以下可能不敷以防止机器通气对炎症和不均一肺带来的过度应变(定义为潮宇量/呼气末肺容积)。在这项研究中，只管呼吸系统顺应性低的患者的均匀潮宇量为2.4 ml/kg，但其生物创伤和VILI的显著风险仍旧存在。在机器通气过程中，吸气压力的变革与血浆可溶性晚期糖基化终末产物受体(S-RAGE)、白细胞介素(IL) -6、肿瘤坏去世因子(TNF) - α浓度之间存在线性关系。在持续气道正压通气(CPAP)模式(10 cmH2O)中，不进行潮宇量通气时生物创伤最低。同样，Graf等在一项前瞻性、单中央生理学研究[26]中比较了24例接管VV-ECMO的重度ARDS患者的肺保护性通气和呼吸停息通气。只管驱动压较低(11.9±5.8 cmH2O)，但超肺保护性通气与应力、应变和机器能增加干系。在VV-ECMO支持的ARDS大动物模型中[27]，与常规通气策略比较，近呼吸停息通气(驱动压10cmH2O, PEEP 10cmH2O，呼吸频率5次/min)也与肺损伤和纤维增殖减少干系。虽然(近)呼吸停息通气可能是降落ECMO期间VILI的终极策略，但目前广泛运用还须要更多的数据和更大规模的以患者为中央的研究。还应评估近呼吸停息通气的局限性。无肺循环可能产生短期和长期的生理后果，可能须要更深的镇静，有时须要连续的神经肌肉阻滞来掌握呼吸驱动，以及随后的患者自身造成的肺损伤(P-SILI)。该操作还须要更高的VV-ECMO回路血流量以达到充分的氧合，可能引起溶血等并发症。
3.7保留自主通气和膈肌功能以减少P-SILI？
通过许可自主呼吸运动来保留膈肌功能可能有助于机器通气的撤机，由于机器通气时，膈肌短韶光(18-69小时)不运动与跨膈压降落55%以及慢肌和快肌膈纤维显著萎缩干系[28]。另一方面，在高呼吸驱动和低肺顺应性的患者中，自主呼吸可能与强烈的呼吸努力和跨肺压升高干系，导致P-SILI[29,30]。虽然从掌握通气转换为赞助自主通气有多项益处(保留肌肉功能、降落镇静深度、改进血流动力学)，但对付接管ECMO的最严重类型ARDS患者，在坚持(部分)膈肌活动的同时只管即便减少P-SILI具有寻衅性。在这种情形下，结合掌握平台压和驱动压，同时许可非同步自主呼吸的APRV模式可能是有益的。
4ECMO时如何设置最佳PEEP
与任何干预方法一样，超肺保护性通气策略并非毫无风险。事实上，由此导致的均匀气道压低落可能导致肺复张不敷、肺不张和生物创伤。严重损伤的肺也可同时发生肺萎陷和过度扩展。有趣的是，在对ECMO专科医师进行的一项国际调查中，77%患者的PEEP≤10 cmH2O，而ELSO指南建议在ECMO支持期间采取中等水平的PEEP (10 cmH2O) [7]。然而，ARDS患者的最佳PEEP因患者而异，并取决于几个成分(肺泡可复张性、胸膜压力、体重和血流动力学)，并且也可能在病程中迅速演化。因此，为特定患者和特定时间点选择得当的PEEP具有寻衅性，“一刀切”的策略可能没有任何临床益处。最近，有几种方法来辅导临床医师在ECMO超保护性通气期间实现PEEP的个体化水平(图2)。
4.1电阻抗断层成像辅导策略
电阻抗断层成像(Electrical impedance tomography, EIT)可在床旁对肺部进行个体化、无创、无辐射成像，并进行全局和局部的动态肺剖析。该技能用图形表示肺通气的区域分布，并供应通气的实时信息，包括通气分布的异质性、区域潮宇量和呼吸系统顺应性的重力分布。它能识别肺内阻抗的变革，并能区分通气和非通气的肺泡单位。因此，EIT可以辅导PEEP滴定和最佳设置，最大限度地减少肺萎陷和过度扩展。Franchineau等表明，在由15例ECMO患者组成的研究中，由EIT衍生的“最佳折中”PEEP存在广泛差异，有7例、6例和2例患者的值分别为15 cmH2O、10 cmH2O和5 cmH2O，但从未选择PEEP 20 cmH2O和PEEP 0 cmH2O [31]。通过EIT评估各侧肺内关闭的气道和开放的气道分布情形，以及两肺之间的通气情形（生物创伤AiCLOSE研究，Biotrauma AiCLOSE Study，ClinicalTrials.gov Identifier: NCT05196074)。
EIT有其局限性。首先，该技能仅供应特定肺区域的横断面评估(可能与全肺不同)，且仅捕获腹侧-背侧区域通气分布。第二，它须要特定的设备，目前还没有得到广泛运用，且数据的获取费时。末了，关于确定最佳PEEP水平的EIT目标参数仍缺少共识。这种以EIT为辅导的通气策略对进一步降落ECMO期间VILI的获益值得进一步研究。
4.2跨肺压辅导策略
平台压是对肺施加压力的压力梯度的替代指标，即跨肺压。由于胸膜压与食管压干系，因此食管测压仪可用于打算呼气末跨肺压。这种以压力为导向的最优化PEEP策略可以限定肺不张，并将肺过度扩展的风险降至最低。它已被用于确定适宜ECMO的患者(即只管有最佳PEEP，但仍存在难治性低氧血症)[20]或优化ECMO的PEEP[32]。在后项研究中，接管VV-ECMO治疗的患者被随机分配接管跨肺压辅导通气(n = 52)或肺安歇策略(n = 52)[32]。与肺安歇组比较，跨肺压辅导组的撤机成功率较高，60天去世亡率显著较低(33% vs. 54%， p = 0.03)， ECMO上机韶光较短(p = 0.004)。然而，在ARDS患者中，跨肺压辅导策略仍存在争议，且在EPVent-2试验结果中不支持[33]。
4.3其他方法
肺脏超声可用于辅导ARDS患者机器通气的设置，床旁评估肺复张情形[34]。在一系列接管常规机器通气的ARDS患者中，肺部超声评分的变革与PEEP勾引的呼气末肺容积增加干系，并且在接管ECMO治疗的18例患者中，也与打算机断层扫描(CT)数据显著干系。
肺复张与肺膨胀(R/I)比值是最近开拓的一种评估肺复张潜力的工具。它的打算方法是运用高PEEP后复张肺的顺应性与在较低PEEP下丈量的呼吸系统的顺应性的比值。该参数可以在ICU床旁利用任何呼吸机轻易丈量，并可能有助于优化呼吸机设置，特殊是PEEP[37]。到目前为止，还没有这一参数在极低潮宇量的ECMO中的研究。
5 ECMO期间的俯卧位
俯卧位是中重度ARDS患者的有效的一线干预方法[38]，且应在考虑利用ECMO之前逼迫履行。然而，只管ECMO期间俯卧位通气的运用越来越多，尤其是在2019冠状病毒病(COVID-19)大盛行期间，这一操作仍存在争议。几项不雅观察性研究和最近的一项荟萃剖析表明，在ECMO期间俯卧位是可行的、安全的，且可加快ECMO撤机并改进结局[39,40]。迄今为止，缺少随机对照试验、担心意外脱管以及照顾护士职员培训困难仍旧是该操作在ECMO患者中推广利用的障碍，尤其是在ECMO容量较低的中央。正在进行中的PRONECMO随机对照试验(ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04607551)的结果可能有助于阐明ECMO患者俯卧位的适应证。
6 ECMO气体交流目标
关于接管ECMO支持的ARDS患者的氧合、二氧化碳或pH的管理，目前尚无循证指南。只管低氧血症和高氧血症均与去世亡率增加干系[41]，低氧血症和高碳酸血症的安全范围尚未确定。在得到更多数据前，EOLIA试验中履行的气体交流目标(PaO2 65-90 mmHg;PaCO2 < 45 mmHg)[3]最常被推举。由于目前的ECMO膜可显著降落机器通气强度，并在残余肺功能极低的情形下确保充分的气体交流，因此呼吸机FiO2应降落至最低值。此外，在低通气-贯注比的肺区域，高浓度的FiO2可能导致脱氮性肺不张，尤其是当低PEEP时[42]。末了，ECMO启动后应避免高碳酸血症的快速纠正，因其与神经系统并发症的发生干系[43]。
7 ECMO撤机过程中的机器通气
目前，ECMO撤机过程中机器通气的关注较少。在EOLIA试验中，当“临床、放射学、气体丈量和肺顺应性改进”时，患者转为容量赞助掌握通气，潮宇量设置为6 ml/kg[3]。最近，在一项含83例ECMO撤机患者的系列中，在扫气试验期间潮宇量、心率、通气比和食管压力颠簸较大的患者安全分开VV-ECMO的可能性较低[44]。如前所述，ECMO期间的俯卧位也可能有助于脱机。
8结论
ARDS患者ECMO治疗期间的机器通气应以降落VILI程度为目标。然而，在ECMO治疗过程和撤机阶段应如何调度特定的呼吸机变量仍须要进一步的研究来确定。在此之前，EOLIA呼吸机设置[3]不失落为一个合理的选择。
参考文献：略
