寻找肺保护性通气的最佳PEEP

作者:邓彪[1] 
单位:湖南常德市第一中医医院[1]

引言

  对于急性呼吸衰竭的患者,机械通气可能会挽救生命。然而,对应的它也可能导致呼吸机引起的肺损伤(VILI),这可能增加发病率和死亡率。肺保护性通气通常指通过限制潮气量和吸气压力来限制VILI的机械通气策略。自1938年首次描述呼气末正压(PEEP)在肺水肿患者中的应用以来,呼气末正压(PEEP)对肺保护的作用也受到了广泛的研究和争论。


  早期临床使用呼气末正压通气旨在改善动脉氧合。Ashbaugh等人在对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者的研究中开创性提出呼气末正压通气可以改善动脉氧合减轻肺水肿。大约在同一时间,Faridy等人证明低水平的PEEP可以减少离体犬肺正压通气相关的表面张力的降低。这可能是第一个对PEEP潜在肺保护作用的报道。随后,对动物模型进行了大量描述,展示了机械通气的有害影响以及PEEP的潜在益处。来自Webb 和 Tierney 的这些实验中最著名的实验描述了在接受高压通气的大鼠中通过使用PEEP减轻肺损伤。在这些报告之后,设定PEEP的目标从仅仅改善动脉氧合转为肺保护。


  这篇综述的目的将是描述PEEP如何促进和预防VILI,并讨论当前针对优化PEEP的不同策略的证据。


呼吸机致肺损伤与呼气末正压

  VILI是由施加于肺实质的压力过大导致的,这种力可能在低或高肺容量时发生。在吸气过程中,过高的压力和容量与吸气末高跨肺压有关,这会导致损害性的伸展和肺泡过度扩张。在呼气气道压力和容量较低时,不稳定的肺泡可能反复打开和塌陷,每次呼吸都会导致肺泡和远端小气道水平的表面活性剂功能障碍和实质剪切损伤。急性呼吸窘迫综合征浸润的异质性可能进一步导致肺损伤,这是基于一个理论模型,该模型表明充气肺和非充气肺边缘的肺应力显著放大(应力升高者)。此外,这些肺不张区域减少了可用于潮式呼吸的肺容量,增加了通气肺区域的肺应变,因为潮气量优先分布到这些区域。所有这些机制都可能导致间质和肺泡水肿、透明质膜的形成和炎症介质的释放,从而导致全身细胞损伤和随后的多器官衰竭。呼气末正压通气的应用可以通过提供压力来保持肺泡的开放,通过保持开放的充气肺泡从而防止反复的开放和塌陷。PEEP的应用可通过在呼气期间保持肺泡开放来防止呼吸周期反复开放和塌陷。通过保持通气的肺泡更开放,PEEP还可以促进更均匀的通气,这可以减少局部过度膨胀,减少充气和塌陷肺边缘的压力。PEEP还可以通过减少肺萎陷来减少肺内分流,从而改善动脉低氧血症。然而,PEEP对肺实质和循环系统的潜在不利作用抵消了PEEP的这些有益作用。呼气末正压通气可能导致吸气末压力和容积增加,从而导致肺泡过度膨胀和肺压力增加,从而导致肺损伤。在吸气时如果超过肺泡的开放压,则会发生肺泡开放。肺复张使用高吸气压力来重新开放肺。然而,peep只有在高于肺泡关闭压的情况下,才能维持补充肺泡的开放。如果peep不够高,肺泡将再次塌陷,潮气量将在较小比例的开放肺分配,从而导致过度膨胀损伤。此外,即使当额外的肺泡保持打开时,充气肺泡的体积也可能比新打开的肺泡增加更多。因此,PEEP可能主要导致肺泡复张,或者主要是肺泡过度扩张,或两者兼而有之。如果PEEP的增加无法补充足够的肺组织,则动态和静态的吸气末期肺部压力会增加,并可能加重肺损伤。高水平的peep也可能通过增加胸内压力而产生负面的血液动力学影响,这会阻碍静脉回流并降低心输出量。peep还可以通过压缩肺泡血管来增加肺泡死腔和肺血管阻力。最终,peep对肺和心脏的净影响将由复张肺的大小、peep水平和相关潮气量的大小决定。


设定呼气末正压的方法

  几十年来,设定最佳呼气末正压通气的哲学已经从靶向动脉氧合发展到尽可能多地打开肺,再到平衡过度膨胀和衰竭的个体化方法。然而,到目前为止,还没有单一的呼气末正压滴定方法显示能改善临床结果,如死亡率。在此,我们将回顾设置呼气末正压通气的潜在方法,这些方法可以考虑用于临床。


维持动脉氧合

  从对急性呼吸窘迫综合征的最初描述来看,使用呼气末正压通气的主要目的是通过减少肺内分流来改善动脉供氧。在PEEP水平相对较低(5-10 cmH2O)的情况下,早期临床医生能够在大多数患者维持可接受的动脉氧合的同时保持FiO2 70%或更低(FiO2过高可导致氧中毒引起的肺损伤)。Suter等人测量了不同PEEP水平下的氧气输送,并证明当呼吸系统顺应性最大化时,氧气输送最大化。通常可参考的目标动脉氧合是基于ARDS网络推荐的PEEP / FiO2表。此表的方法是分步调整PEEP和FiO2,以达到适当的动脉氧合。它是由专家共识讨论推荐的,涉及如何平衡较高的PEEP对血液动力学的负面影响和较高的FiO2时的氧毒性。这种PEEP通气方法被用于所有在美国国立卫生研究院急性呼吸窘迫综合征网络试验中登记的患者,比较了低潮气量和高潮气量。观察到的死亡率差异可能归因于与潮气量减少相关的过度膨胀VILI的减少,而不是peep策略。尽管如此,PEEP/FiO2表已成为评估PEEP滴定策略的试验的常用工具。


  然而,在临床实践中,PEEP水平低于ARDS网络PEEP/FiO 2表是很常见的。在一项针对全球459家ICU登记的ARDS患者的大型流行病学研究中,轻度至重度急性呼吸窘迫综合征的呼气末正压通气平均值分别为7.4至10.1 cmH2O。即使对于FiO2(80-100%)的严重低氧血症患者,PEEP中位值仍保持在10 cmH2O左右,这表明临床医生能够在这些低水平PEEP下达到其预期的氧合目标。这是否有益于ARDS患者尚不清楚。在多中心儿科ARDS回顾性分析中,PEEP水平低于ARDS网络PEEP / FiO2表得出的患者的死亡率高于PEEP水平等于或高于该表建议的患者。

肺开放策略

  肺开放策略的目的是打开并维持塌陷的肺泡,以促进均匀通气并消除塌陷和再张开损伤。因此,相对于较低的PEEP,较高的PEEP常常被认为是一种最小化VILI的策略。考虑到这一点,在两项大型试验中比较了较高相对较低的PEEP/FiO2表,但未能显示死亡率的任何差异。第三项临床试验比较了增加PEEP直到吸气平台压力接近28-30 cmH2O的较高PEEP策略和PEEP 5-9 cmH2O的“最小膨胀”策略。同样,尽管更高的peep通气策略与更多的无呼吸机和无器官衰竭日相关,但该试验也未显示死亡率的差异。此外,最近对评价高、低PEEP策略的8项临床试验进行的Meta分析显示,较高的PEEP与改善的临床结果之间没有任何关联。对这些结果的一个看似合理的解释是,在可复张肺较多的患者中,较高PEEP的有益效果被可复张肺很少的患者中PEEP的有害影响所抵消。为了支持这一假设,对两项较高的PEEP研究进行的二次分析表明,PEEP(一种成功肺复张的潜在替代物)增加后的氧合增加与死亡率的降低有关。最后,对三个初始PEEP较高试验进行的个体患者数据荟萃分析表明,PaO2/FiO2小于200 mmHg的患者具有较高PEEP的死亡率较低,而PaO2/FiO2为200-300 mmHg且较高的PEEP患者与较低PEEP相比具有较高的死亡率。据推测,基线PaO2/FiO2是复张能力的替代指标,因为病情较严重和低氧血症的患者可能有更多的肺不张可供复张。根据个体数据荟萃分析的结果,最新的ATS / ESICM / SCCM ARDS机械通气指南中提出了有相应条件的建议,建议中度或重度ARDS患者应提高PEEP而不是降低PEEP。但是,最近的两项临床试验进一步挑战了肺开放策略以及中度至重度ARDS患者较高PEEP与较低PEEP的优势。肺泡复张试验(ART)的调查者测试了一种策略,该策略由最初气道压力高达60cmH2O的肺复张和PEEP递减滴定组成,与ARDS Network 低 PEEP/FiO2表相比,该滴定将PEEP设定在呼吸系统最大顺应性点之上2 cmH2O。他们的研究表明,肺开放组的死亡率更高,有几例患者在干预过程中出现新的循环衰竭或气压伤。同时,同时,PHARLAP试验比较了通过分阶段肺复张和PEEP递减滴定设定最佳PEEP在血氧饱和度脱饱和之前的最大肺复张策略与ARDS网络的较低PEEP / FiO2表未发现任何显着性死亡率差异。但是,在ART研究发表后证明对肺开放组有害的情况下,该研究很早就中止了研究。


鱼和熊掌不可兼得

  目前,五项较高PEEP通气策略与较低PEEP通气策略的临床试验未能证明肺开放策略的任何益处,一项试验显示有潜在危害。基于这些结果,越来越清楚在重症治疗中更高的PEEP不能再无差别地应用于ARDS患者。如前所述,高PEEP的潜在效益与肺泡复张的潜力直接相关。参与PEEP应答者(患者较高PEEP时肺复张)和PEEP无反应者(患者较高PEEP时不复张大量肺泡或肺泡过度充气)治疗效果的异质性,有可能混淆所有现有的高PEEP试验。因此,使用机器计算对ART实验进行的二次分析发现尽管没有在任何患者群中发现肺开放策略的显著益处,但以肺炎和使用升压药为特征的患者群,这些患者在采用肺开放策略时具有最高的相对死亡率风险。相比之下,在PHARLAP试验中亚分析表明,干预组中PEEP“应答者”的无呼吸机天数显着增加,而住院时间缩短。peep通气“应答者”被定义为在开始更高peep通气策略后的最初48小时肺顺应性改善的患者。


识别PEEP应答

  PEEP应答者也可以通过直接肺活量测定法、P-V曲线或氮气冲洗法测量PEEP增加时肺体积的实际变化来识别。已经另外提出了几种成像技术可供选择,包括计算机断层摄影(CT),肺部超声和电阻抗断层摄影(EIT)来评估肺复张。在低和高PEEP水平下进行的CT扫描,以确定肺密度和通气量在较高PEEP水平下的变化,是一种科学的、严格的评估肺再复张能力的方法。但是,在危重病人的床旁使用行之有效的方法(CT和肺活量测量)很少可行或不可行,而未经证实的方法(例如EIT和超声检查)则需要在实施之前进行进一步测试。此外,一项基于潜在复张能力的放射评估将患者随机分为高PEEP策略和低PEEP策略的研究表明,基于它们的影像高达21%的患者被错误分类,并且与正确分类组相比,错误分类亚组的患者死亡率显著更高。因此,评估肺复张能力的方法最终必须是ICU操作者可以接受的,也就是说,不是劳动密集型、不昂贵、并且高度可靠的。监测生理终点的组合可能最终提供一种可行而有效的方法来评估复张能力。Grasso等人证明PEEP增加肺容积也与氧合和顺应性改善有关。Goligher等人证明PEEP引起的氧合改变与死亡率有关,尤其是在中度严重ARDS患者中。同样,Amato等人证明只有同时降低驱动压(即增加肺顺应性),PEEP的增加才能降低死亡率。因此,就像氧合增加,顺应性增加或驱动压降低一样,可能是临床上有用的肺复张替代指标,有助于识别PEEP应答者。


向应答者提供高正peep,向无反应者提供低peep

  至少,一种更个性化的策略将为应答者提供更高的PEEP,为无应答者提供更低的PEEP。Chiumello等人比较了四种不同的床旁PEEP滴定方法,包括使用PEEP/FiO2表、受平台压、应力指数和跨肺压限制的肺开放策略。PEEP/FiO2表是唯一一种持续向患有严重ARDS和CT复张能力较强的患者提供较高PEEP,而为轻度ARDS和复张能力较差的患者提供较低PEEP的策略。但是,值得注意的是,最近和以前的研究表明,PEEP无应答者为防止过度扩张损伤可能需要的水平甚至比ARDS net 低PEEP / FiO2表所提供的水平更低。最好的方法是确定准确的PEEP,在不使肺的其他部分明显过度膨胀的情况下维持肺开放。最近发布的食道压力导向通气-2(EPVENT-2)试验旨在实现这一目标,其目标以呼气末跨肺压为目标,同时使吸气末跨肺压保持在安全阈值以下。尽管最初的初步研究EPVENT-1是有希望的,但较大的二期研究并未证明以跨肺压导向的PEEP通气策略和基于表格的高PEEP通气策略在临床结果上有任何差异。这些结果可能与以下因素有关:各组之间应用的PEEP缺乏离散,对照组之间的差异以及与通过食管导管测量跨肺压有关的技术困难。如前所述,EIT有很大的潜力为肺泡过度膨胀和塌陷之间的平衡提供实时量化。术中EIT引导PEEP与低剂量固定PEEP相比,术后肺不张少。然而,这项研究并没有评估其他临床上的重要结果。同样,滴定PEEP以优化驱动压或肺顺应性,可提供生理上个性化的PEEP水平。然而,这些方法需要前瞻性测试来评估可行性和对临床结果改善。


结论

  优化肺保护性通气呼气末正压通气的最佳策略仍未确定。由于没有一种单独的设置PEEP的方法被证明是优越的,使用PEEP/FiO2表来保持足够的氧气目标可能是完全合理的。然而,考虑到PEEP对VILI的潜在影响,我们建议考虑根据个人的呼吸力学调整PEEP通气,以优化顺应性或驱动压。鉴于最近四项试验的阴性结果和一项试验的有害作用,应放弃对所有患者随意使用较高的PEEP。我们建议未来的试验将重点放在确定可行的肺复张方法上,并根据肺复张的潜力随机选择合适的策略。目前,寻找最佳PEEP的工作仍在继续。


文章来源:重症医学公众号


    2020/1/13 12:30:12     访问数:82
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