俯臥位通氣治療急性呼吸窘迫綜合征研究進展

劉笑雷，張國強

(衛(wèi)生部中日友好醫(yī)院急診科，北京 100029)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是一種較常見的內科急危重癥，常見的原因有嚴重感染、嚴重創(chuàng)傷、休克、手術、誤吸等，以嚴重的低氧血癥為臨床特征，主要的治療目標包括治療原發(fā)病、糾正危及生命的低氧血癥、肺保護等。目前機械通氣成為治療ARDS的主要手段之一，采用保護性的肺通氣策略，包括小潮氣量、限制性的平臺壓、適宜的呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure，PEEP)等。俯臥位通氣作為一種特殊的通氣方式可以顯著改善ARDS患者的氧合，近些年許多學者對俯臥位通氣治療ARDS的生理效應、改善氧合的機制、與呼吸機相關肺損傷的關系等進行了研究，本文現(xiàn)針對此做一綜述。

1 俯臥位通氣的生理學效應

1.1 肺不張與肺通氣 正常情況下，肺泡的直徑取決于跨肺壓，即肺泡內壓與胸膜腔壓力之差，跨肺壓越大，肺泡直徑越大。仰臥位時，跨肺壓存在壓力梯度，原因可能與下列因素有關:肺重量、心臟壓迫、膈肌向胸腔移位以及胸壁、肺的力學性質和形狀［1］。ARDS患者肺間質明顯水腫，肺重量增加，對重力承受區(qū)的背側肺組織壓迫更明顯。Malbouisson等研究發(fā)現(xiàn)，相對于正常人，ARDS患者心臟更大，導致重力承受區(qū)肺組織的胸膜腔內壓升高，跨肺壓減小，引起肺組織不張［2］。ARDS患者機械通氣時大多需要鎮(zhèn)靜，鎮(zhèn)靜狀態(tài)下膈肌緊張度下降，對腹腔內容物的約束減弱，腹腔內壓大于胸腔內壓，造成膈肌向胸腔移位，對背側近膈肌的肺組織有壓迫。肺、胸壁的順應性以及形態(tài)對局部跨肺壓有影響，有研究顯示，在ARDS患者中近似三角形的胸廓形狀相對于近似方形的胸廓形狀更容易導致肺組織不張［3］。由于上述原因，ARDS患者仰臥位時，背側比胸側肺組織不張更加明顯，因此在機械通氣時大部分氣體通向胸側肺組織。Gattinoni等研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者仰臥位通氣PEEP 0 cmH2O時，上下兩部分肺組織通氣量之比為 2.5 ∶1［4］。

俯臥位通氣時，肺重量對背側肺組織的壓迫解除;同時有研究顯示，俯臥位時心臟對肺組織壓迫遠小于仰臥位時［5］，俯臥位時腹腔內壓下降，膈肌向胸腔的移位減少，對肺組織的壓迫減少。另有研究顯示，俯臥位通氣時胸側胸壁的順應性下降，而背側胸壁順應性改善，使整體胸壁順應性更加一致［6］。因此ARDS患者俯臥位通氣時，上述引起跨肺壓壓力梯度的因素解除，跨肺壓壓力梯度消失，跨肺壓更加一致，使背側原本不張的肺組織復張，從而使整體肺組織的通氣更加一致，避免了胸側的肺組織過度通氣。

1.2 肺組織灌注 正常人仰臥位時，肺組織血流灌注從胸側非重力承受區(qū)到背側重力承受區(qū)逐漸增加，重力作用參與了肺組織血流灌注梯度的形成［7］。但是有研究顯示，在同一水平面的肺組織可以有顯著的血流灌注差異［8］，因此可以推斷，重力作用并不是引起肺組織血流灌注梯度的唯一因素，其他可能的因素包括背側肺組織有更高的血管傳導性等。ARDS患者肺組織血流灌注梯度可能受一些因素影響，包括低氧血癥導致的血管痙攣、血管內微血栓形成以及血管受壓閉塞等。但是在仰臥位時，ARDS患者背側重力承受區(qū)的肺組織血流灌注仍占全肺血流灌注的大部分［9］。Nyren等對健康人研究發(fā)現(xiàn)。仰臥位通氣時重力承受區(qū)的背側肺組織灌注占優(yōu)勢，但是俯臥位通氣時，重力承受區(qū)的胸側肺組織灌注并不占優(yōu)勢，而是全肺血流灌注更加均一［10］。由此可見，俯臥位通氣時肺組織的血流灌注更加一致，而非集中于重力承受區(qū)的胸側肺組織。

2 俯臥位通氣改善氧合的機制

導致ARDS患者低氧血癥的主要因素是通氣/血流(V/Q)的異常，仰臥位通氣時，背側不張的肺組織更多，而血流灌注則在背側肺組織占優(yōu)勢，因此背側肺組織只有灌注而無通氣，造成背側血流灌注存在肺內分流;胸側部分肺泡過度通氣，血流灌注不足，導致死腔通氣(VD)增加。Mentzelopoulos等研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者俯臥位通氣時肺內分流及VD可以分別減少21%～50%及20%～47%，V/Q明顯改善［11］。Gattinoni等研究發(fā)現(xiàn)，首次俯臥位通氣時PaCO2下降超過1 mmHg的ARDS患者死亡率低于PaCO2無下降的ARDS患者，提示俯臥位通氣可以減少 VD，且 VD的減少與患者的預后更加相關［12］。俯臥位通氣時，ARDS患者通氣量并無明顯增加，但跨肺壓壓力梯度消失，肺泡通氣更加一致，同時肺內血流灌注也更加一致，因此V/Q大大改善，肺內分流及VD均減少，氧合改善。

3 影響俯臥位通氣效果的可能因素

目前可將ARDS患者對俯臥位通氣的反應分為3類:①俯臥位通氣時氧合無改善;②俯臥位通氣氧合改善且恢復到仰臥位時效果仍有保留;③俯臥位通氣時氧合改善但恢復到仰臥位時效果消失。后兩類ARDS患者，即俯臥位通氣時氧合有改善的大約占70%［13］。目前預測ARDS患者對俯臥位通氣的反應比較困難，但有些因素可以對我們預測是否會有氧合改善提供幫助，包括肺影像學及ARDS病因、ARDS的病程及低氧血癥的嚴重成度、胸腹壁的力學性質等。

3.1 肺影像學及ARDS病因 根據(jù)CT掃描的結果，可以將ARDS患者肺內病變的形態(tài)分為3類:①大葉性病變，病變累及某一肺葉或肺段，并局限于此;②斑片性病變，肺內多個肺葉或肺段出現(xiàn)斑片狀滲出;③彌漫性病變，肺內彌漫性的滲出。Galiatsou等研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)CT檢查結果，肺內彌漫性滲出與局限性滲出的ARDS患者，俯臥位通氣時氧合均有改善，但局限性滲出的ARDS患者俯臥位通氣PaCO2有明顯下降，且肺順應性明顯改善，而彌漫性滲出的ARDS患者則無上述變化［14］。根據(jù)ARDS的病因可將ARDS分為原發(fā)性(肺內病變引起的)及繼發(fā)性(肺外器官引起的)，有研究顯示原發(fā)性ARDS患者以肺內實變?yōu)橹鳎^發(fā)性ARDS患者為彌漫性的肺不張，對肺復張手法及PEEP有更好的反應［15］。因此，繼發(fā)性ARDS患者可能對俯臥位通氣有更好的反應。由此可見，肺內局限性病變及繼發(fā)性的ARDS的患者對俯臥位通氣的反應可能優(yōu)于肺內彌漫性病變及原發(fā)性的ARDS患者，因此，肺部的影像學檢查及ARDS的病因對預測患者對俯臥位通氣的反應有一定價值。

3.2 ARDS的病程及嚴重程度 ARDS早期主要以肺間質滲出、水腫為主，此時不張的肺組織較多，對俯臥位通氣的反應較好;而隨著病情進展，肺泡間隔與透明膜處纖維組織逐漸沉積，發(fā)生肺纖維化，此時患者對俯臥位通氣的反應差。Blanch等研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者早期對俯臥位通氣的反應好于后期，而且病情嚴重(低氧血癥、高碳酸血癥更明顯)的患者，俯臥位通氣時氧合指數(shù)的改善更明顯［16］，提示越是嚴重的ARDS患者，對俯臥位通氣的反應越好。

3.3 胸腹壁的力學性質 在原發(fā)性ARDS患者中，胸壁順應性好的患者從俯臥位通氣中受益的可能性更大［6］。有研究顯示，在俯臥位通氣的ARDS患者中，近似三角形的胸廓形狀比近似方形的胸廓形狀反應更好［3］。Mure等將橡膠氣球置于豬的腹腔中，建立腹部膨隆的模型，發(fā)現(xiàn)俯臥位通氣時腹部膨隆的豬比正常豬氧合改善更明顯，由此推斷腹部膨隆的患者對俯臥位通氣的反應更好［17］。

4 俯臥位通氣與肺損傷

機械通氣是治療ARDS的主要手段之一，但機械通氣和呼吸機的使用過程中，也可能產生和加重肺損傷，其機理主要與高容量通氣產生的高通透性肺水腫、氣道壓過高導致的張力性氣胸、肺泡反復閉合－開放產生的剪力損傷及機械通氣誘導產生的炎癥介質的大量釋放密切相關［18］。鑒于上述原因，目前對ARDS患者實施保護性的肺通氣策略已被廣泛接受，主要的方法包括小潮氣量、限制性的平臺壓、允許性的高碳酸血癥及適宜的PEEP，但關于如何操作的意見仍未完全達成一致。由高容量通氣及高氣道壓導致的肺損傷可以通過采用小潮氣量及限制性的平臺壓來避免，通過大樣本、多中心的隨機對照研究證實，上述兩種方法可以減少ARDS患者的死亡率［19］。目前采用PEEP及肺復張手法的目的主要是減少肺泡反復閉合－開放產生的剪力損傷，但如何設置最適宜PEEP仍缺乏統(tǒng)一的意見，而且肺復張手法不可避免的會導致部分肺泡過度通氣，引起高容量通氣所致的肺損傷。有研究顯示，高PEEP可以減少肺泡萎陷、改善氧合，但卻不能提高生存率［20］。

俯臥位通氣作為機械通氣的一種形式，可能對ARDS患者肺保護策略的實施提供幫助，減少呼吸機相關肺損傷的發(fā)生［21］，可能的機制包括以下幾方面:①俯臥位通氣時，由于跨肺壓壓力梯度消失，跨肺壓更加一致，使原本不張的肺組織重新開放，使整體肺組織的通氣更加均一，避免了采用高PEEP或肺復張手法引起的局部肺組織過度通氣;②俯臥位通氣時，肺組織順應性改善，降低了氣道壓力，避免了氣壓傷的發(fā)生;③俯臥位通氣可以明顯改善氧合，降低吸入氧濃度，避免了高濃度吸氧引起的氣道損傷。Nakos等通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，俯臥位通氣可以明顯減少機械通氣時肺損傷的發(fā)生，減少肺及其他器官的細胞凋亡［22］。Valenza等通過動物研究提示，大鼠進行機械通氣時，俯臥位組與仰臥位組最終均有肺損傷發(fā)生，且程度相似，但俯臥位通氣組的大鼠發(fā)生肺損傷的時間明顯晚于仰臥位組，而且俯臥位通氣組大鼠的肺內損傷分布更加均一［23］。

5 問題與展望

一般情況下俯臥位通氣可以較安全的施行，但仍有一些可能存在的并發(fā)癥及風險，包括:嚴重的面部水腫、壓瘡及致命性的管路脫落(氣管插管、中心靜脈導管等)等。雖然上述嚴重意外事件的發(fā)生率較低，但仍應引起重視，因為一旦發(fā)生，則可能出現(xiàn)嚴重的后果。Messerole等建議在俯臥位通氣前最好先評估患者可能存在的禁忌證，并制定好詳細的實施步驟，以避免意外情況的出現(xiàn)［24］。

雖然俯臥位通氣可以顯著改善氧合、減少肺損傷的發(fā)生，但目前關于俯臥位通氣是否可以改善ARDS患者的預后仍存在爭議，有些研究提示可以改善預后、降低死亡率［25］，而另一些則得出相反結論［26］，而且關于俯臥位通氣的具體操作(如:開始時間、持續(xù)時間、適應證、禁忌證等)尚無統(tǒng)一標準，仍需要進一步的大樣本、多中心、隨機對照的臨床研究以全面評估俯臥位通氣治療ARDS的效果。

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