一位身高178cm、体重95kg的 55岁男性因社区获得性肺炎和呼吸困难进行性加重而住院。他通过面罩吸入纯氧时的动脉血氧饱和度是76%，胸片显示弥漫性肺泡浸润伴支气管气影。他接受气管插管和机械通气治疗。设定的呼吸机参数包括潮气量1000 ml、呼气末正压(PEEP)5 cm H20和吸入氧浓度(Fi02)0.8。在这些通气参数下，气道峰压为50-60cmH20，气道平台压为38 cmH20，动脉氧分压是120 mmHg，二氧化碳分压是37 mmHg，动脉血pH是7．47。病人被诊断为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。一名加强监护治疗师对病人进行了评估，建议调整当前的呼吸机设置，采用一种小潮气量通气策略。

临床问题
    美国—欧洲共识会议将急性肺损伤定义为：迅速出现气体交换障碍[动脉氧分压(mmHg)与Fi02的比值<300]，在没有充血性心力衰竭的情况下出现双侧肺泡或间质浸润。急性肺损伤的发生率为86例/10万人—年，死亡率为 39%。在美国，每年估计有19.06万例急性肺损伤病例，导致7.45万例患者死亡，治疗这些病例需要360万个住院日。ARDS是一种更严重的肺损伤，定义为动脉血氧分压与Fi02的比值低于200。ARDS的发生率是64例/10万人—年，死亡率是40％-50％。导致 ARDS的常见原因有脓毒症(有或没有肺部感染灶)、创伤、误吸、多次输血、胰腺炎、吸人性肺损伤和某些类型的药物中毒。

Figure 1. Normal Rat Lungs and Rat Lungs after Receiving High-Pressure Mechanical Ventilation at a Peak Airway Pressure of 45 cm of Water.
After 5 minutes of ventilation, focal zones of atelectasis were evident, in particular at the left lung apex. After 20 minutes of ventilation, the lungs were markedly enlarged and congested; edema fluid filled the tracheal cannula. Adapted from Dreyfuss et al.8 with the permission of the publisher. 

Table 1. Settings for Positive End-Expiratory Pressure (PEEP), According to the Required Fraction of Inspired Oxygen (FIO2). 

 病理生理学特征和疗效
  从生理学上，可将急性肺损伤定义为在肺静脉静水压不升高的情况下，由肺水肿导致的急性呼吸衰竭。该综合征的特征是弥漫性肺泡损害伴肺泡—毛细血管膜通透性增加。水肿液和血浆蛋白从血管系统渗漏到肺泡腔中。巨噬细胞和中性粒细胞在肺间质中聚集，致炎细胞因子释放到肺中。肺泡中有透明膜形成。在ARDS病人中，肺表面活性物质的化学成分和功能活性可以发生改变，导致表面张力升高，并有可能促进局部肺泡萎陷。气体交换的效率急剧恶化。
    气管插管和机械通气几乎是治疗 ARDS严重低氧血症时必不可少的手段。在过去，通气的主要目标是提高动脉水平至可接受范围(原则上，动脉血氧饱和度达88%~95%，并且二氧化碳分压和pH也应正常)。这一目标在使用高Fi02和高分钟通气量时通常都可达到。潮气量相应提高。虽然各地临床实践有些差异，但通常采用10-15 ml／ kg体重的潮气量(相比之下，静息状态下自主呼吸控制时的正常潮气量是5～ 7ml／kg)。“肺复张”(即先前萎陷的肺泡重新开放)的概念被认为是进行这种大容量通气的依据。最近，人们开始认识到，机械通气虽然有可能拯救生命，但也可以导致肺损伤加重。这种现象被称为呼吸机相关性肺损伤(图1)。肺水肿和肺不张导致 ARDS病人充气的肺体积明显减少。其结果是，使用大潮气量通气治疗有可能使相对正常的充气肺区过度膨胀。由于无充气的肺组织比正常肺组织僵硬，因此，肺顺应性下降，气道压升高。过大的容量和过高的压力，以及相应的高跨肺压(气道与胸腔之间的压力差)，造成呼吸机相关性肺损伤：另外，在未充气的异常肺泡附近，正常肺泡的充气可产生很高的剪切力，从而造成肺实质损伤，即使在施加最小的压力时也如此’。肺过度膨胀的后果包括直接生理性损害 (肺泡上皮和毛细血管内皮破坏)，以及诱发炎症反应(细胞因子和其他介质释放)。一些证据表明，在呼吸机相关性肺损伤期间诱发的炎症反应有全身性后果，与ARDS病人多系统器官衰竭的发病机制有关。
    1993年，美国胸科医师学会的一次共识会议建议，在平台压≥35 cm H20的ARDS病人中，应将使用的潮气量减少，尽管这种减少可引起一定程度的高碳酸血症(有时称为许可性高碳酸血症)。这个建议主要基于来自动物研究的资料，因为当时极少有小潮气量通气的临床研究，也没有显示这种方法对转归有益的确切资料。后来有入主张使用PEEP作为一种支持氧合的手段，但也观察到过高的PEEP可能有不良作用。有关PEEP在小潮气量通气策略中的作用和最佳应用问题尚未确定，原因是缺乏研究该问题的临床试验资料。

    临床证据
提供直接证据表明ARDS病人采用小潮气量通气有潜在益处的最早一项重要随机临床试验，发表于1998年。Amato等人在53例病人中比较了常规通气与小潮气量“保护性通气”策略(图2)。常规通气采用12ml/kg体重的潮气量、低PEEP和35-38mmHg的二氧化碳分压。保护性通气采用≤6ml／ kg的潮气量、高PEEP和许可性高碳酸血症。接受保护性通气者的28天死亡率显著低于接受常规通气者(38％对 71%)。另外，保护性通气组的临床耳气压伤病例显著减少，撤机率显著提高。虽然有些人对这项研究中常规通气组的高死亡率提出批评，但被研究的病人都是病情极重者(每例病人平均有3.6个器官衰竭)。
    在随后一项由急性呼吸窘迫综合征协作网(ARDSNet)进行的更大规模研究中，861例患有急性肺损伤或ARDS的病人被随机分配接受12ml／kg或6ml／kg预计体重的潮气量进行通气支持治疗。虽然潮气量是操纵变量，但通气策略的主要目标是将气道平台压维持在30cmH20以下，因此，接受6 mi／kg预计体重潮气量通气治疗的病人组经常被称为低牵张(low-stretch)组。低牵张策略与死亡率显著降低相关 (31％对采用12ml／kg预计体重潮气量进行通气的40％)。因此，现有的最佳证据是，采用潮气量为6ml／kg预计体重的通气策略来治疗急性肺损伤或ARDS病人。
    在相同时期进行的另外3项小规模随机临床试验，没有证实小潮气量通气对急性肺损伤或ARDS病人有益。研究结果出现这种明显不一致的原因尚不清楚，但其中可能包括每项研究中常规通气所需的气道压存在差异。—些临床研究显示，伴有气道压显著升高的常规通气具有显著生存益处。这一结果表明，小潮气量通气的益处与平台压密切相关。但是，平台压与通气导致损伤危险之间的关系可能是连续性的，因为后续资料不能证实气道压低于某一阈值后就不再有害的观念。另外，有证据表明，小潮气量或低气道压的情况下仍有可能发生肺过度膨胀，这取决于充气不良或未充气肺组织的数量”。此外，正如前述，从理论上讲，高剪切力可能造成正常与异常肺组织连接处损伤，即使施加的压力低于30cmH20时也如此。

临床使用
    小潮气量通气应被用作急性肺损伤或ARDS病人的广泛危重症治疗策略之一。初始潮气量应该使用6 ml／kg预计(而非实际)体重，如在ARDSNet研究中那样。预计体重(PBW)计算如下：
    对于男性，PBW=50.0+0.91(身高厘米数-152.4)；
    对于女性，PBW=45.5+0.91(身高厘米数-152.4)。
这种处理所使用的基本理念是，它可使潮气量与肺容积的匹配关系正常化，因为已知肺容积主要取决于身高和性别。例如，一例理想体重为70ks、后来体重增加35kg的病人，其肺容积与体重为70kg时基本相同，不能仅因为体重增加而接受较大潮气量的通气治疗。
    初始呼吸频率应设在18-22次／分范围内。这一频率稍高于其他通气方案采用的频率，这种做法旨在维持足够高的分钟通气量，以防止明显高碳酸血症。然而，在使用小潮气量通气时预期会有一定程度的高碳酸血症。理想的情况下，二氧化碳分压应逐渐升高，以防止急性酸血症，并确保血流动力学稳定。有关二氧化碳分压和pH的特定目标值尚存在争论，尽管一些临床医师主张继续执行当前指南的规定，将二氧化碳分压保持在80 mmHg以下和pH保持在7.20以上。尽管有人曾经提倡使用碳酸氢钠将pH维持在可接受水平，但这种做法在理论上存在争议，在实践中极少有这种必要。事实上，在ARD SNet研究中，低牵张组患者的平均二氧化碳分压通常都可达到低于50mmHg的水平。
    在治疗初期，应根据气道平台压来评估小潮气量通气的疗效。目标是将平台压(即吸气末停顿时的压力)维持在30 cmH20或以下，如果超过该目标，则应进一步减少潮气量至最小4 ml／kg预计体重。必须引起重视的是胸壁僵硬的病人(例如有大量腹水的病人)。在这种病人中，合理的做法是允许平台压值增加到30 cm H20以上，因为这种病人的胸腔压升高而跨肺压不升高(即并不一定有肺泡过度膨胀)。对于平台压确实降到30 cmH20以下的病人，是否应该增加潮气量尚不太清楚，因为缺乏安全阈值的证据，一些专家提出，如果病人感到舒适，气体交换的目标已经达到，则平台压越低越好。
    在实施低牵张通气治疗时还需考虑最佳的Fio2。由于严重低氧血症是 ARDS的一个特征，因此，努力改善氧合状态，使目标动脉血氧饱和度达90％左右，有可能需要高水平的初始Fio2。然而，长时间使用高水平Fio2在理论上可增加氧中毒的危险，后者实际上有可能增加肺实质损害。因此，可能需要采取其他调节手段，在降低Fio2的同时改善氧合状态。方法之一是使用PEEP增加氧合，但实施这种操作时应监测气道平台压。

在ARDSNet临床试验中，两个研究组都根据事先设定的参数(表1)设定了多种Fio2与PEEP值的组合。然而，氧合水平不能很好地预测转归。在 ARDSNet临床试验中，低牵张组的氧合状态较差，尽管该组的死亡率下降。因此，一些专家建议根据肺的力学参数而不是根据气体交换情况来施行PEEP (参见后文)。
    一些替代小潮气量通气的方法要么还没有获得成功(例如部分液体通气法)，要么没有得到证明(例如高频震荡法)。然而，许多没有得到证明的策略，如肺开放(策略)保护性通气或俯卧位，在与小潮气量通气联用时可能有用，因此，这些策略不应被视为互相竞争的疗法。

    不良反应
    小潮气量通气可使二氧化碳分压升高，超过正常范围(许可性高碳酸血症)。正如上面提到的，许可性高碳酸血症可引起呼吸性酸中毒，后者可以通过增加呼吸频率以及肾脏的逐渐缓冲过程得到一定程度的减轻。许可性高碳酸血症的潜在有害影响包括肺血管收缩和肺动脉高压，交感神经系统放电增加产生的促心律失常作用，以及脑血管扩张造成的颅内压升高。然而，实验性资料表明，许可性高碳酸血症不仅安全并且还可能有益。实际上，大多数病例的血流动力学特征因儿茶酚胺释放而得以改善”。但是，对于有心脏病的病人，许可性高碳酸血症很可能应谨慎使用，而颅内压升高则是许可性高碳酸血症的相对禁忌证。
    至少在某些病人中，小潮气量通气与感觉不舒适和难以耐受的呼吸困难相关。对于这种病人可能需要使用大量镇静剂来维持病人—呼吸机同步，虽然在ARDSNet临床试验中，接受小潮气量通气治疗的病人与接受高潮气量通气治疗的病人所需的镇静药剂量相等。如果把不舒适作为一个问题来处理的话，可采取小幅增加潮气量或增加镇静剂的方法。通常可以使用短效制剂如丙泊酚使患者镇静，并且每天间断使用，以确定患者是否需要继续镇静。

不确定领域
    如上所述，通常根据低牵张通气中的Fio2来调整PEEP，正如ARDSNet临床试验中系统定义的那样。这种情况下的高PEEP水平是否有益尚未完全确定。PEEP可防止小气道和肺泡萎陷(指肺塌陷)，进一步改善氧合和通气—灌注的匹配性。高PEEP值也可以减少一种称为”肺不张伤(atelectrauma)”的现象，即肺泡反复开放和萎陷，但主要倾向于萎陷，原因是表面活性物质功能不全引起表面张力升高，或胸腔压力升高促使局部肺区萎陷。评估高PEEP作用的临床研究有关其潜在益处的结果不一致。在床旁，PEEP经常可根据每例病人的治疗反应进行调整。例如，如果在潮气量保持不变时，PEEP增加后平台压没有显著增加，则可以推断为肺 复张。相反，如果平台压的升高等于或大于PEEP的增幅，则提示还没有出现肺复张，并且可能有肺过度膨胀或局部肺过度膨胀。在肺复张的病人中，持续高压充气(指肺复张策略)，随后使用高 PEEP和小潮气量，有可能通过促进肺内充气的均匀分布而减少剪切力所致肺损伤(图3)。但是，这种特指为“肺开放(策略)保护性通气”的方法，尚未在临床试验中得到证明。
    没有急性肺损伤或ARDS的病人出可从减少肺牵张中获益。—些观察性研究的资料支持下述观念：不适当的呼吸机参数可能促进ARDS的发生。即一些病人的ARDS可能是医源性的。另外，由于偶然发生漏诊以及在患者发生急性肺损伤或ARDS后得不到恰当的处理。因此，有入主张对所有接受机械通气治疗(包括围手术期)的病人都要减少肺牵张。但是，至今几乎没有该领域的随机临床试验。

指南
    如上所述，美国胸科医师学会的—次共识会议在1993年建议对ARDS病人采用小潮气量通气治疗。此后，美国胸科医师学会、美国胸科学会或危重医学学会都未再制定有关小潮气量通气的正式指南。但是，所有三个组织都赞同2004年公布的—套称为“脓毒症生存运动”的指南，该指南由厂家赞助。这些指南的制定过程受到批评，尽管其有关机械通气的建议普遍被接受。
    脓毒症生存指南赞同采用小潮气量通气(6ml/kg预计体重)，目标是使吸气末平台压保持在30cmH20以下。这种情况下的高碳酸血症，在病人没有颅内压升高时，确实是可以接受的。 PEEP被建议用来预防呼气末肺泡萎陷和维持充分氧合。
 建议
小病历描述的病人适合采用小潮气量通气治疗，因为病人的诊断是 ARDS，并且采用常规机械通气时的气道平台压高。应该按照ARDSNet公式将潮气量降低到6ml/kg预计体重(对于该病人，计算得出的潮气量是440 ml)。我随后会将通气频率增加到20次/分，并观察由此产生的平台压和动脉血气水平，然后根据需要进行调整。对于平台压高于30cmH20的病人，我将进一步降低潮气量，降幅为1ml/kg预计体重，然后复测平台压。对于动脉血氧饱和度低于88％-90％的病人，我会试行增加PEEP来提高氧合，但平台压不超过目标值，根据每例病人的病情况，我会经常试行肺复张策略(在深度镇静和充分液体复苏的前提下持续高压充气，然后试看通过提高PEEP水中来保持肺复张并观察由此产生的平台压变化。 
   
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