潘频华教授：肺超保护性通气策略——ARDS潮气量越低越好？

潘频华中南大学湘雅医院呼吸与危重症医学科发布于2023-08-29 浏览 5743 收藏

作者：潘频华

单位：中南大学湘雅医院呼吸与危重症医学科

一、肺保护性通气策略

肺保护性通气策略是指在维持机体充分氧合的前提下，为防止肺泡过度扩张和萎缩，降低呼吸机相关性肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI）的发生率。以病理生理改变为基础的肺保护性通气是十余年来ARDS机械通气策略的重大突破，特别是2000年ARDSnet研究显示小潮气量通气显著降低ARDS患者病死率[1]，使肺保护性通气几乎成为拯救ARDS患者的“灵丹妙药”。肺保护性通气策略的核心是：小潮气量（4～6 ml/kg），低平台压（Pplat<30 cmH2O），合适的PEEP。

肺保护性通气策略已经积累了大量的循证医学证据。2019年，JAMA杂志发表了一篇荟萃分析，研究者检索并确定了10195条有关肺保护性通气的记录，经过分析，筛选了49篇可能符合纳入条件的文章，最终又筛选出25项高质量研究进行荟萃分析[2]。该文献显示：与肺开放策略、体外生命支持、高频振荡通气、俯卧位、神经肌肉阻滞剂相比，肺保护性通气策略的效果更好，降低了患者28天病死率。如果肺保护性通气策略能够联合体外生命支持、高频振荡通气、俯卧位、神经肌肉阻滞剂等策略，可进一步降低患者病死率，疗效更佳。在减少气压伤发生方面，所有干预措施之间并无显著差异。

二、肺超保护性通气策略

1. 肺超保护性通气策略的理论基础

肺超保护性通气策略（ultra protective lung ventilation strategy，UPLV）是在体外生命支持技术[体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）和体外二氧化碳清除（extracorporeal CO2 removal，ECCO2R）等]的帮助下实施超低潮气量（VT）和平台压（Pplat）【VT＜4 ml/kg PBW和Pplat<25 cmH2O】以减少VILI的一种通气策略。

Frank等[3]研究证明，当ARDS大鼠模型VT从12 m/kg降至6 m/kg时，肺损伤减少；当VT降至3 ml/kg时，肺损伤似乎进一步减少。该研究奠定了肺超保护性通气策略的理论基础。

另一项研究基于多变量Cox模型，预测了485例急性肺损伤患者平均VT增加的死亡率风险变化，结果显示：VT持续低于6 m/kg与死亡率之间呈线性关系，VT越低，肺损伤发生越少。这也提示我们，可以采取更低的VT来减少肺损伤的发生[4]。

图源：BMJ, 2012, 344:e2124.

VILI的发生机制主要为剪切力损伤、气压伤和生物性损伤。下图是机械通气波形图，在这一过程中，我们可以看到顺应性的变化。VT增大，整体输出的动能就增加，进而引起肺泡过度伸张，产生的机械能增高，肺损伤就大。如果VT降低，肺泡伸张幅度变小，产生的机械能减少，则肺损伤就小。因此，在VILI中肺顺应性的重要作用是给定的驱动压力造成的损伤共同取决于相关的肺单位的顺应性和传递的能量[5]。

【上图中阴影区域即呼吸机通气提供的机械能，相当于它传递给呼吸系统的能量】

影响VILI风险的关键因素首先是“能量（Power）”，其涉及Pplat、PEEP、气道峰压（Ppeak），这些指标决定了“Power”的大小，而它们又与应激损伤、婴儿肺、机械通气异质性、肺弹性阻力等有关，这些参数的变化与“Power”有关；此外，“Power”还与高应激频率（呼吸频率的快慢）相关，而且高应激暴露的时间也与VILI密切相关[5]。

还有研究分析了PEEP、VT、Pplat与患者病死之间的关系。如果VT 8～10 ml/kg，Pplat≤50 cmH2O，病死率高达46.8%。如果VT降至6 ml/kg，Pplat降至30 cmH2O，患者病死率降至26.4%。因此，尽可能低的VT和Pplat能够降低患者60天病死率。另外一项荟萃分析显示，死亡组与生存组之间的参数变化，生存组的驱动压（ΔP）、VT、PEEP、Ppeak、Pplat、呼吸频率（RR）、Power、弹性状态更低。所以，更低的VT、Pplat、RR、Power才能降低患者的病死率。

低VT+高RR能够降低ARDS患者的病死率。如果患者顺应性为40 ml/cmH2O，增加ΔP和RR会增加患者死亡率。因此，对于顺应性低的患者，应予更低的ΔP和较高的RR。但如果患者的顺应性为35 ml/cmH2O，降低ΔP和RR会降低病死率。ΔP与死亡风险密切相关，ΔP越高，死亡风险越高。

2. 肺超保护性通气策略是否需要体外生命支持

一项研究分析了15例中度ARDS患者肺超保护通气策略的应用，当VT降至4 ml/kg 2 h后均发生显著的呼吸性酸中毒（pH<7.25），需要ECCO2R。与基线相比，ΔP（Pplat-PEEP）在前2天内显著降低（P＜0.05），呼吸系统顺应性的数值无显著差异，4例患者接受俯卧位通气，2例患者接受ECMO，3例患者死亡。该研究显示，在更低的ΔP情况下，容易产生呼吸性酸中毒。配合体外生命支持技术（如ECCO2R）有利于降低二氧化碳潴留，改善呼吸性酸中毒。因此，肺超保护性通气策略联合体外生命支持技术能使患者获益[6]。

3. 肺超保护性通气策略的利与弊

120 mmHg的二氧化碳分压水平会导致线粒体功能障碍，持续高碳酸血症降低了巨细胞的抗病毒活性，增加了患者因细菌感染导致死亡的风险，也会导致颅内压升高。因此，酸中毒可导致ARDS患者不良预后。高RR能否缓解高碳酸血症？国外有研究显示，35例中重度ARDS患者肺超保护通气呼吸性酸中毒采用高RR得以缓解。第2天，V_T从中位数6.0 mI/kg PBW降至4.1 mI/kg PBW，RR从28次/min增加至40次/min（使用神经肌肉阻滞剂）；65%的患者在第2天VT能够达到4.2 mI/kg，但32%的患者出现严重的酸血症（pH 7.15），6%的患者出现急性肺心病[7]。所以，增加RR并不能改变肺超保性通气策略引起的高碳酸血症的发生。一旦出现高碳酸血症，可引起持续的酸中毒，肺血管阻力增加，导致肺动脉高压，进而出现右心压力增加，右心功能不全，患者预后不良。肺超保护性通气因低VT导致的呼吸驱动增强，通常需要深度镇静和神经肌肉阻滞，可使机械通气时间延长，隔肌废用性萎缩和ICU获得性虚弱，还可能导致肺不张及萎陷[8]。

因此。肺超保护性通气策略既有利也有弊。有利之处在于其能够降低VILI（低VT和Pplat），弊端在于其导致通气不足引起呼吸性酸中毒、右心功能不全、肺不张/萎陷，且需要深度镇静，导致ICU获得性虚弱[9]。因此，我们要综合评价肺超保护性通气策略的临床应用，可与体外生命支持技术联合应用。

处理策略：①增加呼吸频率，作用有限，因其会增加VILI；②减少Y端管路无效腔而降低解剖无效腔，但作用有限；③ECMO，效果确切；④ECCO2R，仍需更多RCT加以证实。

4. 体外生命支持下的肺超保护性通气策略

有关ECMO支持下的肺超保护性通气策略的有效性已经开展了多项前瞻性及回顾性研究，现有循证医学证据均支持肺超保护性通气策略联合ECMO。一项国际多中心前瞻性队列研究显示，ECMO联合肺超保护性肺通气策略能够改善PEEP、ΔP、Pplat、PaCO2[10]。另有研究显示，ECMO联合肺超保护性通气策略能够将PaCO2、RR、VT控制在较好的水平[11]。

体外生命支持下的肺超保护性通气策略能够降低VILI（低VT、Pplat和RR），改善患者右心功能，保持足够的气体交换，减轻对深度镇静的依赖，能否减少ICU获得性虚弱仍需进一步研究。但其也可能导致溶血、大出血、感染、机器相关并发症及插管相关并发症^[12]。临床中需要密切监测。

5. 肺超保护性通气策略的目标

（1）Pplat：<24 cmH2O【如果可行，可以更低】。

（2）ΔP：<14 cmH2O。

（3）VT：≤4 ml/kg PBW【通常可以更低，根据Pplat确定】

（4）RR：≤10次/min【通常需要镇静甚至神经肌肉阻滞剂，可以适当提高ECMO流量来实现】

（5）PEEP：≥10 cmH2O【基于EOLIA试验的非反对证据，可能进一步需要个性化设置】。

（6）FiO2：0.3～0.5【如果体外生命支持不足以达到可接受的氧合水平，则可能需要提高FiO2。以足够的氧输送为主要目标，而非SaO2】。

6. 患者的选择

一项二次分析1202例ARDS患者（来自5项RCT研究）VT高低与60天死亡风险的研究，使用贝叶斯多变量逻辑回归模型评价VT策略和呼吸系统弹性的60天死亡率风险评估，发现弹性>3 cmH2O/（ml·kg）的ARDS患者60天死亡风险明显增高，低VT可显著降低60天死亡风险[13]。

另外一项包含4项研究共3252例患者的荟萃分析结果显示，机械通气患者中ΔP升高与ARDS死亡率显著增加相关（RR 1.44，95%CI 1.11～1.88，I2=85%）。另一项基于3562例ARDS患者通气参数数据的多层次的中介分析显示，在所有通气参数中，ΔP与ARDS的生存率相关性最强[14]。

如果患者的呼吸系统弹性>3 cmH2O/（ml·kg），ΔP≥15 cmH2O，则发生VILI的风险极高，此类患者应予肺超保护性通气策略[15]。

三、未来的研究方向

未来我们应对肺超保护性通气策略进行更深入的研究，例如有无引发酸中毒低氧以及体外生命支持相关并发症，计算机风险评估建模及临床验证，联合俯卧位的风险与收益RCT研究，目标患者的预测富集策略与最佳体外生命支持设置，自主呼吸保留的强度与启动点，等，这些问题需要我们进一步探索。

参考文献

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作者简介

潘频华教授

中南大学湘雅医院呼吸与危重症医学科主任
中国医师协会呼吸医师分会全国委员
中华呼吸分会呼吸危重症学组副组长
中国抗癌协会肿瘤呼吸分会常委兼秘书长
中国康复医学会呼吸康复专业委员会常委
中国优秀呼吸医师奖获得者
国家呼吸区域医疗中心（湖南）主任
湖南省医学会呼吸病学分会主任委员
湖南省预防医学会呼吸病预防与控制专委会主委
呼吸疾病智能诊疗技术湖南省工程研究中心主任

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