VV-ECMO过程中保留自主呼吸

刘辉河南省人民医院呼吸与危重症医学科发布于2024-06-19 浏览 985 收藏

作者：刘辉

单位：河南省人民医院呼吸与危重症医学科

一、概述

静脉-静脉体外膜肺氧合（VV-ECMO）的应用场景主要包括急性呼吸窘迫综合征（ARDS）治疗新策略、慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）/重症哮喘持续状态治疗策略的改变、VV-ECMO支持下的高风险手术治疗、肺移植桥梁等待肺源、终末期肺病患者姑息性维持生命。

“VV-ECMO过程中是否保留自主呼吸”这一问题更多是在ARDS治疗过程中被探讨。急性肺损伤（ALI）/ARDS年患病率分别在79/10万和59/10万，院内死亡率为38.5%，美国每年因ALI/ARDS死亡19100人，严重感染时ALI/ARDS患病率高达25%～50%，大量输血患病率可达40%，多发性创伤达11%～25%，严重误吸为9%～26%。

自1967年Ashbaugh等首次提出ARDS定义起，该定义至今已历经4次变迁。2012年柏林定义被广为接受（表1）。

注：a胸部X线片或CT；b如海拔超过1 km应进行校正PaO2/FiO2×（大气压/760）；c轻型患者可考虑无创通气。

2023年ARDS定义再次更新，拓宽了ARDS的诊断范围。在以下四方面进行了更新，①不需要插管：HFNO＞30 L/min或PEEP≥5 cmH2O下进行无创通气（NIV）/持续气道正压通气（CPAP）；②胸部影像学：胸部X线片/CT或训练有素的操作人员进行的超声检查证实的双侧肺部浸润影；③对低氧血症：PaO2/FiO2≤300 mmHg或PaO2//FiO2≤315 mmHg且SpO2≤97%。④在资源有限情况下，不需要PEEP、氧气流量或特定的呼吸支持设备来诊断ARDS。新版定义可能对于既往不诊断的相对轻/中症患者，高流量吸氧浓度达到80%～90%，未行有创通气。但此类患者一旦插管后，其呼吸支持参数和力度可以达到ARDS诊断标准。这部分患者不在我们讨论的要启动ECMO的范围之内。根据ARDS不同的病情严重程度，采取相应的治疗策略（图1）。

图1 ARDS的治疗策略

二、ARDS患者保留自主呼吸的

优缺点

ARDS患者的呼吸支持策略包括保护性肺通气、肺开放/复张、俯卧位通气、一氧化氮吸入治疗、高频振荡通气。2020年发表在The New EnglandJournal of Medicine 杂志的文章表明小潮气量能够降低ALI/ARDS患者死亡率。2010年发表的另一项研究发现肌松剂可改善重度ARDS患者预后。对于ARDS重度患者，我们在临床上的治疗是深镇静、镇痛，消除自主呼吸，如果效果不佳，再使用肌松剂。也有很多研究探讨了重度ARDS患者保留自主呼吸是否有益，然而目前绝大多数的研究指出在ARDS机械通气治疗中保留自主呼吸增加呼吸机相关肺损伤（VILI）的发生率，主要原因在于当出现严重呼吸窘迫时，跨肺压升高，进而导致肺损伤。另外，自主呼吸产生呼吸摆动导致肺损伤。

ARDS患者机械通气保留自主呼吸真的是百害而无一利吗？也不尽然。

1. 保留自主呼吸的优点

保留自主呼吸有很多优点，例如：促进肺复张，促进肺内气体再分布，促进肺内灌注再分布，防止机械通气相关性膈肌功能障碍（VIDD）的发生，改善血流动力学和组织灌注，减轻肺损伤和肺部炎症反应，等。

（1）促进肺复张：当ARDS患者进行机械通气时，仰卧位跨肺压使重力依赖区肺不张；另外，全身炎症反应也会导致表面活性蛋白质（SP）失活，进一步加重肺不张。在控制通气状态下，气体由非重力依赖区向重力依赖区分布。保留自主呼吸膈肌收缩使背侧和尾侧肺区产生较高的跨肺压，上肺和腹侧肺区跨肺压较低，更有利于重力依赖区肺复张。

（2）促进肺内气体再分布：自主呼吸促进重力依赖区肺组织复张，同时使该区肺组织通气增加；可进一步改善肺组织V/Q比失衡。动态CT可见保留自主呼吸后气体从非重力依赖区到重力依赖区分布。

图源：J Appl Physiol (1985), 2011, 110(4):1083-1092.

（3）促进肺内灌注再分布：一项动物实验发现，与压力控制通气（PCV）相比，压力支持通气（PSV）、变异性压力支持通气（noisy PSV）可以改善氧合、降低肺内分流，这不仅仅是因为促进了重力依赖区的肺不张，而且促进气体向非重力依赖区再分布，最大程度减少VILI。

（4）防止VIDD的发生：机械通气后膈肌快反应纤维、慢反应纤维在HE染色及免疫组化中均见到膈肌数目减少，并与机械通气持续时间密切相关。VIDD增加患者死亡率，延长住院时间；机械通气中保留自主呼吸和抗氧化药物治疗可降低VIDD。

（5）降低肺损伤和肺部炎症反应：一项动物实验提示，当给予6 ml/kg的潮气量，与控制通气组相比，保留自主呼吸组的肺组织损伤、肺泡水肿和炎症反应均明显降低。另外一项动物实验也显示，与控制通气相比，保留自主呼吸可减轻肺损伤，降低炎症反应，使肺纤维化形成下降。

2. 保留自主呼吸的不足

保留自主呼吸绝大部分的劣势是由于ARDS患者自主呼吸驱动过强，无法通过机械通气参数调节或镇痛镇静药物调整，达到既保留自主呼吸又不至于引起过强的呼吸驱动。保留自主呼吸的不足主要在于：潮气量控制不佳，人机对抗，增加肺损伤和肺炎症反应，进而增加重症ARDS患者的病死率。

3. ECMO支持下保留自主呼吸

ARDS呼吸治疗过程中保留自主呼吸能否获益，关键在于是否能够抑制过强的呼吸驱动。如果能够抑制很强的呼吸驱动，保留自主呼吸能够有较大的获益。生理状态下中枢通气冲动与肺实际通气需求是平行的，但在ARDS患者中，中枢通气冲动需求与肺内实际通气情况呈分离状态（双曲线分离）。

ARDS患者的呼吸驱动来源于多方面：①脑桥上部冲动传输：疼痛、不适等刺激；②炎症导致的冲动传输：组胺、缓激肽、前列腺素、肺水肿等作用于脑桥和中枢化学感受器；③机械性因素导致的呼吸冲动传输：肺不张、肺泡塌陷刺激呼吸中枢、延髓感受器；④生物化学驱动：二氧化碳分压升高、酸中毒、氧分压降低。上述因素共同作用导致了中枢性呼吸驱动远远大于实际通气需求，最终导致呼吸驱动过强。其中氧、二氧化碳分压的变化在整个中枢性呼吸驱动中发挥决定性作用。

三、VV-ECMO的作用

VV-ECMO最大的作用是功能替代，即完成体外气体交换，同时也可以降低呼吸驱动。通过体外支持，使氧、二氧化碳、pH等维持在相对正常的范围之内。其次是使脏器得到休息，等待恢复。因此，ECMO的应用可以明显改善ARDS患者的呼吸生理状况，调节患者的呼吸驱动。

当ECMO支持下较强的自主呼吸驱动虽然有所改善，但仍不能够完全消除，呼吸频率仍然较快怎么办？一项关于ARDS小猪进行机械通气联合VV-ECMO的动物实验显示：恢复自主呼吸组背部通气明显改善；与控制通气组相比，恢复自主呼吸与组肺组织损伤程度无明显差异。

在AECOPD和无创机械通气难治性高碳酸血症患者中，体外二氧化碳清除（ECCO2R）技术的应用可以避免50%左右的患者进展至有创机械通气，减少呼吸机相关肺炎（VAP）的发生。AECOPD患者无创通气治疗失败，使用ECCO2R技术治疗并不增加治疗总费用，但可显著缩短ICU入住时间，增加医疗资源利用率，降低总的医疗成本。

国内外学者在清醒ECMO方面也做了很多尝试，总体而言，清醒ECMO的治疗成功率较高，而且与插管患者相比，并未增加相关风险。患者保留自主呼吸可能会防止呼吸肌萎缩，减少VILI。我中心收治的一例白血病合并重症肺炎患者在无创支持下进行清醒ECMO。由于患者右侧颈内静脉不具备插管条件，因此选择双侧股静脉通路。患者在治疗过程中没有插管，减少了医院获得性肺炎的发生，并且在清醒ECMO过程中，患者机体也处于康复状态；ECMO撤机后，很快就能下床活动。

四、小结

保留自主呼吸可以促进肺复张、促进肺内气体及灌注再分布、防止VIDD的发生。VV-ECMO可以显著改善ARDS患者的呼吸生理状况，调节患者的呼吸驱动。在AECOPD患者中，ECCO2R可以降低气管插管率，减少VAP发生，缩短住ICU时间。因此，在ECMO支持过程中，如果能够降低患者的呼吸驱动，可以保留自主呼吸。

参考文献

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作者介绍

刘辉

河南省人民医院呼吸与危重症医学科，主治医师，医学硕士。河南省康复医学会肺康复分会重症康复学组委员，河南省医院协会抗菌药物合理应用管理分会委员，河南省研究型医院学会肺血管病专委会委员。

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