中华急诊医学杂志  2018, Vol. 27 Issue (4): 349-352
压力控制通气与容量控制通气在急性呼吸窘迫综合征治疗中的优劣
刘志伟, 米玉红, 赵斌     
100035 北京,北京积水潭医院急诊科(刘志伟、赵斌);100029 北京, 首都医科大学附属北京安贞医院EICU(米玉红)
1 急性呼吸窘迫综合征的概念和衍变

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是指由于肺内原因和(或)肺外原因导致的以顽固性低氧血症为显著临床表现、以肺水肿呈现不均一性改变为病理特征的临床综合征。急性呼吸窘迫综合征的特点是起病急骤、发展迅猛、病死率高。急性呼吸窘迫综合征这一名词首先在1967年由Ashbaugh等[1]提出,并在2012年柏林会议予以进一步修订[2]。重度ARDS病死率高达40%[3],随着对其认识的加深,作为ARDS的常用方法之一的机械通气也经历了漫长的改进过程。

20世纪70年代认为潮气量在10~15 mL/kg不会造成肺泡损伤证据[4],被80年代呼吸机相关性肺损伤中压力伤及容积伤所否定[5], 在2000年及以后的研究中得以证实并沿用至今[6-10]

2 小潮气量的肺保护通气策略下,容量控制通气与压力控制通气模式的特点

容量控制通气(volume control ventilation,VCV)是呼吸机以预设的通气容量来进行通气,当呼吸机送气达到预设潮气量后停止送气,依靠胸廓及肺的弹性回缩力被动呼出。容量控制通气时,分钟通气量、潮气量与呼吸频率及吸气时间都是设定的。为保证每次通气达到预设的潮气量,呼吸机需要相应的压力来对抗气道阻力、胸廓及肺组织的顺应性。由于不同患者的不同疾病导致气道阻力、胸廓及肺组织的顺应性不同,因此,呼吸机需要提供不同的压力支持来保证达到合适的分钟通气量及潮气量。因此在容量控制通气过程中,分钟通气量是恒定的,而气道压力是变化的。

压力控制通气(pressure control ventilation,PCV)是呼吸机以预设的气道压力来进行通气,当呼吸机送气迅速达到预设气道压力并通过减速气流维持一段时间的气道压力,是一种时间切换压力的控制模式。

压力控制通气模式下气道压力、通气流速、呼吸频率和吸气时间是设定的。潮气量受气道压力、吸气时间、呼吸系统的顺应性及气道阻力的影响。在压力及吸气时间恒定的前提下,由于不同患者呼吸系统的顺应性及气道阻力不同,导致机械通气的潮气量及分钟通气量不恒定。在对于同一患者进行机械通气时,也会因为自主呼吸导致胸腔内压的变化,从而导致潮气量的变化。

因此在压力控制通气时不同患者的气道压力是恒定的,而潮气量及分钟通气量是变化的。

3 两种通气模式对急性呼吸窘迫综合征病理生理改变的影响

急性呼吸窘迫综合征的病理生理改变主要表现在肺泡塌陷以及肺泡塌陷后导致的肺容积减少、肺顺应性下降以及通气血流比例失调。大量肺泡的塌陷导致肺容积减少,同时功能残气量减低。部分肺泡的塌陷导致塌陷部位的肺泡通气不足,通气血流比例降低,进而肺内分流增加,是导致急性呼吸窘迫综合征顽固性低氧血症的主要机制。

因此,在急性呼吸窘迫综合征的机械通气治疗中,维持一定的肺容积和功能残气量是治疗的主要目的。容量控制通气作为一种传统的通气模式,既可以保证患者的潮气量及分钟通气量,也可以减轻呼吸肌做功,在临床上被医生普遍使用[11]。但是Kallet等[12]通过对18例因急性呼吸窘迫综合征接受机械通气患者的研究,认为压力控制通气可以产生较高的峰流速,因此与容量控制通气比较,可以减少患者的呼吸做功,有利于急性呼吸窘迫综合征患者的治疗[13]。在以压力控制通气进行机械通气过程中递减气流模式使通气在整个肺组织内实现均一的分布,从而有利于肺泡复张,降低肺不张肺泡的数量。

4 两种通气模式对呼吸机相关性肺损伤的结局

近年来,人们逐渐认识到机械通气可使肺损伤进一步加重,并可对正常肺组织造成损伤。这些由机械通气引起的肺损伤称为呼吸机相关性肺损伤(ventilator-associated lung injury,VALI)。呼吸机相关性肺损伤是指机械通气过程中对肺组织造成的损伤。损伤的类型包括:

压力伤是指跨肺压过高时导致肺过度扩张并引起的肺损伤。跨肺压是肺泡内压力与胸腔内压的差值[14]。在吸气末,此时肺内气体流速为0,肺泡内压力等于气道压力,即跨肺压等于吸气末气道压与胸腔内压之差。对于接受机械通气治疗且无自主呼吸的患者,吸气末气道压被称为平台压,此时跨肺压等于平台压与胸腔内压之差。无自主呼吸的患者胸腔内压取决于影响肺及胸廓的疾病,如肺气肿、气胸、胸腔积液、腹腔积液等。因此无自主呼吸的患者胸腔内压在短期内不会出现剧烈的变化,可以认为是固定的常数,当然不同患者的胸腔内压的绝对值并不相同。而有自主呼吸患者的胸腔内压还受胸廓运动的影响,是随呼吸运动而不断变化的。在无自主呼吸的患者进行机械通气治疗时,平台压在理论上可以直接反映跨肺压的水平。因此,在临床上常用于提示肺过度扩张和气压伤,也将限制平台压作为避免压力伤的手段。当然在临床工作中,平台压的绝对值并不能代表跨肺压。对于没有自主呼吸的患者,胸腔内压是固定的,在使用压力控制通气模式进行机械通气时跨肺压等于预设的气道压与胸腔内压之差,是固定的;在使用容量控制通气模式进行机械通气时跨肺压是预设的潮气量产生的压力,也是固定的;因此压力控制通气与容量控制通气模式在对于无自主呼吸患者的压力伤预防方面没有区别。对于有自主呼吸的患者在使用压力控制通气模式进行机械通气时,在患者吸气时胸腔内压为负值,此时的跨肺压等于机器预设的气道压与胸腔内压绝对值之和。因此,容易形成过高的跨肺压,导致潮气量增加及气压伤。而对于有自主呼吸的患者在使用容量控制通气模式进行机械通气时,由于患者的潮气量是固定的,所以跨肺压是固定的,在患者存在自主呼吸时,胸腔内压下降时在临床中表现为气道压也随之下降,从而避免了气压伤。因此,对于有自主呼吸的患者,容量控制通气在避免气压伤的方面优于压力控制通气。

容积伤是指在进行机械通气时,潮气量过大时肺组织过度膨胀导致的肺泡破裂,气体泄漏,如气胸、纵隔气肿和皮下气肿等并发症[15]。对于没有自主呼吸的患者,由于急性呼吸窘迫综合征病变是灶性分布的,造成病变部位及正常肺组织的顺应性不同,在使用容量控制通气时会造成肺泡通气不均,病变部位肺组织通气的减少会导致正常的肺组织过度膨胀,形成容积伤[16]。在使用压力控制通气进行机械通气时,通过对压力的预设,可以使肺内压力分布更加均衡,因此,有利于避免局部肺泡的过度膨胀[17]。因此在无自主呼吸的患者进行机械通气时,压力控制通气模式更有利于预防容积伤。而对于有自主呼吸的患者使用压力控制通气时,则因为胸腔内压的变化导致跨肺压变化,进而导致潮气量变化的幅度加大,容易引发过度通气,从而导致容积伤;而使用容量控制通气模式的患者可以避免来自胸腔内压变化的影响,但仍然会造成肺泡通气不均,病变部位肺组织通气的减少会导致正常的肺组织过度膨胀,形成容积伤。因此在有自主呼吸的患者进行机械通气时,两种通气模式均有可能造成容积伤。

萎陷伤是指机械通气时,由于急性呼吸窘迫综合征患者肺损伤呈灶性分布[18],导致各部位肺组织的通气状态严重不均,导致通气不足的气道和肺泡的反复开闭,表面活性物质功能改变和局部肺组织缺氧所引起的肺损伤。Müller Leisse等[19]发现压力控制通气的减速气流可以造成瞬间的流量峰值,有利于塌陷肺泡的复张。因此压力控制通气在急性呼吸窘迫综合征患者的治疗中有利于避免萎陷伤的发生。而容量控制通气气道压力变化较大,容易导致萎陷伤。因此压力控制通气在避免萎陷伤方面优于容量控制通气。

生物伤是指在机械通气过程中通过牵张刺激肺泡细胞,诱发炎症反应,并通过下游的信号传导途径进一步放大炎症反应,导致的肺损伤[20]

5 镇静剂对急性呼吸窘迫综合征机械通气的作用

Rittaymai等[21]研究发现在轻中度急性呼吸窘迫综合征患者机械通气治疗过程中,保留自主呼吸有利于急性呼吸窘迫综合征的治疗,而对于重度急性呼吸窘迫综合征,自主呼吸不利于急性呼吸窘迫综合征的通气治疗。自主呼吸可以改变胸腔内压,从而使不同部位肺组织的跨肺压差别增大,从而引发呼吸机相关性肺损伤,加重病情。因此,在急性呼吸窘迫综合征的机械通气治疗过程中,镇静剂开始应用于临床。研究证实在使用镇静或肌松剂去除自主呼吸的影响后,可以减小急性呼吸窘迫综合征患者胸腔内压的变化并减少不同病变部位的跨肺压的差别,从而有利于减轻呼吸机相关性肺损伤。同时已有循证医学证据表明在充分镇静、镇痛的基础上,肌松剂联合使用可显著降低患者的病死率。考虑其作用机制可能与以下几个因素相关:(1)镇静以后可以减少呼吸肌做功,从而降低患者氧耗;(2)镇静以后患者无意识及自主呼吸,可以减少人机对抗;(3)镇静可以减少患者交感神经兴奋导致的机体应激反应,从而对心、肺、脑等器官起到保护作用;(4)镇静可以减少患者对呼吸机的不耐受,从而减少拔管及脱管的风险,有助于机械通气的顺利进行;(5)重度镇痛不利于痰液的排除以及对患者病情的判断,因此应该注意镇静与自主呼吸之间的平衡。目前国际指南推荐的措施:保留自主呼吸,维持轻度镇静,尽量不使用肌松剂[22]

从上述的研究中发现,压力控制通气及容量控制通气特点不同,因而在急性呼吸窘迫综合征患者机械通气治疗维持合适的通气、改善氧合、降低呼吸功等方面及减少机械通气相关的肺损伤及其他脏器的影响的过程中优点与缺点也各不相同。在总体疗效方面,目前无足够的临床证据表明何种机械通气模式更优越。因此在急性呼吸窘迫综合征机械通气治疗过程中,选择熟悉的通气模式,及时地进行临床观察,随时调整通气策略,是治疗的关键。

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