危重症哮喘急性发作的机械通气治疗
2008/09/28
吴昌归
西安，第四军医大学西京医院呼吸内科 710032
哮喘是一种慢性气道炎症，以气道高反应性为特征，伴有可逆的呼气气流受限。急性危重症哮喘是指发作时危及生命、并且对常规治疗反应较差、需要住院治疗的哮喘。发作时可出现以下症状：辅助呼吸肌运动、奇脉（吸气时收缩压较呼气时降低＞25mmHg）、心率＞110次/分、呼吸频率＞25～30次/分，语言断续或不能说话，呼气峰流速(PEFR)或第1秒最大呼气量(FEV1)＜50%预测值， 动脉血氧饱和度＜ 91%～92%。
大部分死于急性重症哮喘的患者因不能及时进行医疗救治所致，多发生于家中或者在送往医院的途中。实际上，及时实施紧急救治就意味着更高的生存率。全美的多项研究报道，在15300位急性重症哮喘发作时及时送达医院的患者中，仅67例死亡（死亡率0.43%）。哮喘发病率逐年增高与其死亡率降低形成明显对比，这一结果得益于哮喘的合理规范治疗使危重发作患者减少或实施了正确的救治方案。机械通气是危重症哮喘救治的关键措施之一,正确使用可减少并发症，改善预后。如何才能做到合理正确使用机械通气治疗，了解下述知识是很有必要的。
【哮喘急性发作时病理生理特点】
肺过度充气是急性重症哮喘的重要特征之一，表现为功能残气量增加，严重时可达正常的两倍。造成肺过度充气的主要机制是呼气气流的极度受限。以下两大因素与呼气气流受限有关：1）呼气的驱动力因弹性回缩力的降低而降低,或因呼气期间吸气肌的持续收缩使胸壁的外向弹力增加而降低；2）气道口径和声门缩小使气流阻力显著增加。这些改变导致呼吸系统的时间常数增大和呼气所需求的时间延长。在机械通气条件下，使下一次吸气开始前肺脏很难达到其静态平衡容积，肺内陷闭的气体就会越来越多，即形成内源性PEEP（PEEPi）。PEEPi和肺过度充气水平因潮气量（VT）增大、呼吸系统时间常数增大以及呼气时间缩短而增加。哮喘发作时，由于解剖因素和动态压缩等导致气道口径缩小。前者主要指气道粘液高分泌、粘膜充血水肿和气道平滑肌痉挛，后者是指呼气相的胸内正压对周围气道所产生的压缩。
严重哮喘发作时其肺内气道狭窄分布不均，程度也轻重不一（如图1）。A区气道通畅，不存在过度充气；B区在整个呼吸周期中气道完全阻塞（如痰栓）；C区气道仅于呼气相阻塞，诱发了肺泡过度充气和高PEEPi；D区气道在整个呼吸周期中部分阻塞，与C区相比对肺泡过度充气和PEEPi影响较小。由于肺机械力学方面的上述不均一性，在机械通气时气体很容易进入吸气阻力正常或较小的A区和C区，使之过度膨胀。而B和D区就会没有或仅很少的气体进入。这便形成了通气/血流比例失调（如图2）。在过度充气的C区和D区由于动态压缩等原因，呼气阻力明显上升，从而导致过度充气肺泡呼出气流受限，功能残气量增加，形成高PEEPi，可能引发气压伤和对心血管的不利反应，如：静脉回流受阻，休克或心脏停搏等。
重症哮喘患者机械通气治疗的一个非常重要的目标是：防止过度充气的进一步恶化。在这一方面，Tuxen and Lane两位学者在15年前对一组（8例）急性气道阻塞的患者行气管插管机械通气治疗，以容量控制模式，肌松状态下，通过测量自吸气末后的60秒无呼吸期间所呼出的气量（VEI）评价过度充气程度，通过观察得出如下结论：1）当每分钟通气量(VE)一定时，降低VT和增加呼吸频率（RF）可有效减轻吸气末的肺泡膨胀；2）当VT一定时，过度充气会因降低RF，延长呼气时间（TE）而减轻；3）当VT、RF和VE为常数时，TE的延长可通过缩短吸气时间(TI)而达到。但值得注意的是：当VE高（>10L/min）时，增加吸气流速，缩短TI会减轻过度充气；而当VE低（<10L/min）时，TE >4秒，企图通过缩短TI来进一步延长TE对肺过度充气所产生的影响将可勿略不计，这也被以后的研究者所证实。
Fig. 1 Effect of varying amounts of airway osbstruction on end-expiratory alveolar volumes and pressures 
Fig. 2 Expected distribution of the tidal volume during positive-pressure mechanical ventilation in the context of inhomogeneous obstruction
【如何做到合理使用机械通气治疗】
一、无创正压通气（NPPV）
哮喘患者无论吸气相还是呼气相其气道阻力均显著增加,并伴有肺过度充气。有研究证实，FEV1下降至基线的50％，吸气肌做功将增加7～10倍。严重哮喘发作时，气道阻塞变得更加严重（当FEV1小于预测值的25％），呼吸功过度增加，导致吸气肌疲劳和通气衰竭。此时，需要辅助通气。临床实践表明，伴有急性呼吸衰竭的COPD患者，无创正压通气（NPPV）在减少呼吸功，改善氧合，减少插管率等方面有很好作用。这为治疗重症哮喘合并呼吸衰竭提供了可借鉴的方法。在重型哮喘患者，面罩持续气道正压（CPAP）可以抵消内源性呼气末末正压（PEEPi），扩张支气管，降低气道阻力，减少呼吸功，使肺得以复张，并能促进分泌物排除，也可使膈肌和吸气肌得到休息，降低有害的血流动力学效应（改善胸膜腔压力）。
与气管插管机械通气比较，NPPV的优点有：改善患者状况，减少镇静剂用量，避免气管内插管及由其引起的合并症（包括上呼吸道创伤，鼻窦炎，耳炎，和医院获得性肺炎）。此外，对气道保护机制，语言和吞咽没有任何影响，患者一直处于清醒状态有利医患交流。Meduri等证实NPPV可安全地用于那些经积极药物治疗无效的严重哮喘和高碳酸血症患（神清合作）者，因此认为对于清醒合作的患者，在行气管插管前应该首先考虑NPPV。当然，高血压、心肌缺血、严重心律失常、难以保护气道的患者、或者严重低氧血症患者（SaO2小于90％或者面罩吸氧下PaO2小于60mmHg）应该避免NPPV。
BiPAP允许对呼气末气道正压和吸气末气道正压进行独立控制。这种通气模式可以通过一种敏感的触发装置增强自主呼吸，可以通过增大气流量以补偿因各种原因导致的漏气（如面罩与面部不贴合、鼻罩引起的口腔漏气）。
据Meduri等报道，以常规呼吸机通过面罩在压力支持通气（PSV）模式下进行NPPV时，初始设置CPAP为0cmH2O，PSV为10cmH2O；然后将CPAP增加到3～5cmH2O，PSV增加到能使呼出潮气量增加大于7ms/kg，呼吸频率小于25次/分钟。通过4小时的持续NPPV后，患者可以摘掉面罩在吸氧状态下休息（15分钟），同时可以喝水和进食。在通气的同时可以雾化吸入支气管扩张剂。
二、气管插管指征及插管方法
气管插管的决定主要基于临床判断，虽然采用了积极的治疗，但患者仍：1）进行性的衰竭并伴有意识水平的降低；2）非重复呼吸面罩（nonrebreathing mask）吸氧PaO2小于50mmHg；3）PaCO2上升导致pH下降；4）临床过程快速恶化的过敏性哮喘；5）NPPV不能凑效的患者。必需注意的是：在呼吸没有停止的情况下，即便在非常严重的病例，以吸氧的办法维持适当的氧和很少成为重要问题，因此缺氧并非常见的插管理由；如果患者配合良好，高碳酸血症和疲乏并不定需要插管，因为无创通气可能是一种选择。
对哮喘患者插管是十分困难的，应由经验丰富的医生以经鼻插管为宜。这种方法可以使患者保持直立位，不用麻醉药，对气道基本不造成影响。但经鼻插管限制了管腔直径，损伤上呼吸道，可致鼻出血。此外，经鼻插管可以使原有的鼻窦疾病恶化。另外有可能引起喉痉挛和支气管收缩反射。
经口插管，需应用镇静剂。快速诱导镇静，在紧急状况下推荐使用，因为它可以最大限度的帮助插管成功。
由于地西泮起效慢，而且经常不能达到最佳的肌松效果，所以不推荐使用。氯胺酮，具有镇静，镇痛，麻醉和支气管扩张特性的一种静脉用全身麻醉药，广泛用于需要插管的急诊哮喘病人。常用剂量为1～2mg/kg，可提供10～15分钟的全身麻醉，但不会引起明显呼吸抑制。氯胺酮可以增加喉反射，所以尽量避免过度刺激上呼吸道，减少喉痉挛的发生。异丙酚是一种短效的静脉用镇静剂，可以减少需要机械通气的支气管痉挛患者的气道阻力。是气管插管的良好诱导剂，对机械通气患者起镇静作用。推荐诱导剂量为2～2.5mg/kg，随后应用50～100ug/kg/min静滴维持以达到维持机械通气的镇静效果。可以导致低血压，尤其是在血容量不足的患者，应引起注意。依托咪酯（0.2～0.4mg/kg）是一种速效催眠剂，对血流动力学影响效。依托咪酯不会导致显著的支气管扩张作用，不会引起组织胺释放。对于血流动力学不稳定的患者，它是异丙酚的替代药品。
氯化琥珀胆碱是快速诱导的肌肉麻痹剂。它可以释放组织胺，但是在临床实践中这种作用似乎不很显著。罗库溴铵是一种短效的非去极化肌松剂，无显著的血流动力学效应，是氯化琥珀胆碱的替代用药。罗库溴铵0.9～1.2mg/kg。
三、呼吸机的设置
通气治疗的焦点在于避免过高的气道内压和最大限度地减少肺过度充气。为达到这一目标，常常需要患者低通气并耐受一定程度的高碳酸血症，这一通气策略称为“允许性高碳酸血症”，它与传统的通气策略不同，后者以恢复正常PaCO2为目标而使患者承受较呼吸性酸中毒更为有害的肺机械应激。按照“允许性高碳酸血症”通气策略，呼吸机通气方式及参数设置如下表。
表一、气管插管哮喘患者呼吸机参数的初步设置
| 通气参数 | 设 置 |
| 通气模式 | 容量控制通气 |
| 分钟通气量 | <10L/min |
| 潮气量 | 6—10ml/ kg |
| 呼吸频率 | 10—14次/min |
| 平台压 | <30 cmH2O |
| 吸气流率 | 60—80L/ min |
| 吸气流波形 | 递减波 |
| 呼气时间 | 4—5 sec. |
| PEEP | 0 cmH2O |
| FIO2 | 以保证SaO2>90%为原则 |
在治疗的初期为了避免人——机对抗和保持控制性低通气常常会使用深度镇静（伴有或不伴有肌松），因此气管插管以后，一般多选择容量控制型通气。在中后期治疗中用什么样的通气模式尚无共识。哮喘患者的气道阻力和PEEPi波动很大，压力控制型通气会造成潮气量的波动，有时会出现不可接受的低肺泡通气，当气道阻塞迅速缓解时又会出现通气过度和呼吸性碱中毒，因此该通气模式并不常用。容量控制型通气虽避免了上述问题，但仍需密切观察气道压力的变化。
哮喘患者进行容量控制型通气时最佳吸气气流波形尚无定论。 VT、TI和气道平均压（Pplat）相当时，方波较递减波产生更高的吸气峰压。尽管由于气道阻力的存在，峰值压并不一定能反映肺泡的膨胀压，但低的峰值压可能意味着远端气腔过度膨胀的减轻。人们更愿意使用递减波主要还是因为呼吸机输入设定VT 时更少受 “pop-off” 安全阀门开启的干扰，从而保证了稳定的VE。
四、过度充气的监测
容量控制型通气时可采用以下方法进行监测。
1、60秒呼出气量的测定：测定从吸气末开始到功能残气位的呼出气量。要求：呼吸肌完全松驰和60秒的无呼吸时间。如果该容积20ml/kg或略小，在有效避免过度低通气的同时，还可降低并发症发生率。然而，由于肌肉完全松驰，可能有发生并发症的潜在危险。它作为一种临床实用监测工具目前尚未得到证实。在预测气压伤风险方面，较其它临床指标而言其理论上的优势也未得到更多的证据支持。
2、PEEPi的动态测定：测定方法有多种，在被动状态下的测定方法：（1）呼气末气道压和呼气流率时实曲线图的观察对完全松驰或完全适应的机械通气患者肺动态过度充气的评估非常重要。如呼气末气流率>0时即表明肺泡内压高于大气压或外源性PEEP（PEEPe），存在PEEPi和肺动态过度充气（图3）。（2）单次呼吸的流速——容量环也能提供类似信息。（3）呼气末气道关闭后测量，所测得的PEEPi称静态或稳态PEEPi。但常会高于在呼气末同时记录呼气流率和气道内压方法所测得的PEEPi（动态PEEPi）。气道关闭可以手动操作也可以在特殊软件控制下进行。值得注意的是采用呼气末气道关闭技术所测得的PEEPi可能会出乎意料的低，这反映了外周气道的阻塞。在自主呼吸（触发通气）情况下测定方法：同时记录食道内压和气流变化曲线，从吸气努力一开始到出现气流时所对应的食道压变化值（图4）；
3、气道平台压（Pplat）的测定：在容量控制呼吸模式下，于吸气末按压“吸气末暂停”按钮所测得的气道内压。暂停期间，随着阻力压降至“0”，气道压从峰值压（静态压和阻力压之和）降至平台压（静态压即肺泡内压）。随着肺容量的增加，肺泡内压也增加。如果患者没有其它导致肺泡内压增加的原因，如：呼吸机调节不当，或呼吸系统顺应性改变等情况时，Pplat很可能反映肺过度充气状态。一般认为≤25cmH2O较为合适，呼吸系统并发症发生率极低。此法要求患者必须全身松驰或深度镇静，以获得可靠的测量值。
在压力控制通气模式下，潮气量逐渐降低，可能提示有气体陷闭和过度充气。
体格检查发现胸壁刚性增强，胸片透亮度增加，通气效率降低，患者呼吸费力、烦躁，气压伤，血液动力学异常，或存在不可触发的呼吸用力时应考虑有过度充气的可能。
Fig. 3. Flow and airway pressure(Paw) waveforms from a patient with chronic obstructive pulmonary disease,receiving mechanical ventilation.Rapid end-inspiratory occlusion(arrows) allow assessment of alveolar pressures in static conditions. Auto-PEEP=intrinsic positive end-ex-piratory pressure. 
Fig.4. Flow(V) and esophageal pressure (Peos) waveforms, illustrating the method to identify PEEPi during unsupported spontaneous ventilation.PEEPi was measured as the negative delecttion of Peos from the onset of inspiratory effort to the point of zero flow.
五、减轻过度充气
过度充气是危重哮喘患者发生并发症的重要基础，对此必须引起足够的重视。临床上如何有效地避免这一情况，首先要了解“过度充气”发生机制及原因，然后针对性地采取不同策略。这些策略包括：允许性高碳酸血症通气策略，降低气道阻力（可采用吸痰、支气管扩张剂、糖皮质激素、较大口径的气管插管等措施），镇静、肌松、镇痛和控制体温（以减少CO2的产生，进而减少分钟通气量）。
关于PEEPe设置对过度充气的影响。有资料表明：哮喘急性发作时在控制性通气阶段气道的等压点位于中央不可压缩的气道，而外周气道的跨壁压在呼气相保持正值。如果在这样的情况下施加PEEPe只能是增加呼气末的肺容量，对机体产生不利影响。在恢复自主呼吸阶段，低水平的PEEPe可能是有益的。PEEPe的设置应小于PEEPi，一般推荐≤8cm H2O。
六、机械通气期间镇静和肌肉松驰的问题
控制性通气需要深度镇静。异丙芬具有支气管扩张作用而被广泛应用，使用是时要注意低血压。氯胺酮有抗胆碱能、抗组织胺和拟肾上腺素能特点，对支气管有很好的扩张作用。这些药物都可刺激支气管粘液分泌，会增加气道阻力。如果用了这些药物不能获得理想的镇静或人——机协调时，可增加阿片类药物。由于天然阿片样物质吗啡可导致过敏反应和支气管痉挛，因此在哮喘急性发作时应避免作用。人工合成的阿片样物质如芬太尼是其最好的代用品，少数患者尽管使用了上述方法，仍不能获得良好的人——机协调，不得不使用肌松剂。有资料证实，在机械通气期间使用神经肌肉阻断剂会增加与之相关的并发症，如弥漫性肌肉麻痹，有时会波及呼吸肌，常伴有磷酸肌酸激酶升高和肌电图的异常，肌肉组织活检可能会发现肌肉炎症、变性和坏死等病理改变。这种肌肉麻痹状态将持续数小时至数月不等，影响脱机。如果与糖皮质激互联合使用，其发生率会显著增加。因此在应用肌松剂时，要注意使用时间不宜超过24小时，以间断性静脉给药为宜，不应采用持续静脉泵注的办法，防止过量。
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