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急性重型哮喘的机械通气治疗

来源 首都医科大学附属北京朝阳医院呼吸科 作者 黄克武|王辰 添加时间 2012/1/17 点击次数 11829

依据全球哮喘防治创议(GINA),急性重症哮喘是指,哮喘患者出现下列一种或几种急性加重的临床症状:辅助呼吸肌参与呼吸或者出现胸腹矛盾运动、奇脉(> 25mmHg)、心率大于120次/分、呼吸频率大于30次/分、言语不清、呼气峰流速(PEF)或FEV1低于其个人最佳值的60%以下、动脉血氧饱和度低于90%。

尽管对哮喘的病理生理日臻了解及治疗药物不断增多,但严重的哮喘病例依然较多,病死率仍居高不下,全球每年有十八万人死于哮喘,国内至今尚无全国范围内哮喘死亡资料和数据。1999年中华医学会北京分会呼吸专业委员会对北京市16家大医院1988年—1998年期间住院哮喘患者资料进行了分析,结果显示10年期间16家医院共收治6410例哮喘患者,且这些患者病情都是较复杂和严重的,其中死亡56例,病死率为0.86%。
危重哮喘形成的原因较多,发生机制也较为复杂,哮喘患者发展成为重症哮喘的原因往往是多方面的,包括:变应原或其它致喘因素持续存在;β2受体激动剂的应用不当和/或抗炎治疗不充分,如长期盲目地大量应用β2激动剂,使β2受体发生下调,导致其“失敏”;脱水使痰液粘稠,形成无法咳出的粘液痰栓,广泛阻塞中小气道;电解质紊乱和酸中毒使气道对许多平喘药的反应性降低;突然停用激素,引起“反跳现象”;情绪过分紧张;有严重并发症或伴发症,如并发气胸、纵隔气肿或伴发心源性哮喘发作、肾功能衰竭、肺栓塞或血管内血栓形成等均可使哮喘症状加重。
哮喘患者病情加重的方式存在差异,多数患者(约70%)的肺功能是在几天内逐渐恶化的,但也有少数患者的哮喘急性发作病情演变迅速,在几分钟到数小时内即可出现呼吸、循环衰竭危象。因此有人将急性重症哮喘分成两类,即缓发持续型(或致死哮喘Ⅰ型)和急性窒息型(或致死哮喘Ⅱ型),其临床表现见表1:
1 急性重症哮喘的临床表现
缓发持续型(Ⅰ型)
急性窒息型(Ⅱ型)
性别
基础情况
发作
病理
对治疗的反应
>男
中到重度气流阻塞
几天到数周
1. 气道壁水肿
2. 粘液腺增生
3. 痰栓形成
>女
正常或轻度下降的肺功能
几分钟到数小时
1. 急性支气管痉挛
2. 中性白细胞性、非嗜酸性支气管炎
一般在其他传统药物治疗,如吸入支气管扩张剂、静脉使用糖皮质激素无效时,急性重症哮喘患者才考虑使用机械通气。对于需进入ICU治疗的急性重症哮喘患者,其气管插管率在各临床研究中报道相差很大(2%-70%,平均30%)。当对这类患者进行机械通气时,常首先考虑的是机械通气的技术问题和其相关的并发症,因为此时肺部在呼吸力学上表现为严重的支气管阻塞。在此,我们将首先描述急性重症患者的肺部呼吸力学的改变,然后阐述在机械通气时需考虑的一些临床实际问题,尤其在通气模式,肺过度充气的监测,运用或不运用PEEP的原因、β受体激动剂的雾化吸入和允许性高碳酸血症策略的保护效应。另外,还将对镇静剂、镇痛剂和肌松剂在急性重症哮喘中的应用进行阐述。
一.呼吸力学
急性重症哮喘患者最主要特点是肺部过度充气(Pulmonary hyperinflation,PHI),伴有肺功能残气量(FRC)增加,常常能高达到正常值的2倍以上。造成PHI的两个主要原因包括:①呼气气流的驱动压降低。这主要是由于肺组织的弹性回缩力降低,和呼气时吸气肌持续地活动导致胸廓存在较大的向外弹性牵张力。②气道阻力的增加。这主要与发作时严重的气道口径狭窄和呼气时声门变窄有关。由于这两因素的存在,而导致呼气气流受限。在这种条件下,呼吸系统的时间常数将会显著增加,呼气时间也明显延长,以致与在下一次吸气之前,肺组织未达到静态平衡水平,换言之,未回复到正常的功能残气位,结果导致呼气末肺泡内压力为正值,这种现象称为内源性PEEP(intrinsic PEEP或auto-PEEP)。
PEEPi的水平和PHI的程度主要与潮气量,呼吸系统的时间常数和呼气时间有关。急性重症哮喘患者的气道痉挛在肺内存在严重的不均匀分布现象,这主要表现为解剖上(由于分泌物,水肿,气道痉挛)和动态上(由于呼气时胸内压的增加导致远端气道地陷闭)不均匀。哮喘患者的肺组织可简单地分为四个并列的不同部分(如图1):肺组织A表示的是没有气道阻塞和PHI的发生的区域;肺组织B表示的是气
道在整个呼吸周期中始终阻塞的区域;在肺组织C中,气道阻塞只发生在呼气过程,从而导致PHI和PEEPi的发生;肺组织D显示的是气道在整个呼吸周期中一直处于部分阻塞的区域,其所产生的PHI和PEEPi没有肺组织C严重。在这具有不同时间常数的肺组织中,正压通气时大部分潮气量会分布于具有正常呼吸力学特性的肺组织中,即肺组织A区域(如图2)。而肺组织A区域在哮喘患者的肺组织中只占了很小一部分,在这种条件下,大潮气量通气会导致此区域过度充气(即“婴儿肺”的概念)。因此,在上述情况下可能会出现以下严重后果:肺部血流重新分布至正常肺组织,导致通气血流比的失调;增加气压伤的危险性;阻碍静脉回流,可能会导致血流动力学的恶化、休克和心脏的骤停。
因此,急性重症哮喘患者行机械通气治疗的主要目的是预防PHI的进一步加重。Tuxen等研究了8个急性气道阻塞患者,其中5位为急性重症哮喘患者,3位为慢性阻塞性肺病急性发作患者。所有患者都处于麻痹状态,气管插管行容量控制通气。动态过度充气的程度通过吸气末60秒内呼出的总气量来评估。通过观察发现:(a)在每分通气量(VE)相同的前提下,低潮气量和高呼吸频率可降低吸气末肺过度充气的程度(如图3中,比较同一组中三个相邻圆柱的高度)。(b)在潮气量(VT)相同的前提下,过度充气的降低可通过延长呼气时间来实现。(如图3中,比较不同组中相应圆柱的高度)。
当保持潮气量、呼吸频率和每分通气量恒定的条件下,呼气时间仍可调节,其随着吸气时间的缩短而延长。在高水平每分通气量(16和26 l/min)条件下,通过增加吸气流速而降低吸气时间的方法亦可降低肺的过度充气(如图4中,比较同一组中三个相邻圆柱的高度)。但是,当使用更低水平的每分通气量(10 l/min)和大于4s的呼气时间时,通过降低吸气时间而增加呼气时间的方法对肺的过度充气的影响却很小(如图5)。

二.机械通气方法及策略
1、 插管指征
插管时机的选择主要取决于临床的判断,绝对适应证为心跳呼吸骤停,呼吸浅表伴神志不清或昏迷。需要指出的是,如果经积极的治疗后患者病情和呼吸肌疲劳仍进行性加重,特别是PaCO2进行性升高伴酸中毒者,又具有下列情况之一者可考虑插管机械通气:(1)以前因哮喘严重发作而致呼吸停止曾气管插管者;(2)以往有哮喘持续状态史,在使用糖皮质激素的情况下,此次又再发严重哮喘持续状态者。
为了减少因延误治疗出现严重的并发症,根据我们的经验,在医疗条件允许的情况下,插管上机宜早不宜迟,当患者出现呼吸肌疲劳的迹象,估计PaCO2开始超过患者基础PaCO2值时,就应准备插管上机。
至于插管是经鼻还是经口途径,至今仍未意见一致。一般认为仅在喉和气管内存在气管导管就可增加神经介导的支气管痉挛,而经鼻插管可减少对喉的刺激,因此一些专家主张经鼻插管,认为经鼻插管比较安全,尤其是清醒患者易于耐受和感觉较舒适。但经鼻插管最重要的问题是不能应用较大管径的气管导管(经鼻插管的最大管径不能查过7.5mm,通常用7.0mm管径的导管),而重症哮喘患者应用大管径的气管导管(7.5-8.0mm或更大),是大多数专家均提倡的,因为大管径的气管导管便于痰液引流和降低气道阻力,而后一好处对处于高气流状态的哮喘患者尤为重要。另外,经口插管相对容易,操作快,必要时给予镇静剂后再操作。再者,一般说来,哮喘插管上机时间较短,无需长期进行口腔护理。因此,我们推荐经口气管插管。
2、 推荐的机械通气参数
机械通气的主要目的是避免气道高压和减轻肺过度充气。为达到这目的,常选择行低通气治疗。该策略最早由Darioli和Perret在1984年提出,后来称为“控制性低通气”或“允许性高碳酸血症”通气策略。
2列出了哮喘患者初始的呼吸机参数设置。从上述的数据中(图3,4和5)可知,减轻肺过度充气的主要方法是降低每分钟通气量(VE)(≤10 l/min)和延长呼气时间(TE)(≥4s)。当VE和TE已达到表2所列目标时,进一步降低VE或延长TE对减轻肺过度充气的影响已经很小。例如,继续降低VE(由7.4降到3.7 l/min)和延长TE(4.5 s 延长到9.5 s)对PEEPi和Pplat的影响很小(图 5)。在一定VT和呼吸频率条件下,增加吸气流速可通过降低吸气时间而延长呼气时间。在这方面,表1中建议60-80 l/min的吸气流速较为合适,因为进一步增加吸气流速,其产生的效果其实很小(吸气流速由60-80 l/min增加至100-120 l/min所延长的TE小于1 s,所以对改善肺过度充气的影响很小)。
2 急性重症哮喘患者插管机械通气推荐初始模式及参数
模式及参数
设置
模式
定容
分钟通气量
<10 L/min
潮气量
6-10 ml/kg理想体重
呼吸频率
10-14/min
平台压
<30 cmH2O
吸气流速
60-80 L/min
吸气流速波形
减速波
呼气时间
4-5秒
PEEP
0 cmH2O
FiO2
使SO2维持在90%以上
3、重症哮喘患者机械通气管理中的具体问题
1) 通气模式
一般情况下,哮喘患者插管后需应用镇静剂行控制通气,为避免人机不同步和进行控制性低通气。对于选择什么模式,目前没有统一的意见。推荐使用容量控制通气,因为,在变动的高气道阻力和PEEPi条件下,压力控制通气易产生潮气量较大变化,当在气道阻力较高时可能会产生难以接受的肺泡低通气现象;而当气道阻力改善后,压力控制通气又易会产生严重的呼吸性碱中毒。在密切监测吸气压的情况下,容量控制通气可以避免这些现象发生。
在容量控制通气时,选择怎样的吸气流速波形较为合适现仍不是很清楚。在相同VT、Ti和Pplat条件下,方波流速波产生的气道峰压较递减波高。虽然这种担忧在理论上尚值得商榷,因为在气道峰压形成中,气道阻力起到了很重要的作用,所以气道峰压并不能反映大部分肺组织的肺泡扩张压。但是在临床实际中,与方波相比,临床医生更倾向于选择递减波,因为其所产生的吸气压力较小,能避免高压报警所致安全阀的开放,保证潮气量输送的稳定。
2) 过度充气的监测
Tuxen和其同事建议,监测肺过度充气可采用在使用肌松剂后,在足够长的时间(通常为60s)测量从吸气末到静态功能残气位所呼出的容量(VEI)来进行。在对22位重症哮喘患者行机械通气时发现,VEI超过20ml/kg可能会有增加低血压和气压伤的危险。实际上,VEI在预计气压伤发生了的理论优势只被很少的观察研究证实。值得注意的是,由于气道陷闭,通过呼气末暂停技术测量PEEPi,有时会产生非预料的低值,因此,对于一般患者,尤其是哮喘患者,Pplat仍推荐为监测肺过度充气的主要指标。须强调的是,为精确测量,吸气暂停时间需要维持几秒钟,使气体在不均一的哮喘肺组织内均匀分布。另外,测量时,需保证呼吸系统无漏气现象发生(气管插管的cuff,吸气末阻断阀等)。一些常用的机械通气指南和Leatherman研究推荐将Pplat的上限设置于30 cmH2O。因为研究发现,90位急性重症哮喘患者的Pplat为26 cmH2O时,气压伤的发生率仅为4%。在上面提到,Ppeak对评估哮喘患者肺过度充气的价值很小,因为它主要依赖于气道阻力和吸气流速的设置。总之,Pplat(测量时保证有充足的吸气暂停时间)可能是最好的评估重症哮喘患者肺过度充气和气压伤危险性的指标。
3) 内源性PEEP的作用
Tuxen在对6位严重气道阻塞患者进行观察,发现逐渐增加PEEPe(从5 cmH2O到15 cmH2O)会引起成比例的、严重的吸气末肺容积和功能残气量增加,并伴有Pplat升高。此外,还会出现食道压和中心静脉压增加,心输出量和血压降低。这结果与McFadden等所观察到的现象相似。产生这一现象原因是,在重症哮喘患者中,增大的气流阻力主要来自中心、不易塌陷的气道,而外周易塌陷的支气管和细支气管的跨膜压在呼气过程中一直是正值。在这种情况下,被动呼气时没有流量限制(如没有瀑布效应),这一点有别于COPD患者。因此,在哮喘患者在行控制通气时,患者是被动呼吸,PEEPe对减少患者呼吸功没有任何作用;而且这些患者因无呼气流量限制(有别于COPD患者),实施PEEPe可能只会增加呼气末肺容积。
相反,当患者呼吸肌肌力恢复或病人能触发呼吸机时,低水平的PEEPe可能会起到一定的作用。此时,首先中心气道的阻力可能已经正常,而外周气道可能存在延迟阻塞,与COPD患者急性加重时相似,而产生呼气流量限制。因此当患者触发呼吸机,尤其在撤机时,PEEPe能减少呼吸肌的吸气触发做功。值得注意的是,瀑布效应在肺内不是均一存在的,流量限制和流量无限制的气道同时存在。谨慎地进行低水平PEEPe(≤8 cmH2O)试验是值得提倡的,同时需严密地监测气道压和血压。由于随着肺部力学机制和通气需求的改变,PEEPe必须经常重新评估。
因此,当急性重症哮喘患者行控制通气时,PEEPe一般不应用。相反,当患者可自主触发呼吸机时,PEEPe可根据患者的舒适程度逐渐滴定,但需低于PEEPi水平。
4) β-肾上腺受体激动剂的应用
作为支气管痉挛一线治疗的β-肾上腺受体激动剂,常选择可重复治疗的吸入方式而不选择持续静脉滴入。因为吸入治疗起效快,可以减少静脉滴入导致的副反应发生。雾化吸入沙丁胺醇可通过以下两种方式:定量吸入器(MDI)和雾化器。在临床中,MDI装置或加上储雾罐(spacer),较为常用。它有以下优点:操作简便;易重复增加剂量;能快速达到支气管扩张效果;降低细菌感染机会。目前,多数呼吸机均配有进行雾化的装置,因此,即使在插管机械通气时仍可进行雾化吸入治疗。
5) 湿化吸入气体
气道湿化推荐采用通过串联的加热湿化器,而不要使用热湿交换器(HME),主要有以下两种原因:使用HME一是增加呼气道阻力,对减少过度充气无任何帮助;二是被安放在Y型接头和气管插管之间,易增加死腔量,从而导致不必要的高碳酸血症。
6) CO2潴留效应
患者一般易耐受“允许性高碳酸血症”所致的呼吸性酸中毒,可不需处理,但除外颅内高压和严重心肌受损患者。为了减轻机械通气哮喘患者的高碳酸血症,推荐使用能减少CO2产生的方法;镇静剂、镇痛剂和退热药。如果这些药物无效,可考虑应用肌松剂。急性重症哮喘患者对临床最大的挑战是潜在的缺氧后损伤,这使得临床医生在治疗上处于进退两难地步,既需要考虑到脑保护,又要警惕呼吸机相关肺损伤。
在酸性环境下,许多支气管扩张剂将不能充分发挥作用,故及时纠正酸中毒非常重要。建议在pH<7.2时可使用碱性药物:每次5%碳酸氢钠溶液150 ml静脉缓慢滴注。如果要立即实施机械通气,补碱应慎重,以避免过度通气又造成呼吸性碱中毒。由于进食不佳和缺氧造成的胃肠道反应,病人常伴呕吐,常出现低钾、低氯性碱中毒,故应予以补充。
7) 镇静剂和肌松剂
对危重哮喘患者在使用气管插管或气管切开行机械通气时要重视镇静及肌松剂的应用。镇静剂能给患者以舒适感,防止呼吸不合拍,降低氧耗和二氧化碳的产生。常用的镇静药物有安定、咪唑安定和异丙酚等。如安定常用剂量为10mg 静脉注射;与安定比较,咪唑安定是一种快速和相对短效的苯二氮卓类药物,注射部位疼痛和血管刺激少,可比安定产生更舒适的催眠作用,同时产生明显的抗焦虑作用。咪唑安定达到中枢峰效应的时间为2-4分钟。其消除半衰期约2小时,多采用连续输注给药,先静注负荷量0.025-0.05mg/kg后,以1.0-2.0μg/kg/min维持。患者血压低时应慎用安定、咪唑安定。异丙酚具有起效快,过程平稳,不良反应少,镇静水平易于调节,此外,该药还有一定的支气管扩张作用,用法:连续输注给药约50μg/kg/min,可根据患者镇静状态进行调节。有时尽管已用镇静剂,但人机拮抗仍未解决,造成气道高压,甚至PaO2下降,此时需应用肌松剂,但肌松剂不宜时间太长,特别是在合并使用大剂量糖皮质激素治疗的危重哮喘患者,以免产生甾类肌松药综合征,导致撤机困难。
三.难治性急性重症哮喘患者治疗的其他选择
减轻支气管阻塞的主要措施仍然是吸入β受体激动剂和静脉内输入激素。在一些难治性病例中,其他的一些治疗虽然还没有强有力的证据证实,但可考虑尝试。在这些患者中,严重的气道阻塞和控制性低通气可能限制了支气管扩张剂的有效吸入。此时可以考虑静脉内输入以下药物。
最近有研究显示,对于在急诊室内未插管的哮喘患者,硫酸镁通过雾化吸入(250 mmol/l)或静脉输注(30分钟内输注2g)与雾化吸入治疗的β受体激动剂联用,能产生很强的支气管扩张作用。Sydow和其同事发现,在五位插管的哮喘患者中,静脉内大剂量(60分钟内输入10-20g)的输注硫酸镁可以明显地减少气道峰压和吸气流速。须注意,高剂量的输注会使血清中镁水平增加三倍和增加严重低血压的发生,在此研究中有两例患者需使用血管收缩药。基于这些研究和其相对低的成本,有理由相信难治性哮喘患者可以使用硫酸镁静脉输注治疗。在治疗剂量和进度上,推荐的经验是,在严格的检测血清镁水平的条件下,每隔30分钟可重复输注2g,最大的累积剂量10g。
吸入氦氧混合气可减小湍流气体的阻力而辅助通气。在没有插管的哮喘患者中,吸入氦氧混合气可以增加呼气峰流速和改善呼吸困难评分。在三项(一项回顾性和两项前瞻性)研究,共有23例插管的哮喘患者,发现氦氧混合气的吸入治疗(60-70%氦和30-40%氧)能改善氧合、气道阻力和急性呼吸性酸中毒。根据Meta分析,这种治疗优势主要见于非常严重的患者,但这种效应在治疗1小时后开始衰减。
四.无创正压通气
对于进行性加重的、有气管插管可能的哮喘患者,无创正压通气(NIPPV)可能是治疗这类患者急性呼吸衰竭的另一选择。在共有47例这样患者的两项前瞻性研究中,他们进入研究时具有正常的PaCO2或存在高碳酸血症,但经短时间的NIPPV试验后,患者呼吸窘迫症状明显缓解。虽然NIPPV对重症哮喘患者有效,但亦可能会延误气管插管时机。因此,识别哪类患者能从NIPPV中获益很重要。哮喘患者无创正压的绝对禁忌症包括需要心肺复苏紧急气管插管、血流动力学和心电图的不稳定、具有生命威胁的低氧血症和意识状态的改变。入院时患者若存在严重的高碳酸血症,虽没有发现NIPPV的禁忌证,临床医生仍需考虑气管插管的可能。事实上,在因急性呼吸衰竭而进入ICU的重症哮喘患者中发现,应用NIPPV治疗成功的患者(平均PaCO2 53 ± 13 mmHg; 平均pH 7.28± 0.008)较最终气管插管患者(平均PaCO2 89± 29 mmHg;平均pH 7.05± 0.21)的呼吸性酸中毒程度轻。
NIPPV开始时可使用低水平的吸气压(5-7cmH2O)和PEEP(3-5cmH2O,参照之前的讨论)。压力支持需逐渐增加(每15分钟增加2 cmH2O),其目标是使呼吸频率低于25次/分,同时保持吸气峰压低于25 cmH2O。此外,在无创通气的同时可利用呼吸机管路雾化吸入支气管扩张剂。
五.撤机
何时才开始撤机取决于临床判断。推荐的经验是,当动态过度充气已明显减轻(胸部听诊哮鸣音明显减少,PEEPi低于5 cmH2O),即可开始进行压力支持通气试验。与COPD患者撤机不同的是,急性重症哮喘患者撤机一般较容易。若患者在没有存在严重气道阻塞的情况下出现撤机困难,必须考虑是否是由于使用神经肌肉阻滞剂和糖皮质激所致肌病的影响。
六.并发症和病死率
一项对急性重症哮喘患者进行通气管理的大样本研究中发现,重症哮喘患者采用控制性低通气后的并发症和病死率明显低于以前报道的应用传统通气方式的患者。急性重症哮喘患者机械通气时最常见的并发症是上机开始时血流动力学不稳定,表现为低血压,这可能是由于过度充气加重致全身静脉回流障碍,它可以通过以下方法证实:短暂地脱离呼吸机(60s,严密监测SpO2)后,血压会立即上升。在这种情况下,通气方式需立即采取低潮气量和低呼吸频率,保证气体能充分地排出。另外需注意的是,当低血压对断开呼吸机无反应时应考虑张力性气胸的存在。
气压伤是第二类常见的并发症。虽然气压伤经积极地诊断和处理后,并不是导致死亡的直接原因,但它仍然威胁生命。自从1990以来,急性重症哮喘患者机械通气后的死亡率低于10%。报道常见的死亡原因是院前发生的心脏骤停致缺氧性脑损伤。


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