ARDS患者急性肺源性心臟病-右心室保護的基本原理

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ARDS患者急性肺源性心臟病

——右心室保護的基本原理

重症行者翻譯組 張堃慧 張強

在最近40年里，隨著ARDS病理生理學知識的增加，ARDS機械通氣策略被定期修訂。最初主要關注目標是「肺開放」和優化動脈血氧飽和度，這種策略現在也考慮到對肺血管的損傷以及由此所致的對右室及血流動力學的影響。現在已有可在床邊應用的血流動力學設備，比如超聲心動圖，允許重症醫師根據右室的耐受性來調整呼吸機設置。這裡，我們回顧ARDS患者肺血管功能障礙的病理生理學，探討機械通氣的有益和有害影響，基於最近一系列大樣本研究來描述急性肺心病的發病率和意義，提出一種既保護肺又保護右心室的新的方法，雖然這種方法尚未被嚴格驗證。我們的結論之一是評估右心室可以幫助重症醫師評估通氣策略導致的肺復張與肺過度擴張之間的平衡。俯卧位對肺同時也對血流動力學（右心室）的有益影響就是一個很好的實例。讀者應該注意，本文中的大部分信息反映了作者的觀點。儘管這些觀點是以臨床觀察、臨床研究和眾所周知的病理生理學為基礎，但尚沒有醫學證據支持這個臨床理論。也許其他方法也能獲益，某種情況下，我們的文章可被看做幫助重症醫師改善ARDS管理的另一種嘗試。

縮寫詞：ACP=急性肺源性心臟病； HFOV=高頻振蕩通氣； LV=左心室；PAC=肺動脈導管；PEEP=呼氣末正壓；RV=右心室。

1975年Suter 等人進行的研究定義了ARDS的最佳通氣策略是以達到最佳氧輸送為目標。尤其是，作者報道了最佳呼氣末正壓（PEEP）是改善呼吸系統順應性、死腔以及氧輸送三者的最佳節點。PEEP從0增加到7 cm H2O，肺順應性增加伴隨氧輸送和死腔下降，而PEEP從7 cm H2O 增加到13 cm H2O ，肺順應性下降同時氧輸送下降、死腔增加。此時，考慮到存在呼吸機設置的影響，這種情況強烈提示了肺和血流動力學的相關性。不幸地是，自這個研究之後的許多年，大多數關於呼吸機設置的指南主要專註於肺，以「肺開放」和優化動脈血氧飽和度為目標，例如在不同的隨機對照研究中推薦應用PEEP/FiO2比值，而忘記了血流動力學。因此，可能會出現一個考慮肺血管損傷的新研究領域，因為肺血管損傷將影響右室功能並最終產生血流動力學影響。這主要是由於床旁新工具的發展，允許重症醫師應用眾所周知的ARDS肺動脈高壓的病理生理學，精確、無創的評估適應呼吸機設置之後的右室(RV) 基線功能。

在這篇文章中我們簡要地回顧了ARDS肺血管功能障礙的病理生理學，「肺開放」策略產生的影響，急性肺心病（ACP）的發病率和診斷，以及ACP對血流動力學和預後的影響。 最後，我們針對機械通氣患者提出一個「右室保護方法」。

基本原理

半個多世紀之前就已經明確，ARDS病理生理機制的多樣化在很大程度上是ARDS嚴重程度不同的原因。雖然沒有報道缺氧的嚴重程度本身可以作為預後的可靠預測指標，但大多數缺氧患者有較高的死亡率。據Zapo和Snider報道，ARDS不僅影響肺泡而且影響肺循環，在他們具有里程碑意義的研究中顯示，ARDS能夠顯著提高平均肺動脈壓，應用PEEP後該作用更顯著。在某種程度上，這是炎症、血管收縮、水腫、血栓和血管重構導致肺循環結構變化的結果，也就是說，正常的無肌型肺動脈發生肌化。但有時候也是由於不合適的正壓通氣導致肺泡擴張壓與肺毛細血管血流之間的不良競爭。Zapol 等人也通過報道肺血管阻力和心輸出量之間出乎意料的反比關係來暗示這種影響。 Jardin 等指出PEEP在10 cm H2O時，左室（LV）舒張末期壓力和肺動脈閉塞壓之間的關係無法保持，後者可以使前者經常的被高估。臨床研究證實了這種不合適的正壓通氣的有害影響。在早期的隨機對照研究中，高頻振蕩通氣（HFOV）增加了病死率。在HFOV組，更多的患者需要升壓葯，並且用藥時間更長。 Guervilly 等在另一個應用經食道超聲心動圖的觀察性研究中，顯示HFOV顯著增加了右室功能障礙和右心衰竭。儘管HFOV與傳統模式大不相同，可以被理解為肺開放方法的一種模式，其目的是保持肺開放。因此，如前所述，在整個呼吸周期中維持一個高的平均氣道壓可能會導致肺循環的受損。綜上所述，這些研究表明一些通氣策略可以改變肺循環、右室功能，最終可以改變預後。這主要是由肺部壓力即跨肺壓（肺泡內壓-胸內壓）介導的，,就像35年前在狗中以及最近更多在人類中的研究顯示的那樣。

如今，在該領域肺血管功能障礙的研究更多，也研究的很透徹。在一項研究中，Bull等報道通過肺動脈導管監測的475例ARDS患者中，這種功能障礙的發生率在73%。這種功能障礙通過升高的跨肺壓梯度（肺動脈舒張壓-肺毛細血管楔壓）來界定（圖1），這種功能障礙在>70%的病例中發生，並且與死亡率的增加呈獨立相關性，表示兩者之間顯著相關。因為在正常情況下右心室充當「被動管道」，肺血管功能障礙，導致肺動脈壓力突然增加，可能導致ACP。在接受保護性機械通氣的大量ARDS患者中，證明ACP與死亡率獨立相關。起初，肺心病被形容成臨床上存在的固有本質，說明密切的心肺相互作用。後來，肺心病作為一種急性現象被報道，特別是在肺栓塞時。自二十世紀80年代以來，我們知道它在ARDS時也可能出現。

圖1：ARDS機械通氣患者高跨肺壓（標記處）（A），與正常壓力梯度（B）的比較。PA=肺動脈壓；PCWP=肺毛細血管楔壓。

ACP的診斷、發病率和後果

過去，主要應用PAC提示存在ACP，當中心靜脈壓力高於肺動脈閉塞壓時，這樣一個反向壓力梯度也與死亡率的增加有關。隨著重症超聲心動圖的發展，現在超聲心動圖作為診斷ACP的「金標準」。儘管認為經食道超聲的方法更有效，但經食道和經胸兩種方法都可以使用。在有臨床證據的支持下，ACP定義為：右室擴張合併收縮末期室間隔矛盾運動。（圖2）因此，ACP同時存在右室收縮及舒張過負荷。然而，在二十世紀90年代，據報道ACP的發病率非常高，應用高潮氣量的機械通氣和高肺應力的患者中發病率大約60%，在許多肺保護性通氣（即限制肺應力）患者的研究中發病率為20%-25%（表1）。在現代保護性通氣領域，三個因素與ACP的發生存在很強的相關性：平台壓（代表肺部壓力，尤其是在有正常的胸壁順應性的患者中），驅動壓（實際上由潮氣量導致的肺應力），和PaCO2。

ACP可以引起或促進循環衰竭。在患有ARDS的81位患者中，我們發現13位有中度ACP（右室舒張末面積/左室舒張末面積在0.6-1）。在這一組患者中心臟指數更低（3.1L/min/m2 vs 2.8 L/min/m2）。我們也發現6位患者有「嚴重的」ACP（右室舒張末面積>左室舒張末面積），心臟指數下降至2 L/min/m2。Boissier等在226位患者中發現了相似的結果。ACP與更高的心率、更低的收縮壓和平均動脈壓以及更高的休克發生率有關。在另一項200例ARDS患者中，64%的ACP患者需要輸注去甲腎上腺素，沒有ACP的患者只有49%需要輸注去甲腎上腺素。

在很長一段時間內，重症醫師認為ACP只是嚴重程度的一種標誌，對預後沒有直接影響。這主要是因為我們的標誌性研究沒有觀察到患ACP和未患ACP患者的死亡率有任何區別。但是，正如這項研究的解釋一樣，在ACP患者中，我們通過降低平台壓和更顯著的降低PaCO2以及更頻繁地應用俯卧位來系統的調整呼吸機設置。在後文右室保護方法部分的討論中，可以解釋為什麼死亡率沒有區別。 Lhéritier 等研究也報道了在死亡率方面沒有差別，但是ACP患者需要吸入更多的一氧化氮，特別是比其他患者需要更久的俯卧位。相反地，在Boissier等的研究中，ACP與死亡率獨立相關，在Osman等應用PAC的純觀察性研究中得出同樣的結論。如前所述，這與ACP對血流動力學有顯著的影響相一致。儘管沒有明確的證據，但這些結果表明ACP可以改變預後，因此應該調整呼吸機設置來限制肺血管功能障礙和保護右心室。

表1應用保護性機械通氣的ARDS患者中ACP的發生率，在研究中應用心臟超聲評價右室功能

圖2：ARDS機械通氣患者經胸超聲心動圖的急性肺心病。A：心尖四腔心切面示右室大於左室提示右室擴張。B：胸骨旁短軸切面示室間隔運動（箭頭處，D字征）。LA=左心房；LV=左心室；RA=右心房；RV=右心室。

右室保護方法

儘管沒有被隨機對照研究驗證過，但在最近，一個右室保護方法被正式的作為機械通氣策略的方法，這是一種循序漸進的方法，即把肺循環和右心室作為臨床決策的中心。簡單地說，這種方法首先基於嚴格地限制平台壓在27 cm H2O 以下，驅動壓在17cm H2O以下；第二，限制PaCO2在60 mmHg以下；第三，根據右室功能設定PEEP；最後，在極其嚴重ACP患者中應用俯卧位。平台壓只是肺內壓和跨肺壓的替代值。在有正常的胸壁順應性和胸腔內壓不太高的患者中，平台壓與二者是密切相關的，但是在其他情況下這並不適用，比如尤其在肥胖患者中。肥胖患者的平台壓可能明顯高於跨肺壓和肺內壓。

這種通氣方法可以概括為「對肺有益就是對右室有益」，反之亦然。由於作為金標準的CT掃描經常不可用，因此右室功能可以被看作是在肺復張和肺過度膨脹之間建立平衡的基石（圖3A）。據報道，在一個肺不張的試驗模型中，毀損的肺可以導致右室過負荷，然而，右室功能在肺再充氣後得到很大改善。我們報道了在一些嚴重的ARDS患者中應用增加PEEP的通氣策略，當尚未引起顯著的肺復張（可能已充分考慮到過度膨脹）時已導致右室每搏量的顯著下降，然而，顯著的肺復張發生時右室功能得到保護。這也許能幫助我們論證50年前曾報道的，人類肺血管阻力和肺內壓或跨肺壓之間的關係。因此，基於這種關係，右室評估可以被理解為，是在給定的患者中了解機械通氣策略地位的一種方式，目標是保持肺血管阻力和肺內壓的關係在圖3所示的平台部分。

最後，值得說幾句關於俯卧位的應用，因為數據強烈支持這一方法，並且很好的論證了我們的理解。由於俯卧位能在不增高PEEP的情況下增加PaO2，且通過肺的復張降低了PaCO2 和平台壓，期望應用俯卧位能保護肺循環和減輕右室負荷（圖4）。這正是我們幾年前在42例嚴重ARDS患者中應用超聲心動圖所證實的，其中一半患者存在ACP。在第一次持續18小時的俯卧位之後，我們報道了完全標準化的右室功能，它使早期ACP患者心率下降和心輸出量增加。在一個18例患者的研究中，結合超聲心動圖和PAC證實了我們的結果。 Guérin 等在一個大型的隨機對照研究中證實，干預組（接受俯卧位的患者）與控制組相比病死率大幅下降。有趣的是，干預組PEEP

圖3：右室功能在評估肺過度膨脹與肺復張平衡中的重要性，以及其對肺血管阻力的影響。A：圖解表示右室功能評估在（機械通氣策略導致的）肺過度膨脹與肺復張平衡中的重要性，B：Niden 描述的肺血管阻力與肺應力的U型關係。機械通氣策略的目的是使患者位於曲線的平台部分。陰影區代表了目標壓力容積發揮作用的區域。CO=心排量；TPP=跨肺壓（肺泡壓-胸內壓）。其他縮寫見圖2說明。

圖4：在無右室過負荷的患者俯卧位獲益的主要機制。HME=濕熱交換器；O2= 氧氣； PEEP= 呼氣末正壓；RR= 呼吸頻率；Vt=潮氣量。

未解決的問題

然而，許多問題尚有爭議。首先，像先前討論的一樣，是否ACP對預後有影響尚有爭議並需要進一步明確。關於右心衰是致死因素還是併發症，目前尚不清楚。然而，不管右室衰竭與死亡之間的關係是怎樣的，但對受損的肺是沒有好處，相比評估右室功能來說，避免這些的更好方法是什麼？ 另一個相關的問題是，我們是否要區分右室功能障礙和右室衰竭，如果需要，如何區分。比如，沒有室間隔矛盾運動的孤立的右室擴張，其意義仍然不明確。它是提示某事將要發生的警告信號嗎？最後，最有趣的問題是，是否我們基於臨床研究和病理生理學的建議是真正有效的。對於這個問題，很顯然，對於那些已經發表的隨機對照研究，我們扔缺乏一個隨機對照研究，特別是關於PEEP的設定。

結論

右心室現在成為ARDS患者調整通氣策略的關鍵因素，特別感謝最近幾年重症超聲的發展，它允許了重症醫師在床旁容易的評估右室功能。Peter Suter之後的40年，我們建議的右室保護方法代表了ARDS患者機械通氣觀念的徹底轉變。這種方法保持了右心室和肺的聯繫，並且通過「對肺有益就是對右室有益」這句格言完美地闡述了這種方法。

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