机械通气撤离影响因素和序贯机械通气切换点的选择

朱云峰 综述，唐忠平 审校

（南宁市妇幼保健院麻醉科，广西 南宁 530011）

急性呼吸衰竭（Acute respiratory failure，ARF）是在重症监护病房(Intensive care unit，ICU)里常见的呼吸系统急症，具有起病急、进展快、病死率高等特点。

机械通气是治疗ARF最重要的手段之一。长时间有创机械通气会带来许多并发症，而无创机械通气（Noninvasive ventilation，NIV）在ARF的治疗中取得良好疗效。我国《机械通气临床应用指南（2006）》[1]指出：无创正压通气可以避免气管插管，也可帮助有创通气的撤离。

近几年，临床上序贯机械通气的应用颇为令人关注。序贯通气是有创通气与无创通气序贯进行，其有创通气与无创通气的交接点称为切换点。序贯通气的目的是缩短有创通气的时间，增加撤机成功率。这就提出了几个问题：（1）如何进行机械通气的撤离？（2）影响机械通气撤离的因素有哪些？（3）如何确定序贯通气的切换点？本文就这三个问题进行初步的探讨。

1 如何进行机械通气的撤离

1.1 撤机过程 早在上世纪90年代初期开始，欧洲、北美地区举行国际的重症医学会议就开始讨论关于撤机策略的问题。撤机策略的研究仍是ICU里普遍存在及重要的课题，目前尚无一种公认的最佳撤机方案。2005年在匈牙利布达佩斯举行的第五届国际重症医学会议上，Boles[2]提出了一整套从气管插管行机械通气到拔管撤机的程序，共6个阶段：1)治疗原发病ARF；2)临床医师对撤机可能性的初步判断；3）临床医师通过各项指标、试验结果对撤机可能性进行评估；4)行自主呼吸试验（Spontaneous breathing trial，SBT）；5)SBT成功后，拔除气管导管；6)不排除有再次插管可能。最重要的是第二阶段及第三阶段，是出现撤机延迟的最常见的原因。

1.2 自主呼吸试验 2001年美国胸科医师学会（ACCP)、美国呼吸治疗学会(AARC)和美国危重病医学会(ACCM)发表的“撤机指南”[3]，2007年实验研究学会（ERS）、美国胸科学会（ATS）、欧洲加强医学学会(ESICM)、危重病学会(SCCM)、法国专门术语重修学会(SRLF)等5个学会的推荐意见[2]，都主张以SBT作为判断能否成功撤机的重要诊断性试验。目前认为SBT持续时间应在30～120 min，但对于不同疾病机械通气患者，确切SBT时间尚无定论。王晓川等[4]认为对于急性呼衰患者来说，选择30 min还是120 min SBT对撤机效果并无影响；而对于慢性呼衰患者来说，过短的SBT时间并不能准确判断其自主呼吸能力，撤机时宜选择120 min SBT，有利于提高脱机成功率。

1.3 撤机延迟 有文献报道[5]，撤机过程所耗费的时间占机械通气整个时间的40%～50%，存在撤机延迟的倾向，致使患者承受不必要的痛苦，增加了并发症的风险和医疗费用，尤其是呼吸机相关性肺炎（Ventilator associated pneumonia，VAP）及气道损伤，可导致死亡率增加。Chastre等[6]报道VAP的发生率为9%～67%，死亡率可高达50%。缩短撤机过程是降低VAP发生率的重要途径[7]。Coplin等[8]报道，在脑外伤患者中，成功撤机患者死亡率为12%，而存在撤机延迟患者中，死亡率为27%。故如何减少撤机延迟也是未来研究的一个方向。

1.4 撤机成功和失败 在大多数文献里，撤机失败定义为未能通过SBT或拔管后48 h内需重新插管，反之就是撤机成功。Boles等[2]综合几项研究结果认为单纯以通过SBT为标准，其撤机失败率为31.2%。早在1980年就有用外源性肺表面活性物质（Pulmonary surfactant，PS）治疗急性呼吸窘迫综合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）成功的报道。在一项治疗体外循环术后并发急性肺损伤(Acute lung injury，ALI)婴幼儿的研究中，崔勤等[9]认为肺保护性通气策略联合应用PS可明显改善术后呼吸力学指标，提高肺动态顺应性，降低气道阻力，减少患儿呼吸功耗，提高撤机成功率。然而近几年来，PS应用于成人的报道极少，而且高昂的价格也限制了其使用。在另一项研究中，叶寰等[10]认为临床肺部感染评分（Clinical pulmonary infection score，CPIS）作为肺部感染程度的量化指标可以很好的预测无创通气的疗效，从而判断序贯机械通气撤机成功率。施东伟等[11]认为有创机械通气患者在通过SBT后，年龄、浅快呼吸指数及气道分泌物量是预测拔管失败的有效指标。刘先福等[12]认为以浅快呼吸指数≤105 bpm/L为标准，预测ARF撤机成功准确率为86.8%。

2 影响机械通气撤离的因素

大量对撤机失败患者的病理生理学及临床表现分析研究将影响撤机因素归为以下几个方面：

2.1 呼吸负荷 是否要进行撤机试验很大程度上取决于临床医师对患者血流动力学、意识状态、原发病治疗情况等的判断，以及各种氧合指标及呼吸机参数。成功撤机依赖于患者呼吸肌泵承受所负载的呼吸负荷的能力。呼吸负荷取决于通气阻力及呼吸泵的顺应性，改善两者可增加撤机的成功率[13]。肺炎、心源性或非心源性肺水肿、肺间质纤维化、肺出血及引起肺泡渗出增加的疾病均可使肺的顺应性降低。不适当的呼吸机参数设置（如吸气流率、触发流量、PEEP等）造成人机不同步时增加呼吸负荷从而增加呼吸功（Work of breathing，WOB），也可影响撤机成功率。值得注意的是，在撤机过程中，也可因声门水肿、气道分泌物增多、痰滞留等原因，使气道阻力增加，导致呼吸负荷增加。

2.2 心脏负荷 机械通气患者在行气道内正压通气到自主呼吸的转变过程中，总是伴随着回心血量增加、胸腔内负压增加从而增加左心室前、后负荷及心肌耗氧等病理生理变化。这样一些潜在的心肌功能异常，将在撤机过程中凸显出来。在一项多中心试验中，Nava等[14]认为无创机械通气（Noninvasive ventilation，NIV）可改善心源性肺水肿患者左心负荷及心肌耗氧。慢性阻塞性肺疾病（Chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者因气道阻力增加、肺顺应性降低，产生内源性PEEP（Intrinsic PEEP，iPEEP），增加肺循环阻力，降低右心室充盈及减少心输出量；撤机过程代谢需求增加，机体提高心输出量以适应增加的代谢需求；一些全身性疾病（如脓毒症）均会增加患者心脏负荷。在行SBT期间出现的心肌缺血可导致左心室顺应性降低及肺水肿并增加呼吸做功[2]。

2.3 神经肌肉功能 神经肌肉功能恢复应足以克服呼吸系统阻力，适应代谢需要并维持血中二氧化碳稳定，才有可能撤机成功。这要求中枢神经系统、脊髓运动神经元、呼吸肌、神经肌肉接头结构功能完好。这其中任何环节功能异常均可导致撤机失败[2]。中枢神经系统功能异常可导致中枢性呼吸驱动力（Central drive）下降而无法撤机，高碳酸血症、低氧血症、机械通气、镇静剂的使用、脑炎、脑干出血及缺血、神经外科合并症等均可导致中枢性驱动不足。有人用二氧化碳反应性试验来评估这种驱动的不足，但目前为止，尚无足够的文献证明该试验用于重症病人的有效性[12]。

2.4 重症神经肌肉异常症 重症神经肌肉异常症(Critical illness neuromuscular abnormalities，CINMA)是ICU里最常见的外周神经肌肉功能障碍。作为一种神经肌肉性运动缺陷疾病，表现为外周肌肉功能衰弱，病变常累及双侧肌肉及神经呈对称性[15]。1984年加拿大及法国第一次报道CINMA。有文献报道[2]该病发生率在50%～100%之间，常与多器官功能障碍、皮质激素过量、高血糖、长期ICU住院等联系在一起。CINMA与撤机延迟及撤机失败相关。有研究[15-16]运用多变量分析显示CINMA是机械通气延长及撤机失败的独立危险因素。CINMA所致神经肌肉功能障碍通常在数周内可缓解，但某些机能障碍将持续数月之久[17-18]。

2.5 精神心理因素 谵妄症（Delirium），或称急性脑功能障碍，是认知、意识水平的功能紊乱。在ICU病人里，常与精神药物使用、疼痛、长期制动、低氧血症、贫血、脓毒症、睡眠障碍等相伴。关于重症患者谵妄症的文献报道始于2001年，其发病率为22%～80%[19-20]。目前尚无足够文献证明谵妄症与撤机困难有直接的关系。这是个未来研究的一个方向。许多患者在ICU住院期间及撤机过程中都患有焦虑症（Anxiety），这种痛苦的记忆可持续数年之久。文献报道[2]该病在ICU发病率为30%～75%。产生焦虑症原因主要有：患者自觉呼吸困难、不能言语、睡眠障碍等。文献报道睡眠障碍与呼吸机通气模式[21]、ICU病房内环境噪音[22]等有关。减轻机械通气患者焦虑症发生的措施有：提高吸气时间和PEEP，或使用双水平压力支持（Bi-level PSV）[23]；夜间通过减小噪音，改进灯光、护理措施等手段改善患者睡眠。

2.6 代谢及内分泌因素 低磷酸血症、低镁血症及低钾血症均可导致肌肉功能衰弱(包括呼吸肌)。近年有人运用双水平气道正压(Bi-level positive airway pressure，BiPAP)治疗低血钾性麻痹致呼吸衰竭取得良好的效果[24]。甲状腺功能减退及肾上腺功能减退均可导致撤机困难。代谢紊乱对撤机困难的影响仍需进一步研究。关于糖皮质激素对撤机成功率的影响，目前尚未达成共识。研究[25]表明使用高于生理替代治疗量的皮质激素可并发严重肌病。

2.7 营养状态 肥胖病人(体重指数＞25 kg/m2)由于低呼吸顺应性、高肺容量/功能残气量比值、呼吸功增加等因素可能会对机械通气的时间有影响，但国内外并无足够文献证明其与撤机困难之间的关系。对于慢性阻塞性肺病(COPD)患者，因长期疾病导致的营养不良将引起骨骼肌的消耗、萎缩，包括呼吸肌也会逐步变薄、消瘦，肌力下降，增加撤机的难度。国内陈强等[26]认为COPD患者营养状态应引起人们的重视，患有急性呼吸衰竭的患者，营养不良可以减弱呼吸肌的强度、改变通气能力及损害免疫功能，引起肺功能的下降。与正常营养的COPD患者相比，营养不良的COPD患者容易出现高碳酸血症性呼吸衰竭撤机困难。因此，合理补充营养，增加能量供给，能改善呼吸肌结构及功能，降低感染发生率，恢复呼吸中枢的驱动力，可大大提高机械通气患者脱机的成功率。郑咏仪等[27]在另一项随机对照研究中也得出类似的结论。杨庆南等[28]认为积极的营养支持可预防或减少机械通气危重患儿呼吸肌肌群的萎缩和功能的减退，维持呼吸肌收缩力，并增强或改善呼吸肌的质量和功能，从而对撤机有非常重要的意义。

2.8 呼吸机性膈肌功能障碍和重症氧化应激 所谓呼吸机性膈肌功能障碍(VIDD)是指继发于机械通气，膈肌产生肌力的能力丧失[29]，其病理生理学改变包括肌肉萎缩、结构破坏、纤维类型变质和改变。在行控制机械通气72 h后，在家兔膈肌模型内可见线粒体膨胀、肌纤维损伤、脂质空泡增多[30]。在这个过程中，氧化应激起着重要的作用，在行控制机械通气6 h内，即可出现氧化变性[31]。由于微量元素及维生素能增强抗氧化剂作用，故在重症患者治疗中起着积极的作用。一个前瞻性随机试验[32]发现，外科ICU患者补充维生素E及维生素C能有效减少ICU住院时间及机械通气时间。

2.9 贫血 血红蛋白要达到什么水平方可考虑撤机，这一问题尚存在争论。美国的撤机指南[3]建议血红蛋白应≥8～10 g/dl。

3 如何确定序贯通气的切换点

序贯性机械通气应用于各个领域均取得了良好的效果，但切换点的选择仍是个存在争议的问题。王辰等[33]提出以肺部感染控制窗为序贯通气的切换点，这也得到公认，但其应用更多的局限于COPD患者。李坚等[34]在治疗58例各种病因所致ARF的研究中，以患者病情改善或稳定并满足一定的条件作为无创与有创通气的切换点，认为其可明显降低VAP的发生率，缩短患者有创通气和住院时间。

3.1 序贯机械通气 在欧美地区，有创、无创序贯通气有三种适应证：1)作为撤机方式，应用于不能通过撤机试验(主要指SBT)但需撤机的患者；2)作为治疗措施，应用于已拔管，但48 h内继发ARF的患者；3)作为预防措施，应用于拔管后虽未出现ARF，但具有重新插管高危因素的患者。通过大量的生理学研究认为，COPD稳定期患者(不能耐受自主呼吸，SBT失败可能性高)运用NIV可达到与压力支持通气(PSV)同样的辅助呼吸效果。在两项[7,35]对COPD患者应用序贯通气的研究中得出相似结论，序贯通气能减少总有创通气时间和ICU住院时间，有效降低院内感染发生率。然而，有两点应注意：1)尽管及早拔管可避免很多机械通气的并发症，但那些未通过SBT的患者可能仍存在未控制的并发病，可导致拔管撤机失败，故不推荐将序贯通气应用于所有SBT失败的患者；2)NIV是治疗ARF的手段。患者拔管后行无创通气并不能视为撤机成功，直至NIV撤离前，撤机过程仍在进行(Weaning in progress)。拔管后呼吸衰竭(Post-extubation failure)是指拔除气管导管后48 h内出现急性呼吸衰竭。两项大型随机多中心研究[36-37]认为，应用NIV治疗拔管后48 h内出现的急性呼吸功能不全相对于传统氧疗并无明显优势。甚至Esteban等[37]认为NIV组存活率低于氧疗组。这些文献均不支持应用NIV治疗拔管后呼吸衰竭，同时研究表明，相对于其他治疗组，NIV治疗COPD及Ⅱ型呼吸衰竭患者取得肯定的效果。

3.2 肺部感染控制窗(Pulmonary infection control window，PIC窗) 肺部感染控制窗的概念是王辰等[33]在研究序贯通气治疗COPD致严重呼吸衰竭时提出的，并将PIC窗作为有创通气转为无创通气的切换点，此观点已被国内许多业内人士认可[38-39]。

4 结论及研究方向

综上所述，NIV并不适合广泛用于各种原因导致的呼吸衰竭。然而，序贯通气在治疗某些疾病(如COPD)所致的呼吸功能不全方面又取得了良好的效果，能有效缩短撤机过程。在未来的课题设计中，应明确NIV撤离指征。

在欧美地区，使用NIV的时机(即序贯通气切换点的选择)是根据三个适应证而定的，并无一个明确的界定，很大程度上依赖于临床医师对患者耐受撤机情况的主观判断。在撤机过程中，临床医师的经验及技术起着很重要的作用。

在国内以PIC窗为切换点行序贯通气也存在下列一些局限性：1)当支气管肺部感染不是COPD急性加重的主要诱因时，就不存在PIC窗；2)出现PIC窗时，部分患者呼吸力学状况严重紊乱，一般状况过差，此时就不能急于拔管；3)患者已行气管切开，此时将有创通气转为无创通气就存在很大障碍。就PIC窗的概念而言，PIC窗只适用于感染性肺部疾病所致呼吸衰竭患者。目前PIC窗更多地应用于COPD急性加重期合并ARF患者，能否应用于重症肺炎等其他肺部感染疾病也是未来研究的一个方向。

SBT作为一个有效的撤机试验，已得到大多数人的认可。但如前文所述，以通过SBT为标准拔管仍有13%的再插管率。而到达PIC窗的患者可能仍存在呼吸力学状况严重紊乱、一般状况过差、其他合并疾病未控制等问题，此时行SBT未必能通过，也存在再次插管的可能。通过两者的联合使用作为切换点，能否降低再插管率？也提出这样了一个问题，如前述目前存在撤机延迟的倾向，而两者联合使用，势必会增加这种倾向，其实用性有待研究。

综合前文对影响撤机因素的分析，如何减少这些因素(尤其是CINMA、VIDD及精神心理因素)的影响，增加撤机成功率，都是未来研究的方向。

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