两种膨肺技术在肌萎缩侧索硬化机械通气患者中的应用

袁聪 王海播

肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是运动神经元病中最常见的类型。当ALS病情进展、无创通气无法纠正呼吸衰竭或分泌物过多无法排出时,常选择有创呼吸机辅助呼吸[1]。目前对于ALS机械通气患者的治疗手段主要是有效的抗菌药物和气道分泌物的有效引流。ALS累及呼吸肌后会引起咳痰无力,造成气道内分泌物引流不畅,不仅为细菌定植提供理想环境,还会导致通气血流比失调,最终引起急性肺部感染或呼吸衰竭。咳嗽增强技术旨在辅助或模仿咳嗽动作,从而促进痰液向主气道转移。复苏球囊膨肺(manual hyperinflation,MHI)作为ICU中最常用的咳嗽增强技术,已被证实可有效移动和清除机械通气患者肺深部的分泌物、预防和治疗因痰液堵塞导致的肺不张[2-3]。但MHI操作时需断开呼吸机管路可能增加交叉感染的风险[4],且无法提供恒定的流速、准确的潮气量及气道压力等参数,而上述参数的不确定性,可影响MHI治疗的安全性和有效性[5]。此外,MHI治疗的同质性也较低[6-7]。Berney[8]等在2002年提出呼吸机膨肺(ventilator hyperinflation,VHI),VHI通过呼吸机设置一个较小的恒定流速、1～2s的吸气暂停时间及较大的潮气量来模拟MHI,可规避上述MHI的缺陷。目前,两者在机械通气患者中的排痰效果仍存在争议[9-10]。为进一步证实VHI是可供选择的膨肺方法,笔者团队在ALS机械通气患者中利用胸部电阻抗成像技术(electrical impedance tomography,EIT)观察两者的膨肺效果。

资料与方法

一、研究对象

1 本研究采用随机数字表法,将2018年1月～2021年12月期间在河南省人民医院呼吸重症监护病房治疗的65例ALS机械通气患者作为研究对象,随机分为VHI组和MHI组,其中5例ALS患者因病情导致实验终止,最终纳入VHI组(n=30)和MHI组(n=30),其中男性39例,女性21例,年龄 20～69岁,平均年龄(50.05±11.26)岁。纳入标准:所有患者均符合《肌萎缩侧索硬化诊断和治疗中国专家共识2022》[1]中的诊断要求;年龄≥18岁;气管插管或气管切开;机械通气时间≥24h;胸部CT或X线片证实患者发生肺不张,肺不张的诊断标准参考《呼吸内科学高级教程》[11];既往无肺部疾病史。排除标准:急性肺水肿;气胸;气道内肿瘤堵塞或肿瘤外压致气道狭窄;支气管胸膜瘘;平均动脉压<60mmHg(1mmHg≈0.133kpa);出、凝血机制严重障碍。本研究方案得到河南省人民医院医学伦理委员会审核批准[(2017)伦审第(10)号]。

2 两组患者性别、年龄、诊断时的ALS功能评分量表评分、延髓部起病例数、插管天数、急性生理与慢性健康状况评分等情况比较差异无统计学意义(P>0.05)。患者一般情况(见表1)。

二、方法

1 由2名具有6年以上工作经验的呼吸治疗师(respiratory therapist,RT)进行本研究的干预措施(以下称为RTA和RTB)。患者入组当天(膨肺前)使用EIT监测肺内气体分布情况,EIT是通过放置在胸部的一条电极缚带连续发射阻抗波并根据阻抗波在胸腔内穿透不同组织后的衰减程度构建成图像的一项新技术[12],可在床旁实现无创、连续、动态的肺内气体成像。RTA打开胸电阻抗成像仪(Drager Medical,型号 PulmoVista 500)进行自检。RTB根据患者体型选择合适的电极缚带置于胸廓第5肋间,将电极缚带与成像仪连接。RTA通过屏幕观察EIT图像,图像从胸侧到背侧被人为划分为4个等距的 “感兴趣区(region of interest,ROI)”,即ROI1、ROI2、ROI3、ROI4,在各ROI区分布的潮气量占总潮气量的比例定义为ROI%(ROI%=ROI区潮气量/总潮气量×100%),则ROI1%+ROI2%+ROI3%+ROI4%=100%。纳入本研究的ALS 患者的影像学主要表现为肺重力依赖区域的肺不张,EIT显示为ROI4区通气不佳。所以本研究统计了患者膨肺前和膨肺3天后的ROI4区潮气比例。

表1 两组一般资料比较

2 干预方法 两组患者在研究期间每天进行常规胸部物理治疗,包括机械深度排痰、体位引流、雾化吸入治疗等措施,并于入组后第2、3、4天的早、中、晚各进行一次膨肺。膨肺前30min,RTA充分抽吸气道内、口鼻、气囊上分泌物,调节镇静药物,消除患者的自主呼吸。VHI组患者取仰卧位,RTA调整呼吸机模式为容量控制通气(VCV),设置潮气量为原来模式下所监测的潮气量,呼吸频率为6次/min,压力上升时间为150ms,吸气流速波形为方波,吸气流速为20 L/min,吸气暂停时间为1s～2s,PEEP设置不变,上调峰压报警上限至45 cmH2O和高潮气量报警上限至膨肺前潮气量的2倍。然后,逐渐上调吸入潮气量直至潮气量达到初始潮气量的1.5倍后保持不变,该过程严密限制气道峰压低于30 cmH2O～35 cmH2O。VHI持续1min～2min为一个治疗周期,每次膨肺行6～8个治疗周期,治疗周期之间进行1min～2min原模式和参数下的通气,每次膨肺结束后恢复原模式和参数。由RTB将一次性使用吸痰器的吸气管与负压装置连接,吸痰管插入人工气道内进行吸痰,记录吸痰器收集的痰液刻度,即为每次膨肺的排痰量。

MHI组患者取仰卧位,RTA首先打开氧流量表连接于成人1500mL的复苏球囊,然后断开呼吸机,接着使用复苏球囊连接人工气道进行球囊通气,调节氧流量维持经皮血氧饱和度在机械通气期间的水平,待生命体征持续稳定后,RTB开始双手慢而深的挤压球囊至球囊容积的3/4,暂停1～2s后,双手快速松开球囊,余同VHI操作方法。两组患者操作期间若生命体征出现明显波动,则立即停止操作,待生命体征稳定后方可继续操作。

3 观察指标 使用EIT监测并记录患者膨肺前和膨肺3天后的ROI4区潮气比例值,使用一次性吸痰器收集并记录患者在入组后第2、3、4天每次膨肺后的排痰量,并计算出连续3天的日均膨肺排痰量。

三、统计学方法

结 果

一、膨肺前、膨肺3天后两组患者各项指标比较

膨肺3天后,VHI组患者的日均膨肺排痰量显著高于MHI组(P<0.05),两组患者ROI4区潮气比例较组内膨肺治疗前均有显著增加(P<0.05),且VHI组ROI4区潮气比例的增加显著高于MHI组,组间差异有统计学意义(P<0.05)(见表2)。

表2 膨肺前、膨肺3天后两组患者各项指标对比

讨 论

一、膨肺促进外周小气道痰液清除的机制

普通吸痰管经人工气道只能够抽吸气管内的分泌物,即使床旁纤维支气管镜吸痰也只能够抽吸气管至段支气管管腔内的分泌物,而膨肺作为ICU常用的咳嗽增强技术,通过模拟咳嗽动作可清除肺外周小气道内的分泌物。膨肺时较大的潮气量可产生较高的气道压力,从而增强肺的侧枝通气[13],侧枝通气是指绕过正常气道而经其他通路进行的肺泡通气,包括肺泡与肺泡之间的Kohn孔,支气管与支气管之间的Martin通路,支气管与肺泡之间的Lambert通路。膨肺潮气量通过侧枝通气进入因痰液堵塞远端小气道而萎陷的肺泡中,在呼气时膨肺潮气量受到呼吸系统的弹性回缩力而产生呼气流速,呼气流速可将堵塞远端小气道的分泌物不断的冲刷至大气道,从而促进痰液清除和肺泡复张。另外,膨肺时以较低的流速输送潮气量可有助于产生较高的偏流(指呼气与吸气流速之间的差值),研究发现较高的偏流有利于气道分泌物的清除[3]。

二、VHI是可供选择的膨肺方法

本研究发现VHI组的日均膨肺排痰量显著高于MHI组(P<0.05)。Jacob[10]等在48例机械通气患者中比较VHI和MHI的排痰效果时发现VHI的排痰效果显著优于MHI,这和本研究的结果一致。而Savian等[14]发现MHI和VHI的排痰效果无统计学差异,其原因在于Savian等的研究中MHI期间患者处于浅镇静状态,吸痰时产生的咳嗽反射和膈肌、腹肌的收缩增加了呼气流速,促进了痰液的清除,MHI的排痰效果存在被夸大的可能。膨肺3天后,两组患者ROI4区潮气比例较组内膨肺前均有显著增加(P<0.05),这与田翠杰[12]等、崔少帅[15]等的研究结果一致。而VHI组ROI4区潮气比例增加显著高于MHI组的原因可能在于VHI清除了更多肺外周小气道内的分泌物,进一步降低了气道阻力,膨肺时避免了消耗过多的气道压力,从而使得更多的气道压力作用在萎陷的肺泡上,当气道压力超过萎陷的肺泡内压时,萎陷肺泡则发生复张,使得更多的潮气量得以重新分布在ROI4区。其次,MHI操作时需断开呼吸机管路,造成PEEP作用缺失,导致复张肺泡发生去复张,研究发现PEEP作用消失后,肺不张面积可迅速增加至原有水平[16]。而VHI避免断开管路,所以,无论是否需要较高PEEP维持氧合的机械通气患者均更容易从VHI中获益。本研究首次将EIT运用在评估咳嗽增强技术的排痰效果中,EIT 是一种功能成像,可在床旁连续、动态显示区域肺通气分布情况,与胸部CT 相比,EIT在测量肺通气方面显示出高度的相关性[17],现有研究证实EIT可以准确、可靠地监测肺复张引起的肺容积变化[18-19]。EIT可以作为膨肺治疗、雾化吸痰、床旁纤支镜灌洗等疗效评价的方法[20]。

三、膨肺注意事项

膨肺除严格遵循适应证外,还应注意如下几点:(1)研究MHI的临床效果时,多数研究[21-22]未使用压力计,而是大概挤压复苏球囊3/4的容积,可能无法保证MHI治疗的同质性和实验数据的准确性,VHI利用现代呼吸机能精确监测膨肺期间的压力、容量、流速,可提高VHI治疗的有效性和安全性,此外,VHI操作简单,无需断开呼吸机管路,可减少气溶胶的扩散和医源性感染途径,一定程度上降低交叉感染的风险,间接节省医疗资源。(2)研究[23]指出非ARDS患者也存在机械通气相关性肺损伤,而避免肺泡过度膨胀可减少肺部并发症。膨肺期间较大的潮气量可造成肺泡过度膨胀,虽对肺的持续影响较短暂,但仍要限制气道峰压<30 cmH2O～35 cmH2O,以避免气压伤、血流动力学变化等并发症的发生。(3)膨肺时增加偏流是促进痰液清除的关键因素,VHI通过下调送气流速可更容易实现较大的偏流,但需保证人机协调,以不出现流速饥渴为前提,MHI通过缓慢挤压球囊、快速松开球囊以最大可能实现较大的偏流。(4)较高的膨肺潮气量需要较长的呼气时间才能完全呼出,应根据流速时间曲线的呼气肢是否回到基线或患者的胸廓是否随着呼气结束回到吸气初的位置来判断呼气时间是否足够,以避免肺动态过度充气及其造成的并发症。

四、本研究的局限性和展望

本研究样本量较少,且只在ALS机械通气患者中比较了VHI和MHI的排痰效果和治疗肺不张的情况,两者在颈髓损伤、杜氏肌营养不良、重症肌无力等其他疾病中的应用效果仍需进一步探讨。对于ALS机械通气患者,VHI相较于MHI可清除更多的痰液和恢复更多因痰液堵塞导致肺背侧不张的区域。VHI作为一种新型膨肺方式,可完全替代MHI应用于ALS机械通气患者中。目前关于膨肺的理论知识和实操技能还在临床和科研工作中不断积累和完善,如何根据现有的证据并结合临床经验进一步优化膨肺参数和制定标准化膨肺流程是未来研究的关键点。