俯卧位通气治疗急性呼吸窘迫综合征研究进展

刘笑雷，张国强

(卫生部中日友好医院急诊科，北京 100029)

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是一种较常见的内科急危重症，常见的原因有严重感染、严重创伤、休克、手术、误吸等，以严重的低氧血症为临床特征，主要的治疗目标包括治疗原发病、纠正危及生命的低氧血症、肺保护等。目前机械通气成为治疗ARDS的主要手段之一，采用保护性的肺通气策略，包括小潮气量、限制性的平台压、适宜的呼气末正压(positive end-expiratory pressure，PEEP)等。俯卧位通气作为一种特殊的通气方式可以显著改善ARDS患者的氧合，近些年许多学者对俯卧位通气治疗ARDS的生理效应、改善氧合的机制、与呼吸机相关肺损伤的关系等进行了研究，本文现针对此做一综述。

1 俯卧位通气的生理学效应

1.1 肺不张与肺通气 正常情况下，肺泡的直径取决于跨肺压，即肺泡内压与胸膜腔压力之差，跨肺压越大，肺泡直径越大。仰卧位时，跨肺压存在压力梯度，原因可能与下列因素有关:肺重量、心脏压迫、膈肌向胸腔移位以及胸壁、肺的力学性质和形状［1］。ARDS患者肺间质明显水肿，肺重量增加，对重力承受区的背侧肺组织压迫更明显。Malbouisson等研究发现，相对于正常人，ARDS患者心脏更大，导致重力承受区肺组织的胸膜腔内压升高，跨肺压减小，引起肺组织不张［2］。ARDS患者机械通气时大多需要镇静，镇静状态下膈肌紧张度下降，对腹腔内容物的约束减弱，腹腔内压大于胸腔内压，造成膈肌向胸腔移位，对背侧近膈肌的肺组织有压迫。肺、胸壁的顺应性以及形态对局部跨肺压有影响，有研究显示，在ARDS患者中近似三角形的胸廓形状相对于近似方形的胸廓形状更容易导致肺组织不张［3］。由于上述原因，ARDS患者仰卧位时，背侧比胸侧肺组织不张更加明显，因此在机械通气时大部分气体通向胸侧肺组织。Gattinoni等研究发现，ARDS患者仰卧位通气PEEP 0 cmH2O时，上下两部分肺组织通气量之比为 2.5 ∶1［4］。

俯卧位通气时，肺重量对背侧肺组织的压迫解除;同时有研究显示，俯卧位时心脏对肺组织压迫远小于仰卧位时［5］，俯卧位时腹腔内压下降，膈肌向胸腔的移位减少，对肺组织的压迫减少。另有研究显示，俯卧位通气时胸侧胸壁的顺应性下降，而背侧胸壁顺应性改善，使整体胸壁顺应性更加一致［6］。因此ARDS患者俯卧位通气时，上述引起跨肺压压力梯度的因素解除，跨肺压压力梯度消失，跨肺压更加一致，使背侧原本不张的肺组织复张，从而使整体肺组织的通气更加一致，避免了胸侧的肺组织过度通气。

1.2 肺组织灌注 正常人仰卧位时，肺组织血流灌注从胸侧非重力承受区到背侧重力承受区逐渐增加，重力作用参与了肺组织血流灌注梯度的形成［7］。但是有研究显示，在同一水平面的肺组织可以有显著的血流灌注差异［8］，因此可以推断，重力作用并不是引起肺组织血流灌注梯度的唯一因素，其他可能的因素包括背侧肺组织有更高的血管传导性等。ARDS患者肺组织血流灌注梯度可能受一些因素影响，包括低氧血症导致的血管痉挛、血管内微血栓形成以及血管受压闭塞等。但是在仰卧位时，ARDS患者背侧重力承受区的肺组织血流灌注仍占全肺血流灌注的大部分［9］。Nyren等对健康人研究发现。仰卧位通气时重力承受区的背侧肺组织灌注占优势，但是俯卧位通气时，重力承受区的胸侧肺组织灌注并不占优势，而是全肺血流灌注更加均一［10］。由此可见，俯卧位通气时肺组织的血流灌注更加一致，而非集中于重力承受区的胸侧肺组织。

2 俯卧位通气改善氧合的机制

导致ARDS患者低氧血症的主要因素是通气/血流(V/Q)的异常，仰卧位通气时，背侧不张的肺组织更多，而血流灌注则在背侧肺组织占优势，因此背侧肺组织只有灌注而无通气，造成背侧血流灌注存在肺内分流;胸侧部分肺泡过度通气，血流灌注不足，导致死腔通气(VD)增加。Mentzelopoulos等研究发现，ARDS患者俯卧位通气时肺内分流及VD可以分别减少21%～50%及20%～47%，V/Q明显改善［11］。Gattinoni等研究发现，首次俯卧位通气时PaCO2下降超过1 mmHg的ARDS患者死亡率低于PaCO2无下降的ARDS患者，提示俯卧位通气可以减少 VD，且 VD的减少与患者的预后更加相关［12］。俯卧位通气时，ARDS患者通气量并无明显增加，但跨肺压压力梯度消失，肺泡通气更加一致，同时肺内血流灌注也更加一致，因此V/Q大大改善，肺内分流及VD均减少，氧合改善。

3 影响俯卧位通气效果的可能因素

目前可将ARDS患者对俯卧位通气的反应分为3类:①俯卧位通气时氧合无改善;②俯卧位通气氧合改善且恢复到仰卧位时效果仍有保留;③俯卧位通气时氧合改善但恢复到仰卧位时效果消失。后两类ARDS患者，即俯卧位通气时氧合有改善的大约占70%［13］。目前预测ARDS患者对俯卧位通气的反应比较困难，但有些因素可以对我们预测是否会有氧合改善提供帮助，包括肺影像学及ARDS病因、ARDS的病程及低氧血症的严重成度、胸腹壁的力学性质等。

3.1 肺影像学及ARDS病因 根据CT扫描的结果，可以将ARDS患者肺内病变的形态分为3类:①大叶性病变，病变累及某一肺叶或肺段，并局限于此;②斑片性病变，肺内多个肺叶或肺段出现斑片状渗出;③弥漫性病变，肺内弥漫性的渗出。Galiatsou等研究发现，根据CT检查结果，肺内弥漫性渗出与局限性渗出的ARDS患者，俯卧位通气时氧合均有改善，但局限性渗出的ARDS患者俯卧位通气PaCO2有明显下降，且肺顺应性明显改善，而弥漫性渗出的ARDS患者则无上述变化［14］。根据ARDS的病因可将ARDS分为原发性(肺内病变引起的)及继发性(肺外器官引起的)，有研究显示原发性ARDS患者以肺内实变为主，而继发性ARDS患者为弥漫性的肺不张，对肺复张手法及PEEP有更好的反应［15］。因此，继发性ARDS患者可能对俯卧位通气有更好的反应。由此可见，肺内局限性病变及继发性的ARDS的患者对俯卧位通气的反应可能优于肺内弥漫性病变及原发性的ARDS患者，因此，肺部的影像学检查及ARDS的病因对预测患者对俯卧位通气的反应有一定价值。

3.2 ARDS的病程及严重程度 ARDS早期主要以肺间质渗出、水肿为主，此时不张的肺组织较多，对俯卧位通气的反应较好;而随着病情进展，肺泡间隔与透明膜处纤维组织逐渐沉积，发生肺纤维化，此时患者对俯卧位通气的反应差。Blanch等研究发现，ARDS患者早期对俯卧位通气的反应好于后期，而且病情严重(低氧血症、高碳酸血症更明显)的患者，俯卧位通气时氧合指数的改善更明显［16］，提示越是严重的ARDS患者，对俯卧位通气的反应越好。

3.3 胸腹壁的力学性质 在原发性ARDS患者中，胸壁顺应性好的患者从俯卧位通气中受益的可能性更大［6］。有研究显示，在俯卧位通气的ARDS患者中，近似三角形的胸廓形状比近似方形的胸廓形状反应更好［3］。Mure等将橡胶气球置于猪的腹腔中，建立腹部膨隆的模型，发现俯卧位通气时腹部膨隆的猪比正常猪氧合改善更明显，由此推断腹部膨隆的患者对俯卧位通气的反应更好［17］。

4 俯卧位通气与肺损伤

机械通气是治疗ARDS的主要手段之一，但机械通气和呼吸机的使用过程中，也可能产生和加重肺损伤，其机理主要与高容量通气产生的高通透性肺水肿、气道压过高导致的张力性气胸、肺泡反复闭合－开放产生的剪力损伤及机械通气诱导产生的炎症介质的大量释放密切相关［18］。鉴于上述原因，目前对ARDS患者实施保护性的肺通气策略已被广泛接受，主要的方法包括小潮气量、限制性的平台压、允许性的高碳酸血症及适宜的PEEP，但关于如何操作的意见仍未完全达成一致。由高容量通气及高气道压导致的肺损伤可以通过采用小潮气量及限制性的平台压来避免，通过大样本、多中心的随机对照研究证实，上述两种方法可以减少ARDS患者的死亡率［19］。目前采用PEEP及肺复张手法的目的主要是减少肺泡反复闭合－开放产生的剪力损伤，但如何设置最适宜PEEP仍缺乏统一的意见，而且肺复张手法不可避免的会导致部分肺泡过度通气，引起高容量通气所致的肺损伤。有研究显示，高PEEP可以减少肺泡萎陷、改善氧合，但却不能提高生存率［20］。

俯卧位通气作为机械通气的一种形式，可能对ARDS患者肺保护策略的实施提供帮助，减少呼吸机相关肺损伤的发生［21］，可能的机制包括以下几方面:①俯卧位通气时，由于跨肺压压力梯度消失，跨肺压更加一致，使原本不张的肺组织重新开放，使整体肺组织的通气更加均一，避免了采用高PEEP或肺复张手法引起的局部肺组织过度通气;②俯卧位通气时，肺组织顺应性改善，降低了气道压力，避免了气压伤的发生;③俯卧位通气可以明显改善氧合，降低吸入氧浓度，避免了高浓度吸氧引起的气道损伤。Nakos等通过动物实验发现，俯卧位通气可以明显减少机械通气时肺损伤的发生，减少肺及其他器官的细胞凋亡［22］。Valenza等通过动物研究提示，大鼠进行机械通气时，俯卧位组与仰卧位组最终均有肺损伤发生，且程度相似，但俯卧位通气组的大鼠发生肺损伤的时间明显晚于仰卧位组，而且俯卧位通气组大鼠的肺内损伤分布更加均一［23］。

5 问题与展望

一般情况下俯卧位通气可以较安全的施行，但仍有一些可能存在的并发症及风险，包括:严重的面部水肿、压疮及致命性的管路脱落(气管插管、中心静脉导管等)等。虽然上述严重意外事件的发生率较低，但仍应引起重视，因为一旦发生，则可能出现严重的后果。Messerole等建议在俯卧位通气前最好先评估患者可能存在的禁忌证，并制定好详细的实施步骤，以避免意外情况的出现［24］。

虽然俯卧位通气可以显著改善氧合、减少肺损伤的发生，但目前关于俯卧位通气是否可以改善ARDS患者的预后仍存在争议，有些研究提示可以改善预后、降低死亡率［25］，而另一些则得出相反结论［26］，而且关于俯卧位通气的具体操作(如:开始时间、持续时间、适应证、禁忌证等)尚无统一标准，仍需要进一步的大样本、多中心、随机对照的临床研究以全面评估俯卧位通气治疗ARDS的效果。

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