气道压力释放通气模式对严重创伤患者胃黏膜pH的影响

邵劲松 周立新 誉铁鸥 周锦平 曹俊

佛山市第一人民医院重症医学科528000

气道压力释放通气 (airway pressure release ventilation,APRV)是一种压力控制、时间触发、压力限制和时间切换型机械通气模式,研究表明其可以提供较大程度的肺复张并维持肺开放;同时具有降低气道峰压、改善氧合[1],甚至减少特别是创伤患者ARDS的发生等作用[2]。严重创伤患者全身性炎症反应明显、易继发出现多器官功能障碍,严重呼吸功能障碍需机械通气支持治疗[3];且严重创伤时ARDS发病率达到12%～25%、病死率则高达40%～60%[4-5]。胃黏膜pH 值 (intramucosal pH,pHi)监测作为无创监测手段因其能早期、敏感、可靠地反映胃肠黏膜血液灌注及组织氧合状况,已广泛应用于危重症患者的监测治疗。本研究通过APRV 对严重创伤患者pHi的影响而探索其对改善患者呼吸氧合、胃肠循环灌注的潜在作用。

1 对象与方法

1.1 研究对象 本研究为前瞻性随机对照试验设计,所选病例来源于本院2013 年1 月至2017 年12月期间本院重症医学科。本研究符合2013年修订的 《赫尔辛基宣言》的要求。入选标准及排除标准 住ICU 需机械通气的严重创伤患者 [损伤严重程度评分 (injury severity score,ISS)≥16分]纳入研究,需急诊外科手术者则在术后纳入研究。存在下述情况之一者予以排除：孕妇;COPD;恶性肿瘤患者;1个月以内的不稳定型心绞痛或心肌梗死;支气管胸膜瘘;估计24 h 内无法存活者;原发病无法控制者。

1.2 方法

1.2.1 机械通气方法及参数设定 先行控制通气(control mode ventilation,CMV)模式通气 (呼吸机：美国泰科PB840)经6 h平衡期后再通过采用随机数字表法分组进行试验。

CMV 通气潮气量 (tidal volume,VT)10 ml/kg (预计体质量)、压力支持为 (pressure support,PS)15 cm H2O (1 cm H2O=0.098 kPa),呼吸频率 (respiratory rate,R)12～20 次/min。初始呼气末正压 (positive end expiratory pressure,PEEP)设为5 cm H2O。依据动脉血气、脉搏血氧饱和度和呼吸困难状况等调整参数VT、R、吸入氧浓度分数 (fraction of inspired oxygen,FiO2)和 PEEP 等参数保证 PaO2＞65 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)或指脉氧饱和度 (SaO2)＞92%及有效二氧化碳清除。

SIMV 组通气模式设定同步间歇指令通气-容量控制+压力支持 (SIMV-VC+PS)：VT 6 ml/kg、使平台压＜30 cm H2O,若仍大于30 cm H2O则减少潮气量1 ml/kg,最少至4 ml/kg,若呼吸困难或pH＜7.15,调节呼吸频率保持有效分钟通气量。PS及PEEP 水平设为从CMV 模式转换时数值。

APRV 组通气选择CMV 通气平台压为Phigh(高压水平),若高于30 cm H2O 设为30 cm H2O,Plow (低压水平)=0,Thigh (高压时间)=4.2 s,Tlow (低压时间)设为呼气峰流速的75%(通常为0.4～1 s)。目标使PaO2＞65 mmHg或SaO2＞92%,FiO2保持转换前不变,若氧合不足,延长Thigh 0.5 ～1 s,或增加Phigh 2 cm H2O;若 PaCO2＞50 mmHg 及 pH＜7.25,减少Thigh 0.5～1 s或调整R。

1.2.2 胃黏膜pH 值测定 将胃肠张力计导管(TRIP-NGS导管)插入患者胃内,用Tonocap监护仪 (芬兰Datex-Engtrom 公司)测定胃PgCO2和计算pHi基础值、连续监测胃黏膜pHi。该仪器可10 min进行一次导管气囊内气体自动采样,测定二氧化碳分压 (gastric carbon dioxide partial pressure,PgCO2)值。同时将动脉血血气分析测的pH 值和PaCO2值输入Tonocap监测仪,监护仪按下列方法自动计算出各监测值,其中pHi=pHa+log (PaCO2/PgCO2);Pg-aCO2=PgCO2-PaCO2。每个时间点测量3次记录其平均值。

1.2.3 数据收集 记录患者一般情况如年龄、性别、生命体征、致伤原因等一般情况资料;临床观察记录患者达平衡期 (T0)、平衡期后8h (T1)及16h (T2)各时间点下述指标：(1)呼吸力学及循环指标,气道峰压 (peak airway pressure,Ppeak)、气道平均压 (mean airway pressures,Pmean)、心率、平均动脉压等; (2)氧合及灌注相关指标,动脉血气分析、血乳酸 (lactate,Lac)、PgCO2、并计算Pg-aCO2及pHi。

1.3 统计学分析 应用SPSS 16.0软件包进行统计学处理。统计描述计量资料中呈正态分布则以±s表示;二分类定性资料以频率描述。先行正态分布性检验,正态分布资料两组间比较用t检验;组内比较用方差分析 (方差齐);非正态分布资料两组间比较用Mann-Whitney U 检验,组内比较用 Kruskal-Wallis 检验。非参数检验采用Pearsonχ2检验,连续性指标变量的相关性采用Pearson相关分析,P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 共有60例严重创伤患者进入本项试验分析比较,受伤原因包括道路交通事故致伤39例、高处坠楼致伤14例、刀刺/砍伤及坍塌等其他原因7 例。其中曾行肠道手术治疗14 例(APRV 组5例、SIMV 组9例),非肠道术后患者46例 (APRV 组25例、SIMV 组21例)。两组间在性别、年龄、APACHEⅡ评分和ISS 评分等指标入组时比较差异无统计学意义,见表1。

2.2 两组患者组内及组间不同时间点比较APRV 组内总体方差分析提示PaO2(F=3.219,P＜0.05)及PaO2/FiO2(F=3.748,P＜0.05)改善、Pg-aCO2(F=15.609,P＜0.01)降低及pHi(F=10.350,P＜0.01)升高,其余指标差异无统计学意义。SIMV 组内比较则提示各指标差异均无统计学意义。两组间比较显示在机械通气6 h平衡期后表中所述基础值指标差异无统计学意义。8 h、16 h动脉血气分析均提示出现氧合指数改善、Lac下降趋势;而pH、PaCO2和PaO2差异不明显。APRV 组有更低气道峰压和平均压。PgCO2在SIMV 组16 h后较 APRV 组明显升高。APRV 对比 SIMV 组16 h后 Pg-aCO2才有显著降低,而pHi在APRV 组16 h后明显升高 (7.297±0.046 比7.249±0.080,P＜0.01),见表2～6。

2.3 两组Lac与pHi相关性分析 两组均提示Lac与pHi呈负相关,APRV 组Pearson相关系数r=-0.733,P＜0.01;SIMV 组 Pearson相关系数r=-0.777,P＜0.01。

2.4 两组胃肠功能恢复时间比较 非肠道术后患者 APRV 组 25 例、SIMV 组 16 例,APRV 组 肛门排气时间及排便时间,明显短于SIMV 组(39.8±9.3)h 比 (46.2±10.6)h (P＜0.05)及 (68.6±13.1)h 比 (79.3±16.4)h (P＜0.05),见表7。

3 讨论

严重创伤应激状态下内脏器官血液重分布可使胃肠道血流量减少、胃肠黏膜处于低灌注状态从而导致胃肠黏膜屏障破坏,进而引起应激性溃疡、细菌移位导致肠源性感染甚至多脏器功能障碍综合征。当胃黏膜pHi正常时表示消化道血供充足、氧合良好,黏膜通透性正常、结构完整,发生损伤的可能性极小;反之,其严重下降则表明消化道发生损伤的可能性很大。目前普遍认为消化道黏膜内pH 是反映危重病患者内脏局部组织灌注及氧合状况充分与否的辅助诊断和监测指标[6]。因此,监测胃pHi是判断胃肠道血流、保护胃肠道黏膜及防止内毒素移位的重要依据。

表1 两组患者入组时一般情况比较

表2 两组患者不同时间点氧合指数和乳酸比较 (±s)

表2 两组患者不同时间点氧合指数和乳酸比较 (±s)

注：APRV 为气道释放通气;SIMV 为同步间歇指令通气;FiO2 为吸入氧浓度分数;Lac为乳酸;1 mmHg=0.133 kPa

组别 例数 PaO2/FiO2 Lac(mmol/L)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 组 30 152±39 175±45 201±55 3.2±1.8 2.9±1.4 2.3±1.0 SIMV 组 30 149±37 164±41 172±45 3.0±2.2 3.0±2.0 2.6±1.8 t值 0.306 0.990 2.235 0.220 -0.212 -2.369P 值 0.761 0.326 0.029 0.337 0.114 0.025

表3 两组患者不同时间点PaCO2 和PaO2 比较 (±s)

表3 两组患者不同时间点PaCO2 和PaO2 比较 (±s)

注：APRV 为气道释放通气;SIMV 为同步间歇指令通气;1 mmHg=0.133 kPa

组别 例数 PaCO2 (mmHg)PaO2 (mmHg)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 组 30 39.7±6.9 39.3±5.8 41.2±5.1 78.4±17.4 81.4±16.8 89.5±18.8 SIMV 组 30 42.9±8.6 42.2±7.2 42.9±7.1 77.4±17.3 82.0±17.5 85.2±19.1 t值 -1.556 -1.709 -1.067 0.186 -0.150 0.877P 值 0.125 0.093 0.290 0.853 0.881 0.384

表4 两组患者不同时间点气道压比较 (±s)

表4 两组患者不同时间点气道压比较 (±s)

注：APRV 为气道释放通气;SIMV 为同步间歇指令通气;Ppeak为气道峰压;Pmean为气道平均压;1 cm H2O=0.098 kPa

组别 例数 Ppeak (cm H2O)Pmean (cm H2O)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 组 30 30±6 25±5 26±4 19±5 17±4 15±3 SIMV 组 30 31±7 31±8 29±6 19±6 20±6 18±4 t值 0.594 3.484 2.279 0.000 2.279 3.286P 值 0.555 0.001 0.026 1.000 0.026 0.002

表5 两组患者不同时间点pH 和PgCO2 比较 (±s)

表5 两组患者不同时间点pH 和PgCO2 比较 (±s)

注：APRV 为气道释放通气;SIMV 为同步间歇指令通气;PgCO2 为胃黏膜二氧化碳分压;1 mmHg=0.133 kPa

组别 例数 pH PgCO2 (mmHg)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 组 30 7.376±0.064 7.374±0.046 7.379±0.031 54.2±8.4 52.4±7.4 48.8±7.2 SIMV 组 30 7.359±0.062 7.352±0.060 7.363±0.065 55.5±11.0 53.6±10.0 53.2±9.6 t值 1.026 1.561 1.183 -0.542 -0.541 -2.008P 值 0.309 0.124 0.242 0.590 0.591 0.049

表6 两组患者不同时间点pHi和Pg-aCO2 比较 (±s)

表6 两组患者不同时间点pHi和Pg-aCO2 比较 (±s)

注：APRV 为气道释放通气;SIMV为同步间歇指令通气;pHi为胃黏膜pH;Pg-aCO2 为胃黏膜和动脉二氧化碳分压差值;1 mmHg=0.133 kPa

组别 例数 pHi Pg-aCO2 (mmHg)T0 T1 T2T0 T1 T2 APRV 组 30 7.240±0.058 7.270±0.052 7.297±0.046 14.4±4.0 13.1±4.4 7.6±4.1 SIMV 组 30 7.246±0.068 7.249±0.077 7.249±0.080 12.7±3.4 11.4±5.6 10.8±7.4 t值 -0.367 1.238 2.849 1.824 1.311 -2.072P 值 0.715 0.221 0.006 0.073 0.195 0.043

表7 两组患者胃肠功能恢复时间的比较 (h,±s)

表7 两组患者胃肠功能恢复时间的比较 (h,±s)

注：APRV 为气道释放通气;SIMV 为同步间歇指令通气

组别 例数 肛门排气时间 肛门排便时间APRV 组 25 39.8±9.3 68.6±13.1 SIMV 组 21 46.2±10.6 79.3±16.4 t值 2.181 2.460P 值 0.035 0.018

理论上胃黏膜pH 值的计算应直接测胃黏膜HCO3-和胃黏膜 PCO2,再代入 Henderson-Hasselbalch公式计算,但上述二值临床上至今尚无法直接检测。实际中基于CO2极易透过胃黏膜、胃液PCO2和胃黏膜PCO2相等;而胃黏膜HCO3-与动脉血HCO3-相一致的设想,改为测定胃液PCO2和动脉血HCO3-分别代替胃黏膜PCO2和胃黏膜HCO3-,将胃液PCO2和动脉血HCO3-代入 Henderson-Hasselbalch 公式即可计算胃黏膜pH 值,pHi+6.1+lg (HCO3-)a/(0.03×PgCO2)[7]。显然上述计算值因理论与实际的差异,pHi这一指标存在一定缺陷。本身胃黏膜血流减少时,局部胃组织的HCO3-可能明显低于动脉血HCO3-,此时根据动脉血HCO3-计算的pHi会假性升高;而且危重症患者常常合并全身性代谢性酸中毒或碱中毒,也会改变动脉血HCO3-,从而影响pHi的计算和结果准确性。从上述看来,pHi是全身灌注及胃肠道灌注的综合反映。故相当多的学者研究认为,当对胃肠道的特异性作用以及胃肠道灌注进行研究时,应当仅对胃PCO2(PgCO2)及其与PaCO2的差值 (PgCO2-PaCO2,Pg-aCO2)进行监测消除全身性酸中毒的混杂作用。因此本试验采用PgCO2与Pg-aCO2进行研究发现二者在APRV 模式对比SIMV 模式通气16 h后均有明显下降,而计算pHi值APRV 模式通气16 h后较SIMV 模式即有显著升高。上述情况均提示APRV 可能通过改善创伤患者胃肠道灌注从而影响pHi值的变化。

早期Hering等[8-10]在一系列试验中证实在保留自主呼吸的APRV 模式治疗急性肺损伤过程中有利于改善患者肾血流量和肾小球滤过率,增加动物心输出量及除肝脏外的包括胃、十二指肠、空肠、回肠、结肠、胰腺、脾脏等大部分内脏血流,并指出这些益处是由于全身血流和动脉血氧的提高所致。本研究得出APRV 模式通气较传统SIMV模式有更低的气道压、氧合改善更优结果;另外,动脉血Lac值反映全身的灌流状态,在机体缺氧时组织细胞以增强糖酵解获取能量,导致Lac浓度增加。总之,组织缺血缺氧、Lac产量增加或肝肾等脏器对Lac清楚的降低都可以产生高Lac血症。早期测定动脉血Lac对危重病患者是一个判断组织灌注及缺氧的良好指标早已成为共识。有研究显示在脓毒症休克患者血Lac水平与PgCO2及CO2gap水平相关[11]。本研究发现不论何种通气模式Lac与pHi之间均呈负相关提示胃肠灌注与全身灌注改善呈现相一致的变化趋势,pHi对创伤患者是极其有意义的循环灌注监测指标。同时创伤非肠道术后患者APRV 模式通气肛门排气、排便时间更短提示其有助于胃肠功能恢复。结合本研究PgCO2、Pg-aCO2与pHi相关数据及文献资料[12-13]推测APRV 可通过以下机制产生更有利影响： (1)APRV 较传统模式相比具有促进肺复张、改善通气/血流比值从而改善氧合,进而有利于胃肠有氧代谢;(2)改善全身血流动力学和胃肠血流器官灌注;(3)降低镇静剂的用量减少其对胃肠蠕动恢复的不利影响; (4)创伤患者腹腔高压发生率较高,APRV较SIMV模式的更低气道压及无高PEEP通气减少传导至腹腔内压力避免进一步增高腹腔压。

本研究发现APRV 模式对严重创伤需机械通气患者不论是全身氧合还是胃肠局部循环灌注均取得良好效果、同时有利于胃肠功能的恢复,值得临床进一步推广应用;但对患者预后相关影响需进一步研究。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突