急性脑损伤所致ARDS,在治疗上既要兼顾脑又要兼顾肺,肺保护策略对脑的作用如何?要两者兼顾必须了解脑-肺、肺-脑的交互作用,从病理生理来理解CBF、CBV、ICP和PaCO2之间的关系,本文在这方面做了很好的阐述。(郭丰)
治疗急性脑损伤(ABI)患者发生的ARDS在诸多方面不同于非神经源性疾病。机械通气必须对肺及大脑提供双重保护。呼吸机的设置取决于正压通气与颅内血液循环、脑组织顺应性,以及大脑自主调节储备能力之间的相互作用,旨在避免颅内压增高(ICP)和脑灌注不足(CBF)。难治性低氧血症的治疗,如俯卧位通气看似可行,但这需要严格控制颅内压。使用体外循环脱羧(清除CO2)以控制ABI和颅内高压患者高碳酸血症的临床数据和应用体外膜氧合(ECMO)管理难治性低氧血症仍然是有限的。ABI相关性ARDS有其独特的发病机制,这取决于神经炎症反应、交感神经激活、全身免疫反应之间的交互作用,特殊的非神经重症干预,如脑血流量(CBF)的增加(图1)可能会恶化病情。这些差异证明了ABI后确实存在导致ARDS发生的不同机制,恰恰也解释了为什么脑损伤患者通常被ARDS随机对照试验所排除。
脑——肺相互作用
最近的试验数据表明,神经源性和非神经源性所致的ARDS之间存在不同的炎症反应通路。在创伤性脑损伤(TBI)所致的ARDS小鼠模型,A2A腺苷受体(A2AR)被激活,在传统的油酸诱导的ARDS模型中被认为具有抗炎症反应的作用,而在此模型中则发挥促炎症反应的作用,可加重肺损伤。交感神经系统的激活被认为是ABI相关ARDS一个重要的致病因素。可引起免疫抑制,增加肺感染风险。交感神经过度兴奋可引起α—肾上腺素能受体释放神经介质,从而诱发流体静力性肺水肿(神经源性肺水肿),通常与早期(ABI24小时内)发生的ARDS有本质不同,经常伴随有高级别的蛛网膜下腔出血。最后,颅内高压可能直接加重区域性、全身性、肺部炎症反应,加重之前存在的损伤。
肺——脑相互作用
机械通气:潮气量、CO2和ICP的控制
适度的PaCO2升高可导致更高的脑血容量(CBV)和ICP,在脑组织顺应性低的情况下,颅内高压可能会失代偿。基于此重要的生理概念,ABI患者传统上行机械通气保持严格的CO2的控制。然而这一观念遭到质疑,临床数据表明严格控制的低碳酸血症(PaCO-30mmHg)可导致继发性脑缺血,甚至中度的低碳酸血症可能对非选择性的ABI患者是有害的。通常在ABI后较不严格的CO2控制似乎更可取,旨在保持正常血碳酸浓度和在一定条件下容许适度的高碳酸血症,如在缺氧性昏迷后。
传统的机械通气是为了严格控制CO2,故可导致高潮气量(根据体重预测,PBW>9ml/kg),后来被证明此种措施可加重肺损伤。在动物模型中,与高潮气量通气比较,低潮气量(6ml/kgPBW)的肺保护性通气策略可实现更好的神经生理保护。尽管缺乏高级别的证据,推荐的ABI患者低潮气量肺保护策略(6ml/kgPBW)已达成共识,其目的是为了保护和管理ARDS患者。
氧合作用:正压通气对脑循环的影响
PEEP可改善脑及全身的氧合,限制使用高吸氧浓度,防止周期性肺复张与肺萎陷,高浓度的氧会使ABI预后更差,而周期性的肺复张/肺萎陷可能会损害脑的微循环。
应用PEEP获益同时必须权衡它对脑循环潜在的副作用。首先,基于Starling阻力器的原理,增加PEEP可阻碍大脑静脉回流,因此导致ICP升高。然而,ABI并发ARDS患者PEEP对ICP和脑循环的影响似乎相关性并不高,因为其降低了呼吸系统的顺应性。顺应性差的肺脏充当一个隔离器的作用:在这种情况下,PEEP增加(高至15cmH2O)并没有转化为临床与之相关的ICP的升高。但是如果PEEP没有实现有效地肺泡复张,反而会引起肺过度膨胀,从而阻碍脑静脉回流,ICP可能会显著升高。其次,即使ICP保持稳定,但PEEP可减少全身静脉回流和降低MAP,最终导致CPP降低,主要与患者受损的脑自主调节有关。保持适当的容量复苏和MAP是预防脑灌注不足所必不可少的。
补救治疗
当需要更严格地控制CO2而管理颅内高压患者时,无泵型体外肺辅助技术对CO2清除可能是一个安全的选择。如果ICP正常,采用俯卧位通气对难治性低氧血症是安全、有效的,可以改善氧合。但是俯卧位会导致ICP升高、CPP降低;因此严密监测ICP、CPP是必须的。
ABI患者应用静脉体外膜肺技术纠正难治性低氧血症的数据仍仅限于病例报道。
外部因素
增加血管加压药会生升高CPP,其与肺损伤密切相关,肾上腺素、多巴胺是TBI并发ARDS患者的强烈、独立的危险因素。当今,去甲肾上腺素、去氧肾上腺素替代肾上腺素、多巴胺,主要是为了增加CBF;因此后者对肺损伤的推测因果关系尚不清楚。容量复苏可能会导致液体正平衡,反过来会加重ARDS。
监测
鉴于呼吸系统与脑组织顺应性、脑血液循环之间复杂的交互关系,理想情况下,通过侵入式ICP多模式监测,提出脑组织PO2监测为ABI并发ARDS患者最优化的保护性通气策略。仔细分析ICP曲线和ICP—MAP相互作用有助于评估脑自主调节能力,识别PEEP对这些患者的副作用,肺复张策略可能对CPP的影响更相关。
监测前负荷和心输出量(超声心动图、经肺热稀释)可滴定液体复苏和血管加压药,进而防止低CBF和继发肺损伤加重(例如:液体过负荷)。
总结
ABI后的ARDS有不同的发病机制,需要不同的管理流程,其目的是为了实现肺、脑的双重保护。标准的保护通气策略包括:
——“控制”氧合(其目的为了避免低氧血症和高碳酸血症)
——低潮气量
——可接受容许性高于传统的PaCO2
——合适的PEEP
脑多模式和血流动力学监测可允许优化特定病人脑生理机能导向的护理。补救治疗(俯卧位、体外CO2清除、ECMO)的选择可能要根据具体情况具体分析,并根据本区域的专业知识。
图1ABI相关性ARDS独特的发病机制(上图)和脑损伤患者并发ARDS不同的保护性通气管理策略(下图)。ABI急性脑损伤,ARDS急性呼吸窘迫综合征,CBF脑血流量,CNS中枢神经系统,CPP脑灌注压,ECCO2体外循环CO2清除,ECMO体外膜氧合,GCS格拉斯哥昏迷评分,ICP颅内压,PBW预测体重,PEEP呼气末正压,RR呼吸频率,SNS交感神经系统,TCD经颅多普勒
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