【话险危夷】不同类型急性脑损伤患者的呼吸困难及通气管理

摘要

急性脑损伤 (ABI) 涵盖重症监护病房 (ICU) 中可能需要有创机械通气 (MV) 的各种临床实体。 MV 的目标是保护肺和脑免受进一步损伤，但在最严重的肺或脑损伤中可能很难实现。 这篇叙述性综述旨在解决 ICU 中 ABI 患者特有的呼吸问题和呼吸机管理。

一、前言

对于急性脑损伤(ABI) 患者，重症监护病房 (ICU) 中的机械通气 (MV) 包括插管时机、肺保护性通气 (LPV)、脑保护和撤机。 与非神经危重患者不同，ABI 患者通常没有呼吸机支持的指征，但通常需要延长 MV，尽管他们通常能够自主呼吸。 更好地理解大脑与呼吸/通气之间的复杂关系并提供明智的呼吸支持是关键。  

二、ABI 患者的呼吸挑战

严重ABI 是指导致脑损伤和灌注减少导致意识加深的突发事件。 ABI 具有异质性，涵盖不同的亚型，特别是创伤性脑损伤 (TBI)、蛛网膜下腔出血 (SAH)、颅内出血和缺氧缺血性脑损伤。 由于大脑被不可伸展的颅骨包围，任何影响脑容量的变化都会导致颅内压（ICP）升高，并在代偿储备耗尽时导致脑血流受损。 因此，灌注受到脑自动调节（CA）的严格调节，以在面对体循环压力和代谢变化时保持脑血流量。 CA 是脑血管反应性的有效调节剂。 PaCO2 的变化会改变 CA：低碳酸血症和高碳酸血症均可分别通过血管收缩或血管舒张导致灌注减少而诱发脑缺血，后者还会导致 ICP 升高。呼吸功能障碍在 ABI 中很常见，可能是由呼吸模式失调或急性肺损伤引起的。  

三、呼吸中枢功能失调

脑干包含负责调节呼吸的呼吸中枢。在 ABI 中，呼吸中枢可能因脑干直接损伤而失调，也可能因脑出血或水肿导致 ICP 增加和肿块效应间接导致呼吸中枢失调。 呼吸中枢受损会导致呼吸驱动受损。它们调节呼吸反应以稳定 CO2，例如在 PaCO2 增加和脑脊液或脑组织中 pH 值较低时。 位于颈动脉体和肺部的外周化学感受器通过改变中枢化学感受器的敏感性和阈值来影响驱动力，从而对低氧血症、PaCO2 和 pH 的变化提供更快、更强烈的反应。 此外，肺机械感受器是由肺膨胀激活的牵张感受器，并抑制在 Hering-Breuer 抑制反射期间终止吸气的中枢化学感受器。 呼吸驱动通路可能受到损害，不仅因为呼吸生化输入（呼吸性酸中毒或低氧血症）和/或机械输入（例如肺不张），而且还因为原发性脑损伤。  

四、急性肺损伤

除了呼吸中枢受损或失调外，ABI 通常还与急性肺损伤有关，例如神经源性肺水肿 (NPE)、肺部炎症、急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)、吸入性肺炎、呼吸机相关性肺炎 (VAP) 和肺损伤挫伤。与 NPE 相关的最常见 ABI 是 SAH、动脉瘤破裂和 TBI。 NPE 的典型特征是在没有任何其他呼吸衰竭原因的情况下，出现呼吸窘迫、低氧血症和双肺肺泡混浊，双肺弥漫性浸润。 因此，NPE类似于急性低氧性呼吸衰竭的最严重形式，例如ARDS，但具有不同的病理生理学。  

通常，在ICP 增加的情况下，下丘脑、视前核基底部分和脑室周围系统等解剖区域可能会发生大量神经交感神经放电。 这种中枢交感神经放电可能会引起肺和全身血管收缩或血管通透性受损，从而促进肺水肿。除了导致 NPE 的儿茶酚胺风暴之外，受伤大脑中细胞因子的大量释放也会导致细胞因子诱导的炎症，从而导致 ARDS。 最近对神经免疫调节和 ARDS 的机制进行了综述。 多处外伤导致肺挫伤TBI 患者经常经历的这种情况是 ARDS 的另一个危险因素。  

意识下降还使得ABI 患者比没有 ABI 的 ICU 患者更容易患吸入性肺炎、粘液清除受损和 VAP。 在最近一项由约 1000 名 TBI 患者组成的大型欧洲队列中，五分之一的人在中位间隔 5 天后出现 VAP（四分位距为 3-7 天，表明 75% 的发作发生在 MV 的第一周）。 对创伤患者插管后24小时内进行的系统性支气管肺泡灌洗显示，80%的样本生长出一些微生物，30%怀疑有早期肺炎。总之，ABI 可通过不同机制影响呼吸系统，并可能干扰脑恢复评估并进一步延迟脱机过程的启动。 呼吸支持应同时适应ICP、PaCO2 和脑灌注之间的相互作用，并提供肺保护性通气，例如同时保护脑和肺，这是潜在矛盾的目标。  

五、氧气和二氧化碳目标

ABI 患者氧合目标的安全范围尚不确定。 传统上，ABI 患者吸氧的目标是避免缺氧。 最近的研究支持需要考虑氧气补充的上限。 CENTER-TBI 是一项大型欧洲多中心观察性研究，显示入 ICU 后第一周的中位最高动脉氧分压 (PaO2) 水平为 134 mmHg。 最大和平均 PaO2 与 6 个月时不利的功能性神经系统结果或死亡独立相关。 然而，与较差结果相关的 PaO2 上限的界限尚未定义。 相比之下，其他人发现 PaO2 水平在 60 至 > 300 mmHg 范围内的结果没有差异。 一项随机试验的事后分析发现，150 和 200 mmHg 的 PaO2 阈值与更好的功能性神经学结果相关。 对成人 ABI 患者的观察性研究的荟萃分析支持了这一点，其中高氧血症（PaO2 截止点 > 200 mmHg）与神经系统预后不良相关。 在 ICU 环境中进行的随机临床试验 (RCT) 中，高氧血症的不良反应尚未得到证实。 最近的随机对照试验荟萃分析不支持设定一个所有重症患者的 PaO2 安全上限目标。 通过使用微透析或脑组织氧监测来提供脑氧供应可以作为即将发生脑缺氧的标志。 一项正在进行的研究将解决通过持续监测脑组织氧来确定目标氧的问题。 总而言之，过度高氧血症的作用尚不确定，避免它似乎是一个合理的策略。低碳酸血症用于控制高 ICP 的急性爆发。 最近，一项回顾性分析发现，轻度低碳酸血症（30-34 mmHg）可能与更好的脑血管反应性相关，并且不会恶化脑能量代谢。 指南建议，当 ICP 高时，PaCO2 应维持在正常或低正常参考范围内。 如果通过脑室外引流控制ICP，高碳酸血症后脑血流量增加可能在迟发性脑缺血（DCI）中发挥作用。 由于 ABI 患者是一个异质群体，未来的研究应该确定哪些患者可能受益来自更高的 PaCO2 目标。虽然侵入性 MV 代表了 ABI 患者实现上述生理目标的标准管理策略，但在某些情况下，非侵入性方法也可能是一种选择。  

六、高流量吸氧和无创通气

在ABI 患者中使用高流量吸氧和无创通气 (NIV) 的证据有限，而其他患者群体中存在急性低氧性呼吸衰竭的情况不同。 昏迷是 NIV 的禁忌症，除非是由于慢性阻塞性肺病患者的急性高碳酸血症所致。 颅底骨折是使用高流量和NIV的相对矛盾。 胸部创伤也可能使 NIV 的使用变得复杂，尽管一些研究表明在孤立的胸部创伤的情况下它是可行的。 据我们所知，目前还没有关于在 TBI 患者中使用 NIV 的随机对照试验。 临床医生在决定使用 NIV 时需要考虑个体患者的临床状态和共存的呼吸系统异常。 然而，大多数情况下，ABI 会损害气道，需要早期插管，有时是在短暂尝试 NIV 后进行。  

七、无肺损伤 ABI 患者的通气设置

在非ARDS 患者中，两项大型多中心随机对照试验中，低（6 ml/kg 预测体重）与中（10 ml/kg）潮气量 (VT)和低（5 cmH 2O) 与高 (8 cmH 2O) PEEP。 由于这些试验并非专门针对 ABI 患者，因此一小部分患者患有 ABI。 限制 VT 并伴有允许性高碳酸血症很难通过同步 ICP 控制来实现。 通过用加热加湿器代替热湿交换器来减少死腔是可行的，并且可以在不增加 PaCO2 的情况下设置较低的 VT。 高 PEEP 显示关于与脑和肺顺应性相关的反应的结果相互矛盾。 跨肺压测量不能明确哪些 ABI 患者对高 PEEP 有不良影响。 因此，如果怀疑大脑顺应性较低，则仅在严格的 ICP 监测和曲线分析期间建议调整 PEEP。 最近的观察性研究已经探讨了除 PEEP 和 VT 之外的呼吸力学变量的作用。 目标温度管理试验的子分析发现，呼吸频率、驱动压力和机械功率与心脏骤停后幸存者的 6 个月死亡率独立相关。 机械功率 (MP) 也可能与其他原因导致的 ABI 患者的死亡率相关。 最近的一项观察性研究发现，MV 第一周的 MP 与独立于氧合的不良结果相关。 MP 也可能与 PEEP 引起的高 ICP 有关。  

八、ABI 并发 ARDS 患者的通气管理

正如前面对ABI 患者的呼吸机管理所详述的，当旨在保护肺和大脑时，可能会出现一些相互冲突的生理目标。 作为 LPV 一部分的典型的允许性高碳酸血症可能会产生脑部副作用，从而导致复杂的效益风险比评估。 虽然在没有肺损伤的患者中，严格 LPV 的价值仍然存在争议，并且脑生理学可能主要推动患者管理，但对于已确诊的 ARDS，情况更为复杂。 如果通过脑室外引流控制ICP，允许性高碳酸血症可能是可行的。 另一种选择是将呼吸频率增加至自动呼气末正压或平台压的极限。 由于呼吸频率会影响 MP，因此通过增加呼吸频率来补偿低 VT 可能不是调节 ABI 中 PaCO2 的解决方案。 需要进行随机对照试验来评估该人群肺部炎症和机械应激之间的相互作用，以及潜在的干预措施及其对大脑和肺部恢复（MV 撤机）长期结果的影响。对于中度至重度 ARDS 患者，俯卧位是一种基础治疗方法，对于合并 ABI 的患者可以考虑采用俯卧位治疗。 由于俯卧位可能会影响 PaCO2 和大脑的静脉回流，因此强烈建议在急性、严重的 ABI 中进行 ICP 监测。 高ICP是Proseva试验中的一个不纳入标准。 肺泡复张操作在改善 ARDS 氧合方面的作用是不确定。 在患有急性、严重 ABI 的患者中，肺复张动作与心肺相互作用的作用，在使用该动作时应谨慎。患者与呼吸机之间的不同步可能是呼吸动力改变或 MV 延长的临床后果。在辅助机械通气期间，呼吸驱动和呼吸功的关键决定因素是设定的峰值流量。

峰值流量不足与呼吸驱动力和做功较高有关。 低峰值流量会导致空气不足，过高的峰值流量会导致吸气时间过短，从而导致异步和呼吸叠加。 由于吸气时间缩短，最高峰值流量会增加呼吸频率。 事实上，较短的吸气时间会减少肺充气产生的负反馈，从而导致更高的通气频率。 从生理上讲，高容量或肺膨胀会降低呼吸动力，并且峰值流量变得不太相关。 血流不同步是典型的情况，即在受控 MV 期间，在时间启动的呼吸机循环后，在高驱动或呼吸肌激活的情况下，称为“呼吸夹带”，继发于 Hering-Breuer 反射和 C3、C5 脊髓反射的持续激活，导致反向触发。研究人员调查了机械通气脑损伤患者的患者与呼吸机异步情况，发现异步发生率比无脑损伤患者高 38%，而最常见的异步类型是无效触发，其特点是驱动力较低。

中风、脑肿瘤开颅手术或 TBI 后的异步指数相似，在压力控制/辅助通气期间显着低于其他通气模式，而在联合使用阿片类药物和镇静剂期间则较高。 同样，对于非神经系统患者来说，异步是神经元输入和肌肉效率之间脱钩的标志，并且与延长的 MV 相关。 最近，在 ABI 患者中，通过食管压力监测来监测患者与呼吸机的异步性。 事实证明，异步，特别是无效触发是常见的，并且与镇痛和镇静策略的组合有关。 脑损伤患者中呼吸机引起的膈肌功能障碍的患病率可能起着重要作用，但仍有待研究。  

九、撤机

延长的MV 可能会进一步延迟康复和 ICU 出院，增加长期后遗症和并发症的风险，包括身体、心理和精神以及认知症状，这是重症监护后综合症的一部分，这也会影响患者的亲属。 此外，对于 ABI 患者，人们越来越关注撤机实践和早期康复。ABI 患者成功脱机的最佳方法仍然存在不确定性，涉及镇静实践、脱机标准和气管切开术时机。 传统上，危重患者接受深度镇静和制动治疗，这延长了拔管时间。 这种做法在 ABI 患者中尤其常见，深度镇静已被用于减少脑代谢、预防颅内高压和控制发烧。 最近，ABCDEF 捆绑包（评估、预防和管理疼痛；自发觉醒和呼吸试验：镇痛和镇静的选择；谵妄评估、预防和管理；早期活动和锻炼；家庭参与/赋权）在强化治疗中获得认可护理医学。 在 ABI 患者中，缺乏数据来准确解读最初脑损伤后遗症和重症监护后获得的长期神经、肌肉和认知症状的相对影响。 患有 ABI 的患者拔管失败率高于未患有 ABI 的患者。有几个因素可能会延长 MV 的持续时间，其中一些因素是不可改变的，例如脑损伤本身、意识恢复是脱机准备的关键因素之一； 其他因素，例如与管理相关的因素可能会被修改，例如深度和长时间的镇静以及脱机准备的筛查实践。 一旦拔管，ABI患者再次插管的风险很高，主要是因为吞咽困难、肌力不足和咳嗽不佳导致呼吸和气道衰竭。 在一项大型国际观察性研究中，评估了 1512 名 ABI 患者，这些患者通气时超过 24 小时且初始格拉斯哥昏迷评分 (GCS) ≤ 12，其中 19% 的患者在拔管后 5 天内重新插管。 作者确定了第 5 天拔管失败的预测因素，将其组合成一个易于在床边使用的评分，并包含以下与拔管成功相关的变量：TBI、剧烈咳嗽、呕吐反射、吞咽尝试、气管内吸痰次数减少每小时多于两次，GCS 6分，体温正常或偏低。 验证队列中接受者操作特征曲线下的评分面积为 0.65（95% 置信区间，0.53-0.76），可能需要对具有高或低阳性预测值的截止值进行临床评估，以破译该评分的潜在临床用途。 值得注意的是，这个大型国际队列中有 21% 的患者没有进行通常的拔管治疗，而是进行了直接气管切开术。 ICU患者最终气管切开术的最佳时机一直是一个长期争论的问题，目前早期气管切开术缺乏明确的益处。 最近一项包括 1538 名患者的大规模回顾性研究，专门评估了 498 名入 ICU 时 GCS 低于 8 的患者亚组的气管切开时机，结果显示气管切开时机与患者预后之间缺乏显著联系。 一项针对 1358 名 TBI 患者的观察性研究表明，晚期气管切开术与神经系统预后不良之间存在关联。目前的指南建议对拔管失败或意识水平持续降低的患者考虑气管切开术，但没有建议气管切开术的最佳时机。 未来研究的目标是重点关注严重 ABI 患者早期撤机以减少镇静/镇痛的措施  

十、结论

神经系统疾病患者具有特定的挑战性呼吸问题和肺脑相互作用。在这种情况下，MV 的最佳输送尚未得到广泛研究，随机对照试验也很少。 最近感兴趣的将神经和呼吸监测与 ABI 患者的大型多中心试验相结合，增进了我们在优化治疗和结果方面的知识。 未来将有机会将生理研究与大数据分析相结合，以确定严重 ABI 患者的预测因素并优化通气策略。

话险为夷述评：

颅脑损伤患者昏迷时间长，病情重，后期并发症多。呼吸衰竭是重度颅脑损伤患者常见的严重并发症之一。临床采用呼吸机辅助通气方式增加患者氧储备，满足机体氧耗需要，由于重症颅脑损伤患者血脑屏障被破坏，脑血管痉挛、脑灌注不足引起不同程度的缺血缺氧，导致病情进一步加重。应用呼吸机辅助通气可以纠正低氧血症，减轻脑组织缺血缺氧，从而减少并发症的发生。但对于重型颅脑损伤患者是在入院早期使用呼吸机辅助呼吸，同时给予合适的呼吸模式及呼吸机参数，可改善脑组织缺血缺氧，改善患者的预后。

编译：王静静、陈霞霞 

审校：王璐

点评：肖东   

原始文献：

Frisvold S,Coppola S,Ehrmann S,et al.Respiratory challenges and ventilatory management in different types of acute brain-injured patients.CRITICAL CARE.2023;27 (1)：247.doi:10.1186/s13054-023-04532-4

（仅供医学专业人士参考）

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