超声与压力-容积环联合方法管理急性低氧性呼吸衰竭机械通气

《Diagnostics》：Combined Approach with Ultrasound and Pressure–Volume Loops to Manage Mechanical Ventilation in Acute Hypoxemic Respiratory Failure

　　

急性低氧性呼吸衰竭（AHRF），尤其是急性呼吸窘迫综合征（ARDS），以肺形态学和力学的高度异质性为特征，需要个体化的机械通气策略，在保证充分气体交换与预防呼吸机相关性肺损伤（VILI）之间取得平衡。肺超声（LUS）已成为重症监护影像学的基石，可实现鉴别诊断、肺通气定量的评估、ARDS形态学表型分型以及疾病演变和并发症的监测。然而，影像学单独并不能为优化呼吸机设置提供直接指导。部分现代呼吸机支持床旁快速获取潮气性压力-容积（PV）环，从而可测量潮气性滞后，通过识别肺单位周期性开放与闭合以及过度膨胀的征象，提供互补的生理学信息。新近证据支持采用潮气性滞后阈值来识别与潮气性复张/去复张相关的呼气末正压（PEEP）不足，并在递减式PEEP试验中指导个体化PEEP滴定。本综述讨论了将重症超声与PV环相结合的综合方法在AHRF机械通气患者管理中的理论依据和实际实施方案。研究人员描述了超声如何支持诊断、表型分型、肺通气监测及通气相关并发症的检测，而PV环则为优化呼吸机设置提供了实用的生理学框架。该方法可能提供对肺形态学、通气状态和呼吸力学的全面、无创且可重复的床旁评估，有望促进以降低VILI风险和优化患者管理为目标的个体化机械通气策略的实施。

1. 1.
   引言

优化急性呼吸衰竭患者的有创机械通气仍是重症监护病房（ICU）日常实践中的挑战。ARDS个体化呼吸策略似乎可带来生存获益。理想情况下，该方法依赖于多模态呼吸监测，包括可靠的影像学技术以进行表型分型和区域通气监测，以及先进的呼吸力学评估以精细调整呼吸机设置，尤其是选择最合适的呼气末正压（PEEP）。超声在ICU中的应用在过去二十年间显著增加，其作为无创、即时可用且可重复的床旁工具，在诊断、临床管理和操作引导方面具有实用价值。肺超声（LUS）已成为急性低氧性呼吸衰竭（AHRF）危重患者管理中的必备工具，可实现定性评估、区域通气的可靠定量以及并发症的早期检测。尽管影像学在评估复张潜力或俯卧位反应方面具有准确性，但其并不能在个体患者层面提供优化机械通气设置的指导。准静态压力-容积（PV）环可在床旁简便安全地获取，提供呼吸系统力学的全面评估。在递减式PEEP试验中系统测量潮气性滞后，可识别PEEP不足以防止肺不稳定的阈值，这是呼吸机相关性肺损伤（VILI）的主要驱动因素。此外，该评估可每日进行以作为监测工具，根据患者呼吸力学的变化调整呼吸机设置。本综述中，AHRF指更广泛的临床综合征，而ARDS指符合既定诊断标准的患者。重症超声在AHRF中具有诊断和监测应用，但支持潮气性PV环解读和所提出PEEP滴定方法的证据主要来自ARDS有创通气患者，应谨慎外推至非ARDS的AHRF。

1. 2.
   超声与压力-容积环联合方法

2.1. 使用重症超声进行ARDS鉴别诊断

2.1.1. 肺超声特征

CT显示ARDS对肺的影响具有异质性，部分区域受累严重，部分轻微，部分区域幸免。然而，常规CT在危重患者中常不切实际，且在许多中低收入环境中可能不可用。LUS已成为ARDS鉴别诊断的有价值的床旁工具。ARDS的典型LUS表现反映双侧、异质性分布的肺通气丧失，通常称为肺泡-间质综合征。这些异常通常呈斑片状分布，与CT表现相似，幸免区域显示正常A线，而严重受累区域表现为多发或融合B线。肺后部区域常显示组织样征象的实变，尤其在肺底部。胸膜线常受累，表现为不规则和增厚，常伴有胸膜下实变和肺滑动减少。这些异常的分布通常不均匀。胸腔积液在ARDS中相对少见，且通常少量且不对称。相反，急性心源性肺水肿通常产生更均匀的双侧超声表现，肺泡-间质综合征通常累及前后肺区域，无幸免区域，且常有后前梯度。急性期胸膜线通常薄而规则，肺滑动保留。胸腔积液更常见，通常双侧且较大；因其为漏出液，通常呈无回声且均匀。

2.1.2. 心脏超声特征

诊断ARDS需要确定呼吸衰竭并非主要由心源性肺水肿解释，尽管左心室（LV）充盈压升高可能并存。因此，推荐进行客观的血流动力学评估（如床旁超声心动图）以排除静水压性肺水肿。LV充盈压可使用多种多普勒超声心动图参数估算。经二尖瓣血流反映舒张期左房-左室压力梯度，但受多种因素影响。E/e′比值（早期经二尖瓣血流速度E与舒张早期二尖瓣环速度e′之比）被广泛用作LV充盈压的替代标志物。E/e′升高（>14）通常与左房压升高和LV舒张末期压升高相关，但该参数在机械通气患者中存在公认的局限性。当前推荐强调多参数超声心动图方法，整合二尖瓣流入模式、组织多普勒速度、左房大小和肺动脉压，以改善心源性与非心源性肺水肿的鉴别。

2.1.3. 超声发现整合入ARDS定义

柏林定义的基加利修订版以LUS替代胸片和CT用于ARDS诊断，并促进了近期全球定义的制定。尽管该修订提高了中低收入国家的可行性，且可能较胸片改善ARDS的早期检测，但基于双侧B线和/或实变的LUS标准可能特异性不足，可能导致ARDS发病率被高估。限制为更具特异性的LUS征象可进一步提高临床-超声ARDS定义的准确性。

2.2. 定量LUS与ARDS表型分型

定量肺超声通过计算LUS通气评分可估算区域和整体肺通气丧失。该评分系统描述通气丧失的四个递进阶段。评分0表示正常通气，以A线或不超过两条B线为特征。评分1表示轻度通气丧失，定义为三条或以上间隔良好的B线、融合B线或累及≤50%胸膜线的小胸膜下实变。评分2反映中度通气丧失，表现为多发或融合B线和/或累及超过50%胸膜线的胸膜下实变。评分3对应重度通气丧失，以厚度>2–2.5 cm的组织样征象为特征，与肺实变一致。LUS评分通过检查12个胸部区域（每侧6个）并将区域评分相加获得，总分范围0（正常通气）至36（完全实变）。该方法已针对定量CT和血管外肺水测量进行验证，与肺密度和通气丧失强相关。较高的LUS评分与更大的通气丧失和疾病严重程度相关。在ARDS患者中，定量LUS还可区分局灶性和非局灶性模式。局灶性ARDS以肺前部区域幸免为特征，而非局灶性累及前后区域。非局灶性ARDS患者通常具有更大的肺可复张性，可能从较高PEEP获益；局灶性模式可复张性有限，高PEEP时可能更易发生过度膨胀。基于ARDS形态学的个体化通气策略与改善的生存相关。LUS的多种方法在识别ARDS形态学方面与CT具有良好一致性。一种最简单的方法定义当前部肺区域LUS评分超过2时为非局灶性模式。

2.3. 潮气性压力-容积环优化机械通气设置

2.3.1. ARDS/AHRF患者的机械通气目标

在ARDS和AHRF患者中，机械通气提供生命支持，但当呼吸机设置未优化和个体化时，也可能造成进一步损伤。设置呼吸机时，应优先考虑预防VILI而非仅优化气体交换。SpO? 88–95%和动脉pH ≥ 7.30分别常用作氧合和CO?清除目标。肺组织内高应力主要来自两种机制：肺泡过度膨胀和肺单位周期性开放与闭合（潮气性复张/去复张）。过度膨胀主要发生在非依赖区。临床测量跨肺压（PL）依赖食管压监测，需要专业知识且在许多临床环境中不可用。当PL监测不可用时，限制平台压（Pplat）<30 cmH?O是推荐的减少过度肺应力的实用方法。但Pplat反映整个呼吸系统的力学，不对应固定PL值。胸壁异常患者（如病态肥胖、腹腔高压）胸膜压可能显著升高，相同Pplat下跨肺压相应降低。潮气性复张/去复张发生于呼气期PL在远端小气道降至零以下促使其塌陷，随后吸气期PL升高足以使其重新开放时。因此，肺驱动压（DP）是潮气性复张/去复张的主要决定因素。气道DP可通过降低Pplat和/或增加PEEP来降低。

2.3.2. 潮气性压力-容积环作为诊断工具

肺过度膨胀与肺组织密度降低相关，可通过定量CT检测。定量CT仅在潮气性复张/去复张累及非充气肺组织内的肺单位时才能检测和量化。由于大多数潮气性复张/去复张发生在通气不良甚至正常通气的肺组织中，定量CT并非评估该机制的理想工具，且不适合每日管理。准静态PV环提供肺单位顺序开放和闭合的信息：环滞后越大，肺复张/去复张程度越大。实施依赖于设备功能，需要缓慢充气和放气操作。潮气性PV环通过从PEEP缓慢充气至Pplat再放气回PEEP获得，操作简单、快速（10–15秒）且安全。潮气性滞后测量为充气和放气支之间的平均容积差，可标准化为预测体重（PBW）并以mL/kg表示。成人ARDS患者中已提出阈值：大于100 mL或1.4 mL/kg PBW与显著潮气性复张/去复张相关。潮气性PV环的平均斜率对应呼吸系统潮气（弦）顺应性。一旦排除潮气性复张/去复张，潮气顺应性在增加Pplat的设置改变后下降提示肺过度膨胀。充气支初始平坦段提示气道闭合或内源性PEEP，需检测气道开放压（AOP）和总PEEP以准确测量驱动压和顺应性。

2.3.3. 实施和解读PEEP试验：联合方法

对血流动力学稳定且有肺可复张证据的ARDS/AHRF机械通气患者，可在密切监测下考虑复张操作后PEEP优化。若达到预定安全标准应立即终止操作。扩展PV环（通常0–40 cmH?O压力范围）可用于估计肺可复张性。潮气性PV环显示周期性开放和闭合本身可提示复张潜力。递减式PEEP试验中，PEEP先设于高水平，然后每2–3分钟以2 cmH?O小步递减。最佳顺应性方法中，顺应性最高的PEEP代表过度膨胀和塌陷之间的最佳折中。但潮气性复张/去复张可混淆试验解读。联合方法在每步PEEP结束时生成潮气性PV环，测量潮气顺应性和滞后。最佳PEEP定义为顺应性最高且潮气性滞后低（<100 mL或<1.4 mL/kg PBW）时的值。

2.4. 使用超声检测并发症

2.4.1. 气胸和过度膨胀

通过识别肺滑动、肺脉冲、B线或实变/胸腔积液可排除气胸。肺点是气胸的特征性超声征象，特异性高且优于胸片。肺点位置可半定量估计气胸表面范围。肺滑动缺失或减少是非特异性发现。已探索额外超声发现以识别过度膨胀，包括A模式突出、胸膜应变量化和散斑追踪分析。使用开源人工智能软件评估胸膜线运动可准确检测区域过度膨胀。

2.4.2. 血流动力学影响

ARDS中右心室（RV）衰竭发生率为22–50%。ARDS通过低氧性肺血管收缩、高碳酸血症、微血栓形成和血管调节失衡增加肺血管阻力，增加RV后负荷，导致急性RV扩张、三尖瓣反流和室间隔移位，可能引起低血压和休克。超声心动图在RV功能床旁评估中发挥核心作用，可早期识别急性肺源性心脏病，表现为RV扩张（RVEDA/LVEDA > 0.6）和室间隔运动异常，其与ARDS死亡率增加相关。正压通气可能通过增加RV后负荷诱发或加重该状况，因此应用较高PEEP前后应监测RV功能。俯卧位可通过改善氧合、降低PaCO?和降低通气压力减轻RV应力。ARDS相关的右心压力升高可能逆转生理性房间压梯度，促进经卵圆孔（PFO）右向左分流，加重低氧血症。PEEP升高后氧合矛盾性恶化应提示心内右向左分流。经食管超声心动图长期被视为俯卧位血流动力学监测的参考技术，经胸超声心动图近期已证明是可行且有用的替代方法。

2.5. 机械通气患者的监测和优化

2.5.1. 使用潮气性PV环微调和监测机械通气

潮气性PV环可定期生成以帮助临床医生优化呼吸机设置。已提出简单闭环算法：获取潮气性PV环识别肺单位周期性开放和闭合及过度膨胀的存在与否，基于发现对PEEP和/或驱动压（或潮气量）进行小幅调整，然后生成新潮气性PV环评估新设置的效果，重复直至达到保护性通气设置。该方案旨在降低VILI风险并限制通气期间耗散入肺组织的能量。潮气性PV环可每日作为常规操作执行，也可在患者状况变化时执行。潮气性PV环可提供机械通气患者的快照，涵盖呼吸机设置、呼吸力学和通气能量学参数，可存储于呼吸机和/或纳入数字医疗报告以促进趋势分析和监测。

2.5.2. 肺通气与恢复

LUS可实现序列化实时评估肺通气。PEEP优化后，LUS通气评分变化可用于监测其对整体和区域通气的影响。评分变化与PV环、电阻抗断层成像（EIT）和复张-充气比评估的PEEP诱导肺复张以及气体交换改善相关。LUS还可监测俯卧位期间区域通气变化，后部区域再通气与气体交换改善和死腔减少相关。首次俯卧位周期中后部肺区域显著再通气与更好结局和PaO?/FiO?持续改善相关。LUS通气评分变化与氮冲洗法测量的呼气末肺容积（EELV）增加相关。但LUS和EELV变化均不能检测过度膨胀。每日肺影像对ARDS管理至关重要。肺恢复对应LUS通气评分进行性降低，意外增加反映通气减少，可能提示疾病进展或呼吸机相关性肺炎（VAP）等并发症。两个超声征象与VAP相关：胸膜下实变和实变内动态线性-树枝状空气支气管征。胸膜下实变在ARDS中常见，单独存在不足以诊断VAP；新出现的动态线性-树枝状空气支气管征特异性高，可在临床怀疑VAP时实现更早诊断。

1. 3.
   局限性与实际考虑

可靠获取潮气性PV环需要整个缓慢充气-放气操作期间被动呼吸条件，因此PV环部分不能应用于辅助通气或脱机期间自主呼吸的患者。实施也限于能够执行缓慢充气-放气操作并获取PV环双支的呼吸机。尚无研究比较不同工具生成准静态PV环，不能排除不同呼吸机执行相同操作可能产生不同值。显著气体泄漏（如支气管胸膜瘘或胸腔引流系统主动漏气）干扰容积测量，妨碍滞后可靠量化。LUS评估仍依赖操作者，但经验丰富的操作者检查时已证明基本发现和肺通气评估具有极佳观察者间一致性。病态肥胖或胸壁力学显著改变的患者图像获取更具挑战性，气道压可能不能准确反映有效扩张肺的压力。食管测压可帮助划分呼吸系统力学为肺和胸壁成分，但食管压仍是胸膜压的间接估计。所提出的算法应视为基于生理学的框架，其对患者中心结局的影响需前瞻性验证。

1. 4.
   结论

结合肺超声影像、使用压力-容积环的呼吸力学评估和血流动力学评估的综合方法，可实现对急性呼吸衰竭患者全面、无创的床旁评估，有望改善肺生理学表征并促进个体化通气策略的实施。