ARDS患者的俯卧位通气：原因、时间、方式和对象
摘要
在ARDS患者中，从仰卧位变为俯卧位可使气体-组织比沿依赖性-非依赖性轴更均匀分布，肺应力和应变分布更均匀。俯卧位的改变一般伴有动脉血气的明显改善，这主要是由于整体通气/灌注匹配较好。氧合改善和死亡率降低是ARDS患者采取俯卧位的主要原因。死亡率降低的主要原因是非依赖性肺区过度膨胀较少，依赖性肺区周期性开合较少。实施俯卧位的唯一绝对禁忌症是不稳定的脊柱骨折。从仰卧位变为俯卧位的手法，反之亦然，需要4-5名熟练的护理人员团队。最常见的不良事件是压力性损伤和面部水肿。最近，俯卧位的使用已扩展到感染COVID-19ARDS的非插管自主呼吸患者。这种干预对结局的影响仍不确定。
关键词：急性呼吸窘迫综合征、俯卧位、肺保护性通气、通气/灌注、重力
引言
俯卧位已应用多年，现推荐用于接受有创机械通气镇静的重度或中-重度急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者。仍在进行的年冠状病*疾病(COVID-19)大流行中，临床医生在很大程度上采用了俯卧位，甚至在插管前用于自主呼吸的患者。本文总结了俯卧位的生理影响、如何设置呼吸机、对患者结局影响的证据和未来方向。
俯卧位对肺/胸壁力学、通气、灌注和气体交换的影响
肺和胸壁扩张并具有相同的体积，具有串联增加的弹性特性：(Ers=El+Ew)。同时，它们的顺应性特性并行增加：Crs=[(ClCw)/(Cl+Cw)]。肺和胸壁的局部顺应性因这些结构的解剖形状、重力的局部影响和病变肺的异质性力学性能的差异而不同。因此，在过渡到俯卧位时，综合呼吸系统的顺应性可能保持不变、恶化或改善。可能的变化及其原因最好通过分别考虑胸壁和肺来理解。
胸廓顺应性
胸壁总顺应性受其三个解剖边界（前、后和腹）的硬度或灵活性的影响。在仰卧位，顺应性的变化受腹部和前胸壁的影响最大，而在俯卧位，后胸部和腹部是关键决定因素。出于解剖学原因，后胸壁（包括脊柱和肩胛骨）的顺应性低于前部组件（胸骨和肋骨）。相反，在俯卧位，床面阻碍前部结构的扩张，而腹部顺应性保持相对不变。因此，俯卧位的自然反应是整体胸壁顺应性降低。
肺顺应性
在ARDS患者中，肺顺应性主要由肺开放通气量（即，由开放肺单位的数量）决定。值得注意的是，ARDS患者和正常个体的特定肺顺应性相似，表明表面活性物质改变或早期纤维化在改变肺的内在力学特征方面并不占优势。因此，肺顺应性的任何变化主要是由于新肺单位的开放和（或）已开放单位的机械特征改善，在容量-压力曲线上达到更有利的位置。在俯卧位，这种有利的转变可能是由于促进了总应力和应变的均匀分布。
考虑到这些因素，俯卧位的预期反应和总体顺应性降低是平台压增加（容量控制通气）或潮气量减少（压力控制通气）。如果未观察到这些预期变化，则表明肺顺应性改善可设置胸壁灵活性的位置降低。因此，从仰卧位变为俯卧位后简单观察平台压（或潮气量）可能指示肺复张的程度。
通气和灌注
我们认为区分灌注（形态学概念）和通气（生理学概念，肺输注的结果）的概念极其重要。CT扫描允许精确量化输注范围，作为气体和组织之间的比值。在图1、我们比较了正常和ARDS患者俯卧位和仰卧位的气体组织比。如图所示，与仰卧位相比，俯卧位时肺单位的输注更均匀，这意味着用于膨胀肺的力（跨肺压，即肺应力）分布更均匀。主要原因是改善了胸壁和肺之间的形状匹配。与仰卧位相比，俯卧位的胸膜压重力梯度、局部呼气末和吸气末肺容量、局部通气和通气-灌注比均更均匀。
出乎意料的是，俯卧位和仰卧位的灌注分布相似。重要的是，与区域灌注异质性的带状解释相反，俯卧位仅使肺血流的重力分布发生极小变化，导致大部分灌注在转向非依赖位置时继续进入背侧区域。因此，观察到的气体交换变化（通气/灌注比的直接函数）主要是由于局部通气的变化。
可复张性
当从仰卧位变为俯卧位时，在CT扫描上观察到的最显著变化是从背侧至腹侧的密度再分布。为了解释这一发现，随后的CT扫描分析由于叠加压力而在海绵模型中达到顶点。
因此，在湿肺中，肺重量沿垂直轴的压力进行性增加挤压了最依赖肺单位的气体。事实上，仰卧位时最背侧的肺单位往往无气体。俯卧位使皮重过程逆转（尽管不是以1:1的比例）。俯卧时，背侧（现在不依赖肺单位）倾向于开放，而腹侧单位（以前开放）倾向于塌陷。值得注意的是，通常在相同的气道压力下，因为组织质量和气体体积没有改变，肺的平均密度保持不变。然而，可能改变的是气体分布。尽管文献中经常指出俯卧位导致肺复张，但通常忘记重新定位与前肺区域塌陷相关，尽管比例不是1:1。
因此，俯卧位对可复张性的净效应取决于肺形状（即依赖性肺段与非依赖性肺段的相对质量）以及膈肌曲率对腹压传递的影响。在一个假想的，完美的圆形肺和均匀的膈肌穹窿中，由于背侧开放等于腹侧塌陷，可复性为零。实际上，背侧肺的重量大于腹侧，这解释了最终的净复张（见图2）。
氧合
我们现在已经有了讨论与俯卧位相关的气体交换所需的所有要素。事实上，三种元素，在改善氧合方面有不同的影响。
1.第1个要素通气和灌注比。如果背侧肺复张超过腹侧的丧失适配性，并且由于灌注的分布基本不变，氧合应改善。事实上，灌注保持不变，但俯卧时开放通气的肺单位更多。
2.第二元素是通气的均匀程度。不均匀性与通气分布不良相关。鉴于灌注几乎保持恒定，更均匀的通气导致通气/灌注比分布更均匀，这反映在静脉吻合减少和死腔减少。
3.胸壁顺应性的局部变化也可能有助于改善氧合。事实上，由于前胸壁顺应性较低和膈肌弯曲，潮气量的分布向肺的后腹旁区域移动，此处通常不存在仰卧位通气。
改善的原因是分流和通气-灌注异质性降低，因为肺在解剖学上类似于圆锥体，当患者俯卧位与仰卧位相比时，肺进入其圆柱形胸部外壳的失真较少。反过来，这可减少背侧肺区的肺不张，尤其是存在分流的ARDS中。
二氧化碳消除
通常被忽略的变量是PaCO2对俯卧位的反应。当俯卧位与同分钟通气的PaCO2降低相关时，临床结局似乎更有利。灌注和既往塌陷单位的复张导致分流减少，从而有利于PaCO2降低。此外，更均匀的通气应与仰卧位时相对过度通气的肺单位的死腔减少相关。然后，我们可能会想知道修正后增加PaCO2的可能机制。在未调整的压力控制通气中，俯卧位胸壁顺应性的降低倾向于减少潮气量，从而减少肺泡通气。如果在容量控制通气中，由于胸壁顺应性下降导致的胸膜压升高可能会减少静脉回流，如果伴随局部灌注的减少，将会增加死腔。
俯卧位和血流动力学
在APRONET研究中，最常报告的俯卧位禁忌的原因之一是平均动脉压低于65mmHg。然而，血流动力学不稳定是ARDS的常见情况，本身并不是俯卧位的禁忌症。在PROSEVA试验中，证实了俯卧位对生存率的益处，俯卧位组72%的患者接受了血管加压药，该比率与对照组无差异。但是，所有患者在入选时血流动力学均是稳定的，因为平均动脉压未维持≥65mmHg为排除标准。需要强调的是，充分进行俯卧位不会引起血流动力学副作用，甚至可能改善血流动力学。
在一项系统性综述和META分析中，在俯卧位的少数副作用中未描述血流动力学损害，俯卧位患者的心律失常发生率较低。医生进行俯卧位的方式可能会改变其对血流动力学的影响。Chiumello等人报道称，当使用胸骨盆支撑进行俯卧位时，每搏输出量显著减少，心率显著增加，而当在没有任何支撑的情况下进行俯卧位时，未观察到任何影响，可能是因为骨盆支撑可能会减少静脉回流。胸部支持的一些混淆有可能增加胸内压，这可能潜在减少全身静脉回流。
俯卧位最有趣的生理效应之一是可以改善血流动力学。在PROSEVA研究中，Guerin等人观察到俯卧位组的心跳骤停较少(6.8%vs13.5%)，无肺外功能障碍的天数长达28天，随机化后天数也更高。在18例ARDS患者中，俯卧位前均为右心室扩张，Jozwiak等报告称，约一半患者的心脏指数无变化，另一半患者的心脏指数增加，这与右心室卸载相关。心脏指数增加的患者仰卧位时具有前负荷依赖性心脏指数。在一系列42例严重ARDS患者中，延长俯卧位时间(18h)使21例最初有右心室收缩超负荷的患者右心室功能正常化，命名为急性肺心病。右心室卸载与心脏指数显著增加和心率降低相关。俯卧位对呼吸力学和血气交换的影响可以解释这种影响（图3).事实上，低氧血症、高碳酸血症、高驱动压和平台压≥27cmH2O是发生急性肺心病的危险因素。通过肺复张，俯卧位有可能降低低氧血症、高碳酸血症、驱动压和平台压，从而改善右心室功能和血流动力学。当有ARDS患者的临床指征时，吸入一氧化氮应更好地用于俯卧位，因为其对氧合和肺循环的累加效应。另一个潜在机制是其避免应用过高的PEEP，据报告，在积极的阶梯复张操作后应用PEEP可降低存活率并诱导对血流动力学的有害影响。俯卧位对一般血流动力学尤其是右心室功能的影响，如何参与其对结局的获益影响仍有待确定。我们已经知道，血气的改善并不能解释PROSEVA研究中观察到的生存率增加。换句话说，当通过气体交换参数的变化对应答者和非应答者进行常规定义时，俯卧位可能对应答者和非应答者有益。
临床适应症（针对对象以及时机）和禁忌症
ARDS患者实施俯卧位通气的两个主要指征是：需要改善氧合，如前所述，俯卧位有可能降低死亡率。
尽管大型动物研究证实了俯卧位的明确肺保护作用，但在未经选择的氧合失败患者中进行的早期随机试验发现，俯卧位通气对死亡率无影响。因此，多年来，俯卧位仅被用作严重低氧血症的抢救治疗。然而，回想起来，所有这些早期研究均存在方法学问题，可能导致假阴性结论（例如，检测死亡率差异的把握度不足，仅使患者每天暴露于短时俯卧位，使用过度镇静）。
年，Guerin及其同事发现，俯卧位通气至少采用了16h/d在PaO2/FIO2比值span=""mmHg的患者中，使90天死亡率从41%降低至23.6%，无实质性不良作用。尽管有这一惊人的结果，5年后俯卧通气仅用于33%的重度ARDS患者。为什么不使用它最常见的解释是氧合没有受到充分的损害，也许在很大程度上是对俯卧位只应作为严重低氧血症的抢救治疗这一观点的延滞。认为工作量的增加和训练有素的工作人员的供应不足也可能起作用。
在俯卧位，非依赖肺区过度膨胀较少，依赖区周期性气腔开放和关闭较少，这是呼吸机诱导肺损伤的假定原因。在呼吸机诱导的肺损伤使ARDS复杂化的程度上，这些益处表明，俯卧位通气应在综合征病程的早期而不是晚期实施。重要的是，这些影响发生在所有肺中，即使是完全正常的肺，因此也将发生在轻度或中度ARDS患者中。然而，几项研究报告，对于PaO2/FIO2比值mmHg的患者，俯卧位通气不能降低死亡率，但对于死亡率结局，俯卧位通气的效力再次不足和（或）受到使用显著更高水平镇静的混淆。有趣的是，这些研究的两项META分析中的置信区间表明，其他试验可能将轻度或中度ARDS患者的死亡率降低至具有临床意义的程度。此外，可以认为，并非所有患者都必须使用深度镇静和肌肉麻痹。相反，建议在常规临床实践中对这些药物进行单独滴定。
禁忌症
俯卧位的绝对禁忌症只有不稳定的脊柱骨折。相对禁忌症包括血流动力学不稳定、不稳定骨盆或长骨骨折、开放性腹部伤口和如果头颈部定位部分阻碍脑静脉引流而发生的颅内压升高。然而，在后一种情况下，可以测量颅内压并用作帮助定位的指导，以避免这种不利影响。类风湿关节炎累及寰枕关节的患者在放置颈托之前，不应俯卧位。大量肥胖患者，全球性增加的ICU人群的，不应被视为禁忌症，因为这些患者通常受益。晚期妊娠被认为是禁忌症，但正确定位以限制腹部和盆腔压迫，并利用胎心音的连续监测也允许对这些患者进行俯卧位。其中一些相对禁忌症可以与参与患者护理的临床团队根据具体情况进行讨论。
翻译：孙会亭-医院
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