患者脱机:流程化与生理学

河北衡水哈励逊国际和平医院重症医学科

杨晓亚 译, 王金荣 校

目的

脱机过程是重症医学的一个组成部分,随着我们对相关生理过程的了解,缩短脱机时间的方法也迅速发展。本文旨在探讨呼吸机脱机时的生理学和临床新观点,帮助快速脱机。

最近发现

过去两年,在呼吸机脱机领域引入了一些新概念。缩短脱机时间的方法包括:频繁的自主呼吸试验、早期无创通气以缩短有创通气时间、新的通气模式如神经调节辅助通气(NAVA),及提高呼吸肌收缩效率的药物。同样重要的是,已证明超声是一种多功能工具,监测脱机过程中的心肺系统生理变化,指导有针对性的干预,改善拔管预后。

摘要

深入了解正压通气脱机过程中的生理变化,对ICU临床医生非常重要。我们将总结和讨论这一领域的新见解。

关键词:机械通气;自主呼吸试验;超声;脱机

引言

目前,能帮助临床医生指导患者脱离机械通气的随机临床试验很少。然而,脱机对肺、心脏和呼吸肌生理影响的知识体系正在迅速完善,将有助于确定个体化的脱机方案。本综述目的是探讨呼吸机脱机的生理学和临床新见解,以帮助快速脱机(图1)。

脱机定义

有国际共识协会根据成功脱机前自主呼吸试验(SBT)的数量,将脱机分为三种情况。简单地说,简单脱机是指从开始脱机到拔管,一次性成功;困难脱机是指初始SBT失败并需要最多三次SBT,或从第一次SBT开始,长达7天才脱机;延迟脱机定义为至少三次SBT失败,或首次SBT后超过7天才脱机。虽然这个定义相当简单和直观,但局限性在于临床实践中有许多患者从未接受过SBT,因此可能未分类。最新的Wind标准将首次尝试脱机定义为脱机开始,即插管患者进行SBT或(自动)拔管,或气管切开患者24小时无呼吸机支持。在此基础上,定义了4个不同的明显死亡风险亚组。这一分类明确表明,脱机时间越长,死亡风险越高。

自主呼吸试验

自主呼吸试验用于预测呼吸机成功脱机。目前存在不同类型的SBT方法,区别在持续时间和吸气、呼气时压力支持水平。一般认为,SBT期间应提供一定水平的吸气支持,以抵消来自气管插管的吸气阻力,并应用PEEP抵消一定水平的内源性PEEP。最近的一项生理学meta分析表明,使用T管(与呼吸机断开)或持续气道正压(0cm H2O)的SBT最能反映拔管后的呼吸努力,挑战了呼吸机支持用于克服气管插管阻力的假设。然而,在临床实践中,最近的一项随机对照试验发现,与“长”时间(120min)+T管试验相比,“短”时间SBT(30min)+ PSV(8cm H2O)拔管成功率更高(92.5 vs.84.1%,差异8.2%;95%CI 3.4-13.0%,P=0.001)。然而,这一现象的生理学解释仍然不清楚,因为在生理学meta分析的背景下,T管试验和拔管后,呼吸努力应该没有区别。然而研究表明,对于这类患者(FiO2<0.4,血氧饱和度>90%,血液动力学稳定,第一次尝试脱机后通气时间>24小时),与短时间(30min)的SBT相比,更长时间(120min)的SBT没有任何益处。

在最近一次随机试验中,研究人员认为,在SBT成功后重新连接呼吸机让患者休息60min可以提高拔管成功率。假设SBT导致膈肌疲劳,60min的呼吸机支持可以逆转。尽管这项研究证明,成功SBT后重新连接呼吸机的患者再插管率较低,但缺乏对此的生理学解释。首先,如上述meta分析所示,T管SBT期间的呼吸努力与拔管后的呼吸努力相等。其次,短时间的SBT(30-120min)似乎不太可能引起呼吸肌疲劳。

第一次SBT的合适时机尚不清楚。然而,由于这是一项用于预测呼吸机成功脱机和减少机械通气持续时间的试验,因此当临床医生不确定拔管结果时,应使用该试验。这看起来似乎微不足道,但一些数据可以解释SBT进行得相当晚。首先,一些研究表明,在自动拔管的情况下,仅62–74%再插管,这取决于潜在原因、镇静水平等。其次,在最近一项临床试验中,高达92.5%的患者在首次SBT后拔管,表明ICU住院期间SBT试验进行得相当晚。另一个潜在的重要问题是每天进行SBT试验的数量。一项正在进行的研究调查了每天多次SBT对通气持续时间的影响,初步数据显示,至成功拔管的时间和住院时间均缩短,但要得出此结论,需要完成试验。尽管如此,但在未来可能会证明,这样更激进的策略是有价值的。

因此,基于上述考虑,我们认为临床实践中最合理的SBT方法是进行相对较短的SBTs(最长30min),无需额外的吸气支持,无或很低的PEEP,以抵消插管期间的内源性PEEP。对准备拔管的患者,我们建议尽早进行SBT(如PEEP ≤10cmH2O和FiO2 ≤0.5)作为筛查工具。

图1 脱机新理念

脱机的生理学影响

从机械通气期间的胸腔正压过渡到胸腔负压(在脱机和拔管后),对呼吸和心血管有很大的生理影响。简而言之,胸腔正压的丧失导致全身静脉回流增加,右室前负荷增加,而吸气负压扩张肺血管使后负荷降低。对于左心,前负荷随着右心血容量的增加而增加,而后负荷由于跨壁压的升高而增加。此外,逆转了之前的呼吸肌减载状态,导致呼吸功和呼吸肌耗氧量增加,进一步损害心脏(图2)。

图2 自主呼吸试验或拔管后的生理变化

在SBT期间或拔管后,胸内正压降低可能导致脱机相关的肺水肿。及时发现和治疗肺水肿很重要,因为这可能会促进脱机。Ferre´等人证明,对四个胸前部位进行肺部超声检查,可以准确检测脱机诱导的肺损伤-急性肺水肿。6条B线为界值,灵敏度和特异性88%。相比目前使用的技术(如胸部X线或CT),肺部超声在成本效益、床旁可用性和患者负担方面有很大优势。然而,应该注意的是,就B线评估而言,换能器和技术之间的重复性存在差异。对于床边临床医生来说,这些潜在的差异可能是非常重要的,并且SBT期间,在多个检查点上B线的大量增加可以被视为脱机诱导肺水肿的证据。

心脏

冠心病患者有发生心肌缺血的风险,因为自主呼吸会增加心肌耗氧量。在最近的一项研究中,报告的脱机诱导心肌缺血(在两个连续导联中定义ST段抬高或压低)的患病率为7–20%,但与脱机诱导肺水肿(通过超声评估)或脱机结局无关。这可能与脱机诱导缺血的定义有关,或其严重程度不足以挑战心脏储备。然而,对于心室功能受损的患者,脱机期间的缺血变化应视为心脏挣扎的警告,并应在拔管后对患者进行更密切监测。

呼吸肌

膈肌保护性通气旨在减少机械通气对呼吸肌的影响。以生理呼吸努力为目标,将与不动员(废用性萎缩)和剧烈呼吸(负荷性损伤)相关的并发症减至最少。超声是一种引人关注的技术,可量化膈肌努力。最近的一项研究表明,从SBT开始到结束,膈肌增厚分数(超声评估呼吸周期中厚度变化的百分比)增加。这种变化反映了膈肌负荷的增加,这意味着肌肉的收缩力增强,可以看作是一种适当的反应。

在临床实践中,有两种方法可以实现这一点。首先,在不挑战肺保护性通气的情况下,将通气支持滴定到既不过度也非不足的水平(增厚分数范围15–30%),可最大程度缩短通气时间。其次,为了预测困难脱机患者拔管失败,如果增厚分数低于30–36%,则表明拔管失败。已经通过SBT的患者不建议使用膈肌超声,因为这些患者膈肌收缩起的作用似乎不大,是一个不太准确的预测因素。

呼吸肌泵是由10多个独立的骨骼肌组成的,根据施加在这个泵上的(相对)负荷大小,这些骨骼肌递进性发挥作用。随着膈肌的负荷增加,开始动员辅助呼吸肌。最近的一项研究表明,随着吸气支持水平的提高,膈肌和胸骨旁肌的活动减弱(超声测量的增厚分数降低)。此外,与膈肌功能正常者比,膈肌功能障碍患者胸骨旁肌增厚程度较高。在脱机期间监测这些反应,可以对呼吸能力和代偿机制提供有价值的信息。在上述研究中,失败组胸骨旁肌增厚分数为18%,而成功组为7%。同样的,腹壁外侧肌肉也应该考虑,因为这些是呼气的主要肌肉。最近的一项试验研究了呼气肌对总呼吸努力的百分比贡献,结果表明,SBT和拔管失败的患者呼吸努力增加,成功的患者呼吸努力保持稳定。总之,在我们看来,辅助呼吸肌的参与为膈肌负荷提供了重要信息。未来的研究应该证明这些发现对患者的临床意义。

脱机策略研究进展

早期拔管后应用无创通气

目前证据支持急性高碳酸血症患者紧急使用NIV。在其他情况下,尤其是急性低氧呼吸衰竭时,使用NIV是有争议的。在有创机械通气(IMV)的脱机早期,NIV作为向无辅助呼吸的早期过渡,其作用还不太清楚。最近一项研究评估了接受48小时以上有创通气治疗的130例非高碳酸性低氧呼吸衰竭患者,早期拔管后使用NIV序贯与标准拔管的比较。登记压力支持10cmH20和PEEP 8cmH2O,中位数通气时间为4天[IQR 4–7]。最常见入院原因是肺炎、多发伤和腹部手术(未另行说明)。早期应用NIV组,有创通气天数减少(5.5天IQR 4.0-9.0 vs. 4.0天IQR 3.0-7.0,P=0.004),呼吸机相关肺炎的发病率降低(25% vs. 9%,P=0.019),对镇静剂的需求更少(85% vs. 57%,P=0.001)。然而,没有观察到机械通气时间、住院时间或死亡率的减少。此外,一项证据不足的事后敏感性分析显示,减少IMV持续时间带来的益处主要是由手术患者贡献的。这应该解释为一个提示,而不是局限性,说明NIV可能有利于缩短IMV时间,但仔细挑选目标群体。另一项随机对照试验评估了364例困难脱机(至少一次SBT失败)患者,通气至少48小时,使用NIV后早期拔管与标准脱机进行比较。尽管有创通气日数明显减少(中位数1天vs.4天;发生率比值0.6;95%可信区间0.47-0.87),但总通气日数无明显减少(中位数4.3天vs.4.5天)。综上所述,应用NIV可能缩短有创通气时间,但不能缩短总通气支持时间。

通气模式

与压力支持通气相比,神经调节辅助通气(NAVA)已证明是可行的,并且耐受性良好,人机交互得到改善。在一项随机对照试验中,将困难脱机的神经系统疾病患者随机分为NAVA和压力支持通气组(通气>24小时,首次SBT失败)。脱机时间缩短(3天,IQR 1.2–8.0 vs. 7.4天,IQR 2–28,P=0.039)。在事后分析中,气管切开的病人似乎得到了有利的结果。在最近的一项多中心随机对照试验(n=306)中,急性呼吸衰竭(主要是肺炎、脓毒症或术后)患者被随机分为肺保护性通气和肺保护性通气+NAVA两组。与标准肺保护性通气组相比,后者在28天中,总的不上呼吸机天数明显延长(22天vs. 18天,P=0.016)。NAVA组机械通气总持续时间缩短,但死亡率无明显差异。这项研究没有具体分析脱机时间的差异。在这些研究的基础上,我们建议,当专业知识和特定设备可用时,应在特定患者中考虑NAVA。

左西孟旦

左西孟旦是一种强心药,除其他作用外,可提高心肌收缩时的钙敏感性。已批准用于治疗急性心力衰竭。在最近一项试点试验中,左西孟旦用于困难脱机合并收缩性心力衰竭的患者。在11例初次SBT失败的患者中,9例(82%)给予左西孟旦后再次SBT成功。左西孟旦改善了这些患者心脏收缩和舒张功能。

目前,没有批准用于改善呼吸肌功能的药物。左西孟旦已证明可以提高健康参与者±21%的膈肌收缩效率。最近,在一项安慰剂对照的双盲临床试验中,评估了左西孟旦对ICU通气患者膈肌收缩效率的影响。尽管安慰剂组和左西孟旦组的主要终点(膈肌神经机械效率)没有差异,但治疗组的潮气量和分钟通气量增加。在临床实施之前,未来需要更大规模的试验,确定左西孟旦对脱机结局的影响。

预测脱机困难和结局

应该认识到,脱机失败的鉴别诊断比较广泛。因此,诊断技术应该应用于阐明脱机失败的潜在病理生理学。

超声

呼吸肌无力可能导致脱机失败。呼吸肌很容易用超声观察(图3)。最近的一项研究确定证明,初始膈肌厚度小于2.3mm与延迟脱机有关(调整后风险比为2.3;95%可信区间为1.42–3.74)。另一项研究报告了类似的效果,即膈肌萎缩(较基线降低>10%)和膈肌厚度增加(较基线增加>10%)与每日非呼吸机治疗几率下降相关(校正风险比0.69;95%CI 0.54–0.87/每下降10%,校正风险比0.81;95%CI0.62–1.06/每增加10%)。基本解释是与废用性萎缩或负荷引起肌肉损伤有关。虽然已知对膈肌的精确测量可能很难获得,但是通过标记测量位置和评估几个呼吸周期,可使其更具重现性。

组织多普勒成像,在心脏病学中很流行,现在也应用于膈肌。引入了基于膈肌组织移位速度这一新参数,评价者内部关性很高。结果显示,拔管失败的患者中,这一数值更高,他们推测这是因为呼吸衰竭时呼吸动力输出更高。虽然这些结果是有趣的,未来的研究应需深入以用于临床应用,特别是在脱机阶段。

无论怎样,超声检查凭借快速和无创的独特性,为脱机期间患者进行评估,应用采用更全面的方法,包括肺、心脏和腹部。

睡眠监测

ICU患者的睡眠受到严重干扰。最近研究表明,这可能会对脱机时间和患者脱机能力产生负面影响。一项研究评估了45名上机至少24小时的患者,首次SBT失败后用多导睡眠图记录4个晚上的睡眠模式。总的来说,44%的患者在脑电图存在不典型睡眠模式。研究发现,这一组的脱机时间比正常睡眠模式的脱机时间更长(5天IQR 2-8 vs.2天 IQR 1-2,P=0.001)。另一项研究评估了44名机械通气患者在SBT前15小时的睡眠模式,评估睡眠的主要参数是ORP(odds ratio product),用以连续评定由完全清醒(2.5)至深睡眠(0)的睡眠状态。通常情况下,人们在清醒时预期数值较高,而在睡眠剥夺后,这些数值会较低,表明病理性清醒。在这项研究中,SBT成功患者平均ORP更高,在2.2到2.5 ORP之间时长更多(研究中认为是完全清醒),表明那些SBT失败的患者遭受更多的睡眠剥夺。生理学解释可能是由于对低氧血症/高碳酸血症的反应减弱或膈肌耐力受损。这两项研究的结果非常有趣,因为它们是第一个证明睡眠质量和脱机结果之间相关性的研究。

压力产生

众所周知,呼吸肌力量差,脱机难度更大和通气时间更长。这些肌肉产生吸气压的能力可以作为前者的替代物。一项新研究表明,严重的膈肌功能障碍(定义为颤搐压<7cmH2O)与脱机失败有关(OR 3.56,P=0.0008)。有趣的是,ICU获得性外周肌无力的情况并非如此,这突出了膈肌力量在成功脱机中的关键作用,并且需要与其他肌肉分开评估。另一项不太复杂的评估膈肌强度的技术是最大吸气压(PImax),但与电磁颤搐相比,这需要患者配合。通过时间吸气努力(TIE)来评估,计算方法为气道阻塞期间,PImax和产生这种压力所需时间的比值。在一组难以脱机的患者中,该指数至少1cmH2O/s才符合成功脱机要求,危险比0.36(95%CI 0.15–0.91,P=0.03)。

结论

成功脱机对病人和ICU临床医生来说都是一个挑战。这需要对正压通气撤除过程中的生理调节有透彻了解。因此,早期发现有害变化并进行适当干预是可能的。此外,掌握最新进展,如心肺系统评估、睡眠监测、SBT试验的方案和频率、NIV使用和选定患者的新呼吸机模式等。因此,重视共识和生理学的重要性,可帮助有效的脱机。

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