介紹

在急性腦損傷（ABI）患者中，在重癥監(jiān)護室（ICU）提供機械通氣（MV）涉及插管、肺保護性通氣（LPV）、腦保護和撤機的充分時機。與非神經(jīng)危重癥患者不同，ABI患者通常沒有呼吸機支持的主要呼吸指征，但往往需要長時間的MV，盡管他們通常能夠自主呼吸。更好地理解大腦和呼吸/通氣之間的復雜關系并提供明智的呼吸支持是關鍵問題。

ABI患者的呼吸挑戰(zhàn)

嚴重的ABI是指突然發(fā)生的事件，導致腦損傷和灌注減少，從而導致意識下降。ABI是異質(zhì)性的，涵蓋不同的亞型，主要是創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）、蛛網(wǎng)膜下腔出血（SAH）、顱內(nèi)出血和缺氧缺血性腦損傷。由于大腦被不可伸展的顱骨所包圍，任何影響腦容量的變化都會導致顱內(nèi)壓（ICP）的增加，并在代償儲備耗盡后損害腦血流。因此，腦灌注受到大腦自動調(diào)節(jié)（CA）的嚴格調(diào)節(jié)，以保持腦血流面對全身壓力和代謝的變化。CA是腦血管活性的一個強有力的調(diào)節(jié)器。PaCO2的變化改變了CA：低碳酸血癥和高碳酸血癥都能誘發(fā)腦缺血，因為它們分別通過血管收縮或血管擴張來減少灌注，后者還能促進ICP升高。

呼吸功能障礙在ABI中很常見，可由呼吸模式失調(diào)或急性肺損傷導致。

呼吸中樞功能失調(diào)

腦干含有負責調(diào)節(jié)呼吸的呼吸中心。在ABI中，呼吸中樞可以通過對腦干的直接損傷或通過腦出血或水腫引起的ICP和質(zhì)量效應的增加而間接地失調(diào)。呼吸中樞的損傷導致了呼吸驅(qū)動力的受損。

它們調(diào)節(jié)呼吸反應以穩(wěn)定二氧化碳，例如，在PaCO2增加和腦脊液或腦組織的低pH值之后。位于頸動脈體和肺部的外周化學感受器通過改變中樞化學感受器的敏感性和閾值來影響驅(qū)動力，對低氧血癥、PaCO2和pH值的變化作出更快和更強烈的反應。此外，肺部機械感受器是由肺部充氣激活的拉伸感受器，并抑制中樞化學感受器，在Hering-Breuer抑制性反射中終止吸氣。呼吸驅(qū)動通路受到損害不僅是因為呼吸生化輸入（呼吸性酸中毒或低氧血癥）和/或機械輸入，如肺不張，而且還因為原發(fā)性腦損傷。

急性肺損傷

除了呼吸中樞受損或失調(diào)，ABI通常與急性肺損傷有關，如神經(jīng)源性肺水腫（NPE）、肺部炎癥、急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）、吸入性肺炎、呼吸機相關的肺炎（VAP） 和肺挫傷。

與NPE相關的最常見的ABIs是SAH、動脈瘤破裂和TBI。NPE的典型特征是出現(xiàn)呼吸困難、低氧血癥和雙側(cè)肺泡不透明，并在沒有任何其他原因?qū)е碌暮粑ソ叩那闆r下出現(xiàn)彌漫性浸潤。因此，NPE就像最嚴重的急性缺氧性呼吸衰竭，如ARDS，但其病理生理學不同（圖1）。

圖1 與急性腦損傷直接相關的急性肺損傷的途徑。高顱內(nèi)壓（ICP）可以促進兩種不同的事件序列，最終形成神經(jīng)源性肺水腫或急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）。這兩種情況在一個特定的病人身上可能同時存在。SVR：全身血管阻力，PVR：肺血管阻力，LV：左心室，DAMP：損傷相關分子模式

通常情況下，在ICP增加的情況下，下丘腦、視前核的基底部分和腦室周圍系統(tǒng)等解剖區(qū)域會發(fā)生大量的神經(jīng)交感神經(jīng)放電。這種中樞交感神經(jīng)放電可能誘發(fā)肺部和全身血管收縮或血管通透性受損，促進肺水腫。

除了導致NPE的兒茶酚胺風暴外，受傷的大腦大量釋放的細胞因子也會促使細胞因子誘導的炎癥導致ARDS。最近已對神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)和ARDS的機制進行了回顧。TBI患者經(jīng)常經(jīng)歷的多重創(chuàng)傷導致的肺挫傷是ARDS的一個額外風險因素。

與沒有ABI的ICU病人相比，ABI病人的意識降低也使他們更容易發(fā)生吸入性肺炎、粘液清除障礙和VAP。在最近的一個大型歐洲隊列中，約有一千名TBI患者，五分之一的患者在中位數(shù)間隔5天后發(fā)生VAP（四分位數(shù)范圍3-7天，表明75%的發(fā)作發(fā)生在MV的第一周）。創(chuàng)傷患者插管后24小時內(nèi)進行的支氣管肺泡灌洗的系統(tǒng)性檢查顯示，80%的樣本生長了一些微生物，30%懷疑是早期肺炎。

總之，ABI可以通過不同的機制影響呼吸系統(tǒng)，并可能干擾對腦部恢復的評估，進一步推遲撤機過程的啟動。呼吸支持應同時兼顧ICP、PaCO2和腦灌注之間的相互作用，并提供肺部保護性通氣，如同時保護大腦和肺部，這是潛在的矛盾的目標。

ABI患者的呼吸管理

圖2總結(jié)了機械通氣過程中腦-肺的相互作用，PaCO2和CA的作用。

圖2 肺-腦相互作用的示意圖。在正壓機械通氣過程中，腦血流（CBF）可以從不同的渠道減少。氣道壓力向心血管結(jié)構的傳遞取決于胸膜壓力，從而取決于肺動脈壓力（PL）和肺順應性。在肺順應性正常的情況下，氣道壓力越高，右心房壓力越高，這可能導致靜脈回流減少（橙色閃光）。在正常情況下，腹壓的增加可以抵消這種影響。潮氣量的增加會增加肺靜脈壓力（Pv）。這些變化導致右心室射血量降低，因此，心輸出量（CO）將減少。由于胸腔內(nèi)壓力的增加將減少左心室的后負荷，所以CO的減少是有限的。盡管CO和動脈壓有變化，但大腦的自我調(diào)節(jié)功能將CBF和顱內(nèi)壓（ICP）維持在動脈壓的一定范圍內(nèi)。然而，ICP高度依賴于顱腔內(nèi)的靜脈流出。增加右心房壓力的正壓通氣可以減少顱腔的靜脈流出，從而增加ICP。對于肺順應性受損的患者（即嚴重的急性呼吸窘迫綜合征），正壓機械通氣對肺泡壓（PA）和PL的影響往往被削弱。低氧血癥（低PaO2）和高碳酸血癥（高PaCO2）都會增加肺動脈壓力（Pa）和肺血管阻力，從而增加右心室后負荷。PaCO2、PaO2和氫離子的改變也會觸發(fā)化學感受器（黃色圓圈）向呼吸中樞發(fā)送信號以調(diào)節(jié)呼吸驅(qū)動。在腦循環(huán)層面，高碳酸血癥會增加CBF，而低碳酸血癥則有相反的效果。尚未研究低腦順應性、腦自主調(diào)節(jié)和不同水平的二氧化碳之間的相互作用。Ao主動脈，PaCO2分二氧化碳壓，PaO2氧分壓，Ca頸動脈，心輸出量（CO），CBF腦血流量，CPP腦灌注壓，CVR腦血管阻力，ICP顱內(nèi)壓、 IVC下腔靜脈, MAP平均動脈壓, Pa肺動脈壓, PA肺泡壓, Pv肺靜脈壓, PaO2氧氣分壓, PL肺動脈壓, SVC上腔靜脈

氧和二氧化碳目標

ABI患者的氧合目標的安全范圍還不確定。傳統(tǒng)上，ABI患者的補氧目標是避免缺氧。最近的研究支持需要考慮氧氣補充的上限。CENTER-TBI是一項大型的歐洲多中心觀察性研究，它顯示在進入ICU后的第一周，最高動脈氧分壓（PaO2）的中位數(shù)是134mmHg。最大和平均PaO2與6個月后不利的功能神經(jīng)學結(jié)果或死亡獨立相關。然而，與更壞的結(jié)果有關的PaO2的上限并沒有被定義。相比之下，其他研究者發(fā)現(xiàn)PaO2水平在60至>300mmHg之間的結(jié)果沒有差異。一項隨機試驗的事后分析發(fā)現(xiàn)，PaO2閾值為150和200 mmHg與更好的神經(jīng)功能結(jié)局有關。一項關于成人ABI患者的觀察性研究的薈萃分析支持了這一點，高氧血癥（PaO2切點>200 mmHg）與不良的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)局有關。在ICU環(huán)境下進行的隨機臨床試驗（RCTs）中，高氧血癥的不利影響尚未得到證實。最近的RCT薈萃分析并不支持為所有危重病人設定一個安全的PaO2上限目標。通過使用微透析或腦組織氧監(jiān)測進行腦供氧可作為即將發(fā)生的腦缺氧的標志。通過連續(xù)監(jiān)測腦組織氧的目標，將在一個正在進行的研究中解決?？偠灾?，過度高氧血癥的作用是不確定的，避免它似乎是一個合理的策略。

低碳酸血癥被用來控制高ICP的急性爆發(fā)。最近，一項回顧性分析發(fā)現(xiàn)，輕度低碳酸血癥（30-34mmHg）可能與更好的腦血管反應性有關，并且不會使腦能量代謝惡化。指南建議，當ICP較高時，PaCO2應保持在正?；虻驼⒖挤秶鷥?nèi)。高碳酸血癥后腦血流量的增加可能對延遲性腦缺血（DCI）有一定的作用，如果用腦室外引流控制ICP。由于ABI患者是一個異質(zhì)性的群體，未來的研究應該確定那些可能從更高的PaCO2目標中獲益的患者。

雖然侵入性MV 是實現(xiàn)上述ABI患者生理目標的標準管理策略，但在某些情況下，非侵入性方法也是一種選擇。

高流量氧氣和無創(chuàng)通氣

在ABI患者中使用高流量氧氣和無創(chuàng)通氣（NIV）的證據(jù)有限，與其他患者群體中的急性缺氧性呼吸衰竭不同?；杳允菬o創(chuàng)通氣的禁忌癥，除非是由于慢性阻塞性肺病患者的急性高碳酸血癥所致。顱底骨折是使用高流量和NIV的一個相對矛盾的問題。胸部創(chuàng)傷也可能使NIV的使用復雜化，盡管一些研究表明在孤立的胸部創(chuàng)傷的情況下是可行的。據(jù)我們所知，目前還沒有關于在創(chuàng)傷性骨折患者中使用NIV的RCT發(fā)表。臨床醫(yī)生在做出使用NIV的決定時，需要考慮病人的臨床狀態(tài)和并存的呼吸異常。然而，大多數(shù)情況下，ABI損害了氣道，需要盡早插管，有時在短暫嘗試NIV之后。

有創(chuàng)機械通氣

氣管內(nèi)插管的適應癥是提供氣道保護，治療低氧血癥和通氣不足，用嚴格的PaCO2目標管理腦水腫和減少腦代謝。

表1提供了基于本綜述的研究，ABI患者伴有和不伴有高ICP和/或ARDS的通氣管理、液體策略和激素使用指征的概述。

ABI患者的具體類型和通氣管理

在急性期，ABI的管理主要是通過腦灌注壓或以ICP為導向的目標來確保充分的腦灌注。

不同形式的重度ABI有其特定的疾病特征，可以影響通氣管理。嚴重創(chuàng)傷性休克的患者大多采用ICP監(jiān)測，作為ICU管理的指南。嚴格的低范圍PaCO2和PEEP目標被用于ICP控制。最近，CA作為ICP管理的一部分，以及PEEP和LPV與CA的相互作用已被評估。

SAH患者的ICU管理目標是預防再出血、腦室內(nèi)出血和后期DCI。與TBI不同，全身挫傷和細胞毒性水腫不是主要的病理生理問題。由于這些病人通常有腦室外引流，因此不需要像TBI病人那樣經(jīng)常為ICP監(jiān)測制定嚴格的PaCO2目標。在DCI階段，有時使用微透析或腦組織氧來檢測局部腦缺氧并設定PaO2目標。診斷DCI需要對神經(jīng)系統(tǒng)功能進行評估，并減少鎮(zhèn)靜。因此，與TBI患者相比，自主通氣與以下更寬泛的PaCO2目標使用得更自由。

大多數(shù)嚴重腦內(nèi)出血的患者都有全身性高血壓。降低血壓，而不是降低ICP的措施，一直是ICU中一般管理的重點。卒中單元的治療與較好的預后有關，但當病人進入ICU時，這種情況不一定會改善。使用ICP監(jiān)測和目標的指征并不明確，通常來自于TBI文獻。

無肺損傷的ABI患者的通氣設置

在非ARDS患者中，在兩個大型多中心RCTs中，低（6ml/kg理想體重）與中間（10ml/kg）潮氣量（VT）和低（5 cmH2O）與高（8 cmH2O）PEEP之間沒有發(fā)現(xiàn)患者結(jié)果的差異。由于這些試驗不是專門針對ABI患者的，一小部分患者有ABI。在限制VT的同時允許高碳酸血癥是很難在同時控制ICP的情況下進行的。通過用加熱加濕器取代熱濕交換器來減少死腔是可行的，并且可以在不增加PaCO2的情況下設置低VT。高PEEP對腦部和肺部順應性的反應顯示出相互矛盾的結(jié)果。測量肺動脈壓力不能說明哪些ABI患者對高PEEP有不利影響。因此，如果懷疑腦順應性低，只建議在嚴格的ICP監(jiān)測和曲線分析中調(diào)整PEEP。在最近的觀察性研究中，已經(jīng)探討了除PEEP和VT以外的呼吸力學變量的作用。目標體溫管理-2試驗的一個子分析發(fā)現(xiàn)，呼吸頻率、驅(qū)動壓和機械功與心臟驟停后幸存者的6個月死亡率獨立相關。機械功（MP）也可能與其他原因造成的ABI患者的死亡率有關。最近的一項觀察性研究發(fā)現(xiàn)，在MV的第一周，MP與不良后果有關，與氧合無關。機械功也可能與PEEP引起的高ICP有關。

并發(fā)ARDS的ABI患者的呼吸管理

正如前面在ABI患者的呼吸機管理中所詳述的，當旨在保護肺部和大腦時，可能會出現(xiàn)一些相互矛盾的生理學目標。典型的，作為LPV的一部分的允許性高碳酸血癥可能會產(chǎn)生腦部副作用，從而導致復雜的，甚至是不可能的效益-風險比的評估。雖然在沒有肺損傷的病人中，嚴格的低碳酸血癥的價值仍有爭議，而且腦部生理學可能主要驅(qū)動病人的管理，但在已建立的ARDS的情況下，情況就比較復雜。如果通過腦室外引流控制ICP，允許性高碳酸血癥可能是可行的。另一個選擇是增加呼吸頻率，直到內(nèi)源性PEEP或平臺壓的極限。由于呼吸頻率有助于MP，通過增加呼吸頻率補償?shù)蚔T可能不是調(diào)節(jié)ABI中PaCO2的解決方案。需要進行RCT來評估這一人群的肺部炎癥和機械壓力之間的相互作用，以及潛在的干預措施及其對腦部和肺部恢復的長期結(jié)果的影響（撤除MV）。

中度至重度ARDS患者的俯臥位是一種基礎治療，對于同時存在ABI的患者可以考慮。由于俯臥位可能會影響PaCO2和腦部靜脈回流，因此強烈建議對急性、嚴重的ABI患者進行ICP監(jiān)測。在Proseva試驗中，高ICP是一個排除標準。在ARDS中，肺泡復張術對改善氧合的作用還不確定。在急性重度ABI患者中，心肺交互作用的復張動作的作用，應該導致在使用該動作時要謹慎。

病人與呼吸機之間的不同步可能是呼吸驅(qū)動的改變或延長MV的臨床后果。

在機械通氣輔助下，呼吸驅(qū)動和呼吸負荷的關鍵決定因素是設定的峰值流量。不足的峰值流量與更高的驅(qū)動力和呼吸負荷相關聯(lián)。低峰值流量會導致空氣饑餓，過高的峰值流量會導致呼吸不協(xié)調(diào)和呼吸堆疊。最高峰值流量會導致呼吸頻率增加，因為吸氣時間變短。事實上，吸氣時間變短會減少因肺膨脹而產(chǎn)生的負反饋，導致通氣頻率更高。在生理上，高容量或肺膨脹減少了呼吸驅(qū)動力，峰值流量變得不那么重要。流量不同步通常發(fā)生在呼吸驅(qū)動高或控制機械通氣的時間觸發(fā)呼吸肌后的情況下，這被稱為“呼吸同步”第二次啟動，是由于Hering-Breuer反射和C3，C5脊髓反射的持續(xù)激活導致的。羅等研究了機械通氣腦損傷患者的患者-呼吸機不同步，發(fā)現(xiàn)不同步的患病率比無腦損傷患者高38％，而最常見的不同步類型為無效觸發(fā)，其特征是P0.1值方面較低為表現(xiàn)的低驅(qū)動力。腦卒中后，顱內(nèi)腫瘤切除或TBI期間的不同步指數(shù)類似，并且在壓力控制/輔助通氣期間顯著降低，而在其他通氣模式期間顯著升高，在使用阿片類藥物和鎮(zhèn)靜劑聯(lián)合治療期間也會升高。與非神經(jīng)學患者相似，不同步是神經(jīng)元輸入和肌肉效率之間失耦聯(lián)的標志，與延長機械通氣有關。最近，對于ABI患者，通過食管壓力監(jiān)測監(jiān)測了患者-呼吸機不同步。結(jié)果表明，特別是無效觸發(fā)，不同步是常見的，并且與鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜策略的結(jié)合相關。腦損傷患者引起的呼吸機誘導性膈肌功能障礙可能起重要作用，但仍有待研究。

附加管理

本部分將簡要討論與通氣管理有關的另外兩種策略：液體平衡和激素。

ABI中的液體管理。在ARDS患者（無ABI）中進行的FACCT試驗發(fā)現(xiàn)，與自由的液體策略相比，限制性策略在患者死亡率方面相似，但與在有創(chuàng)MV下花費的天數(shù)有關。在ABI患者中，除了仔細調(diào)整呼吸機壓力外，確?；颊哂凶銐虻捏w液可能會防止較高的呼吸機壓力和PaCO2波動的不利影響。液體管理必須考慮管理液體與血腦屏障破壞和細胞損傷引起的腦水腫的風險。

因此，對于有或沒有ARDS的ABI患者，建議采用限制性輸液策略，以防止任何進一步的腦水腫。然而，重要的是要注意避免低血容量，以達到腦灌注壓的目標。

激素。在ARDS患者中，激素可能在急性期發(fā)揮有益的作用。在創(chuàng)傷性腦損傷中，MRCCRASH試驗發(fā)現(xiàn)使用甲基強的松龍比使用安慰劑的死亡率高；因此，不推薦使用激素。一般來說，由于缺乏證據(jù)，不建議在任何形式的急性腦腫脹ABI患者中使用激素。

撤機

延長MV可能會進一步延遲康復和ICU出院，增加長期后遺癥和并發(fā)癥的風險，包括身體、心理和精神以及認知癥狀，這也是重癥監(jiān)護后綜合征的一部分，這也影響了患者的親屬。此外，對于ABI患者，人們越來越關注撤機的做法和早期康復。

關于ABI患者成功撤機的最佳方法仍存在不確定性，涉及鎮(zhèn)靜方法、斷奶標準和氣管切開的時機。傳統(tǒng)上，對危重病人進行深度鎮(zhèn)靜和固定，延長了拔管的時間。這種做法在ABI患者中特別常見，深度鎮(zhèn)靜被用來降低腦代謝，防止顱內(nèi)高壓和控制發(fā)熱。最近，ABCDEF集束化治療（評估、預防和管理疼痛；既自發(fā)蘇醒和呼吸試驗：鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜的選擇；譫妄的評估、預防和管理；早期活動和鍛煉；家庭參與/授權）在重癥監(jiān)護醫(yī)學中得到了認可。在ABI患者中，缺乏數(shù)據(jù)來精確地解讀最初的腦損傷后遺癥和重癥監(jiān)護獲得的長期神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉和認知癥狀的相對貢獻?；加蠥BI的病人比沒有ABI的病人有更高的拔管失敗率。

有幾個因素可能有助于延長MV的持續(xù)時間，有些是不可改變的，如腦損傷本身，意識的恢復是撤機準備的一個關鍵因素；其他因素，如管理方面的因素可以改變，如深度和長時間的鎮(zhèn)靜和撤機準備的篩選做法。一旦拔管，ABI患者再次插管的風險很高，主要是因為吞咽困難、肌肉力量不足和咳嗽不暢導致的呼吸和氣道衰竭。在一項大型國際觀察性研究中，評估了1512名通氣超過24小時、初始格拉斯哥昏迷量表（GCS）≤12的ABI患者，19%的患者在拔管后5天內(nèi)被重新插管。作者確定了第5天拔管失敗的預測因素，并將其合并在一個評分中，該評分可能易于在床邊使用，包括以下與拔管成功有關的變量：TBI、劇烈咳嗽、吞咽反射、吞咽嘗試、每小時氣管內(nèi)吸痰少于兩次、GCS運動成分為6、體溫正常或偏低。在驗證隊列中，接受者操作特征曲線下的得分面積為0.65（95%置信區(qū)間，0.53-0.76），可能需要對具有高或低陽性預測價值的截止點進行臨床評估，以解讀該得分的潛在臨床用途。值得注意的是，在這個大型國際隊列中，21%的患者沒有進行常規(guī)的撤機拔管，而是直接進行了氣管切開。ICU患者最終氣管切開的最佳時間一直是一個長期爭論的問題，目前還沒有發(fā)現(xiàn)早期氣管切開的好處。最近一項包括1538名患者的大規(guī)模回顧性研究，特別評估了498名入院時GCS低于8的患者的氣管切開時間，結(jié)果顯示氣管切開時間與患者的結(jié)果之間缺乏明顯的聯(lián)系。一項針對1358名創(chuàng)傷性腦損傷患者的觀察性研究顯示，晚期氣管切開與不良的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)果之間存在關聯(lián)。然而，這一發(fā)現(xiàn)并沒有被針對卒中患者的SETPOINT2 RCT證實。目前的指南建議在拔管失敗或意識水平持續(xù)下降的患者中考慮氣管切開，但對氣管切開的最佳時機沒有建議。著重于減少鎮(zhèn)靜/鎮(zhèn)痛的措施和早期撤機的嚴重ABI患者是未來研究的目標（NCT04291235, NCT04080440）。

結(jié)論

神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者有特殊的呼吸問題和肺腦相互作用的挑戰(zhàn)。在這種情況下，還沒有對MV的最佳傳輸進行廣泛的研究，而且RCT也很少。最近對神經(jīng)和呼吸監(jiān)測的結(jié)合以及對ABI患者的大型多中心試驗的興趣推動了我們在優(yōu)化治療和結(jié)果方面的知識。未來將有機會結(jié)合生理學研究和使用大數(shù)據(jù)分析來確定預測因素并優(yōu)化嚴重ABI患者的通氣策略。

來源：

Respiratory challenges and ventilatory management in diferent types of acute brain-injured patients

Frisvold et al. Critical Care (2023) 27:247

https:///10.1186/s13054-023-04532-4