引用本文： 劉兆潤, 董麗, 吳國剛. 俯臥位通氣在中重度急性呼吸窘迫綜合征的臨床應用進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2016, 15(5): 517-519. doi: 10.7507/1671-6205.2016119 復制
1976年Douglas等[1]首先觀察到俯臥位通氣(prone position ventilation, PPV)可以改善急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)患者的氧飽和度，迄今為止已有近40年的歷史，隨著科學研究的進步和臨床技術水平的提高，PPV在臨床救治ARDS尤其是中重度ARDS的過程中應用越來越廣泛，目前已經公認作為嚴重ARDS的挽救性治療手段[2]。本文重點就PPV救治中重度ARDS的機制和應用過程中所存在的主要問題綜述如下。
一 ARDS的柏林定義及嚴重程度分級
眾所周知，ARDS的死亡率極高，在醫療技術極大發展的今天，其死亡率仍然高達40%～46%[3]，關于ARDS的相關研究也始終是重癥醫學的熱點和難點。在2011年10月柏林召開的第23屆歐洲重癥醫學年會上，ARDS的定義得到了進一步修訂，其具體定義如下：ARDS是指嚴重疾病導致以肺毛細血管彌漫性損傷、通透性增強為基礎，以肺水腫、透明膜形成和肺不張為主要病理變化的疾病，其主要臨床特征為急性起病，胸部X線片示雙肺彌漫性滲出(除外左房高壓引起)，氧合指數≤300 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)。會議將ARDS根據氧合指數分為輕度、中度及重度ARDS[4]，其中氧合指數介于201～300 mm Hg之間為輕度ARDS, 氧合指數介于101～200 mm Hg為中度ARDS，氧合指數≤100 mm Hg為重度ARDS。柏林會議的ARDS嚴重程度分級為ARDS的診斷、治療和預后提供了最新的臨床操作標準。
近年來，多項研究表明，PPV可以明顯改善中重度ARDS患者的氧和、降低病死率、改善預后。2013年Guerin等[5]發表在新英格蘭醫學雜志的多中心隨機對照臨床研究顯示應用俯臥位通氣治療的重度ARDS的28 d病死率為16%，而對照組的28 d病死率為32.8%，證實早期長時間俯臥位通氣治療可以顯著降低重度ARDS的病死率。2014年又有4篇關于ARDS俯臥位通氣的薈萃分析發表，其結論均表明PPV可以顯著降低中重度ARDS的病死率[6-9]。
二 PPV降低中重度ARDS患者病死率的主要機制
ARDS時背側肺組織的肺泡塌陷更為嚴重, 在仰臥位時背側肺組織比腹側肺組織肺不張也更加明顯，而由于重力的作用，背側肺組織的血液灌注增多，但機械通氣時氣體更多的進入腹側肺組織，背側肺組織通氣減少，從而導致背側肺組織的通氣血流比值減少引起肺內分流。與此同時，腹側肺組織血流減少而通氣增加引起腹側肺組織的通氣血流比值增加，導致死腔通氣的增加[10]。兩方面原因均可導致肺部的通氣血流比值失調，從而引起血氧飽和度的下降。通氣血流比值失調是導致ARDS患者發生低氧血癥的主要原因，缺氧導致全身器官組織氧代謝異常，通過一系列的病理生理機制進而導致急性炎癥反應綜合征(SIRS)甚至多器官功能障礙綜合征(MODS)的發生。
現有研究表明，PPV治療主要從以下幾個方面改善ARDS患者氧飽和度并進一步降低中重度ARDS患者的病死率：
1.?PPV改善肺順應性：ARDS患者肺水腫、心臟對肺組織的壓迫等各種因素導致重力依賴區塌陷的肺組織復張需要更高的壓力[11]。俯臥位通氣時背側原有塌陷肺組織復張，同時由于背側胸壁的順應性增加，跨肺壓反而減少，避免了肺泡的過度膨脹[12]。而腹側肺組織成為重力依賴區域后背側肺組織復張程度大于腹側肺泡的去復張程度，從而改善了整體肺組織的順應性[13]，使整體胸壁的順應性更加一致[14]。
2.?PPV改善肺組織的通氣血流比值失調：減輕肺不張、改善肺的通氣血流比值失調是PPV治療ARDS的最重要的機制之一，具體機制如下：①ARDS發生后肺間質明顯水腫，肺重量增加，重力依賴區的背側肺組織壓迫明顯，俯臥位后由于重力作用的原因，減輕了對背側肺組織壓迫，使背側肺組織肺泡復張，改善了通氣血流比值失調[15]；②ARDS時心臟增大導致重力依賴區肺組織的胸膜腔內壓升高進而導致肺不張[16]，俯臥位后減輕了仰臥位時縱隔和心臟對肺組織的壓迫[17]，減輕了肺不張從而改善通氣血流比值失調；③ARDS腹內壓增高導致膈肌向胸膜內移位也增加了背側肺組織的壓迫加重了肺不張。俯臥位時腹腔壓力減少，膈肌向胸腔的移位減少，減輕了對肺組織的壓迫，進一步減輕了肺不張[18]；上述機制均可使ARDS患者的背部肺組織的肺不張減輕，增加了肺通氣，而肺組織的血流變化不大，從而改善了通氣血流比值失調，進一步改善了氧飽和度。研究結果表明，ARDS患者在俯臥位通氣時肺內分流及死腔通氣可減少21%～50%及20%～47%[19]。
3.?PPV有利于氣道分泌物的引流：ARDS時由于肺毛細血管的彌漫性損傷、通透性增強，肺水腫成為主要的病理變化之一，同時常常合并肺內感染使痰液形成增加，從而導致氣道分泌物增加。研究表明，俯臥位通氣時因為體位的原因更有利于分泌物的引流，減輕甚至消除了ARDS肺組織的滲出[20-21]，增加了肺總容積，從而進一步改善氧和。
4.?PPV有利于減少肺水腫：PPV時水腫液從肺泡向肺間質轉移，增強了水腫液的消除[22]。而對心臟壓迫的減輕，腹內壓下降都增加了背側肺組織水腫液的消除[16, 23]。國內許啟霞等[24]在ARDS犬的病理切片上發現，俯臥位時肺泡充氣分布均勻，肺泡內水腫液減少，肺出血、肺炎表現明顯改善, 證實了俯臥位通氣可以促進肺內水腫液的消除。
5.?PPV可以減輕呼吸機相關性肺損傷：呼吸機相關性肺損傷的其中一個重要原因是原本萎陷的肺組織重新擴張，從而產生巨大的剪切力導致肺損傷[25]。而PPV時各部分肺組織通氣相對均勻，減少了剪切力對肺組織的損傷，減輕了呼吸機相關性肺損傷，從而促進了肺組織的恢復。同時，俯臥位通氣時肺組織順應性得到有效改善，氣道壓力下降，減少了氣壓傷的發生。Valenza等[26]的研究發現，俯臥位通氣組的大鼠肺損傷發生的時間明顯晚于仰臥位組，其肺損傷的分布也更加均一。另有研究表明，PPV可以減少肺組織的細胞凋亡，從而明顯減輕呼吸機相關性肺損傷[27]。
三 PPV在臨床應用過程中存在的主要問題
PPV治療ARDS在實際臨床工作中仍然存在較多問題，主要集中在以下幾個方面。
1.?俯臥位通氣治療的適應癥選擇：究竟什么樣的ARDS患者應用俯臥位通氣治療能夠獲益目前尚無統一標準。既往研究表明，俯臥位通氣應用于ARDS的治療并不能改善預后，而進一步的分層分析又發現俯臥位通氣可以明顯降低中重度ARDS的病死率[28]。近期發表的關于俯臥位通氣能夠改善ARDS患者預后的研究均應用于中重度ARDS的治療[6-9]。Gattinoni等[14]認為經過治療12～24 h以后再次評估仍然符合中重度ARDS標準的患者應該給予俯臥位通氣，或者氧合指數＜150 mm Hg，FiO2≥0.6，PEEP≥5 cm H2O(1 cm H2O=0.198 kPa)應盡早給予俯臥位通氣。Guerin等[5]在多中心隨機對照臨床研究中也證實了符合上述標準的嚴重ARDS患者盡早俯臥位通氣可以顯著降低病死率。2014年發表的關于俯臥位通氣的薈萃分析均表明，中重度ARDS應用俯臥位通氣可以明顯改善預后。目前更加傾向于將氧合指數＜150 mm Hg，FiO2≥0.6，PEEP≥5 cm H2O作為使用俯臥位通氣治療的界限指標。結合近兩年的研究結果可以得出結論，柏林會議所界定的中重度ARDS患者是俯臥位通氣治療的主要受益人群。
2.?俯臥位通氣治療的持續時間：俯臥位通氣的治療持續時間始終存在爭議，早期研究俯臥位通氣的持續時間不超過6 h，其研究結果得出的結論是俯臥位通氣并不能改善預后[28]。每天6 h的俯臥位通氣并不能完全糾正仰臥位通氣時對肺組織的影響，而每天大于20 h的俯臥位通氣時間則明顯較長，導致俯臥位通氣事實上再次變成了“仰臥位通氣”，重力依賴區會再次形成，進而引起一系列的病理生理變化，反而加重了病情[29]。究竟俯臥位通氣每天治療多長時間為宜？目前尚無公認的標準，但近兩年的研究均證實每天一次，每次12～16 h的俯臥位通氣可以顯著改善中重度ARDS的病死率和預后[5, 8]。
3.?俯臥位通氣的禁忌癥和并發癥：嚴重腦水腫、顱內高壓、面部骨折、脊柱骨折、鎖骨骨折、多發肋骨骨折、孕婦及嚴重血流動力學不穩定等患者禁止行俯臥位通氣治療[30]。俯臥位通氣的主要并發癥有氣道梗阻、各種管道的脫落、吸痰困難、褥瘡、面部水腫、肩部及胸鎖關節骨折、眼周感染、鼻出血等。致命的并發癥只要加強護理、保證在執行俯臥位通氣時人員的充足基本上可以避免發生, 有經驗的醫療護理團隊可以減少并發癥的發生[31]。為減少并發癥的發生，在執行俯臥位通氣治療時深度鎮靜是必須進行的醫療措施[32]。
四 展望
毫無疑問，PPV可以有效的改善ARDS患者的血氧飽和度，降低中重度ARDS患者的病死率，從而改善中重度ARDS患者的預后。但是目前關于PPV在治療的介入時機，治療的持續時間、頻率，怎樣降低并發癥的發生等方面仍然沒有統一、完善且普遍公認的標準，仍然需要大規模、大樣本的前瞻性臨床對照研究進一步證實。相信隨著臨床科學研究的進一步發展，PPV治療ARDS的應用前景必將更加廣闊。
1976年Douglas等[1]首先觀察到俯臥位通氣(prone position ventilation, PPV)可以改善急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)患者的氧飽和度，迄今為止已有近40年的歷史，隨著科學研究的進步和臨床技術水平的提高，PPV在臨床救治ARDS尤其是中重度ARDS的過程中應用越來越廣泛，目前已經公認作為嚴重ARDS的挽救性治療手段[2]。本文重點就PPV救治中重度ARDS的機制和應用過程中所存在的主要問題綜述如下。
一 ARDS的柏林定義及嚴重程度分級
眾所周知，ARDS的死亡率極高，在醫療技術極大發展的今天，其死亡率仍然高達40%～46%[3]，關于ARDS的相關研究也始終是重癥醫學的熱點和難點。在2011年10月柏林召開的第23屆歐洲重癥醫學年會上，ARDS的定義得到了進一步修訂，其具體定義如下：ARDS是指嚴重疾病導致以肺毛細血管彌漫性損傷、通透性增強為基礎，以肺水腫、透明膜形成和肺不張為主要病理變化的疾病，其主要臨床特征為急性起病，胸部X線片示雙肺彌漫性滲出(除外左房高壓引起)，氧合指數≤300 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)。會議將ARDS根據氧合指數分為輕度、中度及重度ARDS[4]，其中氧合指數介于201～300 mm Hg之間為輕度ARDS, 氧合指數介于101～200 mm Hg為中度ARDS，氧合指數≤100 mm Hg為重度ARDS。柏林會議的ARDS嚴重程度分級為ARDS的診斷、治療和預后提供了最新的臨床操作標準。
近年來，多項研究表明，PPV可以明顯改善中重度ARDS患者的氧和、降低病死率、改善預后。2013年Guerin等[5]發表在新英格蘭醫學雜志的多中心隨機對照臨床研究顯示應用俯臥位通氣治療的重度ARDS的28 d病死率為16%，而對照組的28 d病死率為32.8%，證實早期長時間俯臥位通氣治療可以顯著降低重度ARDS的病死率。2014年又有4篇關于ARDS俯臥位通氣的薈萃分析發表，其結論均表明PPV可以顯著降低中重度ARDS的病死率[6-9]。
二 PPV降低中重度ARDS患者病死率的主要機制
ARDS時背側肺組織的肺泡塌陷更為嚴重, 在仰臥位時背側肺組織比腹側肺組織肺不張也更加明顯，而由于重力的作用，背側肺組織的血液灌注增多，但機械通氣時氣體更多的進入腹側肺組織，背側肺組織通氣減少，從而導致背側肺組織的通氣血流比值減少引起肺內分流。與此同時，腹側肺組織血流減少而通氣增加引起腹側肺組織的通氣血流比值增加，導致死腔通氣的增加[10]。兩方面原因均可導致肺部的通氣血流比值失調，從而引起血氧飽和度的下降。通氣血流比值失調是導致ARDS患者發生低氧血癥的主要原因，缺氧導致全身器官組織氧代謝異常，通過一系列的病理生理機制進而導致急性炎癥反應綜合征(SIRS)甚至多器官功能障礙綜合征(MODS)的發生。
現有研究表明，PPV治療主要從以下幾個方面改善ARDS患者氧飽和度并進一步降低中重度ARDS患者的病死率：
1.?PPV改善肺順應性：ARDS患者肺水腫、心臟對肺組織的壓迫等各種因素導致重力依賴區塌陷的肺組織復張需要更高的壓力[11]。俯臥位通氣時背側原有塌陷肺組織復張，同時由于背側胸壁的順應性增加，跨肺壓反而減少，避免了肺泡的過度膨脹[12]。而腹側肺組織成為重力依賴區域后背側肺組織復張程度大于腹側肺泡的去復張程度，從而改善了整體肺組織的順應性[13]，使整體胸壁的順應性更加一致[14]。
2.?PPV改善肺組織的通氣血流比值失調：減輕肺不張、改善肺的通氣血流比值失調是PPV治療ARDS的最重要的機制之一，具體機制如下：①ARDS發生后肺間質明顯水腫，肺重量增加，重力依賴區的背側肺組織壓迫明顯，俯臥位后由于重力作用的原因，減輕了對背側肺組織壓迫，使背側肺組織肺泡復張，改善了通氣血流比值失調[15]；②ARDS時心臟增大導致重力依賴區肺組織的胸膜腔內壓升高進而導致肺不張[16]，俯臥位后減輕了仰臥位時縱隔和心臟對肺組織的壓迫[17]，減輕了肺不張從而改善通氣血流比值失調；③ARDS腹內壓增高導致膈肌向胸膜內移位也增加了背側肺組織的壓迫加重了肺不張。俯臥位時腹腔壓力減少，膈肌向胸腔的移位減少，減輕了對肺組織的壓迫，進一步減輕了肺不張[18]；上述機制均可使ARDS患者的背部肺組織的肺不張減輕，增加了肺通氣，而肺組織的血流變化不大，從而改善了通氣血流比值失調，進一步改善了氧飽和度。研究結果表明，ARDS患者在俯臥位通氣時肺內分流及死腔通氣可減少21%～50%及20%～47%[19]。
3.?PPV有利于氣道分泌物的引流：ARDS時由于肺毛細血管的彌漫性損傷、通透性增強，肺水腫成為主要的病理變化之一，同時常常合并肺內感染使痰液形成增加，從而導致氣道分泌物增加。研究表明，俯臥位通氣時因為體位的原因更有利于分泌物的引流，減輕甚至消除了ARDS肺組織的滲出[20-21]，增加了肺總容積，從而進一步改善氧和。
4.?PPV有利于減少肺水腫：PPV時水腫液從肺泡向肺間質轉移，增強了水腫液的消除[22]。而對心臟壓迫的減輕，腹內壓下降都增加了背側肺組織水腫液的消除[16, 23]。國內許啟霞等[24]在ARDS犬的病理切片上發現，俯臥位時肺泡充氣分布均勻，肺泡內水腫液減少，肺出血、肺炎表現明顯改善, 證實了俯臥位通氣可以促進肺內水腫液的消除。
5.?PPV可以減輕呼吸機相關性肺損傷：呼吸機相關性肺損傷的其中一個重要原因是原本萎陷的肺組織重新擴張，從而產生巨大的剪切力導致肺損傷[25]。而PPV時各部分肺組織通氣相對均勻，減少了剪切力對肺組織的損傷，減輕了呼吸機相關性肺損傷，從而促進了肺組織的恢復。同時，俯臥位通氣時肺組織順應性得到有效改善，氣道壓力下降，減少了氣壓傷的發生。Valenza等[26]的研究發現，俯臥位通氣組的大鼠肺損傷發生的時間明顯晚于仰臥位組，其肺損傷的分布也更加均一。另有研究表明，PPV可以減少肺組織的細胞凋亡，從而明顯減輕呼吸機相關性肺損傷[27]。
三 PPV在臨床應用過程中存在的主要問題
PPV治療ARDS在實際臨床工作中仍然存在較多問題，主要集中在以下幾個方面。
1.?俯臥位通氣治療的適應癥選擇：究竟什么樣的ARDS患者應用俯臥位通氣治療能夠獲益目前尚無統一標準。既往研究表明，俯臥位通氣應用于ARDS的治療并不能改善預后，而進一步的分層分析又發現俯臥位通氣可以明顯降低中重度ARDS的病死率[28]。近期發表的關于俯臥位通氣能夠改善ARDS患者預后的研究均應用于中重度ARDS的治療[6-9]。Gattinoni等[14]認為經過治療12～24 h以后再次評估仍然符合中重度ARDS標準的患者應該給予俯臥位通氣，或者氧合指數＜150 mm Hg，FiO2≥0.6，PEEP≥5 cm H2O(1 cm H2O=0.198 kPa)應盡早給予俯臥位通氣。Guerin等[5]在多中心隨機對照臨床研究中也證實了符合上述標準的嚴重ARDS患者盡早俯臥位通氣可以顯著降低病死率。2014年發表的關于俯臥位通氣的薈萃分析均表明，中重度ARDS應用俯臥位通氣可以明顯改善預后。目前更加傾向于將氧合指數＜150 mm Hg，FiO2≥0.6，PEEP≥5 cm H2O作為使用俯臥位通氣治療的界限指標。結合近兩年的研究結果可以得出結論，柏林會議所界定的中重度ARDS患者是俯臥位通氣治療的主要受益人群。
2.?俯臥位通氣治療的持續時間：俯臥位通氣的治療持續時間始終存在爭議，早期研究俯臥位通氣的持續時間不超過6 h，其研究結果得出的結論是俯臥位通氣并不能改善預后[28]。每天6 h的俯臥位通氣并不能完全糾正仰臥位通氣時對肺組織的影響，而每天大于20 h的俯臥位通氣時間則明顯較長，導致俯臥位通氣事實上再次變成了“仰臥位通氣”，重力依賴區會再次形成，進而引起一系列的病理生理變化，反而加重了病情[29]。究竟俯臥位通氣每天治療多長時間為宜？目前尚無公認的標準，但近兩年的研究均證實每天一次，每次12～16 h的俯臥位通氣可以顯著改善中重度ARDS的病死率和預后[5, 8]。
3.?俯臥位通氣的禁忌癥和并發癥：嚴重腦水腫、顱內高壓、面部骨折、脊柱骨折、鎖骨骨折、多發肋骨骨折、孕婦及嚴重血流動力學不穩定等患者禁止行俯臥位通氣治療[30]。俯臥位通氣的主要并發癥有氣道梗阻、各種管道的脫落、吸痰困難、褥瘡、面部水腫、肩部及胸鎖關節骨折、眼周感染、鼻出血等。致命的并發癥只要加強護理、保證在執行俯臥位通氣時人員的充足基本上可以避免發生, 有經驗的醫療護理團隊可以減少并發癥的發生[31]。為減少并發癥的發生，在執行俯臥位通氣治療時深度鎮靜是必須進行的醫療措施[32]。
四 展望
毫無疑問，PPV可以有效的改善ARDS患者的血氧飽和度，降低中重度ARDS患者的病死率，從而改善中重度ARDS患者的預后。但是目前關于PPV在治療的介入時機，治療的持續時間、頻率，怎樣降低并發癥的發生等方面仍然沒有統一、完善且普遍公認的標準，仍然需要大規模、大樣本的前瞻性臨床對照研究進一步證實。相信隨著臨床科學研究的進一步發展，PPV治療ARDS的應用前景必將更加廣闊。