摘 要：
機械通氣可導致急性膈肌萎縮和損傷，這與不良的臨床結局有關。雖然肺保護性通氣的重要性和影響已被廣泛認可，但最近膈肌保護性通氣的概念已成為一種潛在的補充治療策略。這一觀點是根據歐洲危重病醫學會胸膜壓力工作組的一次國際專家會議上的討論發展而來，基於越來越多的關於膈肌損傷機製的證據，概述了肺和膈肌保護性通氣的概念性框架。我們提出了基於呼吸努力和人機同步的膈肌保護目標;討論了在特定條件下，膈肌保護和肺保護通氣之間發生衝突的可能性;我們強調，發生這種衝突時，肺保護必須優先於膈肌保護。在機械通氣過程中，監測呼吸努力對於同時保護膈肌和肺是至關重要的。要實施肺和膈肌保護性通氣，需要新的監測、呼吸機設置和鎮靜滴定方法。將來，輔助幹預方法也可能在部分患者中發揮重要作用，包括體外生命支持技術、膈神經電刺激和臨床決策支持係統。由於幹預的複雜性，評估這些新方法的臨床影響極具挑戰性。肺和膈肌保護性通氣的概念為改善危重症患者的臨床結局提供了一個新的機會。
正文摘譯如下：
損傷機製
機械通氣可以通過多種假設的交互途徑導致肺和膈肌損傷 (圖1)。肺損傷主要由呼吸機引起的機械壓力和應力 (呼吸機相關性肺損傷,VILI)或呼吸肌 (患者自身誘發性肺損傷,P-SILI) 所介導。
圖1 機械通氣期間肺和膈肌損傷的機製圖
膈肌萎縮和損傷(“肌肉創傷”)可能通過幾種機製發生。最認可的機製是輔助過度的肌肉創傷:呼吸機導致膈肌過度去負荷，導致吸氣努力消失或降低至非常低的水平，繼而通過多種細胞途徑導致膈肌的廢用性萎縮。其他可能的機製主要由實驗數據和一些近期臨床數據支持。由於呼吸機支持不足導致膈肌負荷過大，引起急性肌肉炎症和損傷(輔助不足的肌肉創傷)，特別是在膿毒症和全身性炎症的情況下(此時肌膜的脆性增加)。膈肌在呼氣相收縮時，也受到潛在有害的離心負荷(變長)的影響。這種膈肌的離心收縮發生於呼氣刹車時、不同步的雙水平通氣以及特殊形式的人機不同步，例如反向觸發、過早循環和無效努力。在實驗動物中，這種離心負荷極具傷害性 (離心性肌肉創傷)。最後，初步的實驗結果表明，應用高呼氣末正壓(PEEP)使膈肌長度維持在相對較短的水平，可能導致急性的肌節融合 (“縱向萎縮”)。脫機時，PEEP降低，這反過來又會損傷膈肌的長度-張力(呼氣性肌肉創傷)。
膈肌保護的目標
基於現有的對膈肌損傷機製的理解，建議以下膈肌保護性通氣的目標(表3)
表3 膈肌保護的潛在治療目標
備注：Paw：氣道驅動壓，PL,dyn：動態跨肺驅動壓，Pmus：呼吸肌膨脹肺部和胸壁而產生的壓力， PL：跨肺壓;△Pdi：跨膈壓的吸氣波動，△Pes：食管內壓的吸氣波動，P0.1：氣道閉合壓，Pocc：阻斷壓，TFdi：膈肌增厚分數
目標1：
維持適度的吸氣努力(可能重要)
生理性的吸氣努力水平很可能避免膈肌萎縮以及負荷引起的膈肌損傷。呼吸機觸發所需的非常低的吸氣努力不足以預防膈肌萎縮。適度的膈肌收縮(例如靜息呼吸或間歇的膈神經電刺激時)，似乎足以緩解膈肌萎縮，重獲肌肉容積。另一方麵，避免過度的呼吸努力可以預防負荷引起的膈肌損傷。
可接受的呼吸努力上限尚不確定,盡管呼吸努力應該保持足夠低的水平以保持張力-時間指數低於0.12-0.15(張力-時間指數是一個量化呼吸肌負荷相對於肌力產生能力和占空比的程度和持續時間的指標)。這意味著食道壓波動應低於10-15cmH2O (假設患者的最大吸氣壓為30-50cmH2O，吸氣時間約為呼氣時間的50%)。成功脫機患者在T-管試驗中和拔管後，其吸氣努力通常相對較低(食管壓波動4-10cmH2O)，表明這種程度的呼吸努力是可持續而且無害的。相比之下，自主呼吸試驗失敗的患者通常表現出更高的呼吸努力水平，表明該水平的呼吸努力是不可持續的。重要的是，與損傷相關的呼吸努力上限可能隨著膈肌的肌力產生能力、肌肉炎症和肌肉灌注而變化。
與較低或較高的膈肌增厚分數相比，膈肌增厚分數在中間範圍15-30%(類似於健康受試者靜息呼吸時的膈肌增厚分數)與機械通氣時間最短相關。此外,這種相關性受到膈肌厚度隨著時間的變化、機械通氣和呼吸努力不足或過度的因果路徑、膈肌萎縮和損傷以及臨床結局不良的調節。盡管這些研究未明確提供一個因果關係,但它們證實了呼吸努力不足或過度的有害影響，提示適度的吸氣努力可能是膈肌保護性通氣的最佳目標。專家組強烈推薦：保持適度的呼吸努力可以預防膈肌萎縮;中度推薦：避免過度的呼吸努力可以防止負荷引起的膈肌損傷。
目標2:
保持同步呼氣循環 (可能重要)
一些形式的人機不同步(例如，過早循環、反向觸發、呼氣時無效努力)時，可見離心收縮。這些不同步通常是可以避免的。仔細檢查氣道壓力和流速波形可以發現，在呼吸機進入呼氣相之前或之後，患者的吸氣努力是否停止。通過食道壓或膈肌電信號直接監測呼吸努力，更易發現呼氣循環不同步。呼吸努力的大小可能是這種損傷風險的重要決定因素，但決定該風險的閾值目前尚不清楚。
目標3:
避免過度的呼氣刹車 (可能重要)
膈肌持續收縮激活進入呼氣相被稱為“呼氣刹車”或“吸氣後努力”。低水平的呼氣刹車可能存在於健康受試者;明顯肺不張和肺彈性增加時，呼氣刹車會增加，以保持呼氣末肺容積，這可能導致膈肌明顯的離心負荷，應用足夠的PEEP後可緩解該狀態。到目前為止，尚無床旁檢測和監測呼氣刹車以及確定吸氣後負荷是否過度的手段。在很大程度上，本目標仍停留在理論層麵;急性低氧性呼吸衰竭患者的呼氣刹車的程度尚不清楚。
同時保護肺和膈肌
專家組一致認為，在肺保護性通氣和膈肌保護性通氣發生衝突時，肺保護必須優先於膈肌保護，因為肺保護性通氣與死亡率相關。
如何實施肺和膈肌保護性通氣?
肺和膈肌保護性通氣的概念方法，見圖3。
監 測
基於上述發生機製和目標，膈肌保護性通氣策略的基礎是密切監測病人的呼吸努力。專家組一致認為，機械通氣時應常規評估呼吸努力(表1)。
表1 肺和膈肌保護性通氣的原則
呼吸頻率對呼吸負荷和呼吸努力的變化不敏感，不應用於監測呼吸努力。食管測壓法可以直接測量患者的呼吸努力和跨肺壓，可以直接指導呼吸機的設置(圖2)。
任何呼吸機都可以進行三種簡單的測量來評估呼吸努力和驅動以及由此產生的肺部壓力，而無需額外的監測設備。首先，可以通過P0.1無創地量化呼吸驅動。其次，單次呼吸的呼氣阻斷期間氣道壓波動(Pocc)的大小可以檢測呼吸努力過度和動態肺應力過度。第三，吸氣末阻斷可以用來評估壓力支持的平台壓和驅動壓，仔細評估呼氣肌收縮。詳見圖2。
圖2 肺和膈肌保護性通氣的監測策略
膈肌電活動(EAdi)提供膈肌活動的持續監測。但因為該指標的個體差異明顯，目前尚未製定EAdi具體的目標值 (盡管EAdi<10µV常為異常低)。然而，可通過Pocc和EAdi的比值來估計呼吸肌壓力。超聲也被證明是一項有力的評估呼吸肌活動和功能的技術。PAV+通氣模式可以無創地預估呼吸肌努力。
選擇何種評估技術，可能因當地的專業知識和偏好而有所不同。重要的是，目前這些技術在臨床都是可及的。
圖片
呼吸機設置
關於膈肌保護，如何應用和監測一種通氣模式可能比選擇哪種通氣模式更重要。理論上，比例輔助模式應該有助於膈肌保護的目標:通過改善人機交互以減少人機不同步;由於沒有保證最小潮氣量，可以防止過度輔助通氣。一項研究顯示，NAVA與膈肌功能改善有關，但在另一項研究中，沒有觀察到臨床結局的顯著改善，可能是因為該模式是在已經發展為膈肌損傷後才開始應用。
在肺和膈肌保護性通氣的方法中，設置吸氣壓力、流速和循環時，應考慮患者1)由此產生的吸氣努力水平2)肺的動態壓力和3)氣體交換是否充足。對於臨床醫生來說，在呼吸機設置時，了解患者呼吸努力的決定因素是至關重要的。峰流速的變化、容控通氣的模式、定壓通氣模式中吸氣壓和循環的變化都會影響吸氣努力。在一些未達到高氧血症的患者中，FiO2升高至PaO2相對中等範圍可降低呼吸驅動。人機不同步通常可以通過調整吸氣觸發、目前的吸氣時間或循環標準來解決。
在一些患者中，應用較高的PEEP可降低肺和膈肌損傷的風險:通過募集肺不張依賴區域來減少整體和局部肺壓力，減少吸氣努力，減輕呼氣刹車，PEEP可能具有重要的保護作用。然而，患者對PEEP的反應存在顯著差異，PEEP的設置需要謹慎的個體化管理。
鎮靜
鎮靜對呼吸驅動的影響需要專門的監測:鎮靜深度與膈肌活動的相關性差，不能作為呼吸驅動的替代指標。應用足夠的鎮痛藥或呼吸機滴定後，如果過度的呼吸努力仍然持續存在，鎮靜劑可以有效地減輕潛在的傷害性呼吸驅動和努力。
臨床醫生應熟悉不同鎮靜鎮痛藥對呼吸模式和驅動的影響:阿片類藥物主要抑製呼吸頻率，增加機械通氣時呼吸暫停的風險;異丙酚主要降低呼吸努力而不是呼吸頻率。苯二氮卓類藥物對呼吸模式的影響與異丙酚相似，但具有更高的譫妄風險並延長機械通氣時間。右美托咪定是一種選擇性α-2激動劑，可提供鎮靜、焦慮和鎮痛而不減少呼吸驅動。
盡管鎮靜常用於治療人機不同步,專家組一致認為,隻有在人機不同步是源自過度的呼吸驅動以及其他呼吸驅動來源已經調整後(例如，峰流速和壓力設置、PEEP、代謝性酸中毒、疼痛等)，應用鎮靜劑來改善人機不同步才是合適的選擇。反向觸發可通過減少鎮靜以獲得自主呼吸節律來減輕。
輔助療法
更嚴重的病人可能需要額外的幹預來控製呼吸驅動。體外二氧化碳清除可以減少呼吸驅動和努力，潛在地促進自主呼吸時的肺保護性通氣。對於呼吸機滴定或鎮靜無法解決的過度呼吸努力，部分神經肌肉阻滯劑可降低其呼吸努力水平，而不會完全消除膈肌的活動，但長期應用部分神經肌肉阻滯劑的可行性尚不清楚。如果不能解除鎮靜以獲得膈肌的自主活動，當呼吸驅動很小或不存在時，膈神經電刺激可激活膈肌。
檢測假設
膈肌保護性通氣對患者結局的影響需要評估，這存在幾個實質性的挑戰。首先,幹預措施對膈肌萎縮和損傷的效果在不同患者中差異很大，這取決於患者不良結局的風險、患者膈肌萎縮或損傷的風險、肺損傷的競爭風險以及是否存在其他影響結局的競爭機製。例如，近期研究顯示，膈肌萎縮主要發生在基線膈肌質量較高的患者。患者異質性的問題是ICU臨床試驗中一個公認的挑戰。試驗可通過患者選擇和亞組分析來解決這種異質性。貝葉斯適應性臨床試驗設計可有效確認膈肌保護性通氣策略的最佳獲益人群或傷害人群。
其次，膈肌保護性通氣是典型的“複雜幹預”:它涉及多個相互作用的組成部分(監測、通氣、鎮靜、輔助手段)，需要多個利益相關者(醫生、呼吸治療師、護士、製造商)的行為改變，並需要對每個患者進行個性化管理。幹預後無法發現重要臨床獲益的風險很高，因為實施困難，而不是真正缺乏臨床獲益。與幹預有關的複雜行為改變可能“汙染”常規護理，降低治療效果。標準化可能是困難的，幹預的設計可能需要適應當地的ICU臨床實踐。這些挑戰在ICU內並不新鮮;仔細的過程評估和應用替代的試驗設計，如整群隨機化或階梯設計可能有助於克服這些挑戰。
第三，對於忙碌的臨床醫生來說，從三個維度(氣體交換、肺部壓力和呼吸努力)來優化通氣和鎮靜，可能是費時且困難的。臨床決策支持係統可通過基於規則或模型的算法(整合各種臨床數據點)，為呼吸機設置和鎮靜提供實時指導，以促進肺和膈肌保護性通氣。這些模型可以使用機器學習和人工智能技術對個別患者進行調整。這種決策支持係統已經被用於優化機械通氣;其初步的臨床試驗提供了有利的結果，隨機試驗正在進行中。
總 結
本文概述了肺和膈肌保護性通氣方法，重點是優化呼吸努力和人機同步，以預防膈肌萎縮和損傷，同時維持肺保護。越來越多的證據支持膈肌(和肺)保護性通氣可改善患者預後這一觀點。在一些情況下，監測呼吸努力或驅動有利於肺保護和膈肌保護。這種方法為臨床醫生提出了新的挑戰，需要廣泛的研究來探索這種複雜幹預的可行性、安全性和益處，特別是對於存在競爭性呼吸機相關性肺損傷風險的患者。肺和膈肌保護性通氣能否在臨床有效實施，以及該方法是否能改善危重症患者的預後，仍有待證實。
