顱腦損傷患者有關機械通氣的十個錯誤理念

1、引言

重型顱腦損傷患者為保護氣道，通常需要機械通氣治療，優化二氧化碳和血氧水平並最大程度的減少繼發性腦損傷。然而，尚不明確該群患者的通氣目標和理想的呼吸機參數設置；目前公認的肺保護通氣策略並不適用於所有顱腦損傷人群，原因在於它們可能引起顱內血流動力學繼發性損傷。傳統認為，在顱腦損傷患者中應用高通氣量，可避免高碳酸血症和隨之而來的腦血管擴張，並且避免採用對顱內壓產生負面影響的呼氣末正壓（PEEP）、肺復張和俯臥位通氣。此外，撤離呼吸機也是個挑戰，常存在拔管延遲，氣管切開的最佳時機也尚不清楚。但是，最新的證據正在逐步修改這些傳統觀念，從而為在這一組患者中應用肺保護性通氣策略和搶救鋪平了道路。本文的目的在於通過討論和去除十種傳統的「錯誤理念」，回顧有關顱腦損傷患者的機械通氣策略，拔管和氣管切開的最新知識。

2、不存在腦-肺幹擾

過去幾十年，數位學者研究了腦-肺相互作用（「腦-肺互通」）。傳統意義上，腦和肺一直被視為兩個相互獨立的器官。即便如此，最新的文獻表明接受機械通氣的神經重症患者存在腦肺雙向作用，這強烈支持了腦與肺之間存在嚴格相互作用的理論。根據這個理論，Samary等描述了中風後存在免疫反應的作用：血腦屏障增加其通透性，免疫細胞（如巨噬細胞、嗜中性粒細胞和淋巴細胞）進入受損組織，同時具有神經保護作用和神經退化作用。在顱腦損傷期間不僅存在局部免疫反應，而且全身的先天和適應性免疫反應都相應增強，導致白細胞介素10（IL-10）釋放，這可增強周圍器官的促炎反應，如肺。因此，原發性顱腦損傷激發交感神經活動，增加毛細血管通透性、收縮肺靜脈，進而導致血管內皮功能障礙，中性粒細胞浸潤和全身炎症反應。因此，肺部併發症（如支氣管炎，肺炎和急性呼吸窘迫症候群）常繼發於顱腦損傷，且具有相當高的死亡風險。另一方面，機械通氣的本質是機械傳導引起肺不張區域肺泡的開合及關閉，這就增強了遠端器官的炎症級聯反應，從而加重現有的肺損傷。這種機制也是呼吸機誘發肺損傷（VILI）的關鍵因素之一，它可能與ARDS一起釋放全身性炎性反應介質來加重顱腦損傷。該理論涉及特定途徑。機械通氣本身可能對肺功能和結構產生危險影響，並可能在某些腦區域促進早期基因c-fos表達。該基因是神經元激活的標誌物，可響應增殖，轉錄和凋亡而表達。此外，炎症反應主要由腫瘤壞死因子-α（TNF-α）介導，尤其是在潮氣量較大的通氣小鼠中。因此，在另一項實驗研究中，作者建議，當肺炎上皮細胞被促炎性介質刺激時，會增加細胞因子的釋放，並導致腦細胞凋亡和壞死。此外，腦損傷是導致肺泡內水腫和巨噬細胞吞噬能力降低的原因，表明腦與肺之間存在強烈的相互影響。總而言之，大多數作者都認為，腦與肺之間的聯繫緊密，腦或肺的病理生理變化很小，可促進炎症性全身反應的深層變化，從而引起繼發性腦和肺損傷，這可被稱為「危險串擾」。

3、我們給予的氧氣越多越好

顱腦損傷後腦氧合減少可能導致繼發性腦損傷，因此，保持足夠的氧氣濃度對顱腦損傷的患者至關重要。尤其需要注意的是，缺氧與病死率升高和ICU住院時間延長相關，這種情況應該避免。但是，最新的證據表明，高氧血症還與急性顱腦損傷患者的較高死亡風險和較差的預後相關。補充氧氣水平與克服生理性抗氧化劑防禦能力的活性氧（ROS）的產生有關。受損細胞釋放內源性損傷相關模式分子（DAMP），刺激炎症反應並誘導細胞凋亡。因此，儘管氧療對於患者管理可能是必不可少的，但血液和組織中的高氧濃度可能有害。高壓氧對血管反應性，腦代謝和腦血流的影響是眾所周知的。在健康受試者中測試了高壓氧（250/250kPa）和常壓氧（101/21 kPa），並使用單光子發射CT觀察了大腦局部血流的變化。在高壓血氧期間，視覺和扣帶回皮層和認知區的腦血流量增加，表明這對腦外傷和中風患者可能具有積極作用。但是，最近的證據表明，高壓氧過高有相關風險，對於腦損傷的患者，僅當氧飽和度（SpO2）<95％時才建議補充氧氣。同樣，在腦外傷（TBI）患者中，目標動脈局部氧分壓（PaO2）> 60 mmHg，將吸氧分數（FiO2）滴定到該值。在這種情況下，床旁多模式監測系統，例如頸靜脈血氧飽和度，可有助於避免腦低氧血症。在一項針對機械通氣的TBI患者的隨機臨床試驗中，比較了創傷發生後最初6小時內兩種不同的FiO2水平。Barthel指數沒有差異（用于衡量活動績效的量表使用改良的Rankin量表（mRS）評估，常壓氧組的患者神經系統結局更好。綜上所述，最新數據表明，在機械通氣期間應避免高FiO2值，並且應根據個體情況給予氧氣：FiO2應滴定以使SpO2達到95％或PaO2> 60 mmHg。應避免缺氧和高氧，並且多模式神經監測可以對早期發現腦缺血有幫助。

4、腦損傷的患者必須換氣過度

過度換氣已被建議作為降低重症監護室中ICP的一種療法，尤其是在TBI患者中。低碳酸血症導致腦組織鹼中毒和腦小動脈血管收縮導致動脈外PaCO2減少。這些變化導致腦血流量，腦血容量和ICP下降。儘管過度換氣具有降低ICP的功效，但腦血管收縮可導致腦缺血和組織缺氧。在一項隨機對照試驗中，患者被分配為接受通氣（PaCO235 mmHg±2[SD]），過度換氣（PaCO2 25mmHg±2 SD）或過度換氣（PaCO2 25 mmHg±2 SD）以及緩衝液三甲胺。作者發現，僅在過度換氣的3、6個月時，格拉斯哥結局與其他兩組相比最差，該量表表明，在該組患者中持續過度換氣是有害的。最近，Brandi等人通過腦中動脈的經顱彩色編碼超聲檢查觀察到TBI急性期過度換氣的作用。連續監測腦灌注壓力和微透析，ICP，SatO2，潮氣末二氧化碳（ET-CO2）和腦組織氧張力（PbrO2）。短暫中度過度通氣期間，大腦中動脈的大腦平均流速和ICP下降，而氧合和腦代謝產物無明顯改變，這表明中度過度通氣（PaCO2 30–35mmHg）可安全用於TBI患者。儘管有這些證據，但眾所周知，應避免預防性過度換氣（PaCO2≤25 mmHg）。過度換氣僅應在腦疝緊急情況下視為搶救療法。

5、潮氣量必須高並且PEEP必須為ZEEP

在觀察數據中，ARDS患者已驗證了低潮氣量通氣（4.6 ml/kg預測體重[PBW]），儘管其在沒有ARDS的患者中特別是在需要機械通氣的神經危重患者中的應用仍然有爭議。低潮氣量和隨之而來的高碳酸血症可引起腦血管舒張，從而引起顱內高壓的危險。由於這種擔憂，顱腦損傷患者一直被排除在探討肺保護通氣效果的主要試驗之外，並且傳統上，高潮氣量（9ml / kg PBW）是在神經重症患者的臨床治療中最常用的策略。此外，最近的證據表明，即使在嚴重顱腦損傷的人群中，使用高潮氣量也可能與急性肺損傷的發展有關。最近的一項開放性肺功能低潮氣量通氣試驗在患有嚴重腦損傷的大鼠模型中進行的實驗研究表明，這種通氣策略可減輕肺損傷。Tejerina及其同事在一大批顱腦損傷患者中未發現潮氣量與ARDS發生風險之間存在正相關關係。這可以通過以下事實來解釋：大多數患者通氣時潮氣量在10ml / kg PBW以內。（8–10 ml / kg PBW）潮氣量，同時保持平臺壓（Pplat）<25 cmH2O，導致相似的主要結果（第28天無呼吸機）。此外，作為繼發性非計劃結果，低潮氣量更常伴有高碳酸血症和pH降低，並有發生較高頻率譫妄的趨勢。因此，目前無ARDS患者的證據表明，這些患者應首先使用低潮氣量，但是如果需要增加鎮靜劑以維持嚴格的低潮氣量，則應在Pplat<25 cmH2O輔助的情況下，可能要進行通風，並允許達到更高的潮氣量水平（10 ml / kg PBW）。但是，如果肺功能進行性惡化，達到ARDS標準（從輕度到重度），應立即採用4-6ml/kg PBW之間的低潮氣量。因此，在沒有ARDS的患者中使用中度潮氣量時，必須每天進行仔細的呼吸功能監測，以避免延遲採用低潮氣量策略。此外，只有5％的PReVENT試驗人群是神經系統疾病患者，因此無法將試驗結果推廣到該特定人群。在呼吸機參數中，驅動壓力（即呼吸系統平臺壓與PEEP之間的差）是唯一與增加ARDS風險相關的呼吸機參數。因此，由於必須將驅動壓力保持在<15cmH2O，因此可以考慮在該組患者中優化潮氣量。此外，沒有研究明確表明潮氣量高的機械通氣本身會增加ICP。因此，急性顱腦損傷患者中潮氣量的概念不是基於證據的，因此有必要進行進一步的研究以克服這一問題。但是，除非有臨床禁忌症，我們建議在機械通氣的顱腦損傷患者中保持低潮氣量（Pplat<25 cmH2O）。PEEP被認為是肺保護通氣的另一個關鍵組成部分，能夠保持肺泡開放並保證氧合。最近的一項試驗表明，在非ARDS患者中，PEEP值> 5 cmH2O並不能改善預後。但是，分析中包括的神經科患者數量有限。兩項系統評價和薈萃分析的結果表明，僅在重度ARDS患者中應用「開放肺策略」並應用高PEEP對病死率有改善作用。然而，關於安全應用「開放肺概念」的最新實驗證據有限。實際上，一些作者證明了在肺泡靜態過度擴張期間促炎性細胞因子釋放，從而導致了「封閉肺部並使它們保持靜止」的創新概念。因此，專家最近有條件地建議僅在中重度ARDS患者中使用高PEEP（≥15 cmH2O）。LUNG-SAFE研究的結果表明，輕度ARDS患者在入院後第一周惡化，PEEP明顯高於ARDS改善或仍處於輕度階段的患者。然而，PEEP在神經受損患者中的應用仍然令人懷疑，因為它與顱內血流動力學有關，由於胸腔內壓力升高以及靜脈引流和心輸出量減少而導致功能障礙。儘管一些作者已經提出使用零PEEP（ZEEP）來解決神經重症患者的問題，但已證明即使在神經重症患者中使用ZEEP（與8 cmH2O PEEP策略相比）會增加ARDS和5天內VILI發生的風險。PEEP對腦動力學的影響似乎主要與呼吸系統順應性有關。在呼吸系統順應性較低的患者（例如ARDS患者）中，PEEP與嚴重的顱腦損傷無關，而當肺部順應性較高時，PEEP可能會影響ICP。在最近的一項先導研究中，在TBI和肺損傷患者中應用不同水平的PEEP（5-10 cmH2O和10-15 cmH2O）導致腦組織血氧壓力和血氧飽和度升高，而不影響ICP或腦灌注。這些結果表明，能夠優化肺泡募集的PEEP水平可以安全地應用於腦損傷的患者，前提是PEEP不會引起肺泡過度充氣或血液動力學不穩定。一項正在進行的隨機對照研究，即未經ARDS（RELAx）試驗的患者呼氣末正壓通氣與自由通氣末正壓，正在研究非ARDS患者的低PEEP（小於5 cmH2O）和相對高滴定度（8cmH2O）。該試驗對於闡明一些開放性觀點至關重要，即使在顱腦損傷患者的亞組中也是如此。總之，在沒有ARDS的普通患者中，有證據表明可以安全地採用「足夠」 PEEP的保護性通氣策略，以確保與低潮氣量相關的足夠的氣體交換（基本上PEEP≤5cmH2O）。也可在顱損傷患者中預防VILI 並減少發生繼發性腦損傷的風險。但是，需要改善氧合的患者可以使用通過個體滴定獲得更高的PEEP水平。

6、禁止使用肺復張

「開放肺」還包括肺復張，以通過短暫升高氣道壓力來打開塌陷的肺，然後通過高PEEP應用保持肺泡開放。許多作者研究了肺復張作為呼吸衰竭搶救療法以改善ARDS患者全身性氧合的作用。最近的一項薈萃分析調查了肺復張在ICU病死率和無呼吸機天數中的作用，證明了包括肺復張在內的保護性通氣策略降低ICU病死率，但不影響無呼吸機天數和住院病死率。另一項薈萃分析顯示，ARDS中的肺復張策略儘管可以降低病死率，但患者可以改善氧合而不產生負面影響。儘管在實驗性ARDS模型中肺復張非常有前景，但在非ARDS的患者中，其使用仍存在爭議，並且僅作為肺泡突然減少的搶救療法，以增加暫時可用於氣體交換和氧合改善的肺區域。因此，儘管尚不清楚肺復張在一般ICU人群中的作用，但仍主張將其作為肺保護通氣策略的一部分。在顱腦損傷患者的特定亞群中，由於肺復張會增加胸腔內壓力，因此它們可能會對大腦生理產生不利影響。Bein等人的研究表明，應用容量肺復張可將峰值壓力（Ppeak）最高達到60cmH2O，並維持30 s 的ICP增加與平均動脈壓（MAP）和腦灌注壓的降低，而全身性供氧策僅僅略有改善。同樣，最近的一項隨機交叉研究表明，在施加30cmH2O峰值30 s期間，硬膜下壓力增加，腦灌注壓明顯降低。但是，在一組存在ARDS的蛛網膜下腔出血患者中，應用持續氣道正壓通氣（CPAP）為35 cmH2O持續40 s的肺復張會導致ICP升高和腦灌注壓降低，而對於壓力支持通氣時的肺復張則採用35cm水柱將PEEP的壓力控制在15 cmH2O以上2分鐘，雖然改善了動脈氧合，但ICP和腦灌注壓無明顯變化。此外，其他作者發現在壓力控制通氣期間應用3cmH2O的逐步補充動作似乎不會引起全身或腦部血流動力學的顯著變化。總而言之，儘管肺復張對ICP有潛在的危險影響，但可以改善氧合。然而，即使可以在經過仔細神經監測的顱腦損傷患者中安全的採用此策略，但仍缺乏證據表明這種策略可以改善神經系統疾病患者的臨床結局。因此，僅在特定情況下才應考慮。

7、輔助通氣受限

腦部腫塊，出血和腦幹病變通常與呼吸驅動功能障礙和特定的呼吸方式有關。儘管控制通氣的使用與良好的PaCO2控制有關，但與輔助通氣相比，控制通氣需要深度鎮靜，導致結局更差，ICU停留時間更長。此外，為了保持患者-呼吸機的同步性，經常使用神經肌肉麻痺，這可能導致肌肉萎縮，順應性降低和肺不張。輔助通氣可自發呼吸，使用膈肌組織，並避免使用神經肌肉阻滯劑進行深度鎮靜。其主要優點是能夠根據患者的需求提供呼吸機支持，從而改善同步性和舒適性。但是，使用輔助通氣需要有足夠的驅動力並保持穩定的呼吸狀況，並具有啟動呼吸的能力。在過去幾年中，已經提出了對非顱腦損傷的患者進行輔助通氣的建議，這是撤機階段的第一步，以減少鎮靜水平並同步觸發自主呼吸。然而，輔助通氣在急性顱腦損傷患者中的作用仍存在爭議。在一項回顧性研究中，與持續正壓通氣患者相比，入住ICU的昏迷患者接受壓力支持通氣加呼氣通氣時的ICP值較低。在對TBI患者的回顧性研究中，ICP值和神經系統檢查是影響選擇通氣輔助措施的主要因素。神經系統狀態惡化和ICP升高與通氣控制有關。然而，即使在創傷的急性期，使用輔助通氣仍是控制通氣的可行且安全的替代方法，但前提是患者-呼吸機不同步，膈肌外傷，呼吸驅動受到適當監控。不幸的是，尚無大型隨機對照試驗來評估顱腦損傷患者的輔助通氣。然而，在新證據面前，使用早期輔助通氣越來越受歡迎，在神經重症監護人群中也應考慮。

8、應延遲拔管

如果可能的話，早期脫機過程進行拔管比繼續機械通氣更可取，以避免可能的呼吸機相關併發症和高昂的機械通氣成本。非必須的長時間機械通氣會增加罹患肺炎和肺或氣道創傷的風險。另一方面，過早地去除機械通氣與重建人工氣道困難、氣體交換障礙及呼吸衰竭有關。許多研究已經調查了非顱腦損傷重症患者成功拔管的標準。但是，在顱腦損傷的患者中，這個問題更加具有相關性。腦幹是自然呼吸的產生者。因此，對呼吸核或相關通路的結構或功能損害可能導致脫機和拔管失敗。實際上，由於失去呼吸機控制或需要嚴格的PaCO2控制，神經重症患者特別容易發生拔管失敗或晚期拔管。因此，該人群的脫機過程和最佳氣管切開時機具有挑戰性。關於脫機的最新可用指南已於10多年前制定，對神經病患者沒有任何具體建議。之前進行了一項前後研究，以調查腦損傷患者的通氣管理和拔管階段。在幹預前階段，根據醫師的決定開始進行通氣管理和脫機。在過渡期，應用潮氣量為7ml/kg PBW，PEEP為6-8 cmH2O，並調整呼吸頻率以達到正常碳酸血症。結果表明，這些保護性通氣和早期拔管策略不會改變腦損傷患者的預後。在對保護性介入階段依從性更高的患者中，無創通氣天數更多，而第90天的病死率更低。由於缺乏具體指南，在日常臨床實踐中，脫機過程通常是由監護醫生決定的。為了幫助進行日常決策，很多年前就提出了一種系統的方法來對神經外科和神經系統疾病患者進行脫機和拔管，這表明降低了再次插管率，機械通氣時間，ICU停留時間發生率和使用氣管切開術的病死率。最近，Asehnoune等開發了VISAGE分數，用於預測嚴重顱腦損傷患者的拔管成功率。該得分表為以下變量各分配了1分：年齡<40歲，視覺追蹤，吞咽嘗試和格拉斯哥昏迷評分> 10，23％的拔管成功率為0分，56%為1分，70％為2分，90％為3分。已證明VISAGE分數對檢測有拔管失敗風險的患者敏感性為62％，特異性為79％。希望新的隨機對照試驗將有助於解決有關最佳的脫機時機和神經重症患者拔管失敗標準的未解決問題。

9、應延遲進行氣管切開

氣管切開術是ICU的常見操作，大約10％-15％的重症患者應進行氣管切開，以加快長期機械通氣患者的脫機過程。該操作有助於防止發生與長期插管相關的併發症，例如呼吸機相關性肺炎（VAP），氣管狹窄和鼻竇炎。一般在機械通氣的7–15天內估計拔管時機，如果在這幾天內認為拔管不可行，則應進行氣管切開。神經重症患者可能更需要進行氣管切開。一組546名重症患者的結果表明，與普通人群相比，顱腦損傷患者的氣管切開更為頻繁（分別為55％和10.7％）。顱腦損傷患者氣管切開術的決定時機表現出獨特的特徵，因為拔管失敗和脫機困難不僅可能與呼吸衰竭有關，而且與神經系統預後不良有關。關於早期（1周內）與晚期氣管切開術（1周後）誰更優勢的證據有些矛盾，並且在一般人群中沒有發現病死率的真正差異。Gessler等人在一組蛛網膜下腔出血患者中指出，大多數患者接受了晚期氣管切開術（8到20天之間），並且晚期氣管切開術與肺炎和肺部併發症的發生率增加相關。最近的一項薈萃分析包括十項試驗，研究了顱腦損傷患者的早期氣管切開和晚期氣管切開的時機，發現早期氣管切開與降低長期病死率、ICU住院時間和機械通氣時間有關，但並沒有減少足月病死率。在SETPOINT隨機對照試驗（包括中風患者）中，比較了基於早期氣管切開（插管後1-3天內）與標準氣管切開（從7到14天）的策略，在住院時長上無差異，但早期氣管切開患者組需要鎮靜，並具有更低的ICU病死率和6個月病死率。同樣，在最近的一項研究中，包括接受減壓顱骨切除術的腦損傷患者，早期氣管切開（機械通氣後10天內）與無呼吸機天數增加、降低病死率、VAP和住院時間相關。相比之下，有證據證實在ICU入院的前4天內進行早期氣管切開與30天內病死率的改善無關係。由於尚無隨機對照試驗闡明關於早期氣管切開與晚期氣管切開的開放性問題，因此需要進一步的試驗來闡明這一點。一項新的多中心觀察性試驗可能是實現這一目標的第一步。

10、限制俯臥位

ARDS在顱腦損傷的患者（尤其是TBI患者）中很常見，它會影響神經重症監護患者的發病率和病死率，其本身與病死率增加、住院時間延長和較差預後有關。高PEEP，肺復張和俯臥位是ARDS患者常用的有效機械通氣策略，因為它們已被證明可以改善氣體交換，呼吸力學，肺內分流和通氣/灌注。儘管這些策略在ARDS患者中已顯示出對病死率的有益影響，胸腔內壓力的增加與靜脈回流到右心房的能力降低有關，從而損害了頸靜脈流量，可能導致顱內高壓。因此，顱腦損傷患者一直被排除在探討保護性通氣策略尤其是俯臥位的作用的大型試驗中，並且缺乏在TBI和ARDS患者中使用俯臥位的有關文獻。在一項針對嚴重顱腦損傷的顱內動脈瘤破裂且發展為ARDS的患者的小型研究中，俯臥位可增加腦組織氧分壓，並降低腦灌注壓。在對俯臥位ARDS的顱腦損傷患者的回顧性研究中，Roth等人證明動脈與仰臥相比，俯臥位的氧合顯著增加，但是卻以ICP的增加為代價。然而，在一項對蛛網膜下腔出血患者進行俯臥位的回顧性研究中，ICP從9.3±5.2 mmHg增加到14.8±6.7 mmHg，腦灌注壓力從73±10.5mmHg下降到67.7±10.7 mmHg，表明俯臥位對腦組織氧合的有益影響超過對ICP和腦灌注壓的預期不利影響。因此，在嚴格的條件下，當發生難治性缺氧時，應考慮腦損傷患者的俯臥位神經監測以避免繼發性腦損傷。

11、ECMO無作用

當常規策略失敗時，體外氧合技術（例如靜脈-靜脈體外膜氧合（VV-ECMO）)是適用於重度ARDS患者的有效的臨時救生策略。但是，由於嚴重擔心插管期間和之後的出血風險，特別是存在嚴重凝血病和顱內出血的風險中，在創傷患者中使用ECMO受到嚴重限制。ECMO期間始終需要抗凝治療，通常，推注50-100U/kg肝素，然後連續輸注，目的是維持活化凝血酶時間在180-200 s之間或凝血酶原時間在40-50s之間。儘管傳統上一直將抗凝治療視為在顱腦損傷患者中使用ECMO的相對禁忌症，但最新的證據表明，即使在這組患者中，VV-ECMO也是可行且安全的。一個案例系列和文獻綜述闡明，累計31例因ARDS繼發於創傷後的低氧性呼吸衰竭接受VV-ECMO的患者，其存活率為85％，其中無一個患者因ECMO相關併發症而死亡。此外，ECMO技術的改進，包括引入離心泵和肝素塗層的迴路，正在逐步減少所需的肝素用量；的確，無肝素的ECMO應用顯示出良好的療效和最小的併發症。總之，即使在包括神經系統損傷在內的創傷患者中，ECMO也可被視為一種安全可行的搶救療法。在神經重症患者中開展VV-ECMO的決定具有挑戰性，患者的選擇和時機以及多學科參與，包括心臟麻醉師，神經強化藥和灌注師，對於成功至關重要。

12、結論

儘管有關神經重症患者通氣管理的文獻依然有限，但目前的證據表明，即使在顱腦損傷的機械通氣患者中，保護性通氣策略的原理也可適用。不論是否存在ARDS，呼吸機的設置和管理方法均應個性化，平衡每項風險和獲益，並在嚴格的系統和神經監測下進行操作。

參考文獻：Ten False Beliefs About Mechanical Ventilation in Patients with Brain Injury 34