Clinical review: Respiratory monitoring in the ICU -a consensus of 16

Critical Care 2012, 16:219

Laurent Brochard, Greg S Martin, Lluis Blanch, Paolo Pelosi, F Javier Belda, Amal Jubran, Luciano Gattinoni, Jordi Mancebo, V Marco Ranieri, Jean-Christophe M Richard, Diederik Gommers, Antoine Vieillard-Baron, Antonio Pesenti, Samir Jaber, Ola Stenqvist and Jean-Louis Vincent

一、研究背景

  监测在呼吸衰竭患者中的管理很重要，然而呼吸功能的监测不像监测其他脏器，有时候很难区分某些参数在监测中的地位，还有一些特殊的参数如时间方面的持续还是间断，模式方面的静止还是动态。在本文中主要关注目前在临床中监测呼吸功能的方法和它们的实际应用。

1、   气体交换

指脉氧和经皮二氧化碳监测

SPO2广泛应用于麻醉科和ICU，误差小于1%，监测的准确性较高，但在低氧血症时其准确性降低，缺点是对高水平PaO2的变化不敏感，不能区分正常血红蛋白和碳氧血红蛋白。指甲油会影响准确性2%，皮肤存在黑色素沉着时SPO2的测量也会轻度下降，皮肤灌注改变时，SPO2的监测也不准确，不同监测探头测量的数值也有差别，监测手指的准确性高于耳朵，当然，误报警也常见，常因儿童活动所致。

  SPO2用于早期预警，可减少血气分析的次数，有研究显示监测外科患者SPO2并未降低术后患者的并发症和病死率，但大部分麻醉科医师觉得使用SPO2很有安全感。

   经皮二氧化碳监测装置一般置于耳朵上，随着技术的进步，经皮二氧化碳的准确性也得到改善，监测的设备也逐渐变小，但仍需间断定标，在RICU中的地位尚未确定。

二氧化碳容量图和死腔测量

机械通气时监测呼出气二氧化碳波形能定量评估呼出气二氧化碳水平，呼出气二氧化碳波形有三个时相：第一时相包括机器和解剖死腔的气体；第二时相代表缓慢从肺泡排出的二氧化碳浓度逐渐升高；第三时相是一个平台或轻微的上升斜坡，最高点是呼气末二氧化碳。几乎接近矩形的二氧化碳容量图取决于气体的均匀分布和肺泡通气。肺组织的不均一性导致不同区域二氧化碳浓度不一，高V/Q区域的气体先排出，这样不同二氧化碳浓度的气体逐渐排出形成呼出气二氧化碳的上升期，肺组织V/Q数值差异越大，第二时相的斜率越陡。第三时相的斜率和气道通畅的严重性相关。

  生理死腔能通过波尔公式轻松计算出（Vdphys / VT = (PaCO2 − PECO2) / PaCO2），前提是假设动脉血二氧化碳约等于肺泡气二氧化碳，PECO2是呼出气中的二氧化碳分压，等于呼出气二氧化碳浓度乘大气压和水蒸气压的差值。ARDS患者的生理死腔增加，生理死腔大说明因为V/Q失调导致排出二氧化碳的能力下降。有人研究证明生理死腔增加是ARDS患者死亡的独立危险因素。

  因为生理死腔测量的是每次呼吸浪费在肺泡死腔和气道死腔的气体，所以必须减去气道死腔才能得到肺泡死腔。将等式中PECO2改为PetCO2就能计算出肺泡死腔。但仅在健康人中肺泡气二氧化碳和动脉血二氧化碳大体相等。若患者存在明显的右向左分流，动脉血二氧化碳就高于肺泡气二氧化碳。如果没有校正的话，高死腔通气时需考虑存在分流的影响。

  动脉血二氧化碳可以通过监测呼气末二氧化碳估计得出。动态监测呼气末二氧化碳就能避免神经病变的危重病患者动脉血二氧化碳分压波动。ARDS患者的动脉血二氧化碳和呼气末二氧化碳相差较大，而且和不同水平的死腔相关。呼气末二氧化碳最大值和动脉血二氧化碳较接近。

  肺栓塞突然发作的患者V/Q失调导致肺泡死腔增加，当床边持续监测呼气末二氧化碳时，若患者D-二聚体和肺泡死腔正常就可排除肺栓塞，而且能监测溶栓效果。

  当使用PEEP使肺泡复张，可减少死腔量，如果PEEP导致肺泡过度膨胀则会增加死腔量。所以，监测二氧化碳容量图能避免肺泡过度膨胀或改善肺泡气体弥散。

  总之，监测二氧化碳容量图对机械通气较困难的病人很重要，但因需要较贵重的仪器，所以限制了其在临床中的广泛使用。

血气分析

PaO2/FiO2是目前临床上经常用来评估呼吸衰竭严重程度的指标，也是ARDS诊断的指标之一。对一定数值的氧和指数，吸入氧浓度越高，预后越差。ARDS患者的氧和指数取决于PEEP水平，是反映肺复张效果的一个指标。血流动力学状态和心内分流都影响氧和指数。尽管有缺陷，但该指标仍常用。氧指数([mean airway pressure × FiO2 × 100]/PaO2)是反映机械通气氧和的更好指标。动脉血二氧化碳相关的参数与患者预后和肺结构改变相关，在有些情况下如分流的时候比氧和相关的指标更好。

血管外肺水

血管外肺水是肺水肿的一个定量指标，与病死率相关。正常值是5-7ml/kg，大于10ml/kg时临床预后很差。

  指示剂稀释技术在床边测量肺水是可行的，同时可以测出心输出量、容量反应性等指标。缺点是指示剂必须混合均匀，不能漏掉，血流要持续，且肺水仅反应有灌注的区域。

  血管外肺水可以联合其他心血管和呼吸方面的参数诊断肺水肿，且可以区分肺水肿是心源性、高静水压性和渗出性。虽然重复测量可以评估治疗干预的反应性，但尚不清楚起反应的时间有多快，该技术是否可用于临床指导治疗。

2、呼吸力学

顺应性和阻力

监测气道压可以提供重要的信息，在容量控制模式下，峰压由阻力和顺应性共同决定。峰压高而平台压较低提示高气道阻力，可能与患者因素如支气管痉挛和设备因素如气管导管管径小、堵塞等相关。

顺应性由VT/(平台压-PEEP)计算得出，弹性阻力为顺应性的倒数，低顺应性高弹性阻力说明肺通气的功能小。高平台压与低顺应性和高PEEP有关，峰压对呼吸力学的改变很敏感，行吸气末和呼气末暂停能发现峰压升高的原因。顺应性在压力模式下较难评估，但可以通过吸气末暂停进行测量。

呼吸力学的监测很简单，且能提供机械通气时重要的评估信息，在监测条件有限的情况下很有用，特别是平台压的监测是机械通气最基本的指标。

P/V曲线

  监测ARDS患者呼吸力学很重要，P/V曲线测量是在吸气流速非常低时测出，以避免阻力的影响。临床中经常从P/V曲线中找出低位和高位拐点的位置，但这种方法有缺陷：第一，低位和高位拐点有时很难找到；第二，在整个P/V曲线中肺复张和过度膨胀可同时发生；第三，最佳PEEP的选择应从呼气时的P/V曲线中得出而非吸气时。

P/V曲线在胸壁顺应性改变时解释起来就较困难，在患者出现腹压增高、肥胖、大量胸腔积液、胸部创伤时胸壁顺应性下降，测量食道压代替胸膜压时忽略了胸壁的影响。内科病人胸壁对呼吸压力的影响很小，但腹部手术后和肥胖的患者仍需进一步研究。机械通气时设置的压力较低时可导致剪切伤，压力过高可导致过度膨胀。

P/V曲线吸气肢和呼气肢的区别是滞后现象，主要反映是否需增加PEEP。如果两条曲线重合就不需增加PEEP，如果两条曲线容积相差较大，增加PEEP就有帮助。

通过恒流通气模式中的压力时间曲线可以测得应激指数，如果应激指数小于1，说明塌陷的肺泡在复张，需要增加PEEP,如果应激指数等于1，说明通气的是正常的肺，如果应激指数大于1，说明肺泡过度膨胀,需要减少VT。但该指数在临床中的地位尚处于争论中。

膈肌功能

机械通气易导致膈肌功能障碍，在早期就可出现，导致机械通气时间延长。监测跨膈压能反映膈肌功能，但只有病人有自主呼吸时才能测得。膈神经刺激是一种评估膈肌功能的无创方法，目前主要用于研究中。

监测膈肌电活动已被用于NAVA通气模式中，虽然不能提供绝对的价值，但监测膈肌电活动可能改善人机同步性。

监测压力和流速评估同步性

压力和流速时间曲线能得出很多信息。如果流速时间曲线在呼气末不能回到零点说明存在内源性PEEP。吸气触发延迟、吸呼气转换延迟或两者同时存在均导致人机不同步，压力支持过高可导致无效触发，因为吸气时间较长且有内源性PEEP，但压力支持不足也可能导致人机不同步。误触发常见于支持过度、触发灵敏度高和漏气，且较难发现，可通过降低支持力度，降低触发灵敏度和增加呼气触发灵敏度解决。

认识人机不同步很重要，因为不同步可导致肺的动态过度充气、过度支持、延长脱机时间和干扰睡眠。

呼吸功

呼吸功为压力和容积的积分，正常呼吸功是0.2-1J/L。肌松患者气道压和VT的积分表示扩张整个呼吸系统时呼吸机做功，而测量患者的呼吸做功需要通过测量食道压得出。

测量呼吸功对理解呼吸衰竭很有帮助，有研究显示在SBT时持续监测食道压和浅快呼吸指数能预测脱机的结果。监测呼吸功理论上能帮助滴定呼吸机支持力度，评估不同呼吸模式的效果，理解相关疾病的发病机理，评估治疗反应等。

口腔闭合压

口腔闭合压反应呼吸驱动能力的大小，和呼吸功相关。测量口腔闭合压能评估患者对呼吸机设置参数的反应，可代替呼吸功滴定压力支持大小和外源性PEEP的设置。正常值是小于2cmH2O。

跨肺压和食道压

跨肺压是气道压和胸膜压的差值，胸膜压由食道压代替，如果胸部弹性阻力越大，产生同样大小的潮气量时胸膜压的变化值就越大，同样，气道压的改变也越大。跨肺压导致肺容积改变，能导致VILI，在机械通气设置时很重要。

腹内压

腹内压增加可降低肺和胸壁的顺应性，增加死腔和分流，可以通过尿管测得，建议常规监测。

3、肺容积

呼气末肺容积的测定

ARDS患者肺容积明显减少，监测FRC能评估肺功能，FRC和性别、身高及年龄相关。健康肺机械通气后FRC降低34%，原因为机械通气后肌肉张力丧失和镇静。使用PEEP可导致呼气末肺容积增加，可能原因为肺泡复张或过度膨胀，为了区分，可与顺应性联合考虑。如果增加PEEP后，顺应性和呼气末容积增加就说明肺泡在复张。

胸部超声和CT

床边使用胸部超声能早期发现肺水肿、气胸和胸腔积液，还能评估PEEP导致的肺复张，但此项技术需要训练。

肺部CT能发现肺部病变，计算肺密度，可能能指导ARDS患者行保护性机械通气和设置VT、PEEP，缺点是需转运患者和复杂的分析过程。

电阻抗

电阻抗由胸前16个导联测得，反映肺充气的变化，但无具体数值，不能测得呼气末肺容积。测得的图像被分为几个区域，能检测出局部通气，反映肺复张是否有效及体位变动和PEEP 的使用效果。

4、心肺交互作用

血流动力学监测

血流动力学监测对区别困难脱机患者是心源性还是肺源性很有帮助，脱机时心脏可能不能提供增加的的氧需，导致心脏压力增加，SVO2降低。SVO2是一个非特异但敏感的指标，反映多系统的改变如呼吸、循环及血液系统。如果在脱机时，SVO2明显降低，同时半血压增高，说明心脏不能提供增加的氧供。

心脏彩超在呼吸衰竭时很有帮助，能发现右心室扩大或右心衰，如果发现右心功能不全或心衰需降低PEEP水平或减少VT以降低右心后负荷。PAWP也能通过超声测得，在怀疑SBT时较困难或SBT过程中使用心脏彩超也很有帮助，如果超声发现SBT前心脏射血分数降低和压力增高，则脱机失败的风险很高。
  心脏的生物学指标如BNP或NT-proBNP在诊断心脏功能不全时也很有用。

5、肺的炎性指标

支气管肺泡灌洗液研究

支气管肺泡灌洗能评估肺出血、测量中性粒细胞、嗜酸细胞、透明膜、膜包涵体、癌细胞等。ARDS患者的肺泡灌洗液纤维蛋白含量明显升高，和预后相关，高于6%时死亡率很高。也可用于评估对激素治疗是否有效。测量细胞因子和磷酸化产物能有助于发现VILI。

特殊情况下的呼吸监测

ARDS的呼吸监测

评估ARDS的严重性包括氧和、死腔和呼吸力学相关参数。其中气道平台压的监测是最基本的，重症患者还可监测食道压和肺容积，P/V曲线对评估肺复张有效，肺水评估有助于诊断的鉴别。

COPD的呼吸监测

在呼吸机设置的初始需全面评估患者的呼吸力学，包括平台压和内源性PEEP，但患者给予辅助通气时需监测患者的同步性。

无创通气时呼吸监测

无创通气时需评估患者的呼吸困难程度、呼吸肌功能、舒适度、意识状态、胃扩张程度等，同时结合一些主观指标全面评估。指脉氧监测很重要，还可以从面罩和头罩测量呼出气二氧化碳，但常因漏气使监测不太可靠。经皮持续监测二氧化碳可持续无创监测肺泡通气，动脉血气对评估患者的治疗反应很重要。

因为漏气的原因无创通气的患者人机不同步达到一半左右。监测临床指标如呼吸急促、辅助呼吸机活动程度、不配合、焦虑和呼吸波形分析能评估患者的人机是否同步。

在低氧血症患者，呼吸监测可有助于发现气管插管的时机，避免插管延迟导致生命危险，若发现患者存在休克需及时终止无创通气。

神经病变患者的呼吸监测

神经系统病变的患者经常需要机械通气，但参数的设置尚未达成一致意见，因为保护性肺通气策略时的高碳酸血症和增高的胸内压会导致颅内压增高。而且因为该类患者持续处于昏迷状态，常规的脱机技术不能用。

通气过度时因能降低脑血流可快速降低颅内压，但降低的颅内压维持时间不长，但脑血流可能仍低，增加脑缺血的风险。脑损伤患者在第一个24小时内需避免过度通气。脑血流降到什么水平时可导致不可逆的脑缺血尚未明确，但脑部创伤后可导致脑细胞缺血改变，且当脑血流降到15-20ml/100g.min时容易发生。所以只有在患者因为颅高压出现生命危险时才考虑短期内过度通气。当使用过度通气降到颅内压时需监测颈内静脉氧饱和度或脑组织氧分压，使颅内压维持在大于20mmHg，且脑组织氧摄取率维持在24%-42%之间以避免脑缺血。

对于肺顺应性差的脑损伤患者，使用小于15cmH20的PEEP是安全的，但对于难以维持氧和的脑损伤患者,PEEP的使用不应受限制。

二、结论和展望

  尽管临床中有很多简单的监测呼吸系统的参数，但它们经常被错误使用，主要是因为对于在特殊干预状态下患者的生理学或呼吸系统疾病的病理生理后果不能很好理解。我们需要加强呼吸系统监测技术方面的训练和学习，正确使用和解读监测的参数。

  以下两点很重要：

（一）      需整合多方面的监测参数综合分析，因为呼吸衰竭仅是多脏器功能衰竭中的一种。

（二）      静态参数作用有限，需持续动态监测参数变化进行评估。

  以后将致力于研究神经调节通气以避免人机不同步，生物学相关标志物将会用于诊断ARDS和VILI，并用于指导治疗。胸部超声等无创监测技术将更广泛的用于临床。

三、评论

  呼吸功能监测对临床上使用机械通气的患者很重要，但有很多监测参数虽然简单易得，仍有很多临床医师仍不能正确测量、分析、指导治疗，故需加强医师相关呼吸功能监测技术的训练。目前临床中为了进一步提高监测呼吸功能的准确性，开发了很多新技术，但其实用性和准确性还需进一步研究证明。