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呼气末正压对脑损伤机械通气患者肺超声图像 [复制链接]

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背景

接受机械通气的脑损伤患者使用高呼气末正压(PEEP)一直饱受争议。高PEEP对脑血流动力学潜在不良影响来源于多种病理生理学机制:胸腔内压增加导致颈静脉回流减少、全身血流动力学不稳定、肺泡过度膨胀引起动脉二氧化碳分压(PaCO2)升高,导致脑灌注压(CPP)下降和颅内压(ICP)升高。

由于ICP升高与患者不良预后相关,因此神经重症监护室(ICU)医生更好地了解PEEP以及预测PEEP对脑损伤的影响情况至关重要。近年来脑损伤患者机械通气的系统综述以及共识指南中,关于PEEP使用的研究比较少。

一项使用定量计算机断层扫描(qCT)进行的小样本研究中,发现使用PEEP进行肺泡复张,对脑损伤患者是安全的,并且不会引起肺泡过度膨胀、以及平均动脉压和脑血流量下降。尽管qCT是评估塌陷肺组织复张程度的金标准,但需要将患者转运至CT室,并且存在辐射暴露风险。其次,PEEP滴定通常是在ICU期间且在病床旁进行,动态CT检查来进行PEEP水平的决策不可行。而肺超声检查(LUS)是一种安全、可重复且易于获得的床旁技术。且LUS已广泛用于急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和COVID-19肺炎的患者,用于评估PEEP应用或肺复张后的肺部评估。然而,LUS从未应用于脑损伤患者中以评估ICP对PEEP反应性相关的超声图像。

本研究对接受机械通气的脑损伤患者进行了一项前瞻性观察研究,以评估两个PEEP水平(5cmH2O和15cmH2O)对整体和局部肺区域LUS评分的影响及其与ICP变化的关系;主要目标是评估LUS是否可以提供与qCT相同的关于不同PEEP水平对肺形态和ICP影响的信息。次要目标包括评估PEEP对呼吸力学、PaCO2和血流动力学的影响;ICP和LUS变化之间的相关性;确定基线参数中,可以作为较高PEEP水平下具有ICP反应性的潜在预测因子。

方法

本研究是根据“STROBE”的观察性队列研究声明指南(附件1)进行,并获得了当地伦理审查委员会批准。

纳入和排除标准

对年8月1日至年9月1日的患者进行筛选,年龄18岁、需要机医院ICU,急性脑外伤后(即蛛网膜下腔出血,SAH;创伤性脑损伤,TBI;颅内出血,ICH)需要植入ICP监测,且根据临床适应症在两种不同水平的PEEP(5和15cmH20)下进行LUS评估。无ICP监测、无知情同意,未行LUS检查或者未接受5-15cmH20PEEP测试的患者被排除在外。

数据收集

患者数据从临床电子记录数据库中导出,包括入院时人口统计学[即年龄、性别、体重指数(BMI)]、伤前合并症(即呼吸系统、心脏、肾脏、代谢系统疾病)、急性脑损伤的类型(TBI、SAH、ICH)、入ICU时的格拉斯哥昏迷评分(GCS)、植入ICP类型(脑实质内或脑室内)、ICU中肺部和肺外并发症(即败血症、呼吸机相关性肺炎、急性肾损伤、其他器官衰竭)和患者的结局,例如ICU住院时间、死亡率和ICU出院时的神经系统状态(如格拉斯哥结局评分,GOS)。

患者临床管理

在ICU中,患者使用丙泊酚和/或咪达唑仑和芬太尼进行镇痛镇静,气管插管并在压力或容量控制通气模式下进行机械通气。潮气量目标为6-8mL/kg理想体重(PBW);如果驱动压力恒定在15cmH2O水平以下,则可以给予更高的潮气量目标值。

LUS检查、呼吸力学测量以及PEEP试验

根据地方共识,是否需要优化机械通气,是否需要进行PEEP试验进行机械通气优化的决策是基于临床医生的评估。所有患者均在容量控制通气下进行PEEP试验,同时严密监测ICP,并且未使用神经肌肉阻滞剂。到目前为止,对于脑损伤患者的最佳PEEP水平,尚无明确适应症。最近的一项共识建议使用同非脑损伤患者相同水平的PEEP,因此,本中心对于合并呼吸功能恶化的患者,通过缓慢增加PEEP(约2cmH2O/min),从5升高至15cmH2O,并同步评估呼吸力学和脑血流动力学的变化,以设定最佳PEEP值。之前的证据和本中心的临床经验均表明,这些PEEP水平在脑损伤患者中是安全的。

在PEEP15cmH2O允许性维持5分钟后,进行数据收集。在重复进行脑和呼吸测量之前,我们使用这个相对较短的高PEEP暴露,因为既往的研究表明,容量和肺复张的大部分变化发生在这个时间范围内,并且大部分肺单元复张压力低于30cmH2O。选定的PEEP水平(5和15cmH2O)代表用于评估ARDS患者PEEP反应性的标准PEEP水平。

在PEEP5和15cmH2O水平收集的数据包括局部和整体LUS评分,以及神经系统监测参数(ICP、视神经鞘直径(ONSD)、收缩期血流速(FVs)、平均血流速(FVm)和舒张期血流速(FVd));呼吸力学和动脉血气参数,包括动脉氧分压(PaO2)/吸入氧浓度(FiO2)比值、潮气量(VT)、平台压(Pplat)、Crs、呼吸频率(RR)、动脉血氧饱和度(SaO2)、动脉血PH值(pHa)和PaCO2。

肺部超声

LUS检查使用线阵(12MHz)或相控阵探头(2.5MHz)探头进行,分别显示胸膜线或组织样图像。每侧肺探查六个区域(前、侧和后胸壁的上部和下部)的LUS。LUS影像由两名专家医师进行分析。

LUS评分定义:单独A线或少于3条B线(0分);B线且累及胸膜范围50%(1分);B线且累及胸膜受范围50%(2分);肺实变(3分)。区域中检测到最严重的超声异常被认定为该检查区域的超声特征。然后计算整体LUS评分(12个区域评分的总和,范围从0到36)和区域评分(LUSp:后部,LUSa:前部和LUSl:侧位区域)。

肺超声评分变化值(ΔLUS)为PEEP15cmH2O和PEEP5cmH2O时的LUS评分差值;因此,LUS评分下降和负值ΔLUS将对应于较高PEEP水平下的肺通气增加。相反,LUS评分升高和正值ΔLUS对应于PEEP15cmH2O时肺通气减少。

LUS还对肺空气支气管征及其典型图像(静态/动态/点状/树状)进行描述。

神经功能监测

ICP监测,LUS检查同时进行视神经鞘直径(ONSD)和经颅多普勒(TCD)测量;经颅超声是由具有丰富经验的三位操作员进行操作。

使用7.5MHz线阵超声探头(PhilipsSparQ?)对ONSD进行检查,患者仰卧位,在双眼的轴向和矢状面上,进行了四次测量,测量视网膜后面3mm处可见的最宽直径。最终ONSD值为四个值的平均值。

使用相控阵2MHz探头(飞利浦SparQ?,阿姆斯特丹,荷兰)在大脑中动脉(MCA)通过双侧颞窗进行TCD检查。基于TCD的无创ICP(ICPTCD)估算是使用先前验证的公式计算得出。

结果

基线情况

整个研究期间,42名患者符合入选标准。其中11名患者未进行有创ICP监测、1名患者未签署知情同意书。最终的研究分析共纳入30例患者。19名(63.3%)为男性,中位年龄为65岁[51-73](表1)。18名患者(60%)因TBI入院,9名(30%)因SAH入院,3名(10%)因ICH入院。GCS评分中位数为8[3-12]。5名患者(16.6%)在ICU死亡,ICU出院时中位GOS评分为4[3,4]。

表1:纳入研究的患者特征

PEEP升高对LUS结果的影响

PEEP升高后,LUS总分没有显著变化(从12.5[9.7-15]到9.5[6.7-13.2],p=0.)(表2,图1)。区域LUS评分,PEEP升高后,LUSp显著降低(7[5-8]vs4.5[3.7-6],p=0.),而LUSl和LUSa无差异(3[1-5]vs3[1-4],p=0.和2[0-4]vs2[0-4],p=0.)。LUStot,PEEP升高后,0分图像的百分比显著增加(p=0.),3分超声图像的百分比降低(p=0.)(图2)。

PEEP从5升高至15cmH2O时,前部区域的LUS图像没有发现显著差异;侧位区域LUS图像只有0分的百分比增加(p=0.);而后部区域,PEEP升高后0分和1分的比例增加(分别为p0.和p0.),而3分的百分比下降(p=0.)。

在10名患者中观察到动态点状空气支气管征。分别在2名和6名患者探测点状静态空气支气管征和树枝状静态支气管征。动态点状空气支气管征仅出现在PEEP升高后ICP未升高的患者中。

表2EEP5和15cmH2O时,整体和局部肺超评分图1:PEEP为5和15cmH2O时,LUStot、LUSp、LUSl、LUSa评分情况;黑点连线代表单个患者数据图2EEP5和15cmH20时,整体和局部区域LUS图像(评分0-3)进行定量分析;*p0.05**p0.

PEEP对呼吸功能、ICP和CPP的影响

PEEP升高后,Pplat升高(从21[19-23]到29[28-31]cmH20,p0.),PaO2/FiO2改善(从[-]至[-],p=0.),没有发现PaCO2和Crs的显著变化(从38[36-40]至39[37-41]mmHg,p=0.,从31.3[28-36]至35[32–40]ml/cmH2O,p=0.)(附件1和表3)。ICP和CPP没有显著变化(从13[5-16]至16[8-18]mmHg,p=0.;从72[62-79]至66[63-72]mmHg,p=0.)。

表3:PEEP5和15cmH20,呼吸力学、动脉血气、神经监测数据和血流动力学数据

ICP变化与LUS图像和呼吸力学的相关性

ΔICP与ΔLUStot(rho=0.,p=0.0)和ΔLUSp(rho=0.,p0.)相关,但与ΔLUSa和ΔLUSl无关(rho=0.,p=0.和rho=0.,p=0.))(图3)。

图3:不同研究时间点,ΔLUStot(左上)、ΔLUSp(右上)、ΔLUSa(左下)、ΔLUSl(右下)与ΔICP之间的线性关联和相关性。虚线表示线性回归的95%CI

ΔICP与ΔCrs(rho=-0.,p0.)、ΔPplat(rho=0.,p0.)、ΔMAP(rho=-0.,p0.)和ΔPaCO2(rho=0.,p0.)显著相关(附件1)。

ΔLUStot、ΔLUSd与ΔCrs呈负相关(rho=-0.;p0.和rho=-0.;p0.),然而,ΔLUS1和ΔLUSa和ΔCrs无关(rho=-0.,p=0.;rho=-0.,p=0.)。最后,ΔICP与ΔONSD相关(rho=0.,p=0.),但与ΔICPTCD无关。

线性回归分析:LUStot基础值与PEEP升高后ΔICP具有相关性(回归系数??=-2.,95%置信区间CI[-2.至-0.],p=0.)。研究没有发现ICP、ONSD、ICPTCD、Crs、MAP、PaCO2的基础值(PEEP=5cmH2O)与PEEP升高至15cmH2O时ΔICP之间的相关性。

讨论本研究发现PEEP从5cmH2O升高至15cmH2O时:(1)LUS评分的改善主要发生在后肺部区域,并且与ICP降低或无变化相关;(2)呼吸系统顺应性和平均动脉压降低,并且PaCO2升高与ICP的显著升高相关;(3)基础LUStot值可以预测PEEP升高后ICP值的升高。特别的是:基础LUStot值越高,PEEP升高后ΔICP值越小。本研究是第一项描述在脑损伤患者中使用LUS来定义肺形态,并评估PEEP升高对ICP的影响。关于机械通气脑损伤患者的最佳PEEP水平的研究非常少。既往的研究并不建议在该类人群中使用高PEEP通气,因为可能会增加胸腔内压,减少静脉回流,并有可能导致血流动力学不稳定,从而对CPP和脑血流产生不利影响。由于CPP、ICP和脑血流的损害与不良预后有关,传统上,脑损伤患者通常使用零正呼气末正压(ZEEP);然后,最近的临床实践发生了显著变化,因为中度水平的PEEP应用已被证明可以降低肺不张的发生风险,从而降低呼吸机相关性肺损伤和其他相关肺部并发症。一项小样本量的研究还证明,即使在神经重症监护的患者中,只要不损害呼吸系统顺应性(不升高PaCO2),并且维持血流动力学稳定,使用PEEP是安全的。而最近的一项研究通过qCT评估肺泡复张,并证实肺泡复张与与ICP升高相关。虽然目前初步的研究结果表明,不影响Crs或PaCO2的PEEP水平能促进肺泡复张,且在急性脑损伤患者中使用是安全的。qCT是评估肺泡复张的金标准,但是在滴定PEEP应用受到很多局限。相比之下,LUS是一种床边、非侵入性、易于使用的技术,已证明能够在其他患者人群中精确评估肺形态。但与qCT相比,目前使用的LUS评分系统在临床实践中有重大的局限,因为它们没有表现出与肺泡复张程度的强相关性,并且无法评估过度充气的肺区域。本研究表明,LUS可以作为qCT的替代来评估PEEP升高后的肺复张程度,及其对ICP的影响,并且当PEEP通过肺泡复张增加肺容量时,平台压的升高是有限的。这种现象在肺的后部区域尤其显著,且观察到病理性LUS图像的百分比最高,特别是LUS评分为3分的肺形态,且可能具有潜在可复张性。一种可能的解释是,除了胸壁顺应性的个体差异,气道压力向胸腔的传递减少,因此对ICP的升高影响最小。另一方面,如果PEEP充气肺过度膨胀,而没有改善肺复张的情况下,Crs降低,进而导致Pplat明显升高。在这种情况下,气道压力向胸廓的传递增加,从而导致ICP升高。PEEP升高后,肺前部和侧面区域的LUS评分没有显著变化,且与ICP变化无关。在本研究中,在基础PEEP水平下评估的呼吸和神经监测参数均不能预测PEEP升高时ICP的升高程度。然而,基础PEEP时较高的LUS评分与ICP变化的风险降低相关,因此表明在肺损伤和肺形态学更严重(实变发生率更高)的患者中,PEEP可引起肺复张,但不会对脑血流动力学产生影响。同时本研究还发现ONSD和ΔICP之间存在显著相关,并建议当侵入性ICP无法获得时,可以用ONSD评估与胸内压操作相关的ICP波动。总之,本研究证明了LUS可以作为qCT的替代来评估PEEP对脑损伤患者ICP的影响,并且可以在患者的床边操作,用于预测PEEP对ICP的影响。尽管样本量有限,但这代表了一个很大的创新性,因为基于此研究,LUS可以成为神经重症医生的重要工具。通过床旁连续性的LUS检查,医生将能够安全地滴定PEEP并评估和预测PEEP对ICP的影响,从而最大限度地减少颅内高压和继发性脑损伤的发生风险。LUS是一种无辐射、无创、安全且易于使用的工具;然而,与qCT相比,它仍然存在局限性(例如,它无法识别肺部过度充气,难以在肥胖患者中使用,且是一种依赖于操作者的技术)。结论结合LUS与呼吸力学可以帮助临床医生在床边评估和预测PEEP对接受机械通气的急性脑损伤患者ICP的影响。但仍需要进行更大样本量的研究来评估LUS在此类患者中对PEEP滴定的作用,并创建一个具有选定独立变量的统计模型,旨在提高预测ICP对PEEP反应的准确性。预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇
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