机械通气患者的气道廓清技术一：从生理到技术
RESPIRATORY CARE AUGUST 2020 VOL 65 NO 8
ICU物理治疗师和呼吸治疗师的主要目标之一是预防和治疗与肺分泌物潴留和肺不张相关的重症患者的呼吸系统并发症。在机械通气患者中，分泌清除的主要机制（即，黏膜纤毛转运和咳嗽）受损。人工气道的存在、吸入气体湿化不佳、相对不活动是导致该人群肺分泌物潴留的主要原因。
气道分泌物的积累（如果大量）导致了一系列不好的循环，即通气/灌注不匹配、气体交换受损、呼吸功增加，随后增加了机械通气依赖的风险，这又会反回去导致分泌物的潴留。此外，潴留的分泌物是细菌的一种生长培养基，增加了肺炎的风险。
人工气道患者的分泌物清除主要通过气管内吸痰。但是，该操作仅能抽吸位于大气道的分泌物，直至第三代支气管。此外，建议采用浅抽吸而不是深抽吸，这限制了抽吸导管插入人工气道尖端，进一步抑制了作用水平。在这些因素下，动员肺分泌物从外周气道向中央气道的操作似乎是合理的。
已经描述了几种气道清除技术，例如徒手过度充气和呼吸机过度充气，但是这些大多是短期效应，尤其是肺顺应性和氧合的改善，或者操作后分泌物导出量增加。在过去十年中，阐明了负责有效廓清气道的机制，尤其是关于使用更有效促进气流偏倚和操作的机制，但仍有改进的空间。
本文阐述了气道清除治疗过程中气流偏倚和动态气道压迫的作用。此外，我们对如何应用4种气道廓清技术，呼吸机过度充气、呼气胸腔按压(ERCC)、PEEP-ZEEP和机械吹气-吸气(MIE)提出了意见和建议，这些技术利用生理原理促进分泌物清除。除了有可能清除肺分泌物外，这些技术还可以很容易地执行。
气道廓清治疗中的流量偏倚和气道动态压缩
在健康状态下，负责气道粘液清除的机制是粘膜纤毛转运和气液相互作用，包括流量偏倚和咳嗽。虽然粘膜纤毛转运和气液相互作用可清除外周和小气道中的粘液，但咳嗽（气液相互作用的放大）是清除中心气道分泌物的主要方法。然而，在没有咳嗽的情况下，流量偏倚也成为清除大气道分泌物的重要机制；这是机械通气患者常见的情况。
流量偏倚
流量偏倚是气体在气道中连续“来回”移动的结果。在几次呼吸中取平均值，向任一方向移动的气体净体积必须相等，但吸气相和呼气相的峰值（或平均值）流量可能存在很大差异，产生流量偏倚。当考虑最大吸气流量(PIF)和最大呼气流量(PEF)哪个更大时，吸气或呼气流量偏差就建立起来了，并将粘液的净运动引向同一方向，即分别朝向肺部或声门。在正常肺中，呼气时气道狭窄增加了呼气气流速度，从而增加了气-液相互作用，有利于呼气/粘液向头侧流动。但是，在机械通气患者中，尤其是压力支持通气和压力控制连续强制通气(CMV)，通常发现使用PIF远高于PEF，这导致吸气流量偏倚和肺分泌物潴留的风险增加。
流量偏倚通过双相气液转运机制移动黏液，通常用峰流量之间的比值(PEF：PIF)或差值(PEF–PIF)表示。通过这种机制影响粘液转运的关键因素包括吸气-呼气气流速度、粘液的粘度和粘液层的厚度，粘液层厚度需要达到气道直径的5-10%。值得强调的是，即使在潮气量通气下，黏液也会通过这种机制转运;它不依赖于高流量，因此并不只发生在咳嗽期间。
在20世纪80年代后期，流量偏移对机械通气患者分泌物管理的影响有所提高。文献中描述的第一个与粘液向头部移位相关的流量偏倚阈值是PEF:PIF比值> 1.11。从那时起，这个流量偏倚阈值就被用来推断气道清除技术在重症监护患者中的疗效。2008年，Volpe等人在使用台式双室模型和粘液模拟物进行了一系列实验后，证明通过双相气液转运机制转运气道分泌物似乎最好地解释为PEF和PIF的差值，而不是PEF:PIF的比值。作者认为PEF-PIF差值大于17L/min是粘液向声门移动的临界值，差值越大，粘液移动越大。本研究的另一个重要发现是肺力学不均匀性可能决定局部不同的流动偏倚；因此，气道开口的流动偏倚可能并不代表所有外周气道的流动模式。2012年，在一项半卧位机械通气猪的研究中，Li Bassi等报道，当获得平均PEF-PIF差值为33.06±7.6 L/min时，动物自身黏液向中心移位，而平均PEF：PIF比值为4.36±1.2，远高于阈值1.11。
比较迄今为止文献中描述的流量偏倚阈值，PEF-PIF差异 > 33.0 L/min可能与机械通气患者的临床相关性更高，因为这个阈值是在活体实验中观察到的，在该实验中，动物自身的粘液在长时间的机械通气(从4到72小时)下被观察，粘液必须在重力的作用下才能运输。虽然身体姿势不在本综述的范围内，但值得注意的是，当动物处于半卧位时，旨在改善黏液清除的带有呼气流量偏倚的通气策略被抵消。然而，在头低脚高位（头朝下倾斜5°）时，能够保持黏液清除，并防止发生呼吸机相关性肺炎。用绵羊和人工粘液输注进行的另一项研究表明，水平位置的呼气气流偏移使粘液清除率在10min内达到3.1mL，而在头朝下的位置，粘液清除率在10min内增加到11.0mL。这些结果提醒我们，身体姿势(即重力驱动的分泌物策略)应用于促进气道廓清治疗。
气道动态压缩
气道动态压缩也被认为是一种有价值的改善气液相互作用的方法，前提是在较窄的气道中呼气流量保持恒定或更高，从而导致气流加速。这是因为，根据伯努利原理，在较窄的气道中，相同气流的气体速度较高。在增加胸膜腔压力的动作中，如徒手ERCC，这种影响会更加明显，因为它会进一步缩小呼气时的气道直径。在这些情况下，由于从肺泡到口腔的支气管内压力逐渐降低，将有一个点等于周围胸膜压力（即，等压力点）。在等压点(朝向肺泡)的上游气道段，没有动态的气道压缩，而下游(朝向口腔)的胸膜压力超过支气管内压，出现动态压缩。等压点的位置受气道稳定性、呼气力量和肺容积的影响。例如，较高的呼气力量和从小肺容积开始的呼气会使等压点向更外围地气道移动。另一方面，从高肺容积开始的呼气使等压点更加靠近中央气道。与等压点的初始位置无关，随着持续的用力呼气，等压点逐渐向上游(朝向肺泡)移动，形成一波阻塞点。从理论上讲，为了帮助气道廓清，需要将等压点移动到粘液聚集的地方，以便阻塞点靠近粘液，从而通过增加呼气气流速度将其排向声门。这些生理学原理是使用低肺容量去除远端气道分泌物和高肺容量去除中心气道分泌物的合理依据。
然而，气道不稳定或肺容量减少的患者在压缩或用力呼气动作时可能容易受到呼气流速限制，这被认为与气道的塌陷性有关。如果气道塌陷，下游气道流量降至零，分泌物排出将中断。在机械通气患者中，经常在COPD、肥胖和心力衰竭个体中观察到呼气流量受限，该受限受体液状态、患者体位、支气管收缩和通气条件的影响。对这些人来说，呼气流速受限的主要后果是内源性PEEP，其治疗包括应用相当于内源性PEEP的80-85%的外源性PEEP。在这种意义上，外源性PEEP也被推荐作为用力呼气动作或ERCC期间呼气气流受限的保护策略，目的是产生夹板效应。
未完待续-----