摘 要：

机械通气可导致急性膈肌萎缩和损伤，这与不良的临床结局有关。虽然肺保护性通气的重要性和影响已被广泛认可，但最近膈肌保护性通气的概念已成为一种潜在的补充治疗策略。这一观点是根据欧洲危重病医学会胸膜压力工作组的一次国际专家会议上的讨论发展而来，基于越来越多的关于膈肌损伤机制的证据，概述了肺和膈肌保护性通气的概念性框架。我们提出了基于呼吸努力和人机同步的膈肌保护目标;讨论了在特定条件下，膈肌保护和肺保护通气之间发生冲突的可能性;我们强调，发生这种冲突时，肺保护必须优先于膈肌保护。在机械通气过程中，监测呼吸努力对于同时保护膈肌和肺是至关重要的。要实施肺和膈肌保护性通气，需要新的监测、呼吸机设置和镇静滴定方法。将来，辅助干预方法也可能在部分患者中发挥重要作用，包括体外生命支持技术、膈神经电刺激和临床决策支持系统。由于干预的复杂性，评估这些新方法的临床影响极具挑战性。肺和膈肌保护性通气的概念为改善危重症患者的临床结局提供了一个新的机会。

正文摘译如下：

损伤机制

机械通气可以通过多种假设的交互途径导致肺和膈肌损伤 (图1)。肺损伤主要由呼吸机引起的机械压力和应力 (呼吸机相关性肺损伤,VILI)或呼吸肌 (患者自身诱发性肺损伤,P-SILI) 所介导。

图1 机械通气期间肺和膈肌损伤的机制图

膈肌萎缩和损伤(“肌肉创伤”)可能通过几种机制发生。最认可的机制是辅助过度的肌肉创伤:呼吸机导致膈肌过度去负荷，导致吸气努力消失或降低至非常低的水平，继而通过多种细胞途径导致膈肌的废用性萎缩。其他可能的机制主要由实验数据和一些近期临床数据支持。由于呼吸机支持不足导致膈肌负荷过大，引起急性肌肉炎症和损伤(辅助不足的肌肉创伤)，特别是在脓毒症和全身性炎症的情况下(此时肌膜的脆性增加)。膈肌在呼气相收缩时，也受到潜在有害的离心负荷(变长)的影响。这种膈肌的离心收缩发生于呼气刹车时、不同步的双水平通气以及特殊形式的人机不同步，例如反向触发、过早循环和无效努力。在实验动物中，这种离心负荷极具伤害性 (离心性肌肉创伤)。最后，初步的实验结果表明，应用高呼气末正压(PEEP)使膈肌长度维持在相对较短的水平，可能导致急性的肌节融合 (“纵向萎缩”)。脱机时，PEEP降低，这反过来又会损伤膈肌的长度-张力(呼气性肌肉创伤)。

膈肌保护的目标

基于现有的对膈肌损伤机制的理解，建议以下膈肌保护性通气的目标(表3)

表3 膈肌保护的潜在治疗目标

备注：Paw：气道驱动压，PL,dyn：动态跨肺驱动压，Pmus：呼吸肌膨胀肺部和胸壁而产生的压力， PL：跨肺压;△Pdi：跨膈压的吸气波动，△Pes：食管内压的吸气波动，P0.1：气道闭合压，Pocc：阻断压，TFdi：膈肌增厚分数

目标1：

维持适度的吸气努力(可能重要)

生理性的吸气努力水平很可能避免膈肌萎缩以及负荷引起的膈肌损伤。呼吸机触发所需的非常低的吸气努力不足以预防膈肌萎缩。适度的膈肌收缩(例如静息呼吸或间歇的膈神经电刺激时)，似乎足以缓解膈肌萎缩，重获肌肉容积。另一方面，避免过度的呼吸努力可以预防负荷引起的膈肌损伤。

可接受的呼吸努力上限尚不确定,尽管呼吸努力应该保持足够低的水平以保持张力-时间指数低于0.12-0.15(张力-时间指数是一个量化呼吸肌负荷相对于肌力产生能力和占空比的程度和持续时间的指标)。这意味着食道压波动应低于10-15cmH2O (假设患者的最大吸气压为30-50cmH2O，吸气时间约为呼气时间的50%)。成功脱机患者在T-管试验中和拔管后，其吸气努力通常相对较低(食管压波动4-10cmH2O)，表明这种程度的呼吸努力是可持续而且无害的。相比之下，自主呼吸试验失败的患者通常表现出更高的呼吸努力水平，表明该水平的呼吸努力是不可持续的。重要的是，与损伤相关的呼吸努力上限可能随着膈肌的肌力产生能力、肌肉炎症和肌肉灌注而变化。

与较低或较高的膈肌增厚分数相比，膈肌增厚分数在中间范围15-30%(类似于健康受试者静息呼吸时的膈肌增厚分数)与机械通气时间最短相关。此外,这种相关性受到膈肌厚度随着时间的变化、机械通气和呼吸努力不足或过度的因果路径、膈肌萎缩和损伤以及临床结局不良的调节。尽管这些研究未明确提供一个因果关系,但它们证实了呼吸努力不足或过度的有害影响，提示适度的吸气努力可能是膈肌保护性通气的最佳目标。专家组强烈推荐：保持适度的呼吸努力可以预防膈肌萎缩;中度推荐：避免过度的呼吸努力可以防止负荷引起的膈肌损伤。

目标2:

保持同步呼气循环 (可能重要)

一些形式的人机不同步(例如，过早循环、反向触发、呼气时无效努力)时，可见离心收缩。这些不同步通常是可以避免的。仔细检查气道压力和流速波形可以发现，在呼吸机进入呼气相之前或之后，患者的吸气努力是否停止。通过食道压或膈肌电信号直接监测呼吸努力，更易发现呼气循环不同步。呼吸努力的大小可能是这种损伤风险的重要决定因素，但决定该风险的阈值目前尚不清楚。

目标3:

避免过度的呼气刹车 (可能重要)

膈肌持续收缩激活进入呼气相被称为“呼气刹车”或“吸气后努力”。低水平的呼气刹车可能存在于健康受试者;明显肺不张和肺弹性增加时，呼气刹车会增加，以保持呼气末肺容积，这可能导致膈肌明显的离心负荷，应用足够的PEEP后可缓解该状态。到目前为止，尚无床旁检测和监测呼气刹车以及确定吸气后负荷是否过度的手段。在很大程度上，本目标仍停留在理论层面;急性低氧性呼吸衰竭患者的呼气刹车的程度尚不清楚。

同时保护肺和膈肌

专家组一致认为，在肺保护性通气和膈肌保护性通气发生冲突时，肺保护必须优先于膈肌保护，因为肺保护性通气与死亡率相关。

如何实施肺和膈肌保护性通气?

肺和膈肌保护性通气的概念方法，见图3。

监 测

基于上述发生机制和目标，膈肌保护性通气策略的基础是密切监测病人的呼吸努力。专家组一致认为，机械通气时应常规评估呼吸努力(表1)。

表1 肺和膈肌保护性通气的原则

呼吸频率对呼吸负荷和呼吸努力的变化不敏感，不应用于监测呼吸努力。食管测压法可以直接测量患者的呼吸努力和跨肺压，可以直接指导呼吸机的设置(图2)。

任何呼吸机都可以进行三种简单的测量来评估呼吸努力和驱动以及由此产生的肺部压力，而无需额外的监测设备。首先，可以通过P0.1无创地量化呼吸驱动。其次，单次呼吸的呼气阻断期间气道压波动(Pocc)的大小可以检测呼吸努力过度和动态肺应力过度。第三，吸气末阻断可以用来评估压力支持的平台压和驱动压，仔细评估呼气肌收缩。详见图2。

图2 肺和膈肌保护性通气的监测策略

膈肌电活动(EAdi)提供膈肌活动的持续监测。但因为该指标的个体差异明显，目前尚未制定EAdi具体的目标值 (尽管EAdi<10µV常为异常低)。然而，可通过Pocc和EAdi的比值来估计呼吸肌压力。超声也被证明是一项有力的评估呼吸肌活动和功能的技术。PAV+通气模式可以无创地预估呼吸肌努力。

选择何种评估技术，可能因当地的专业知识和偏好而有所不同。重要的是，目前这些技术在临床都是可及的。

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呼吸机设置

关于膈肌保护，如何应用和监测一种通气模式可能比选择哪种通气模式更重要。理论上，比例辅助模式应该有助于膈肌保护的目标:通过改善人机交互以减少人机不同步;由于没有保证最小潮气量，可以防止过度辅助通气。一项研究显示，NAVA与膈肌功能改善有关，但在另一项研究中，没有观察到临床结局的显著改善，可能是因为该模式是在已经发展为膈肌损伤后才开始应用。

在肺和膈肌保护性通气的方法中，设置吸气压力、流速和循环时，应考虑患者1)由此产生的吸气努力水平2)肺的动态压力和3)气体交换是否充足。对于临床医生来说，在呼吸机设置时，了解患者呼吸努力的决定因素是至关重要的。峰流速的变化、容控通气的模式、定压通气模式中吸气压和循环的变化都会影响吸气努力。在一些未达到高氧血症的患者中，FiO2升高至PaO2相对中等范围可降低呼吸驱动。人机不同步通常可以通过调整吸气触发、目前的吸气时间或循环标准来解决。

在一些患者中，应用较高的PEEP可降低肺和膈肌损伤的风险:通过募集肺不张依赖区域来减少整体和局部肺压力，减少吸气努力，减轻呼气刹车，PEEP可能具有重要的保护作用。然而，患者对PEEP的反应存在显著差异，PEEP的设置需要谨慎的个体化管理。

镇静

镇静对呼吸驱动的影响需要专门的监测:镇静深度与膈肌活动的相关性差，不能作为呼吸驱动的替代指标。应用足够的镇痛药或呼吸机滴定后，如果过度的呼吸努力仍然持续存在，镇静剂可以有效地减轻潜在的伤害性呼吸驱动和努力。

临床医生应熟悉不同镇静镇痛药对呼吸模式和驱动的影响:阿片类药物主要抑制呼吸频率，增加机械通气时呼吸暂停的风险;异丙酚主要降低呼吸努力而不是呼吸频率。苯二氮卓类药物对呼吸模式的影响与异丙酚相似，但具有更高的谵妄风险并延长机械通气时间。右美托咪定是一种选择性α-2激动剂，可提供镇静、焦虑和镇痛而不减少呼吸驱动。

尽管镇静常用于治疗人机不同步,专家组一致认为,只有在人机不同步是源自过度的呼吸驱动以及其他呼吸驱动来源已经调整后(例如，峰流速和压力设置、PEEP、代谢性酸中毒、疼痛等)，应用镇静剂来改善人机不同步才是合适的选择。反向触发可通过减少镇静以获得自主呼吸节律来减轻。

辅助疗法

更严重的病人可能需要额外的干预来控制呼吸驱动。体外二氧化碳清除可以减少呼吸驱动和努力，潜在地促进自主呼吸时的肺保护性通气。对于呼吸机滴定或镇静无法解决的过度呼吸努力，部分神经肌肉阻滞剂可降低其呼吸努力水平，而不会完全消除膈肌的活动，但长期应用部分神经肌肉阻滞剂的可行性尚不清楚。如果不能解除镇静以获得膈肌的自主活动，当呼吸驱动很小或不存在时，膈神经电刺激可激活膈肌。

检测假设

膈肌保护性通气对患者结局的影响需要评估，这存在几个实质性的挑战。首先,干预措施对膈肌萎缩和损伤的效果在不同患者中差异很大，这取决于患者不良结局的风险、患者膈肌萎缩或损伤的风险、肺损伤的竞争风险以及是否存在其他影响结局的竞争机制。例如，近期研究显示，膈肌萎缩主要发生在基线膈肌质量较高的患者。患者异质性的问题是ICU临床试验中一个公认的挑战。试验可通过患者选择和亚组分析来解决这种异质性。贝叶斯适应性临床试验设计可有效确认膈肌保护性通气策略的最佳获益人群或伤害人群。

其次，膈肌保护性通气是典型的“复杂干预”:它涉及多个相互作用的组成部分(监测、通气、镇静、辅助手段)，需要多个利益相关者(医生、呼吸治疗师、护士、制造商)的行为改变，并需要对每个患者进行个性化管理。干预后无法发现重要临床获益的风险很高，因为实施困难，而不是真正缺乏临床获益。与干预有关的复杂行为改变可能“污染”常规护理，降低治疗效果。标准化可能是困难的，干预的设计可能需要适应当地的ICU临床实践。这些挑战在ICU内并不新鲜;仔细的过程评估和应用替代的试验设计，如整群随机化或阶梯设计可能有助于克服这些挑战。

第三，对于忙碌的临床医生来说，从三个维度(气体交换、肺部压力和呼吸努力)来优化通气和镇静，可能是费时且困难的。临床决策支持系统可通过基于规则或模型的算法(整合各种临床数据点)，为呼吸机设置和镇静提供实时指导，以促进肺和膈肌保护性通气。这些模型可以使用机器学习和人工智能技术对个别患者进行调整。这种决策支持系统已经被用于优化机械通气;其初步的临床试验提供了有利的结果，随机试验正在进行中。

总 结

本文概述了肺和膈肌保护性通气方法，重点是优化呼吸努力和人机同步，以预防膈肌萎缩和损伤，同时维持肺保护。越来越多的证据支持膈肌(和肺)保护性通气可改善患者预后这一观点。在一些情况下，监测呼吸努力或驱动有利于肺保护和膈肌保护。这种方法为临床医生提出了新的挑战，需要广泛的研究来探索这种复杂干预的可行性、安全性和益处，特别是对于存在竞争性呼吸机相关性肺损伤风险的患者。肺和膈肌保护性通气能否在临床有效实施，以及该方法是否能改善危重症患者的预后，仍有待证实。