ARDS的俯卧位通气

俯卧位通气是20世纪70年代首次提出的一种改善ARDS气体交换的方法。随后的观察显示，通过简单的病人轮换，氧合功能有了显著改善，这推动了接下来几十年的研究。这项工作阐明了俯卧通气时气体交换和呼吸力学变化的机制。然而，将生理上的改善转化为临床上的益处已被证明是具有挑战性的；几项当代的试验显示俯卧位对临床没有重大益处。通过优化患者选择和治疗方案，最近的Proning-Severe-ARDS患者（PROSEVA）试验显示，俯卧通气对死亡率有显著的益处。这项试验和随后的荟萃分析支持俯卧位作为有效治疗以降低严重ARDS的死亡率，特别是早期应用其他肺保护策略时。本文就俯卧通气在ARDS中的生理学原理、临床证据及实际应用作一综述。美国每年约有170000例ARDS发生，死亡率为25%至40%。治疗ARDS的费用占所有医院呼吸机日的5%，这就产生了巨大的费用（平均每住院1.15万美元），早在20世纪60年代，ARDS的知识库由描述性病例系列组成，对有效治疗的需求就显而易见。早期研究者注意到肺顺应性降低和晚期肺切除增加是该病的特征，并建议应用呼气末正压（PEEP）来改善氧合。为了减少受伤肺的进一步肺不张，Bryan建议俯卧位，推测俯卧位可以降低胸膜压力梯度，恢复背侧肺段的通气。临床病例系列支持这一概念，记录了俯卧位对氧合的显著改善。随后的研究表明，俯卧位可改善大多数ARDS患者（70%-80%）的氧合，使PaO2/FiO2的平均比值增加35mm Hg。因此，俯卧位被确立为抢救ARDS的一种策略严重低氧血症，早期研究主要集中在建立改善气体交换的机制上。 

俯卧位换气 

当一个人仰卧时，腹肺、心脏和腹部内脏的重量会增加背侧胸膜压。这种压迫降低了背侧肺区的跨肺压力（气道开放压力-胸膜压力），水肿性ARDS肺的质量增加进一步增加了腹侧背侧胸膜压力梯度，减少了依赖背侧区域的区域通气。据估计，腹侧心脏对下层肺组织的压力约为3至5cmH2O，实验研究表明俯卧位改善了心包内肺区域的通气量。腹内压力优先通过（通常是麻痹和放松的）膈肌传递，进一步压迫背部区域。尽管这些因素倾向于依赖于背侧区域的塌陷，但血管压力的重力梯度优先灌注这些区域，产生低通气和高灌注区域，临床表现为低氧血症。将患者置于俯卧位可将胸膜压梯度从非依赖性降低到依赖区域，部分通过重力效应和肺到胸腔的构象形状匹配。因此，肺通气和应变分布更加均匀图1示出了俯卧位更均匀的肺通气的重力和几何因素。当仰卧时，重力和胸壁压迫依赖的肺段，引起沿腹/背轴通气的主要不平等（图1）。相比之下，当患者处于俯卧位时，几何结构有利于更公平的通气分布，多项生理学研究支持将患者置于俯卧位可促进ARDS患者肺部更均匀通气的理论。CT数据的几何建模表明，与俯卧位相比，仰卧位时肺形态的不对称导致更大的重力诱发的胸膜压梯度，惰性气体实验测量了通气量和通气量，并证明当人处于俯卧位时，其均匀性得到改善。最后，尽管图1中的模型忽略了腹部因素，动物容积超负荷和腹内高压模型均显示了更均匀的横膈肌力量分布，改善了俯卧位的实质均匀性。与对背侧肺通气的影响不同，俯卧位对肺血流量的区域分布影响不大。 俯卧位时，正常肺和受伤肺的肺血流量是背向的（图2），因此，区域灌注分布在很大程度上是由非重力因素（肺/心脏几何结构，血管的空域压缩，腹侧缺氧血管收缩的减少等）。由于灌注模式相对恒定，且俯卧位的通气均匀性显著改善，将患者置于俯卧位时分流分数预计会大幅下降。许多动物和人类的研究证实了这一假设；平均来说，在俯卧位时，受伤肺部的相对分流分数减少了30%左右。因此，在大多数患者中，在俯卧位时减少分流导致临床上显著改善氧合作用。 

肺保护

适当的氧合是器官功能所必需的，但是在急性肺损伤中增加动脉氧张力的许多干预并不赋予生存优势（例如，高潮气量通气，氧毒性）。俯卧位通常改善氧合，但其减轻机械性肺损伤的能力可能更重要。临床效益机制。事实上，尽管在ARDS中俯卧位的所有主要临床试验都显著改善了氧合，但唯一显著降低死亡率的试验也是唯一减少呼吸机使用天数的试验。此外，在本试验中（PROSEVA），气体交换的变化没有解释观察到的死亡益处。俯卧位如何减少呼吸机引起的肺损伤（VILI）、呼吸机天数和死亡的。通过比较仰卧和俯卧通气（气组织比）曲线在图1，提出了一种机制。首先，注意俯卧位如何改善依赖性通气，有效地吸收实质（白色箭头）。第二，非依赖性肺区在俯卧位时表现出显著的充气减少（黑色箭头）。净效应是更均匀的肺通气，即减少区域剪切应变，减少VILI。俯卧位和高PEEP通气可能有互补的好处。在ARDS中，增加PEEP可以预防肺泡塌陷，但可能有害地促进先前通气良好的肺泡过度充盈。俯卧位可能有助于减轻PEEP的有害影响。（1）俯卧位可进一步增加高通气时肺通气量，（2）可减少局部过度充气（3）减少呼吸周期中的小气道开闭事件。这些观察表明俯卧位可减少气压伤和肺不张，从而保护肺不受损伤。为支持这一理论，大鼠、狗和羊模型在比较仰卧通气时，显示出组织学上的VILI评分有所改善。最近，在实验性损伤啮齿动物中，俯卧位降低了已知与VILI发展相关的细胞信号通路的表达，尤其是处于仰卧位时有过度膨胀危险的腹部区域。有趣的是，在药理学上抑制这些相同的途径可以保护实验动物免受肺损伤，从而确定了VILI的分子机制。在人类中，组织学数据是不可用的，但是血清和支气管肺泡灌洗炎性标记物都通过俯卧位降低，这可能反映较少。虽然对俯卧位后呼吸力学的研究已经得出了不同的结论，但他们的结果表明，复张肺对达到临床效益的重要性。在俯卧位，胸壁顺应性通常先下降，然后随着时间的推移逐渐增加。那些被放置在俯卧位，胸壁顺应性下降幅度较大的患者在氧合方面有更显著的改善，这可能是由于背侧回缩的改善。此外，当应用于俯卧位患者时，肺复张策略（持续高压充气）在改善氧合方面非常有效。最后，不受机械作用的影响，将患者置于俯卧位也可减少感染性并发症。在猪中，相对于肺实质前的气管位置显著降低了呼吸机相关的发病率肺炎。在俯卧时，重力可以帮助分泌物沿着一般的背肺引流到气管腹侧。这种增强的引流可以解释俯卧位（1）改善的观察结果分泌物清除，（2）导致影像学上的模糊影区向腹侧迁移，同时改善整体通气，（3）可能降低呼吸机相关性肺炎的发生率。

肺外器官系统

除了肺保护作用外，俯卧位还会影响心脏和腹部的压力。一般来说，当ARDS患者处于俯卧位时，总心输出量不变。然而，当俯卧时，右心房向腹侧移动，这样静脉回流现在由重力辅助。因此，负荷反应患者可通过俯卧位增加心输出量。此外，右心室后负荷通常下降，可能是由于低氧性肺血管收缩的减轻。这种影响在严重ARDS患者中可能最具临床意义，因为俯卧位可以减少伴随这种疾病的右心室扩张和间隔功能障碍血流动力学变化准确，俯卧时需要仔细调整压力传感器以反映右心房的腹侧位置，俯卧位置也会影响胸腹互动。肥胖使依赖性背侧肺不张恶化，俯卧位通气可改善肥胖患者和肥胖动物模型在常规手术中的氧合，但在肥胖的ARDS患者中，俯卧位可加重腹内高血压，并导致随后的肾和肝功能障碍。因此，它是当病人处于俯卧位时，监测腹内压是合理的，如果腹内压过高，可以考虑使用气垫或悬吊式腹部。最后，研究报告说，俯卧位时呕吐增加，大容量肠内喂养耐受性降低。促进胃排空，一些中心密切监测胃残余物，调整药物治疗，当患者俯卧时，将床放在相反的位置。  

临床试验 

虽然俯卧的生理效应被很好地描述，但临床试验在临床益处方面产生了混合的结果。表1回顾了成人俯卧通气的五个主要随机试验。注意PROSEVA试验中俯卧位的显著死亡率益处，而在先前的试验中没有死亡率益处。这些不一致的发现是什么原因造成的？2013年的PROSEVA试验设计得益于对第一批研究局限性的认识，包括有限的样本量、显著的治疗交叉、潮气量大的非标准呼吸机管理、包括没有轻微的ARDS，在俯卧位上花费的时间很小，停止俯卧位的任意标准，以及患者在病程后期的登记。试验设计随着时间的推移而进一步发展。Mancebo等人2006年的试验具有潜在的优势，大量发表的试验：与早期试验相比，患者有更严重的肺损伤，在病程早期注册，并接受更高剂量的俯卧位。遗憾的是，缓慢的注册导致早期研究终止，只有142名患者作者报道了一个无显著性的趋势，以改善生存与俯卧位，和事后分析显示相当大的利益，重症患者。接下来，在2009年，Taccone等人使用了与Mancebo相似的设计，并实现了病历收集目标。再次强调，俯卧位并没有显著降低死亡率，尽管这项试验也可能动力不足，并显示了俯卧位提高生存率的趋势。许多可能的解释可以解释塔克康等人学习和PROSEVA。如表1所示，Taccone等人的PROSEVA等人的研究显示，PROSEVA有更强的力量，复张了一批高度选择的重度ARDS患者，较少仰卧/俯卧交叉，更多的神经肌肉阻滞，也许最重要的是，更低的潮气量。最近的一项荟萃分析将俯卧位试验分为高潮气量（>8ml/kg）或低潮气量（<8ml/kg）通气试验。只有在低潮气量通气队列中，俯卧位显示死亡率降低（60天死亡的风险比：低潮气量俯卧位：RR，0.66；95%CI，0.50-0.86；P/4.002；高潮气量俯卧位：RR，1.00；95%CI，0.88-1.13；这些发现表明，俯卧位的好处只有在保护性低潮气量通气的背景下才能实现。与PROSEVA试验相比，Taccone等人确实描述了俯卧位更常见的并发症（没有报告任何并发症的显著增加）。Taccone等研究显示，俯卧位通气可导致血管通路的丧失、气道阻塞、意外拔管和血管加压素需求的增加。PROSEVA试验中的所有中心在5年多的日常实践中都使用了俯卧位，将与实施学习曲线相关的风险降至最低。在塔克康等人的试验中，更长的持续时间和更频繁的俯卧动作可能会增加风险。或者，对主观事件的审判间裁决可能有所不同。这些并发症虽然值得注意，但似乎并不足以说明这两个试验之间死亡率差异的严重性。值得注意的是，PROSEVA的仰卧（对照）组可能比俯卧组的病情急性度稍高。相对于俯卧组，仰卧组的平均序贯性器官衰竭评估分数更高，使用加压素的频率也更高。然而，这种高度急性疾病的仰卧组仍有良好的临床疗效，其死亡率与Taccone等人的“健康”人群中的仰卧组相同。这一发现与作为解释不同试验结论的机制，研究组的基线差异。PROSEVA组良好的对照组生存率可能是由于严格遵守ARDS的循证治疗，即达到6.1cc/kg的潮气量和自由使用神经肌肉阻滞剂（占所有患者的87%）。总之，临床试验证据表明，为了提高俯卧位的生存率，需要对严重ARDS患者进行早期治疗，当然，长时间俯卧位（>16h/d）、生理学驱动的停止每日俯卧位的标准（如最低呼吸机要求）、并发ARDS的肺保护治疗以及有经验的工作人员能够将手术风险降到最低。感兴趣的读者可以回顾其他俯卧位的试验。这些研究没有在本文中讨论，因为它们比较小（5项研究的患者数<40人），在特殊人群（儿科、创伤）中进行，并且存在各种各样的设计问题，限制了它们的通用性。

实际考虑

有了这一证据基础，俯卧位从难治性低氧血症的抢救疗法转变为旨在提高严重ARDS患者生存率的前置肺保护策略。事实上，对于难治性低氧血症的抢救治疗俯卧位从来没有被证明在用作后坐时能提供生存效益。然而，一项当代前瞻性观察研究（2016年大型观察研究，旨在了解严重急性呼吸衰竭的全球影响[LUNGSAFE]研究）发现，只有16.3%的严重ARDS患者接受了俯卧通气治疗。除其他因素外，感知到的后勤困难可能会导致执行不力；感兴趣的临床医生会被推荐一个优秀的实用概述（包括一份检查表）以及一个模拟成功技术的在线视频。一般来说，预充氧后，三到四名工作人员可以安全地俯卧位，其中一名工作人员专门负责气管插管（ETT）管理。在操作之后，需要吸吮的分泌物会增加,故需要密切关注。一旦俯卧位完成，工作人员应特别注意预防压力性溃疡和管理气管内梗阻，因为俯卧位患者面临更大的风险。至于何时恢复仰卧治疗，在PROSEVA中，俯卧位持续至少16 h/d，直到达到持续的氧合改善，定义为PaO2/FiO2>150mm Hg将患者重新定位到仰卧位后，PEEP<10cm水和FiO2<60%至少4小时。尽管该方案提供了信息，但俯卧位的最佳持续时间未知，而过早的仰卧可能会导致放松，甚至可能导致VILI。我们建议每天至少持续俯卧17小时，并在出现临床变数时停止俯卧（如PaO2/FiO2，肺可吸收性，通气效率，静态顺应性，潜在非肺过程的解决）显示出明显的持续改善。进一步的研究可能有助于确定停止俯卧通气的最佳标准。相对强烈的俯卧位禁忌症是严重的面部或颈部创伤、骨盆/脊柱不稳、颅内压升高（如转动头部压迫颈内静脉）、咯血和频繁的心律失常或需要心肺复苏的患者的高概率（表2）。经验丰富的中心已经发表了在极端情况下成功俯卧位的病例报告，包括妊娠晚期，接受体外膜肺氧合与颅内压监测。

展望

未来俯卧位的研究将需要模拟PROSEVA的长历时低潮位方法。关于俯卧位的最佳方法还有几个临床问题与之相伴的肺保护疗法：（1）俯卧位PEEP治疗的最佳方法是什么，俯卧位在接受高PEEP策略的患者中是否有效，或者这些疗法可能是协同的？（2） 有效的俯卧姿势需要几天的神经肌肉阻滞吗，这种干预是否会导致严重的神经肌病和幸存者的相关功能损害？（3） 俯卧位仅对一部分ARDS患者最有效吗？我们如何进一步明确可能有生存（而不仅仅是氧合）益处的人群？（4） 学到了什么，如果缺乏经验的中心采用俯卧位，患者的评估和相关风险如何？综上所述，俯卧位首先被认为是一种提高氧合能力的方法，而且在历史上，用于难治性低氧血症的抢救治疗。最近的一项多中心试验和随后的荟萃分析证明，在严重ARDS患者早期进行俯卧位可以提高生存率。随着肺通气、顺应性和剪切应变的区域差异最小化，VILI的降低可能改善了生存期。与历史观点不同的是，用俯卧位进行气体交换的早期改善并不能可靠地预测生存率。俯卧位通气在临床实践中可能应用不足：在肺安全性试验中，只有16.4%的严重ARDS患者采用俯卧位，如果采用俯卧位，应尽早进行，并由经验丰富的工作人员进行，以避免并发症，并延长持续时间（>17h/d）。对于超出这些相对狭窄标准的患者，临床医生对于肺损伤较轻、晚期ARDS或非ARDS患者，必须平衡俯卧位背后吸引人的生理基础和模棱两可的证据基础。

----Chest. 2017 Jan;151(1):215-224. doi: 10.1016/j.chest.2016.06.032.