夏金根：COVID-19患者需要警惕气压伤

夏金根国家呼吸医学中心中日友好医院呼吸与危重症医学科发布于2023-04-26 浏览 1691 收藏

作者：夏金根

单位：国家呼吸医学中心中日友好医院呼吸与危重症医学科

一、病例

病例1

患者，男性，74岁， 2022年12月19日入院。反复发热、咳嗽、咳痰、呼吸困难12天，加重4天。诊断：新冠肺炎，ARDS。肾移植术后4个月，糖尿病病史20年，高血压病史30年。治疗：抗病毒、抗感染（细菌+真菌）、激素、托珠单抗。

第1~10天，HFNC+清醒俯卧位。第2天，HFNC 50 L/min，FiO₂ 0.5，PFR 155 mmHg，RR 22~25 bpm。第8天，HFNC 50 L/min，FiO₂ 0.8，PFR 95 mmHg，RR 25~30 bpm。第10天，ET+IMV（因呼吸窘迫，PFR<100 mmHg）。

第11天，气管切开+IMV。第13天，出现明显纵隔气肿。PCV：PC 12 cmH₂O，PEEP 10 cmH₂O，FiO₂ 0.55，PFR 154 mmHg，V_T 7~9 ml/kg，RR 25~28 bpm，MV 12~14。顺应性（C）18 ml/cmH₂O。第21天，家属放弃治疗。

病例2

患者，男性，48岁。发热、呼吸困难13天，2022年12月28日入普通病房住院。诊断：新冠肺炎。既往高血压病史14年。经抗感染、抗炎、抗凝治疗后好转。第7天胸部CT提示纵隔气肿+皮下气肿，转入ICU。HFNC 40 L/min，FiO₂ 0.6，PFR 260 mmHg。予抗病毒、抗感染、激素、抗凝治疗。第21天转出ICU。

基于临床实践中遇到的病例，我们也提出了一些问题：COVID-19患者气压伤的实际发生率高吗？是否会影响患者预后？影响气压伤发生的可能因素有哪些？如何预测和预防？本文将就COVID-19患者气压伤相关问题进行阐述，与同道共同探讨学习。

二、导致COVID-19患者气压伤的原因

气压伤（barotrauma）通常指的是机械通气患者使用的压力过大之后导致的肺泡破裂，表现为肺泡外气体，其最早期的改变即为“Macklin effect”，也就是所谓的肺间质气肿（PIE）。肺泡破裂后，气体最先进入间质，并在间质中堆积，气体积聚逐渐增多，它会沿着气管支气管束走行至肺门及纵隔，随着压力的增大，气体可以通过颈部扩散至皮下、心包、腹膜后等处，如此也导致气压伤的表现形式多种多样，而最早期的表现就是PIE。

肺应力（stress）和应变（strain）能直接反映肺组织的力学变化，应力或应变过大可使肺泡破裂，继而出现肺泡外气体，导致气压伤。早在20世纪90年代就有研究发现机械通气患者整体气压伤的发生率高达24.5%（34/139），一旦发生气压伤，患者的病死率会明显增高，尤其ARDS患者气压伤的发生率甚至达到66%[1]。

Gattinoni教授[2]1994年发表的文章显示，84例ARDS患者气胸总体发生率为48.8%，早期、中期和晚期ARDS患者分别为30%、46%和87%，且重度ARDS患者预后不良。此后，机械通气相关的病理生理研究逐渐开展，2000年提出了“肺保护性通气策略”。机械通气的管理影响患者预后。小潮气量通气策略的应用使ARDS患者气压伤的发生率显著降低（＜10%）[3-6]。

然而研究发现，COVID-19相关ARDS患者肺部气压伤的发生率竟有15%~19%[7-9]！而SARS和MERS所致气压伤的发生率与COVID-19相差不多，均远高于普通ARDS患者气压伤的发生率。

几项大样本研究也在同期非COVID-19患者与COVID-19患者之间进行了对比，结果发现COVID-19患者气压伤发生率显著高于非COVID-19患者，且病死率也明显增高[7, 10, 11]。

COVID-19患者气压伤发生率为何如此之高？我们分析这可能与下列因素有关：①患者因素：COVID-19 ARDS发生率高？COVID-19疾病本身特性？病变的不均一性？②人为因素：呼吸机参数设置问题？③医疗资源的限制。其中，COVID-19 ARDS发生率增加是重要原因。据统计，在COVID-19期间ARDS人数较非COVID-19期间增加了将近20倍[12]。此外，在后COVID-19时代，即使COVID-19患病人数下降，ARDS的长期损害预计也会增加[13]。因此，ARDS的疾病负担显著增加。一项全球文献调查显示，在ICU中，COVID-19患者ARDS的发生率可以达到75%（47%～100%），病死率高达45%（20%～89%）[14]。由于ARDS本身导致肺组织病变不均一，更易出现气压伤。

自2000年“肺保护性通气策略”提出以后，临床医生对这一理念的认识逐渐加深。保护性通气成为COVID-19患者常用的通气策略。荷兰一项全国性、多中心、观察性队列研究在553例有创通气的COVID-19患者中，有创通气时PFR为158 mmHg，顺应性为31.9，28 d病死率为35%[15]。患者的驱动压及V_T均不高，且PEEP水平也没有明显增高，患者为何还会出现气压伤？是呼吸机参数设定的问题，还是肺组织本身（lung frailty）的问题？

一项研究提示我们COVID-19相关ARDS与普通ARDS是有区别的。虽然该研究纳入患者的呼吸机压力水平偏高，但仍然在肺保护性通气策略的范围之内，然而COVID-19与非COVID-19患者气压伤发生率分别为13.6%和1.9%。将所有气压伤（包括纵隔气肿和皮下气肿）进行队列分析发现，发生气压伤与未发生气压伤的COVID-19患者呼吸机参数设定是相同的，二者之间没有区别[16]。所以“lung frailty”可能是很重要的一个因素，如同SARS和MERS，尽管报道不多，但仅有的一些文献会发现其气压伤的发生率仍然可以达到20%。

也有研究也发现，如果予以COVID-19患者过高的PEEP和平台压，气压伤的发生率也会明显增高[17]。因此，不当的呼吸机参数设置亦会增加气压伤的发生风险。所以，无论是COVID-19患者还是非COVID-19患者，机械通气的管理都是需要关注的重要问题。

三、COVID-19患者气压伤的预防

1. PEEP的选择

对于COVID-19患者，如果PEEP从0增加至10或15 cmH₂O，患者的氧合的确改善，但从呼吸力学的角度分析，结果并非如此，增加PEEP后，虽然氧合指数增加，但肺顺应性下降，PaCO₂也降低。通过胸部CT可以发现，增加PEEP后，复张的肺组织很多，但过度充气的肺组织也会增加，当增加PEEP时，复张的肺容积每增加1 ml，同时会伴随1.1 ml肺组织的过度充气。所以，高PEEP可能并不适合COVID-19患者[18]。

2000年一项COVID-19患者的尸检报告发现，在6例死亡患者中有5例出现了机化性肺炎，在肺泡腔及细支气管中都填充着纤维素样渗出[19]，此时增加PEEP并不会产生任何作用，相反，正常肺泡过度膨胀，患者气压伤和呼吸机相关性肺损伤的发生率显著增加。

注：a. 肺泡壁被大量淋巴细胞浸润和水肿（细箭头）；b. 支气管内的松散结缔组织（细箭头）；c. 肺泡管内的组织性肺炎（细箭头）与纤维蛋白球（粗箭头）共存。

图源：Intensive Care Med, 2020, 46(6):1124-1126.

肺间质性改变也是管理ICU患者时需要考虑的问题，否则为了改善氧合而一味地增加PEEP，可能会给患者带来一些风险。意大利一项研究也发现，对于COVID-19患者，PEEP增高后，患者死亡风险也增加[20]。该研究共纳入3988例COVID-19患者，将PEEP＜10 cmH₂O的患者作为参考，如果PEEP增高到10～12 cmH₂O，患者死亡风险有一定的下降趋势，但如果PEEP增高到13～15 cmH₂O或＞15 cmH₂O，患者死亡风险明显增高。COVID-19患者对PEEP的反应性似乎并不是很好，因此，临床中对于PEEP的调节其实没有必要过于积极。即使是普通的ARDS患者，也没有循证医学证据说明高PEEP一定优于低PEEP，相反，研究发现两者之间并没有很大差异。甚至增加PEEP可能引起肺损伤。

2. 机械通气方式的选择

对于COVID-19患者的机械通气，需要考虑选择何种通气方式。COVI-MIX研究发现，与普通氧疗和高流量相比，接受无创通气的COVID-19患者气压伤的发生风险更高，这一结果与有创通气类似[21]。目前并不推荐使用无创通气治疗严重的低氧性呼吸衰竭，因为此类患者的呼吸驱动通常都非常强，表现为呼吸急促。

3. 避免过强的自主呼吸

P-SILI（Patient-self inflicted lung injury）[22]这一概念指的是患者自身诱发的肺损伤，主要来自于呼吸驱动增强导致跨肺压力增高，加之伴有肺部基础病变，此类患者即使是高流量也可能会导致P-SILI，一旦加入无创通气，肺泡压力会更大，再加上自主吸气努力过强，跨肺压会更大，肺容积也会进一步增加，如此便极大地增加了肺损伤的发生风险。研究发现，呼吸驱动越强的COVID-19患者，拔管后再发呼吸衰竭的情况明显增高，该研究推荐判断COVID-19患者呼吸驱动的指标为P_0.1和ΔPocc，当P_0.1＞4 cmH₂O，或者ΔPocc＜-15 cmH₂O，此类患者再次发生呼吸衰竭的情况明显增多[23]。

在预测COVID-19患者肺炎进一步加重的指标中，肺的应力是很重要的一个指标[24]，肺的应力是通过食道压力监测去测量跨肺压的改变，与氧合无关。与无创正压通气失败相关的是应力的变化趋势，无创通气效果好的患者，应力会下降，无创通气效果不好最终插管的患者，应力没有下降甚至增高。所以，P-SILI也是我们在临床中需要关注的问题。

4. 关注早期气压伤征象—Macklin effect

也有研究发现通过自发性纵隔气肿来反映P-SILI的发生，一旦出现自发性纵隔气肿，患者预后往往不良[25]。

前文提及的Macklin effect（PIE）预测患者出现纵隔气肿和皮下气肿是非常好的指标。如下图所示，在气管支气管束周围有明显的透亮带，即为PIE[26]，一旦出现PIE，后续发生气胸或者纵隔气肿的情况明显增多。

图源：Clin Imaging, 2023, 97:50-54.

还有学者将PIE作为判断患者是否需要启动ECMO的指征，他们对患者氧合指数很差且CT发现有PIE的5例患者实施了清醒ECMO，结果发现这些患者均成功撤离ECMO并出院[27]。该研究也提示我们，或许PIE可以作为ICU中监测气压伤进一步加重的参考指标。

四、小结

在临床工作中，一定要警惕重症COVID-19患者的气压伤。COVID-19患者的气压伤发生率高于非COVID-19患者，其可能的影响因素包括原发病因素、呼吸机参数因素及医疗资源受限因素。预防气压伤的发生需要考虑：①肺保护性通气策略：尽可能降低Pplat、驱动压；②慎用过高PEEP（＞10～12 cmH₂O）；③避免过强的自主呼吸：V_T＜8 ml/kg，Δpes＜10 cmH₂O，Ptp＜20 cmH₂O等；④关注早期气压伤征象：Macklin effect（PIE）；⑤氧合改善不明显应及时考虑俯卧位通气和ECMO。

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作者简介

夏金根

中日友好医院呼吸中心呼吸与危重症医学科副主任呼吸治疗师
中华医学会呼吸病学分会呼吸治疗学学组委员
中国医师协会呼吸医师分会呼吸相关职业发展工作委员会委员
中国医学装备协会呼吸病学装备专业委员会第一届委员
中国病理生理学会危重病专业委员会第一届呼吸治疗学组委员
中国康复医学会呼吸康复委员会委员
中国医学救援协会重症医学分会理事会理事

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