一例ARDS机械通气过程中严重高碳酸血症的处理

原创:文婕

一、病情介绍

现病史

患者男性，34岁，办公室职员。入院日期：2023-08-10 17:48。主诉：咳嗽、咳痰20天，加重5天。

病史情况

患者20天前无明显诱因出现咳嗽咳痰（白色泡沫痰），发热，体温最高39℃，无胸闷、气喘，于外院诊断“肺炎”，治疗5天未见缓解，伴胸闷、气喘，活动后加重，休息或吸氧后症状好转，胸部CT示双肺多发渗出，较5天前明显加重，调整治疗，予“莫西沙星注射液、激素等”(具体不详)，3天后热退。完善气管镜检查，镜下未见明显异常。mNGS回报(2023-08-04)：耶氏肺孢子菌(序列数2560，相对丰度2.61%)，予“复方磺胺甲噁唑片”治疗，3次/天，2片/次，醋酸泼尼松片20 mg qd口服。于2023-08-05好转出院，出院当天于家中出现发热、胸闷、气喘、活动耐力进行性下降，步行5～10米后需休息、吸氧；多于上午发热，最高体温38.9℃，就诊于我院门诊，以“肺部感染”收住，饮食差，睡眠可，二便正常。近20天体重下降10 kg。 既往史、个人史、婚育史、家族史均无特殊。

入院查体

体温36.4℃，脉搏74次/分，呼吸20次/分，血压108/54 mmHg；口唇指甲发绀，双肺呼吸音粗，散在湿性啰音，双侧掌指关节、肘关节伸面，双侧踝关节磷屑样皮损。

辅助检查

• 全血细胞分析：WBC 10.66×109/L，LYM% 2.7%，NEU% 95.0%，LYM 0.29×109/L，NEU 10.13×109/L，RBC 4.81×1012/L，Hb 141 g/L，HCT 0.414 L/L，PLT 246×109/L；CRP 22.30 mg/L；IL-6 22.26 pg/ml；PCT 0.07 ng/ml；铁蛋白1422 ng/ml。
• 生化：ALT 104.84 U/L，AST 114.53 U/L，TP 62.55 g/L，Alb 29.12 g/L，Ure 4.60 mmol/L，Cr 57.70 μmol/L，Lac 3.56 mmol/L，CK 315.30 U/L，LDH 640 U/L，Na+ 126.50 mmol/L，Cl- 95.70 mmol/L，Ca2+ 1.95 mmol/L。
• 血气分析：pH 7.45，PaCO2 30 mmHg，PaO2 81.60 mmHg，SaO2 94.90%，SB 22.80 mmol/L，AB 20.70 mmol/L，AG 2.60 mmol/L。
• NT-proBNP阴性。
• 呼吸道病原体检测（2023-08-11）：流感病毒B型抗体IgM阳性（+），肺炎支原体抗体IgM阳性（+）。
• 甲流核酸、新冠核酸、T-SPOT、PPD均阴性。
• G试验、GM试验均阴性。
• 抗核抗体谱阴性；血管炎抗体谱阴性；风湿五项阴性；肌炎抗体谱阴性。
• CD3+CD4+CD8+检测：总T细胞百分比46.78%，辅助/诱导T细胞百分比20.66%，抑制/杀伤T细胞百分比22.74%，CD4/CD8 0.91。
• 心脏彩超、腹部CT、下肢血管彩超均未见明显异常。
• 胸部CT：双肺及胸膜下为主的磨玻璃渗出影，双下肺为甚（图1）。

图1 患者入院后胸部CT（2023-08-10）

初步诊断

重症肺炎；耶氏肺孢子菌肺炎；间质性肺病待查；肝损害。

二、诊疗经过

普通病房治疗(2023-08-10至2023-08-14)

经鼻高流量氧疗；头孢哌酮舒巴坦3 g q8h、复方磺胺甲噁唑3粒q8h口服抗感染。地塞米松磷酸钠注射液7.5 mg静脉推注抗炎；丙种球蛋白12.5 g静脉滴注调节免疫。

治疗期间患者仍间断发热，胸闷气短症状进行性加重，胸部CT明显进展，送检外院肌炎抗体谱回示“MAD-5抗体阳性”，考虑患者病情危重，于8月14日转入RICU继续治疗。

RICU复查胸部CT

患者转入RICU后复查胸部CT：两肺多发磨玻璃及实变影较前明显进展（图2）。

图2 转入RICU复查胸部CT（2023-08-14）

入科重点诊断

间质性肺病，皮肌炎（MDA5+继发）；重症肺炎；耶氏肺孢子菌肺炎；肝损害。

RICU治疗（2023-08-14至2023-08-18）

①呼吸支持：经鼻高流量氧疗；②抗感染：复方磺胺甲噁唑，每日4次，每次3粒；加用卡泊芬净50 mg qd；头孢哌酮舒巴坦3 g q8h；③抗炎：甲泼尼龙80 mg q12h静脉滴注；④免疫治疗：托珠单抗480 mg，24小时后再次使用1次，环磷酰胺100 mg，隔日1次，每次1粒；⑤抗凝、营养支持治疗等。

2023年8月18日，患者出现高热，胸闷、气短症状进行性加重，氧合指数60 mmHg。评估病情后调整治疗：①呼吸支持：予气管插管、有创呼吸机辅助呼吸；②抗感染方案调整为：美罗培南1 g q8h+替加环素50 mg q12h+复方磺胺甲噁唑（同前）；③抗炎：甲泼尼龙80 mg q12h静脉滴注；④免疫治疗：环磷酰胺100 mg，隔日1次，每次1粒；加用他克莫司1 mg，每日3次，每次1粒；⑤床旁连续性肾脏替代治疗（CRRT）；⑥俯卧位通气等。

机械通气参数：V-A/C模式，理想体重（IBW）65 kg，潮气量（VT）390 ml（6 ml/kg），吸气时间（Ti）1.1 s，吸入氧浓度（FiO2）100%，呼气末正压（PEEP）18 cmH2O，呼吸频率（RR）20 bpm。

气管插管后监测患者血气情况（表1）。插管前患者有明显的PaO2进行性下降趋势，PaCO2轻度增高。插管后2 h，经过初始机械参数调整后，患者出现明显的PaCO2增高表现。

表1 2023年8月18日监测患者血气情况

病例特点

• 中年男性，间质性肺病，皮肌炎（MDA5+继发）；
• 合并重症肺炎，ARDS；
• 有创机械通气；
• 经典肺保护性通气策略（LPV）：VT 6 ml/kg。

现阶段机械通气过程中面临的问题

小潮气量通气下严重高碳酸血症如何处理？

三、高碳酸血症及其临床处理策略

重视允许性高碳酸血症

对ARDS病理生理和临床管理的深入研究使得LPV逐步成为机械通气的基本理念。2000年ARDS Network具有里程碑意义的ARMA研究证实了小潮气量机械通气的优势，使死亡率降低幅度达22%。以小潮气量通气为特征的LPV能通过多种机制改善ARDS预后，包括降低容积伤、气压伤、不张伤、生物伤等。其不良后果之一是分钟通气量减少从而降低二氧化碳的清除能力，由此引出“允许性高碳酸血症（PHC）策略”。

高碳酸血症可以分为：①轻度：PaCO2 46～50 mmHg；②中度：PaCO2 51～75 mmHg；③重度：PaCO2＞75 mmHg。

2022年Intensive Care Med杂志发表的综述文章纳入了29项研究（10101例病例），其中有1项、8项和21项研究中分别报道了非保护性通气下强制性高碳酸血症、允许性高碳酸血症、保护性通气下强制性高碳酸血症。该研究采用荟萃分析，首次对成人ARDS患者高碳酸血症的临床结果进行了综述，研究发现：①高碳酸血症的发病机制决定了其对患者临床效果产生的不同影响；②允许性高碳酸血症与改善患者生存率相关，在保护性通气作用下，强制性高碳酸血症的患者死亡率增加，这表明保护性通气对患者结局的影响很重要，并且强制性高碳酸血症是ARDS严重程度的标志；③允许性高碳酸血症与心脏指数增加有关，而强制性高碳酸血症产生了与肺血管功能恶化相互矛盾的结果。

ARDS严重高碳酸血症会对全身各系统产生影响：①呼吸系统：影响肺顺应性、增加肺血管阻力、影响膈肌功能、抑制免疫反应；②心血管系统：抑制心脏收缩力并降低全身血管阻力；③免疫系统：抑制先天性和适应性免疫反应；④脑血管系统：脑保护的二氧化碳安全范围很窄，高碳酸血症可能会增加合并症并恶化患者的预后；⑤影响肾脏功能及其他脏器功能。

高碳酸血症的发生机制

ARDS高碳酸血症的发生机制主要包括以下四方面：分钟通气量减少，死腔增加，二氧化碳产量增加，其他（有创通气脱机、气道阻塞、声带麻痹等）（图3）。

图3 高碳酸血症的病理生理机制

ARDS严重高碳酸血症的临床处理策略

通过上述两个公式可以发现，PaCO2由二氧化碳生成率（VCO2）和分钟肺泡通气量（VA）水平决定，而VA=VE - VD 【VE：分钟通气量；VD：死腔通气量】，进而可以推导出以下公式：

我们可以从二氧化碳生成率（VCO2）、潮气量（VT）、呼吸频率（RR）以及死腔通气量（VD）这几个角度来干预二氧化碳的产生。

临床目标: 控制PaCO2阈值50 mmHg, 上限70 mmHg, PaO2 55～80 mmHg以避免高FiO2。对40个国家的三项队列研究中的1899例ARDS患者进行的二次分析发现, PaCO2≥50 mmHg有更多的并发症、器官衰竭和更差的结果。

ARDS严重高碳酸血症的临床处理策略包括下列：

（1）寻找最佳PEEP水平：可以通过以下方法确定最佳PEEP：①利用PV曲线吸气支LIP设置PEEP；②FiO2-PEEP递增法；③根据食道压设置最佳PEEP；④快速法；⑤牵张指数法；⑥肺复张后利用PEEP递减法和顺应性的测量来滴定最佳PEEP；⑦电阻抗断层成像（EIT）指导PEEP滴定。

针对本例患者主要采取FiO2-PEEP递增法、肺复张后利用PEEP递减法和顺应性的测量来滴定最佳PEEP。通过初始呼吸机参数的调整，在插管后3 h复查血气，发现PaCO2明显增高（87.6 mmHg）。显然，此时的调整仍然不足以改善患者情况，还需要其他方法帮助。

（2）控制二氧化碳产量及氧耗：二氧化碳产量的增加很少是高碳酸血症的主要原因。然而，当增加肺泡通气量（VA）的能力有限时，二氧化碳产量的增加可能部分导致PaCO2升高。

控制二氧化碳产量可以通过两条途径：①降低做功：大多数高代谢状态（包括脓毒症、高热、人机对抗等）都会使二氧化碳水平升高。研究表明，发热对PaCO2水平有显著影响，核心体温每增加1℃，二氧化碳产生就会增加14%。所以需要充分的镇静、镇痛和肌松来降低氧耗，控制二氧化碳增加。②允许性喂养不足（40%～60%）。《中国呼吸危重症患者营养支持治疗专家共识》建议ARDS患者第1周内给予滋养型喂养（10～20 kcal/h或不超过500 kcal/d），然后逐步过渡至足量喂养。但仅通过控制二氧化碳产量及氧耗并不能很快达到我们对本例患者的治疗目的。

（3）减少死腔：死腔反映了肺的非气体交换部分，个体的呼吸模式会影响死腔分数（VD/VT），在总通气量不变情况下， V T下降，自然会导致高碳酸血症。VD/VT明显升高（正常值<0.30），并且死腔样通气程度与死亡率呈线性相关。VD/VT每增加0.05，死亡概率就会增加45%。2006年Hinkson团队研究死腔对肺保护性通气患者PaCO2的影响，研究纳入了7例患者。从呼吸机管路中去除人工鼻（HME）显著降低了VD/VT（约6%）和PaCO2（约5 mmHg）。再去除呼吸机延长管 V D /V T降低了5%，PaCO2降低了6 mmHg。

对于本例患者的具体处理措施：①控制CO2产量及氧耗：充分镇静、镇痛、肌松，维持RASS评分在-5～-4分；通过物理+药物降温的方式控制体温；调整营养支持方案。②减少死腔：去除延长管。

（4）增加静息每分钟通气量（VE）：①增加VT：在定容通气模式下，增加VT，平台压（Pplat）升高。有两种方式：一是增加吸气流速（Flow），二是延长吸气时间（Ti）。增加VT需要关注Pplat是否在安全范围内，Pplat＞30 cmH2O时，气压伤风险将大大提高，提示在这种状态下不能再盲目增加VT。②增加呼吸频率（RR）：需注意增加RR不可影响前次呼吸完整性，以免产生内源性呼气末正压（PEEPi）。

本例患者调整呼吸机参数：：V-A/C模式，VT增至450 ml（6 ml/kg），Ti 1.1 s，FiO2 100%，PEEP 18 cmH2O，RR增至28次/分。监测患者血气情况，间隔3 h后患者PaCO2开始呈缓慢下降趋势，至8月19日上午10时已降至63.4 mmHg（表2）。

表2 2023年8月19日监测患者血气情况

（5）俯卧位通气：改善氧合和顺应性。俯卧位通气主要是通过促进功能肺区复张，减小肺泡死腔，增加PaO2，使PEEP进一步下调，最终为VT的增加争取更多的空间。

本例患者实施俯卧位后监测其血气情况，各项指标基本在可接受范围内（表3）。由于该患者综合情况较重，最终转诊外院行 体外膜肺氧合（ECMO）治疗。

表3 2023年8月20-21日监测患者血气情况

除了上述策略，临床中应对高碳酸血症的方法还有体外二氧化碳清除（ECCO2R）技术、ECMO技术以及缓冲剂等，本文不一一赘述。

四、总结

以小潮气量通气为特征的保护性肺通气策略增加了高碳酸血症的发生频率。我们需要关注的临床问题是：当低VT 产生高碳酸血症时，在多大程度具有保护作用？ARDS的早期高碳酸血症会导致死亡率的增加，临床工作中需在针对主要病因的治疗基础上，制定个体化、针对性的高碳酸血症处理策略。