机械通气患者的支气管胸膜瘘:一个简明综述
医院程抗翻译，张美齐校对
重症行者翻译组
目的：探讨机械通气患者发生支气管胸膜瘘的生理机制，了解该生理机制用来推动正压通气的管理。提供肺隔离、机械呼吸机、胸膜导管的指导和机械通气下支气管胸膜瘘的支气管内治疗策略。数据来源：在线搜索PubMed和评论性综述(实验室和患者研究)。
研究选择：选择与支气管胸膜瘘、支气管胸膜瘘患者的机械通气、分侧肺通气、高流量通气模式、持续漏气生理、体外膜氧合、支气管胸膜瘘气流流体动力学、胸腔内导管管理相关的文章。包括随机试验、观察研究、病例报告和生理学研究。
数据提取：本综述对选定研究的数据进行了定性评估。我们纳入了说明支气管胸膜瘘驱动压力生理学的数据，以及主要来自病例报告的数据，说明各种呼吸机模式、胸腔内导管技术、内镜下放置封堵和单向活瓣装置以及体外膜氧合的管理和结果。对机械通气处理持续性漏气的相关主题进行了回顾和提取。
数据合成：在需要机械通气的支气管胸膜瘘患者的不同处理方法的病例报告中，共同的主题出现了。降低吸气峰压、使用低潮气量、降低呼气末正压、减少吸气时间、降低呼吸频率、最大限度降低胸腔内负压的策略降低了经支气管胸膜瘘的气流。结论：机械通气和胸腔内导管管理必须因材施用，同时以减少漏气为目的。临床医生应强调降低吸气峰压，降低呼气末正压，限制胸腔内负压。在难治病例中，临床医生可考虑肺隔离、分侧肺通气，或在适当的患者中进行体外膜氧合以及采用先进的支气管镜置入单向活瓣或封堵装置来进行确切的治疗。
支气管胸膜瘘(BPF)被定义为胸腔和支气管之间的连接持续漏气。严格地讲,肺泡胸膜瘘是指由肺组织引起的漏气但通常也被称为“BPF”。BPF定义的持续漏气时间从24小时到5天不等，虽然广泛接受的是超过24小时。肺切除术仍然是真正的BPF的主要原因，全肺切除术后的患病率是4.5%到20%，而肺叶切除术后的患病率则是0.5%到1%。其他病因，一般事实上都是肺泡-胸膜，包括机械通气、肺创伤、自发性气胸、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、医源性损伤、辐射、射频消融术和侵入性感染或炎症病因。
在机械通气的患者中，通常BPF是气胸的结果。这是通过气道或脏层胸膜的破裂或自发的肺泡破裂直接引起的。一旦一个机械通气的病人发生气胸，需要通过胸腔穿刺术置管引流以预防张力性气胸。漏气持续超过24小时确诊为BPF。
机械通气患者发生BPF与高发病率和高死亡率相关。一项对名机械通气患者的综述发现，2%的患者继发于气压性创伤或直接肺损伤，总死亡率为67%。其他研究报道死亡率从27.2%至50%不等。迟发型BPF(机械通气超过24小时)和每次呼吸泄漏大于毫升的死亡率增加。BPF的流行病学主要来自于一个经常使用大潮气量的时代。随机对照试验比较急性呼吸窘迫综合征的高潮气量和低潮气量，复合气压性创伤的患病率为分别为11.4%、9.6%。据推测，危重症患者发生BPF这一机械通气的并发症发病率可能低于以往报道。因此，在肺保护通气时代，危重症医生对机械通气患者发生支气管胸膜瘘的管理并不熟悉。
识别机械通气患者的漏气BPF患者在机械通气时的临床表现可包括呼气末正压(PEEP)丢失，导致低氧血症、有效潮气量丢失、通气灌注不匹配加剧、持续皮下气肿、纵隔气肿或心包气肿。一旦放置了胸腔引流管，胸腔引流水封装置中就可以持续看到气泡，超过24小时。胸管抽吸可能增加流经瘘管的气流，导致气体交换不良和瘘愈合差。在容量循环模式下，可以通过呼吸机循环的吸气容积与呼气容积的差值来直接判断气体泄漏。尚无共识来界定大或者小的气体泄漏。可以使用基于呼吸循环中泄漏时间的定性分级系统，也可以使用数字胸腔引流系统或漏气计进行量化。确认引流系统中存在气泡，正确的胸膜腔内放置胸管，安全的连接，以及膨胀的气管插管气囊将区分BPF的泄漏与呼吸机回路的泄漏。
也可以从呼吸机波形中观察到漏气的证据。总容积，用流量曲线下的面积来表示，吸气时比呼气时大，表明吸气和呼气循环之间的容积损失。跟踪量也不会返回到基线，表明容量丢失(图1)。
图1.呼吸机波形分析检测支气管胸膜瘘漏气A.以秒为单位的流量跟踪，显示在呼气时曲线下的面积(潮气量)较小。B.以秒为单位追踪压力变化。C.以秒为单位追踪时间内的容量。图经许可改编自Lucangelo等人。
漏气和正压通气的生理
通过了解BPF气流的生理机制来管理呼吸机以减少漏气和优化气体交换。通过BPF的层流是脏层胸膜缺损的大小、局部肺顺应性、气道压、相对气道阻力和跨肺压的相互作用。BPF的漏气量（FBPF）与平均气道压力成正比(PAW)(图2A)。跨肺压作为气道压和胸膜腔压(PPL)的差值，代表了肺气道和BPF之间的驱动压力(表1)。
吸气峰压(PIP)和呼气末正压(PEEP)都可影响气道压(PAW)。在动物中，一些研究表明，与PIP的增加相比，PEEP增加会导致漏气增加，而另一些研究表明，尽管PIP和PEEP发生了改变，但流量与气道压成正比。有趣的是,增加气道压不仅能增加气流，同时也增加了BPF的阻力，说明尽管有更高的阻力，肺部和胸腔之间的驱动压力增加也会导致漏气增加。能够阐释这些生理决定因素的人类数据尚有限。然而,一病例报告显示，在添加15cmH2O的PEEP后，BPF从15%增加到54%，说明了PEEP对PAW的显著贡献。这一认识对于减少BPF流量、改善气体交换和降低机械通气的死亡率至关重要。
表1.支气管胸膜瘘流量的定量驱动QuantitativeDrivers
方程1：平均气道压(PAW)是吸气峰压、呼气末正压、吸气时间（TI）和总呼吸周期时间(TTOT)的函数。
方程2：通过支气管胸膜瘘(FBPF)的气流容积是平均气道压力(PAW)、胸膜压力(PPL)、支气管胸膜瘘半径(RBPF)、空气粘度(μ)和支气管胸膜瘘长度(L)的函数。
方程3：跨肺压(PTP)是平均气道压(PAW)和胸膜压的函数。
方程4：通过胸管的湍流(FCT)是半径(r)、压力(P)、摩擦系数(f)和长度(L)的函数。
常规机械通气
了解BPF生理学可以通过呼吸机调节关键变量来帮助最小化和/或治愈BPF，以及管理患者的呼吸机需求。具体来说，就是改变决定气道压的变量可以改善BPF漏气并降低死亡率。这包括使用低潮气量(对于单肺或独立肺通气一般为4-6或3-4cc/kg)[ILV])、降低PEEP、减少吸气时间、降低呼吸频率来减少PIP(表2)。在需要高分钟通气量的患者中，应考虑允许性高碳酸血症，因为这些策略可能影响气体交换。几乎没有证据表明一种模式比另一种模式优越。间歇性控制通气和压力支持通气在通过支持自主通气来降低平均气道压力方面有理论上的优势，但缺乏相关数据。
图2.支气管胸膜瘘（BPF）胸膜腔的处理。A.阐释通过支气管胸膜瘘（BPF）的肺气道和胸膜腔的驱动压。流量和PAW-PPL的差值成正比。B.阐释通过支气管胸膜瘘（BPF）的肺气道和胸膜腔的驱动压。流量和PAW-PPL的差值成正比。应用胸膜腔内正压的机制说明。呼出的气体通过一个呼出阀流经大口径管道进入一个呼气末正压(PEEP)装置。胸膜腔内气体通过胸管引流系统和带有胸膜腔内压力计的排泄口连接到PEEP装置。图改编自Downs和Chapman。
肺隔离
在那些常规机械通气不成功的患者中，可以使用先进的技术。肺隔离从解剖学上分离左肺和右肺，实现单肺通气。在BPF中，隔离BPF对侧的肺可以阻止漏气，促进瘘的创面愈合。对于有大的近端瘘的患者，大的漏气可能影响对侧肺实质充分供氧和通气的能力。在这种情况下，隔离对侧肺可以改善气体交换，同时消除BPF漏气。
肺隔离有很多技术包括支气管封堵器，双腔气管内导管(DLT)和改良的单腔管道(图3)。入路应针对每个患者，并可能取决于单肺通气的耐受性、瘘的位置、患者解剖以及对其他通气技术的考虑。与支气管内封堵器相比，右侧和左侧DLT在放置能力要求方面和并发症方面并没有差异。如果需要，DLT的优点是容易转换成ILV。通常需要镇静剂和肌松剂滞来维持DLT的正确位置。
将患者置于侧卧位，虽然这本身不构成肺隔离，但BPF侧朝下也可能有好处。在一份病例报告中，由于胸腹腔梯度的区域差异，通过减少流向受累肺的气流可以减少BPF漏气。这起到了单向活瓣的作用。
支气管内管理
可考虑使用封堵材料或支气管内活瓣进行支气管内管理以减少漏气。在小的（5mm)BPFs病例中，可通过支气管镜来观察到这些缺损，封堵材料可以机械性密封泄漏。封堵材料包括戊二醛灭菌铅、凝胶泡沫和四环素、纤维蛋白胶、胶间苯二酚混合物、氧化再生纤维素、白蛋白-戊二醛、冷沉淀纤维蛋白、自体血补片。如果有更多的近端气管或支气管缺陷，可以使用气道支架。Amplatzer装备之前已被用于封堵较大的气管支气管缺损；然而，有脱位进入胸腔或更多的近端气道导致气道堵塞的风险。这些干预措施大多局限于病例系列。当缺损位于脏层胸膜且超出支气管镜的范围时，可采用支气管内单向活瓣进行选择性支气管内封闭。该单向活瓣最初设计用于内镜下肺减容，允许气流从支气管段/亚段流出，同时阻止远端气流。成功与否取决于患肺是否有一个完整的裂隙，有时即使裂隙不完全，胸管中的漏气减少也足以过渡到水封瓶中。在一组伴有急性呼吸窘迫综合征和持续性漏气的非手术患者中，放置支气管内单向活瓣解决了漏气问题，从而减少呼吸机使用天数。在非ARDS患者中也有使用支气管内单向活瓣后脱机的报道(58)。定位漏气区域的方法包括支气管镜下球囊闭塞法和Chartis系统(Pulmonx,RedwoodCity,CA)。更为常见地是使用Fogarty导管(Edwards,Irvine,CA)作为球囊封堵方法，该导管在肺叶支气管内依次充气。阻断肺叶支气管后，胸腔引流系统内漏气停止或明显减少可确定瘘的原因。Chartis系统最初设计用于检测旁路通气，并使用带有流量和压力传感器的气囊导管，在机械通气患者中并不常用。
分侧肺通气
在难治性病例中，减少BPF泄漏的呼吸机策略可能导致不理想的气体交换。ILV允许维持BPF同侧的低气道压力，同时使用一个DLT和两个呼吸机促进对侧肺的最佳通气(图3)。ILV的通气支持可以同步或非同步执行。在同步ILV中，每个肺的呼吸频率是相同的，而通过改变潮气量、吸气流量、PEEP和FiO2来优化气体交换。非同步ILV使用了所有不同的变量，包括通气模式。ILV通常予以保留到持续性漏气得到解决后，那时潮气量差值少于毫升，肺顺应性差值小于20%(61)。一系列病例证明了ILV对那些不能通过降低气道压力来减少漏气的患者的有效性。
高频通气
评估将高频通气模式用于管理难治性漏气患者。潮气量2-5毫升/公斤以每分钟-次的频率输出。气体交换的机制包括大体积流动、增强泰勒弥散、Pendelluft效应、气体剖面分析、分子扩散和心源性混合。
使用高频通气模式管理成年BPF患者的证据较多且有争议。病例报告显示，高频射流通气和高频振荡通气(HFOV)改善了气体交换和BPF漏气。然而，一组随机接受常规机械通气或HFOV治疗的急性呼吸衰竭和BPF患者报告，7例患者中有6例因HFOV而恶化。在其他肺实质正常的患者中，气道阻抗驱动气流的分布。HFOV增加气道阻抗，从而减少通过BPF的流量。然而，在肺顺应性降低的患者中，HFOV增加气道阻抗对气流分布的影响较小。由于证据的不同，不推荐将机械通气的BPF患者的高频模式作为初始策略。严格筛选患者可能获益;然而，对于肺顺应性差的患者要谨慎。
胸腔内导管管理
胸腔引流在BPF的治疗中起着关键作用，因为它能从胸腔中抽出气体并控制潜在的感染源。通过胸管的湍流由Fanning方程控制(表1)。一个正确放置且完全通畅的14-Fr胸膜猪尾巴导管，应用-20cmH2O的吸引，大约每分钟排气可达12.8±0.3L。当无法实现肺复张时，临床医生应评估插管的位置是否正确和管路是否通畅，肺不能复张的可能性，或存在较大的漏气(16L/min)，因此，在后一种情况下，需要更粗的胸管。
与用呼吸机控制气道压PAW类似，也可以通过调整胸腔内压PPL来降低BPF的驱动压(表2)。例如，将胸管从吸力过渡到水封解决了60%的术后患者的持续漏气。随机试验表明，在肺切除术患者中，对于无临床显著气胸的患者，更“短”程的胸管抽吸后接水封可减少漏气和胸管持续放置时间。
有一些历史证据支持胸腔内正压导管。虽然有一组病例成功地将胸膜内压力设置为PEEP，但其他病例发现这会导致严重的气胸。可以计算呼气时的跨肺压，并滴定胸腔内压以显著减少BPF流量，同时保持足够的肺复张。在过去，胸腔内正压是通过将呼出的气体输送到与胸膜引流系统相连的PEEP装置来传递的(图2B)。
尽管前瞻性随机试验有限，目前的证据表明调整胸腔内压力可以减少或消除持续性漏气。应避免过度的胸腔内负压，而添加胸腔内正压则需因人而异。如果胸管设置为水封或胸腔内正压，临床医生应密切监测患者是否出现张力性气胸和胸膜内感染。
体外膜肺氧合
在BPF和难治性呼吸衰竭患者中，静脉-静脉-体外膜氧合(VV-ECMO)促进气体交换，同时允许肺超保护性通气。ECMO可能有助于BPF的愈合和瘘管的闭合，也可能为最终的干预提供一个桥梁。病例报告表明ECMO应用在BPF中的成功。1例以VV-ECMO为主要治疗手段的创伤性BPF患者，在坚持ECMO保护性通气方案下，经肺超保护性通气后，漏气停止。静脉-动脉ECMO(VA-ECMO)也被用于术后无法早期缝合的BPF患者。在一个病例系列的5名患者存在大量漏气(5mL/kg)，应用VA-ECMO使5例患者中的3例实现了BPF愈合。
结论
重症监护室的医生可能会关心上机械通气的BPF患者。减少漏气和改善气体交换的管理需要对导致漏气的生理机制有充分的了解。这些原则在动物模型中得到了很好的证明，在床边管理中有一些支持性的临床证据，其首要目标是减少贯穿瘘的驱动压。最有力的证据强调通过减少潮气量来减少PIP、从而降低气道压，更重要的是通过降低PEEP来减少气道压，虽然使用常规模式减少吸气时间和呼吸频率也有好处。然而，临床证据显示，在维持肺复张的情况下，限制胸腔内负压是降低BPF驱动压的初始策略。就BPF漏气而言，BPF的大小、位置、病因、慢性和低肺顺应性的存在将影响患者对呼吸机的生理功能，以及耐受胸腔压力调节的能力。因此，管理方法应根据病人的具体情况而定。临床医生也可以考虑支气管内治疗。在难治性病例中，临床医生应考虑对适当的患者进行肺隔离、ILV和ECMO。
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