急性低氧性呼吸衰竭和ARDS时的俯卧位

急性低氧性呼吸衰竭和ARDS时的俯卧位

重症行者翻译组

俯卧位是一种立即可行、易于实施的干预措施，最初在50多年前作为改善气体交换的方法被提出。初始作为难治性低氧血症的经验性治疗在临床上实施，通过各种呼吸条件下使用俯卧位进行了多个临床试验，积累了里程碑式的重症ARDS患者试验，试验显示了对于重度ARDS患者的死亡率获益。在试验和相应的荟萃分析之后，专家共识和社会指南推荐使用俯卧位来治疗严重的ARDS。持续的COVID-19大流行把俯卧位推到医学的前沿，包括在清醒、自发呼吸、非插管的急性低氧性呼吸衰竭患者中广泛实施俯卧位。目前已经进行了多项临床试验来调查俯卧位在这些患者中的安全性和有效性，并增强了我们对俯卧位对呼吸衰竭的影响的理解。在这篇综述中，我们讨论了俯卧位的生理特征、临床结果数据、实际考虑和继续存留的问题。

在2019年之前，所有ICU中约有10%的入院患者符合ARDS的标准，这是一种与高发病率、死亡率和治疗费用相关的疾病。ARDS患者的支持护理核心包括低潮气量机械通气和实施俯卧位，翻转患者胸部和腹部的行为。历史上，俯卧位的使用仅限于已发展为ARDS的严重疾病形式。自2019年以来，ARDS发病率飙升，主要原因是COVID-19大流行，导致全球超过40亿COVID-19病例。临床表现包括急性低氧性呼吸衰竭和ARDS进展率高，增加了全球的医疗保健系统和提供者的压力。在大流行的最早期，尽管俯卧位在这些情况下使用的有效性证据不足，医生们还是调整了旨在最大限度地交换气体的治疗策略，并在ARDS患者中广泛使用俯卧位，包括没有进行机械通气而气体交换受损的患者。在这篇综述中，我们讨论俯卧位的生理原理、插管和非插管急性低氧性呼吸衰竭患者中俯卧位的应用、在ARDS中进行俯卧位的标志式试验的临床结果数据、未插管患者俯卧位近期的临床试验结果、实施俯卧位的实际考虑、继续存留的问题和未来的研究方向。

生理特征

人类肺通过有效地将大气中的氧气转移到人体循环中，在细胞呼吸中起着关键作用。大自然似乎更倾向于肺部的俯卧位，因为大多数哺乳动物，如狗、猫、马和非人类灵长类动物，主要生活在这种姿势下。进化直立的位置使人类的呼吸系统暴露在不同的和复杂的物理和生理上的相互作用中。这些因素包括重力的影响，周围结构如心脏和横膈膜的相互作用，体重和体质，以及肺、血管系统和胸膜的病理生理变化。以下的病理生理变化解释了位置上的差异。

通气

在通气周期中，跨肺压的变化有助于肺泡膨胀和肺通气。跨肺压计算为气道压和胸膜压的差值。在仰卧位，由肺、心脏和腹部压力的重量产生的静水压力导致腹侧胸膜腔负压更低（在人的前侧）。因此，当人类仰卧时，肺泡向前更加扩张，而肺的背侧半（人体后侧）的肺泡扩张更小。当患者长时间保持仰卧位时，这些较小扩张的呼吸单位可能进展为明显的肺不张。当患者由仰卧位改变为俯卧位时，周围结构的重力和压缩重新分配了呼吸系统中的各种动态压力，如图1所示。后胸膜压比前胸膜压负压更低。心脏向胸骨移动，周围的横膈膜向尾部移动。CT扫描可以具体量化胸骨和椎体之间体积中气体和组织之间的比例，能够在仰卧和俯卧位之间进行对比，见图2。通过后侧通气不足或塌陷的气道的膨胀和前侧过度膨胀的气道的减少，俯卧位最终造成一个更加均质化的通气分布。

虽然改善位置通气的均质性对于捕获大气或补充氧气至关重要，但只有在肺灌注存在等效匹配的情况下，才能实现其对氧合的积极影响。理想情况下，充分通气的肺泡应该有匹配的、足够的血流量，从而充分利用它们的潜力将氧气转移到循环中。理想的V/Q比值为1，意味着所有通气氧气都暴露在灌注血管中。通气和灌注的任何差异都会导致通气和灌注的不匹配，从死区到分流区呈连续分布，导致V/Q值分别高于或低于1。

灌注

在仰卧位，重力导致后侧肺泡灌注增加。如前所述，这些后侧肺泡通气不良，经常塌陷。因此，接受最高灌注的后侧肺泡通气相对较差。然而，通气效果较好的前侧肺泡灌注量相对较低。这些因素导致仰卧位患者更大程度的V/Q不匹配，导致氧合不良。转为俯卧的姿势增加了一些好处。重力的逆转，改变了周围的结构，如心脏和横膈膜，最终导致更均匀的肺灌注。俯卧位提高了V/Q比率。最近一项使用高分辨率功能肺MRI的研究显示，俯卧位的V/Q比值接近1-1.6（前到后），这是最理想的。相比之下，仰卧位V/Q比值范围为1.6~3。

自20世纪60年代以来，人们使用多种方法进行了大量关于通气和灌注的生理学研究，包括放射肺量测定、单光子发射CT扫描成像、PET扫描成像和MRI。虽然一些研究表明通气和灌注的位置变化没有变化，但大多数研究，包括最近使用高分辨率功能MRI的研究，表明当患者处于俯卧位时，V/Q梯度有所改善。

在正常健康环境下，体位的差异对整体氧合的影响很小，因为有强大的代偿机制，如高通气和灌注储备。然而，位置的变化会实质性地影响患病和受损的呼吸系统。俯位可能导致一组患者更好的氧合，而其他组患者中可能没有意识到差异，因为许多复杂的因素必须相互作用才能改善氧合。这些因素包括病理生理过程的程度和位置，如肺不张、实变、肺间质受累、灌注的局部和区域差异、低氧性血管收缩的影响、心排血量和贫血。此外，特定的干预措施可以增强俯卧位的影响：通过机械通气或高流量鼻导管增加呼气末正压，通过镇静和神经肌肉阻滞剂减少患者-呼吸机的不同步性，以及使用有助于改善肺血管床流量和心输出量的药物。

临床后果

ADRS

俯卧位在中度至重度ARDS的治疗中已经得到了充分的研究。由Gattinoni等人开展的第一个重要研究发布于2001年，显示死亡率或不上呼吸机天数没有显著改善。然而，随着对ARDS患者护理的了解有所改善，该试验的一些局限性变得明显，包括缺乏肺保护性通气策略（平均潮气量（Vt），10.3 mL/kg）和限定的俯卧位时间（平均7 h/d）。研究设计随着时间的推移而发展，并进行了多项研究的重大变化，包括实施肺保护性通气、俯卧位时间延长、统计能力增加，以及在ARDS发病后更早开始俯卧位。表1代表了对重度和中重度ARDS患者俯卧位的主要试验的总结。

2013年发表的重度ARDS患者（PROSEVA）试验是一个具有里程碑意义的试验，该试验表明重度ARDS患者俯卧位对死亡率有利（死亡率16% vs 32.8%；P < .001），不上呼吸机天数减少。几种可能的解释表明，为什么PROSEVA研究显示了死亡率受益，而其他研究没有。PROVESA试验使用了所有研究中具有6 mL/kg理想体重的最低潮气量。此外，这是规模最大的从仰卧位到俯卧位交叉率最低的研究。

在一项关于俯卧位治疗ARDS的影响的meta分析中，在与比较<12h/d（风险比[RR]，0.74；95% CI，0.56-0.99；P¼.05)，中重度ARDS患者与轻度ARDS患者比较（RR，0.74；95% CI，0.56-0.99；P¼.05），对> 12 h/d进行的俯卧位亚组分析中观察死亡率是获益的。另一项荟萃分析发现，与使用高（> 8 mL/kg）潮气量相比，使用低（< 8 mL/kg）潮气量的试验的死亡率下降（RR，0.66；95% CI，0.50-0.86；P¼.002）。

基于这一证据，美国胸科学会/欧洲重症监护医学学会/重症监护医学学会临床实践指南强烈建议对严重ARDS患者进行>12 h/d的俯卧位。同样，法国重症监护医学协会的ARDS管理强烈推荐对PaO2与FIO2比值为< 150 mm Hg的ARDS患者使用俯卧位。

清醒俯卧位

在COVID-19大流行后，人们对清醒、自主呼吸、非插管患者的俯卧位的兴趣（通常称为清醒俯卧位（APP））有所增加。面对对治疗的日益需求以减少对高级呼吸护理的需求，临床医生在非插管ARDS患者、严重COVID-19患者和轻度COVID-19患者中广泛使用APP，这一做法得到了社会和国家卫生研究院指南的支持。

APP的作用已经在需要高流量鼻导管、无创正压通气患者的随机对照临床试验中进行了研究，研究也针对需要少量或不需要输氧的患者，数据汇总在表2。Ehrmann等人的这些研究中最大的一项是一项前瞻性合作荟萃试验，涉及6个随机对照试验中1121例急性低氧性呼吸衰竭患者，需要高流量鼻导管输氧。先验定义的复合终点是治疗失败需要插管或死亡。APP优于仰卧位（40% vs 46%；RR，0.86；95% CI，0.75-0.98）。APP在这一患者群体中的优势是由于较低的插管率，因为没有显示出特定的死亡率获益。

来自其他大型随机对照试验的结果显示出了相互矛盾的结果。Alhazzani等人研究了400例通过传统鼻导管、高流量鼻导管或无创正压通气进行APP或仰卧位的患者，发现插管率的主要结局绝对下降（34.1% vs 40.5%）；然而，这些结果并没有统计学意义。亚组分析显示，需要高流量鼻导管的患者插管率降低有统计学意义；然而，这些发现也展示了很高的错误发现率，这可能会限制解释。本研究受到研究样本量的调整和效应量的不精确的限制。Rampon等人纳入了293例接受<6 L/min补充氧的患者，接受建议进行APP或常规护理，发现氧合恶化或转ICU率没有差异。本研究受到方案依从率低的限制。Qian等人对501名接受APP或常规护理的患者进行了非随机对照试验，发现世界卫生组织的序位结果量表在第14天或第28天内没有差异。

在一项包括2669名病人的meta分析中，共有11项随机对照试验和19项非随机对照试验，其中APP显著降低了插管率（RR，0.85；95% CI，0.74-0.98），这一发现主要见于需要高流量鼻导管和无创正压通气的患者。插管没有预先确定的插管标准，随着大流行和对病毒传播的了解的发展，不同机构的插管适应症也不同。在这些研究中，APP过程的持续时间差异很大，从1小时到16小时不等，目标只要患者能够舒适地耐受俯卧位。报告的俯卧位时间因研究而异，估计经常是不系统的，准确性未知。纳入标准鼻导管氧疗患者的试验中，APP组和仰卧组的插管率无显著差异。一项试验表明，接受APP的患者需要更高氧支持的可能性增加。目前尚不清楚这种在轻度疾病中缺乏反应的结果是由于缺乏生理效应，患者无法长时间保持常规俯卧，还是两者的结合。

实际问题

尽管有共识建议和社会指南建议，俯卧位历来没有被充分利用。2016年的一项前瞻性观察性研究（旨在了解严重急性呼吸衰竭的全球影响的大型观察性研究）在3022例ARDS患者中发现，只有16.3%的严重ARDS患者接受了俯卧位治疗。这可能是由于对俯卧位的适应症和禁忌症的认识不足，面对俯卧位后勤方面的挑战，或对俯卧位并发症的担忧。

作者常规使用并推荐对所有ARDS患者进行俯卧位试验，因为这对中重度ARDS的死亡率获益。此外，我们还建议对疑似炎症过程（如COVID-19或流感肺炎）引起的急性低氧性呼吸衰竭患者考虑清醒俯卧位，这些患者需要经鼻高流量氧疗或无创呼吸机正压通气，因为有证据表明，当APP实施时，可降低机械通气比率。尽管在临床研究中发现缺乏益处，但轻度低氧性呼吸衰竭患者可以考虑清醒俯卧位，因为现有数据表明，忍受较长时间6-8小时的患者可以从俯卧位获益。

俯卧位的唯一绝对禁忌症是不稳定的脊柱骨折。相对禁忌症包括近期的胸骨切开术、较大的腹侧表面积烧伤、不稳定的骨盆或长骨骨折、颅内压升高和大量咯血。妊娠不应被视为禁忌症，因为俯卧位在妊娠期间安全进行，连同图片上的操作指南，被美国妇产科学院推荐适用于与COVID-19相关的难治性低氧血症。呼吸功增加、呼吸窘迫或二氧化碳潴留的证据可能被认为是APP的相对禁忌症，而APP的研究通常避免包括有这种发现的患者。

俯卧位引起的并发症很少见。在PROSEVA研究中，两组间在非计划拔管、咯血、主支气管插管或心脏骤停方面均无统计学差异。对8项随机对照试验的meta分析发现，行俯卧位的ARDS患者气管内管阻塞（RR，1.76；95% CI，1.24- 2.50）和压疮（RR，1.22；95% CI，1.06-1.41）的发生率较高。APP也是安全的，研究表明，并发症的风险没有增加，也没有轻微增加皮肤破裂、脱线、背痛或全身不适的发生率。

仍然存在的问题和未来的发展方向

早期肺损伤的病理生理学特征和ARDS的进展仍不完全清楚。动物模型表明，早期俯卧位可能有助于尽量减少肺损伤的进展；然而，这仍然是一个不确定的临床领域。对新兴成像技术的进一步研究，包括电阻抗断层扫描，区域通气指标的CT扫描量化和超极化肺MRI，可能有助于临床医生更好地了解俯卧位的生理特征和优化该技术的临床应用。

关于在ARDS中进行俯卧位的最佳时机和实施仍有几个临床问题。俯卧位的最佳持续时间尚未确定，建议12-16小时/天或更长时间。目前还不清楚何时停止俯卧位。在PROSEVA研究中，在转为仰卧位4小时后，氧合指数＞150，同时PEEP＜10cmH2O、FiO2＜60%时，停止俯卧位，但目前存在不清楚的一点，就是之后继续俯卧位锻炼是否能带来额外的好处。此外，这些标准不适用于低氧血症较轻的患者，即在俯卧位开始时，PaO2与FIO2的比值为> 150 mm Hg。至少，我们建议继续进行，直到气体交换得到明显改善，氧气需求减少，临床病程出现全面改善。

关于最佳患者群体、APP使用的时间和持续时间仍存在不确定性。试验和met分析表明，APP对需要高流量鼻导管氧疗的患者有益；然而，这些研究并不是专门为或为确定最佳患者群体而设计的。APP的临床试验应用了不同的持续时间，这通常基于患者的耐受性，使得治疗持续时间未知。最后，目前关于APP有效性的数据仅限于COVID-19患者。APP的研究应该用于其他原因引起的急性低氧性呼吸衰竭，以确认不同疾病状态下的临床益处。

结论

使用俯卧位对急性低氧性呼吸衰竭和ARDS患者有许多生理益处。尽管历史上作为难治性低氧血症的抢救治疗，但在该患者群体的随机对照试验中确定的死亡率获益后，俯卧位成为ARDS的护理标准。在整个COVID-19大流行期间，俯卧位已被广泛应用，并对无ARDS的急性低氧性呼吸衰竭患者进行了研究，包括非插管患者，一些研究显示了有意义的临床效益，包括减少机械通气率。管理低氧性呼吸衰竭患者的临床医生应该明确了解俯卧位的生理特征和临床益处，并准备在急性低氧性呼吸衰竭和ARDS中进行应用。