从基础到临床:神经系统急重症中的呼吸衰竭

2017-05-30 20:05 来源:丁香园 作者:在其
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在一些迅速进展的神经系统疾病中,正常呼吸可能受到影响,从脑干到肌肉的任何一个神经性功能障碍都可能改变呼吸力学。在一些紧急情况下,神经科医师可能是最先接到此类呼吸困难患者的人。

为此,来自梅奥诊所的 Eelco F. M. Wijdicks 博士对神经系统急重症中的呼吸衰竭作了综述,并发表在最近的 Annals of Neurology 杂志中。该综述主要介绍了急性神经系统疾病中呼吸衰竭的病理生理基础、临床判断、辅助检查意义,并为急性呼吸衰竭的管理提供了实践性评估和指导。下面我们一起来全面学习一下。

(一)呼吸衰竭的中枢机制

  1. 延髓病变

    产生呼吸的中枢主要位于延髓,向呼吸肌发出信号,接受来自化学感受器和肺部机械感受器的反馈。控制呼吸节律的神经元位于两侧腹侧呼吸组的延髓疑核,两者所导致的呼吸衰竭表现不同。

    • 腹侧呼吸组(VGR)包括吸气和呼气神经元,驱动脊髓呼吸神经元支配肋间和腹壁肌肉还有上气道肌肉。研究已确认了前包钦格复合体的关键作用,复合体中抑制性神经元在触发中枢性窒息中起着重要作用。

    • 疑核发出神经支配软腭、咽和喉的扩张肌。在急性脑干病变中,疑核受累导致呼吸力功能障碍。因此疑核受累患者更易表现为无法清除分泌物和维持气道的开放,比急性中央呼吸暂停综合征更常见。

  2. 脊髓病变 

    在急性脊髓病变中,中高位颈髓和膈运动神经元以上水平受累会引起呼气肌和吸气肌完全麻痹,需要立即机械通气。C5 以下的病变不影响到横膈的神经连接,但由于腹壁和肋间肌受累呼气力明显减弱。在疾病急性期,交感神经中断迷走神经占主导,导致气管支气管分泌物增加,有可能阻塞气道。此外,副交感神经不受抑制可能促使气道收缩。

(二)呼吸衰竭的外周机制

膈肌是负责吸气的主要肌肉。吸气时,膈肌向下收缩,肺扩张,胸腔增长,肋骨上升,胸廓增宽。空气进入肺依赖于呼吸负荷(吸气阻力总和,包括胸壁和肺阻力、呼气末正压)。胸锁乳突肌和斜方肌(受第Ⅺ对颅神经和脊髓 1、2 段支配)、肋间外肌(受脊髓胸段支配)也可提供吸气的力量,膈肌麻痹时将动员这些辅助肌肉。

当出现膈肌麻痹时,膈顶上升到呼气位置,肺容量减少。呼吸肌一般不会单独受影响,急性神经源性疾病造成的麻痹可能还会影响吞咽、味觉、咽和喉部肌肉。两个肌肉系统可能同时被影响,但口咽障碍通常先于明显的呼吸衰竭。

呼气主要是由于胸廓回弹和肋间内肌的作用(胸段 1-2),腹壁肌肉(胸段 7-12)也有辅助作用,可协助产生有力的呼气和咳嗽。由于腹壁协助咳嗽,因此腹壁肌肉麻痹将导致咳嗽无力,呼吸道分泌物无法清除,易继发肺部感染、呼吸衰竭。

(三)呼吸衰竭病理生理学

肺功能检查可以提供吸气肌肌力的有关信息,在临床常用。膈肌无力患者肺活量(VC)和压力减小。异常值通常小于正常基线值 50% 以上(正常值 = 40–70 ml/kg 或 3-5L)。

最大吸气压(PImax)是指在残气位气道阻断时用最大努力吸气能产生的最大吸气口腔压力(正常 =-100 cmH2O),最大呼气压(PEmax)是指在肺总量位气道阻断后用最大努力呼气所能产生的最大呼气口腔压力(正常 = 80 cmH2O)。最大呼气压的测量是对有效咳嗽能力的一个重要评估。

最近关于格林巴利综合症(GBS)的研究表明 ,经鼻吸气压是较传统呼吸量测量更为敏感的评价肌无力恶化的指标 。经鼻吸气压力在急性口咽障碍和上气道萎陷患者中是否可靠尚待分晓。

(四)急性呼吸衰竭的临床识别

呼吸衰竭可导致患者烦躁、憋闷、心动过速(>100 次/分)、呼吸急促(>20 次/分)、胸锁乳突肌或斜角肌收缩、言语断续,有时出现反常呼吸。

口咽肌肉无力患者由于存在唾液的吞咽困难,尤其需要警惕急性呼吸衰竭,口腔大量唾液咽下是导致呼吸衰竭一个重要危险因素,还存在窒息风险,需引起临床重视。

警惕反常呼吸!部分患者可能会出现明显的胸腹不同步。正常吸气时,膈肌下移推动腹内容物向下向外,肋缘提升向外,举起胸和腹,因此腹部和胸部扩张是同步的。出现急性机械性呼吸衰竭时,胸部与腹部扩张不协调,出现反常呼吸或胸腹矛盾呼吸(胸部扩张而腹部塌陷)。此类反常呼吸最常出现在膈肌瘫痪患者。

反常呼吸还可出现在急性低位颈胸段脊髓损伤,其与膈肌麻痹所致反常呼吸表现不同,在体位变化时最明显,如图 1 所示。

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图 1 膈肌麻痹和急性低位颈胸段脊髓损伤时的呼吸变化。1)正常情况下,吸气时,胸和腹向外扩张,膈肌收缩向下;直立位和仰卧位时没有明显差异。

2)膈肌麻痹时,膈肌不动或由于辅助肌收缩而 向上移动;反常呼吸在仰卧位时更明显(胸部扩张而腹部塌陷),因为在这个位置辅助肌不起作用。

3)急性低位颈胸段脊髓损伤时,膈肌可收缩,但没有肋间肌和腹肌的收缩,因此导致胸部向内的运动,这在仰卧位时得到改善,因为腹腔脏器可以推升横膈,这种推升的效果也可用绑腹带而达到。

(五)引起呼吸衰竭的神经系统急重症

急性机械性呼吸衰竭常见原因见图 2。

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图 2 呼吸力学的中枢和外周解剖组成,及相关急性机械性呼吸衰竭疾病谱。图中包括主要的呼吸核、疑核、膈神经、神经肌肉接头和膈肌。

  1. 中枢病变:急性卒中、急性脱髓鞘性疾病或中枢神经系统感染均能导致急性延髓背外侧损伤。脊髓灰质炎可导致脊髓与延髓受累;西尼罗病可能引起脑干或脊髓前角病变。急性外伤性脊髓损伤为脊髓相关呼吸衰竭最常见的原因。

  2. 神经肌肉疾病:重症肌无力和 GBS 可以急性呼吸衰竭为主要表现。重症肌无力危象可发生在 20%-40% 的住院患者中。GBS 患者中近 50% 有面部和口咽肌肉受累,呼吸衰竭发生在约 20%-30% 患者中。

  3. 膈神经损伤:膈神经损伤可能导致明显的呼吸困难,并使患者不能平躺。许多膈神经损伤无法解释,可能由于神经肌肉萎缩(与肩部肌肉剧烈疼痛有关)、神经受牵张损伤、臂丛神经病变等。部分膈神经损伤可能源于神经压迫,可能的病因有肿瘤(通常肺鳞癌)、动脉瘤(胸主动脉)、前胸部手术、锁骨下或颈内静脉置管、带状疱疹感染、脊椎按摩等。

  4. 长期机械通气后膈肌萎缩

  5. 破伤风与肉毒中毒:发展中国家,因破伤风和肉毒中毒而发生的急性神经肌肉性呼吸衰竭仍然很普遍,但在多数发达国家少见。

(六)膈肌功能的检查

膈肌功能的检查临床少用,但在一些情况下有重要意义。

神经生理学检查包括膈神经电刺激与肌电图。膈神经位于胸锁乳突肌后缘下方,可以轻易被一次或多次刺激。还可进行膈肌针肌电图(EMG)。上述两种检测方式可能区分肌病、肌无力综合征或神经源性疾病。

目前最新的技术——膈膜超声成像能够提供动态的信息,也能提高膈神经传导测试的准确性,刺激后超声上可看见波动。这或许可以减少无膈膜功能障碍患者神经传导试验中假阳性结果。三者联合应用在 ICU 监测中有巨大潜力(图 3)。

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图 3 膈神经电生理学和膈膜超声。

(七)转入 ICU 和进行呼吸支持的指征与方法

患者一旦有呼吸窘迫的信号即需转入 ICU。大量口腔分泌物、呕吐、反复咳嗽但力弱者存在误吸危险,尤其是仰卧位。急性高位颈髓病变者,急需紧急插管和机械通气。格林巴利综合症(GBS)患者,根据其起病到入院的时间、是否存在面部无力或口咽障碍、肢体麻痹严重程度来综合评价插管的必要性。延髓肌无力快速出现(发病后 3 天内)预示着患者有高的呼吸衰竭风险。

  1. 口腔分泌物的管理:  在不那么严重的患者,分泌物的管理很重要,需要及时经常清理,可使用杨克氏吸引棒,也可以用抗胆碱能类药物进行管理,如莨菪碱片和三环类抗抑郁药物,两种药物都会在数小时内产生效果。然而,随着症状加重,这些措施的作用只是暂时的。

  2. 经鼻吸氧:经鼻吸氧要合理掌握流量,使血氧饱和度达到 90%-95% 为宜,同时需注意长时间吸氧可能引起神经肌肉性呼吸衰竭患者 CO2潴留,导致高碳酸血症性昏迷或突发呼吸骤停。

  3. 机械通气:任何呼吸衰竭或氧饱和度下降的患者,必须考虑机械通气,不论是插管还是非侵入性。

    • 插管时机:有一些明确的临床指征,如无法咳出分泌物、呼吸急促、大汗淋漓、血流动力学不稳定、异常动脉血气(低氧血症,早期高碳酸血症)等提示有插管指征。临床医师需密切观察病情,及时发现。若患者出现呼吸负担增加或有其他微妙迹象,如不安、焦虑、胸锁乳突肌收缩、鼻翼煽动、口张开,也应该预先考虑气管插管。

    • 肺功能检测:任何肺功能测试的下降有一定的价值,但这些主观意志性的测试结果还需进行仔细的评估。测试结果连续下降或 VC 达到 10-15 ml/kg 或 1L 、PImax 或 PEmax 由基线值下降 30-50%可作为提示病情严重的指征。在 GBS 患者,VC<20 ml/kg,PImax<-30 cmH2O,PEmax<40 cmH2O 也可以作为需机械通气的提示指征。

  4. BiPAP(双相气道正压通气):无创机械通气在病情稍轻患者中的作用和使用时机也还不明确。无创呼吸机可通过一个预设的吸气压力协助自主呼吸。BiPAP 的主要目标是维持足够的气体交换同时避免插管,在新近拔管的患者避免重插管。其局限性包括面罩紧贴舒适性不佳、患者无法休息睡眠、漏气及胃胀气。

  5. 高流量、鼻插管通气:被认为是代替 BiPAP 通气的另一种选择,可通过大口径双侧鼻塞提供每分钟 50L,吸入氧浓度 1.0 的氧气,但使用时必须谨慎,以避免快速高碳酸血症。BiPAP 对重症肌无力,ALS,慢性肌肉疾病(如自身免疫性坏死性肌病)导致的呼吸衰竭是有用的。对 GBS 则不可靠,因为 GBS 中膈肌无力太严重,仅有压力支持治疗是不够的。

  6. 气管切开术:需要 长期机械通气的患者需进行气管切开造口,也便于气道分泌物的管理,还可以避免气管插管相关的气管软化塌陷和插管后气管狭窄。多数高位颈髓创伤性损伤患者需要早期气管切开以减少呼吸道并发症。在许多神经肌肉疾病和严重疾病中,气管切开的时机还有争议,2 周内实施对死亡率几乎没有影响,但可以减少一些呼吸机相关肺炎。

    GBS 患者若无法将胳膊抬离床面或电生理学证据表明轴索变性时,很可能需要长时间机械通气;对于这些患者,应尽早考虑气管切开。重症肌无力患者,预计在开始免疫治疗后很快就会脱机和拔管,气管切开可以推迟。

(八)机械通气病人的脱机

在试图使患者脱机之前必须考虑到一些先决条件。GBS 患者机械通气可能需要很长时间,重症肌无力患者可能仅短期需要,急性脊髓疾病则可能是永久性。C2-C3 水平段脊髓损伤的患者膈肌功能可能恢复,然而完全高位四肢瘫痪的患者完全恢复自主呼吸的几率<5%,并且肯定超过一年。

对炎症性、脱髓鞘或感染后脊髓炎患者的脱机经验有限,恢复可能性多大也不清楚,主要依赖于损伤的程度和恢复的程度。在使用大剂量激素治疗后也可能可以脱机。GBS 患者机械通气预计需要数周到数月。

由于长时间插管会有并发症,所以应该尽可能早进行脱机,同时也避免不必要的早期气管造口。一旦 VC 达到 10 到 15 ml/kg,自主潮气量达到 7 ml/kg,即可开始脱机。

GBS 患者中 PImax 超过-50 cmH2O、VC 从插管前到拔管前提高 4 ml/kg 与成功的拔管关系密切,但这些肺功能的测量依赖于患者的配合,并且在插管期间测量十分困难,所以这些带有主观意志性的测量结果并不能视为一个明确的阈值,也没有哪一个单一的值能够预测拔管成功与否。

重症肌无力患者脱机之前,首先应明确肌无力症状恢复良好。此外,还要明确没有重大的肺部问题、没有显著的肺不张、胸腔积液,以及清理分泌物困难的临床证据。分泌物量和胸部 X 线片正常是急性神经肌肉呼吸衰竭患者成功拔管重要预测因素。肺功能测试可在一定程度上预测脱机,但不甚可靠。反映咳出分泌物的最大呼气压和腹部肌肉强度可能是成功脱机最好的预测因素。

拔管失败可能造成患者生理上损伤,但长时间通气也有伤害。如果没有稳定的状态,充沛的心肺功能,感染没得到效控制,没有足够的意识产生咳嗽,脱机不能启动。

总结

神经系统急重症中常会遇到呼吸衰竭的患者,部分疾病还可能作为主要症状,而这些疾病的死亡率与残疾率也颇高。充分了解相关的呼吸力学、疾病病理生理学及诊治的规范管理知识对这类疾病诊治十分重要。

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编辑: 杨丽立

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