心脏手术围术期的ARDS：预测、诊断、预后、管理和未来方向

来自国际性、多中心、前瞻性研究的LUNG SAFE研究(了解严重急性呼吸衰竭对全球影响的大型观察性研究)的数据显示，严重ARDS患者的死亡率高达46%。目前柏林对ARDS的定义是根据急性发作的双肺浸润影来描述综合征，不能用心衰过液体过负荷来完全解释这种症状(Table 1)。

然而，心脏手术后发生ARDS的住院患者，排除心脏对气体交换恶化的影响是很难做到的。与其他原因引起的ARDS相比，心脏外科术后ARDS的预后可能更差，因为心脏病患者受心血管疾病(还有其他几个潜在的)严重负担的影响。此外，心脏手术后ARDS的发生相对常见，其管理是一个挑战，因为传统ARDS患者使用的治疗方案(例如俯卧位)在心脏手术后可能不宜使用。因此，心脏手术围手术期的ARDS应收集更多的特征和临床研究，以便临床医生更好地了解其临床特点，并确定改善预后的最佳策略。本文结合了心脏手术后ARDS的特殊方面，综述了心脏围手术期的ARDS最新知识、现况、治疗方法。

心脏外科患者的ARDS：概况

心脏外科中ARDS的认识现状及差距

本综述中，对PubMed进行了检索，检索时间为2020年9月19日，检索词组合如下：“ARDS”和“心脏手术”，该搜索仅限于以英文发表的关于成年人的文献。图1(Fig 1)显示了简化搜索的结果。尽管这项研究并不是一个恰当的系统综述( ARDS的话题与术后肺部并发症等重要关键词重叠 )，但它证实了作者的初步假设，即使心脏术后ARDS尚未得到充分的研究，但值得进一步探讨.

术后ARDS的危险因素和发生率

目前柏林定义列出了与ARDS诊断相关的13个危险因素（见Table 1），然而该列表不包括高危外科患者，尽管在文献中已经很好地描述了这种风险。一项针对高危手术患者( 1 562例患者，其中 480例 [占队列的 30.7 % ]接受了心脏手术 )的多中心队列研究的二次分析报告了术后ARDS发生率为7.5 %。作者确定了以下9个独立预测术后ARDS的因素：脓毒症、高危主动脉瓣狭窄、高危心脏手术、急诊手术、肝硬化、住院、呼吸频率增加、吸入氧分压(FiO2)>35%、氧饱和度<95%。要确定哪些特征与这种风险有关仍然具有挑战性，因为只有有限的临床研究报告了这方面的数据。既往心肺疾病并伴有多次输血似乎是术后ARDS风险的主要因素。然而，从这些研究中得出结论是具有挑战性的，因为这些研究包括具有不同临床特征的患者；关于术后ARDS发生率差异很大的小样本数据(12-108名患者，平均41名)；采用不同的诊断标准；以及发表的时间跨度为20年(1996-2016)。最近一项多因素回归分析的回顾性研究( 3 946例患者 , ARDS发生率1.15 %)确定了术后ARDS的以下预测因素：既往和/或急诊和/或复杂心脏手术(后者定义为同时行冠状动脉移植术和瓣膜置换术或多瓣膜手术 )和输血> 3个红细胞( RBC )单位。最近的另一项研究报告显示，主动脉夹层修补术患者术后ARDS发生率(15.9%)，但术前未发现危险因素。需要更多的研究来确定心脏手术后ARDS的危险因素，并采取措施降低其发生率。

心脏外科ARDS诊断的挑战

对于心脏手术后发展为ARDS的患者，由于先前存在心肺合并症，评估肺水肿的评估变得极具挑战性。因此，轻度损伤有可能导致中/重度ARDS表现。值得注意的是，柏林定义删除了肺动脉楔压(PAWP)的标准，因为观察到，进入综合重症监护病房(ICU)的ARDS患者中，有不可忽略的数量表明PAWP增加。例如，在一项具有里程碑意义的随机对照试验(RCT)中，根据来自肺动脉导管的数据分配到治疗的ARDS患者中，几乎三分之一的PAWP值>18mmHg。这一发现强化了心脏对ARDS病例中发生的肺水肿的影响程度是具有挑战性的，即使是在有经验的临床医生根据RCT的严格标准做出诊断的情况下也是如此。有趣的是，Kogan等人的研究表明，柏林定义的引入使心脏手术后ARDS患病率(1.15 %)与以前定义(1.14 %)相似。综上所述，心脏手术后的这段时间是发生ARDS风险增加的时期，患者的比例保持不变。心脏手术后ARDS的诊断有独特的挑战，因为在大多数患者中，不能排除心功能不全的影响。

降低心脏手术后ARDS发生率的临床实践

尽管术前有肺部疾病和/或心功能障碍的患者可能有更高发生ARDS的风险，但临床医生应牢记这些因素并非总是可以改变的。广泛的左心室(LV)合并症对肺功能有负面影响。左心瓣膜疾病、低左室射血分数和晚期左室舒张功能不全都会导致左心室舒张末压力增加和左心室顺应性差，并向后反射到肺部。相反，术中和术后有一些可修改的因素可以优化，以帮助将ARDS的发展风险降至最低。手术直接损伤(例如，胸膜打开和使用牵引器及肺操作)和使用体外循环(CPB)通常被认为是术中引发肺部炎症的因素。同时，减少围手术期肺损伤的手术和灌流策略(例如微创手术和使用微型化的体外循环)都得到了发展。从心脏手术麻醉师和重症医师的角度来看，有一些关键方面可能有助于降低心脏术后ARDS的发生率(Table 2 )。特别是，下面讨论了以下内容:

机械通气的优化

心脏手术患者经常暴露在肺部疾病的危险因素中。吸烟史在患者中很常见，心脏瓣膜疾病和/或收缩或舒张期功能障碍等情况可能会导致肺静脉淤血，从而降低肺泡-毛细血管膜的效率。使用小潮气量( TV )是ARDS患者通气的”口诀”。一项荟萃分析表明，在没有ARDS的患者中，使用低TV的肺保护性通气策略也与临床结果的改善有关。然而，PRe-VENT (无ARDS患者的保护性通气治疗) RCT显示，在无ARDS的ICU患者中，相对于高TV策略(预测体重8 ~10 mL/kg )，低TV策略(预测体重4~ 6 mL/kg )并没有改变无呼吸机天数。

有关心脏手术患者VT和呼气末正压(PEEP)的最佳组合的文献似乎有限。很少有高质量的研究( 6个RCT )对心脏手术患者使用不同的TV和PEEP组合进行过研究(见Table 3 )，但由于这些研究相对陈旧，样本量较小( 25-149名患者,平均 61人 )，且多集中于实验室指标(例如细胞因子的变化 )，很难得出最佳TV和PEEP组合的结论。除了这些小而不同的随机对照试验，2012年公布的一项大型观察性研究(3,434名心脏手术患者)根据TV将人群分为以下三组：<10ml/kg，10-12ml/kg，和>12ml/kg。研究发现，接受更大VT的患者，将会增加器官功能障碍的发生和延长ICU住院时间。

心脏手术患者MV管理中另一个独特的方面是采用开放的肺通气策略，包括CPB期间机械通气的维持，以及使用更大的PEEP水平( 8cmH2O )。在这方面，近期PROVECS (开放肺通气保护策略在心脏手术中的应用) RCT ( 488例患者)显示，与常规治疗相比，开放的肺通气策略并不能降低术后肺部并发症的发生率。此外，亚组分析中，研究发现尽管开放肺通气在短期内改善了背侧通气性，但这种益处并不持续，并且与更高的血浆肺上皮损伤生物标志物相关，提示肺膨胀过度。在术中“开胸”的情况下，开肺策略可能会导致肺膨胀，而对照组的肺泡复张已经达到最大。

最近的荟萃分析和对LAS VEGAS(手术全麻期间的呼吸管理评估)研究的后倾向性得分加权分析表明，驱动压(平台压和PEEP之间的差异)是与全身麻醉后肺部并发症相关的最重要的因素。这一发现并不令人惊讶，因为驱动压是对ARDS患者死亡风险进行分层的最佳变量。在心脏外科手术患者中，特别是在术中开胸下(胸壁力学改变)，如何确定最佳的驱动压并最终确定更高并发症/死亡风险的界值仍是一个难题。尽管如此，在术中和术后保持尽可能低的驱动压、低TV(基于预测体重)和最佳PEEP水平似乎是合理的。应鼓励使用表格( 或者是其他工具 )计算正确的TV。虽然这一数值并不适合所有患者，但在没有禁忌症的情况下，在所有心脏患者中围手术期都可以合理地实施这一策略。在不久的将来，另一个值得进一步研究的问题是单肺通气( OLV )的使用，这在微创心脏手术中尤为重要。而对于心脏手术的麻醉医生来说，OLV代表着一个新的挑战，关于心脏手术中最佳的术中OLV管理的证据仍然缺乏。

限制性输血策略

心脏手术围术期输血发生率很高。输血的危险因素可能与术前准备(例如，术前贫血、急诊手术、抗血小板治疗)、术中(如体外循环相关凝血障碍、低体温）、或术后情况(如血液稀释、出血)有关。虽然一些危险因素是不可改变的，但其他的可以在围手术期优化。例如，术前贫血的处理可以减少心脏手术后红细胞输注和不良后果的发生；最近的一项研究强调了术前静脉注射铁(>600mg)和/或大剂量促红细胞生成素(>80000 U)的作用。作者指出，有了这样的术前管理，血红蛋白显著增加，输血可能性和输血次数将会减少。

输血相关急性肺损伤(TRALI)是成分输血的严重并发症，其发病率和死亡率在不断增加。通常在输血后6小时内发病，其病理生理学特征是：与先前存在的危险因素(如年龄、炎症、接触异物)有关的“第一次打击”和与输血成分有关的“第二次打击”。这种“第二次打击”可能会因输血次数、血液成分类型、血液保存时间、使用女性血浆供者、血浆中抗体和活性脂质的存在而造成不同程度的损害。不幸的是，使用不同的定义和诊断标准，TRALI的报告发病率( 每例输血患者0.08%~8 )变异了100倍。最近，关于TRALI的共识发布了，并将其分为以下两类：1型(无易感因素)和2型(一个或多个风险因素或轻度以上ARDS)。CPB具有特殊性，因为它与外来物质接触，触发补体激活、促炎细胞因子的释放和白细胞的激活。这种炎症状态可能在一定程度上导致肺泡毛细血管膜通透性增加。在这种复杂的环境中，很难将心脏手术后的肺功能不全完全归结为单一机制，即TRALI或其他形式的渗透性水肿。更多的输血会导致更糟糕的肺部情况，其假设应该进行验证，因为在不同的输血诱因下进行的RCTs的结果并不完全支持这一假设。事实上，TRACS试验发现，不限制输血组1%的患者发生ARDS，而限制性输血组有2%的患者发生ARDS。同样，Koch等人发现红细胞压积为28%的患者接受输血(5.4%)与24%的患者(6.3%)相比，肺部并发症的发生率没有显著差异。TiTRE ( 输血指标阈值降低 )试验显示限制性输血组13 %的患者出现肺部并发症，而不限制输血组12 %的患者出现肺部并发症。最后，TRICS试验没有直接测量与肺相关的结果。但是自由输血患者的MV时间稍短(p=0.05)。然而，必须强调的是，这些观察结果仅限于红细胞输注的影响，而不是扩展到其他成分(血浆和血小板)的输注。在心脏手术的设置中应采取旨在降低TRALI风险的措施，包括术前纠正贫血、避免过度血液稀释和液体超负荷以及仔细控制围术期出血。也有人建议避免CPB或限制其持续时间。其中，实施“输血束”可能有助于减少所有血液制品的输血量。现有证据表明，与自由输血策略相比，限制性输血策略并不逊色。

减小机械通气的影响，优化血流动力学

ARDS治疗策略的局限性往往与心血管的影响有关，例如，俯卧位(稍后将详细讨论)。在此背景下，MV对RV功能的影响占主导地位，尽管在根据ARDS的严重性讨论可供选择的治疗方案时，这方面尚未得到足够的重视。应考虑对ARDS患者进行RV保护，对于心脏手术后出现呼吸功能障碍的患者，RV保护可能变得至关重要。一般来说，右心室不仅对前负荷高度敏感，而且对后负荷的快速增加也高度敏感，例如，由缺氧、酸中毒和/或高胸腔内压力引起。右室后负荷时对急性心肌梗死的代偿能力较差，随着右室收缩末期容量的增加，右室逐渐失代偿。此外，衰竭的右心室心肌壁应变延长，最终超过LV肌纤维应变的持续时间。其结果是，右室收缩末期压力高于左室，导致室间隔反常运动，左心室充盈减少，最终导致左心室每搏量减少。超声心动图早期发现右室功能障碍对建立及时的心血管支持或合理的MV设置具有重要的临床意义。MV期间静脉回流量的减少，特别是使用高PEEP时，可能导致补液过量。血流动力学优化的一个基石是，通过液体给药所追求的心脏指数的增加不应与血红蛋白水平和血氧饱和度的显著降低相结合。事实上，如果血红蛋白水平下降，氧合作用恶化，即使心脏指数显著增加，也可能不会改善氧输送。这可能在心脏手术中频繁发生，因为患者常因CPB的使用而发生血液稀释。此外，重要的是要考虑到心脏手术患者经常经历微循环水平的改变。例如，舌下显微技术(例如侧流暗视野)在体外循环和非体外循环心脏手术中均显示了舌下微循环水平受到了显著的损害。似乎有理由认为，微循环障碍发生在不同的区域，且还涉及肺部。这种微循环改变是所谓的”血流动力学不一致”的基础，在这种情况下，为了纠正系统的血流动力学指标而经常进行复苏，由于大循环与微循环的不协调，不能有效地改善微循环灌注。不幸的是，心脏手术后血液动力学不稳定是很常见的，特别是由于CPB后的血液稀释导致红细胞充盈的毛细血管丢失和红细胞与组织之间的扩散距离增加。此外，由于全身血管阻力增加和/或全身浮肿的存在而导致的微循环血流停滞进一步减少了氧输送。当微循环改变严重时，不能通过纠正全身血流动力学变量或改善MV来管理和解决血流动力学。因此，可考虑进一步研究药物和辅助治疗方法(例如，正性肌力药和血管活性药物以及抗炎策略，例如血液净化技术)。

心脏外科患者的ARDS：治疗方案

对于ARDS患者的治疗，已经提出了几种方案并进行了大量RCT研究，但并非所有方案在心脏外科围手术期都是可行的。由于证据并非来自于心脏外科术后发生ARDS患者的研究，本综述将简要讨论每种治疗方案，并着重讨论可能支持(或不支持)使用这些治疗方案的心脏病患者的特点。

无创呼吸支持

无创呼吸支持在成人ARDS患者中的作用仍存在争议，可能主要是轻度ARDS患者从中获益。在急性呼吸衰竭的支持治疗方案中，经鼻高流量氧疗(HFNO)是侵入性最小的一种方式。它在临床上的应用有不同的观点。例如，在一项RCT中，HFNO的使用降低了心脏术后住院时间和ICU再入院的风险。相反，有更大的研究显示，HFNO在降低心脏手术后再插管风险方面的作用更值得商榷。

持续气道正压通气和/或无创通气(NIV)已被建议用于改善心脏外科病房的氧合，以防止再次插管和治疗心脏手术后的术后肺部并发症。在最近的Meta分析中，Wu等人分析了9项RCT ( 830例患者)，表明心脏手术后预防性使用NIV可减少住院时间和ICU住院时间，在心肺并发症方面无差异。然而，纳入的研究是异质的；6项研究使用持续气道正压通气，3项研究采用双水平气道正压通气。此外，在该分析中，气道压力、治疗时间和干预类型有很大差异。因此，不应将结论视为确定性结论。值得注意的是，NIV也被建议用于ICU后病房，可能导致出院后急性呼吸衰竭患者更好的氧合。在心脏手术患者中考虑NIV的使用是合理的，特别是考虑到对左心室的潜在的血流动力学影响；然而，对于任何正压通气的使用，建议监测其对RV性能的影响。

神经肌肉阻滞

一项具有里程碑意义的RCT发现，在中重度ARDS患者(PaO2/FiO2<150)的住院患者中，使用神经肌肉阻滞剂(NMBA)顺式阿曲库铵48小时可以改善校正后的90天存活率，减少呼吸机使用时间，而不会增加肌无力。然而，这类益处是否受到两组给药剂量不同的影响仍存在争议。因此，我们进行了ROSE(全身早期神经肌肉阻断的再评估)RCT，并比较了使用顺式阿曲库铵深度镇静的患者与使用较轻镇静目标的患者。研究发现，两组患者的住院死亡率几乎相同，在3个月、6个月和12个月的随访中，结果也是相似的。此外，与对照组患者相比，NMBA组患者在住院期间活动减少，心血管不良事件增多。因此，最近的证据不支持在ARDS患者中使用NMBAs，特别是在可能追求轻度镇静目标的情况下。此外，对于心脏手术后发生ARDS的患者使用NMBAs尚无明确的证据。在这种情况下，NMBA的潜在好处和危害的证据是相当间接的。因此，在缺乏有力理由的情况下，将NMBAs的使用限制在需要更深镇静的中重度ARDS患者中是合理的。

俯卧位

具有里程碑意义的PROSEVA试验表明，每天保持大约16小时的俯卧位可以改善中重度ARDS患者(PaO2/FIO2<150)的预后。试验显示俯卧组的28天死亡率减半(俯卧位组为16.0%，仰卧组为33%)。同样，未经校正的90天死亡率在俯卧组为24%，仰卧位组为41.0%。值得注意的是，死亡率的降低似乎并不是受呼吸改善的影响，正如一项分析所示，作者根据PaCO2和/或PaO2 / FIO2比值变化显示生存率无差异。与此相反，俯卧位组( 俯卧位组12 vs 10对照组 )的心血管功能得到改善，无心血管功能障碍的天数显著增加，28天内心跳骤停( 6.8% vs 13.5%对照组 )的发生率降低一半。这并不令人惊讶，因为俯卧位对ARDS患者的右室显示了积极的减负作用，显著降低了右室/左室舒张末期面积比和三尖瓣返流的发生率。减负后左室舒张末期容量增加，心率减慢，但心脏指数得到改善。尽管俯卧位对中重度ARDS患者心血管功能有一定的改善作用，但由于胸骨切开术，这种选择可能成为心脏外科手术患者面临的问题。然而，心脏手术后ARDS患者的俯卧位已有报道。一项回顾性研究包括术后 3天(中位数)患者，平均PaO2 / FIO2比值为87。俯卧位结束时，PaO2 / FIO2比值改善至194，仰卧位复位后1小时PaO2 / FIO2比值略有下降( 146 )，而俯卧位24小时后再次升高( 184 )。另一项回顾性研究报告127例心脏手术后3 ~ 4天的急性呼吸衰竭(不仅仅是ARDS )患者的俯卧位经验，PaO2 / FIO2比值在140左右。尽管这些研究没有报告与俯卧位相关的严重并发症，但回顾性研究中并没有得出关于心脏手术后进行俯卧位的安全性的确切结论。总之，心脏手术后的俯卧位可能是可行的，但应该由准备充分的团队进行。

高频振荡通气（HFOV）

正如2项RCT（OSCAR试验和OSCILLATE试验）所示，尽管Meta分析显示在氧合指数低( < 64 )的患者中引入HFOV时有可能改善生存。但OSCILLATE试验使用了更高的HFOV靶点，并在干预组中发现了更高的血管升压药使用和更高的死亡率。Guervilly等人的研究表明，在平均气道压力增加5、10和15cmH2O的范围内，从常规通气转向HFOV，显著增加了RV功能障碍和/或衰竭患者的数量，而这些变化通过恢复常规通气而逆转。由于目前尚无证据支持ARDS患者使用HFOV，并从心血管角度考虑其负面影响，故本综述作者认为不应在心脏手术后实施HFOV。

体外CO2清除和体外膜肺氧合

在体外二氧化碳清除( ECCO2R )方面，SUPERNOVA试验显示中度ARDS患者可以安全地进行ECCO2R，从而减少TV和驱动压。作者没有报告任何不良事件，死亡率为27%，低于预期。体外膜肺氧合(ECMO)对ARDS患者的治疗仍存在争议。CESAR试验的结果令人鼓舞，但随后的EOLIA试验令人失望。尽管ECMO组有更好的结果迹象，但后者的RCT被提前停止，并因对照组(28%的患者)与ECMO的高交叉率而受到批评。考虑到心脏外科手术中体外循环的丰富经验和专业人员的存在，ECCO2R和ECMO可能分别是中重度ARDS患者的合理选择，但需要更多的数据。值得注意的是，几种ECMO策略可以在心脏中心(静脉-静脉或静脉-动脉；经外周静脉或中央插管)的专业知识下使用，这应该被认为与临床情况有关，包括RV功能障碍的存在。然而，这些策略使患者面临插管和全身抗凝的风险，在心脏手术围术期开始全身抗凝时，应考虑出血和输血的较高风险。

肺复张和PEEP升高

对ARDS进行了大量研究的另一种治疗策略是采用肺复张和PEEP上调。最近的ART试验表明，与低PEEP相比，肺复张和PEEP滴定增加了28天的死亡率。在干预组中，血管升压药启动/升级所需的时间或1小时内出现低血压的次数显著多于对照组(干预组35%vs28%对照组)。值得注意的是，最近的荟萃分析对常规使用较高PEEP和/或肺复张在所有ARDS患者中的作用提出了质疑。本综述中未发现心脏术后ARDS患者使用肺复张的研究。一项在择期心脏外科非ARDS患者中进行的研究显示，在CPB和ICU住院期间进行的两次短暂的肺复张操作改善了氧合，减少了肺不张，且效果一直持续到ICU出院。然而，这些患者没有经历ARDS，且血流动力学是稳定的。因此，由于最近的数据不支持肺复张和积极上调PEEP，在心脏手术背景下，临床医生对心功能障碍患者，特别是右心室功能障碍患者，应非常谨慎地使用此类方法。事实上，肺容量的增加和PEEP的升高可能会改善气体交换，但代价是增加RV后负荷。重要的是，肺复张可能会造成严重的心血管后果，即使在血量正常或高血容量的条件下，Nielsen等人在肺损伤猪的研究中展示了这一概念。值得注意的是，PEEP升高通常是在没有肺复张的情况下进行的，作为对PaO2/FiO2比率恶化的临床反应。本综述的作者建议，当PEEP水平升高时，如果PaO2/FiO2没有改善，临床医生应该注意是否存在由于卵圆孔(PFO)开放而导致的显著的心房间分流。Mekontso Dessap等人研究显示，与无PFO的患者相比，这些患者对PEEP从5增加到10和15cmH2O的反应不明显。

吸入一氧化氮(iNO)

目前ARDS患者不支持iNO。Meta分析显示，尽管氧合的短暂改善，iNO与无呼吸机天数、机械通气持续时间、多器官衰竭的改善、生活质量、ICU或住院时间或成本效益的差异没有关联。此外，iNO增加了肾损害的风险。尽管缺乏数据，但在术后ARDS合并RV功能障碍/衰竭患者中考虑iNO以减少分流并非是不合理的。然而，临床医生应该牢记，心脏病患者肾脏损伤的基线风险更高，而iNO可能会进一步导致肾功能恶化。

结论

心脏手术后ARDS需要在多个方面(危险因素、诊断、治疗选择)进行更多的研究。预防肺损伤似乎至关重要，需要更好地描述危险因素。避免围手术期过度输血、通气和血流动力学的优化似乎是最易改变的危险因素。对于心脏手术后发生ARDS的患者，体外循环支持可能是有经验的区域中心的有效选择。NMBAs、俯卧位和吸入iNO的使用可以在个案的基础上加以考虑，而积极的肺复张和高频振荡通气可能应该避免。

本文荟萃自J Cardiothorac Vasc Anesth. 2022 Apr; 36(4): 1169–1179.，只做学术交流学习使用，不做为临床指导，本文观点不代表数字日志立场。