摘 要：目的 探讨轻度亚低温治疗对中重度急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者氧代谢指标和血流动力学的影响。方法 将36例中重度ARDS患者随机分为观察组(轻度亚低温组，n=18)和对照组(常温组，n=18)。两组患者均给予综合治疗[处理原发病、小潮气量通气(气道平台压，Pplat<30 cm H2O)、俯卧位、镇静肌松及支持对症治疗等]。观察组在综合治疗24 h后给予轻度亚低温治疗，维持核心温度(肛温)34.0℃,对照组维持核心温度(肛温)37.5℃。比较两组患者治疗前(T0)和治疗后6 h(T1)、24 h(T2)、48 h (T3)的血流动力学指标[平均动脉压(MAP)、心脏指数(CI)]和氧代谢指标[氧合指数(PaO2/FiO2)、氧输送(DO2)、氧消耗(VO2)、氧摄取率(O2ER)、中心静脉血氧饱和度(ScvO2)、血乳酸(Lac)]。结果 观察组CI、MAP、DO2与治疗前比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组治疗后PaO2/FiO2(mm Hg, T2:140.6±11.6 vs. 110.5±9.8, T3:165.4±14.4 vs.110.5±9.8,P<0.05],ScvO2(%,T3:72.1±6.8 vs.62.8±5.9,P<0.05)较治疗前升高，O2ER(%,T2:26.4±2.4 vs. 35.3±3.6, T3:23.5±2.5 vs.35.3±3.6,P<0.05)、VO2[mL/(min·m2), T2:134.6±12.8 vs.182.4±19.4, T3:122.4±17.6 vs.182.4±19.4,P<0.05]、血Lac(mmol/L,T2:2.6±0.4 vs. 4.9±0.9, T3:1.8±0.2 vs.4.9±0.9,P<0.05)较治疗前降低；观察组治疗后O2ER(%, T2:26.4±2.4 vs. 32.8±3.8, T3:23.5±2.5 vs. 32.5±2.6,P<0.05)、血Lac(mmol/L,T2:2.6±0.4 vs. 4.1±0.6, T3:1.8±0.2 vs. 3.5±0.5,P<0.05)较对照组降低，PaO2/FiO2(mm Hg, T2:140.6±11.6 vs. 118.4±11.2, T3:165.4±14.4 vs.133.5±11.6,P<0.05)、ScvO2(%, T3:72.1±6.8 vs. 64.1±6.7,P<0.05)较对照组升高。结论 轻度亚低温治疗能改善中重度ARDS患者的氧合，但对氧供无明显影响，而氧耗降低，能改善患者氧供需平衡；对血流动力学无明显影响。
关键词:急性呼吸窘迫综合征(ARDS);轻度亚低温;血流动力学;氧代谢;
Effect of mild hypothermia on oxygen metabolism and hemodynamics in the
patients with moderate to severe ARDS
Li Yu-tang Lin Wen-wu Fan Hai-peng Yuan Zhi-hao
Guo Chun-wen
Liu Hai-jin Yan Hong
Emergency Department of Quanzhou First Hospital
Abstract：
Objective To investigate the effect of mild hypothermia on oxygen metabolism and hemodynamics in the patients with moderate to severe acute respiratory distress syndrome(ARDS). Methods 36 patients with moderate to severe ARDS were randomly divided into observation group(mild hypothermia group, n=18) and control group(normal temperature group, n=18). Both groups were given conventional treatment[primary disease treatment, low tidal volume ventilation(airway plateau pressure Pplat<30 cm H2O), prone position, sedation and paralysis and other supportive symptomatic treatment]. The observation group was given mild hypothermia intervention 24 h after comprehensive treatment, the core temperature(anal temperature) maintained at 34.0 ℃, and the core temperature(anal temperature) maintained at 37.5 ℃ in the control group. Hemodynamic parameters[mean arterial pressure(MAP)], cardiac index(CI) and oxygen metabolism indexes[ oxygenation index(PaO2/FiO2), oxygen delivery(DO2), oxygen consumption(VO2), oxygen extraction(O2ER), central venous oxygen saturation(ScvO2), plasma lactate(Lac)] were compared between the two groups before intervention(T0) and 6 h(T1), 24 h(T2), 48 h(T3) after intervention. Results There was no significant difference in CI, MAP and DO2 between before and after treatment in the observation group(P>0.05); PaO2/FiO2(mm Hg, T2:140.6±11.6 vs 110.5±9.8, T3: 165.4±14.4 vs. 110.5±9.8, P<0.05) and ScvO2(%, T3: 72.1±6.8 vs. 62.8±5.9, P<0.05) in the observation group after treatment were higher than those before treatment, while O2ER(%, T2:26.4±2.4 vs. 35.3±3.6, T3: 23.5±2.5 vs. 35.3±3.6, P<0.05), VO2[mL/(min·m2), T2: 134.6±12.8 vs. 182.4±19.4, T3: 122.4±17.6 vs.182.4±19.4, P<0.05] and Lac(mmol/L, T2: 2.6±0.4 vs. 4.9±0.9, T3: 1.8±0.2 vs. 4.9±0.9, P<0.05) were lower than those before treatment. O2ER(%, T2: 26.4±2.4 vs. 32.8±3.8, T3: 23.5±2.5 vs. 32.5±2.6, P<0.05) and Lac(mmol/L, T2: 2.6±0.4 vs. 4.1±0.6, T3: 1.8±0.2 vs. 3.5±0.5, P<0.05)decreased in the observation group compared with the control group, PaO2/FiO2(mm Hg, T2: 140.6±11.6 vs.118.4±11.2, T3: 165.4±14.4 vs.133.5±11.6, P<0.05) and ScvO2[%, T3: 72.1±6.8 vs. 64.1±6.7, P<0.05) increased in the observation group after treatment compared with the control group. Conclusions Mild hypothermia can improve oxygenation in the patients with moderate to severe ARDS. Oxygen supply remains unchanged, oxygen consumption decreases, oxygen supply and demand balance improves, and there is no adverse effect on hemodynamics.
Keyword：
Acute respiratory distress syndrome(ARDS); Mild hypothermia; Hemodynamics; Oxygen metabolism;
Abstract：
Objective To investigate the effect of mild hypothermia on oxygen metabolism and hemodynamics in the patients with moderate to severe acute respiratory distress syndrome(ARDS). Methods 36 patients with moderate to severe ARDS were randomly divided into observation group(mild hypothermia group, n=18) and control group(normal temperature group, n=18). Both groups were given conventional treatment[primary disease treatment, low tidal volume ventilation(airway plateau pressure Pplat<30 cm H2O), prone position, sedation and paralysis and other supportive symptomatic treatment]. The observation group was given mild hypothermia intervention 24 h after comprehensive treatment, the core temperature(anal temperature) maintained at 34.0 ℃, and the core temperature(anal temperature) maintained at 37.5 ℃ in the control group. Hemodynamic parameters[mean arterial pressure(MAP)], cardiac index(CI) and oxygen metabolism indexes[ oxygenation index(PaO2/FiO2), oxygen delivery(DO2), oxygen consumption(VO2), oxygen extraction(O2ER), central venous oxygen saturation(ScvO2), plasma lactate(Lac)] were compared between the two groups before intervention(T0) and 6 h(T1), 24 h(T2), 48 h(T3) after intervention. Results There was no significant difference in CI, MAP and DO2 between before and after treatment in the observation group(P>0.05); PaO2/FiO2(mm Hg, T2:140.6±11.6 vs 110.5±9.8, T3: 165.4±14.4 vs. 110.5±9.8, P<0.05) and ScvO2(%, T3: 72.1±6.8 vs. 62.8±5.9, P<0.05) in the observation group after treatment were higher than those before treatment, while O2ER(%, T2:26.4±2.4 vs. 35.3±3.6, T3: 23.5±2.5 vs. 35.3±3.6, P<0.05), VO2[mL/(min·m2), T2: 134.6±12.8 vs. 182.4±19.4, T3: 122.4±17.6 vs.182.4±19.4, P<0.05] and Lac(mmol/L, T2: 2.6±0.4 vs. 4.9±0.9, T3: 1.8±0.2 vs. 4.9±0.9, P<0.05) were lower than those before treatment. O2ER(%, T2: 26.4±2.4 vs. 32.8±3.8, T3: 23.5±2.5 vs. 32.5±2.6, P<0.05) and Lac(mmol/L, T2: 2.6±0.4 vs. 4.1±0.6, T3: 1.8±0.2 vs. 3.5±0.5, P<0.05)decreased in the observation group compared with the control group, PaO2/FiO2(mm Hg, T2: 140.6±11.6 vs.118.4±11.2, T3: 165.4±14.4 vs.133.5±11.6, P<0.05) and ScvO2[%, T3: 72.1±6.8 vs. 64.1±6.7, P<0.05) increased in the observation group after treatment compared with the control group. Conclusions Mild hypothermia can improve oxygenation in the patients with moderate to severe ARDS. Oxygen supply remains unchanged, oxygen consumption decreases, oxygen supply and demand balance improves, and there is no adverse effect on hemodynamics.
Keyword：
Acute respiratory distress syndrome(ARDS); Mild hypothermia; Hemodynamics; Oxygen metabolism;
急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是各种肺内或肺外原因如严重感染、创伤、休克及烧伤等导致肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤引起弥漫性肺间质及肺泡水肿，导致进行性低氧血症、呼吸窘迫为特征的临床综合征[1]。尽管ARDS治疗取得较大进展，但重症ARDS患者病死率仍高达40%～50%[2],临床上迫切需要有效的治疗方法。体外膜肺氧合(ECMO)替代肺功能，让肺休息，已成为重症ARDS治疗的有效措施，但由于费用和并发症等因素，限制了临床广泛应用。亚低温作为一种安全、有效、易于实施的脑保护方法已广泛应用于重症颅脑损伤患者。有研究[3,4]显示，亚低温能改善ARDS患者氧代谢。但对于肺部感染导致的中重度ARDS患者，现有证据[5,6,7]显示，在提高生存率的综合性救治(小潮气量通气+限制平台压，早期镇静肌松，俯卧位)基础上，观察轻度亚低温治疗对机体氧代谢和血流动力学的影响，目前尚少见报道。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料
采用前瞻性随机对照研究方法，选择2017年3月至2021年8月中国人民解放军联勤保障部队第910医院和泉州市第一医院收治的中重度ARDS患者36例。诊断符合2011年柏林会议制定的ARDS标准[8]。纳入标准：年龄18～70岁，肺部感染导致中重度ARDS[氧合指数(PaO2/FiO2)<150 mm Hg, 吸入氧浓度(FiO2)>60%, 呼气末正压(PEEP)>5 cm H2O]、诊断ARDS<1 d, 有创机械通气且无明显凝血功能异常者。排除标准：有肿瘤、烧伤、心血管相关疾病的患者，大剂量应用升压药维持血压[去甲肾上腺素>0.5 μg/(kg·min)]。按照随机数字表法将患者分为对照组及轻度亚低温组(每组各18例)。
1.2 伦理学
本研究符合医学伦理学标准，并经医院伦理委员会批准(解放军第910医院：医伦(2017)第33号；福建省泉州市第一医院：泉一伦(2018)215号],治疗方案征得患者和(或)患者家属知情同意。
1.3 治疗方法
患者入急诊科后留置桡动脉穿刺置管动态血压监测，锁骨下深静脉置管，经验性抗感染治疗，气管插管且给予呼吸机辅助呼吸，俯卧位治疗(>12 h),早期镇静肌松应用(咪达唑仑+瑞芬太尼，必要时顺阿曲库胺),纤支镜吸痰，维持内环境稳态，营养支持及对症治疗。治疗24 h后，对照组采用医用控温仪(ZLJ-2000I型，长春市安泰电子产品有限责任公司)维持肛温37.5 ℃。轻度亚低温组采用相同控温仪进行全身降温，2 h将患者的核心温度(肛温)降至34.0 ℃。本研究选择34.0 ℃的轻度亚低温方案治疗。轻度亚低温治疗48 h后，开始复温，并逐步减少镇静肌松药物剂量，使体温每4 h回升1 ℃,12 h时达到36.5～37.5 ℃。
1.4 机械通气
均采用容量控制(CMV)模式，小潮气量通气策略：降低潮气量(VT) 至6 mL/kg, 预测体质量(PBW)。PBW的计算方法[6]:男性PBW(kg)=50+0.91×[身高(cm)-152.4];女性PBW(kg)=45.5+0.91×[身高(cm)-152.4]。PEEP初次设定12 cm H2O,后续根据P-V曲线低位拐点之上1～2 cm H2O调整。目标气道平台压(Pplat)<30 cm H2O,若Pplat>30 cm H2O,以1 mL/kg的梯度降低VT至最低4 mL/kg, 同时逐步提高呼吸频率(RR),最高达35次/min, 以维持分钟通气量，调节FiO2水平，维持脉搏血氧饱和度(SpO2)95%左右，根据血气分析调整呼吸机参数。
1.5 心脏指数(CI)及氧代谢指标测定
采用床旁超声(Mindray便携式彩色多普勒超声DC-M9T)测量CI。经胸超声心动图(TTE):①左室流出道直径(LVOTD)测定，心脏探头置于胸骨左缘第3或4肋间，显示胸骨旁左室长轴切面，测量LVOTD。②左室流出道速度时间积分(LVOT VTI)测定：心脏探头置于心尖，显示心尖四腔切面，在此基础上稍微下压探头尾部，显示心尖五腔切面。选择脉冲多普勒(PW-Doppler)模式，采样区间置于主动脉瓣下方，记录LVOT频谱。描记频谱外缘得出LVOT VTI。③CI测定：心输出量(CO)=左室每搏量(SV)×心率(HR)=π×(LVOTD2)2×VTI×HR;计算患者体表面积(BSA),得到CI=CO/BSA。如TTE切面不理想，改经食道超声心动图(TEE):经食管中段主动脉瓣长轴切面测得LVOTD,经胃左心室长轴切面测得LVOT频谱，描记频谱外缘得出LVOT VTI。后计算得到CI;氧代谢指标：动脉氧含量(CaO2)=(1.34×Hb×SaO2)+(0.0031×PaO2)≈(1.34×Hb×SaO2);静脉氧含量(CvO2)=(1.34×Hb×SvO2)+(0.0031×PvO2)≈(1.34×Hb×SvO2)≈(1.34×Hb×ScvO2);氧输送(DO2)=CaO2×CI;氧消耗(VO2)=(CaO2-CvO2)×CI。氧摄取率(O2ER)=VO2/DO2。
1.6 观察指标及方法
记录两组患者性别、年龄、治疗前的急性生理学与慢性健康状况评估系统Ⅱ(APACHEⅡ)评分、氧合指数(PaO2/FiO2)。监测治疗前(T0)及治疗后6 h、24 h、48 h(T1、T2、T3)患者的血流动力学指标[平均动脉压(MAP)]、CI和氧代谢指标[DO2、VO2、O2ER、中心静脉血氧饱和度(ScvO2)、血乳酸(Lac)]的变化。
1.7 统计学处理
将数据录入预制的表格中，采用spss 19.0统计软件进行统计学分析。正态分布计量资料以均数±标准差(x¯±s)表示，应用方差分析和t检验(组内治疗前后比较用配对t检验，组间比较用两独立样本t检验);计数资料用卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般情况
共48例患者符合纳入标准，轻度亚低温组出现严重心律失常1例，大剂量升压药使用2例[去甲肾上腺素>0.5 μg/(kg·min)],家属放弃治疗2例。对照组出现大剂量升压药使用3例，家属放弃治疗4例。以上不符合纳入排除标准患者均排除，最终入选36例。两组患者性别、年龄及T0时的APACHEⅡ评分、PaO2/FiO2比较差异均无统计学意义(P>0.05),说明两组资料均一性好，具有可比性。见表1。
2.2 呼吸力学指标
轻度亚低温治疗前两组患者呼吸系统静态顺应性(Cst rs)比较差异无统计学意义(P>0.05),治疗后轻度亚低温组Cst rs高于对照组，治疗后轻度亚低温组Cst rs 高于治疗前，差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗前和治疗后48 h两组患者气道阻力比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。
2.3 血流动力学指标
轻度亚低温组治疗前及治疗后48 h MAP和CI比较差异无统计学意义(P>0.05),与对照组比较差异也无统计学意义(P>0.05)。见表3。
2.4 氧代谢指标
轻度亚低温组 DO2较治疗前差异无统计学意义(P>0.05);而相较治疗前，轻度亚低温组VO2、O2ER、血Lac降低，PaO2/FiO2,ScvO2升高，两组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。见表4。
3 讨论
自1967年Ashbaugh等[9]首次描述ARDS以来，对ARDS的认识不断进步。ARDS肺是不均质的，非重力依赖区的肺泡过度膨胀，重力依赖区的肺泡大量塌陷，导致通气/血流比例失调，为此采取了肺开放策略：间断肺复张+高PEEP,尽可能开放塌陷的肺泡并维持开放。同时ARDS肺又称婴儿肺或小肺，为避免非重力依赖区的肺过度膨胀，采取了小潮气量通气，限制平台压[5]。临床应用中，由于ARDS肺部病变非均质的特点，肺开放策略令人困惑的是潮气量和PEEP只能设置一个，但一个潮气量不能适合所有的肺泡，一个PEEP也无法适合所有的肺泡。因此，尽管诊治手段明显进步，重症ARDS的病死率仍居高不下。基于此，类似连续性肾替代治疗(CRRT)让肾休息的理念，肺休息策略也被提出，并采用静脉-静脉体外膜肺氧合(VV-ECMO)代替部分肺功能，在保证氧输送的基础上，潮气量和呼吸频率降低，肺得到休息，效果明显[10]。然而，ECMO使用受限于费用、设备、技术及并发症等因素，难以全面推广。轻度亚低温降低机体代谢，缓解肺部过度的炎症反应，减轻肺部负担，是一种新的让“肺休息”方法。初步研究[11,12,13]显示，亚低温治疗能改善ARDS患者预后。
本研究选择临床最常见的病因肺部感染导致的中重度ARDS患者作为研究对象，积极治疗原发病，在肺开放策略(小潮气量通气+限制气道平台压，高PEEP,俯卧位)及应用镇静肌松等综合治疗基础上，予轻度亚低温治疗，结果显示，与治疗前和对照组比较，轻度亚低温治疗后Cst rs增加，但血流动力学无明显改变，DO2无明显变化，PaO2/FiO2、ScvO2升高，VO2、O2ER降低，血Lac降低。亚低温治疗改善了Cst rs和PaO2/FiO2,与既往研究[14]一致，可能原因是亚低温阻断细胞因子瀑布效应，抑制体内炎症反应；减轻肺泡上皮细胞和肺毛细血管内皮细胞通透性，减少渗出，使塌陷肺泡数量减少，导致肺功能残气量增加，气体弥散功能增加，Cst rs和PaO2/FiO2得到改善；在容量控制通气模式下，潮气量不变，Cst rs增加，肺应力降低，非重力依赖区肺泡过度膨胀和炎症反应减轻，肺泡渗出和塌陷肺泡减少，肺通气血流比例和Cst rs增加，PaO2/FiO2增加，形成良性循环。而DO2无明显变化，VO2、O2ER降低，亚低温降低机体新陈代谢，机体氧耗降低，减轻肺负担，氧供/氧耗增加，优化了氧的供需平衡，使ScvO2逐步升高，全身微循环改善，血Lac逐步降低，同时也减轻了呼吸机相关性肺损伤。
亚低温治疗主要的并发症有肌颤，免疫功能低下，心律失常，循环不稳定，凝血功能障碍。温度越低，并发症越多。临床上轻度亚低温(33～34 ℃)是最合适的温度。本研究选用核心温度(肛温)34 ℃作为目标温度，对血流动力学无明显影响，安全性较好，与既往研究[16]类似(设定目标温度35 ℃),左室每搏量(SV)及心率较前无明显变化，血红蛋白稳定，SaO2维持在95%左右，DO2无明显变化。然而更低的温度对血流动力学有何影响尚需进一步探讨。
另外，本研究还采用床旁超声(TTE或TEE)来测量患者的CO,避免了脉搏指示连续心输出量监测(PiCCO)有创操作，减少了院内感染的风险。
总之，对于肺部感染导致的中重度ARDS患者，在综合救治基础上(处理原发病，小潮气量通气，限制气道平台压，合适的PEEP,早期镇静肌松药物的应用，俯卧位),采用轻度亚低温治疗，对血流动力学无明显的不良影响，提高Cst rs和PaO2/FiO2,降低氧耗，优化患者氧代谢，改善预后。本研究病例数较少，尚需要进一步大样本研究。
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