引用本文： 卢娇, 梁国鹏, 王波, 金晓东. 重症加强治疗病房有创机械通气患者早期肺康复研究进展. 中国呼吸与危重监护杂志, 2021, 20(11): 831-836. doi: 10.7507/1671-6205.202105068 复制
患者进入重症加强治疗病房（ICU）通常是由于两方面原因，一是需要机械通气，二是需要相比于普通病房更严密的监测和照护。机械通气作为一种重要的生命支持手段，为危重症患者原发疾病的治疗创造了条件和争取了时间，它不仅保证了患者充分的通气和氧合，而且对血流动力学的稳定以及改善内环境起到了重要的作用。但机械通气本身、机械通气过程中镇静剂或肌松剂的应用以及患者卧床和制动等常引起一些并发症[1-2]，特别是对需要长时间机械通气的患者。呼吸机相关性肺损伤（VILI）、呼吸机相关性肺炎（VAP）、ICU获得性衰弱（ICU-AW）和呼吸机相关膈肌功能障碍（VIDD）是机械通气最常见的并发症[2]。高容量和高压力的机械通气支持可以导致重症患者机械通气时间延长、病死率增加[3-4]；而VAP仍然是ICU最常见的医院感染之一，影响了三分之一入院时无感染但需要机械通气的患者[5]；与此同时，机械通气与呼吸肌功能障碍和撤机困难相关[6-7]。因此，防治机械通气相关并发症，促进肺功能恢复，帮助患者尽快撤机已成为ICU机械通气患者研究的热点。
肺康复，又称为呼吸康复，是根据患者具体情况制订的综合性多学科方案，该方案通过准确的诊断、治疗、情感支持和教育来稳定或逆转肺疾病的病理生理和病理心理改变，试图使患者在肺病理或生理功能损害和全身情况许可条件下发挥最大呼吸功能的潜力，为综合性的非药物干预措施[8]。目前，肺康复已被明确证实对不同气流受限程度或处于不同时期的慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）患者均有效，可以减轻此类患者的呼吸困难症状，增加其运动能力，改善其生活质量，成为了慢阻肺治疗的核心部分[9]。对非慢阻肺的慢性呼吸系统疾病患者，进行肺康复亦有上述效果[9]。然而对于危重症患者，尤其是机械通气患者，近年来虽已有文献显示早期实施肺康复能提高患者的撤机成功率，降低VAP发生率，缩短患者机械通气时间和ICU时间，但具体的实施时机、可给予的肺康复手段等目前并无统一标准。因此，需要进一步认识机械通气患者早期肺康复相关的病理生理机制，为早期肺康复的开展提供更坚实的理论依据。由于重症康复的主要目标在于防治并发症[10]，预防功能退化和功能障碍，本文将从机械通气相关并发症的角度出发进行机制描述。除此之外，还将更深入了解早期肺康复介入的时机和手段。
1 以机械通气相关并发症为导向的病理生理机制及影响
1.1 VILI
根据发生机制的不同，VILI通常可分为气压伤、容积伤、萎陷伤和生物伤四类。传统概念认为高气道压力的通气可以导致肺泡破裂和气体外漏，称为气压伤。但实际上气压伤这个术语是一个误称，因为高气道压力本身不会引起VILI，除非与高肺容量相关联，导致区域性肺过度膨胀[11]，所以气压伤的实质是容积伤。当从跨肺压和肺容积变化这两方面对VILI进行考虑时，容积伤和气压伤之间的差异消失[11]。机械通气的损伤大部分是由萎陷伤所致[12]。对于萎陷的肺泡，复张过程中气泡和塌陷气道的交界面会产生高剪切应力，从而导致机械性损伤[13]，反复的打开和关闭加重了这种损伤。肺不同区域间的力学差异也会导致额外的高切变力，引起肺损伤。通过施加适当的呼气末正压可以预防萎陷伤的发生，改善肺部均匀性，使机械通气更安全，甚至可以促进肺部恢复。上述机械性肺损伤会触发广泛的生物反应，导致生物伤。对于肺泡–毛细血管通透性增加的肺，细胞内介质、细菌或脂多糖可能会从肺部进入体循环，造成肺外器官损伤，从而引起多器官功能障碍甚至是死亡[14]。所以，预防VILI对机械通气患者至关重要。
1.2 VAP
有创机械通气的危重症患者都有发生VAP的风险。与没有发生VAP的患者比较，VAP患者的住院时间和机械通气时间明显延长，相关医疗费用大幅度增加[15]。微误吸含有大量定植菌的口咽部分泌物和胃内容物是VAP主要的发病机制[16-17]。现在常用的高容低压气囊完全膨胀时的直径是成人气道直径的1.5～2倍，当给气囊充气时，气囊表面会形成褶皱，引起微观或宏观的口咽部分泌物进入下呼吸道。气囊放气或压力不足、体位变动等促进了口咽部分泌物的吸入。气管导管内外表面生物膜的形成是VAP发生的另一个重要的机制[18]。气管导管通常由聚氯乙烯制成，细菌会急速地粘附在其表面形成称为生物膜的结构[19]。机械通气过程中，生物膜可能会随着吸气气流或吸痰等操作脱落进入下呼吸道，导致VAP。此外，气管导管的存在削弱了黏液纤毛的清除功能，并且使得患者不能进行完整有效的咳嗽，促进了气管支气管分泌物的蓄积，增加了VAP发生的风险[20]。镇痛镇静药物的使用使患者的咳嗽能力受到抑制，进一步增加了VAP发生的风险[21]。值得注意的是，患者最终是否发生VAP还与细菌的数量、毒力以及患者自身的抵抗力密切相关[22]。
1.3 ICU-AW和VIDD
ICU-AW在ICU患者中的发病率为25%～100%[23-24]，多发生于机械通气患者，临床表现为肢体和呼吸肌无力。肢体无力增加了患者的卧床时间和卧床并发症，呼吸肌无力使患者的机械通气时间延长、气管插管拔管失败率增加，总体上的增加了患者的ICU时间、住院时间和医疗费用[25]。ICU-AW发生的危险因素包括脓毒血症、持续性全身炎症反应、多器官功能衰竭、高血糖、糖皮质激素的应用、肌松剂的应用以及卧床制动等[24]，具体病理生理机制仍不完全清楚。危重症疾病状态下，合成代谢激素减少，分解代谢激素增加，卧床制动或去神经支配等导致肌肉机械负荷去除，以上原因共同造成肌肉萎缩，肌肉质量和肌肉功能下降，为常见的关键的机制[26]。炎症或坏死导致的肌肉结构和功能改变也是导致ICU-AW的关键因素[26]。除肌肉变性外，微循环改变、线粒体功能障碍、自嗜激活不充分、膜离子通道改变对肌肉兴奋收缩的干扰、神经元损伤等因素也是导致肌肉功能下降或丧失的重要因素，也是ICU-AW重要的病理生理机制[24, 26]。
其中，机械通气自身引起的膈肌肌纤维结构改变和收缩力降低称为VIDD[27-28]。此种膈肌的衰弱无力并不能由脓毒血症、药物、代谢紊乱等原因解释，它与机械通气的使用相关。VIDD是导致重症患者撤机困难的重要原因之一，可引起患者机械通气时间和ICU时间延长，VAP等并发症发生的风险以及死亡风险增加[28-29]。研究发现，开始控制性机械通气12 h后，膈肌就会出现萎缩，并且这种萎缩进展非常迅速[30]。控制性机械通气使得膈肌收缩力大幅度降低的同时伴随着膈肌结构性损伤和膈肌肌纤维萎缩。动物和人类之间，机械通气引起膈肌萎缩的时间模式是相似的，控制性机械通气开始的24～48 h内均会发生膈肌萎缩[31]。此外，不论是完全通气支持，还是部分通气支持，都会导致膈肌萎缩，只是后者进展的速率小于前者[32]。VIDD的发病机制众多，主要包括膈肌氧化应急增加、膈肌蛋白水解途径激活、膈肌自噬增加、膈肌线粒体损伤和膈肌RyR1重塑等[28, 33]。
ICU-AW和VIDD迄今为止尚无有效的治疗方法，关键在于早期预防。
2 早期肺康复介入的时机
目前，国内外文献多采用早期运动康复描述机械通气患者的早期肺康复[9, 34-39]，分为被动运动和主动运动。被动运动适合不能配合的患者，包括被动肢体活动、被动床旁自行车和神经肌肉电刺激（NMES）等，这些治疗对心血管呼吸系统的负荷小；主动运动指患者能够主动配合，依靠自身肌力进行的运动，期间可能需要借助工作人员或设备的帮助，包括了坐床旁、床椅转移、站立、迈步和步行等。
对于机械通气患者早期运动开始的时间，国际上仍没有统一的标准，较多研究认为机械通气72 h内即可启动早期运动康复[37-38, 40-41]，也有研究提出早期运动治疗应在机械通气开始的48 h之内介入[42]。尽管临床上存在较大差异，但需通过基础评估即心血管呼吸系统和神经系统稳定后才能进行早期运动[34, 43]。当出现以下情况之一，应立即停止早期运动治疗，包括：（1）心率<40次/min或>130次/min，或最近发生心肌缺血；（2）平均动脉压<60 mm Hg或>110 mm Hg；（3）氧饱和度≤90%；（4）吸入氧气浓度≥0.6或呼气末正压≥10 cm H2O；（5）呼吸频率>40次/min；（6）多巴胺≥10 μg·kg–1·min–1或去甲肾上腺素≥0.1 μg·kg–1·min–1；（7）体温≥38.5 ℃或≤36 ℃[43]。
除运动康复之外，早期肺康复还包括直接性的肺康复措施，比如呼吸肌训练和气道廓清治疗等[44-46]。国内已有研究提出对机械通气患者实施早期分阶段肺康复方案[46]，机械通气大于等于24 h的患者即可开始早期肺康复治疗。从综合性角度出发，早期肺康复应越早越好。
3 机械通气患者早期肺康复的手段
作为综合性的治疗方案，机械通气患者早期肺康复的手段包括了运动锻炼、体位管理、气道廓清的管理和呼吸肌训练等方式。具体肺康复治疗措施应根据患者的病情及耐受程度来选择。
3.1 运动锻炼
如前所述，机械通气患者的早期运动分为被动和主动两种方式。运动锻炼不仅能预防关节挛缩和减少肌肉萎缩，还能提高机体的免疫功能和抗炎反应的能力[9, 47]。“活动”还能诱导机体的急性生理效应，改善通气、中央和外周血流灌注、循环、肌肉代谢和警觉性[9]。
3.1.1 被动运动锻炼
（1）被动关节活动度训练和肢体牵拉：对于不能主动活动的患者，被动关节活动度训练或肢体被动牵拉是维持关节活动度和软组织长度重要的治疗方法。持续被动活动能防止长期不活动的危重症患者发生关节挛缩和肌肉萎缩。有研究采用上下肢各关节全范围松动训练方式进行被动关节活动度训练，每个关节重复10～20次，每天2次[37, 46]。指南推荐每日被动牵拉或持续被动活动时间应达到20 min[43]。（2）被动床旁自行车：随着技术的进步，被动式床旁自行车开始用于镇静、制动和卧床不起的患者[48]，使患者能在床上被动活动下肢，从而维护关节活动度和肌肉功能。若患者意识恢复，可使用主动辅助和主动抵抗模式对下肢肌肉进行增强锻炼。一项单中心的随机对照研究发现，ICU内每日进行床旁自行车锻炼能提高患者出院时的股四头肌力量和运动能力[49]。最近的研究表明机械通气患者早期进行被动床旁自行车锻炼是安全有效且可行的[50-51]。床旁自行车是一项能改善机械通气患者身体机能的具有前景的早期干预措施[52]。指南推荐每日进行20 min的被动床旁自行车锻炼，可以根据患者的健康状况以及对运动的生理反馈不断调整训练强度[43]。（3）NMES：对于不能进行主动肌肉收缩的患者，肌肉电刺激能改善肌肉微循环，延迟肌肉萎缩，提高肌肉力量和肌肉耐力，对长时间机械通气或卧床制动的患者起到了预防肌肉萎缩的作用[53-54]。指南推荐每日应进行60 min的肌肉电刺激治疗，推荐刺激强度为45 Hz，推荐频率为1次/d[43]。然而目前的研究结果表明NMES对缩短患者机械通气时间、住院时间及改善患者身体功能状态方面并没有明显的效果[54-55]，需进一步临床验证。NMES也可与床旁自行车联合应用，但对患者出院时功能状态的影响仍有争议[56]。
3.1.2 主动运动锻炼
包括早期主动活动、有氧运动和抗阻力训练等。当患者能恰当的对外部刺激做出反应并且配合良好时（如标准化5问题问卷得分≥3分），可以尝试从被动运动锻炼转为主动运动锻炼[43]。早期主动活动是危重症患者重要的康复治疗方式之一。活动的策略是逐渐增加锻炼强度，依次为在床上转移、坐床旁、床椅转移、床旁站立、原地踏步、辅助或独立步行[9, 34-35]。早期主动活动期间，特别是站立和步行阶段，应注意防止监测线、导管或尿袋断开[45]。早期主动活动的方案是安全可行的，能缩短患者的机械通气时间、ICU时间和住院时间，有助于患者功能恢复[57-58]。然而，在常规临床实践中对ICU机械通气患者进行早期主动活动仍不常见[35, 59]。各种障碍限制了患者的早期主动活动，包括与患者相关的、与机构相关的和与临床医生相关的，可采用不同的策略来克服这些问题，以便顺利进行早期主动活动[60]。有氧运动和抗阻力训练适用于长期机械通气而活动受限的患者[9, 45]。ICU常用的有氧运动方式为床旁自行车或坐式自行车锻炼，借助此类设备可以完成耐力训练。抗阻力训练能增加肌肉的质量和力量以及氧化酶含量，工具包括滑轮、弹力带和负重带等。
3.2 体位管理
翻身和床头抬高（即半坐卧位）是机械通气患者两种基础的体位管理方式。在没有翻身禁忌证的情况下，机械通气患者通常每2 h翻身1次[61]。翻身不仅可以促进肺部的扩张、改善氧合和预防分泌物的潴留，还有减少静脉血液的滞留和预防皮肤溃疡等好处。床头抬高能有效改善呼吸系统的顺应性和氧合，减少呼气流量限制，降低肥胖患者最佳通气所需的呼气末正压（PEEP），还能预防VAP[62]。指南推荐接受有创机械通气的患者床头抬高30°～45°[63]。
体位引流是另一种常用的体位管理方式，是利用重力原理，将末端肺叶或肺段内的痰液引流到中央气道，再经由咳嗽或抽吸装置移除痰液，从而改善肺功能和肺不张[64]。对单侧肺疾病的患者，健侧卧位，让患侧肺处于高位，可以促进肺的扩张以及痰液的引流。俯卧位通气能改善氧合，提高通气/血流比，已成为治疗急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的一种通气策略[65]。指南推荐重度ARDS患者每天至少俯卧位12 h[66]。
3.3 气道廓清的管理
对于机械通气患者，临床上目前常用的气道廓清治疗的手段有体位引流、胸部叩击或振动、高频胸壁振荡和气管内吸痰。体位引流通过简单地将要引流的肺段放置在更垂直的位置即可实现，整个过程允许重力协助[64]。叩击和振动是藉由手或各种不同的电动、气动用具等在胸壁上施以机械能的治疗方式，此两种方法皆是用来增加分泌物的清除[64]。在常规肺康复方法（体位控制、胸壁叩击、气道吸引和体位引流）的基础上加上高频胸壁振荡，可以更好地防止肺不张或医院获得性肺炎的发展[67]。高频胸壁振荡后随即吸痰，相比手法叩击，能明显降低气道峰压以及减缓心率[68]。另外，指南强烈推荐对机械通气患者常规进行充分的呼吸道湿化，以确保最佳的黏液特性及向外清除的能力[69]。
3.4 呼吸肌训练
过去20年间，吸气肌肉训练（IMT）已成为ICU患者的一种有前景的治疗方法[70]。IMT可以同时改善吸气肌和呼气肌力量，并减少机械通气时间和撤机时间。但是，IMT对患者长期功能状态和生活质量等临床结果的潜在影响仍需更多研究证实[71]。阈值负荷训练是目前最常用的IMT方式，可以通过使用外部设备施加不同级别的阈值负荷实现，也可以通过调整呼吸机压力触发灵敏度达到训练呼吸肌的目的[71-72]。其他IMT方法包括流速阻力负荷训练、膈式呼吸训练和生物反馈疗法。
呼吸神经肌肉电刺激为呼吸肌的训练提供了另一种可能。有时为了控制患者的呼吸驱动，特别是为维持肺保护性通气，需要对患者进行深度镇静。这种情况下，呼吸神经肌肉电刺激作为一种被动式呼吸肌锻炼方法避免了呼吸肌处于无负荷状态，减轻了呼吸肌的萎缩或损伤[72-73]。
3.5 其他
心理康复、健康教育、营养支持、气管导管气囊及囊上分泌物管理等也是早期肺康复的重要手段。
4 机械通气策略
为促进肺功能恢复，防止肺损伤，整个机械通气过程遵循肺保护性通气原则[66, 74]：（1）限制气道峰压˂45 cm H2O；（2）限制平台压˂30 cm H2O；（3）限制潮气量4～8 mL/kg；（4）用PEEP维持足够的呼气末容积以避免萎陷伤。
对ARDS或肺不张的患者，可采用肺容积复张的策略复张萎陷的肺泡。控制性肺膨胀/持续的气道正压（CPAP）法、PEEP递增法、压力控制通气法、气道压力释放通气、高频振荡通气、叹气法和俯卧位是目前常用的肺复张方法[75-76]，其中以前三种方法应用最多。近几年俯卧位也在临床得到越来越多的应用。控制性肺膨胀法常用的方式是将呼吸机设置为持CPAP模式，CPAP压力水平30～50 cm H2O，维持30～40 s[77]。PEEP递增法的方式较多，例如在压力控制模式下，保持驱动压不变，逐步增加PEEP至目标水平，再以相同方式降低PEEP至之前水平，此种方法通常持续2～4 min[78]。压力控制通气法中同样保持驱动压不变，一般为15 cm H2O，PEEP从25 cm H2O开始，使峰压达到40～45 cm H2O，维持2 min[77]。由于对血流动力学影响小，压力控制通气法是目前最被广泛接受的肺复张方法。
5 结语
重症患者由于疾病的加重可能需要入住ICU并接受有创机械通气支持，增加了其罹患呼吸或神经肌肉并发症的风险，这些并发症会进一步损伤肺以及导致肺功能恶化。但是，早期肌肉再训练和康复，对气道廓清和体位的充分管理，加上合适的机械通气策略，可能会大大减少对患者病情的影响，改善患者的临床进展。ICU肺康复中最重要的因素是通过多学科的方法来提高治疗效果，并在该方法中计划并共享治疗目标。因此，需要ICU医师、呼吸治疗师、物理治疗师、作业治疗师、ICU护士，甚至是营养师和心理医师的共同参与。目前，机械通气患者早期肺康复的开展需要解决一些实际问题，比如缺少医务人员以及医务人员对早期肺康复认识不足，这些都亟待解决。未来，随着认识的深入，可能会诞生更多的肺康复干预手段，值得期待。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。
患者进入重症加强治疗病房（ICU）通常是由于两方面原因，一是需要机械通气，二是需要相比于普通病房更严密的监测和照护。机械通气作为一种重要的生命支持手段，为危重症患者原发疾病的治疗创造了条件和争取了时间，它不仅保证了患者充分的通气和氧合，而且对血流动力学的稳定以及改善内环境起到了重要的作用。但机械通气本身、机械通气过程中镇静剂或肌松剂的应用以及患者卧床和制动等常引起一些并发症[1-2]，特别是对需要长时间机械通气的患者。呼吸机相关性肺损伤（VILI）、呼吸机相关性肺炎（VAP）、ICU获得性衰弱（ICU-AW）和呼吸机相关膈肌功能障碍（VIDD）是机械通气最常见的并发症[2]。高容量和高压力的机械通气支持可以导致重症患者机械通气时间延长、病死率增加[3-4]；而VAP仍然是ICU最常见的医院感染之一，影响了三分之一入院时无感染但需要机械通气的患者[5]；与此同时，机械通气与呼吸肌功能障碍和撤机困难相关[6-7]。因此，防治机械通气相关并发症，促进肺功能恢复，帮助患者尽快撤机已成为ICU机械通气患者研究的热点。
肺康复，又称为呼吸康复，是根据患者具体情况制订的综合性多学科方案，该方案通过准确的诊断、治疗、情感支持和教育来稳定或逆转肺疾病的病理生理和病理心理改变，试图使患者在肺病理或生理功能损害和全身情况许可条件下发挥最大呼吸功能的潜力，为综合性的非药物干预措施[8]。目前，肺康复已被明确证实对不同气流受限程度或处于不同时期的慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）患者均有效，可以减轻此类患者的呼吸困难症状，增加其运动能力，改善其生活质量，成为了慢阻肺治疗的核心部分[9]。对非慢阻肺的慢性呼吸系统疾病患者，进行肺康复亦有上述效果[9]。然而对于危重症患者，尤其是机械通气患者，近年来虽已有文献显示早期实施肺康复能提高患者的撤机成功率，降低VAP发生率，缩短患者机械通气时间和ICU时间，但具体的实施时机、可给予的肺康复手段等目前并无统一标准。因此，需要进一步认识机械通气患者早期肺康复相关的病理生理机制，为早期肺康复的开展提供更坚实的理论依据。由于重症康复的主要目标在于防治并发症[10]，预防功能退化和功能障碍，本文将从机械通气相关并发症的角度出发进行机制描述。除此之外，还将更深入了解早期肺康复介入的时机和手段。
1 以机械通气相关并发症为导向的病理生理机制及影响
1.1 VILI
根据发生机制的不同，VILI通常可分为气压伤、容积伤、萎陷伤和生物伤四类。传统概念认为高气道压力的通气可以导致肺泡破裂和气体外漏，称为气压伤。但实际上气压伤这个术语是一个误称，因为高气道压力本身不会引起VILI，除非与高肺容量相关联，导致区域性肺过度膨胀[11]，所以气压伤的实质是容积伤。当从跨肺压和肺容积变化这两方面对VILI进行考虑时，容积伤和气压伤之间的差异消失[11]。机械通气的损伤大部分是由萎陷伤所致[12]。对于萎陷的肺泡，复张过程中气泡和塌陷气道的交界面会产生高剪切应力，从而导致机械性损伤[13]，反复的打开和关闭加重了这种损伤。肺不同区域间的力学差异也会导致额外的高切变力，引起肺损伤。通过施加适当的呼气末正压可以预防萎陷伤的发生，改善肺部均匀性，使机械通气更安全，甚至可以促进肺部恢复。上述机械性肺损伤会触发广泛的生物反应，导致生物伤。对于肺泡–毛细血管通透性增加的肺，细胞内介质、细菌或脂多糖可能会从肺部进入体循环，造成肺外器官损伤，从而引起多器官功能障碍甚至是死亡[14]。所以，预防VILI对机械通气患者至关重要。
1.2 VAP
有创机械通气的危重症患者都有发生VAP的风险。与没有发生VAP的患者比较，VAP患者的住院时间和机械通气时间明显延长，相关医疗费用大幅度增加[15]。微误吸含有大量定植菌的口咽部分泌物和胃内容物是VAP主要的发病机制[16-17]。现在常用的高容低压气囊完全膨胀时的直径是成人气道直径的1.5～2倍，当给气囊充气时，气囊表面会形成褶皱，引起微观或宏观的口咽部分泌物进入下呼吸道。气囊放气或压力不足、体位变动等促进了口咽部分泌物的吸入。气管导管内外表面生物膜的形成是VAP发生的另一个重要的机制[18]。气管导管通常由聚氯乙烯制成，细菌会急速地粘附在其表面形成称为生物膜的结构[19]。机械通气过程中，生物膜可能会随着吸气气流或吸痰等操作脱落进入下呼吸道，导致VAP。此外，气管导管的存在削弱了黏液纤毛的清除功能，并且使得患者不能进行完整有效的咳嗽，促进了气管支气管分泌物的蓄积，增加了VAP发生的风险[20]。镇痛镇静药物的使用使患者的咳嗽能力受到抑制，进一步增加了VAP发生的风险[21]。值得注意的是，患者最终是否发生VAP还与细菌的数量、毒力以及患者自身的抵抗力密切相关[22]。
1.3 ICU-AW和VIDD
ICU-AW在ICU患者中的发病率为25%～100%[23-24]，多发生于机械通气患者，临床表现为肢体和呼吸肌无力。肢体无力增加了患者的卧床时间和卧床并发症，呼吸肌无力使患者的机械通气时间延长、气管插管拔管失败率增加，总体上的增加了患者的ICU时间、住院时间和医疗费用[25]。ICU-AW发生的危险因素包括脓毒血症、持续性全身炎症反应、多器官功能衰竭、高血糖、糖皮质激素的应用、肌松剂的应用以及卧床制动等[24]，具体病理生理机制仍不完全清楚。危重症疾病状态下，合成代谢激素减少，分解代谢激素增加，卧床制动或去神经支配等导致肌肉机械负荷去除，以上原因共同造成肌肉萎缩，肌肉质量和肌肉功能下降，为常见的关键的机制[26]。炎症或坏死导致的肌肉结构和功能改变也是导致ICU-AW的关键因素[26]。除肌肉变性外，微循环改变、线粒体功能障碍、自嗜激活不充分、膜离子通道改变对肌肉兴奋收缩的干扰、神经元损伤等因素也是导致肌肉功能下降或丧失的重要因素，也是ICU-AW重要的病理生理机制[24, 26]。
其中，机械通气自身引起的膈肌肌纤维结构改变和收缩力降低称为VIDD[27-28]。此种膈肌的衰弱无力并不能由脓毒血症、药物、代谢紊乱等原因解释，它与机械通气的使用相关。VIDD是导致重症患者撤机困难的重要原因之一，可引起患者机械通气时间和ICU时间延长，VAP等并发症发生的风险以及死亡风险增加[28-29]。研究发现，开始控制性机械通气12 h后，膈肌就会出现萎缩，并且这种萎缩进展非常迅速[30]。控制性机械通气使得膈肌收缩力大幅度降低的同时伴随着膈肌结构性损伤和膈肌肌纤维萎缩。动物和人类之间，机械通气引起膈肌萎缩的时间模式是相似的，控制性机械通气开始的24～48 h内均会发生膈肌萎缩[31]。此外，不论是完全通气支持，还是部分通气支持，都会导致膈肌萎缩，只是后者进展的速率小于前者[32]。VIDD的发病机制众多，主要包括膈肌氧化应急增加、膈肌蛋白水解途径激活、膈肌自噬增加、膈肌线粒体损伤和膈肌RyR1重塑等[28, 33]。
ICU-AW和VIDD迄今为止尚无有效的治疗方法，关键在于早期预防。
2 早期肺康复介入的时机
目前，国内外文献多采用早期运动康复描述机械通气患者的早期肺康复[9, 34-39]，分为被动运动和主动运动。被动运动适合不能配合的患者，包括被动肢体活动、被动床旁自行车和神经肌肉电刺激（NMES）等，这些治疗对心血管呼吸系统的负荷小；主动运动指患者能够主动配合，依靠自身肌力进行的运动，期间可能需要借助工作人员或设备的帮助，包括了坐床旁、床椅转移、站立、迈步和步行等。
对于机械通气患者早期运动开始的时间，国际上仍没有统一的标准，较多研究认为机械通气72 h内即可启动早期运动康复[37-38, 40-41]，也有研究提出早期运动治疗应在机械通气开始的48 h之内介入[42]。尽管临床上存在较大差异，但需通过基础评估即心血管呼吸系统和神经系统稳定后才能进行早期运动[34, 43]。当出现以下情况之一，应立即停止早期运动治疗，包括：（1）心率<40次/min或>130次/min，或最近发生心肌缺血；（2）平均动脉压<60 mm Hg或>110 mm Hg；（3）氧饱和度≤90%；（4）吸入氧气浓度≥0.6或呼气末正压≥10 cm H2O；（5）呼吸频率>40次/min；（6）多巴胺≥10 μg·kg–1·min–1或去甲肾上腺素≥0.1 μg·kg–1·min–1；（7）体温≥38.5 ℃或≤36 ℃[43]。
除运动康复之外，早期肺康复还包括直接性的肺康复措施，比如呼吸肌训练和气道廓清治疗等[44-46]。国内已有研究提出对机械通气患者实施早期分阶段肺康复方案[46]，机械通气大于等于24 h的患者即可开始早期肺康复治疗。从综合性角度出发，早期肺康复应越早越好。
3 机械通气患者早期肺康复的手段
作为综合性的治疗方案，机械通气患者早期肺康复的手段包括了运动锻炼、体位管理、气道廓清的管理和呼吸肌训练等方式。具体肺康复治疗措施应根据患者的病情及耐受程度来选择。
3.1 运动锻炼
如前所述，机械通气患者的早期运动分为被动和主动两种方式。运动锻炼不仅能预防关节挛缩和减少肌肉萎缩，还能提高机体的免疫功能和抗炎反应的能力[9, 47]。“活动”还能诱导机体的急性生理效应，改善通气、中央和外周血流灌注、循环、肌肉代谢和警觉性[9]。
3.1.1 被动运动锻炼
（1）被动关节活动度训练和肢体牵拉：对于不能主动活动的患者，被动关节活动度训练或肢体被动牵拉是维持关节活动度和软组织长度重要的治疗方法。持续被动活动能防止长期不活动的危重症患者发生关节挛缩和肌肉萎缩。有研究采用上下肢各关节全范围松动训练方式进行被动关节活动度训练，每个关节重复10～20次，每天2次[37, 46]。指南推荐每日被动牵拉或持续被动活动时间应达到20 min[43]。（2）被动床旁自行车：随着技术的进步，被动式床旁自行车开始用于镇静、制动和卧床不起的患者[48]，使患者能在床上被动活动下肢，从而维护关节活动度和肌肉功能。若患者意识恢复，可使用主动辅助和主动抵抗模式对下肢肌肉进行增强锻炼。一项单中心的随机对照研究发现，ICU内每日进行床旁自行车锻炼能提高患者出院时的股四头肌力量和运动能力[49]。最近的研究表明机械通气患者早期进行被动床旁自行车锻炼是安全有效且可行的[50-51]。床旁自行车是一项能改善机械通气患者身体机能的具有前景的早期干预措施[52]。指南推荐每日进行20 min的被动床旁自行车锻炼，可以根据患者的健康状况以及对运动的生理反馈不断调整训练强度[43]。（3）NMES：对于不能进行主动肌肉收缩的患者，肌肉电刺激能改善肌肉微循环，延迟肌肉萎缩，提高肌肉力量和肌肉耐力，对长时间机械通气或卧床制动的患者起到了预防肌肉萎缩的作用[53-54]。指南推荐每日应进行60 min的肌肉电刺激治疗，推荐刺激强度为45 Hz，推荐频率为1次/d[43]。然而目前的研究结果表明NMES对缩短患者机械通气时间、住院时间及改善患者身体功能状态方面并没有明显的效果[54-55]，需进一步临床验证。NMES也可与床旁自行车联合应用，但对患者出院时功能状态的影响仍有争议[56]。
3.1.2 主动运动锻炼
包括早期主动活动、有氧运动和抗阻力训练等。当患者能恰当的对外部刺激做出反应并且配合良好时（如标准化5问题问卷得分≥3分），可以尝试从被动运动锻炼转为主动运动锻炼[43]。早期主动活动是危重症患者重要的康复治疗方式之一。活动的策略是逐渐增加锻炼强度，依次为在床上转移、坐床旁、床椅转移、床旁站立、原地踏步、辅助或独立步行[9, 34-35]。早期主动活动期间，特别是站立和步行阶段，应注意防止监测线、导管或尿袋断开[45]。早期主动活动的方案是安全可行的，能缩短患者的机械通气时间、ICU时间和住院时间，有助于患者功能恢复[57-58]。然而，在常规临床实践中对ICU机械通气患者进行早期主动活动仍不常见[35, 59]。各种障碍限制了患者的早期主动活动，包括与患者相关的、与机构相关的和与临床医生相关的，可采用不同的策略来克服这些问题，以便顺利进行早期主动活动[60]。有氧运动和抗阻力训练适用于长期机械通气而活动受限的患者[9, 45]。ICU常用的有氧运动方式为床旁自行车或坐式自行车锻炼，借助此类设备可以完成耐力训练。抗阻力训练能增加肌肉的质量和力量以及氧化酶含量，工具包括滑轮、弹力带和负重带等。
3.2 体位管理
翻身和床头抬高（即半坐卧位）是机械通气患者两种基础的体位管理方式。在没有翻身禁忌证的情况下，机械通气患者通常每2 h翻身1次[61]。翻身不仅可以促进肺部的扩张、改善氧合和预防分泌物的潴留，还有减少静脉血液的滞留和预防皮肤溃疡等好处。床头抬高能有效改善呼吸系统的顺应性和氧合，减少呼气流量限制，降低肥胖患者最佳通气所需的呼气末正压（PEEP），还能预防VAP[62]。指南推荐接受有创机械通气的患者床头抬高30°～45°[63]。
体位引流是另一种常用的体位管理方式，是利用重力原理，将末端肺叶或肺段内的痰液引流到中央气道，再经由咳嗽或抽吸装置移除痰液，从而改善肺功能和肺不张[64]。对单侧肺疾病的患者，健侧卧位，让患侧肺处于高位，可以促进肺的扩张以及痰液的引流。俯卧位通气能改善氧合，提高通气/血流比，已成为治疗急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的一种通气策略[65]。指南推荐重度ARDS患者每天至少俯卧位12 h[66]。
3.3 气道廓清的管理
对于机械通气患者，临床上目前常用的气道廓清治疗的手段有体位引流、胸部叩击或振动、高频胸壁振荡和气管内吸痰。体位引流通过简单地将要引流的肺段放置在更垂直的位置即可实现，整个过程允许重力协助[64]。叩击和振动是藉由手或各种不同的电动、气动用具等在胸壁上施以机械能的治疗方式，此两种方法皆是用来增加分泌物的清除[64]。在常规肺康复方法（体位控制、胸壁叩击、气道吸引和体位引流）的基础上加上高频胸壁振荡，可以更好地防止肺不张或医院获得性肺炎的发展[67]。高频胸壁振荡后随即吸痰，相比手法叩击，能明显降低气道峰压以及减缓心率[68]。另外，指南强烈推荐对机械通气患者常规进行充分的呼吸道湿化，以确保最佳的黏液特性及向外清除的能力[69]。
3.4 呼吸肌训练
过去20年间，吸气肌肉训练（IMT）已成为ICU患者的一种有前景的治疗方法[70]。IMT可以同时改善吸气肌和呼气肌力量，并减少机械通气时间和撤机时间。但是，IMT对患者长期功能状态和生活质量等临床结果的潜在影响仍需更多研究证实[71]。阈值负荷训练是目前最常用的IMT方式，可以通过使用外部设备施加不同级别的阈值负荷实现，也可以通过调整呼吸机压力触发灵敏度达到训练呼吸肌的目的[71-72]。其他IMT方法包括流速阻力负荷训练、膈式呼吸训练和生物反馈疗法。
呼吸神经肌肉电刺激为呼吸肌的训练提供了另一种可能。有时为了控制患者的呼吸驱动，特别是为维持肺保护性通气，需要对患者进行深度镇静。这种情况下，呼吸神经肌肉电刺激作为一种被动式呼吸肌锻炼方法避免了呼吸肌处于无负荷状态，减轻了呼吸肌的萎缩或损伤[72-73]。
3.5 其他
心理康复、健康教育、营养支持、气管导管气囊及囊上分泌物管理等也是早期肺康复的重要手段。
4 机械通气策略
为促进肺功能恢复，防止肺损伤，整个机械通气过程遵循肺保护性通气原则[66, 74]：（1）限制气道峰压˂45 cm H2O；（2）限制平台压˂30 cm H2O；（3）限制潮气量4～8 mL/kg；（4）用PEEP维持足够的呼气末容积以避免萎陷伤。
对ARDS或肺不张的患者，可采用肺容积复张的策略复张萎陷的肺泡。控制性肺膨胀/持续的气道正压（CPAP）法、PEEP递增法、压力控制通气法、气道压力释放通气、高频振荡通气、叹气法和俯卧位是目前常用的肺复张方法[75-76]，其中以前三种方法应用最多。近几年俯卧位也在临床得到越来越多的应用。控制性肺膨胀法常用的方式是将呼吸机设置为持CPAP模式，CPAP压力水平30～50 cm H2O，维持30～40 s[77]。PEEP递增法的方式较多，例如在压力控制模式下，保持驱动压不变，逐步增加PEEP至目标水平，再以相同方式降低PEEP至之前水平，此种方法通常持续2～4 min[78]。压力控制通气法中同样保持驱动压不变，一般为15 cm H2O，PEEP从25 cm H2O开始，使峰压达到40～45 cm H2O，维持2 min[77]。由于对血流动力学影响小，压力控制通气法是目前最被广泛接受的肺复张方法。
5 结语
重症患者由于疾病的加重可能需要入住ICU并接受有创机械通气支持，增加了其罹患呼吸或神经肌肉并发症的风险，这些并发症会进一步损伤肺以及导致肺功能恶化。但是，早期肌肉再训练和康复，对气道廓清和体位的充分管理，加上合适的机械通气策略，可能会大大减少对患者病情的影响，改善患者的临床进展。ICU肺康复中最重要的因素是通过多学科的方法来提高治疗效果，并在该方法中计划并共享治疗目标。因此，需要ICU医师、呼吸治疗师、物理治疗师、作业治疗师、ICU护士，甚至是营养师和心理医师的共同参与。目前，机械通气患者早期肺康复的开展需要解决一些实际问题，比如缺少医务人员以及医务人员对早期肺康复认识不足，这些都亟待解决。未来，随着认识的深入，可能会诞生更多的肺康复干预手段，值得期待。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。