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脑损伤涵盖创伤性脑损伤、蛛网膜下腔出血、颅内出血、急性缺血性卒中及缺氧性脑病。鉴于该诊断范围广泛，脑损伤影响着相当比例的危重症患者。例如仅创伤性脑损伤就包含多个亚诊断类别，是健康成年人致残的主要原因之一，美国每年急诊科接诊量超过250万人次。此外，急性缺血性卒中每年在美国导致50万例脑损伤住院病例，位列第五大常见死因。无论病因如何，脑损伤均可能导致呼吸道反射丧失、改变通气驱动，因此常需机械通气支持。尽管脑损伤中机械通气的普遍程度尚未明确界定，但有报告称脑损伤患者的急性呼吸窘迫综合征发生率高达20-35%。基于这些原因，脑损伤中的机械通气旨在提供气道保护、减少误吸、预防低氧血症和高碳酸血症，并避免继发性脑损伤。

脑-肺交互作用指脑损伤后大脑与肺部之间复杂的双向相互作用，这种相互作用往往形成一种正反馈循环，从而加重患者的病情（图1）。类似的“双重打击理论”描绘了相似的病理路径：首次打击是脑损伤引发的全身性炎症，使颅外器官易受损伤；机械通气作为二次打击，进一步加剧炎症反应并削弱免疫防御能力。急性脑损伤引发的保护性气道反射丧失及通气驱动改变，迫使实施气管插管和机械通气。在此过程中，交感神经激活增强，加剧局部及全身性炎症反应，导致自主神经功能障碍。交感神经释放的儿茶酚胺促使肺血流增加，继而因静水压升高引发间质液外渗，形成肺水肿。这种短暂的血管内压升高损伤肺泡毛细血管膜的现象被称为冲击伤。在急性脑损伤背景下，当无原发性心肺功能障碍时所导致的肺损伤被称为神经源性肺水肿。原发性神经炎症反应、随之发生的肾上腺素级联反应以及神经源性肺水肿共同导致肺部易受呼吸机相关性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征的影响。

图1 脑-肺交互的描述

来自肺部的交叉干扰包括因氧合和通气不良导致的早期缺氧和高碳酸血症紊乱，这些紊乱因静脉-肺动脉压差增大、呼吸机不同步以及呼吸机诱发的肺部和膈肌损伤而加剧，进而影响脑灌注。当肺部继发损伤时，会触发全身性炎症细胞因子的释放，加剧脑损伤本已亢进的炎症反应。随后，当肺损伤恶化至急性呼吸窘迫综合征（ARDS）时，意识进一步丧失，出现意识模糊、精神错乱及全身性炎症加剧，破坏血脑屏障并激活内皮细胞，最终导致所谓的ARDS相关脑病。

脑损伤患者何时需要机械通气的决策标准与无脑损伤患者相似，包括但不限于GCS≤8分、气道保护性反射丧失以及严重躁动等行为。欧洲重症监护医学学会共识小组强烈推荐的脑损伤特异性气管插管指征包括颅内压升高和脑疝形成。近期发表的一项研究通过分析院前气管插管与院内气管插管的结局，对插管时机进行了回顾，发现两者死亡率无差异。然而敏感性分析表明院前气管插管可降低发病率和死亡率，14项随机对照试验为此提供了有力证据。既往综述不仅得出类似结论，更证实其对重症脑损伤患者的特殊获益，并强调必须由经验丰富的从业者实施院前气管插管。气管插管后应将床头抬高至30°（不超过45°）以避免颅内压升高，尽管2017年Cochrane系统评价指出该措施效果尚不明确。机械通气指南通常建议在高危期采用容量控制或压力控制模式，随后转为允许自主呼吸的模式。

当需要进行气管插管时，应优先采用快速序贯插管法。然而，即使采用快速序贯插管法，气管插管的刺激性特性仍可能加剧脑损伤——其会诱发咽喉反射和咳嗽反射，并导致心率、血压及颅内压升高。基于上述原因，必须谨慎选择诱导前、诱导中及诱导后使用的药物（表1）。

表1 药物考虑因素

诱导前用药建议历经多次调整。早期重点在于寻找辅助药物以减轻气管插管刺激反应。静脉注射利多卡因曾被尝试，但研究表明其既无益处又存在血流动力学不稳定风险，故不推荐使用。其他旨在减少刺激的试验采用了非去极化肌松药，但该方法同样未见疗效。相反，为抑制心率加快和血压升高，在血压正常或高血压患者中推荐使用芬太尼作为预处理药物，但低血压患者应避免使用。

诱导药物选择时需兼顾血流动力学因素以保护脑灌注，可考虑使用氯胺酮或异丙酚。氯胺酮常用于低血压患者，而异丙酚适用于血压正常或高血压患者。若患者血压显著升高，也可考虑使用丙泊酚。由于1970年代研究提示可能升高颅内压，过去常避免使用氯胺酮，但后续研究反复证实其对脑损伤患者安全。使用氯胺酮需权衡其镇静镇痛的附加优势与2.5小时长半衰期可能带来的负面影响。

在选择肌松剂时，主要争议在于琥珀胆碱与罗库溴铵之间。琥珀胆碱常作为首选药物，其半衰期仅为8-10分钟。罗库溴铵曾被认为无法提供理想的插管条件；然而在1.2 mg/kg剂量下，其插管成功率与琥珀胆碱相当。然而，若采用较高推荐剂量，罗库溴铵的半衰期可延长至60分钟以上。

气管插管后用药也需考虑脑灌注情况。对于低血压患者，首选咪达唑仑联合芬太尼或氯胺酮。咪达唑仑的额外优势在于其镇静和抗癫痫作用；但该药物可能在组织中蓄积，导致苏醒延迟。血压正常及高血压患者常使用丙泊酚联合芬太尼，需警惕丙泊酚诱发的低血压，以及芬太尼一次性大剂量使用引发的颅内压升高。半衰期显著缩短的瑞芬太尼可作为芬太尼的替代方案。

气管插管后的首要目标是维持充足的脑血流和氧输送。历史上，这一目标可能被过度强调，常导致肺部因过度激进的通气策略和高气道压力而面临不必要的风险，例如继发呼吸机相关性肺损伤与急性呼吸窘迫综合征。这源于脑血流量等于脑灌注压除以脑血管阻力（脑血流量=脑灌注压/脑血管阻力），而脑灌注压等于平均动脉压减去颅内压（脑灌注压=平均动脉压-颅内压），这些参数均受胸腔内压以及低氧血症和高碳酸血症的影响。根据2017年《重症创伤性脑损伤管理指南》，颅内压<22毫米汞柱与死亡率降低相关，而生存及预后良好的脑灌注压目标值为60-70毫米汞柱。最近对最佳实践指南的更新大多遵循肺保护性通气策略，与无脑损伤患者所采用的策略类似，但颅内压升高的患者除外（表2）。然而，由于整体缺乏共识，该策略仍存在复杂性，凸显了开展更多前瞻性试验的必要性。最终，专家共识小组仅对颅内压正常时给予肺保护性机械通气的总体弱推荐，而在颅内压升高时则未提出任何推荐意见。

表2 呼吸机设置及指标建议总结

PaO₂目标值为80–120 mmHg，动脉血氧饱和度目标值为94–98%，此标准获得重症监护医学共识小组的强烈推荐。PaO₂<60 mmHg与GCS<4相关，而PaO₂<92 mmHg则与院内死亡率升高相关。关于高氧血症，较高的PaO₂和FIO₂水平独立关联于更高死亡率。一项荟萃分析发现高氧血症与神经功能不良结局风险增加相关，PaO₂低至156mmHg即与院内死亡率上升相关。不仅限于脑损伤患者，2023年一项针对所有危重成年患者的Cochrane系统综述发现，高氧与低氧分层策略在死亡率方面无显著差异；但该文献承认现有证据趋势支持采用低氧策略。不仅限于脑损伤患者，在重伤创伤患者中同样开展了一项多中心随机对照试验，比较限制性氧疗（目标血氧饱和度94%）与自由氧疗（通过面罩给予12-15升氧气或经气管插管给予0.6-1.0的氧浓度）的效果。在住院前8小时内，发现死亡率或重大呼吸并发症无差异，唯一显著发现是限制性氧疗组的肺不张发生率低于自由氧疗组。总体而言，在该领域持续研究期间，仍建议将目标血氧饱和度设定在94-98%。若动脉血氧分压超出指定范围，应采用侵入性颅内压监测以避免继发性脑损伤。

重症监护医学共识小组强烈建议将目标PaCO₂维持在35-45毫米汞柱。因PaCO₂会影响脑血流，降低会导致血管收缩，升高则引发血管舒张。历史经验显示，当颅内压升高（>22 mmHg）时，常采用中度持续性过度通气治疗，但该做法现已不被推荐，而应避免长期预防性过度通气（PaCO₂<25 mmHg）。研究发现PaCO₂>45 mmHg或<32 mmHg与住院死亡率显著升高相关，且呼吸频率已被证实可独立预测重症脑损伤患者的急性肺损伤。相反，当颅内压升高时，应将PaCO₂维持在32-35 mmHg，仅在出现脑疝时才建议短期进行弱强度过度通气。若需进一步增加脑血流量，可在持续监测颅内压的前提下考虑提高PaCO₂水平。

脑组织缺氧与预后不良相关。通过在脑实质内放置传感器进行侵入性监测，可获取损伤部位的局部脑组织氧合水平（PbtO₂），从而降低因缺氧引发的继发性脑损伤风险——这类损伤通常难以被识别。尽管PbtO₂存在争议，文献证实当PbtO₂低于20甚至低于25毫米汞柱时，缺氧性损伤会加剧。严重创伤性损伤脑氧优化随机前瞻性Ⅱ期试验表明，与单纯监测颅内压相比，同时监测PbtO₂和颅内压可显著缩短缺血状态持续时间。PbtO₂变化的管理需结合颅内压和脑灌注压等其他脑生理参数综合考量。当PbtO₂下降伴随其他脑生理参数同步变化时，可通过单独针对颅内压或脑灌注压的干预措施进行处理。对于仅PbtO₂降低的干预措施尚不明确，建议可能的干预手段包括：提高动脉氧分压、降低动脉二氧化碳分压、增加脑灌注压，或将血红蛋白水平提升至10 g/dL。尽管可通过调节FIO₂和PaO₂来管理仅有的PbtO₂下降情况，但当PaO₂超过150 mmHg时需谨慎处理，其因可能加剧脑血管收缩及高氧相关脑损伤。目前尚无关于最佳PbtO₂指导治疗的共识性建议，但多项随机III期试验正在进行中，其中规模最大的是“严重创伤性损伤脑氧优化”研究（NCT03754114）。该试验旨在通过PbtO₂与颅内压联合管理（相较于单纯颅内压管理）改善6个月功能预后，并建立PbtO₂与颅内压管理的标准化治疗方案。

对于脑损伤患者而言建议将潮气量维持在理想体重每公斤4至8毫升之间，同时确保平台压低于30厘米水柱。该建议历经演变——历史管理方案常以维持较高潮气量（通常>8毫升/公斤）为目标。然而后续研究表明，高潮气量已成为预测重症脑损伤患者发生肺损伤及急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的独立风险因素。

另一个随时间推移而改变建议的变量是PEEP值的设定。此前，由于担心增加胸腔内压力会降低静脉回流并升高颅内压，临床更倾向于采用较低PEEP配合较高潮气量。近期针对脑损伤及急性呼吸窘迫综合征（ARDS）机械通气患者的试验发现，即使将PEEP值提高至15cmH₂O，脑灌注仍可维持在治疗目标范围内。另一项类似研究显示，在严重肺损伤患者中，PEEP每增加1cmH₂O，颅内压仅升高0.31mmHg，被认为是轻微且无临床意义的变化。因此，标准建议包括最低PEEP为5cmH₂O，如同无脑损伤患者，特别是对于那些颅内压在正常范围内的脑损伤患者或对PEEP作用不敏感且临床无显著意义而导致颅内压升高的患者。

驱动压（即平台压与PEEP之差）应在潮气量和PEEP合理设定后进行评估，目标是维持驱动压<15cmH₂O。高驱动压与脑损伤患者的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、不良神经功能结局及死亡率相关。此外，机械功率应维持在<17焦耳/分钟，高机械功率与脑损伤患者死亡率升高相关。

如前所述，临床试验中的异质性导致了脑损伤患者最佳呼吸机设置领域的分歧，包括肺保护性机械通气的应用。一项涉及30名受试者的随机对照试验未发现肺保护性机械通气存在不良影响，但发现高基线颅内压、低脑代偿储备及机械功率均与肺保护性机械通气的中断事件相关，并最终导致其产生有害影响。在另一项针对90名创伤性脑损伤患者的随机对照试验中，术中采用肺保护性机械通气可减少包括感染、低氧血症和肺不张在内的肺部并发症，同时创伤性脑损伤严重程度的血清生物标志物水平更低，且两组间神经系统并发症发生率无显著差异。相比之下，2024年发表的PROLABI研究作为首项针对脑损伤患者的随机多中心试验，对比了肺保护性机械通气与常规通气（较低PEEP和较高潮气量）的疗效，发现肺保护性机械通气较常规机械通气关联更差的预后结果，包括更高死亡率、更长呼吸机依赖期及更差的神经功能结局。综合来看，PROLABI作为首个随机多中心试验，其结论与现行指南相悖，令临床实践者陷入沉思。尽管如此，指南仍建议普遍采用肺保护性机械通气，同时需意识到亟待开展更多试验，并更新共识指南以进行潜在调整。

ARDS管理建议虽有高级别证据支持，但常将脑损伤患者排除在外。颅内压仍是决策主导因素，其管理策略（如增加PEEP、允许高碳酸血症及俯卧位通气）可能与ARDS肺保护性机械通气管理存在冲突。对于脑损伤合并ARDS的患者，应遵循前述肺保护性机械通气指南，同时增加ARDS特异性治疗措施，包括优化镇静方案、考虑俯卧位通气、使用神经肌肉阻滞剂，以及潜在的体外膜肺氧合（ECMO）治疗。若颅内压处于正常范围，强烈推荐采用俯卧位通气。当ARDS并发颅内压升高时，重症监护医学共识小组未就俯卧位或体外膜肺氧合提出建议，但强烈推荐短期使用神经肌肉阻滞剂。所有存在颅内压升高风险的病例均应进行侵入性监测（表3）。

表3 ARDS注意事项总结

脑损伤患者拔管失败并需重新插管的情况较无脑损伤患者更为常见，其发生率高达30-40%。从以往情况来看，脑损伤患者在恢复意识且病情好转后会即行拔管。BI-VILI项目是一项针对脑损伤且GCS<12分、需机械通气的患者开展的多中心试验。该研究首先由医生自行决定是否拔管，随后通过一项质量改进计划进行干预，包括最佳实践培训。其内容包括设定目标潮气量≤7毫升/千克、PEEP 6-8厘米水柱、呼吸频率20次/分钟，拔管标准包括：成功进行自主呼吸试验、有效咳嗽、GCS≥10分。遵循这些建议参数可降低脑损伤恶化率，并与拔管成功率提高及90天死亡率降低独立相关。另一项研究发现：CRS-R评分较低、咽反射消失、咳嗽反射消失及吞咽功能缺失均与拔管失败独立相关。一项前瞻性多中心观察性研究发现，GCS与拔管成功无关，而咳嗽、负液体平衡和年龄才是重要因素。其他研究提出了多种评分系统，例如VISAGE评分，该评分包含年龄、视觉追踪、吞咽尝试及GCS>10等指标来判定拔管成功。共识小组强烈建议在撤机过程中纳入神经状态评估，以考量神经功能预后的临床发展轨迹，同时关注气道保护、咳嗽反射、咽反射及吞咽功能。指南仅对基于意识水平的拔管提出弱推荐，且未对GCS阈值作出建议。

若患者未满足拔管标准，或拔管失败，则考虑行气管切开术，其时机存在争议。气管切开术分为早期或晚期两种类型；然而早期与晚期的界定存在分歧，通常范围在1至2周之间。一项荟萃分析评估了脑损伤患者气管切开时机，包括早期（<7天）与晚期（≥7天）气管切开，发现早期气管切开可能降低呼吸机相关性肺炎风险、缩短ICU住院时间和机械通气持续时间，但可能增加死亡率。而先前综述则指出早期气管切开可降低长期死亡率。一项对120名受试者的回顾性队列研究还探讨了极早期气管切开术（≤72小时），发现其与机械通气时间缩短、ICU住院时间缩短及死亡率降低相关（3% vs 8%）。类似地一项对早期（≤3天）与晚期（>3天）气管切开患者的回顾性研究显示，早期气管切开与缩短ICU住院时间、缩短住院时间及降低肺炎发生率相关。一项前瞻性观察研究发现，晚期气管切开术（>7天）的脑损伤患者其神经功能预后更差，住院时间也更长。总而言之，关于气管切开术时机的研究已完成多项，但对早期与晚期气管切开的定义尚未达成共识。欧洲共识小组强烈建议在拔管尝试失败一次或多次后实施气管切开术，并对存在持续意识水平降低的患者进行气管切开术提出弱建议。

创伤性脑损伤后的机械通气始终是临床难题。脑-肺交互作用导致炎症状态加剧、氧合与通气功能受损、肺损伤，并常引发继发性脑损伤。当前最佳实践策略旨在减少继发性损伤，但鉴于持续存在的不可接受的发病率水平，仍需进一步展开工作以制定通气管理的共识指南。