李静赵春光翻译马新华校对
摘要
脑损伤后可能会出现一系列严重的肺部疾病，如呼吸机相关性肺炎，急性呼吸窘迫综合征或神经源性肺水肿。这些疾病可能会影响脑损伤患者的治疗效果，因为呼吸衰竭和机械通气可能会增加死亡率，导致神经功能预后不良以及延长住重症监护病房或普通病房时间。脑和肺通过从大脑到肺以及从肺到大脑的复杂途径相互作用。医学界对于最近描述的“双重打击”模型提出了一些特别感兴趣的假设。很少有针对脑损伤伴有肺损伤的患者呼吸机设置的研究，且重症医护人员常常对在脑损伤患者中使用保护性通气格外谨慎。本综述旨在描述脑损伤患者中肺损伤的流行病学和病理生理学，以及急性脑损伤背景下不同机械通气方式对大脑的影响。
核心提示：脑肺交互作用是从大脑到肺以及从肺到大脑的复杂相互作用。重症医护人员通常对脑损伤患者使用保护性通气格外谨慎，但如果机械通气正确应用则可能对大脑的氧合有益，即使使用呼气末正压和补充操作也并非一无是处。本综述旨在描述脑损伤患者肺损伤的流行病学和病理生理学，以及急性脑损伤背景下不同机械通气方式对大脑的影响。
介绍
脑-肺交互作用是从大脑到肺以及从肺到大脑的复杂相互作用。有研究已经描述了脑损伤后严重肺损伤的发生，例如严重的创伤性脑损伤(TBI)，蛛网膜下腔出血(SAH)或中风。这些肺部损伤包括呼吸机相关性肺炎(VAP)，急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和神经源性肺水肿(NPE)。它们是治疗脑损伤患者的关键点，因为呼吸衰竭和机械通气可能是导致死亡率增加，神经功能不良以及延长住重症监护病房或普通病房时间的危险因素。脑肺交互作用的病理生理学极其复杂，对于最近描述的"双重打击"模型，可能存在以下几个具有特殊意义的假说。
本综述旨在描述脑损伤患者中肺损伤的流行病学和病理生理学，以及急性脑损伤背景下不同机械通气方式对大脑的影响。
脑损伤后肺损伤
VAP,ARDS或NPE等均为脑损伤后可能出现的严重肺部疾病。在本综述中，将不讨论胸部创伤的直接后果，如肋骨骨折,肺挫伤或血肿/气胸。Zygun等在一项观察性队列研究中报道了例严重TBI患者的非神经系统器官功能障碍。89％的患者至少有一例非神经功能障碍(器官系统成分≥1),81％的患者出现呼吸功能障碍[动脉氧分压/吸氧浓度比(PaO2/FiO2)=-。35％的患者至少发生一次器官衰竭(器官系统成分≥3)，其中23%的患者会发生最常见的非神经器官系统衰竭——严重的呼吸衰竭(PaO2/FiO2≤)。其他多中心研究也报道了TBI或SAH后脑外器官功能障碍的高发病率。这些脑外器官衰竭，特别是呼吸衰竭和ICU相关性脓毒症，在脑损伤患者中似乎比其他非神经系统疾病患者更常见。
肺部损伤很常见，可带来一系列的并发症从而对脑损伤患者造成严重后果。呼吸衰竭和机械通气可能是脑损伤患者死亡率增加和神经功能不良的危险因素，并且与ICU和住院时间较长有关。Pelosi等在最近的一项前瞻性观察的多中心研究中描述了各种类型脑损伤的机械通气患者(例缺血性或出血性脑卒中患者和例脑外伤患者)的预后，并将其与非神经系统患者进行了比较。呼吸衰竭是神经系统患者中最常见的脑外器官功能障碍。与非神经系统疾病患者相比，机械通气的神经系统疾病患者住ICU和使用呼吸机的天数较长，需要气管插管的也比较多，VAP较多，死亡率也较高。
VAP
由于意识水平的降低和肺通气/肺换气的不足，神经系统患者经常会发生肺炎和VAP。在脑损伤患者中发生VAP的危险因素已经确定如下,如大量的输血,年龄,肥胖,糖尿病,免疫功能低下，慢性肺病和巴比妥类药物的使用等。此外，机械通气，镇静和肌松药的使用，预防性使用抗生素，增加了发生VAP的风险。此外，脑损伤诱导的免疫抑制导致传染性疾病的发生和发展。严重TBI患者的VAP发生率为21％~60％。对甲氧西林敏感的金*色葡萄球菌是严重TBI患者发生VAP中报道的最常见病原体。早期行肠内营养和口腔护理已被证实可降低神经ICU中VAP的发生率。在Pelosi等报道中,与缺血性或出血性卒中和非神经系统患者相比，TBI患者的VAP发生率更高。Cinotti等报道了有关例机械通气的SAH患者的回顾性分析；有48.7%的患者会发生VAP,主要感染的病原体也是对甲氧西林敏感的金*色葡萄球菌；该研究未发现这些患者的死亡率有所增加，但机械通气时间和在ICU住院的持续时间较长。Frontera等分析了例SAH患者(有或没有机械通气)的数据，医院感染并发症的患病率。发现最常见的并发症是肺炎，患病率为20％，且肺炎是3个月时死亡或严重残疾的独立因素。
Kasuya等研究了例卒中患者机械通气的VAP发生率为28％。VAP延长了机械通气和在ICU住院的持续时间，而慢性肺病，入院时国家卫生研究院卒中评分和出血性转化是VAP的独立危险因素。最常见的细菌是耐甲氧西林金*色葡萄球菌和甲氧西林敏感金*色葡萄球菌。在严重缺血性卒中患者中,VAP可使死亡率增加3倍。
ARDS
ARDS在脑损伤患者中发生率很高。大多数研究中使用的ARDS的定义是美欧共识会议标准。最近的一项研究报道，在例神经系统疾病患者(出血性中风,SAH,硬膜下血肿,TBI和缺血性卒中)中，ARDS发生率为35％。其他研究显示格拉斯哥昏迷量表(GCS)评分9的患者ARDS发生率为19％~35％。只患有TBI的患者ARDS的发生率为20％-25％，只患有SAH的患者ARDS的发生率为20％-38％。最近在美国年至年进行的一项回顾性研究报道，急性缺血性卒中患者入院时ARDS的发生率为4％。在另一项例急性卒中患者的回顾性队列研究中，有3.6％的患者诊断出了与吸入性相关的ARDS。
在所有情况下，ARDS都会影响脑损伤患者的发病率和死亡率。TBI后发生ARDS也会导致住院死亡率增加3倍。ARDS是死亡率增加和神经系统预后不良的独立危险因素,与ICU和住院时间较长有关。ARDS发生的风险因素业已确定：首先，格拉斯哥昏迷评分偏低(GCS3-4)和初始脑电图断层扫描(CT)扫描异常(如中线移位和头颅CT表现)可显示初始脑损伤的严重程度，其次，据报道，升压药，血管活性药物的使用以及药物滥用史是严重TBI中发生ARDS的独立因素，而已经确定的一般风险因素包括年龄,男性,种族,慢性高血压病史,糖尿病,COPD,败血症，心血管、肾脏和血液系统的功能障碍等。最近Mascia等在一项前瞻性多中心观察研究中总结了82例严重TBI患者的机械通气。22％的患者发生了ARDS，这些患者最初的潮气量(Vt)高于没有发生ARDS的患者。发生ARDS的比例随着Vt设置的增加而呈现剂量-反应的关系。在ARDS之前的几天,72％的ARDS患者的平均Vt≥10mL/kg[预测体重(PBW)]。严重TBI患者的呼吸机管理似乎是ARDS发生的关键点，符合"双击"模式，本次综述后面将详细介绍。
随着时间的推移ARDS发生是呈双峰的，在机械通气开始后第2-3天达到早期峰值，第7-8天达到第二次峰值，通常与肺炎有关。
NPE
有关NPE的报道已超过年。它被定义为技法与明显的中枢神经系统损伤，如TBI,SAH,中风,脊髓损伤,癫痫持续状态,脑膜炎或硬膜下出血并排除其他可能的原因后，发生的急性发作性富含蛋白质的肺水肿。
在年至年报道的NPE病例回顾中，最常见的神经系统损伤是SAH(42.9％),且71.4％的患者在脑损伤后4小时内发生症状。NPE的死亡率很高,接近10％,但幸存的患者通常很快恢复(72小时,52.4％)。Rogers等报道了一个大型尸检数据库，包括现场或96小时内死亡的头部受伤的患者。而NPE的诊断包括与肺重量增加有关的水肿，充血和出血。在现场死亡的TBI患者中NPE的发生率为32％。96小时内死亡的患者达到50％,并观察到胸部X射线正常的患者的脑灌注压与PaO2/FiO2比呈负相关。动脉瘤性SAH中NPE的发生率从2％到25％不等。致命性SAH的发病率似乎更高。确定的危险因素包括高龄，手术的延迟，椎动脉手术以及临床和CT扫描评分的严重程度(Hun-Hess和Fisher分级)。SAH后NPE的发生与不良预后和较高的死亡率相关。
NPE可被视为具有共识定义的ARDS形式。因此，一些作者提出了以下诊断标准
1)双侧肺浸润性改变;(2)PaO2/FiO2比;(3)无左心房高血压的证据;(4)存在严重的中枢神经系统损伤，导致颅内压增高(ICP);(5)没有ARDS的其他常见原因(例如，误吸、大量输血或脓毒症)。
脑肺交互作用的病理生理学
脑-肺通路
急性脑损伤后肺损伤的病理生理学仍存在争议但有以下假说；最近提出了“双击”模型。
ICP增加的交感神经反应具有重要作用。一些作者用神经-心脏和神经-血液动力学范例解释了NPE的某些部分。Takotsubo心肌病导致的直接的心肌损伤已被证实为NPE的部分机制。脑损伤后大量交感神经放电似乎会直接诱发心肌细胞损伤以及伴有交感神经支配模式的室壁运动异常。神经血液动力学理论认为可能与体循环以及肺循环压力快速上升引起间接性心室顺应性下降有关。事实上，血液从高阻力体循环转运到低阻力肺循环会导致静水压型肺水肿。动物模型显示的左心房，体循环和肺循环压力增加可能与NPE有关。虽然静水压和心脏损害很可能在NPE的发病机制中发挥作用，但这些理论并未解释肺泡液中红细胞和蛋白质的存在。
爆炸理论
Theodore和Robin首先将NPE的"爆炸理论"定义为血管通透性受损。由于ICP的急剧增加从而引起的血管内压力短暂的增加会破坏毛细血管-肺泡膜，肺内皮损伤从而导致富含蛋白质的血浆泄漏。该理论包括高静水压和肺内皮损伤的共存。对于这种肺水肿的发生，某种程度的毛细血管性高血压似乎不可或缺，而渗透性的压力依赖性增加可能是NPE的共同点，而动物模型验证了这一理论。Maron等在犬离体灌注肺叶的模型中，发现至少70torr的静脉压是具有蛋白渗透性的必要条件，并且发现静脉压的增加与全蛋白的渗透反射系数存在线性关系。Bosso等探讨了在兔模型中颅内高压兔肺动脉高压与死后血管内肺水含量(EVLW)之间的关系。肺动脉压必须超过25torr才能观察血管外肺水的增加。相比之下，Bowers等通过测量肺淋巴液的流速和蛋白质含量来确定绵羊模型中颅内高压的影响。他们注意到肺血管通透性不断增加，但肺血管压力也在不断增加。在人类模型中很少有报道，因为ICP在最初急剧增加时的血流动力学监测很少见。在初始的血流动力学不稳定和大量交感神经反应后，全身和肺部压力可能恢复到正常值，而毛细血管-肺泡膜损伤仍然存在。一些作者观察到尽管脑损伤后NPE发生直接肺内皮损伤，但全身压力无变化。这个概念被称为"肺小静脉肾上腺素过敏症"。
肺小静肾上腺素过敏症
在一些连续血流动力学监测的病例中报道了无血流动力学不稳定的NPE。因此,NPE可能部分源于脑损伤后大量交感神经放电后的选择性肺静脉收缩。肺血管上的α-和β-肾上腺素能受体可能被激活从而导致内皮完整性改变。动物模型中显示单靠血流动力学变化无法解释的肺血管通透性和水肿形成增加。在持续ICP增高的麻醉犬中，McClellan等注意到肺血管通透性(渗出性水肿)增加3倍，肺动脉压和心输出量中度增加。然而，当他们在没有颅内高压的狗中出现这些血流动力学变化时，没有发现蛋白质泄漏指数的任何变化。Peterson等人给麻醉绵羊注射α-肾上腺素能阻滞剂使绵羊颅内压水平逐渐升高，而后通过控制动脉压来预防肺水肿的形成，从而验证肺血管床的直接肾上腺素能作用。
双重打击模型
全身炎症反应似乎在急性脑损伤后肺衰竭的发生发展中起主要作用。这种病理生理过程验证了爆炸伤害理论。脑损伤后发生颅内炎症反应，脑损伤组织局部产生促炎细胞因子[白细胞介素1(IL-1),IL-6]，肿瘤坏死因子(TNF),IL-8。小胶质细胞和星形胶质细胞是炎症介质的主要来源。然后，血脑屏障(BBB)渗透性的改变允许它们以经颅梯度进入体循环。这可能是造成脑外功能障碍的原因。这种全身性炎症介质的产生构成了炎症环境-“第一次打击”。因此器官更容易受到后续事件的影响-"第二次打击",例如机械通气，感染或外科手术等，而这些事件在正常情况下伤害较小(图1)。López-Aguilar等将兔子随机分为对照组或脑损伤组，机械通气时间为分钟，呼吸机设置相同，然后进行机械通气。在脑损伤组中，肺部超滤系数，重量和肺泡出血的变化较大。过度活跃的中性粒细胞和白细胞-内皮细胞相互作用可能有助于这种病理过程。在人和动物中已经显示脑损伤后脑和肺中的急性炎症反应，实验性脑出血损伤伴有脑和肺细胞内粘附分子-1和组织因子的增加。进行性中性粒细胞聚集和形态学上的肺损伤也已经被观察到，例如肺泡结构的破坏。kalsotra等人的研究显示，在大鼠脑损伤后，巨噬细胞和嗜中性粒细胞大量迁移，肺内白三烯b4的生成增加。脑死亡的人供体的支气管肺泡灌洗液中的IL-8水平明显高于健康的受试者或通气的非脑死亡患者。此外，中性粒细胞在肺部的浸润与IL-8的水平密切相关。在TBI的大鼠体重下降模型中，已经报道了具有重要细胞内空泡和增加的脂质过氧化的II型肺细胞的超微结构损伤。最近，Heuer等研究了急性颅内高压的猪。尽管并无伴有灌注不足和低氧血症，但与没有颅内高压的对照组相比，肺和其他器官的炎症、水肿和坏死评分更高。在此之前，他们比较了4组猪:对照组,颅内高压组,ARDS组和颅内高压+ARDS组。他们分析了每组的肺部CT扫描。颅内高压组的肺部密度增加，而颅内高压伴ARDS组的肺密度急剧增加。此外，正常和损伤肺部的颅内高压可使肺的含气比降低，导致肺实变和肺不张。颅内高压加重了这些肺部CT扫描的损伤。
图1，脑损伤背景下的双重打击模型。ARDS:急性呼吸窘迫综合征;PEEP:呼气末正压。
儿茶酚胺风暴、结合大脑和全身炎症的反应(第一次打击)产生了炎症环境，导致肺对进一步有害事件的易感性增加(第二次打击)。该途径可能是急性脑损伤患者肺损伤的前提。然而，这种炎症级联不仅仅以一种方式发生：从大脑到肺，还从肺到大脑。
下丘脑-垂体-肾上腺轴
几年来，下丘脑-垂体-肾上腺轴[HPA轴]在脑损伤的作用已经在实验和临床研究中进行了探索，它可能与肺功能障碍有关。另外，它对创伤后应激和全身炎症反应有重要影响。在创伤的初始阶段，炎症介质如IL-6,大量激活HAP轴，诱导皮质醇增多症，是代偿性抗炎反应综合征的主要效应物。这种皮质醇增多症可以减少炎症反应的有害影响，因为它在生物体内传播并保护其他器官。此外，内源性糖皮质激素激活抗感染免疫系统和HAP轴在血液动力学反应和维持血压方面具有重要作用。
TBI后，25％-50％的患者出现急性继发性肾上腺皮质功能不全。这些患者的预后较差，神经功能预后较差，动脉压较低，血管获悉病药物使用率较高，死亡率也较高。此外，创伤引起的肾上腺皮质功能不全与全身炎症反应综合征相关。肾上腺功能不全患者的血浆IL-6水平高于肾上腺对应激反应正常的患者。在多发伤患者中，7天持续存在的高水平IL-6与较高的死亡率和肺炎发病率相关。全身炎症反应综合征的持续存在似乎可以预测创伤患者的院内感染。主要理论是继发性肾上腺皮质功能不全使患者暴露于不受控制的全身性炎症与免疫抑制，医院感染，尤其是VAP和压倒性炎症反应的有害作用。因此，HAP轴功能障碍可能参与TBI后肺部功能障碍。
一项多中心随机试验报道了名患有严重创伤和皮质类固醇功能不全的气管插管患者，使用氢化可的松医院获得性肺炎的风险，特别是在患有严重TBI的患者亚组中。然而这一结果在最近的严重TBI患者试验中未得到证实。脑卒中诱导的免疫抑制已被描述为急性缺血性卒中后HAP轴相关异常并且可能与肺炎的高发病率有关。
肺到脑通路
已经描述了贯穿自主神经，神经炎症，神经内分泌和免疫系统的复杂途径。该途径参与正常生理学有助于维持体内平衡，但可能导致不良反应。这种肺到脑通路可能涉及两种成分：肺自身损伤如ARDS，以及机械通气。
由于呼吸机设置不足引起的肺损伤可能导致实质中的炎症反应，继而扩展到全身循环，然后扩展到其他器官和大脑。肺部损伤可导致多器官功能衰竭。ARDS患者死亡的主要原因是多器官衰竭而非低氧血症或肺功能障碍。ARDS存活者的认知能力下降，包括记忆，语言和认知能力下降，机械通气持续时间长的患者也存在记忆和认知改变的神经功能障碍。参与学习和记忆过程的海马体特别容易受缺氧的影响。然而无论缺氧的程度如何，ARDS均可导致海马体损伤如记忆缺损。ARDS与感染性休克可诱发神经元损伤。Nguyen等在一项前瞻性研究中研究了例严重脓毒症或感染性休克的患者。他们发现这些患者血浆中S-β蛋白和神经元特异性烯醇化酶(NSE)等脑损伤标志物分别增加了42%和53%。存在意识下降和脑病的患者中均有S-β蛋白水平的升高。在ARDS(灌洗模型)的猪模型中，灌洗导致ARDS的猪的S-β蛋白水平显著高于低氧血症导致ARDS的猪。此外海马体的组织病理学变化仅发生在患有ARDS的猪中。作者认为伴随低氧血症的ARDS才能观察到脑损伤。在ARDS患者中，S-β蛋白和NSE的升高可能意味着脑损伤和血脑屏障的改变。血脑屏障和肺屏障的通透性可能依病理生理情况而改变，从而导致大脑和肺之间的交互。
肺损伤可能会加重大脑对急性损伤的敏感性。Heuer等报道了脑损伤合并ARDS组以及颅内高压+ARDS组的猪模型中，肺和脑之间的相互作用从而加重脑损伤的现象。实际上与对照组相比，所有动物(颅内高压,ARDS和ARDS+颅内高压)的脑组织氧合(PtiO2)和脑组织密度(反映脑水肿)均降低。与对照组相比，所有动物的NSE和S-β蛋白水平显着增加，但最显着的增加是在ARDS组中,而IL-1β和IL-6的水平亦有升高。因此ARDS可加剧急性脑血管病的脑损伤。Hegeman等描述了肺损伤后的应激和应变如肺泡炎症、中性粒细胞的募集和细胞因子的产生。由细胞因子激活的内皮细胞分泌趋化因子并在其表面表达粘附分子，导致白细胞粘附性增强和活化免疫细胞跨内皮转运。然后，这种局部炎症可以扩散到全身循环中。肺部炎症可通过体液，细胞和神经通路扩散到脑系统。
除肺部损伤外，ICU每日使用的机械通气治疗可能会损害局部血流和脑氧合。Bickenbach等人在持续8小时以上ARDS猪模型中研究了PtiO2和大脑代谢。将动物随机分为2组：低潮气量(LT)(6mL/kg)和高潮气量(HT)(12mL/kg)。在PaO2,PaCO2和pH方面没有发现两组之间的差异。但ARDS诱导的两组PtiO2显著降低，但与HT组相比，LT组4小时和8小时PtiO2显著升高。在2、4和8小时时，HT组微透析中的乳酸含量较高。2小时后，LT组血浆S-β蛋白水平降低,HT组IL-6升高。因此ARDS患者中小潮气量通气改善了脑组织氧合。HT容量通气可增加炎症反应，并可损害脑氧合和新陈代谢。Quilez等人用神经元激活标志物c-fos的表达研究了Vt对MV大鼠脑区激活的影响。他们将健康脑的大鼠随机分为3组:基础组(未接受机械通气),低Vt组(8mL/kg,呼气末正压(PEEP)为0cmH2O)和高Vt组(30mL/kg和PEEP为0cmH2O)。高Vt组的皮层和丘脑的炎症反应(TNF-α)和c-fos表达高于低Vt组。因此,机械通气的设置最有可能通过炎症介质直接影响大脑。这些数据强调了呼吸机设置对接受机械通气患者特别是在脑损伤的患者中的重要性。
肺与大脑之间的冲突
机械通气可以通过严格控制PaO2和PaCO2来提供氧气和去除二氧化碳(CO2)，目的是预防继发性脑缺血并增加神经功能。
为了预防或限制通气引起的肺损伤(VILI)，人们提出了小Vt、平台压30cmH2O和适当PEEP水平的保护性通气的概念。VILI被描述为3种机制的结果：容积损伤，不张性肺损伤和生物损伤。容积创伤是由大潮气量导致的肺过度扩张引起的。不张性肺损伤是由于PEEP水平不足导致肺泡塌陷。生物损伤来自局部炎症过程，其原因是由于大潮气量导致的过度膨胀和肺泡反复打开和关闭。然而，大多数在ARDS患者中加强通气治疗的研究已经排除了脑损伤患者。对需要小Vt，高PEEP和肺复张的ARDS患者来说,"开放肺并持续开放"的概念可能会导致脑损伤患者中出现允许的高碳酸血症，但高碳酸血症可能对大脑产生潜在的有害后果，因此重症监护人员常常对保护性通气持保留态度。
潮气量
低Vt的使用减少了ARDS患者的全身和肺部炎症反应，也减少了吸入性、脓毒症、肺炎或外伤等炎症反应。Mascia等报道，严重TBI患者中ARDS的比例随着初始潮气量(Vt)设置的增加而增加并存在线性关系。严重TBI患者的机械通气似乎是ARDS发展的关键点。正如我们之前所描述的，高Vt可能会影响大脑，并且可能是对肺部的一种有害事件(第二次打击)，尤其是肺部由于脑损伤而显得特别敏感。现在还没有关于在TBI患者中使用低Vt的前瞻性研究。然而最近Krebs等在大鼠严重脑损伤模型中发现，根据组织学、基因组分析和实时定量聚合酶链反应，与高Vt(12mL/kg)和低PEEP组相比，低Vt(6mL/kg)以及按照静态肺顺应性设定PEEP组中IL-6减少可改善氧合作用而减少肺损伤。
ARDS的保护性机械通气包括低Vt(6mL/kgPBW)、低分钟通气量和允许性高碳酸血症。高碳酸血症的脑功能影响是众所周知的(血管舒张)，在颅内高压的情况下应该避免。管理严重TBI的目标是将PaCO2维持在35至40mmHg之间，但在使用保护性机械通气时，这一目标很难达到。具有神经监测的个体化管理可以使我们在特定的困难情况下使用更高的PaCO2值并监督其对脑内稳态的影响。一项针对12例SAH合并ARDS患者的小型回顾性研究显示，肺保护性通气和高碳酸血症(50-60mmHg)没有增加ICP。最近,Westermaier等的研究展示了SAH患者的PaCO2逐渐增加至40,50和60mmHg。脑血流量和脑组织氧饱和度(StiO2)持续升高但颅内压没有增加。
PEEP
PEEP的应用是保护性机械通气的一部分，用于复张塌陷的肺泡，改善PaO2和肺顺应性。然而，PEEP的使用可能通过CO2的血液动力学反应改变脑血流。因此，Pelosi等在一项前瞻性观察性多中心研究中报道，ICU中超过80％的神经系统患者使用PEEP≤5cmH2O进行通气时，尤其当使用低Vt时,PEEP对于防止塌陷和/或复张塌陷肺泡从而减少肺不张是必要的,它的应用也是保护性通气的关键点。
一些研究报道了PEEP对脑血流动力学的影响。Mascia等在12例脑损伤伴ARDS患者中随机应用5和10cmH2O的PEEP治疗。有反应性的患者顺应性上升,PaO2升高，而无反应性的患者顺应性下降,PaCO2升高。有反应性的患者颅内压和颈静脉饱和度不变，但无反应性的患者的颅内压和颈静脉饱和度增加，表明该组受到有害影响。因此，当患者对PEEP水平有反应时(即,不造成肺过度膨胀,死腔和PaCO2增加)，在脑损伤患者中使用PEEP似乎是安全的。当PEEP诱导肺复张时，颅内压和脑灌注不会改变,PaO2升高。如果能够对最佳的PEEP进行搜索和调整，那么PEEP可以安全使用，而且可能必须用于脑损伤患者。
Muench等研究了PEEP水平对健康猪和SAH患者颅内压，PtiO2,脑血流量和全身血流动力学的影响。高水平的PEEP不影响猪的脑血流动力学参数。据报道在SAH患者中，由于动脉压的改变和大脑自动调节性的改变，大脑局部血流发生了变化。全身动脉压改变促进脑血流量恢复。Schramm等测量了20例ARDS患者的脑血流量，PEEP从9增加到14cmH2O不会影响脑血流速度。Caricato等研究了呼吸系统顺应性对PEEP颅内作用的影响。用0,5,8或12cmH2O的PEEP对脑和全身血流动力学没有影响。如果能够维持动脉血压，则使用PEEP似乎是安全的。低血容量状态可能是一种导致PEEP对动脉血压的影响的疾病。
此外，一些作者建议将头部抬高以增强通过椎静脉系统的脑静脉引流，从而减少胸腔内压力的影响，并保持PEEP低于ICP以限制对静脉引流的干扰。
为了优化PEEP在脑损伤患者中的应用，需要对血流动力学、呼吸系统和脑参数进行准确的监测。
肺复张
对ARDS患者的一些研究建议采用肺复张(RM)来打开塌陷的肺泡，然后进行适当的PEEP以维持肺泡开放，改善氧合作用并改善呼吸系统的顺应性。然而由于与PEEP相同的原因，RM可通过干扰静脉血液回流并引起胸内压升高而降低动脉血压并增加ICP。Bein等报道了11例严重脑损伤(创伤性和非创伤性)和ARDS,RM的影响，其中包括持续60cmH2O持续30s。他们记录了在RM末期ICP升高，平均动脉压、脑灌注压(65mmHg)和颈静脉血氧饱和度(55%)均降低。动脉氧合的改善在RM之后出现但难以维持，所以作者不推荐这种治疗。对脑血流量和颅内压的影响取决于RM的血流动力学稳定性。肺单位的再通气不仅取决于充气压力，还取决于持续压力的持续时间(充气压力-时间积)。
Constantin等比较了2种RM:持续气道压力(CPAP)在40cmH2O持续40s和延长呼气(eSigh)且PEEP维持在10cmH2O以上15分钟。他们结果表明,只有eSigh改善了肺复张，且eSigh在血流动力学上比CPAP具有更好的耐受性，并且可以导致更高和更长的动脉氧合增加。此外,对RM的反应似乎取决于肺部形态。弥漫性通气功能减退的患者比局部通气功能丧失的患者反应更佳。在使用RM之前必须考虑这些因素。因此，eSigh可能更适合脑损伤更严重的患者，因为其具有更好的血液动力学耐受性。Nemer等在SAH和ARDS患者中比较了2种RM:CPAP在35cmH2O持续40s和PEEP为15cmH2O以及压力控制高于PEEP=35cmH2O持续2min。在该研究中,显示CPAP肺复张可导致更高的颅内压(20mmHg)和更低的脑灌注压(65mmHg)。在另一项研究中,对9例ARDS和脑损伤患者进行了28次RM,对PEEP进行逐步增加和减少3cmH2O。与基线值相比，RM后平均动脉压，颅内压和脑灌注压没有显著差异。因此，通过严格监测全身和大脑参数以及渐进和缓慢的使用RM可能是安全的。
Wolf等对13例急性脑损伤患者和ARDS患者采用低潮气量，高水平的PEEP和RM的“肺开放”的可行性进行了评估。他们的报道显示,FiO2从0.85降至0.55,在第一次RM后24小时内PaO2/FiO2从升至。同时颅内压,PaCO2和PtiO2保持稳定。作者得出结论，保护性通气在神经外科患者中是安全的，可以改善氧合并没有副作用。
俯卧位
ARDS患者使用俯卧位已有30年。它能通过不同机制如肺复张、肺泡充气更加均匀和VILI的保护来增加氧合已经被证实。如果保持俯卧位的时间足够长，那么对严重低氧血症的ARDS在预后和死亡率方面是有益的。在脑损伤患者中对这种呼吸管理也进行了少量的研究。一些作者报道了一些俯卧位的病例。Reinprecht等分析了俯卧位对16例严重SAH和ARDS患者的影响。他们报道了PaO2和PtiO2显著增加，以及显著改变的但未达到有害水平的颅内压升高以及脑灌注压降低。严重创伤性胸和脑损伤患者的病例报告显示，在俯卧位20小时后，氧合作用改善但伴随颅内压轻度和短暂增加。
表1总结了保护性通气不同部位对脑血流动力学和代谢的影响
对PEEP有反应的病人:肺弹性下降,PaO2增加;
对PEEP无反应的病人:弹性增加,PaCO2增加.
CBF:脑血流量;ICP:颅内压;CPP:脑灌注压;PtiO2:脑组织氧合;SjO2:颈静脉血氧饱和度;Vt:潮气量;PEEP:呼气末正压;RM:肺复张;MAP:平均动脉压;ARDS:急性呼吸窘迫综合征
在颅脑损伤的患者中，采用高频震荡通气和体外肺支持技术(经皮体外肺辅助和体外膜氧合)来控制CO2浓度和难治性缺氧，对颅脑损伤的患者是有害的。
在脑损伤患者中肺损伤的临床管理
在临床实践中，除了PaO2和PaCO2目标值外，对脑损伤患者的呼吸机治疗并无推荐。
对脑损伤患者来说，VAP的治疗并非是特异性的但预防似乎格外重要。由于VAP与更高的死亡率和更差的神经系统预后相关，所以VAP的治疗必须尽快开始。医院获得性VAP的指南可供参考。脑损伤患者并发VAP的危险因素很多，预防措施必须
