1967年,Ashbaugh等在Lancet杂志上首次报道12例原因不同、而临床表现相似的呼吸衰竭,即使机械通气(设定PEEP、提高FiO2),病情仍会急剧恶化,后命名为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distess syndrome,ARDS)。其临床特征表现为:①严重呼吸窘迫;②顽固性低氧血症;③X线胸片的非充血性心衰或容量负荷过重所致的肺水肿征象;④无慢性呼吸系统疾病。
后续研究发现,肺泡-动脉氧分压差(P(A-a)O2)反映肺内分流、V/Q比例失调及弥散障碍等病理生理状况;其受吸入氧浓度(FiO2)影响,同时计算繁琐,临床实用性较差,以P(A-a)O2为例,P(A-a)O2=FiO2(Patm-PH2O) -PaCO2 (1-FiO2)/RQ-PaO2(FiO2是吸入氧浓度;PH2O指大气压;PH2O是水蒸气的压力,一般47mmHg(1mmHg=0.133kPa)RQ是呼吸商,按照混合食物计算,大约是0.8;PaO2是动脉血氧分压)。Horovitz等首次提出氧合指数(PaO2/FiO2),因计算容易、可反映肺内分流,而得以推广,至今正好40年。但是,作为ARDS诊断标准的主要客观指标,其诊断阈值、病情分级的标准究竟是多少,如何避免其他因素的干扰,一直是临床的困惑和研究的热点。
1 氧合指数的量化标准演变
1.1 Murray肺损伤评分-氧合指数繁琐量化
1998年,Murray等提出量化的肺损伤评分来评估轻、中、重度肺损伤,胸片、氧合指数、PEEP数值和肺顺应性四部分之和除以4(0.1~2.5,轻、中度肺损伤;>2.5,诊断为ARDS),对ARDS的病情分层具有意义。其氧合指数评分如下:≥300mmHg,0分;225~299mmHg,1分;175~224mmHg,2分;100~174mmHg,3分;小于100mmHg,4分。但它仅限于机械通气的患者评分(必须具备PEEP和肺顺应性),故可行性差。
1.2 AECC标准-氧合指数粗略量化
1994年,美国胸科学会和欧洲危重病学会召集北美和欧洲约50名专家召开了欧美共识会议(american-European Consensus Conference Committee,AECC),制定了ARDS诊断标准,其两大突出贡献:①将低氧血症患者分为重度和轻度,有利于临床研究分组;②简便的标准有利于开展大规模的流行病学研究。标准如下:①急性起病;②氧合指数(PaO2/FiO2)≤200mmHg(不考虑PEEP);③正位胸片显示双肺斑片状浸润影;④PAWP≤18mmHg,或无左心房压力增高的临床证据。如PaO2/FiO2≤300mmHg,且满足上述其他标准,则诊断为ALI。
近年来,随着临床研究的深入,使用了18年的AECC标准的诊断效度引起引起了较多的质疑。就氧合指数而言,其局限性如下:①许多非相关专业的临床医生不知道ALI和ARDS以及两者间的关系,特别是200mmHg<PaO2/FiO2≤300mmHg的低氧血症。②机械通气参数(如PEEP、FiO2)不同,氧合指数数值亦不同。2004年至2005年ViLLar等的一项多中心研究发现,在170例符合ARDS诊断标准的患者中,其PaO2/FiO2值为(128±33)mmHg,机械通气(容控/压控模式、Vt7mL/kg PBW、吸呼比<1∶1、呼吸频率确保PaCO235~50mmHg条件)时,设置不同的FiO2和PEEP参数后30min计算诊断当天和第1天的氧合指数。以FiO2≥0.5和PEEP≥10 cmH2O组,机械通气第1天为例,99例符合ARDS,55例符合ALI,16例氧合指数>300mmHg。
1.3 Delphi标准-氧合指数条件量化
2005年,Ferguson等为提高AECC标准的准确性,制订了Delphi标准:①PEEP≥10 cmH2O时(1 cmH2O=0.098kPa),PaO2/FiO2<200mmHg;②72h内急性起病;③正位胸片提示病变累及双肺,至少2个象限;④无心衰的临床证据,包括肺动脉导管和/或超声心动图检查;⑤患者镇静状态下,Vt7mL/kg PBW、PEEP≥10 cmH2O时,静态的呼吸系统顺应性差(<50 mL/cmH2O);⑥存在直接或间接肺损伤的诱因。该标准对氧合指数的贡献,在于提及计算时必须设定PEEP≥10 cmH2O。
1.4 柏林标准-氧合指数精细量化
鉴于AEEC标准的局限性,2012年欧洲危重病学会、美国胸科学会和危重病学会以可行性、可靠性、表面效度和预测效度为修订原则,对北美、欧洲、澳大利亚的4个多中心临床研究数据库的4188例ARDS患者及3个单中心生理学研究数据库的269例ARDS患者数据行荟萃分析。提出了ARDS的柏林诊断标准,修订的柏林标准对氧合指数做了细化,将ARDS临床病情的严重程度分为3级,根据不同的氧合指数分为轻度ARDS(PEEP或CPAP≥5 cmH2O时,200mmHg<PaO2/FiO2≤300mmHg、中度ARDS(PEEP≥5cmH2O时,100mmHg<PaO2/FiO2≤200mmHg)和重度ARDS(PEEP≥5 cmH2O 时, PaO2/FiO2≤100mmHg),分级标准所采用的相关数据显示病情的严重性与预后相关。
①采用的数据均为已发表文献的二次数据,并非为修订标准而有目的采集的数据,轻、中、重度氧合指数可便于临床研究的分组,但能否如实反映轻、中、重度ARDS的病理改变,这种阈值的分级是否恰当,询证的依据是否充分,还有待进一步的探索。
②柏林标准的病情分级可以预测患者的病死率,但二次数据中的氧合指数未提及FiO2和PEEP设定参数及时间点,且部分剔除病例是因为PEEP小于5cmH2O或PEEP数据不详。现有研究已发现上述因素都能影响氧合指数及病死率的判断。
③4个多中心临床研究数据库的病例的机械通气方案亦存在差异。2000年之前,患者的机械通气模式仍是小PEEP、大潮气量;2000年之后,机械通气模式是小潮气量、相对较高的PEEP。因此相关数据的同质性存在不足,在氧合指数、疾病预后等方面存在差异。
2 ARDS的“通用定义”
(universaldefinition of ARDS)
2013年,西班牙学者Villar等参照柏林标准的氧合指数分类方法,在其SIESTA Network(spanish Initiative for Epidemiology,Stratication,andTherapies for ARDS)关于患者的氧合指数的研究中,首次报道了利用氧合指数动态评估病ARDS情的方法,282例氧合指数<200mmHg的患者肺保护性通气24h(FiO2≥0.5和PEEP≥10cmH2O)后,47例轻度ARDS病死率17%,149例中度ARDS病死率40.9%,86例重度ARDS病死率58.1%,各组间病死率的比较有统计学意义(P=0.00 001)。与之相对应的,依据柏林标准的病死率分别为轻度27%,中度32%,重度45%。因此,Villar等提出,对ARDS患者发病后设定统一的机械通气参数(肺保护性通气、FiO2≥0.5和PEEP≥10cmH2O),24h后测定其的氧合指数,对中、重度ARDS患者病死率的预测更接近28d病死率,更能如实反映病情程度。此为ARDS的“通用定义”。因此,动态观察氧合指数,制定动态的诊断标准,评估病情可能是今后研究要关注的方向。
然而,受原发病因和机械通气条件的双重影响,氧合指数也不能完全反映病情程度,就ARDS的病因而言,它涉及肺炎、误吸、肺挫伤、脓毒症、胰腺炎、药物过量/中毒等,不同相关疾病导致的ARDS,其临床转归存在较大差异。Britos等报道,北美40所医院的ICU中2312例肺损伤患者,根据氧合指数数值分组(PaO2/FiO2>175 mmHg、110 mmHg < PaO2/FiO2 ≤ 175 mmHg、PaO2/FiO2≤115 mmHg),数值分组(PEEP≤5 cmH2O、5<PEEP≤10 PEEPcmH2O、PEEP≥11cmH2O),PEcmH2OEP增高,病死率无明显增高。同理,FiO2 分组(FiO2≤0.5、0.5<FiO2 <0.7、FiO2≥0.7),FiO2增高其病死率越高(P<0.05)。即PEEP不影响氧合指数的预测效度,而FiO2 反之。因此,这种出于临床试验为目的的分组方案究竟是否合适,这还需要大量的流行病学数据。
3 ARDS诊断标准的前沿热点
ARDS的柏林诊断标准仍然是基于Ashbaugh等提出的生理学和临床异常。而现阶段诊断的前沿热点主要包括寻找下列指标:诊断敏感性和特异性相对较可靠的生物学标记物,反映肺毛细血管损伤或通透性的无创监测指标等。
此外,ARDS是复杂的临床综合征,其涉及自身免疫性疾病、肺炎或脓毒症、误吸、外伤和胰腺炎等。但是,Villar等研究发现不同病因的ARDS,其发病机制也可能不同。因此,亦有建议不同病因的ARDS应有不同的诊断标准。但ARDS患者的发病因素不明确,相关疾病众多,尽管相关疾病不同,但均表现为急性进行性非心源性的缺氧性呼吸衰竭为主要表现的临床综合征,因此很难在临床上作出界定。
综上所述,就像休克、中毒等诊断明确后,需动态观察其实验室指标以明确脏器病变程度。ARDS诊断明确后,将机械通气的参数同质化后24h获得“狭义”的ARDS诊断,其实反映的是患者病情对治疗的反馈,有助于预测病死率。从而对某些高危患者“尽早地”实施某些可能有效的治疗,如ECMO,这有利于重度ARDS的临床研究。为此,我们期望有更多的临床研究来提供参考。