病態(tài)肥胖患者的肺保護性通氣方法的研究進展

楊琪瑤，蘇振波，胡 裕，王 寧，趙國慶，李琳琳

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 1.麻醉科;2.手術(shù)室,吉林 長春130033)

肥胖是一種全球流行病，并且在過去三十年中流行率增加。一項關(guān)于美國成人肥胖患病率的研究顯示，成年男性患病率為35.5%，成年女性患病率為35.8%[1]。隨著肥胖患者數(shù)量的激增，重癥、外科及麻醉醫(yī)生所面臨的肥胖患者也日益增多，已知肥胖患者的肺功能受限，靜息時，肥胖患者的氧耗量比非肥胖患者高1.5倍[2]，并且常合并其他呼吸道并發(fā)癥(如睡眠呼吸暫停綜合征、哮喘等)，因此由肥胖所帶來的不利影響也日益明顯。理想的通氣模式是優(yōu)化氣體交換和肺力學(xué)，并降低呼吸系統(tǒng)及其他系統(tǒng)的并發(fā)癥。保護性通氣的應(yīng)用使全球并發(fā)癥的發(fā)生率從27.5%降至10.5%，住院時間縮短了兩天[3]。肺保護性通氣的應(yīng)用在正常體重的外科手術(shù)及重癥監(jiān)護患者的使用中日益得到認(rèn)可，而其對于肥胖患者而言，更具有積極意義。

1 肥胖給健康帶來的不利影響

肥胖患者的肺功能損害可表現(xiàn)為(1)肺容量減少伴肺不張增加和/或小氣道閉合;(2)呼吸系統(tǒng)，肺和胸壁順應(yīng)性紊亂以及阻力增加;(3)中度至重度低氧血癥。這些生理改變在患有高碳酸血癥或阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)的肥胖患者中更為顯著。肥胖患者的并發(fā)癥給健康帶來不利影響，①大多數(shù)病態(tài)肥胖患者易合并代謝綜合征，血糖升高及胰島素抵抗、血脂代謝異常、高血壓病，且MS與心血管事件及意外密切相關(guān)。②多數(shù)肥胖患者常合并呼吸系統(tǒng)疾病，如睡眠呼吸暫停綜合征、肥胖低通氣綜合征，肥胖低通氣綜合征是指BMI ≥30 kg/m2、日間高碳酸血癥(PaCO2>45 mmHg)、睡眠呼吸障礙(排除了其他可能導(dǎo)致肺泡低通氣的疾病)的綜合癥狀[4]。哮喘、COPD、限制性通氣功能障礙。③研究表明，極端肥胖患者的靜脈血栓栓塞風(fēng)險高于住院治療的患者[5]。且Lucy Kornblith[6]等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，BMI是促進損傷后高凝狀態(tài)的獨立危險因素。④麻醉后呼吸肌的功能障礙導(dǎo)致拔管后肺不張及急性呼吸衰竭的發(fā)生率較正常體重者明顯增加。功能殘余容量(FRC)降低，通氣-灌注(V/Q)不匹配和呼吸道合并癥增加，使麻醉誘導(dǎo)和氣道管理成為低氧血癥事件和其他呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥的高危期[7]。雖然肺保護性通氣方法所帶來的收益已十分明顯，但是其在臨床工作中的使用率并不高，這可能與麻醉醫(yī)生的認(rèn)識不足有關(guān)，但是由于肥胖患者特殊的生理特點，肺保護性通氣方法則能充分體現(xiàn)其價值。

2 肥胖患者的肺保護性通氣方法

2.1 低潮氣量通氣

低潮氣量通氣是肺保護性通氣方法的重要組成內(nèi)容，低潮氣量是相較于傳統(tǒng)的單純高潮氣量通氣而言采用6-8 ml/kg (IBW，ideal body weight)潮氣量對患者進行的機械通氣。是在滿足患者基本氧合的基礎(chǔ)上盡可能地減少呼吸機相關(guān)性肺損傷。由于肥胖患者體重較大且體內(nèi)普遍存在著肺不張，所以多數(shù)臨床麻醉醫(yī)生會選擇高潮氣量來防止肺泡萎陷，減少肺不張。然而近年來越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)，即使很高的潮氣量也不能防止肺泡萎陷的發(fā)生，較大的潮氣量導(dǎo)致肺泡過度膨脹，和肺泡反復(fù)開閉產(chǎn)生的剪切力造成的牽拉傷和由牽拉傷導(dǎo)致的炎性介質(zhì)的釋放，反而加重患者進一步的肺損傷，在這ARDS患者中尤其明顯。肥胖患者由于胸部脂肪組織的過度堆積及呼吸肌的僵直，使其呼吸順應(yīng)性及肺順應(yīng)性較正常體重患者下降明顯，且當(dāng)肥胖患者長期吸煙時這種改變更為明顯，這就導(dǎo)致肥胖患者的氣道壓力高，當(dāng)采用高潮氣量通氣時，氣壓傷就更為明顯。低潮氣量通氣相比大潮氣量通氣來說可將氣道壓維持在相對較低的水平，減少氣壓傷的發(fā)生概率以及氣壓傷的嚴(yán)重程度。Xie等[8]的研究表明在呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性低的患者中應(yīng)用高潮氣量通氣時更容易誘發(fā)肺損傷。但是過低的潮氣量會造成通氣不足，導(dǎo)致血氧飽和度下降，PaCO2升高，甚至加重肺泡萎陷導(dǎo)致肺不張。而且不適當(dāng)?shù)男〕睔饬克路闻葸^度塌陷也可誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子的大量釋放，導(dǎo)致炎癥信號的級聯(lián)反應(yīng)，因此在肥胖患者中應(yīng)用低潮氣量通氣時也必須保證患者的基本的氧合需要。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)術(shù)中肺保護性機械通氣使用較低的潮氣量范圍為6至8 ml/kg預(yù)測體重(PBW)，有或無水平較高呼氣末壓力(PEEP)和有或沒有肺復(fù)張手法(RMs)，降低了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率[9]。但是目前的臨床工作中，術(shù)中使用大VT(大于10 ml/kg PBW)且沒有PEEP并不罕見，特別是肥胖或身高矮的患者[10]。重要的是要強調(diào)，特別是在肥胖患者中，應(yīng)根據(jù)預(yù)測的體重而不是實際體重來計算所需的VT，因為增加的胸廓是由于過多的脂肪組織而不是更大的胸腔內(nèi)容量[11]。隨著生活水平的不斷提高，我們所面臨的病態(tài)肥胖患者甚至超級肥胖患者也會與日俱增，且合并的并發(fā)癥將會更加復(fù)雜，肺保護性通氣方法的必要性就會顯得尤為重要。

2.2 適宜的呼氣末正壓(PEEP)

內(nèi)源性PEEP是指在呼氣末肺泡內(nèi)壓力仍高于氣道開口處的壓力。由于肥胖患者普遍存在著遠(yuǎn)端氣道的塌陷，導(dǎo)致遠(yuǎn)端氣道的阻力增加，氣流受限，所以肥胖患者的內(nèi)源性PEEP較正?；颊吒?，致使肥胖患者所需的外源性PEEP要高于正常體重者。有學(xué)者研發(fā)現(xiàn)在圍手術(shù)期間，10%的患者在仰臥位檢測到呼氣流量限制。然而，這個百分比在手術(shù)結(jié)束時增加到52%。換句話說，42%接受零PEEP通氣的患者在手術(shù)過程中流量受限[12]。Koutsoukou[13]及其同事發(fā)現(xiàn)，15例病態(tài)肥胖(平均BMI，56 kg/m2)術(shù)中患者中有10例出現(xiàn)呼氣流量限制，并且在零PEEP時增加內(nèi)源性PEEP。保護性通氣期間PEEP的最佳水平仍有待確定，但許多生理學(xué)研究表明PEEP水平至少為5 cmH2O是必要的，特別是在肥胖患者中。多數(shù)學(xué)者建議肥胖患者應(yīng)給予10 cm H2O的PEEP。Massimiliano Pirrone等[14]學(xué)者發(fā)現(xiàn)臨床醫(yī)生常用的呼氣末正壓對于病態(tài)肥胖患者的機械通氣是不夠的。肺復(fù)張后的呼氣末壓力設(shè)定被發(fā)現(xiàn)可改善肺容量、呼吸系統(tǒng)彈性和氧合作用。對于使用機械通氣實施全麻的患者，無論術(shù)前有無肺部基礎(chǔ)疾病，約75%的患者會在術(shù)中出現(xiàn)局部肺泡的不通氣的狀態(tài)，而局部肺不張會導(dǎo)致通氣/血流比例失調(diào)及肺內(nèi)分流，嚴(yán)重時可誘發(fā)低氧血癥。這種狀態(tài)在肥胖患者中更加明顯。呼氣末正壓(PEEP)是在呼氣末時保持一定的氣道壓力，使小氣道在呼氣末時仍處于開放狀態(tài)，有效防止肺泡塌陷，減少由肺泡反復(fù)開閉造成的剪切力所引起的肺剪切傷和由剪切傷所導(dǎo)致的生物傷，Pecchiaria等[15]人研究發(fā)現(xiàn)4 h的不同機械通氣的呼吸模式并沒有顯著改變健康鼠的肺組織學(xué)，但卻對促炎細(xì)胞的濃度產(chǎn)生顯著影響。PEEP的應(yīng)用還可以有效地抵消仰臥位的氣流限制，并消除內(nèi)源性PEEP而不會升高平臺壓力[16]。雖然理論而言設(shè)置不同患者的最佳PEEP是可行的，但是就其最佳方法尚未達成共識。目前被大多數(shù)認(rèn)可的最適PEEP的選擇方法是靜態(tài)P-V曲線LIP法，以靜態(tài)P-V曲線LIP壓力為參考高于LIP壓力2-3 cmH2O的壓力確定為最適宜PEEP。術(shù)后肺部并發(fā)癥(PPCs)特別是術(shù)后呼吸功能衰竭增加了肥胖患者術(shù)后死亡率。高水平的呼氣末正壓(PEEP)可以改善術(shù)中呼吸功能，但也可能影響血流動力學(xué)，對PPCs的影響尚不確定。且有學(xué)者發(fā)現(xiàn)高水平的PEEP，常與術(shù)中低血壓有一定的相關(guān)性，這就可能需要更多的液體支持和血管活性藥物的應(yīng)用[17]。

2.3 肺復(fù)張手法

肺復(fù)張手法(Alveolar recruitment strategy，ARS)起先是被用來治療術(shù)中或術(shù)后特別是單肺通氣發(fā)生肺不張，通過瞬時的高跨肺壓達到外周氣道及肺泡開放的閾值，重新打開和穩(wěn)定塌陷的肺泡。ARS可以促進肺泡表面活性物質(zhì)的釋放以維持肺泡的穩(wěn)定，防止呼氣末肺泡過度萎陷，進一步減少肺泡周期性開閉造成的肺損傷[18]。一旦患者出現(xiàn)肺不張，應(yīng)立即手法復(fù)張，增加跨肺壓力，這些動作對肥胖患者的影響已被證明可以改善動脈氧合和可用肺容積[19]。雖然復(fù)張手法可使肺不張區(qū)域擴張，但是如果不聯(lián)合PEEP的話，復(fù)張區(qū)域很快再次萎陷，回復(fù)到以前的狀態(tài)，但是僅以PEEP通氣不能使萎陷肺組織完全有效復(fù)張。所以應(yīng)先使用肺復(fù)張手法充分復(fù)張肺不張區(qū)域，再聯(lián)合PEEP使復(fù)張肺泡持續(xù)處于開放狀態(tài)，才能獲得較為滿意的效果[20]。Mohammad等[21]學(xué)者在肥胖患者中比較了3種不同的復(fù)張效果，發(fā)現(xiàn)在腹腔內(nèi)氣體去除后單獨使用肺復(fù)張手法在保持EtCO2-PaCO2差值方面不如PEEP或復(fù)張手法加PEEP有效。Ke Wei等[22]學(xué)者將36例BMI≥40 kg/m2的減重患者隨機分為3組，1組對照組，無術(shù)中ARM；2組每30 min重復(fù)一次ARM，無需額外的PEEP；3組ARMs隨后從氣腹開始的8 cmH2O的PEEP。結(jié)果顯示，重復(fù)的ARM，無論是否有PEEP，都可以改善術(shù)后早期氧合并縮短拔管時間。沒有PEEP的ARM導(dǎo)致氣道壓力降低，且使患者的血液動力學(xué)損傷減少。M.Aldenkortt等[23]學(xué)者對182名肥胖患者的研究中發(fā)現(xiàn)RM加入PEEP與單純PEEP相比改善了術(shù)中氧合指數(shù)和呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性。

2.4 吸入氧濃度

低FIO2在預(yù)防手術(shù)部位感染中作為個體化圍手術(shù)期肺保護性通氣的一部分，用于接受腹部手術(shù)的患者。Pryor等[24]表明在165名接受腹部手術(shù)患者發(fā)現(xiàn)，手術(shù)部位感染的風(fēng)險增加與高FIO2有關(guān)。且已有大量的實驗證明，吸入純氧會促進患者吸收性肺不張的發(fā)生率,且增加肺內(nèi)分流，這對于肥胖患者顯得更為重要，圍術(shù)期肥胖患者肺不張和肺內(nèi)分流的發(fā)生率可達90%，而不張的肺組織最高可達20%，吸入純氧會加重肥胖患者肺不張，嚴(yán)重時可發(fā)生低氧血癥，因此對肥胖甚至病態(tài)肥胖患者進行機械通氣時，應(yīng)盡量避免吸入純氧，可復(fù)合空氣或者氧化亞氮。而對于理想的氧氣濃度存在一些爭議。肥胖患者通常接受高氧濃度，因為肥胖患者合并低氧血癥事件的概率增加，需要氧氣來充分氧合，但有研究顯示高濃度吸氧與心肌梗塞，心臟驟停，中風(fēng)和危重病人的較差結(jié)果相關(guān)。而且通過增加PEEP和肺的復(fù)張手法也可以改善患者的低氧血癥，Akca等[25]學(xué)者采用CT掃描顯示，腹部手術(shù)患者采用肺保護性通氣方法時術(shù)后肺不張的發(fā)生率在0.8-0.3 FIO2無差異。此外，hofuzzy imian等[26]人在薈萃分析中，比較高FIO2和低FIO2的隨機對照試驗也證實了這些結(jié)果。所以建議肥胖患者吸入氧濃度0.4-0.8 FIO2。

2.5 允許性高碳酸血癥

允許性高碳酸血癥(permissive hypercapnia，PHY)是肺保護性通氣的補充內(nèi)容，由于在使用小潮氣量通氣時不可避免地引起PaCO2比正常值偏高以避免大潮氣量造成的肺損傷。一般認(rèn)為40-50 mmHg的PaCO2的對于普通患者的預(yù)后來說沒有明顯的影響，而且適當(dāng)?shù)卦龈逷aCO2可使氧合解離曲線左移，有助于氧合血紅蛋白中氧的解離，有助于改善氧合[27]。Helmut等[28]學(xué)者發(fā)現(xiàn)在肺泡表面活性劑缺乏的兔模型中，高碳酸血癥與低潮氣量相結(jié)合可改善動脈氧合并防止炎癥和肺損傷。然而，對于具有正常潮氣量的高碳酸血癥，這些影響并不顯著，表明單純的低潮氣量或低潮氣量與允許的高碳酸血癥的組合對于肺保護是必需的。動脈血中二氧化碳分壓的快速升高會引起一系列的生理改變，如擴張大腦和周圍血管，加快心率，升高血壓，增加心輸出量，這對于冠心病患者有一定的保護性作用。顱內(nèi)高壓是PHY的禁忌癥，小潮氣量慎用于心功能障礙，低血壓和嚴(yán)重的代謝性酸中毒患者。精神病患者不能耐受小潮氣量在必要時可以使用鎮(zhèn)靜藥和肌松藥。

2.6 俯臥位通氣

俯臥位通氣是指利用翻身器或其他器械使患者處于俯臥位進行機械通氣的過程，主要用于改善ARDS患者的肺內(nèi)分流，進而改善氧合。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)仰臥位時，體位流動受限和空氣滯留阻礙呼吸管理，尤其是肥胖患者[15]。1976年首次報道Piehl[29]將5例ARDS患者處于俯臥位通氣時發(fā)現(xiàn)可顯著改善患者氧合狀態(tài)。俯臥位通氣可使肺部的壓力和張力的分布更加均勻，改善通氣/血流比值。與仰臥位相比，俯臥位能增加功能殘氣量，降低肺的動態(tài)順應(yīng)性[30]。在一項由Vasilios 等[31]的實驗中發(fā)現(xiàn)患有充血性心衰、心臟肥大的ARDS患者由仰臥位翻轉(zhuǎn)為俯臥位后表現(xiàn)出一種非常顯著、快速且持久的氧合改善。Mehdi Mezidi等[32]學(xué)者對ARDS患者發(fā)現(xiàn)俯臥位對絕對食管壓力的測量沒有影響，可有效改善肺力學(xué)(即時效應(yīng))，促進肺復(fù)張(緩慢效果)，與PEEP水平無關(guān)。

2.7 呼吸頻率的設(shè)定

因肥胖患者氧耗的增加，導(dǎo)致二氧化碳的產(chǎn)生較快，肥胖患者的呼吸頻率高于非肥胖患者。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，病態(tài)肥胖患者(BMI>40 kg/m2)的自發(fā)呼吸率為每分鐘15至21次，而非肥胖患者則為接近10至12次[33]。至于呼吸頻率的設(shè)置，可高于非肥胖患者。

3 總結(jié)

肺保護性通氣方法開始運用于ARDS患者時發(fā)現(xiàn)能改善患者氧合，降低患者死亡率。后發(fā)現(xiàn)在減少呼吸機相關(guān)性肺損傷方面仍有較好成效，近年來越來越多的研究表明，在健康患者中肺保護性通氣仍有一定的積極意義。大量實驗證明傳統(tǒng)的通氣模式對肥胖患者而言是不利的，甚至是有害的。Ball L等[34]學(xué)者對來自歐洲，北美，北非和中東29個國家的135家醫(yī)院的2012年肥胖患者進行分析發(fā)現(xiàn)，給予肥胖患者大潮氣量，低PEEP通氣，很少給予復(fù)張手法。術(shù)后并發(fā)癥增加且住院時間延長。然而目前對于肥胖患者的最適PEEP以及肺復(fù)張手法的最適方法方面仍存在一定爭議。且由于臨床麻醉醫(yī)生對肺保護性通氣意義的認(rèn)識不足，導(dǎo)致其在臨床工作及肥胖患者中并未普及，這需要我們所有麻醉、重癥監(jiān)護醫(yī)生及呼吸科醫(yī)生加以重視，相信隨著時間的推移，肺保護性通氣方法將更多的應(yīng)用于需要呼吸支持的患者中。