監(jiān)測肺順應性聯(lián)合潮氣CO2排除在ARDS家兔肺復張中的應用評價

田加坤，孫 鍵，張 群，劉德新

(吉林大學第二醫(yī)院 急救醫(yī)學科,吉林 長春130041)

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監(jiān)測肺順應性聯(lián)合潮氣CO2排除在ARDS家兔肺復張中的應用評價

田加坤，孫 鍵，張 群，劉德新*

(吉林大學第二醫(yī)院 急救醫(yī)學科,吉林 長春130041)

目的 ARDS肺復張確定最佳PEEP,是臨床工作中ARDS肺保護性通氣的難點。我們通過對比最大氧合法與監(jiān)測肺動態(tài)順應性法聯(lián)合潮氣二氧化碳排除確定的最佳PEEP對ARDS家兔的復張影響，比較這兩種選擇最佳PEEP方法之間的優(yōu)劣。方法 氣管內灌洗生理鹽水建立ARDS家兔模型，PCV法肺復張后治療組以動態(tài)順應性聯(lián)合潮氣二氧化碳排除PEEP滴定法確定最佳PEEP,對照組采用最大氧合法確定最佳PEEP，監(jiān)測呼吸力學及血流動力學指標。結果 兩組家兔肺復張后及復張后期滴定的PEEP治療組明顯低于對照組，差異有顯著性(P<0.05)；治療組較對照組肺順應性明顯改善(P<0.05)；治療組肺復張后期PaCO2明顯降低(P<0.05)；對照組復張前后MAP及CVP變化明顯(P<0.05)，治療組無明顯變化；兩組間肺復張后氧合指數(shù)無明顯差異，肺濕重干重比(W/D)無明顯差異。結論 肺復張能夠改善ARDS家兔的氧合水平，監(jiān)測Cdyn聯(lián)合VTCO2較最大氧合法獲得PEEP值低，肺順應性改善明顯，對血流動力學影響小。

ARDS；肺復張；PEEP；動態(tài)順應性；潮氣二氧化碳排除

(ChinJLabDiagn,2016,20:1840)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是以低氧血癥為特征的急性呼吸衰竭，是一種嚴重威脅人類健康的綜合癥[1,2]，美國每年死于ARDS的人數(shù)達15萬左右,死亡率高達40-60%，其主要病理特點是肺泡不均一性陷閉，導致肺容積明顯減少[3,4]。肺復張手法(recruitment maneuvers,RMs)是ARDS患者面臨嚴重缺氧時的重要治療措施，然而如何選擇適當?shù)拈_放肺泡壓力以及維持肺泡開放而不塌陷的PEEP(positive end expiratory pressure，PEEP)水平是困擾臨床醫(yī)生的難題[5-7]。

本研究采用生理鹽水灌洗建立家兔ARDS模型，通過監(jiān)測肺動態(tài)順應性(compliance dynamic,Cdyn)和潮氣二氧化碳排除(tidal volume elimination of CO2，VTCO2)變化來滴定PEEP與最大氧合法進行比較,以期更好地指導臨床肺復張實踐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及設備

新西蘭家兔12只，體重2.3-2.6 kg，由吉林大學基礎醫(yī)學院動物實驗中心供給。主要儀器包括開放肺工具(open lung tool，OLT)的Maquet Servo i呼吸機，420S生物機能實驗系統(tǒng)(成都泰盟)，動物實驗多通道監(jiān)護儀(PEC-100,Nihon kchden corporation,日本)，血氣分析儀(GEM Premier 3500,美國)。

1.2 實驗動物模型的制備

實驗家兔給予戊巴比妥鈉(20 mg/kg)耳緣靜脈注射進行麻醉。分離右側頸內靜脈，留置中心靜脈導管建立靜脈通路連接輸液并監(jiān)測中心靜脈壓。分離左股動脈，留置動脈導管連接420S生物機能實驗系統(tǒng)監(jiān)測動脈壓及心率，同時用于采血進行動脈血氣分析。氣管切開，置入3.5 mm的氣管插管，連接呼吸機。予容量控制通氣(VC)，潮氣量(VT)8 ml/kg，呼吸頻率(RR)40/分，吸入氧濃度(FiO2)100%，PEEP 0cmH2O。呼吸循環(huán)穩(wěn)定后，經(jīng)氣管插管向肺內緩慢注入37℃生理鹽水(20 ml/kg)，約2 min后吸出，間隔10 min后重復灌洗，直到氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)<150 mmHg，觀察1 h，氧合指數(shù)仍<150 mmHg則視ARDS模型建立成功。調整PEEP至6cmH2O。實驗過程中持續(xù)靜脈泵入2%丙泊酚0.3 mg/kg/h及維庫溴胺0.05 mg/kg/h維持鎮(zhèn)靜和肌松。

1.3 實驗方法及檢測指標

1.3.1 應用PCV(pressure controlled ventilation,PCV)法對ARDS家兔實施肺復張,實施肺復張后隨機分成治療組(n=6)和對照組(n=6)。治療組采取肺開放工具監(jiān)測Cdyn和VTCO2排除PEEP滴定法,以動態(tài)順應性及VTCO2變化確定肺泡開放壓及臨界閉合壓。具體調節(jié)方法：①PEEP逐步上調至15cmH2O，EIP(end-inspiratary pressure,EIP)調整至VT達到8 ml/kg，在此基礎上，EIP以3cmH2O遞增直至VTCO2達到峰值并維持40 s。②滴定PEEP:1cmH2O遞減滴定PEEP，直至Cdyn明顯下降時，維持5 min,此時PEEP值之上加2cmH2O為“最佳PEEP”，再次肺復張后，EIP設置為維持8 ml/kg。

1.3.2 對照組采用最大氧合法確定最佳PEEP，將呼吸機條件設為PEEP 15cmH2O，PC 20cmH2O，維持5 min后進行動脈血氣檢查。以3cmH2O為間隔增加PEEP，PC維持不變，每次增加PEEP后穩(wěn)定通氣2 min后將PEEP調回15cmH2O，檢查動脈血氣；如血氣結果提示PaO2+PaCO2≥400 mmHg，則提示肺復張充分。肺復張后仍將PEEP設置為15 cmH2O，調整PC使潮氣量VT維持在6-8 ml/kg，然后每5 min將PEEP降低2 cmH2O，直至PaO2+PaCO2<380 mmHg(提示肺泡重新塌陷)，再次肺復張后將PEEP水平調至維持PaO2+PaCO2>400 mmHg的最低水平，此時的PEEP即為“最佳PEEP”。

1.3.3 分期采集數(shù)據(jù)，分別于ARDS模型制備成功后肺復張前為T0期、開始復張未滴定PEEP為T1期、復張后滴定PEEP維持肺開放為T2期、以及時間點4 h為T4期、6 h為T6期采集動脈血樣進行血氣分析，記錄兩組治療過程中及治療前后PaO2、PaCO2等氧合指標變化；監(jiān)測 MBP、HR等血流動力學參數(shù)并記錄; 監(jiān)測PEEP、Cdyn等呼吸力學指標；6小時后處死動物進行肺濕干重比。

1.4 統(tǒng)計學處理及結果分析

2 結果

2.1 氧合指數(shù)的變化

兩組家兔肺復張后氧合指數(shù)明顯增高，治療組與對照組相比，肺復張后期氧合指數(shù)無明顯差異。見表1。

表1 最佳氧合滴定組(對照組)與Cdyn和VTCO2 PEEP滴定組(治療組)氧合指數(shù)(PaO2mmHg/FiO2)變化

兩組家兔肺復張后PaCO2明顯降低，治療組與對照組相比，肺復張后期(T6)PaCO2明顯降低。見表2。

表2 最佳氧合滴定組(對照組)與Cdyn和VTCO2 PEEP滴定組(治療組)PaCO2(mmHg)變化

注：*P<0.05

2.2 肺順應性變化

兩組家兔肺復張后肺順應性明顯改善，治療組較對照組肺順應性改善明顯，特別是在肺復張后期(T4、T6)。見表3。

表3 最佳氧合滴定組(對照組)與Cdyn和VTCO2 PEEP滴定組(治療組)肺順應性(ml/cmH2O)變化

注：*P<0.05

2.3 血流動力學及干濕重比

兩組家兔肺復張后對照組MAP及CVP變化明顯，治療組無明顯變化。治療組與對照組肺濕重干重比(W/D)無明顯差異。見表4。

表4 最佳氧合滴定組(對照組)與Cdyn和VTCO2 PEEP滴定組(治療組)血流動力學指標(平均動脈壓mmHg、CVP cmH2O)變化及濕重干重比(W/D)

2.4 兩組PEEP值變化

兩組家兔肺復張后進行PEEP滴定，在滴定后及復張后期(T4、T6)，治療組確定的PEEP明顯低于對照組，差異有顯著性。見表5。

表5 最佳氧合滴定組(對照組)與Cdyn和VTCO2 PEEP滴定組(治療組)PEEP(cmH2O)變化

注：*P<0.05

3 討論

ARDS病理特征為大量肺泡塌陷、肺容積減少、肺泡間質水腫、肺內分流增加和頑固性低氧血癥，Gattinoni等[8]經(jīng)CT證實，肺損傷呈“不均一性”，肺泡塌陷以重力依賴區(qū)最為嚴重。肺復張是ARDS機械通氣治療時，對難以糾正的低氧血癥所采取的必要措施[9]。臨床工作中，通常采用經(jīng)驗性設置PEEP方法，往往無法達到最佳PEEP水平，導致無法維持肺泡開放或對血液動力學造成不良影響。目前應用較多的是最大氧合法，但存在操作復雜，復張過程及水平難于控制。而做為肺復張效果評價的 “金標準”CT，雖然能動態(tài)評價肺復張效果，但不便于床旁開展。

已有研究證實[10]，VTCO2的最大值可以用作提示最佳肺復張的指標，并已經(jīng)通過CT證實了VTCO2達到最大值時，有最多的肺組織進行氣體交換，當再升高EIP也不會增加復張容積而會加重肺損傷。因此，VTCO2可以做為限制復張壓的床旁手段，Cdyn指導下滴定PEEP， Cdyn下降即代表肺泡塌陷的開始，并早于CT提示的肺泡塌，能很好地確定肺泡臨界關閉壓，從而能夠更好地指導“最佳PEEP”的確定。

我們通過生理鹽水灌洗建立了家兔ARDS模型，近似誤吸和溺水等原因引起的ARDS肺損傷改變。通過監(jiān)測Cdyn和VTCO2的變化，以PCV方式進行肺復張，通過調整EIP獲取最大的VTCO2確定肺泡開放壓。同時，復張過程中當Cdyn由高減低時，表明已達最大肺泡復張量，再加大吸氣壓有害無益。實驗結果顯示，T1期治療組較對照組肺順應性改善；而在復張后期(T4、T6期)改善更明顯(1.7±0.1vs1.4±0.2,P)；同時，治療組肺復張后期(T4、T6期)PaCO2明顯降低(35.9±6.7vs40.2±9.8),顯示治療組肺通氣水平改善優(yōu)于對照組，有更好的復張效果。家兔肺復張后我們通過監(jiān)測Cdyn變化滴定PEEP尋找肺泡關閉壓，以關閉壓上2cmH2O為維持肺泡開放的最佳PEEP值；同時，與最大氧合法對比，結果顯示治療組滴定的PEEP值(T2期)低于對照組(12.5±2.5vs14.5±2.0),復張后期更明顯(9.5±2.0vs12.6±2.2)；但兩組間肺復張后氧合指數(shù)無明顯差異；另外，對照組復張后較復張前MAP及CVP下降，提示對循環(huán)有影響，治療組無明顯變化；提示治療組確定PEEP值方法較對照組更準確，對血流動力學影響及復張的效果優(yōu)于對照組，與報道相一致[11]。

綜上，Cdyn聯(lián)合VTCO2指導下的肺復張及滴定“最佳PEEP”保持肺泡開放的效果優(yōu)于最大氧合法，能獲得更準確安全的維持肺泡開放的壓力，通氣水平和氧合水平更接近復張終點，更貼近呼吸生理。肺順應性監(jiān)測適用于個體化設置最佳PEEP，有助于肺保護性通氣策略的實施。

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Evaluation of monitoring lung compliance combined with tidal elimination of CO2in lung recruitment in rabbits with acute respiratory distress syndrome

TIANJia-kun,SUNJian,ZHANGQun,etal.

(TheSecondHospitalofJilinUniversity,Changchun130041,China)

Objective To evaluate the effect of two methods (maximal oxygenation and monitoring lung compliance combined with tidal elimination of CO2) of determining optimal PEEP to the lung recruitment of rabbits with ARDS.Methods Established saline-lavaged ARDS rabbits model and underwent pressure controlled ventilation.Rabbits were randomly divided into two groups,Treatment group:to determine the optimal PEEP by monitoring lung compliance combined with titration of tidal elimination of CO2.Control group:using maximal oxygenation to determine optimal PEEP.Respiratory mechanics and hemodynamics were recorded.Results Lung compliance and oxygenation index were significantly improved in the two groups after lung recruitment.PEEP in treatment group was lower than control group.Lung compliance in treatment group was improved significantly than control group.There was no significant difference on MAP,CVP,PaO2and pulmonary dry-and-wet ratio between two groups.Conclusion Lung recruitment could significantly improve the oxygenation index and lung compliance in ARDS rabbits.Monitoring Cdyn and VTCO2could reach lower PEEP and had small effect to hemodynamics.

ARDS; lung recruitment; PEEP; dynamic compliance; tidal elimination of carbon dioxide

吉林省衛(wèi)生廳課題(2009Z076)

1007-4287(2016)11-1840-04

R563

A

2015-04-16)

*通訊作者