呼氣末正壓對右心室Tei指數(shù)的影響

李曉剛, 傅莉媛, 馬勁夫, 劉 輝

在機械通氣中，呼氣末正壓(positive end expiratory pressure, PEEP)能夠在呼氣末保持肺泡內壓力，防止肺泡塌陷，復張萎陷的肺泡，增加氣體交換面積并延長氧合時間，起到改善氧合的作用。然而，另一方面，PEEP可能引起肺泡過度擴張，引起肺泡間壓力上升，造成肺血管阻力增加，使右心后負荷加重，嚴重時可導致急性右心功能障礙[1-2]。因此，分析PEEP與右心功能之間的關系，能夠為呼吸機設置提供依據(jù)，避免右心功能障礙的發(fā)生，具有重要臨床意義。

超聲心動圖測量的心肌做功指數(shù)(Tei指數(shù))是評估右心功能一項可靠指標，它能夠綜合反映右心室的收縮和舒張功能，是右心室功能的總體估計值，并且其測量不受心臟大小、形狀和心率的影響[3]。近年來，大量研究[4-5]證實由肺源性心臟病、風濕性疾病、心肌病、冠心病以及化療藥物導致的右心功能損害均引起Tei指數(shù)明顯升高。因此，使用右心Tei指數(shù)來綜合評估不同水平PEEP對右心功能的影響具有理論上的可行性。本研究通過觀察不同PEEP時右心室Tei指數(shù)和肺部靜態(tài)順應性(static lung compliance， Clst)的變化，以探討PEEP對Clst及右心功能的影響，進一步通過測量左心室每搏輸出量來評估PEEP對心輸出量的影響。

1 資料與方法

1.1病例資料 選取解放軍總醫(yī)院2021年6月至2022年1月重癥醫(yī)學科收治的患者。入選標準：①18歲≤年齡≤85歲；②循環(huán)平穩(wěn)，無任何休克狀態(tài)，不存在液體復蘇的情況；③有創(chuàng)機械通氣；④呼吸機輔助模式為容量控制通氣模式，呼吸機PEEP均為4 cm H2O；⑤小潮氣量通氣6～8 mL/kg體質量。排除標準：①存在休克，循環(huán)不平穩(wěn)；②存在中重度急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)，以2012年柏林標準進行篩選；③腹腔間隔室綜合征；④胸腹腔畸形或心肺復蘇術后；⑤胸肺部損傷，血氣胸，心臟或肺部手術；⑥心功能不全、心律失常；⑦心臟瓣膜疾病；⑧慢性阻塞性肺疾病或肺動脈高壓；⑨無法獲得滿意超聲圖像。本研究為觀察性研究,不涉及對入選患者實行任何治療干預,符合免除知情同意的條件。本研究已經(jīng)中國人民解放軍第三〇五醫(yī)院倫理委員會審批并通過([2021]倫理第(6)號)。

1.2研究方法

1.2.1 呼吸機調整及一般指標記錄 該研究為自身前后對照的臨床觀察性研究，所有患者入科后根據(jù)病情進行鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛及其他常規(guī)治療，連接呼吸機(MAQUET Servo-s)進行機械通氣，設置為容量控制通氣模式，潮氣量(tidal volume， TV)為6～8 mL/kg，依次遞增PEEP為4、8及12 cm H2O，每次調整后保持穩(wěn)定機械通氣30 min，利用呼吸機吸氣末屏氣功能測定平臺壓(platform pressure， Pplat)并計算Clst(Clst=TV/Pplat-PEEP)。記錄患者心率、血壓及血氧飽和度，采集動脈血氣分析，并記錄乳酸。患者調整PEEP過程中均有重癥專業(yè)主治或以上職稱醫(yī)師在床旁進行指導。

1.2.2 超聲心動圖檢查 每次調整PEEP穩(wěn)定30 min后使用超聲儀器(PHILIPS CX50 POC)行超聲心動圖檢查，于胸骨左側1 cm左右的第2～4肋間放置超聲探頭，探頭標記點朝向患者右肩，探查左室長軸切面，記錄患者左室流出道內徑[D(cm)]。沿左室長軸移動探頭至心尖部，轉動探頭顯露心尖四腔心切面，在心尖四腔心切面使用組織多普勒，取樣框部位為右室三尖瓣環(huán)游離壁處，取樣容積為3.7 mm，描記速度為100 mm/s。利用測量工具，在圖上分別標記測量等容收縮期時間[isovolemic systolic time， IVCT(ms)]、射血時間[ejection time， ET(ms)]及等容舒張期時間[isovolumic relaxation time， IVRT(ms)]，并計算Tei指數(shù)[Tei指數(shù)=(IVCT+IVRT)/ET]。調整探頭角度，顯露心尖五腔心，在左室流出道部位使用頻譜多普勒探查流出道血流，使用時間速度積分[velocity time integral， VTI(cm)]描記相鄰3次心動周期的流出道血流時間速度積分，取平均值，并計算每搏量[stroke volume， SV=π×D2×VTI/4(mL)]及心輸出量[cardiac output， CO=每搏量×心率/1000(L/min)]。檢查者由重癥專業(yè)主治或以上職稱醫(yī)師實施，每次測量進行3次，取平均值。

2 結果

2.1一般資料 本研究共計納入患者52例，其中男性29例，女性23例，年齡40～78歲，平均(61.56±8.01)歲，序貫器官衰竭評分(SOFA)為(6.45±3.76)分]，急性生理學與慢性健康狀況評分Ⅱ(APACHEⅡ)為(14.69±4.67)分，見表1。利用Shapiro-wilk法對納入患者年齡、SOFA評分、APACHEⅡ評分與不同PEEP水平時血氧飽和度、心率、平均動脈壓及動脈血氣乳酸水平進行正態(tài)性檢驗(P>0.05)，上述指標服從正態(tài)分布。對Tei指數(shù)、Clst及CO進行正態(tài)性檢驗(P<0.05)，不符合正態(tài)分布。

表1 選擇機械通氣的危重癥患者基本資料

2.2PEEP對生命體征的影響 在PEEP為4、8和12 cm H2O時，單因素方差分析顯示，患者經(jīng)皮血氧飽和度、心率、平均動脈壓及乳酸差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 不同PEEP時危重癥患者生命體征變化

2.3PEEP對Clst的影響 在PEEP為4、8和12 cm H2O時，肺順應性隨PEEP增加而降低，Clst分別為50.72(43.61，57.85)、45.60(42.21，51.22)和37.39(31.64，41.20)，組間差異有統(tǒng)計學意義(P=0.00)。配對樣本秩和檢驗顯示，PEEP 4 cm H2O時Clst與PEEP 8 cm H2O時Clst(Z=-4.543,P=0.00)，以及PEEP 8 cm H2O時Clst與PEEP 12 cm H2O時Clst(Z=-5.514,P=0.00)差異均有統(tǒng)計學意義。見圖1。

注：Clst為肺靜態(tài)順應性；PEEP為呼氣末正壓;**P<0.01

2.4PEEP對右心室Tei指數(shù)的影響 隨著PEEP增加Tei指數(shù)呈增加趨勢(見圖2)，PEEP為4、8和12 cm H2O時，Tei指數(shù)分別為0.41(0.31，0.46)、0.45(0.36，0.52)和0.57(0.49，0.72)，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.00)。進一步對兩兩樣本之間進行配對樣本秩和檢驗，PEEP 4 cm H2O時Tei指數(shù)與PEEP 8 cm H2O時Tei指數(shù)(Z=-5.391,P=0.00)，以及PEEP 8 cm H2O時Tei指數(shù)與PEEP 12 cm H2O時Tei指數(shù)(Z=-6.277,P=0.00)差異均有統(tǒng)計學意義，右心室Tei指數(shù)隨PEEP增加而增加(見圖3)。

注：PEEP為呼氣末正壓；**P<0.01

注：IVCT為等容收縮期時間；ET為射血時間；IVRT為等容舒張期時間；Tei指數(shù)為心肌做功指數(shù)；圖3A PEEP=4 cm H2O時，IVCT=57 ms， IVRT=63 ms， ET=256 ms， Tei=0.47；圖3B PEEP=8 cm H2O時，IVCT=61 ms，IVRT=70 ms， ET=239 ms， Tei=0.55；圖3C PEEP=12 cm H2O時，IVCT=62 ms， IVRT=86 ms， ET=203 ms，Tei=0.73

2.5PEEP對CO的影響 PEEP為4、8和12 cm H2O時，CO為60.89(54.79, 67.73)mL、60.69(56.36, 68.84)mL和60.65(54.91, 68.24)mL，F(xiàn)riedman檢驗顯示，不同PEEP水平時CO秩均值分別為1.87、2.19和1.94，組間差異無統(tǒng)計學意義(P=0.219)。參考心率，計算不同PEEP時，CO分別為4.72(4.37，5.21)L/min、4.72(4.23，5.24)L/min和4.73(4.22，5.30)L/min，F(xiàn)riedman檢驗顯示，不同PEEP水平時CO秩均值分別為2.02、2.13和1.85，組間差異無統(tǒng)計學意義(P=0.334)。見圖4。

注：CO為心輸出量；PEEP為呼氣末正壓

3 討論

隨著重癥患者血流動力學領域研究的不斷進步，右心功能在循環(huán)維持中的地位和作用逐漸被認識和重視。右心功能與肺循環(huán)的關系密切，正常的肺臟循環(huán)是一高流速低壓力系統(tǒng)，右心后負荷較左心小[6]。當肺部出現(xiàn)病變時，例如肺血管栓塞、缺氧或較高的有創(chuàng)機械通氣等情況時，會引起肺循環(huán)阻力改變，導致右心功能受影響，甚至可發(fā)生急性肺心病(acute cor pulmonale, ACP)[7]。PEEP會增加肺泡內壓和殘氣量，起到改善氧合的作用。同時，呼氣末正壓使胸腔內壓增加，導致回心血量減少，心臟的前負荷減小。另外，胸腔內壓升高時，左心室跨壁壓和胸內壓差值減小，左心室后負荷也會減小。因此，適當?shù)腜EEP具有改善左心功能的作用[8-9]。然而，相比于左心室，右心室心肌厚度較薄、順應性也更好，當PEEP發(fā)生改變時，就有可能通過改變肺血管阻力對右心室后負荷產(chǎn)生影響。

超聲對右心功能評估的價值越來越得到認可[10]，它具有無創(chuàng)、實時、動態(tài)的優(yōu)點。近年研究發(fā)現(xiàn)，放射性核素磁共振成像測量的右心室射血分數(shù)和超聲測量的右心室Tei指數(shù)具有良好的相關性，認為右心室Tei指數(shù)可作為肺動脈高壓患者右心功能的一個可信指標[11]。因此，右心室Tei指數(shù)在預測肺動脈高壓疾病嚴重程度和評估患者血流動力學方面具有重要的臨床應用價值[12]。除此之外，在先天性心臟病患者右心功能評估中，Tei指數(shù)與右心室直徑、面積改變分數(shù)、三尖瓣環(huán)平面收縮偏移及S′波相比具有更好的診斷能力[13]。另外，右心室Tei指數(shù)具有評估急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)患者右心功能[14]、預測心肌梗死預后的價值[15]。因此，使用右心室Tei指數(shù)評估PEEP對右心功能的影響具有一定的理論依據(jù)。

本研究納入肺部原發(fā)病以外因素對機械通氣的危重癥患者進行觀察研究，發(fā)現(xiàn)在PEEP為 4、8和12 cm H2O時，Clst隨PEEP增加而降低，分別為50.72、45.60和37.39。然而，這與ARDS的“開放肺”理論并不一致[16-17]，可能系本研究所納入的患者肺部相對正常，并不存在肺泡塌陷、不張，因此，不需要較高的PEEP來維持肺泡的開放狀態(tài)。從中位數(shù)變化趨勢上看，在PEEP從4 cm H2O上調到8 cm H2O時，Clst的變化較小，而PEEP從8 cm H2O上調至12 cm H2O時，Clst下降更為明顯，說明在PEEP在12 cm H2O甚至更高水平時，患者呼氣末肺容積會過度增加，從而導致了Clst明顯下降。為明確PEEP改變對右心功能的影響，本研究通過超聲心動圖組織多普勒的方式測量患者右心Tei指數(shù)，發(fā)現(xiàn)在PEEP增加后Tei指數(shù)呈升高趨勢，在PEEP為4、8和12 cm H2O時，Tei指數(shù)分別為0.41、0.44和0.57。Tei指數(shù)是右心功能的整體反應值，既往研究認為當Tei指數(shù)>0.54時，即可認為右心功能不全，而當Tei指數(shù)>0.67時，能夠提示患者預后不良[3, 18]。因此，本研究發(fā)現(xiàn)，增加PEEP后患者右心功能受損，這可能是由于增加PEEP時，肺呼氣末容積增加，導致了肺泡血管受壓縮或閉塞，引起了肺血管阻力的增加，從而增加了右心后負荷[19-20]。本研究也試圖通過超聲心動圖估測肺動脈壓力，以探索PEEP導致右心功能損傷的機制，但超聲心動圖的局限在于并不能準確估測每一個患者的肺動脈壓[21]，精確的肺動脈壓力尚需要通過肺動脈漂浮導管來獲取，因此，未能證實PEEP改變對肺動脈壓力的影響。為進一步探討PEEP對CO的影響，使用時間速度積分的方式對不同PEEP水平時CO進行了測量，發(fā)現(xiàn)調整PEEP后CO分別為60.89(54.79, 67.73) mL、60.69(56.36, 68.84) mL和60.65(54.91, 68.24) mL，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。不同PEEP時CO分別為4.72(4.37，5.21)L/min、4.72(4.23，5.24)L/min和4.73(4.22，5.30)L/min，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。說明在PEEP由4 cm H2O上升至12 cm H2O時，盡管右心Tei指數(shù)增加，右心功能受到影響，但CO無明顯改變，其原因可能系PEEP增加后左心室后負荷會減小，導致左心室收縮代償性增強，射血能力增強，避免了CO的下降。

綜上所述，PEEP增加時會導致Clst下降，并且影響右心功能。對于心功能正?；颊?，常規(guī)設定PEEP并不會影響整體心輸出量，但當遇到具有右心功能不全患者時，尤其要注意PEEP對右心功能的影響，避免誘發(fā)右心衰竭加重甚至出現(xiàn)循環(huán)衰竭。本研究尚存在一定局限性。首先，作為一項臨床觀察性研究，入組患者基線資料差異較大，但由于本研究采取自身前后對照，會在一定程度上減小對結果的影響。其次，此次試驗PEEP改變只是在4～12 cm H2O之間，考慮到高PEEP對患者肺部及血流動力學的不良影響，無法在更大范圍內調整PEEP進行觀察，導致結論不全面。最后，該研究患者來自單中心，樣本量較小，結論可靠性尚需更大樣本量的研究來驗證。