全身麻醉期間個體化呼氣末正壓研究進展

張文超， 李建立

(1.河北北方學院 研究生院，河北 張家口 075000；2.河北省人民醫(yī)院 麻醉科，河北 石家莊 050057)

機械通氣(mechanical ventilation，MV)是圍術期保證患者有效通氣的重要手段，在改善氧合、維持氣道通暢、防止機體二氧化碳潴留等方面發(fā)揮了巨大作用。若機械通氣參數(shù)設置不當可增加呼吸機相關肺損傷(ventilator-induced lung injury，VILI)的風險。因此，優(yōu)化呼吸參數(shù)設置，選擇合適的呼吸模式對于減輕術中肺損傷和降低術后肺部并發(fā)癥(postoperative pulmonary compliance，PPC)發(fā)生率至關重要。呼氣末正壓(positive end expiratory pressure, PEEP)是臨床常用的呼吸參數(shù)之一，是肺保護性通氣(lung protective ventilation，LPV)策略的重要組成部分。圍術期應用PEEP可逆轉麻醉誘導的肺不張、增加功能殘氣量、改善肺順應性、降低驅動壓力以及提高氧合參數(shù)等[1-3]。雖然低潮氣量(tidal volume，VT)的肺保護作用已經被廣為接受，但是目前在圍術期如何設置合理的PEEP仍存爭議[4]。由于患者存在個體差異性，不同手術對于呼吸系統(tǒng)的影響不同[5]，因此圍術期應用固定水平的PEEP不能滿足所有患者的需要[6]。目前，臨床上已有多種設置個體化PEEP的方法，現(xiàn)就圍術期個體化PEEP的臨床應用進展進行綜述。

1 PEEP概述

PEEP是指呼吸機在呼氣相末期氣道開放時產生的仍然高于大氣壓的壓力，是呼氣末對抗肺泡塌陷的壓力，能預防終末氣道膨脹不全和肺泡的反復的開放與關閉。低VT、肺復張策略(recruitment maneuvers，RM)和PEEP是 LPV策略的三大組成要素[7]。研究表明，全身麻醉機械通氣期間應用LPV策略可改善氣體交換，減少肺損傷及炎癥反應，降低PPC發(fā)生的風險[3, 8]。

接受全身麻醉的患者有很大的比例發(fā)生肺不張[9]，另外，肥胖或者接受腹腔鏡手術的患者，術中發(fā)生肺不張的風險更高[10]。肺不張可造成氣道閉合和肺泡塌陷，影響氣體交換、增加分流率甚至增加PPC發(fā)生的風險。應用PEEP可以增加功能殘氣量(functional residual capacity，F(xiàn)RC)并預防肺不張的發(fā)生。Ostberg等[11]的研究表明，與不設置PEEP的患者相比，全身麻醉期間應用7或9 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)PEEP能明顯降低術中肺不張的區(qū)域。Pereira等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，在腹部手術術中使用電阻抗斷層成像技術(electrical impedance tomography，EIT)指導的個體化PEEP可以降低術后肺不張的發(fā)生率。

圍術期PEEP水平選擇過高可能會增加胸腔內壓以及壓迫肺毛細血管和毛細血管前小動脈，導致肺血管阻力和右心室后負荷增加，從而降低每搏輸出量，引起血流動力學波動[13]；PEEP水平選擇過低會影響肺泡的開放狀態(tài)從而導致周期性開閉進而增加肺損傷的風險。因此，術中PEEP的選擇需要根據(jù)患者的呼吸生理條件進行個體化考慮。

2 個體化PEEP設置方法

2.1驅動壓指導個體化PEEP滴定 驅動壓可以計算為氣道平臺壓與PEEP的差(Pplat-PEEP)[14]，也等于VT與呼吸系統(tǒng)靜態(tài)順應性的比(VT/CRS)，另有學者認為在壓力控制容量保證(pressure-controlled ventilation-volume guaranteed，PCV-VG)模式下驅動壓等于氣道峰壓與PEEP的差[5]。不難看出，當CRS達到最大時，驅動壓最小，因此驅動壓指導個體化PEEP滴定過程中所獲得的最佳PEEP也是CRS最大時所對應的PEEP。在接受LPV的患者中，只有當VT和PEEP的變化引起驅動壓改變時，才會影響患者死亡率[15]，因此，有學者提出應該根據(jù)術中驅動壓的變化滴定個體化PEEP。Park等[16]在胸外科手術中進行了驅動壓指導的個體化PEEP滴定，并成功地降低了術后3天內PPC(肺炎或者急性呼吸窘迫綜合征)的發(fā)生率。具體操作是：在容量控制通氣模式(volume control ventilation，VCV)下，設置吸氣暫停比(TIP∶TI)為30%，PEEP從2 cmH2O梯次增高(2，3，4，5，6，7，8，9，10 cmH2O)，每個PEEP水平維持10個呼吸周期，依次記錄每個PEEP水平最后一次呼吸周期的氣道平臺壓并計算驅動壓，選擇驅動壓最低時所對應的PEEP值即為最佳的個體化PEEP。Mini等[17]在擇期腹部手術中參考Park等[16]的方法進行PEEP滴定和機械通氣，發(fā)現(xiàn)個體化PEEP能降低拔管時的肺部超聲評分和PPC的發(fā)生率。事實上，在滴定過程中，可以根據(jù)PEEP的變化方向分為遞增滴定或者遞減滴定，后者在RM之后將PEEP水平由高到低梯次遞減進行滴定，又稱為肺開放策略(open lung approach，OLA)[18]。有證據(jù)顯示，OLA對于基礎驅動壓較高且氧合情況較差的患者更有益[19]。

驅動壓指導個體化PEEP滴定操作簡單、不需要額外的設備即可在手術室進行，是簡便實用的個體化PEEP設置方法。需要注意的是，在應用OLA時需要嚴密監(jiān)測血流動力學的變化，盡量維持平均動脈壓和心輸出量在穩(wěn)定的區(qū)間；在RM方法的選擇上，可選擇壓力控制法緩慢提高氣道壓力或者采用可視化的方法，如在肺部超聲引導下進行個體化的RM，能有效減少肺泡過度膨脹和血流動力學波動。

2.2肺動態(tài)順應性(dynamic lung complication，Cdyn)指導個體化PEEP滴定 Cdyn是指在呼吸周期中未進行氣流阻斷時所測得的肺順應性，受肺組織彈性和氣道阻力的影響。Cdyn的計算并不復雜，可以參考以下公式：Cdyn=VT/(PIP-PEEP)[20]。與驅動壓指導個體化PEEP滴定相比，Cdyn指導個體化PEEP滴定的目標是得到Cdyn最大化時所對應的PEEP。在PEEP滴定的過程當中，肺泡塌陷區(qū)逐漸復張，當Cdyn達到峰值時如果繼續(xù)增加PEEP可導致Cdyn下降和肺泡過度膨脹。謝陽等[21]在俯臥位脊柱手術中采用遞增滴定，將PEEP由0 cmH2O逐步升高到20 cmH2O，PEEP的變化梯度為2 cmH2O，每個PEEP水平維持2min，將過程中產生最大Cdyn時所對應的PEEP設定為最佳的個體化PEEP并持續(xù)應用到手術結束。試驗結果顯示，個體化PEEP的應用能顯著降低PPC的發(fā)生。值得注意的是，試驗中PEEP的水平超過16 cmH2O時可引起平均動脈壓顯著下降，因此在進行PEEP滴定過程中，應盡量避免高水平PEEP持續(xù)時間過長，以免心輸出量下降導致循環(huán)波動過大。Xu等[20]發(fā)現(xiàn)在胸科手術中采用Cdyn 指導的PEEP滴定能進一步優(yōu)化呼吸力學參數(shù)，獲得較低的氣道平臺壓和驅動壓。

與CRS相比，Cdyn反映了胸腔內壓力(包括組織彈性阻力和氣道阻力等)的動態(tài)平衡，是對呼吸生理功能的綜合考量，這也是Cdyn法指導PEEP滴定在臨床上廣泛使用的原因。但是由于個體差異和肺區(qū)域通氣延遲不均勻性的存在[22]，使得有些患者出現(xiàn)最大Cdyn時所對應的PEEP值不止一個，因此其指導PEEP滴定時獲得最佳PEEP的特異性不是最高的。

2.3壓力-容積曲線(pressure-volume curves，P-V曲線) P-V曲線法能根據(jù)患者的呼吸力學特征個體化設置PEEP和VT。事實上，由于人群中胸部解剖結構存在一定正常變異，加上不同患者衰老程度和肺部疾病的不同，僅基于體重或身高的公式(理想體重)所估算的VT可能并不可以代表患者實際的肺容積。根據(jù)P-V曲線設定的VT避免了特殊患者根據(jù)理想體重設定VT時可能出現(xiàn)的肺泡過度膨脹或萎陷。P-V曲線上的低位拐點(low inflection point，LIP)是肺順應性開始顯著改善的最低壓力，代表了塌陷的肺泡開始開放，因此在LIP附近設置PEEP有利于維持功能殘氣量并且避免肺泡周期性開閉時形成的萎陷傷；高位拐點(upper inflection point，UIP)提示肺泡過度膨脹，此時如果繼續(xù)增加氣道壓力，VT的增加將明顯變緩。董蘭等[23]在婦科腹腔鏡手術中對肥胖患者采用P-V曲線指導的個體化保護性通氣策略，選擇LIP所對應的氣道壓力之上2 cmH2O作為患者的個體化PEEP，根據(jù)UIP 的80%對應的容積設定VT，發(fā)現(xiàn)該方法能顯著降低氣道峰壓、提高Cdyn并改善氧合參數(shù)。

顯然，對于P-V曲線的分析更加依靠麻醉醫(yī)生的主觀判斷，但是因其簡便快捷，可以迅速找到理想PEEP值的設置范圍，在此基礎之上設定的VT可能更加符合患者的呼吸生理狀態(tài)，因此，P-V曲線法指導的保護性通氣仍然是手術室中常用的呼吸參數(shù)設置方法。

2.4可視化技術指導個體化PEEP滴定 隨著精準麻醉的發(fā)展，圍術期可視化應用逐漸增多。在機械通氣方面，可視化技術能評估肺通氣狀態(tài)和血管外肺水情況，并能指導RM和個體化PEEP滴定等。胸部CT是目前評價肺容量和肺組織通氣情況的金標準，但是由于其輻射量大、需要轉移患者到CT室且需要暫停手術進程，因此目前尚不能常規(guī)指導全身麻醉機械通氣。當前可視化技術指導全身麻醉患者個體化PEEP滴定的主要方法是EIT和肺部超聲。

2.4.1EIT指導個體化PEEP滴定 EIT是一種新興的成像技術，可通過體表電極檢測電流和內部電阻變化并實時顯示肺部通氣狀態(tài)的圖像，可以用來指導個體化PEEP滴定。Pereira等[12]認為EIT指導遞減PEEP滴定時應該選擇塌陷-膨脹曲線交點上方的PEEP水平為最佳PEEP；也有學者認為塌陷-膨脹曲線的交點所對應的PEEP即為最佳PEEP，并在試驗中發(fā)現(xiàn)應用該方法可以改善驅動壓并減少急性呼吸窘迫綜合征患者的死亡率[24]。由于肺泡塌陷和過度膨脹之間的平衡點比較容易檢測到[22]，因此該方法指導個體化PEEP滴定的成功率較高。Girrbach等[25]選擇局部通氣延遲指數(shù)最低時所對應的PEEP值為最佳PEEP，發(fā)現(xiàn)應用該方法可顯著改善機器人輔助腹腔鏡前列腺根治術患者氣腹期間的氧合指數(shù)和呼氣末肺容積。EIT無創(chuàng)、無輻射、使用簡便，能實時反映肺內通氣分布情況，使用EIT指導個體化PEEP滴定能減少機械通氣時的肺應變從而減少肺損傷，是一種實用且值得研究的方法。

2.4.2肺部超聲指導個體化PEEP滴定 隨著肺內氣體含量的逐漸下降，肺部超聲將出現(xiàn)以下征象：胸膜線與A線平行；孤立清晰的B線；聚集融合的B線；大范圍胸膜旁實變；白色肺。并且，肺內氣體含量下降時，肺部超聲評分相應增大。因其可以評估局部肺組織氣體含量，預測肺泡開放和閉合狀態(tài)，因此可以用來指導個體化PEEP滴定。在進行肺部超聲評分之前，通常將雙側胸部分成若干個區(qū)域，以12分法最常見，以腋前線、腋后線和雙側乳頭連線將每一側胸部分為6個分區(qū)，按照先右后左，先上后下，從內到外的順序依次對每個區(qū)域的圖像進行評分。Elshazly等[10]在圍術期選擇肺部超聲評分小于2分所對應的PEEP水平作為最佳PEEP進行機械通氣，結果表明，肺部超聲指導的個體化PEEP能改善術中氧合、提高肺順應性，減少術后肺不張和缺氧的發(fā)生率，并且滴定過程中患者血流動力學穩(wěn)定。除指導滴定PEEP外，肺部超聲還可用于個體化肺復張，Park等[26]在婦科腹腔鏡手術中發(fā)現(xiàn)肺部超聲指導的個體化RM能顯著改善術畢時的肺通氣狀態(tài)并減少肺不張的發(fā)生；并且發(fā)現(xiàn)個體間肺泡復張所需的壓力差異很大，從另一個方面說明了固定的RM并不適用于所有人，可視化技術指導的個體化RM能有效避免肺肺復張時氣道壓力的相對過高或過低。肺部超聲可以在床旁實時監(jiān)測肺內通氣狀態(tài)，應用肺部超聲評分可以將肺的通氣狀態(tài)量化，為麻醉醫(yī)生判斷肺部通氣狀態(tài)提供了一定參考。然而肺部超聲的使用也有局限性，如肺部超聲不能鑒別肺泡過度充氣，肺實質不能顯像，皮膚脂肪組織含量高時可影響超聲波信號傳導等。該技術需要麻醉醫(yī)師參與專業(yè)培訓以增強超聲圖像的識別能力，需要一定超聲理論和實踐基礎才能應用此技術指導圍術期個體化通氣。

2.5跨肺壓(transpulmonary pressure，PL)指導個體化PEEP設置 PL是肺泡內壓與胸膜腔內壓的差，代表了驅動氣體擴張肺組織的直接壓力。臨床上胸膜腔內壓無法直接測量，通常用食道壓替代。PL在呼氣末維持在0附近可使大部分肺泡保持開放狀態(tài)以減少肺泡周期性開閉形成的肺損傷[27]。Piriyapatsom等[28]在婦科腹腔鏡手術中用經食道測壓法滴定個體化PEEP，發(fā)現(xiàn)使PL在呼氣末維持在0～5 cmH2O能降低氣腹對呼吸系統(tǒng)順應性和驅動壓的影響。另外，近年來提出了階梯PEEP法(PEEP-step method，PSM)來滴定個體化PEEP，其本質是間接計算獲得個體PL的方法。具體方法是[29]：通過3個不同水平的PEEP梯度調節(jié)(0-4-0 cmH2O; 0-8-0 cmH2O; 0-12-0 cmH2O)使呼氣末肺容積(end expiratory lung volume，EELV)發(fā)生變化，計算PEEP梯度改變后的前15次呼吸周期的吸氣VT與呼氣VT的差值，將PEEP增加所得到的EELV增加量和PEEP降低所得到的EELV降低量求平均值即為當前PEEP梯度(ΔPEEP)所對應的ΔEELV，重復3個不同水平的PEEP梯度調節(jié)，可以畫出一條呼氣末PL的P-V曲線。該患者的肺彈性(lung elastance，EL)可由公式[30]EL=ΔPEEP/ΔEELV 求得。由于呼氣末使肺萎陷的力完全由肺彈性回縮力提供[31]，因此PL=EL×VT。呼氣末肺彈性約相當于驅動壓的70%，因此，以4 cmH2O PEEP為基線，以驅動壓的70%為階梯再進行一次梯度調節(jié)可以計算出此患者的最佳VT，最佳VT在此P-V曲線上所對應的PEEP值即為最佳的個體化PEEP。王悠然等[29]在瓣膜手術心肺轉流后應用PSM法指導的個體化PEEP，發(fā)現(xiàn)試驗組在術中和術后有更低的肺部超聲評分和更佳的氧合指數(shù)以及Cdyn。

使用食道套囊測壓獲取PL的方法能指導PEEP滴定并且對循環(huán)系統(tǒng)影響較小，能快速確定理想的PEEP范圍。然而，套囊需要放在食管的下1/3，需要專業(yè)的技術進行操作，因此復雜性限制了其廣泛應用。PSM法可以間接獲得患者的EL，避免了應用食道套囊測壓所引起的食道壓迫，該方法操作簡便，無需特殊器材和設備，適合在手術室使用。PSM法是一種新興的設置個體化PEEP的方法，該方法對氧合參數(shù)和術后肺部并發(fā)癥的影響有待更多的前瞻性試驗去探究。

3 小 結

在全身麻醉期間，受患者自身因素、手術體位、手術方式(如需要氣腹等)等影響，不同患者所需的PEEP不同。個體化PEEP的應用能明顯增加肺保護效能，在預防肺不張，改善氧合，減輕炎癥反應以及降低術后肺部并發(fā)癥等方面發(fā)揮了巨大作用。個體化PEEP滴定的原理大都來源于對肺的通氣狀態(tài)的識別， 本文所綜述的方法多是從不同角度估計肺泡的閉合壓力，通過設置合理的個體化PEEP來避免肺泡的周期性開閉。然而，每種方法都有其自身的局限性，需要麻醉醫(yī)師根據(jù)病人和手術室的條件合理選擇合適的方法以指導個體化PEEP的實施。

LPV策略的有效實施不僅需要設置合理的PEEP水平，還要根據(jù)病人的情況結合適當?shù)腣T、RM等。個體化PEEP的臨床益處正處在探索和驗證階段，未來需要更多大規(guī)模的科學臨床試驗來證實對機體各系統(tǒng)的影響。期待未來能開發(fā)更加簡便、實用、準確且適合臨床的方法，以造福廣大患者。