個(gè)體化設(shè)置呼氣末正壓的臨床應(yīng)用進(jìn)展

張愛華 綜述 周 陽 審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院麻醉科，北京 100191)

腹腔鏡手術(shù)利用人工氣腹或改變體位以使內(nèi)臟遠(yuǎn)離手術(shù)區(qū)，提供開闊視野。建立人工氣腹會(huì)增加腹腔壓力，使膈肌上移，導(dǎo)致氣道壓力升高，較高水平氣道壓力牽拉以及肺泡過度擴(kuò)張均會(huì)刺激肺泡上皮細(xì)胞，誘發(fā)黏附分子與炎性免疫介質(zhì)因子大量釋放，引起呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷[1]，而Trendelenburg等特殊體位使肺容積進(jìn)一步減少，這些情況均可致肺順應(yīng)性降低，肺底部萎陷甚至不張[2]，從而造成低氧血癥和高碳酸血癥。為了開放閉合的小氣道，維持氧合，麻醉醫(yī)師在機(jī)械通氣時(shí)通常會(huì)設(shè)置一定水平的呼氣末正壓(positive end expiratory pressure，PEEP)。目前關(guān)于PEEP的有效性仍存爭(zhēng)議，若PEEP水平過高，雖能最大限度維持肺泡開放，改善肺泡通氣[3]，但可能出現(xiàn)肺泡過度膨脹，肺阻力增加，尤其在容量不足或右室功能不全且沒有進(jìn)行肺復(fù)張的患者中，可能導(dǎo)致血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)[4]；而低水平PEEP可能使小氣道反復(fù)開放和關(guān)閉，不足以維持終末肺單位開放。本文就個(gè)體化設(shè)置PEEP的臨床研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為在微創(chuàng)手術(shù)中提供更好的肺保護(hù)提供參考。

1 恒定PEEP的有效性

麻醉與肺不張?jiān)黾佑嘘P(guān)[5]，尤其是肥胖患者[6,7]和接受腹腔鏡手術(shù)的患者[8]。全身麻醉誘導(dǎo)時(shí)即可對(duì)呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致肺功能殘氣量減少，肺不張?jiān)黾?，順?yīng)性降低，通氣血流比例失調(diào)，進(jìn)而造成肺氧合功能受損[3]。肺泡塌陷是產(chǎn)生通氣不良結(jié)果的誘因之一，較小的功能性肺容積導(dǎo)致較低的肺順應(yīng)性，同時(shí)需要較高的跨肺壓，造成氣壓傷。為了改善氧合，避免氣道壓力過高，常采用小潮氣量高頻通氣+恒定PEEP的傳統(tǒng)肺保護(hù)性通氣策略，雖然潮氣量不足也會(huì)導(dǎo)致肺不張而影響肺換氣功能，但PEEP是在控制呼吸和輔助呼吸時(shí)，于呼吸末期在呼吸道保持一定的正壓，可避免肺泡萎縮塌陷，防止部分性肺不張，降低肺部并發(fā)癥的發(fā)生，改善通氣和氧合[9]。已有研究[10～12]表明機(jī)械通氣時(shí)給予低水平PEEP明顯提高氧分壓，減輕圍術(shù)期T淋巴細(xì)胞亞群和NK細(xì)胞水平下降的程度，減輕術(shù)后細(xì)胞免疫功能的抑制，細(xì)胞免疫功能恢復(fù)更快。

隨著PEEP在臨床的廣泛應(yīng)用，越來越多的學(xué)者對(duì)其有效性產(chǎn)生質(zhì)疑。Sato等[13]的研究結(jié)果證實(shí)低潮氣量聯(lián)合低水平PEEP可能增加術(shù)后肺部炎癥的風(fēng)險(xiǎn)。該研究將25例肝切除術(shù)隨機(jī)分為潮氣量12 ml/kg(TV12)組與6 ml/kg(TV6)組，PEEP均為3 cm H2O，氣管插管后立即取樣動(dòng)脈血和氣道上皮內(nèi)層液，此后每3 h取樣一次，在6 h時(shí)，TV6組氣道上皮內(nèi)層液中白細(xì)胞介素8水平顯著高于TV12組(P=0.03)，血流動(dòng)力學(xué)或酸堿狀態(tài)無顯著變化。Levin等[14]對(duì)29 343例全身麻醉機(jī)械通氣進(jìn)行Cox回歸分析，結(jié)果顯示，與潮氣量8～10 ml/kg相比，潮氣量6～8 ml/kg聯(lián)合低水平PEEP [4.0 (2.2～5.0) cm H2O]與增加術(shù)后30天死亡風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)(HR=1.6，95%CI：1.25～2.08，P=0.0002)。不僅如此，與低水平PEEP相比，高水平PEEP也未減少術(shù)后肺部并發(fā)癥(postoperative pulmonary complication，PPC)。一項(xiàng)大型隨機(jī)對(duì)照研究[6]納入1976例非心臟、非神經(jīng)系統(tǒng)手術(shù)的肥胖患者(BMI≥35)，隨機(jī)分為高水平PEEP組(12 cm H2O)和低水平PEEP組(4 cm H2O)，均采用容量控制通氣，潮氣量 7 ml/kg。主要結(jié)局為術(shù)后5天內(nèi)總的肺部并發(fā)癥，包括呼吸衰竭、急性呼吸窘迫綜合征、支氣管痙攣、新的肺部浸潤(rùn)、肺部感染、吸入性肺炎、胸腔積液、肺不張、心肺水腫和氣胸；9個(gè)次要結(jié)局包括術(shù)后嚴(yán)重肺部并發(fā)癥，術(shù)后肺外并發(fā)癥(全身炎癥反應(yīng)、膿毒癥、嚴(yán)重膿毒癥、感染性休克、肺外感染、昏迷、急性心肌梗死、急性腎功能衰竭、播散性血管內(nèi)凝血、胃腸功能衰竭和肝功能衰竭)，術(shù)后傷口愈合不良，意外需要入住重癥監(jiān)護(hù)病房或再入院，術(shù)后90天內(nèi)不住院天數(shù)，術(shù)中不良反應(yīng)包括低氧血癥(定義為氧飽和度降低，SpO2≤92%持續(xù)>1 min)和低血壓(定義為收縮壓<90 mm Hg持續(xù)>2 min)，心動(dòng)過緩，住院期間死亡。結(jié)果表明，高水平PEEP組989例中211例(21.3%)出現(xiàn)主要結(jié)局，而低水平PEEP組987例中233例(23.6%)出現(xiàn)主要結(jié)局(差值=-2.3%，95%CI：-5.9%～1.4%；RR=0.93，95%CI：0.83～1.04；P=0.23)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；在9個(gè)次要結(jié)局中，6個(gè)次要結(jié)局在2組間無顯著差異，3個(gè)次要結(jié)局差異顯著，包括高水平PEEP組5.0%(49/989)發(fā)生術(shù)中低氧血癥，低水平PEEP組為13.6%(134/987)(差值=-8.6%，95%CI：-11.1%～6.1%，P<0.001)?？梢?，恒定水平的PEEP并不能為患者帶來更好的收益，由于個(gè)體間存在體型、胸壁形狀、腹內(nèi)壓以及合并癥的差異，恒定PEEP并不適合所有患者，應(yīng)視患者自身情況設(shè)置個(gè)體化PEEP。

2 個(gè)體化PEEP的臨床應(yīng)用

目標(biāo)導(dǎo)向選擇個(gè)體化PEEP的方法包括動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性(dynamic lung compliance，Cdyn)、驅(qū)動(dòng)壓(driving pressure，DP)、電阻抗斷層成像(electrical impedance tomography，EIT)。

2.1 Cdyn引導(dǎo)個(gè)體化PEEP

Cdyn可表示為潮氣量/(氣道峰壓-PEEP)，其呼吸參數(shù)設(shè)置合理性可在呼吸力學(xué)上直接體現(xiàn)，而VD/VT大小代表通氣效率的高低，是肺保護(hù)相關(guān)措施的重要指標(biāo)。周建偉等[15]在腹腔鏡結(jié)直腸癌根治術(shù)中通過Cdyn確定患者適宜PEEP，將54例隨機(jī)分為2組各27例。肺保護(hù)組設(shè)置低潮氣量7 ml/kg，呼吸14～18次/min，氣腹建立后進(jìn)行容量遞增肺復(fù)張，呼吸次數(shù)8次/min，吸呼比1∶1，潮氣量由7 ml/kg開始逐步遞增2 ml/kg，每步維持3次呼吸，直至氣道峰壓達(dá)40 cm H2O，肺復(fù)張后呼吸參數(shù)設(shè)置同前，增加PEEP設(shè)置14 cm H2O，每1 min遞減2 cm H2O直到4 cm H2O，其間觀察Cdyn據(jù)此確定患者最適PEEP值后，聯(lián)合低潮氣量(7 ml/kg)及肺復(fù)張(每30 min一次)；傳統(tǒng)組潮氣量9 ml/kg且無PEEP和肺復(fù)張。麻醉誘導(dǎo)后10 min(T1)和每次肺復(fù)張后30 min(T2、T3、T4)記錄Cdyn及氣道平臺(tái)壓，并在T1～T4、拔管后30 min(T5)及術(shù)后第3天(T6)采集動(dòng)脈血，計(jì)算氧合指數(shù)，記錄術(shù)前和T6時(shí)的改良臨床肺部感染評(píng)分。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)組比較，肺保護(hù)組T3、T4時(shí)Cdyn明顯升高(P<0.05)，T4～T6時(shí)氧合指數(shù)明顯升高(P<0.05)，T6時(shí)改良臨床肺部感染評(píng)分明顯降低(P<0.05)。肺順應(yīng)性是單位壓力改變時(shí)所引起的肺容積改變，反映的是胸腔壓力改變對(duì)肺容積的影響，肺順應(yīng)性升高意味著肺組織可擴(kuò)張性增大，肺不張面積減小，能更好地與外界進(jìn)行氣體交換，Cdyn最高時(shí)肺泡開放程度處于最佳狀態(tài)且受到機(jī)械剪切力最小。

2.2 驅(qū)動(dòng)壓引導(dǎo)個(gè)體化PEEP

驅(qū)動(dòng)壓是機(jī)械通氣過程中，驅(qū)動(dòng)氣體進(jìn)入肺內(nèi)時(shí)導(dǎo)致氣道壓力上升的值，可表示為平臺(tái)壓-PEEP。Cdyn可決定驅(qū)動(dòng)壓的值，較高的Cdyn降低術(shù)中機(jī)械通氣的驅(qū)動(dòng)壓[16]。Neto等[17]對(duì)17項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究共2250例患者進(jìn)行meta分析，結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)壓與PPC的發(fā)生有關(guān)(驅(qū)動(dòng)壓增加一個(gè)單位的OR=1.16，95%CI：1.13～1.19，P<0.0001)，與潮氣量無關(guān)(OR=1.05，95%CI:0.98～1.13，P=0.179)，且驅(qū)動(dòng)壓是保護(hù)性肺通氣對(duì)肺部并發(fā)癥發(fā)展影響的唯一重要因素(P=0.027)。其中2項(xiàng)比較低潮氣量聯(lián)合低PEEP或高PEEP的研究顯示，PEEP水平升高導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)壓升高，使PPC增加(OR=3.11，95%CI：1.39～6.96，P=0.006)。不同研究人群以及PPC的定義不同，其發(fā)生率可達(dá)10.7%～53.2%[18]。肺手術(shù)后PPC對(duì)短期和長(zhǎng)期預(yù)后有顯著影響[19]，甚至是導(dǎo)致術(shù)后早期死亡的首要危險(xiǎn)因素[20]。Park等[21]報(bào)道一項(xiàng)292例胸腔鏡手術(shù)雙盲隨機(jī)對(duì)照研究，傳統(tǒng)保護(hù)性肺通氣組單肺通氣期間，PEEP 5 cm H2O，潮氣量6 ml/kg，容量控制通氣模式；驅(qū)動(dòng)壓組通氣模式相同，單肺通氣5 min時(shí)逐漸增加PEEP從2 cm H2O至10 cm H2O，每個(gè)PEEP水平保持10個(gè)呼吸周期，并記錄每個(gè)PEEP水平最后一個(gè)周期的驅(qū)動(dòng)壓，選擇產(chǎn)生最低驅(qū)動(dòng)壓力的PEEP水平，并在整個(gè)單肺通氣過程中維持。結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)保護(hù)性肺通氣組相比，驅(qū)動(dòng)壓組術(shù)后3天內(nèi)PPC明顯減少[5.5%(8/145)vs.12.2%(18/147)，P=0.047，OR=0.42，95%CI：0.18～0.99]，肺炎或急性呼吸窘迫綜合征明顯減少[6.9%(10/145)vs. 15.0%(22/147)，P=0.028，OR=0.42，95%CI：0.19～0.92]。Mathis等[22]在心臟外科手術(shù)中也證實(shí)驅(qū)動(dòng)壓<16 cm H2O可降低PPC風(fēng)險(xiǎn)?？梢?，以驅(qū)動(dòng)壓導(dǎo)向個(gè)體化PEEP在臨床是安全可行的，具有一定的肺保護(hù)作用。

2.3 肺部生理學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)在臨床的應(yīng)用

2.3.1 EIT EIT是一種無創(chuàng)成像技術(shù)，可以床旁應(yīng)用，最主要的優(yōu)點(diǎn)是能夠提供實(shí)時(shí)的而非間斷的監(jiān)測(cè)，在呼吸過程中測(cè)量與肺組織對(duì)應(yīng)的電阻抗改變，并能提供需要觀察的肺部區(qū)域圖像，明確個(gè)體化PEEP水平。目前已經(jīng)開發(fā)了幾種針對(duì)檢查的EIT指標(biāo)來評(píng)估塌陷/高膨脹或復(fù)張/周期性肺泡塌陷比例，而且證實(shí)局部通氣延遲指數(shù)與CT掃描所測(cè)得的復(fù)張像素總量有很好的相關(guān)性[23～25]，不同PEEP水平對(duì)不同類型急性重度肺衰竭的區(qū)域時(shí)間常數(shù)的分布模式有影響。Pereira等[5]將40例腹部手術(shù)隨機(jī)分為4 cm H2O PEEP組和EIT引導(dǎo)PEEP組，結(jié)果顯示，EIT引導(dǎo)PEEP在個(gè)體中差異顯著，中位數(shù)12 cm H2O(6～16 cm H2O，95%CI：10～14)，與4 cm H2O PEEP相比，EIT引導(dǎo)PEEP的驅(qū)動(dòng)壓降低[(8.0±1.7)cm H2O vs. (11.6±3.8)cm H2O，P<0.001]，氧分壓增加[(435±62)mm Hg vs.(266±76)mm Hg，P<0.001]，術(shù)后肺不張減少(P=0.017)，且血流動(dòng)力學(xué)無明顯差異[術(shù)中平均動(dòng)脈壓(80±14)mm Hg vs.(78±15)mm Hg，P=0.821]。Liu等[26]探討EIT引導(dǎo)個(gè)體化PEEP對(duì)100例胸腔鏡手術(shù)的老年患者肺力學(xué)和氧合的影響，以固定PEEP 5 cm H2O為對(duì)照組，將氧合指數(shù)作為主要結(jié)局，驅(qū)動(dòng)壓和Cdyn作為次要結(jié)局。結(jié)果顯示，EIT引導(dǎo)PEEP為9～13 cm H2O，在單肺通氣0.5 h，與固定PEEP 5 cm H2O組相比，EIT引導(dǎo)PEEP組氧合指數(shù)高47 mm Hg(95%CI：7～86 mm Hg，P=0.021)，Cdyn高4.3 ml/cm H2O(95%CI：2.1～6.7 ml/cm H2O，P<0.001)，驅(qū)動(dòng)壓低3.7 cm H2O(95%CI：2.2～5.1 cm H2O，P<0.001)；在單肺通氣1 h，氧合指數(shù)高93 mm Hg(95%CI：58～128 mm Hg，P<0.001)，Cdyn高4.4 ml/cm H2O(95%CI：1.9～6.9 ml/cm H2O，P=0.001)，驅(qū)動(dòng)壓低4.9 cm H2O(95%CI：3.8～6.1 cm H2O，P<0.001)；手術(shù)結(jié)束雙肺通氣期間，氧合指數(shù)高107 mm Hg(95%CI：56～158 mm Hg，P<0.001)。可見，個(gè)體化設(shè)置的PEEP值普遍偏高，且范圍較大，說明傳統(tǒng)的低水平PEEP帶來的效益有限。但對(duì)于血容量不足或右室功能不全的患者來說，在決定方案時(shí)，也應(yīng)綜合考慮血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)[27]。

2.3.2 CT CT可用于評(píng)估肺復(fù)張可能性(CT-based potential for lung recruitment，PLRct)[28,29]，在2個(gè)不同PEEP水平上進(jìn)行呼氣末CT掃描，可以對(duì)肺復(fù)張的可能性進(jìn)行評(píng)估，并將復(fù)張和充氣加以區(qū)別。PLRct表示已復(fù)張肺組織的量占肺總量的百分比，PLRct>10%的患者，可確定較高PEEP對(duì)其益處更大；PLRct<10%的患者，高PEEP可能引起氣壓傷和血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)，弊大于利[30]。對(duì)于PLRct較低者，合理安全的方法是將PEEP設(shè)定在5～8 cm H2O。目前PLRct主要應(yīng)用于因急性肺損傷或急性呼吸窘迫綜合征進(jìn)行機(jī)械通氣治療的患者，若此類患者有手術(shù)需求，術(shù)前行PLRct在術(shù)中機(jī)械通氣方案的制定中具有指導(dǎo)意義。雖然CT掃描速度已經(jīng)加快，且進(jìn)一步減少了輻射的暴露，但是很顯然，CT并不是床旁工具，轉(zhuǎn)運(yùn)至CT室期間患者可能存在風(fēng)險(xiǎn)。

值得注意的是，由于使閉合肺組織開放的壓力大于維持肺組織充氣的壓力，在設(shè)置PEEP之前需要進(jìn)行肺復(fù)張，否則PEEP分配不均，不但不能撐開塌陷的肺泡，還會(huì)使已開放的肺泡過度膨脹。此外，呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷(ventilator induced lung injury，VILI)是極其復(fù)雜的病理生理學(xué)變化，不僅取決于氣道壓力，還取決于炎癥組織、肺血流量和微血管結(jié)構(gòu)，氣道壓對(duì)肺的影響也取決于體位、胸壁力學(xué)和吸氣肌群的利用[31]。因此，如果所有其他因素保持不變，PEEP可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的肺復(fù)張并可增強(qiáng)肺部保護(hù)；而如果以上因素發(fā)生變化，則應(yīng)重新評(píng)估PEEP的利用價(jià)值。

3 小結(jié)

由于個(gè)體間存在體型、胸壁形狀、腹內(nèi)壓以及合并癥的差異，恒定PEEP并不適合所有患者，根據(jù)機(jī)械通氣時(shí)的Cdyn、驅(qū)動(dòng)壓等呼吸力學(xué)指標(biāo)，以及應(yīng)用EIT肺部生理監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)估，選擇適宜個(gè)體化PEEP可以更好地改善通氣過程中的氧合，優(yōu)化肺順應(yīng)性，減少PPC。然而，目前的研究確定適宜PEEP的方法較為繁瑣，在以優(yōu)化呼吸功能作為目標(biāo)的前提下，應(yīng)考慮在微創(chuàng)手術(shù)中的實(shí)用性、便捷性和精確性，有的肺部生理監(jiān)測(cè)技術(shù)并未普及，還需進(jìn)一步研究探索其價(jià)值，以提高醫(yī)師對(duì)肺部保護(hù)的認(rèn)知和理解，從而為患者提供更好的肺部保護(hù)。