肺保護性通氣策略預防肺萎陷的應用進展

郭豐曉 張如意 趙文香

在接受全身麻醉的患者中，大約90%的患者會出現肺萎陷[1]，可在手術期間和手術后引起不同程度的氣體交換和呼吸力學障礙。肺萎陷可持續數天，不僅損害呼吸功能，還會延長患者住院時間。肺保護性通氣策略（lung protective ventilation strategy，LPVS）是指在維持機體充分氧合的前提下，防止肺泡過度擴張和萎陷、保護和改善肺功能、減少肺部并發癥，特別適用于術后肺部并發癥（postoperative pulmonary complications，PPCs）高危人群[2]。近年來，LPVS 在預防肺萎陷方面的相關研究較少，本文就LPVS 在預防肺萎陷的研究進展綜述如下。

1 肺萎陷相關影響因素

全身麻醉、機械通氣和手術干預均會導致肺萎陷，主要是影響了胸膜腔壓力、肺泡壓力、肺泡表面活性物質三者之間的平衡。胸膜腔壓力升高、肺泡壓力降低和表面活性物質損傷，可持續或間歇性的引起肺泡萎陷[3]。

1.1 胸膜腔壓力 全身麻醉期間膈肌張力的降低或喪失會影響胸膜腔壓力的改變。不僅減少了膈肌的優先依賴性移位，還促進了腹壓向胸腔的傳遞，導致膈膜向頭側移動，增加了胸膜腔壓力，導致肺部受壓和肺萎陷[4]。氣腹、肥胖、腹腔室綜合征、腹膜炎等因素，會進一步增加胸膜腔壓力。尤其是背尾肺暴露于較高的胸膜壓力下，增加了肺萎陷的易感性。肺內重力梯度、不同體位下肺部與胸腔的匹配及肺葉的部分獨立位移，都影響著胸腔壓力的改變[5]。

1.2 肺泡壓力 氣道收縮、阻塞及分泌物滯留會導致氣道阻力增加，引起遠端肺泡壓力下降，導致阻塞性肺萎陷。麻醉藥物（如異氟醚、氯胺酮、硫噴妥鈉等）呈劑量依賴性地損害呼吸道上皮細胞的纖毛運動，可能會促進氣道阻塞，而七氟醚、芬太尼或丙泊酚的損害似乎較弱[6]。與喉罩氣道相比，帶套囊的氣管導管對黏液纖毛清除功能的影響似乎更大[7]。肺泡氣體流出量大于流入量導致肺泡萎陷，主要由局部肺泡通氣-灌注比率低和吸入高比例氧氣決定[8-9]。

1.3 表面活性物質 在全身麻醉期間，炎癥反應、機械通氣、高濃度氧氣、麻醉藥物和肺水腫等因素會損害肺泡表面活性物質并促進肺泡萎陷的發生。炎癥性肺損傷導致表面活性劑磷脂的產生減少。據報道，在通氣不良區域，在機械通氣數小時內發生的肺內中性粒細胞炎癥會導致表面活性物質功能障礙[10]。在機械通氣過程中肺泡過度伸展、伸展不足會損害Ⅱ型肺泡細胞的表面活性物質的產生[11]。短期暴露于高氧環境會對肺泡表面活性物質的功能產生不利影響，增加其破裂的敏感性[12]。吸入性麻醉藥物可能以時間和劑量依賴性模式損害表面活性物質的合成，但是其停藥后可迅速逆轉[13]。肺水腫可改變肺泡表面活性物質的活性并增加表面張力，這可能是由于表面活性物質流失到水腫液中。尤其是滲透性肺水腫，肺泡表面活性物質的功能可能被屏障破壞后肺泡中的蛋白質滅活，并促進其轉化為非表面活性形式[14]。

2 LPVS預防肺萎陷的應用

2.1 潮氣量及允許性高碳酸血癥 過去認為采用10～15 mL/kg 的潮氣量（tidal volume，VT）通氣，可以預防或減少肺萎陷，減少通氣-血流比例失調，避免發生低氧血癥[15]。Brower 等[16]在小VT 通氣治療急性肺損傷和急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）與傳統潮氣量的比較中發現，低VT 通氣可以降低ARDS 患者的死亡率。Futier 等[17]在研究中提出，全身麻醉期間采用小VT（6～8 mL/kg）通氣，會影響呼吸系統的順應性以降低氣道壓力并減少炎癥介質的產生和釋放。當然，單一使用小VT 通氣，會引起肺容量不足，增加肺泡萎陷的發生。一項隨機試驗的薈萃分析表明，只有在使用呼吸末正壓時，使用小VT 才能縮短住院時間[18]。因此，小VT 通氣的肺保護作用應聯合適當水平的呼氣末正壓。當然，長時間低VT 通氣也可能會引起高碳酸血癥。目前認為一定范圍的高碳酸血癥，即允許性高碳酸血癥（permissive hypercapnia，PHC），可起到肺保護的作用。但PHC 應維持一定限度，否則容易導致內環境紊亂。肺保護性通氣指南中指出，應控制PaCO2上升速度＜10 mmHg/h、PaCO2＜65 mmHg、pH 值＞7.20[2]。

2.2 個體化適度呼氣末正壓 呼氣末正壓（positive end expiratory pressure，PEEP）通過在呼氣末穩定肺泡來防止或減少其萎陷。較高PEEP 的機械通氣可有效減少肺萎陷，從而減少通氣-灌注不匹配并減少供應高比例氧氣的需求[19]。但高PEEP 除了過度擴張導致容積傷，也會增加胸內壓，導致血流動力學不穩定。過多的PEEP 還會壓迫肺泡內血管并增加肺血管阻力，可能導致右心室（RV）功能障礙，左心室前負荷降低，導致心輸出量下降。然而，PEEP 不足的廣泛肺萎陷也會導致高肺血管阻力和RV 功能障礙[20]，因此，如何滴定適度的PEEP 成為重中之重。此外，對于初始PEEP 設置沒有明確的循證指南，重點是在PEEP 的潛在風險和益處之間取得平衡，承認“最佳PEEP”是一個不可能的目標，以實現“更好的PEEP”為目標。同樣，由于個體差異（如超重、腹脹或處于特倫德倫伯臥位的患者）導致PEEP 需求存在顯著差異，個體化適度PEEP 可能優于固定的PEEP 水平。有關研究發現，與應用固定PEEP 相比，應用個體化適度PEEP可提高氧合和呼吸順應性，減少死腔的比例，最大限度地減少肺萎陷，優化通氣分布，并通過降低驅動壓來改善肺損傷[21]。過去，主要根據最佳氧合、壓力-體積曲線、肺順應性、跨肺壓測定、電阻抗斷層掃描、超聲等進行PEEP 設定[2]。

有研究發現，驅動壓（ΔP）在PEEP 設置中起著重要的作用[22]。但大多數ΔP 的研究都是在危重患者中進行的，與患有ARDS 的危重患者相比，手術患者通常具有健康的肺組織，因此肺順應性較好。在ARDS 患者中，建議保持ΔP＜15～20 cmH2O[23]。手術患者可接受的或目標ΔP 目前是不確定的。一項薈萃分析的結果表明，手術患者的ΔP 很少超過20 cmH2O，如果達到此壓力限制，則應尋找ΔP 升高的原因，如選擇性插管右肺或左肺，并且ΔP 的上升與PPCs 的發展密切相關[24]。此外，ΔP 的有用性主要與其估計肺應力和應變的能力有關，但胸壁順應性的變化可能會限制使用ΔP 作為避免PPCs的安全限制的有用性[25]。在一些常見的臨床情況下，胸壁順應性導致ΔP 和跨肺壓（氣腹、腹內高壓、肥胖、特倫德倫伯臥位）之間存在嚴重差異。即使在“安全”的ΔP 水平，肺不均勻性也會導致局部過度膨脹。因此，特別是在高危患者中，ΔP 監測不足以確保保護性機械通氣。最后，關于如何根據ΔP 設置PEEP，仍然沒有達成一致意見。專家意見建議盡量減少ΔP 和平臺壓力。因此，當不同的PEEP 水平與可實現的“最佳ΔP”相關時，應設置最低的水平[26]。

Tusman 等[27]最近描述了一種基于容積二氧化碳圖（volumetric capnography，Vcap）連續測量呼氣末有效肺容量的方法，用于指導腹腔鏡手術中PEEP 的調整，避免二氧化碳氣腹和體位對肺容量和呼吸力學的影響導致術中發生肺萎陷概率的增加。研究表明，Vcap 能夠檢測到肺的閉合壓力，并區分萎陷、開放和過度膨脹的狀況，有助于個性化每位患者所需的PEEP 水平。

鑒于PEEP 滴定中涉及因素的復雜性，以及對該參數的各種影響，目前研究表明，采用單一的PEEP 策略效果并不理想。相關專家共識仍然是，動態調整PEEP 以確保低平臺壓，并與整體LPVS保持一致，比PEEP 本身的水平更重要。最后，設置“最佳PEEP”應在不損害血流動力學的情況下改善動脈氧合。即使有研究表明增加的PEEP 水平對心輸出量有輕微和短暫的影響，仍建議對高危患者進行血流動力學監測。

2.3 肺復張 肺復張（recruitment maneuvers，RM）是指在短時間內增加氣道壓力，擴大萎陷的肺泡，從而改善氣體交換并提高肺順應性[28]。從生理的角度來看，與保持肺泡打開相比，打開萎陷的肺泡需要更多的壓力[29]。RM 有不同類型的操作，包括在氣道壓力30 cmH2O 下持續充氣30 s，或在3 次呼吸內瞬時增加VT 和PEEP，以使正常體重的患者達到30 至35 cmH2O 的平臺壓或肥胖患者達到40 至50 cmH2O 平臺壓[30]。RM 可有效減少肺萎陷并改善術中呼吸力學和氧合。然而，當在機械通氣過程中使用高濃度氧氣時，或者當RM 與PEEP 管理無關時，這種影響可能是暫時的。例如，RM 操作僅在肥胖患者或氣腹期間與PEEP 增加相關時導致生理和影像學改善[31]。值得注意的是，在機械通氣期間針對RM 的研究并未考慮肺的復張性，這可能會根據患者存在的合并癥和手術位置而顯著不同[32]。此外，RM 通常在血流動力學方面具有良好的耐受性。最近的一項隨機對照試驗發現，在接受術中RM 的患者中，肺上皮損傷的標志物（晚期糖基化終產物受體）水平較高[33-34]。因此，需要進一步的研究來闡明哪些患者應該接受術中RM 及如何接受。RM也存在一定的弊端，其代價是增加鎮靜需求、降低心臟前負荷、增加肺泡擴張導致氣壓傷，并可能通過促進通風不良區域的灌注而惡化氧合。因此，目前建議將RM 策略的使用限制在個體風險-收益評估的基礎上，使用呼吸機而不是手動進行RM 操作，以最低壓力、在最短的有效時間和持續的血流動力學監測下進行[35]。

2.4 吸入氧濃度 在麻醉誘導期間常規給予高濃度氧氣，避免呼吸道管理困難而發生的潛在的長時間呼吸暫停，以防止發生低氧血癥，特別是在氣道困難的患者或危重患者中[36]。然而，圍手術期使用高吸入氧分數（fraction of inspiration O2，FiO2）的安全性一直存在爭議。一項薈萃分析表明，麻醉期間高FiO2與術后氧參數受損和肺萎陷嚴重程度增加有關[37]。Staehr-rye 等[38]通過回顧性研究分析了73 922 例接受非心胸手術的患者，提及肺萎陷的數量取決于氧氣濃度和高濃度吸氧的持續時間。而在一項隨機臨床試驗中，術中FiO2≥0.8 與FiO2≥0.3 對大多數非肥胖患者腹部手術后的術后肺萎陷沒有顯著影響[39]。因此，術中FiO2應滿足正常所需含氧量而非達到高氧條件。高FiO2應特別針對低氧血癥的治療或預防（如插管前和拔管前），并且對于肺萎陷高危患者術中應避免使用1.0 的FiO2。

3 小結

肺萎陷是圍術手期最常見的肺部并發癥之一，低氧血癥和呼吸系統順應性降低是肺萎陷的典型表現。術中采用肺保護性通氣策略旨在最大限度地增加手術期間患者肺泡的復張，減少了不良氣體交換和呼吸力學功能障礙。但是，在臨床麻醉管理中，需綜合考慮患者和手術相關的肺萎陷的危險因素，針對不同患者人群和不同的手術方式，制訂個體化肺保護性通氣策略，力爭發揮最佳保護效應。