肺保護性通氣策略在單肺通氣肺葉切除術中的應用現狀

劉志輝 秦云植

正常人體雙肺共有5 個肺葉，肺葉切除術就是切除整個解剖肺葉。肺葉切除術是治療肺結核、支氣管擴張、肺腫瘤等各種良性和惡性肺部疾病的重要手術方式[1]。Davies 醫生于1913年進行了第1例肺葉切除術，但術后1 周患者因發生感染及術后肺部并發癥（Postoperative pulmonary complications，PPCs）而死亡。隨著外科手術技術的進步和麻醉管理理念的發展，肺葉切除術也逐漸趨于成熟和安全。目前胸腔鏡肺葉切除術（Video-assisted thoracosopic，VATS）已成為肺葉切除首選的手術方式，切口通常小于8cm。在VATS 麻醉管理中，首選的機械通氣以及肺隔離方式是單肺通氣（One-lung ventilation，OLV）[2]。在OLV 條件下，手術側肺充分塌陷，有利于暴露術野，給外科醫生操作提供便利，縮短手術時間。而健側肺通過肺隔離技術能與術側肺很好的隔開，可防止病變播散，減少或避免術側肺殘留組織、血液或膿性分泌物進入健側肺而引起支氣管阻塞、繼發感染等。但是在實施OLV 策略時，也伴隨著相關并發癥的發生，如低氧血癥、炎性介質的產生，術后肺不張等[3～5]。肺葉切除術后導致患者死亡的主要原因是PPCs，包括術后肺不張、肺炎、支氣管痙攣和呼吸衰竭等。因此OLV 也是造成肺損傷的一個重要因素。OLV 引起肺損傷的原因包括對通氣側肺設置的非生理性的潮氣量，以及機械通氣引起的氧化應激，而塌陷側肺則面臨手術操作造成的損傷風險，以及缺血-再灌注損傷和炎癥細胞因子的釋放。隨著麻醉管理理念的不斷提高，目前認為在實施OLV 策略時須具備兩個基本條件：充分的氧合以及肺保護[6]。急性肺損傷（Acute lung injury，ALI）是胸科術后常見的并發癥和死亡原因，其病理生理機制較為復雜，常由多種因素導致。而術后并發癥可能導致患者住院時間延長，甚至死亡。許多潛在的誘因可導致術后并發癥的發生，包括術中呼吸機使用引起的ALI 等[7]。因此在進行肺葉切除術時，對肺的保護就顯得尤為重要。本研究就目前OLV 狀態下肺保護性通氣策略（Lung protective ventilation strategy，LPVS）的相關研究進行分析和總結。

1 LPVS 的定義

目前對LPVS 仍然沒有確切的定義，但是大部分學者[2，8，9]認為LPVS 的核心措施為：小潮氣量聯合呼氣末正壓（Positive end expiratory，PEEP）。在OLV 期間同樣較低的平臺壓下，與較大的潮氣量和較低的PEEP 相比，小潮氣量和適宜的PEEP 可能會降低肺損傷的風險[10]。一項隨機對照研究表明[11]，相比于容量控制（VCV）通氣模式，壓力控制容量保證（PCV-VG）通氣模式能顯著降低手術患者的氣道壓力，改善肺的順應性，減少中性粒細胞彈性蛋白酶（NE）的釋放，減輕炎癥反應和肺損傷。

2 LPVS 的實施方法

應對不同患者的體格檢查、既往史、現病史（特別是心肺疾病史）、實驗室檢查、影像學資料進行全面評估，同時結合麻醉醫生的業務水平以及科室的設備條件，以LPVS 的核心措施為基礎，制定個體化的通氣策略[12]。

2.1 小潮氣量小潮氣量是呼吸病學名詞，定義為<8ml/kg 的潮氣量，一般為6～8ml/kg。術中采取小潮氣量通氣是LPVS 的重要方法之一，具體的參數設置則應堅持個體化原則。目前還沒有關于OLV時小潮氣量的標準化定義。在OLV 狀態下，通常會設定較低的潮氣量和較大的PEEP，以最大程度地增加肺的順應性。基于這個理念，許多麻醉醫生經常采用較低的潮氣量（4～6ml/kg）和適當的PEEP（5～10cmH2O），但這可能致使肺得不到充分的通氣和換氣，從而發生高碳酸血癥[13]。雖然一定范圍內的高碳酸血癥已被證實可以降低全身血管阻力，增加心輸出量和肺血管阻力，但是對于這種參數設置是否能夠改善預后，還需要更多研究證實。基于理想的LPVS 對潮氣量的界定，在OLV 期間潮氣量的設置仍然值得探索。Blank 等[14]對2012～2014年接受肺葉切除術的1 019 例患者進行了一項回顧性研究，在開始OLV 后，分別有73.3%、43.3%、18.8%和7.2%的患者接受了大于5ml/kg、6ml/kg、7ml/kg和8ml/kg 理想體重的潮氣量，發現雖然潮氣量的大小與呼吸系統并發癥的發生率呈負相關，但目前的證據表明如果沒有足夠PEEP，小潮氣量并不能預防術后呼吸系統并發癥的發生。因此，小潮氣量通氣雖然是LPVS 的核心措施之一，但僅使用這一項措施，其肺保護效果仍然有限。

此外，Colquhoun 等[15]在一項多中心回顧性觀察研究中并沒有發現小潮氣量與肺部并發癥之間存在獨立的關聯。Goligher 等[16]認為，機械通氣中引起的肺損傷的主要決定因素是驅動壓，小潮氣量對患者死亡率的影響會因呼吸系統的順應性而異。因此我們在對潮氣量進行設定時，應將驅動壓作為一個重要的參考指標。

2.2 PEEPPEEP 是在應用呼吸機時，于呼氣末期在呼吸道保持一定正壓，同時避免肺泡早期閉合，使一部分因滲出、肺不張等原因失去通氣功能的肺泡擴張，使減少的功能殘氣量（FRC）增加，并改善通氣肺的通氣血流比值（V/Q），達到提高血氧飽和度的目的。PEEP 能預防肺不張的形成，促使不張的肺復張以及改善彌散性通氣功能障礙患者的氧合[17]。在沒有合適的PEEP 的情況下，并沒有證據證明小潮氣量能改善OLV 患者的預后[18]。但是，術中PEEP 參數如果設置過高，可能造成氣壓傷，也可能減少胸腔內的靜脈回流，從而減低心排血量，導致低血壓的發生。PEEP 是LPVS 的重要組成部分，能顯著減少術后并發癥的發生，并改善圍術期氧合[19，20]。一項隨機對照研究[21]將58 例擇期行VATS 的患者隨機分為兩組，兩組均在OLV 后行肺復張。A 組先設定較高PEEP，然后進行PEEP 遞減滴定，B 組接受標準的5cmH2O PEEP，直到OLV結束。結果顯示A 組最佳PEEP 為（8.8±2.4）cm H2O，與體重指數和用力肺活量（FVC）呈正相關。最后研究結果表明，個體化PEEP 可以增加VATS患者的肺順應性，降低驅動壓，改善氧合，而對血流動力學幾乎沒有影響。雖然根據驅動壓滴定PEEP能顯著降低肺部并發癥，但當患者動脈血氧分壓升高時，PEEP 可能會增加肺血管阻力，從而使血液流到未通氣的肺，造成V/Q 比值失調。因此在OLV期間，即使PEEP 滴定至適宜值，也必須密切監測患者血流動力學變化，并且在小潮氣量通氣時應確保充足的氣體交換[22]。

胸外科手術中經常需要OLV 來實現肺隔離。這種非生理通氣會影響術中氧合，并引起呼吸力學的變化。雙腔管（DLT）通常用于胸科麻醉期間實現OLV。DLT 由于其內徑狹窄和長度較長，因此可能導致內源性呼氣末正壓（Auto-PEEP）意外增加。因此，有學者研究了DLT 的大小在OLV 期間對Auto-PEEP 的影響，最終發現DLT 對OLV 時Auto-PEEP雖然有一定影響，但基本可以忽略不計，因此在臨床上認為Auto-PEEP 的增加與DLT 的大小選擇幾乎無關[23]。

2.3 呼吸機通氣模式和肺復張目前關于在OLV期間選擇何種通氣模式更有利尚存在爭議。一項隨機對照研究[24]將65 例接受VATS 的患者隨機分為兩組。一組在OLV 期間設置VCV 通氣模式，而另一組設置PCV 通氣模式。兩組的PEEP 均設定為5cmH2O，其余設置全部相同。最后得出結論，在OLV 期間使用時VCV 和PCV 通氣模式在術中氧合和術后并發癥方面沒有明顯差異。然而轉化醫學會提出的“肺葉切除術患者機械通氣管理的臨床實踐指南”[25]中指出：對于VATS 患者，PCV 通氣模式優于VCV 通氣模式。并且在開胸手術中，在OLV 期間PCV 通氣模式相比VCV 通氣模式能增加右心室功能[26]。目前大部分學者的觀點依然支持OLV 肺葉切除術中PCV 通氣模式優于VCV 通氣模式。

多項研究[27～29]顯示，在OLV 期間，與VCV 模式相比，PCV-VG 模式可以降低吸氣壓力、氣道平均壓，提高肺的順應性以及改善氧合，并且可以減少炎癥反應和肺損傷，這種優勢在老年患者和嬰幼兒中更加明顯[11，30～32]。近期的一項大樣本雙中心實驗[33]也再次證實接受VATS 的患者PCV 和PCV-VG 模式組的氣道峰壓比VCV 組更低，肺動態順應性更好。但患者在術后7d 內的肺部并發癥的發生率沒有明顯區別。

OLV 期間氣體交換效果較差是由于非通氣側肺完全塌陷和通氣側肺部分肺泡沒有打開所致。肺復張可改善VATS 患者OLV 期間的V/Q 比值。肺復張后，塌陷的肺泡被充分打開，能增加至少20%肺的呼氣末容積，并改善氧分壓[34～39]。然而肺復張時胸腔內壓力顯著增高，使腔靜脈壓力增高，血液回流減少，導致回心血量減少，從而使心排量下降。所以，我們應警惕在肺復張時可能發生短暫的血流動力學不穩定，在患者血壓較低時，因避免實施肺復張。若患者合并肺大泡，也應謹慎實施肺復張，避免造成肺大泡破裂，引起氣胸。

2.4 其他方面OLV 期間，最佳LPVS 仍未確定，日本學者Okahara 等[40]提出，LPVS 不僅與潮氣量、PEEP 等相關，還與吸入氧濃度（FiO2）有關，其開展的一項前瞻性雙中心研究得出，OLV 期間較高的FiO2雖然可以改善低氧血癥，但同時較高濃度的氧氣吸入也會增加肺部氧化應激損傷和PPCs 的發生率。

吸呼比對肺的順應性和通氣效率也有影響。一項前瞻性隨機對照研究[41]證實，相對于1:2 的呼吸通氣比，在1:1 的呼吸通氣比狀態下，術中動脈血二氧化碳張力、氣道峰壓值、生理死腔量均有所降低，但平均氣道壓和肺動態順應性有所升高，然而兩組吸呼比在OLV 期間的動脈氧分壓無明顯差異。另一項研究[42]證明，在OLV 期間對非通氣肺應用持續氣道正壓通氣 （CPAP）可防止肺泡缺氧和血流從通氣肺流向非通氣肺并減少炎性介質的產生，從而有效降低OLV 期間和術后的肺損傷。但是對非通氣側肺給予CPAP 勢必會影響手術醫生的操作，因此應權衡利弊。此外，選擇性肺段通氣能改善VATS 患者圍術期的氧合情況以及肺順應性，并降低PPCs。但是受限于目前的設備和技術情況，在臨床上應用并不多。

3 新的呼吸機通氣模式的探索

在一項關于大鼠的肺損傷模型的研究中[43]，使用基于正弦氣道壓力分布（SINE）的通氣模式同常規的VCV 和PCV 通氣模式進行比較發現，SINE 通氣模式顯示出了更加高效的CO2排出以及血液氧合能力，明顯改善了肺的換氣功能及其順應性，并顯著降低了氣道的平臺壓以及氣道峰壓。SINE 的通氣模式在通氣過程中對于氣道壓力分布的優化，可以減輕肺的機械性損傷，減少PPCs 的發生。這一科學依據也對以后發明新的呼吸機以及優化通氣模式提供了理論基礎。今后對于專門從事微創肺手術的中心可能會將LPVS 貫穿到整個圍手術期，結合生理學、呼吸力學等多學科的知識將患者術后ALI 的風險降至最低。

4 小結與展望

機械通氣應在提供足夠氧合的同時，避免肺泡過度擴張和反復性肺泡塌陷以最大程度地減少醫源性肺損傷。LPVS 不僅是小潮氣量通氣的同義詞，其還涉及PEEP、較低的FiO2、肺復張操作、通氣模式的選擇和通氣壓力的優化[44]。LPVS 應從OLV延伸到整個機械通氣期間。胸科手術患者的最佳圍手術期管理應該包括從插管到拔管再到術后即刻的肺保護，最大程度減少術后ALI 和PPCs 的發生[45]。胸科手術OLV 期間的LPVS 經常被推薦用于減少PPCs。然而，關于在OLV 期間應用LPVS 對肺葉切除術后遠期并發癥的試驗數據有限，后續可開展相關方面的質量較高的大樣本隨機對照研究。

隨著臨床監測的精準和優化，未來可以選用更好的監測指標來反映VATS 患者重要器官功能保護和關乎臨床麻醉安全質量控制的肺部結局。此外OLV 過程中還可能造成術中腦氧飽和度的下降，對術后認知功能障礙也會產生影響。合理的LPVS不僅可以減少PPCs，對再次氣管插管率，非計劃轉入ICU 率和住院時長以及術后認知功能都有重要影響。LPVS 是胸科手術中加速康復外科（Enhanced recovery after surgery，ERAS）重要的一環。但是，要真正貫徹落實胸科手術ERAS 理論，還需要多學科多團隊的密切配合。圍術期機械通氣專家共識和相關指南中仍然有許多未解決的關鍵問題，且目前缺乏OLV 期間LPVS 的簡單可操作的標準化實踐指南，需要大規模的臨床試驗來形成基于證據的OLV 期間胸科麻醉臨床實踐指南。