监测肺顺应性联合潮气CO2排除在ARDS家兔肺复张中的应用评价

田加坤，孙 键，张 群，刘德新

(吉林大学第二医院 急救医学科,吉林 长春130041)



监测肺顺应性联合潮气CO2排除在ARDS家兔肺复张中的应用评价

田加坤，孙 键，张 群，刘德新*

(吉林大学第二医院 急救医学科,吉林 长春130041)

目的 ARDS肺复张确定最佳PEEP,是临床工作中ARDS肺保护性通气的难点。我们通过对比最大氧合法与监测肺动态顺应性法联合潮气二氧化碳排除确定的最佳PEEP对ARDS家兔的复张影响，比较这两种选择最佳PEEP方法之间的优劣。方法 气管内灌洗生理盐水建立ARDS家兔模型，PCV法肺复张后治疗组以动态顺应性联合潮气二氧化碳排除PEEP滴定法确定最佳PEEP,对照组采用最大氧合法确定最佳PEEP，监测呼吸力学及血流动力学指标。结果 两组家兔肺复张后及复张后期滴定的PEEP治疗组明显低于对照组，差异有显著性(P<0.05)；治疗组较对照组肺顺应性明显改善(P<0.05)；治疗组肺复张后期PaCO2明显降低(P<0.05)；对照组复张前后MAP及CVP变化明显(P<0.05)，治疗组无明显变化；两组间肺复张后氧合指数无明显差异，肺湿重干重比(W/D)无明显差异。结论 肺复张能够改善ARDS家兔的氧合水平，监测Cdyn联合VTCO2较最大氧合法获得PEEP值低，肺顺应性改善明显，对血流动力学影响小。

ARDS；肺复张；PEEP；动态顺应性；潮气二氧化碳排除

(ChinJLabDiagn,2016,20:1840)

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是以低氧血症为特征的急性呼吸衰竭，是一种严重威胁人类健康的综合症[1,2]，美国每年死于ARDS的人数达15万左右,死亡率高达40-60%，其主要病理特点是肺泡不均一性陷闭，导致肺容积明显减少[3,4]。肺复张手法(recruitment maneuvers,RMs)是ARDS患者面临严重缺氧时的重要治疗措施，然而如何选择适当的开放肺泡压力以及维持肺泡开放而不塌陷的PEEP(positive end expiratory pressure，PEEP)水平是困扰临床医生的难题[5-7]。

本研究采用生理盐水灌洗建立家兔ARDS模型，通过监测肺动态顺应性(compliance dynamic,Cdyn)和潮气二氧化碳排除(tidal volume elimination of CO2，VTCO2)变化来滴定PEEP与最大氧合法进行比较,以期更好地指导临床肺复张实践。

1 材料与方法

1.1 实验材料及设备

新西兰家兔12只，体重2.3-2.6 kg，由吉林大学基础医学院动物实验中心供给。主要仪器包括开放肺工具(open lung tool，OLT)的Maquet Servo i呼吸机，420S生物机能实验系统(成都泰盟)，动物实验多通道监护仪(PEC-100,Nihon kchden corporation,日本)，血气分析仪(GEM Premier 3500,美国)。

1.2 实验动物模型的制备

实验家兔给予戊巴比妥钠(20 mg/kg)耳缘静脉注射进行麻醉。分离右侧颈内静脉，留置中心静脉导管建立静脉通路连接输液并监测中心静脉压。分离左股动脉，留置动脉导管连接420S生物机能实验系统监测动脉压及心率，同时用于采血进行动脉血气分析。气管切开，置入3.5 mm的气管插管，连接呼吸机。予容量控制通气(VC)，潮气量(VT)8 ml/kg，呼吸频率(RR)40/分，吸入氧浓度(FiO2)100%，PEEP 0cmH2O。呼吸循环稳定后，经气管插管向肺内缓慢注入37℃生理盐水(20 ml/kg)，约2 min后吸出，间隔10 min后重复灌洗，直到氧合指数(PaO2/FiO2)<150 mmHg，观察1 h，氧合指数仍<150 mmHg则视ARDS模型建立成功。调整PEEP至6cmH2O。实验过程中持续静脉泵入2%丙泊酚0.3 mg/kg/h及维库溴胺0.05 mg/kg/h维持镇静和肌松。

1.3 实验方法及检测指标

1.3.1 应用PCV(pressure controlled ventilation,PCV)法对ARDS家兔实施肺复张,实施肺复张后随机分成治疗组(n=6)和对照组(n=6)。治疗组采取肺开放工具监测Cdyn和VTCO2排除PEEP滴定法,以动态顺应性及VTCO2变化确定肺泡开放压及临界闭合压。具体调节方法：①PEEP逐步上调至15cmH2O，EIP(end-inspiratary pressure,EIP)调整至VT达到8 ml/kg，在此基础上，EIP以3cmH2O递增直至VTCO2达到峰值并维持40 s。②滴定PEEP:1cmH2O递减滴定PEEP，直至Cdyn明显下降时，维持5 min,此时PEEP值之上加2cmH2O为“最佳PEEP”，再次肺复张后，EIP设置为维持8 ml/kg。

1.3.2 对照组采用最大氧合法确定最佳PEEP，将呼吸机条件设为PEEP 15cmH2O，PC 20cmH2O，维持5 min后进行动脉血气检查。以3cmH2O为间隔增加PEEP，PC维持不变，每次增加PEEP后稳定通气2 min后将PEEP调回15cmH2O，检查动脉血气；如血气结果提示PaO2+PaCO2≥400 mmHg，则提示肺复张充分。肺复张后仍将PEEP设置为15 cmH2O，调整PC使潮气量VT维持在6-8 ml/kg，然后每5 min将PEEP降低2 cmH2O，直至PaO2+PaCO2<380 mmHg(提示肺泡重新塌陷)，再次肺复张后将PEEP水平调至维持PaO2+PaCO2>400 mmHg的最低水平，此时的PEEP即为“最佳PEEP”。

1.3.3 分期采集数据，分别于ARDS模型制备成功后肺复张前为T0期、开始复张未滴定PEEP为T1期、复张后滴定PEEP维持肺开放为T2期、以及时间点4 h为T4期、6 h为T6期采集动脉血样进行血气分析，记录两组治疗过程中及治疗前后PaO2、PaCO2等氧合指标变化；监测 MBP、HR等血流动力学参数并记录; 监测PEEP、Cdyn等呼吸力学指标；6小时后处死动物进行肺湿干重比。

1.4 统计学处理及结果分析

2 结果

2.1 氧合指数的变化

两组家兔肺复张后氧合指数明显增高，治疗组与对照组相比，肺复张后期氧合指数无明显差异。见表1。

表1 最佳氧合滴定组(对照组)与Cdyn和VTCO2 PEEP滴定组(治疗组)氧合指数(PaO2mmHg/FiO2)变化

两组家兔肺复张后PaCO2明显降低，治疗组与对照组相比，肺复张后期(T6)PaCO2明显降低。见表2。

表2 最佳氧合滴定组(对照组)与Cdyn和VTCO2 PEEP滴定组(治疗组)PaCO2(mmHg)变化

注：*P<0.05

2.2 肺顺应性变化

两组家兔肺复张后肺顺应性明显改善，治疗组较对照组肺顺应性改善明显，特别是在肺复张后期(T4、T6)。见表3。

表3 最佳氧合滴定组(对照组)与Cdyn和VTCO2 PEEP滴定组(治疗组)肺顺应性(ml/cmH2O)变化

注：*P<0.05

2.3 血流动力学及干湿重比

两组家兔肺复张后对照组MAP及CVP变化明显，治疗组无明显变化。治疗组与对照组肺湿重干重比(W/D)无明显差异。见表4。

表4 最佳氧合滴定组(对照组)与Cdyn和VTCO2 PEEP滴定组(治疗组)血流动力学指标(平均动脉压mmHg、CVP cmH2O)变化及湿重干重比(W/D)

2.4 两组PEEP值变化

两组家兔肺复张后进行PEEP滴定，在滴定后及复张后期(T4、T6)，治疗组确定的PEEP明显低于对照组，差异有显著性。见表5。

表5 最佳氧合滴定组(对照组)与Cdyn和VTCO2 PEEP滴定组(治疗组)PEEP(cmH2O)变化

注：*P<0.05

3 讨论

ARDS病理特征为大量肺泡塌陷、肺容积减少、肺泡间质水肿、肺内分流增加和顽固性低氧血症，Gattinoni等[8]经CT证实，肺损伤呈“不均一性”，肺泡塌陷以重力依赖区最为严重。肺复张是ARDS机械通气治疗时，对难以纠正的低氧血症所采取的必要措施[9]。临床工作中，通常采用经验性设置PEEP方法，往往无法达到最佳PEEP水平，导致无法维持肺泡开放或对血液动力学造成不良影响。目前应用较多的是最大氧合法，但存在操作复杂，复张过程及水平难于控制。而做为肺复张效果评价的 “金标准”CT，虽然能动态评价肺复张效果，但不便于床旁开展。

已有研究证实[10]，VTCO2的最大值可以用作提示最佳肺复张的指标，并已经通过CT证实了VTCO2达到最大值时，有最多的肺组织进行气体交换，当再升高EIP也不会增加复张容积而会加重肺损伤。因此，VTCO2可以做为限制复张压的床旁手段，Cdyn指导下滴定PEEP， Cdyn下降即代表肺泡塌陷的开始，并早于CT提示的肺泡塌，能很好地确定肺泡临界关闭压，从而能够更好地指导“最佳PEEP”的确定。

我们通过生理盐水灌洗建立了家兔ARDS模型，近似误吸和溺水等原因引起的ARDS肺损伤改变。通过监测Cdyn和VTCO2的变化，以PCV方式进行肺复张，通过调整EIP获取最大的VTCO2确定肺泡开放压。同时，复张过程中当Cdyn由高减低时，表明已达最大肺泡复张量，再加大吸气压有害无益。实验结果显示，T1期治疗组较对照组肺顺应性改善；而在复张后期(T4、T6期)改善更明显(1.7±0.1vs1.4±0.2,P)；同时，治疗组肺复张后期(T4、T6期)PaCO2明显降低(35.9±6.7vs40.2±9.8),显示治疗组肺通气水平改善优于对照组，有更好的复张效果。家兔肺复张后我们通过监测Cdyn变化滴定PEEP寻找肺泡关闭压，以关闭压上2cmH2O为维持肺泡开放的最佳PEEP值；同时，与最大氧合法对比，结果显示治疗组滴定的PEEP值(T2期)低于对照组(12.5±2.5vs14.5±2.0),复张后期更明显(9.5±2.0vs12.6±2.2)；但两组间肺复张后氧合指数无明显差异；另外，对照组复张后较复张前MAP及CVP下降，提示对循环有影响，治疗组无明显变化；提示治疗组确定PEEP值方法较对照组更准确，对血流动力学影响及复张的效果优于对照组，与报道相一致[11]。

综上，Cdyn联合VTCO2指导下的肺复张及滴定“最佳PEEP”保持肺泡开放的效果优于最大氧合法，能获得更准确安全的维持肺泡开放的压力，通气水平和氧合水平更接近复张终点，更贴近呼吸生理。肺顺应性监测适用于个体化设置最佳PEEP，有助于肺保护性通气策略的实施。

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[11]Angela H,Sylvia G,Krister N,et al.Lung aeration during ventilation after recruitment guided by tidal elimination of carbon dioxide and dynamic compliance was better than after end-tidal carbon dioxide targeted ventilation:a computed tomography study in surfactant-depleted piglets[J].Pediatr Crit Care Med，2011，12(6):362.

Evaluation of monitoring lung compliance combined with tidal elimination of CO2in lung recruitment in rabbits with acute respiratory distress syndrome

TIANJia-kun,SUNJian,ZHANGQun,etal.

(TheSecondHospitalofJilinUniversity,Changchun130041,China)

Objective To evaluate the effect of two methods (maximal oxygenation and monitoring lung compliance combined with tidal elimination of CO2) of determining optimal PEEP to the lung recruitment of rabbits with ARDS.Methods Established saline-lavaged ARDS rabbits model and underwent pressure controlled ventilation.Rabbits were randomly divided into two groups,Treatment group:to determine the optimal PEEP by monitoring lung compliance combined with titration of tidal elimination of CO2.Control group:using maximal oxygenation to determine optimal PEEP.Respiratory mechanics and hemodynamics were recorded.Results Lung compliance and oxygenation index were significantly improved in the two groups after lung recruitment.PEEP in treatment group was lower than control group.Lung compliance in treatment group was improved significantly than control group.There was no significant difference on MAP,CVP,PaO2and pulmonary dry-and-wet ratio between two groups.Conclusion Lung recruitment could significantly improve the oxygenation index and lung compliance in ARDS rabbits.Monitoring Cdyn and VTCO2could reach lower PEEP and had small effect to hemodynamics.

ARDS; lung recruitment; PEEP; dynamic compliance; tidal elimination of carbon dioxide

吉林省卫生厅课题(2009Z076)

1007-4287(2016)11-1840-04

R563

A

2015-04-16)

*通讯作者