病态肥胖患者的肺保护性通气方法的研究进展

杨琪瑶，苏振波，胡 裕，王 宁，赵国庆，李琳琳

(吉林大学中日联谊医院 1.麻醉科;2.手术室,吉林 长春130033)

肥胖是一种全球流行病，并且在过去三十年中流行率增加。一项关于美国成人肥胖患病率的研究显示，成年男性患病率为35.5%，成年女性患病率为35.8%[1]。随着肥胖患者数量的激增，重症、外科及麻醉医生所面临的肥胖患者也日益增多，已知肥胖患者的肺功能受限，静息时，肥胖患者的氧耗量比非肥胖患者高1.5倍[2]，并且常合并其他呼吸道并发症(如睡眠呼吸暂停综合征、哮喘等)，因此由肥胖所带来的不利影响也日益明显。理想的通气模式是优化气体交换和肺力学，并降低呼吸系统及其他系统的并发症。保护性通气的应用使全球并发症的发生率从27.5%降至10.5%，住院时间缩短了两天[3]。肺保护性通气的应用在正常体重的外科手术及重症监护患者的使用中日益得到认可，而其对于肥胖患者而言，更具有积极意义。

1 肥胖给健康带来的不利影响

肥胖患者的肺功能损害可表现为(1)肺容量减少伴肺不张增加和/或小气道闭合;(2)呼吸系统，肺和胸壁顺应性紊乱以及阻力增加;(3)中度至重度低氧血症。这些生理改变在患有高碳酸血症或阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的肥胖患者中更为显著。肥胖患者的并发症给健康带来不利影响，①大多数病态肥胖患者易合并代谢综合征，血糖升高及胰岛素抵抗、血脂代谢异常、高血压病，且MS与心血管事件及意外密切相关。②多数肥胖患者常合并呼吸系统疾病，如睡眠呼吸暂停综合征、肥胖低通气综合征，肥胖低通气综合征是指BMI ≥30 kg/m2、日间高碳酸血症(PaCO2>45 mmHg)、睡眠呼吸障碍(排除了其他可能导致肺泡低通气的疾病)的综合症状[4]。哮喘、COPD、限制性通气功能障碍。③研究表明，极端肥胖患者的静脉血栓栓塞风险高于住院治疗的患者[5]。且Lucy Kornblith[6]等学者研究发现，BMI是促进损伤后高凝状态的独立危险因素。④麻醉后呼吸肌的功能障碍导致拔管后肺不张及急性呼吸衰竭的发生率较正常体重者明显增加。功能残余容量(FRC)降低，通气-灌注(V/Q)不匹配和呼吸道合并症增加，使麻醉诱导和气道管理成为低氧血症事件和其他呼吸系统并发症的高危期[7]。虽然肺保护性通气方法所带来的收益已十分明显，但是其在临床工作中的使用率并不高，这可能与麻醉医生的认识不足有关，但是由于肥胖患者特殊的生理特点，肺保护性通气方法则能充分体现其价值。

2 肥胖患者的肺保护性通气方法

2.1 低潮气量通气

低潮气量通气是肺保护性通气方法的重要组成内容，低潮气量是相较于传统的单纯高潮气量通气而言采用6-8 ml/kg (IBW，ideal body weight)潮气量对患者进行的机械通气。是在满足患者基本氧合的基础上尽可能地减少呼吸机相关性肺损伤。由于肥胖患者体重较大且体内普遍存在着肺不张，所以多数临床麻醉医生会选择高潮气量来防止肺泡萎陷，减少肺不张。然而近年来越来越多的学者发现，即使很高的潮气量也不能防止肺泡萎陷的发生，较大的潮气量导致肺泡过度膨胀，和肺泡反复开闭产生的剪切力造成的牵拉伤和由牵拉伤导致的炎性介质的释放，反而加重患者进一步的肺损伤，在这ARDS患者中尤其明显。肥胖患者由于胸部脂肪组织的过度堆积及呼吸肌的僵直，使其呼吸顺应性及肺顺应性较正常体重患者下降明显，且当肥胖患者长期吸烟时这种改变更为明显，这就导致肥胖患者的气道压力高，当采用高潮气量通气时，气压伤就更为明显。低潮气量通气相比大潮气量通气来说可将气道压维持在相对较低的水平，减少气压伤的发生概率以及气压伤的严重程度。Xie等[8]的研究表明在呼吸系统顺应性低的患者中应用高潮气量通气时更容易诱发肺损伤。但是过低的潮气量会造成通气不足，导致血氧饱和度下降，PaCO2升高，甚至加重肺泡萎陷导致肺不张。而且不适当的小潮气量所致肺泡过度塌陷也可诱导炎症介质和细胞因子的大量释放，导致炎症信号的级联反应，因此在肥胖患者中应用低潮气量通气时也必须保证患者的基本的氧合需要。有学者发现术中肺保护性机械通气使用较低的潮气量范围为6至8 ml/kg预测体重(PBW)，有或无水平较高呼气末压力(PEEP)和有或没有肺复张手法(RMs)，降低了术后并发症的发生率[9]。但是目前的临床工作中，术中使用大VT(大于10 ml/kg PBW)且没有PEEP并不罕见，特别是肥胖或身高矮的患者[10]。重要的是要强调，特别是在肥胖患者中，应根据预测的体重而不是实际体重来计算所需的VT，因为增加的胸廓是由于过多的脂肪组织而不是更大的胸腔内容量[11]。随着生活水平的不断提高，我们所面临的病态肥胖患者甚至超级肥胖患者也会与日俱增，且合并的并发症将会更加复杂，肺保护性通气方法的必要性就会显得尤为重要。

2.2 适宜的呼气末正压(PEEP)

内源性PEEP是指在呼气末肺泡内压力仍高于气道开口处的压力。由于肥胖患者普遍存在着远端气道的塌陷，导致远端气道的阻力增加，气流受限，所以肥胖患者的内源性PEEP较正常患者更甚，致使肥胖患者所需的外源性PEEP要高于正常体重者。有学者研发现在围手术期间，10%的患者在仰卧位检测到呼气流量限制。然而，这个百分比在手术结束时增加到52%。换句话说，42%接受零PEEP通气的患者在手术过程中流量受限[12]。Koutsoukou[13]及其同事发现，15例病态肥胖(平均BMI，56 kg/m2)术中患者中有10例出现呼气流量限制，并且在零PEEP时增加内源性PEEP。保护性通气期间PEEP的最佳水平仍有待确定，但许多生理学研究表明PEEP水平至少为5 cmH2O是必要的，特别是在肥胖患者中。多数学者建议肥胖患者应给予10 cm H2O的PEEP。Massimiliano Pirrone等[14]学者发现临床医生常用的呼气末正压对于病态肥胖患者的机械通气是不够的。肺复张后的呼气末压力设定被发现可改善肺容量、呼吸系统弹性和氧合作用。对于使用机械通气实施全麻的患者，无论术前有无肺部基础疾病，约75%的患者会在术中出现局部肺泡的不通气的状态，而局部肺不张会导致通气/血流比例失调及肺内分流，严重时可诱发低氧血症。这种状态在肥胖患者中更加明显。呼气末正压(PEEP)是在呼气末时保持一定的气道压力，使小气道在呼气末时仍处于开放状态，有效防止肺泡塌陷，减少由肺泡反复开闭造成的剪切力所引起的肺剪切伤和由剪切伤所导致的生物伤，Pecchiaria等[15]人研究发现4 h的不同机械通气的呼吸模式并没有显著改变健康鼠的肺组织学，但却对促炎细胞的浓度产生显著影响。PEEP的应用还可以有效地抵消仰卧位的气流限制，并消除内源性PEEP而不会升高平台压力[16]。虽然理论而言设置不同患者的最佳PEEP是可行的，但是就其最佳方法尚未达成共识。目前被大多数认可的最适PEEP的选择方法是静态P-V曲线LIP法，以静态P-V曲线LIP压力为参考高于LIP压力2-3 cmH2O的压力确定为最适宜PEEP。术后肺部并发症(PPCs)特别是术后呼吸功能衰竭增加了肥胖患者术后死亡率。高水平的呼气末正压(PEEP)可以改善术中呼吸功能，但也可能影响血流动力学，对PPCs的影响尚不确定。且有学者发现高水平的PEEP，常与术中低血压有一定的相关性，这就可能需要更多的液体支持和血管活性药物的应用[17]。

2.3 肺复张手法

肺复张手法(Alveolar recruitment strategy，ARS)起先是被用来治疗术中或术后特别是单肺通气发生肺不张，通过瞬时的高跨肺压达到外周气道及肺泡开放的阈值，重新打开和稳定塌陷的肺泡。ARS可以促进肺泡表面活性物质的释放以维持肺泡的稳定，防止呼气末肺泡过度萎陷，进一步减少肺泡周期性开闭造成的肺损伤[18]。一旦患者出现肺不张，应立即手法复张，增加跨肺压力，这些动作对肥胖患者的影响已被证明可以改善动脉氧合和可用肺容积[19]。虽然复张手法可使肺不张区域扩张，但是如果不联合PEEP的话，复张区域很快再次萎陷，回复到以前的状态，但是仅以PEEP通气不能使萎陷肺组织完全有效复张。所以应先使用肺复张手法充分复张肺不张区域，再联合PEEP使复张肺泡持续处于开放状态，才能获得较为满意的效果[20]。Mohammad等[21]学者在肥胖患者中比较了3种不同的复张效果，发现在腹腔内气体去除后单独使用肺复张手法在保持EtCO2-PaCO2差值方面不如PEEP或复张手法加PEEP有效。Ke Wei等[22]学者将36例BMI≥40 kg/m2的减重患者随机分为3组，1组对照组，无术中ARM；2组每30 min重复一次ARM，无需额外的PEEP；3组ARMs随后从气腹开始的8 cmH2O的PEEP。结果显示，重复的ARM，无论是否有PEEP，都可以改善术后早期氧合并缩短拔管时间。没有PEEP的ARM导致气道压力降低，且使患者的血液动力学损伤减少。M.Aldenkortt等[23]学者对182名肥胖患者的研究中发现RM加入PEEP与单纯PEEP相比改善了术中氧合指数和呼吸系统顺应性。

2.4 吸入氧浓度

低FIO2在预防手术部位感染中作为个体化围手术期肺保护性通气的一部分，用于接受腹部手术的患者。Pryor等[24]表明在165名接受腹部手术患者发现，手术部位感染的风险增加与高FIO2有关。且已有大量的实验证明，吸入纯氧会促进患者吸收性肺不张的发生率,且增加肺内分流，这对于肥胖患者显得更为重要，围术期肥胖患者肺不张和肺内分流的发生率可达90%，而不张的肺组织最高可达20%，吸入纯氧会加重肥胖患者肺不张，严重时可发生低氧血症，因此对肥胖甚至病态肥胖患者进行机械通气时，应尽量避免吸入纯氧，可复合空气或者氧化亚氮。而对于理想的氧气浓度存在一些争议。肥胖患者通常接受高氧浓度，因为肥胖患者合并低氧血症事件的概率增加，需要氧气来充分氧合，但有研究显示高浓度吸氧与心肌梗塞，心脏骤停，中风和危重病人的较差结果相关。而且通过增加PEEP和肺的复张手法也可以改善患者的低氧血症，Akca等[25]学者采用CT扫描显示，腹部手术患者采用肺保护性通气方法时术后肺不张的发生率在0.8-0.3 FIO2无差异。此外，hofuzzy imian等[26]人在荟萃分析中，比较高FIO2和低FIO2的随机对照试验也证实了这些结果。所以建议肥胖患者吸入氧浓度0.4-0.8 FIO2。

2.5 允许性高碳酸血症

允许性高碳酸血症(permissive hypercapnia，PHY)是肺保护性通气的补充内容，由于在使用小潮气量通气时不可避免地引起PaCO2比正常值偏高以避免大潮气量造成的肺损伤。一般认为40-50 mmHg的PaCO2的对于普通患者的预后来说没有明显的影响，而且适当地增高PaCO2可使氧合解离曲线左移，有助于氧合血红蛋白中氧的解离，有助于改善氧合[27]。Helmut等[28]学者发现在肺泡表面活性剂缺乏的兔模型中，高碳酸血症与低潮气量相结合可改善动脉氧合并防止炎症和肺损伤。然而，对于具有正常潮气量的高碳酸血症，这些影响并不显著，表明单纯的低潮气量或低潮气量与允许的高碳酸血症的组合对于肺保护是必需的。动脉血中二氧化碳分压的快速升高会引起一系列的生理改变，如扩张大脑和周围血管，加快心率，升高血压，增加心输出量，这对于冠心病患者有一定的保护性作用。颅内高压是PHY的禁忌症，小潮气量慎用于心功能障碍，低血压和严重的代谢性酸中毒患者。精神病患者不能耐受小潮气量在必要时可以使用镇静药和肌松药。

2.6 俯卧位通气

俯卧位通气是指利用翻身器或其他器械使患者处于俯卧位进行机械通气的过程，主要用于改善ARDS患者的肺内分流，进而改善氧合。有学者发现仰卧位时，体位流动受限和空气滞留阻碍呼吸管理，尤其是肥胖患者[15]。1976年首次报道Piehl[29]将5例ARDS患者处于俯卧位通气时发现可显著改善患者氧合状态。俯卧位通气可使肺部的压力和张力的分布更加均匀，改善通气/血流比值。与仰卧位相比，俯卧位能增加功能残气量，降低肺的动态顺应性[30]。在一项由Vasilios 等[31]的实验中发现患有充血性心衰、心脏肥大的ARDS患者由仰卧位翻转为俯卧位后表现出一种非常显著、快速且持久的氧合改善。Mehdi Mezidi等[32]学者对ARDS患者发现俯卧位对绝对食管压力的测量没有影响，可有效改善肺力学(即时效应)，促进肺复张(缓慢效果)，与PEEP水平无关。

2.7 呼吸频率的设定

因肥胖患者氧耗的增加，导致二氧化碳的产生较快，肥胖患者的呼吸频率高于非肥胖患者。有学者发现，病态肥胖患者(BMI>40 kg/m2)的自发呼吸率为每分钟15至21次，而非肥胖患者则为接近10至12次[33]。至于呼吸频率的设置，可高于非肥胖患者。

3 总结

肺保护性通气方法开始运用于ARDS患者时发现能改善患者氧合，降低患者死亡率。后发现在减少呼吸机相关性肺损伤方面仍有较好成效，近年来越来越多的研究表明，在健康患者中肺保护性通气仍有一定的积极意义。大量实验证明传统的通气模式对肥胖患者而言是不利的，甚至是有害的。Ball L等[34]学者对来自欧洲，北美，北非和中东29个国家的135家医院的2012年肥胖患者进行分析发现，给予肥胖患者大潮气量，低PEEP通气，很少给予复张手法。术后并发症增加且住院时间延长。然而目前对于肥胖患者的最适PEEP以及肺复张手法的最适方法方面仍存在一定争议。且由于临床麻醉医生对肺保护性通气意义的认识不足，导致其在临床工作及肥胖患者中并未普及，这需要我们所有麻醉、重症监护医生及呼吸科医生加以重视，相信随着时间的推移，肺保护性通气方法将更多的应用于需要呼吸支持的患者中。