围术期肺保护性通气策略实施要则

石学银 张成密

术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications，PPCs）严重影响患者的预后，机械通气肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI）是术后肺部并发症发生的重要因素之一。肺保护性通气策略是减轻VILI的核心举措，本文从潮气量、呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP）和肺复张的三大传统核心要素出发，进一步阐述新近研究发现的驱动压（driving pressure，ΔP）、跨肺压、呼吸做功和允许性肺不张在减轻VILI中的作用，旨在为减轻VILI和降低PPCs发生率方面提供新思路，以加速患者术后康复。

1 肺保护性通气的研究意义

PPCs是导致患者术后住院时间延长、医疗费用增加和病死率上升的重要原因之一，占麻醉、外科围术期风险的较大比例，严重影响患者的预后［1］。PPCs患者的30 d病死率高达40%。PPCs主要包括肺不张、低氧血症、气胸、肺部感染、呼吸衰竭、胸膜渗出、肺水肿、急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）、肺栓塞等，VILI是导致PPCs高发的重要因素之一［1］。

肺保护性机械通气策略被认为是减轻VILI、降低PPCs发生率的强有力举措。近5年肺保护性通气策略研究成为围术期医学关注的重点问题之一，表现为被SCI收录的论文超过2 000篇，中文期刊刊载论文超过600篇，且每年以约10%的速度递增。随着研究的进展，一系列保护性措施的不断实施，在降低VILI发生率方面具有一定的成效，但PPCs发生率仍居高不下，推测其可能与患者自身的肺部情况差异、PPCs评估标准不一致、肺保护性通气策略的关注侧重点不同等多因素有关。因此，探寻有效降低VILI的策略对加速患者术后康复、节约医疗资源和改善患者预后意义重大，具有重要的经济效益和社会价值。

2 VILI的主要机制

VILI的主要机制包括过大潮气量致肺容积伤、过高气道压力致肺气压伤、肺不张导致肺萎陷伤和后期炎性反应性的肺生物性损伤4个方面，其中全身麻醉后肺不张，以及机械通气产生的张力和压力作用于不均一性的肺组织致其结构性破坏，是导致VILI的重要病理学基础［2-3］。从力学方面讲，机械通气引起塌陷肺泡再通气，导致肺泡承受较大的机械牵张、压力和肺泡反复开放产生的剪切力等，这可能是导致VILI的重要力学机制［2-3］。

3 肺保护性通气策略的研究进展

3.1 经典肺保护性通气策略研究进展 潮气量、PEEP和肺复张是肺保护性通气策略的三大核心要素。传统机械通气设置潮气量为10～15 mL／kg，以预防肺不张发生，实际上大量研究发现该潮气量虽然在一定程度上预防了肺不张，但易导致患者正常的肺组织过度充气、肺泡过度扩张和高气道压，从而发生机械通气相关的压力-容量性肺损伤。近来研究已明确，小潮气量（6～8 m L／kg）可减轻机械通气时因过大潮气量带来的压力-容量性肺损伤，但如果小潮气量使用不当易加重肺不张和PPCs的发生，因此推荐使用小潮气量的同时复合PEEP来改善肺不张［4］。

PEEP可增加功能残气量和呼气末的肺容量，维持呼气末一定水平的气道压力，使肺泡在呼气末不易塌陷，以防止肺泡萎陷。从理论上讲，PEEP可以减轻肺不张和VILI，从而降低PPCs发生率。但实际研究发现，PEEP在降低PPCs发生率中的作用尚存争议，如有研究发现低水平PEEP能降低PPCs发生率，因此推荐低潮气量复合低水平PEEP的保护性通气模式；然而另有研究发现，高水平PEEP能降低PPCs发生率，因为它可以开放已经塌陷的肺泡，改善肺内分流，提高氧合指数等；还有研究结果提示，高水平PEEP较低水平PEEP复合肺复张策略并不能降低PPCs发生率，因此减少VILI发生的最佳PEEP水平尚不清楚。先前有氧饱和度向导PEEP、电阻抗断层成像（electrical impedance tomography，EIT）向导PEEP、肺顺应性向导PEEP、二氧化碳容积向导PEEP、跨肺压向导PEEP、PEEP／吸入氧分数导向等，但这些选择PEEP的最佳方法仍尚存争议，因此目前无最佳PEEP的推荐［5］。

上述提示小潮气量预防肺过度膨胀，恰当水平的PEEP预防小潮气量带来的肺不张和肺复张重新开放塌陷肺泡的肺保护性通气策略来减轻VILI［1-2］。但目前，对于高龄、上腹部、长时间（＞3 h）手术等高危患者，即便是推荐剂量的小潮气量、低吸入氧体积分数和上述方法设定的PEEP，仍可导致VILI，表现为PPCs发生率居高不下，提示潮气量、PEEP和顺应性并非VILI发生的独立危险因素，且导致VILI发生的靶点因素并未明确［2，4］。因此，现有的小潮气量、PEEP层面的肺保护性通气策略仍不能从根本上解决临床问题，目前仍缺乏个体化、针对性的预防VILI的保护性通气策略。

3.2 ΔP为VILI的独立危险因素 新近研究［6-7］提示，ΔP为VILI的重要独立危险因素，且被认为是能够预测VILI的重要潜在指标。ΔP=潮气量／呼吸系统顺应性，为一新发现的用以评估ARDS患者生存率的唯一独立呼吸变量［6］。循证医学证据延伸分析发现，ΔP与全身麻醉机械通气患者PPCs的高发相关，且并没有其他任何机械通气变量具有如此强的相关效应，这些数据为如何选择可改善PPCs的术中潮气量和PEEP提供了有力的参考依据［7］。

针对ARDS机械通气患者的研究［6］发现，ΔP增加7 cm H2O（1 cm H2O=0.098 k Pa）时患者的病死率显著升高，尽管患者接受小潮气量（≤7 m L／kg）的机械通气和限制性的平台压（≤30 cm H2O），且发现ΔP在超过15 cm H2O时与患者病死率升高显著相关［6］。随后的研究发现，ΔP致VILI的机制可能与高ΔP增加了ARDS患者肺压力性损伤有关。随着对ΔP致VILI的研究进展，目前认为传统的观点限制气道压≤30 cm H2O已经不能满足降低VILI发生率的要求，而要求机械通气过程中最小化的ΔP可能为更有效的靶向目标，且目前推荐的机械通气时ΔP的安全上限范围为14～18 cm H2O，这为临床减轻VILI提供了重要的参考依据和指导方向［6-8］。

3.3 跨肺压为评估VILI的直接观察指标 跨肺压是指肺泡压与胸膜腔压之差，为静态条件下作用于胸膜腔表面对抗肺组织回缩的力量，是真正作用于肺的ΔP，肺膨胀、缩小的程度与跨肺压大小密切相关，因此跨肺压大小为评价机械通气时肺膨胀压力的直接证据［9］。从理论上讲，跨肺压的大小在一定程度上可以直接评价VILI的程度，但在临床实践中，由于测量技术原因，跨肺压难以直接测量，经常采用吸气或呼气末屏气时气道内压与食管压差值的间接测量法来代替。

在临床实践中，跨肺压经常用于导向ARDS、健康和肥胖等患者机械通气时选择最佳PEEP值，目的是改善氧合、提高呼吸系统顺应性、降低VILI发生率和患者病死率等［9］。研究［9］发现，机械通气诱发正常肺肺损伤的跨肺压阈值约为26 cm H2O，因此目前研究推荐健康患者机械通气时跨肺压维持在15～20 cm H2O，ARDS患者机械通气时跨肺压维持在10～12 cm H2O，这样更有利于降低VILI发生率及其严重程度。

3.4 减少呼吸功为降低VILI发生率的又一新思路 除ΔP外，呼吸做功近来也成为探讨VILI发生机制的新思路，因为通气时段的呼吸做功为一囊括肺容积、压力、呼吸系统顺应性和呼吸频率等的综合指标［3］。每一次呼吸做功都需要克服胸廓和肺的弹性回缩阻力，如肺顺应性下降的ARDS患者，即便接受小潮气量仍可能产生较高的气道压，导致呼吸做功的增加。动物研究［3］发现，呼吸做功的增加与VILI的严重程度呈正相关，呼吸功增加到一定程度时甚至可致实验动物死亡。单位分钟内的呼吸做功为容积、压力和频率的乘积，因此在呼吸系统顺应性改变的条件下，如何平衡三者之间的关系使呼吸做功最小化，成为减轻VILI的重要环节。

高潮气量相对于低呼吸功来讲，其对VILI时的肺损伤程度可能更为严重，因此机械通气时控制潮气量比降低呼吸频率更为重要［10］。另外，尽管是低潮气量时，高呼吸做功仍可导致严重的VILI，因此低潮气量和低呼吸功是推荐的最小化VILI的重要策略［11］。目前对猪进行的研究［3］结果提示，导致VILI的呼吸功阈值为12 J／min，但尚无临床研究发现VILI的具体阈值，因此推荐在临床实践中使用小潮气量的同时应尽可能复合低呼吸功的机械通气模式，这样可能更有利于减轻VILI。

3.5 允许性肺不张可能有利于减轻VILI 肺不张为全身麻醉、ARDS和其他原因所致急性肺损伤患者病程中的常见病理现象，是机械通气过程中肺损伤的重要原因之一，因为肺泡塌陷导致呼吸力学改变参与VILI。绝大部分研究发现，机械通气过程中应使用开肺通气策略以打开塌陷的肺泡，可以改善肺不张带来的危害。从理论上讲，恰当的开肺通气策略可以减轻肺不张，改善肺通气功能，但实际的临床研究结果提示，开肺通气策略对减轻VILI的作用仍存争议，推测产生争议的可能原因与开肺通气策略的参数设置、患者自身的肺部情况和需要达到的肺复张程度等多个因素有关。

实际上，要开放肺不张区域通常需要超过正常机械通气时所需的压力，因此开肺通气策略在改善肺不张的同时可能发生不良反应，例如导致正常肺泡过度膨胀产生的容量伤、过高压力导致的气压伤、复张肺泡的反复开闭造成的剪切力损伤和过高压力造成的循环功能低下状态等。因此，实行开肺通气策略的同时应尽可能避免其造成的不良反应，但在临床实践中经常难以避免，于是推荐允许性肺不张策略，其目的为让允许部分的塌陷肺泡可处于静息状态，避免肺泡反复开放和塌陷带来的损伤［12］。理论上认为允许性肺不张策略可能有利于减轻VILI，但其实际效果需要进一步的临床评价。

4 总 结

VILI是影响患者预后的重要危险因素之一，肺保护性通气策略可一定程度地减轻VILI。目前认为，应在关注潮气量、PEEP和肺复张的传统肺保护性通气策略的基础上，再适当控制ΔP、跨肺压和呼吸做功可能更有利于进一步减轻VILI，从而降低PPCs发生率，以达到降低患者围术期并发症发生率和加速患者术后康复的目的。