肺保护性通气策略在腹部和胸部手术中应用的研究进展

朱 赫 综述 吴长毅

(北京大学第三医院麻醉科，北京 100191)

肺保护性通气策略(lung protective ventilation strategy，LPVS)的应用是近年来在急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(acute lung injury/acute respiratory distress syndrome，ALI/ARDS)治疗中的重要进展。ALI/ARDS患者采用保护性通气策略，能够改善气体交换和氧合，降低肺泡及循环内炎性因子的水平，缩短机械通气时间，降低患者病死率[1，2]。但对于非ALI/ARDS需要全身麻醉进行手术的病人，采用LPVS是否受益尚不明确[3]。胸部和腹部手术时间较长、创伤较大，本文对腹部和胸部手术中LPVS应用的研究进展文献总结如下。

1 传统的通气策略和LPVS

传统机械通气模式(conventional mechanical ventilation，CMV)包括潮气量10～12 ml/kg，平台压<50 cm H2O，不使用呼气末正压(positive end-expiratory pressure，PEEP)或膨肺[4]。LPVS的核心内容是小潮气量(5～8 ml/kg)，限压气道平台压(平台压<30 cm H2O)，合理的呼气末正压(PEEP 5～10 cm H2O)和肺复张手法(recruitment maneuvers, RMs)[5]。传统的通气策略容易导致肺泡过度膨胀，引起通气性肺损伤，如气压伤、容积伤和萎陷伤等[6]。LPVS应用较小的潮气量和PEEP，避免肺过度膨胀和塌陷，减少机械通气诱发的肺损害和肺不张，降低气道压力和气道阻力，减少炎症因子释放，减轻肺部和全身炎症损伤。对于术前肺功能大致正常的腹部和胸部手术患者在全麻手术中采用LPVS是否比传统的通气策略更能获益是近年研究的热点之一。

2 全身麻醉下机械通气对呼吸功能的影响

机械通气(mechanical ventilation，MV)是一个有创的过程，是救治呼吸衰竭患者的重要手段，包含2个主要的功能：当病人难以自主呼吸时提供吸气时的压力；二是帮助打开患部肺闭合的肺泡。20%的ICU病人因为中枢性或神经肌肉疾病需要MV的支持[7]。与ARDS患者相比，全身麻醉下进行手术的患者接受机械通气的比例更大，全世界每年约有3.1亿患者接受全麻手术[8]。全身麻醉使肌肉和膈肌松弛，呼吸肌张力降低，腹部压力增加，进而导致通气血流比值变化。从直立位到仰卧位的改变和麻醉药物也会降低肺的功能残气量，甚至发生肺不张。机械通气是把双刃剑，对肺功能的影响取决于持续通气的强度、时间等多种因素；负面影响包括呼吸机相关性肺损伤(ventilator associated lung injury，VALI)。

择期手术中机械通气的使用可能使肺功能原本正常的病人诱发新的肺损伤。肺部疾病、老年患者、手术时间>2 h是影响功能残气量和肺不张的因素，这些均可能导致肺部并发症[9]。随着2000年后ARDS患者LPVS的迅猛发展，全麻手术中机械通气是否有必要采取类似的肺保护策略值得思考。

3 腹部手术中LPVS的应用

腹部手术目前主要为传统开腹腹部手术和腹腔镜手术。全身麻醉下，开腹和腹腔镜手术对于机械通气的影响不同，下文将开腹手术和腹腔镜手术中应用LPVS的研究进展分别讨论。

3.1 在传统开腹手术中的应用

手术后肺部并发症(postoperative pulmonary complications, PPCs)发生率为5%～10%，腹部手术患者发生PPCs高达9%～40%[10]。多中心、随机临床试验和meta分析显示，在腹部手术中，LPVS(包括低潮气量、呼气末正压、肺复张)显著提高预后质量[11～13]。一项纳入400例腹部手术的多中心RCT研究，患者被随机分为肺保护性通气组(LPV组，6～8 ml/kg，6～8 cm H2O PEEP)和传统通气策略组(CMV组，10～12 ml/kg，<5 cm H2O PEEP)，LPV组术后7 d肺部并发症(肺炎或ARDS)发生率为10.5%，远低于CMV组27.5%，术后7 d需要无创辅助通气或再次插管率也低于CMV组(5% vs. 17%)[10]。相似的研究亦表明，对于>2 h的腹部手术患者，7 ml/kg潮气量联合10 cm H2O PEEP和膨肺操作，比9 ml/kg潮气量不使用PEEP和膨肺组能明显改善患者术后肺功能和氧合，降低肺感染评分，但对降低患者病死率无明显改善[14，15]。此外，一项44例老年患者的研究表明，传统开腹手术中应用保护性肺通气模式能改善术中的氧合，但并未减少术后肺部并发症的发生[16]。

总体而言，传统开腹手术中采用小潮气量的策略是有益的，但单独应用小潮气量通气会导致动脉氧分压的降低，进而出现术后进行性肺不张。只有在小潮气量联合使用PEEP和肺复张手法时患者才能获益。

3.2 在腹腔镜手术中的应用

目前，腹腔镜技术在外科广泛应用，具有创伤小、术后疼痛轻、恢复快等特点。但人工气腹和特殊体位会造成膈肌上移，肺顺应性减少，气道压升高等，对患者生理功能造成严重干扰[17]。临床上常采用传统机械通气增加潮气量来增加气体交换，避免CO2蓄积，但会使气道压进一步增高，同时使肺泡内外压力差增大，对病变肺组织产生较大剪切力，导致气压性肺损伤或呼吸机所致肺损伤[17]。当气腹的压力大于气道压时，形成压力差容易使肺泡毛细血管膜移位，引发相邻肺组织塌陷，造成肺膨胀不全。Park[13]报道62例腹腔镜手术的随机对照研究，LPV组(6 ml/kg，5 cm H2O PEEP)术后肺部并发症发生率明显低于CMV组(10 ml/kg)(LPV组9例，CMV组3例，P=0.023)。可见，对术前肺功能正常的患者，术中进行有效的低潮气量、适度PEEP和间歇肺复张手法的LPVS，术后辅助正压通气，可以明显降低肺部并发症。

气腹手术中可考虑采用容许性高碳酸血症，容许性的高碳酸血症可使体循环血管阻力和左心室后负荷降低，LPVS中小潮气量的应用可使吸气末肺容积降低，从而使肺循环血管阻力降低，部分抵消人工气腹对循环系统的干扰作用。同时，小潮气量明显降低气道压，一定程度上有效地预防和避免人工气腹对肺组织的物理性和组织性损伤。腹腔镜手术LPV组术后发生肺部并发症(肺炎、肺不张)和低氧血症(<90%)发生率明显低于传统通气组，pH、PaO2、PaCO2、PAO22组未见明显差异；CO2气腹后LPV组和传统通气组在炎症因子(IL-6、TNF-α、IL-8、IL-1β)无明显差异，二者的肺泡灌洗液(BAL)中的炎性因子也未见差异[13，18，19]。腹腔镜手术时间较短，随着手术时间的延长，肺保护性通气的优势和效果是否显现仍需更深入的研究和探讨。

4 胸部手术中LPVS的应用

胸部手术涉及到单肺通气、术中及术后的肺复张，我们着重讨论胸部手术LPVS的潮气量、PEEP的选择及肺复张策略。

4.1 潮气量的选择

单肺通气是胸外科常用的通气方式，是采用支气管导管对患者非操作侧肺进行通气，从而改善手术视野，利于手术操作。传统观点认为通气侧肺潮气量为8～10 ml/kg，潮气量过小可能引发肺不张，潮气量较大可增加通气量改善氧合[20]。大潮气量和单肺通气造成气道压力增加，导致氧化应激，炎症因子释放和组织损伤，更易造成术中低氧血症和术后肺部损伤等并发症[21～23]，传统的大潮气量通气容易导致危重患者发生ALI/ARDS[24～26]。LPVS的应用可有效减轻和预防此问题。

LPVS更接近人类生理潮气量，配合适度PEEP可以减少肺损伤的程度，肺叶切除术患者使用LPV模式能降低术后肺功能异常的发生率[25，27]。Michelet等[28]研究52例食管癌根治术，与传统通气组(VT 9 ml/kg，无PEEP)相比，VT 5 ml/kg联合5 cm H2O PEEP的LPV组在食管癌根治术中可以减少全身炎症反应，促进肺功能恢复，并且拔管时间提前[传统组(171±57)min，LPV组(115±38)min，P<0.001]，但术后病死率(传统组1/26，LPV组2/26，P=1.00)和住院时间[传统组(3.9±5.7)d，LPV组(3.9±5.7)d，P=0.32]差异无显著性。一项88例开胸手术的RCT结果显示，在相同的低平台压下(<32 cm H2O)，与大潮气量伴随低PEEP相比(VT 8 ml/kg，PEEP 5 cm H2O)，小潮气量伴随高PEEP(VT 5 ml/kg，PEEP视平台压调节)的通气模式可以显著降低单肺通气中的肺损伤，但同时可能造成动脉氧合指数降低(大潮气量组氧合指数166，小潮气量组氧合指数156，P<0.05)[29]，所以5 ml/kg小潮气量加高PEEP通气模式需进要一步探讨并谨慎使用。

4.2 PEEP的选择

传统观点认为PEEP的使用可能会影响胸腔内压，从而影响静脉回流和器官灌注，导致非通气侧肺血流增加，加重肺内分流，降低氧合。Pinheiro de Oliveira等[30]研究显示小潮气量联合PEEP的通气模式可改善机械应力，抑制肺部炎症介质的产生，有效减轻术后肺部的并发症。Schilling等[31]32例开胸手术单肺通气的研究显示：与非保护性通气模式相比，保护性肺通气模式能明显减少肺泡中TNF-α(非保护性通气8.4 μg/ml，保护性通气5.0 μg/ml，P<0.05)和可溶性细胞间黏附分子1(非保护性通气52.7 μg/ml，保护性通气27.5 μg/ml，P<0.05)等炎症因子的浓度。

4.3 肺复张策略

作为保护性通气策略的补充，肺复张策略(alveolar recruitment maneuvers，ARM)可以改善预后和肺不张。肺复张手法可以使通气侧肺萎陷的肺泡扩张，改善通气血流比值，提高氧合，减少肺不张的发生。但肺复张的使用有很多不确定性和限制性，如本身的肺损伤、气胸、肺大泡、气管断裂等均不适用[32，33]。除此之外，对非通气侧肺可采用持续气道正压通气(continuous positive airway pressure，CPAP)，通过膨胀塌陷侧肺，改善非通气侧肺的通气血流比值，从而改善氧合。Kim等[34]认为6 cm H2O CPAP可有效改善动脉血氧分压而不会干扰手术野，9 cm H2O CPAP会对术野产生干扰，故CPAP的使用可从较低水平开始，并根据临床具体情况逐渐增加。

5 小结

对于非ALI/ARDS需要全身麻醉MV的腹部和胸部手术患者，采用LPVS是否受益尽管尚有争论，但仍然是一项重要的趋势，有待于多学科多样本多中心的合作研究。对于大多数接受全麻手术的患者，无明确肺部损伤是共同特点，但在其他方面仍有较大的异质性[35],例如患者是否合并肺外其他器官的功能损伤，是否采用腔镜手术,单肺隔离技术，手术时间长短，是否接受输血、循环支持等特殊的治疗。特殊的疾病状态或治疗措施也有可能诱发或加重肺损伤。因此，术中保护性通气是否有利于所有患者仍未可知。对不同的手术类型、患者的基本情况进行分级、分组研究，扩大研究样本量，是今后LPVS在腹部和胸部全麻手术中研究的重点。