全身麻醉期间个体化呼气末正压研究进展

张文超， 李建立

(1.河北北方学院 研究生院，河北 张家口 075000；2.河北省人民医院 麻醉科，河北 石家庄 050057)

机械通气(mechanical ventilation，MV)是围术期保证患者有效通气的重要手段，在改善氧合、维持气道通畅、防止机体二氧化碳潴留等方面发挥了巨大作用。若机械通气参数设置不当可增加呼吸机相关肺损伤(ventilator-induced lung injury，VILI)的风险。因此，优化呼吸参数设置，选择合适的呼吸模式对于减轻术中肺损伤和降低术后肺部并发症(postoperative pulmonary compliance，PPC)发生率至关重要。呼气末正压(positive end expiratory pressure, PEEP)是临床常用的呼吸参数之一，是肺保护性通气(lung protective ventilation，LPV)策略的重要组成部分。围术期应用PEEP可逆转麻醉诱导的肺不张、增加功能残气量、改善肺顺应性、降低驱动压力以及提高氧合参数等[1-3]。虽然低潮气量(tidal volume，VT)的肺保护作用已经被广为接受，但是目前在围术期如何设置合理的PEEP仍存争议[4]。由于患者存在个体差异性，不同手术对于呼吸系统的影响不同[5]，因此围术期应用固定水平的PEEP不能满足所有患者的需要[6]。目前，临床上已有多种设置个体化PEEP的方法，现就围术期个体化PEEP的临床应用进展进行综述。

1 PEEP概述

PEEP是指呼吸机在呼气相末期气道开放时产生的仍然高于大气压的压力，是呼气末对抗肺泡塌陷的压力，能预防终末气道膨胀不全和肺泡的反复的开放与关闭。低VT、肺复张策略(recruitment maneuvers，RM)和PEEP是 LPV策略的三大组成要素[7]。研究表明，全身麻醉机械通气期间应用LPV策略可改善气体交换，减少肺损伤及炎症反应，降低PPC发生的风险[3, 8]。

接受全身麻醉的患者有很大的比例发生肺不张[9]，另外，肥胖或者接受腹腔镜手术的患者，术中发生肺不张的风险更高[10]。肺不张可造成气道闭合和肺泡塌陷，影响气体交换、增加分流率甚至增加PPC发生的风险。应用PEEP可以增加功能残气量(functional residual capacity，FRC)并预防肺不张的发生。Ostberg等[11]的研究表明，与不设置PEEP的患者相比，全身麻醉期间应用7或9 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)PEEP能明显降低术中肺不张的区域。Pereira等[12]的研究发现，在腹部手术术中使用电阻抗断层成像技术(electrical impedance tomography，EIT)指导的个体化PEEP可以降低术后肺不张的发生率。

围术期PEEP水平选择过高可能会增加胸腔内压以及压迫肺毛细血管和毛细血管前小动脉，导致肺血管阻力和右心室后负荷增加，从而降低每搏输出量，引起血流动力学波动[13]；PEEP水平选择过低会影响肺泡的开放状态从而导致周期性开闭进而增加肺损伤的风险。因此，术中PEEP的选择需要根据患者的呼吸生理条件进行个体化考虑。

2 个体化PEEP设置方法

2.1驱动压指导个体化PEEP滴定 驱动压可以计算为气道平台压与PEEP的差(Pplat-PEEP)[14]，也等于VT与呼吸系统静态顺应性的比(VT/CRS)，另有学者认为在压力控制容量保证(pressure-controlled ventilation-volume guaranteed，PCV-VG)模式下驱动压等于气道峰压与PEEP的差[5]。不难看出，当CRS达到最大时，驱动压最小，因此驱动压指导个体化PEEP滴定过程中所获得的最佳PEEP也是CRS最大时所对应的PEEP。在接受LPV的患者中，只有当VT和PEEP的变化引起驱动压改变时，才会影响患者死亡率[15]，因此，有学者提出应该根据术中驱动压的变化滴定个体化PEEP。Park等[16]在胸外科手术中进行了驱动压指导的个体化PEEP滴定，并成功地降低了术后3天内PPC(肺炎或者急性呼吸窘迫综合征)的发生率。具体操作是：在容量控制通气模式(volume control ventilation，VCV)下，设置吸气暂停比(TIP∶TI)为30%，PEEP从2 cmH2O梯次增高(2，3，4，5，6，7，8，9，10 cmH2O)，每个PEEP水平维持10个呼吸周期，依次记录每个PEEP水平最后一次呼吸周期的气道平台压并计算驱动压，选择驱动压最低时所对应的PEEP值即为最佳的个体化PEEP。Mini等[17]在择期腹部手术中参考Park等[16]的方法进行PEEP滴定和机械通气，发现个体化PEEP能降低拔管时的肺部超声评分和PPC的发生率。事实上，在滴定过程中，可以根据PEEP的变化方向分为递增滴定或者递减滴定，后者在RM之后将PEEP水平由高到低梯次递减进行滴定，又称为肺开放策略(open lung approach，OLA)[18]。有证据显示，OLA对于基础驱动压较高且氧合情况较差的患者更有益[19]。

驱动压指导个体化PEEP滴定操作简单、不需要额外的设备即可在手术室进行，是简便实用的个体化PEEP设置方法。需要注意的是，在应用OLA时需要严密监测血流动力学的变化，尽量维持平均动脉压和心输出量在稳定的区间；在RM方法的选择上，可选择压力控制法缓慢提高气道压力或者采用可视化的方法，如在肺部超声引导下进行个体化的RM，能有效减少肺泡过度膨胀和血流动力学波动。

2.2肺动态顺应性(dynamic lung complication，Cdyn)指导个体化PEEP滴定 Cdyn是指在呼吸周期中未进行气流阻断时所测得的肺顺应性，受肺组织弹性和气道阻力的影响。Cdyn的计算并不复杂，可以参考以下公式：Cdyn=VT/(PIP-PEEP)[20]。与驱动压指导个体化PEEP滴定相比，Cdyn指导个体化PEEP滴定的目标是得到Cdyn最大化时所对应的PEEP。在PEEP滴定的过程当中，肺泡塌陷区逐渐复张，当Cdyn达到峰值时如果继续增加PEEP可导致Cdyn下降和肺泡过度膨胀。谢阳等[21]在俯卧位脊柱手术中采用递增滴定，将PEEP由0 cmH2O逐步升高到20 cmH2O，PEEP的变化梯度为2 cmH2O，每个PEEP水平维持2min，将过程中产生最大Cdyn时所对应的PEEP设定为最佳的个体化PEEP并持续应用到手术结束。试验结果显示，个体化PEEP的应用能显著降低PPC的发生。值得注意的是，试验中PEEP的水平超过16 cmH2O时可引起平均动脉压显著下降，因此在进行PEEP滴定过程中，应尽量避免高水平PEEP持续时间过长，以免心输出量下降导致循环波动过大。Xu等[20]发现在胸科手术中采用Cdyn 指导的PEEP滴定能进一步优化呼吸力学参数，获得较低的气道平台压和驱动压。

与CRS相比，Cdyn反映了胸腔内压力(包括组织弹性阻力和气道阻力等)的动态平衡，是对呼吸生理功能的综合考量，这也是Cdyn法指导PEEP滴定在临床上广泛使用的原因。但是由于个体差异和肺区域通气延迟不均匀性的存在[22]，使得有些患者出现最大Cdyn时所对应的PEEP值不止一个，因此其指导PEEP滴定时获得最佳PEEP的特异性不是最高的。

2.3压力-容积曲线(pressure-volume curves，P-V曲线) P-V曲线法能根据患者的呼吸力学特征个体化设置PEEP和VT。事实上，由于人群中胸部解剖结构存在一定正常变异，加上不同患者衰老程度和肺部疾病的不同，仅基于体重或身高的公式(理想体重)所估算的VT可能并不可以代表患者实际的肺容积。根据P-V曲线设定的VT避免了特殊患者根据理想体重设定VT时可能出现的肺泡过度膨胀或萎陷。P-V曲线上的低位拐点(low inflection point，LIP)是肺顺应性开始显著改善的最低压力，代表了塌陷的肺泡开始开放，因此在LIP附近设置PEEP有利于维持功能残气量并且避免肺泡周期性开闭时形成的萎陷伤；高位拐点(upper inflection point，UIP)提示肺泡过度膨胀，此时如果继续增加气道压力，VT的增加将明显变缓。董兰等[23]在妇科腹腔镜手术中对肥胖患者采用P-V曲线指导的个体化保护性通气策略，选择LIP所对应的气道压力之上2 cmH2O作为患者的个体化PEEP，根据UIP 的80%对应的容积设定VT，发现该方法能显著降低气道峰压、提高Cdyn并改善氧合参数。

显然，对于P-V曲线的分析更加依靠麻醉医生的主观判断，但是因其简便快捷，可以迅速找到理想PEEP值的设置范围，在此基础之上设定的VT可能更加符合患者的呼吸生理状态，因此，P-V曲线法指导的保护性通气仍然是手术室中常用的呼吸参数设置方法。

2.4可视化技术指导个体化PEEP滴定 随着精准麻醉的发展，围术期可视化应用逐渐增多。在机械通气方面，可视化技术能评估肺通气状态和血管外肺水情况，并能指导RM和个体化PEEP滴定等。胸部CT是目前评价肺容量和肺组织通气情况的金标准，但是由于其辐射量大、需要转移患者到CT室且需要暂停手术进程，因此目前尚不能常规指导全身麻醉机械通气。当前可视化技术指导全身麻醉患者个体化PEEP滴定的主要方法是EIT和肺部超声。

2.4.1EIT指导个体化PEEP滴定 EIT是一种新兴的成像技术，可通过体表电极检测电流和内部电阻变化并实时显示肺部通气状态的图像，可以用来指导个体化PEEP滴定。Pereira等[12]认为EIT指导递减PEEP滴定时应该选择塌陷-膨胀曲线交点上方的PEEP水平为最佳PEEP；也有学者认为塌陷-膨胀曲线的交点所对应的PEEP即为最佳PEEP，并在试验中发现应用该方法可以改善驱动压并减少急性呼吸窘迫综合征患者的死亡率[24]。由于肺泡塌陷和过度膨胀之间的平衡点比较容易检测到[22]，因此该方法指导个体化PEEP滴定的成功率较高。Girrbach等[25]选择局部通气延迟指数最低时所对应的PEEP值为最佳PEEP，发现应用该方法可显著改善机器人辅助腹腔镜前列腺根治术患者气腹期间的氧合指数和呼气末肺容积。EIT无创、无辐射、使用简便，能实时反映肺内通气分布情况，使用EIT指导个体化PEEP滴定能减少机械通气时的肺应变从而减少肺损伤，是一种实用且值得研究的方法。

2.4.2肺部超声指导个体化PEEP滴定 随着肺内气体含量的逐渐下降，肺部超声将出现以下征象：胸膜线与A线平行；孤立清晰的B线；聚集融合的B线；大范围胸膜旁实变；白色肺。并且，肺内气体含量下降时，肺部超声评分相应增大。因其可以评估局部肺组织气体含量，预测肺泡开放和闭合状态，因此可以用来指导个体化PEEP滴定。在进行肺部超声评分之前，通常将双侧胸部分成若干个区域，以12分法最常见，以腋前线、腋后线和双侧乳头连线将每一侧胸部分为6个分区，按照先右后左，先上后下，从内到外的顺序依次对每个区域的图像进行评分。Elshazly等[10]在围术期选择肺部超声评分小于2分所对应的PEEP水平作为最佳PEEP进行机械通气，结果表明，肺部超声指导的个体化PEEP能改善术中氧合、提高肺顺应性，减少术后肺不张和缺氧的发生率，并且滴定过程中患者血流动力学稳定。除指导滴定PEEP外，肺部超声还可用于个体化肺复张，Park等[26]在妇科腹腔镜手术中发现肺部超声指导的个体化RM能显著改善术毕时的肺通气状态并减少肺不张的发生；并且发现个体间肺泡复张所需的压力差异很大，从另一个方面说明了固定的RM并不适用于所有人，可视化技术指导的个体化RM能有效避免肺肺复张时气道压力的相对过高或过低。肺部超声可以在床旁实时监测肺内通气状态，应用肺部超声评分可以将肺的通气状态量化，为麻醉医生判断肺部通气状态提供了一定参考。然而肺部超声的使用也有局限性，如肺部超声不能鉴别肺泡过度充气，肺实质不能显像，皮肤脂肪组织含量高时可影响超声波信号传导等。该技术需要麻醉医师参与专业培训以增强超声图像的识别能力，需要一定超声理论和实践基础才能应用此技术指导围术期个体化通气。

2.5跨肺压(transpulmonary pressure，PL)指导个体化PEEP设置 PL是肺泡内压与胸膜腔内压的差，代表了驱动气体扩张肺组织的直接压力。临床上胸膜腔内压无法直接测量，通常用食道压替代。PL在呼气末维持在0附近可使大部分肺泡保持开放状态以减少肺泡周期性开闭形成的肺损伤[27]。Piriyapatsom等[28]在妇科腹腔镜手术中用经食道测压法滴定个体化PEEP，发现使PL在呼气末维持在0～5 cmH2O能降低气腹对呼吸系统顺应性和驱动压的影响。另外，近年来提出了阶梯PEEP法(PEEP-step method，PSM)来滴定个体化PEEP，其本质是间接计算获得个体PL的方法。具体方法是[29]：通过3个不同水平的PEEP梯度调节(0-4-0 cmH2O; 0-8-0 cmH2O; 0-12-0 cmH2O)使呼气末肺容积(end expiratory lung volume，EELV)发生变化，计算PEEP梯度改变后的前15次呼吸周期的吸气VT与呼气VT的差值，将PEEP增加所得到的EELV增加量和PEEP降低所得到的EELV降低量求平均值即为当前PEEP梯度(ΔPEEP)所对应的ΔEELV，重复3个不同水平的PEEP梯度调节，可以画出一条呼气末PL的P-V曲线。该患者的肺弹性(lung elastance，EL)可由公式[30]EL=ΔPEEP/ΔEELV 求得。由于呼气末使肺萎陷的力完全由肺弹性回缩力提供[31]，因此PL=EL×VT。呼气末肺弹性约相当于驱动压的70%，因此，以4 cmH2O PEEP为基线，以驱动压的70%为阶梯再进行一次梯度调节可以计算出此患者的最佳VT，最佳VT在此P-V曲线上所对应的PEEP值即为最佳的个体化PEEP。王悠然等[29]在瓣膜手术心肺转流后应用PSM法指导的个体化PEEP，发现试验组在术中和术后有更低的肺部超声评分和更佳的氧合指数以及Cdyn。

使用食道套囊测压获取PL的方法能指导PEEP滴定并且对循环系统影响较小，能快速确定理想的PEEP范围。然而，套囊需要放在食管的下1/3，需要专业的技术进行操作，因此复杂性限制了其广泛应用。PSM法可以间接获得患者的EL，避免了应用食道套囊测压所引起的食道压迫，该方法操作简便，无需特殊器材和设备，适合在手术室使用。PSM法是一种新兴的设置个体化PEEP的方法，该方法对氧合参数和术后肺部并发症的影响有待更多的前瞻性试验去探究。

3 小 结

在全身麻醉期间，受患者自身因素、手术体位、手术方式(如需要气腹等)等影响，不同患者所需的PEEP不同。个体化PEEP的应用能明显增加肺保护效能，在预防肺不张，改善氧合，减轻炎症反应以及降低术后肺部并发症等方面发挥了巨大作用。个体化PEEP滴定的原理大都来源于对肺的通气状态的识别， 本文所综述的方法多是从不同角度估计肺泡的闭合压力，通过设置合理的个体化PEEP来避免肺泡的周期性开闭。然而，每种方法都有其自身的局限性，需要麻醉医师根据病人和手术室的条件合理选择合适的方法以指导个体化PEEP的实施。

LPV策略的有效实施不仅需要设置合理的PEEP水平，还要根据病人的情况结合适当的VT、RM等。个体化PEEP的临床益处正处在探索和验证阶段，未来需要更多大规模的科学临床试验来证实对机体各系统的影响。期待未来能开发更加简便、实用、准确且适合临床的方法，以造福广大患者。