肺保护性通气策略预防肺萎陷的应用进展

郭丰晓 张如意 赵文香

在接受全身麻醉的患者中，大约90%的患者会出现肺萎陷[1]，可在手术期间和手术后引起不同程度的气体交换和呼吸力学障碍。肺萎陷可持续数天，不仅损害呼吸功能，还会延长患者住院时间。肺保护性通气策略（lung protective ventilation strategy，LPVS）是指在维持机体充分氧合的前提下，防止肺泡过度扩张和萎陷、保护和改善肺功能、减少肺部并发症，特别适用于术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications，PPCs）高危人群[2]。近年来，LPVS 在预防肺萎陷方面的相关研究较少，本文就LPVS 在预防肺萎陷的研究进展综述如下。

1 肺萎陷相关影响因素

全身麻醉、机械通气和手术干预均会导致肺萎陷，主要是影响了胸膜腔压力、肺泡压力、肺泡表面活性物质三者之间的平衡。胸膜腔压力升高、肺泡压力降低和表面活性物质损伤，可持续或间歇性的引起肺泡萎陷[3]。

1.1 胸膜腔压力 全身麻醉期间膈肌张力的降低或丧失会影响胸膜腔压力的改变。不仅减少了膈肌的优先依赖性移位，还促进了腹压向胸腔的传递，导致膈膜向头侧移动，增加了胸膜腔压力，导致肺部受压和肺萎陷[4]。气腹、肥胖、腹腔室综合征、腹膜炎等因素，会进一步增加胸膜腔压力。尤其是背尾肺暴露于较高的胸膜压力下，增加了肺萎陷的易感性。肺内重力梯度、不同体位下肺部与胸腔的匹配及肺叶的部分独立位移，都影响着胸腔压力的改变[5]。

1.2 肺泡压力 气道收缩、阻塞及分泌物滞留会导致气道阻力增加，引起远端肺泡压力下降，导致阻塞性肺萎陷。麻醉药物（如异氟醚、氯胺酮、硫喷妥钠等）呈剂量依赖性地损害呼吸道上皮细胞的纤毛运动，可能会促进气道阻塞，而七氟醚、芬太尼或丙泊酚的损害似乎较弱[6]。与喉罩气道相比，带套囊的气管导管对黏液纤毛清除功能的影响似乎更大[7]。肺泡气体流出量大于流入量导致肺泡萎陷，主要由局部肺泡通气-灌注比率低和吸入高比例氧气决定[8-9]。

1.3 表面活性物质 在全身麻醉期间，炎症反应、机械通气、高浓度氧气、麻醉药物和肺水肿等因素会损害肺泡表面活性物质并促进肺泡萎陷的发生。炎症性肺损伤导致表面活性剂磷脂的产生减少。据报道，在通气不良区域，在机械通气数小时内发生的肺内中性粒细胞炎症会导致表面活性物质功能障碍[10]。在机械通气过程中肺泡过度伸展、伸展不足会损害Ⅱ型肺泡细胞的表面活性物质的产生[11]。短期暴露于高氧环境会对肺泡表面活性物质的功能产生不利影响，增加其破裂的敏感性[12]。吸入性麻醉药物可能以时间和剂量依赖性模式损害表面活性物质的合成，但是其停药后可迅速逆转[13]。肺水肿可改变肺泡表面活性物质的活性并增加表面张力，这可能是由于表面活性物质流失到水肿液中。尤其是渗透性肺水肿，肺泡表面活性物质的功能可能被屏障破坏后肺泡中的蛋白质灭活，并促进其转化为非表面活性形式[14]。

2 LPVS预防肺萎陷的应用

2.1 潮气量及允许性高碳酸血症 过去认为采用10～15 mL/kg 的潮气量（tidal volume，VT）通气，可以预防或减少肺萎陷，减少通气-血流比例失调，避免发生低氧血症[15]。Brower 等[16]在小VT 通气治疗急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）与传统潮气量的比较中发现，低VT 通气可以降低ARDS 患者的死亡率。Futier 等[17]在研究中提出，全身麻醉期间采用小VT（6～8 mL/kg）通气，会影响呼吸系统的顺应性以降低气道压力并减少炎症介质的产生和释放。当然，单一使用小VT 通气，会引起肺容量不足，增加肺泡萎陷的发生。一项随机试验的荟萃分析表明，只有在使用呼吸末正压时，使用小VT 才能缩短住院时间[18]。因此，小VT 通气的肺保护作用应联合适当水平的呼气末正压。当然，长时间低VT 通气也可能会引起高碳酸血症。目前认为一定范围的高碳酸血症，即允许性高碳酸血症（permissive hypercapnia，PHC），可起到肺保护的作用。但PHC 应维持一定限度，否则容易导致内环境紊乱。肺保护性通气指南中指出，应控制PaCO2上升速度＜10 mmHg/h、PaCO2＜65 mmHg、pH 值＞7.20[2]。

2.2 个体化适度呼气末正压 呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP）通过在呼气末稳定肺泡来防止或减少其萎陷。较高PEEP 的机械通气可有效减少肺萎陷，从而减少通气-灌注不匹配并减少供应高比例氧气的需求[19]。但高PEEP 除了过度扩张导致容积伤，也会增加胸内压，导致血流动力学不稳定。过多的PEEP 还会压迫肺泡内血管并增加肺血管阻力，可能导致右心室（RV）功能障碍，左心室前负荷降低，导致心输出量下降。然而，PEEP 不足的广泛肺萎陷也会导致高肺血管阻力和RV 功能障碍[20]，因此，如何滴定适度的PEEP 成为重中之重。此外，对于初始PEEP 设置没有明确的循证指南，重点是在PEEP 的潜在风险和益处之间取得平衡，承认“最佳PEEP”是一个不可能的目标，以实现“更好的PEEP”为目标。同样，由于个体差异（如超重、腹胀或处于特伦德伦伯卧位的患者）导致PEEP 需求存在显著差异，个体化适度PEEP 可能优于固定的PEEP 水平。有关研究发现，与应用固定PEEP 相比，应用个体化适度PEEP可提高氧合和呼吸顺应性，减少死腔的比例，最大限度地减少肺萎陷，优化通气分布，并通过降低驱动压来改善肺损伤[21]。过去，主要根据最佳氧合、压力-体积曲线、肺顺应性、跨肺压测定、电阻抗断层扫描、超声等进行PEEP 设定[2]。

有研究发现，驱动压（ΔP）在PEEP 设置中起着重要的作用[22]。但大多数ΔP 的研究都是在危重患者中进行的，与患有ARDS 的危重患者相比，手术患者通常具有健康的肺组织，因此肺顺应性较好。在ARDS 患者中，建议保持ΔP＜15～20 cmH2O[23]。手术患者可接受的或目标ΔP 目前是不确定的。一项荟萃分析的结果表明，手术患者的ΔP 很少超过20 cmH2O，如果达到此压力限制，则应寻找ΔP 升高的原因，如选择性插管右肺或左肺，并且ΔP 的上升与PPCs 的发展密切相关[24]。此外，ΔP 的有用性主要与其估计肺应力和应变的能力有关，但胸壁顺应性的变化可能会限制使用ΔP 作为避免PPCs的安全限制的有用性[25]。在一些常见的临床情况下，胸壁顺应性导致ΔP 和跨肺压（气腹、腹内高压、肥胖、特伦德伦伯卧位）之间存在严重差异。即使在“安全”的ΔP 水平，肺不均匀性也会导致局部过度膨胀。因此，特别是在高危患者中，ΔP 监测不足以确保保护性机械通气。最后，关于如何根据ΔP 设置PEEP，仍然没有达成一致意见。专家意见建议尽量减少ΔP 和平台压力。因此，当不同的PEEP 水平与可实现的“最佳ΔP”相关时，应设置最低的水平[26]。

Tusman 等[27]最近描述了一种基于容积二氧化碳图（volumetric capnography，Vcap）连续测量呼气末有效肺容量的方法，用于指导腹腔镜手术中PEEP 的调整，避免二氧化碳气腹和体位对肺容量和呼吸力学的影响导致术中发生肺萎陷概率的增加。研究表明，Vcap 能够检测到肺的闭合压力，并区分萎陷、开放和过度膨胀的状况，有助于个性化每位患者所需的PEEP 水平。

鉴于PEEP 滴定中涉及因素的复杂性，以及对该参数的各种影响，目前研究表明，采用单一的PEEP 策略效果并不理想。相关专家共识仍然是，动态调整PEEP 以确保低平台压，并与整体LPVS保持一致，比PEEP 本身的水平更重要。最后，设置“最佳PEEP”应在不损害血流动力学的情况下改善动脉氧合。即使有研究表明增加的PEEP 水平对心输出量有轻微和短暂的影响，仍建议对高危患者进行血流动力学监测。

2.3 肺复张 肺复张（recruitment maneuvers，RM）是指在短时间内增加气道压力，扩大萎陷的肺泡，从而改善气体交换并提高肺顺应性[28]。从生理的角度来看，与保持肺泡打开相比，打开萎陷的肺泡需要更多的压力[29]。RM 有不同类型的操作，包括在气道压力30 cmH2O 下持续充气30 s，或在3 次呼吸内瞬时增加VT 和PEEP，以使正常体重的患者达到30 至35 cmH2O 的平台压或肥胖患者达到40 至50 cmH2O 平台压[30]。RM 可有效减少肺萎陷并改善术中呼吸力学和氧合。然而，当在机械通气过程中使用高浓度氧气时，或者当RM 与PEEP 管理无关时，这种影响可能是暂时的。例如，RM 操作仅在肥胖患者或气腹期间与PEEP 增加相关时导致生理和影像学改善[31]。值得注意的是，在机械通气期间针对RM 的研究并未考虑肺的复张性，这可能会根据患者存在的合并症和手术位置而显著不同[32]。此外，RM 通常在血流动力学方面具有良好的耐受性。最近的一项随机对照试验发现，在接受术中RM 的患者中，肺上皮损伤的标志物（晚期糖基化终产物受体）水平较高[33-34]。因此，需要进一步的研究来阐明哪些患者应该接受术中RM 及如何接受。RM也存在一定的弊端，其代价是增加镇静需求、降低心脏前负荷、增加肺泡扩张导致气压伤，并可能通过促进通风不良区域的灌注而恶化氧合。因此，目前建议将RM 策略的使用限制在个体风险-收益评估的基础上，使用呼吸机而不是手动进行RM 操作，以最低压力、在最短的有效时间和持续的血流动力学监测下进行[35]。

2.4 吸入氧浓度 在麻醉诱导期间常规给予高浓度氧气，避免呼吸道管理困难而发生的潜在的长时间呼吸暂停，以防止发生低氧血症，特别是在气道困难的患者或危重患者中[36]。然而，围手术期使用高吸入氧分数（fraction of inspiration O2，FiO2）的安全性一直存在争议。一项荟萃分析表明，麻醉期间高FiO2与术后氧参数受损和肺萎陷严重程度增加有关[37]。Staehr-rye 等[38]通过回顾性研究分析了73 922 例接受非心胸手术的患者，提及肺萎陷的数量取决于氧气浓度和高浓度吸氧的持续时间。而在一项随机临床试验中，术中FiO2≥0.8 与FiO2≥0.3 对大多数非肥胖患者腹部手术后的术后肺萎陷没有显著影响[39]。因此，术中FiO2应满足正常所需含氧量而非达到高氧条件。高FiO2应特别针对低氧血症的治疗或预防（如插管前和拔管前），并且对于肺萎陷高危患者术中应避免使用1.0 的FiO2。

3 小结

肺萎陷是围术手期最常见的肺部并发症之一，低氧血症和呼吸系统顺应性降低是肺萎陷的典型表现。术中采用肺保护性通气策略旨在最大限度地增加手术期间患者肺泡的复张，减少了不良气体交换和呼吸力学功能障碍。但是，在临床麻醉管理中，需综合考虑患者和手术相关的肺萎陷的危险因素，针对不同患者人群和不同的手术方式，制订个体化肺保护性通气策略，力争发挥最佳保护效应。