肺保护性通气策略在单肺通气肺叶切除术中的应用现状

刘志辉 秦云植

正常人体双肺共有5 个肺叶，肺叶切除术就是切除整个解剖肺叶。肺叶切除术是治疗肺结核、支气管扩张、肺肿瘤等各种良性和恶性肺部疾病的重要手术方式[1]。Davies 医生于1913年进行了第1例肺叶切除术，但术后1 周患者因发生感染及术后肺部并发症（Postoperative pulmonary complications，PPCs）而死亡。随着外科手术技术的进步和麻醉管理理念的发展，肺叶切除术也逐渐趋于成熟和安全。目前胸腔镜肺叶切除术（Video-assisted thoracosopic，VATS）已成为肺叶切除首选的手术方式，切口通常小于8cm。在VATS 麻醉管理中，首选的机械通气以及肺隔离方式是单肺通气（One-lung ventilation，OLV）[2]。在OLV 条件下，手术侧肺充分塌陷，有利于暴露术野，给外科医生操作提供便利，缩短手术时间。而健侧肺通过肺隔离技术能与术侧肺很好的隔开，可防止病变播散，减少或避免术侧肺残留组织、血液或脓性分泌物进入健侧肺而引起支气管阻塞、继发感染等。但是在实施OLV 策略时，也伴随着相关并发症的发生，如低氧血症、炎性介质的产生，术后肺不张等[3～5]。肺叶切除术后导致患者死亡的主要原因是PPCs，包括术后肺不张、肺炎、支气管痉挛和呼吸衰竭等。因此OLV 也是造成肺损伤的一个重要因素。OLV 引起肺损伤的原因包括对通气侧肺设置的非生理性的潮气量，以及机械通气引起的氧化应激，而塌陷侧肺则面临手术操作造成的损伤风险，以及缺血-再灌注损伤和炎症细胞因子的释放。随着麻醉管理理念的不断提高，目前认为在实施OLV 策略时须具备两个基本条件：充分的氧合以及肺保护[6]。急性肺损伤（Acute lung injury，ALI）是胸科术后常见的并发症和死亡原因，其病理生理机制较为复杂，常由多种因素导致。而术后并发症可能导致患者住院时间延长，甚至死亡。许多潜在的诱因可导致术后并发症的发生，包括术中呼吸机使用引起的ALI 等[7]。因此在进行肺叶切除术时，对肺的保护就显得尤为重要。本研究就目前OLV 状态下肺保护性通气策略（Lung protective ventilation strategy，LPVS）的相关研究进行分析和总结。

1 LPVS 的定义

目前对LPVS 仍然没有确切的定义，但是大部分学者[2，8，9]认为LPVS 的核心措施为：小潮气量联合呼气末正压（Positive end expiratory，PEEP）。在OLV 期间同样较低的平台压下，与较大的潮气量和较低的PEEP 相比，小潮气量和适宜的PEEP 可能会降低肺损伤的风险[10]。一项随机对照研究表明[11]，相比于容量控制（VCV）通气模式，压力控制容量保证（PCV-VG）通气模式能显著降低手术患者的气道压力，改善肺的顺应性，减少中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）的释放，减轻炎症反应和肺损伤。

2 LPVS 的实施方法

应对不同患者的体格检查、既往史、现病史（特别是心肺疾病史）、实验室检查、影像学资料进行全面评估，同时结合麻醉医生的业务水平以及科室的设备条件，以LPVS 的核心措施为基础，制定个体化的通气策略[12]。

2.1 小潮气量小潮气量是呼吸病学名词，定义为<8ml/kg 的潮气量，一般为6～8ml/kg。术中采取小潮气量通气是LPVS 的重要方法之一，具体的参数设置则应坚持个体化原则。目前还没有关于OLV时小潮气量的标准化定义。在OLV 状态下，通常会设定较低的潮气量和较大的PEEP，以最大程度地增加肺的顺应性。基于这个理念，许多麻醉医生经常采用较低的潮气量（4～6ml/kg）和适当的PEEP（5～10cmH2O），但这可能致使肺得不到充分的通气和换气，从而发生高碳酸血症[13]。虽然一定范围内的高碳酸血症已被证实可以降低全身血管阻力，增加心输出量和肺血管阻力，但是对于这种参数设置是否能够改善预后，还需要更多研究证实。基于理想的LPVS 对潮气量的界定，在OLV 期间潮气量的设置仍然值得探索。Blank 等[14]对2012～2014年接受肺叶切除术的1 019 例患者进行了一项回顾性研究，在开始OLV 后，分别有73.3%、43.3%、18.8%和7.2%的患者接受了大于5ml/kg、6ml/kg、7ml/kg和8ml/kg 理想体重的潮气量，发现虽然潮气量的大小与呼吸系统并发症的发生率呈负相关，但目前的证据表明如果没有足够PEEP，小潮气量并不能预防术后呼吸系统并发症的发生。因此，小潮气量通气虽然是LPVS 的核心措施之一，但仅使用这一项措施，其肺保护效果仍然有限。

此外，Colquhoun 等[15]在一项多中心回顾性观察研究中并没有发现小潮气量与肺部并发症之间存在独立的关联。Goligher 等[16]认为，机械通气中引起的肺损伤的主要决定因素是驱动压，小潮气量对患者死亡率的影响会因呼吸系统的顺应性而异。因此我们在对潮气量进行设定时，应将驱动压作为一个重要的参考指标。

2.2 PEEPPEEP 是在应用呼吸机时，于呼气末期在呼吸道保持一定正压，同时避免肺泡早期闭合，使一部分因渗出、肺不张等原因失去通气功能的肺泡扩张，使减少的功能残气量（FRC）增加，并改善通气肺的通气血流比值（V/Q），达到提高血氧饱和度的目的。PEEP 能预防肺不张的形成，促使不张的肺复张以及改善弥散性通气功能障碍患者的氧合[17]。在没有合适的PEEP 的情况下，并没有证据证明小潮气量能改善OLV 患者的预后[18]。但是，术中PEEP 参数如果设置过高，可能造成气压伤，也可能减少胸腔内的静脉回流，从而减低心排血量，导致低血压的发生。PEEP 是LPVS 的重要组成部分，能显著减少术后并发症的发生，并改善围术期氧合[19，20]。一项随机对照研究[21]将58 例择期行VATS 的患者随机分为两组，两组均在OLV 后行肺复张。A 组先设定较高PEEP，然后进行PEEP 递减滴定，B 组接受标准的5cmH2O PEEP，直到OLV结束。结果显示A 组最佳PEEP 为（8.8±2.4）cm H2O，与体重指数和用力肺活量（FVC）呈正相关。最后研究结果表明，个体化PEEP 可以增加VATS患者的肺顺应性，降低驱动压，改善氧合，而对血流动力学几乎没有影响。虽然根据驱动压滴定PEEP能显著降低肺部并发症，但当患者动脉血氧分压升高时，PEEP 可能会增加肺血管阻力，从而使血液流到未通气的肺，造成V/Q 比值失调。因此在OLV期间，即使PEEP 滴定至适宜值，也必须密切监测患者血流动力学变化，并且在小潮气量通气时应确保充足的气体交换[22]。

胸外科手术中经常需要OLV 来实现肺隔离。这种非生理通气会影响术中氧合，并引起呼吸力学的变化。双腔管（DLT）通常用于胸科麻醉期间实现OLV。DLT 由于其内径狭窄和长度较长，因此可能导致内源性呼气末正压（Auto-PEEP）意外增加。因此，有学者研究了DLT 的大小在OLV 期间对Auto-PEEP 的影响，最终发现DLT 对OLV 时Auto-PEEP虽然有一定影响，但基本可以忽略不计，因此在临床上认为Auto-PEEP 的增加与DLT 的大小选择几乎无关[23]。

2.3 呼吸机通气模式和肺复张目前关于在OLV期间选择何种通气模式更有利尚存在争议。一项随机对照研究[24]将65 例接受VATS 的患者随机分为两组。一组在OLV 期间设置VCV 通气模式，而另一组设置PCV 通气模式。两组的PEEP 均设定为5cmH2O，其余设置全部相同。最后得出结论，在OLV 期间使用时VCV 和PCV 通气模式在术中氧合和术后并发症方面没有明显差异。然而转化医学会提出的“肺叶切除术患者机械通气管理的临床实践指南”[25]中指出：对于VATS 患者，PCV 通气模式优于VCV 通气模式。并且在开胸手术中，在OLV 期间PCV 通气模式相比VCV 通气模式能增加右心室功能[26]。目前大部分学者的观点依然支持OLV 肺叶切除术中PCV 通气模式优于VCV 通气模式。

多项研究[27～29]显示，在OLV 期间，与VCV 模式相比，PCV-VG 模式可以降低吸气压力、气道平均压，提高肺的顺应性以及改善氧合，并且可以减少炎症反应和肺损伤，这种优势在老年患者和婴幼儿中更加明显[11，30～32]。近期的一项大样本双中心实验[33]也再次证实接受VATS 的患者PCV 和PCV-VG 模式组的气道峰压比VCV 组更低，肺动态顺应性更好。但患者在术后7d 内的肺部并发症的发生率没有明显区别。

OLV 期间气体交换效果较差是由于非通气侧肺完全塌陷和通气侧肺部分肺泡没有打开所致。肺复张可改善VATS 患者OLV 期间的V/Q 比值。肺复张后，塌陷的肺泡被充分打开，能增加至少20%肺的呼气末容积，并改善氧分压[34～39]。然而肺复张时胸腔内压力显著增高，使腔静脉压力增高，血液回流减少，导致回心血量减少，从而使心排量下降。所以，我们应警惕在肺复张时可能发生短暂的血流动力学不稳定，在患者血压较低时，因避免实施肺复张。若患者合并肺大泡，也应谨慎实施肺复张，避免造成肺大泡破裂，引起气胸。

2.4 其他方面OLV 期间，最佳LPVS 仍未确定，日本学者Okahara 等[40]提出，LPVS 不仅与潮气量、PEEP 等相关，还与吸入氧浓度（FiO2）有关，其开展的一项前瞻性双中心研究得出，OLV 期间较高的FiO2虽然可以改善低氧血症，但同时较高浓度的氧气吸入也会增加肺部氧化应激损伤和PPCs 的发生率。

吸呼比对肺的顺应性和通气效率也有影响。一项前瞻性随机对照研究[41]证实，相对于1:2 的呼吸通气比，在1:1 的呼吸通气比状态下，术中动脉血二氧化碳张力、气道峰压值、生理死腔量均有所降低，但平均气道压和肺动态顺应性有所升高，然而两组吸呼比在OLV 期间的动脉氧分压无明显差异。另一项研究[42]证明，在OLV 期间对非通气肺应用持续气道正压通气 （CPAP）可防止肺泡缺氧和血流从通气肺流向非通气肺并减少炎性介质的产生，从而有效降低OLV 期间和术后的肺损伤。但是对非通气侧肺给予CPAP 势必会影响手术医生的操作，因此应权衡利弊。此外，选择性肺段通气能改善VATS 患者围术期的氧合情况以及肺顺应性，并降低PPCs。但是受限于目前的设备和技术情况，在临床上应用并不多。

3 新的呼吸机通气模式的探索

在一项关于大鼠的肺损伤模型的研究中[43]，使用基于正弦气道压力分布（SINE）的通气模式同常规的VCV 和PCV 通气模式进行比较发现，SINE 通气模式显示出了更加高效的CO2排出以及血液氧合能力，明显改善了肺的换气功能及其顺应性，并显著降低了气道的平台压以及气道峰压。SINE 的通气模式在通气过程中对于气道压力分布的优化，可以减轻肺的机械性损伤，减少PPCs 的发生。这一科学依据也对以后发明新的呼吸机以及优化通气模式提供了理论基础。今后对于专门从事微创肺手术的中心可能会将LPVS 贯穿到整个围手术期，结合生理学、呼吸力学等多学科的知识将患者术后ALI 的风险降至最低。

4 小结与展望

机械通气应在提供足够氧合的同时，避免肺泡过度扩张和反复性肺泡塌陷以最大程度地减少医源性肺损伤。LPVS 不仅是小潮气量通气的同义词，其还涉及PEEP、较低的FiO2、肺复张操作、通气模式的选择和通气压力的优化[44]。LPVS 应从OLV延伸到整个机械通气期间。胸科手术患者的最佳围手术期管理应该包括从插管到拔管再到术后即刻的肺保护，最大程度减少术后ALI 和PPCs 的发生[45]。胸科手术OLV 期间的LPVS 经常被推荐用于减少PPCs。然而，关于在OLV 期间应用LPVS 对肺叶切除术后远期并发症的试验数据有限，后续可开展相关方面的质量较高的大样本随机对照研究。

随着临床监测的精准和优化，未来可以选用更好的监测指标来反映VATS 患者重要器官功能保护和关乎临床麻醉安全质量控制的肺部结局。此外OLV 过程中还可能造成术中脑氧饱和度的下降，对术后认知功能障碍也会产生影响。合理的LPVS不仅可以减少PPCs，对再次气管插管率，非计划转入ICU 率和住院时长以及术后认知功能都有重要影响。LPVS 是胸科手术中加速康复外科（Enhanced recovery after surgery，ERAS）重要的一环。但是，要真正贯彻落实胸科手术ERAS 理论，还需要多学科多团队的密切配合。围术期机械通气专家共识和相关指南中仍然有许多未解决的关键问题，且目前缺乏OLV 期间LPVS 的简单可操作的标准化实践指南，需要大规模的临床试验来形成基于证据的OLV 期间胸科麻醉临床实践指南。