不同潮氣量對急性呼吸窘迫綜合征病人肺損傷的影響

金 芳，劉 龍，彭 媛

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是急性呼吸衰竭最常見的類型，其病死率仍居高不下[1-2]。機械通氣是ARDS主要的支持治療手段，由于ARDS存在肺泡塌陷和肺損傷不均一性，不當?shù)臋C械通氣可導(dǎo)致不同區(qū)域肺泡萎陷和過度膨脹，研究[3-4]顯示小潮氣量(VT)通氣能夠降低ARDS病人的病死率。由于部分中重度ARDS病人存在更多的肺泡塌陷；研究[5]顯示，即使采用6 mL/kg.IBW(.IBW為以理想體質(zhì)量計算)VT通氣，仍有病人存在肺泡過度膨脹，肺泡灌洗液炎癥介質(zhì)表達水平明顯升高。有研究[6-7]將這部分病人的VT進一步降低可減少肺泡過度膨脹，減輕肺損傷。而對于肺順應(yīng)性≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的ARDS病人[4]，小VT通氣并不能進一步降低肺應(yīng)變，而且可能出現(xiàn)肺不張、鎮(zhèn)靜劑用量增加等不良反應(yīng)[8]。因此，ARDS病人VT的設(shè)置需考慮肺泡塌陷程度和呼氣末肺容積。肺應(yīng)變是VT與呼氣末肺容積的比值[9]，對于高肺應(yīng)變(>0.27)機械通氣的ARDS病人，其肺內(nèi)炎癥介質(zhì)的表達明顯高于低應(yīng)變病人，且肺應(yīng)變大小與肺內(nèi)炎癥介質(zhì)的表達水平顯著相關(guān)[10]。因此，同一VT并不適合所有ARDS病人，將應(yīng)變用于指導(dǎo)ARDSVT的設(shè)置可能更合理。本研究以機械通氣的ARDS病人為研究對象，觀察不同VT對ARDS病人肺損傷的影響。現(xiàn)作報道。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2014年9月至2015年6月入住昆山市第一人民醫(yī)院ICU，血流動力學(xué)穩(wěn)定、并行有創(chuàng)機械通氣的早期ARDS病人。納入標準：(1)年齡18～85歲，性別不限；(2)需要氣管插管或氣管切開行有創(chuàng)機械通氣的早期ARDS病人(發(fā)病時間<72 h)；(3)符合2012 ARDS柏林診斷標準[1]。排除標準：(1)血流動力學(xué)不穩(wěn)定；(2)嚴重心、肝、腎等臟器功能衰竭；(3)慢性阻塞性肺疾病病人；(4)吸入氣中的氧濃度分數(shù)(FiO2)需<80%以維持血氧飽和度(SpO2)>88%的病人；(5)妊娠、腫瘤終末期；(6)存在氣道漏氣；(7)正在進行其他臨床實驗者。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，獲得病人家屬的知情同意，符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)標準。

1.2 方法

1.2.1 實驗準備 病人取仰臥位，監(jiān)護儀(PHILIPS MP60型，荷蘭)持續(xù)監(jiān)測心電圖、心率(HR)。應(yīng)用瑞芬太尼及咪唑安定或丙泊酚充分鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜，維持Ramsay評分6分。氣管插管或氣管切開管接GE呼吸機(GE Engstr?mCarestation，美國)進行機械通氣，通氣模式為容量控制通氣，根據(jù)ARDSnet的PEEP/FiO2表調(diào)節(jié)呼氣末正壓(PEEP)和FiO2，維持SpO2在88%以上，其余設(shè)置[呼吸頻率(RR)、VT、吸氣時間等]按臨床醫(yī)生根據(jù)病人實際情況設(shè)定。

1.2.2 病人分組 基礎(chǔ)機械通氣的條件下，通過呼吸機監(jiān)測面板記錄VT、氣道平臺壓(Pplat)、PEEP，利用公式計算呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性(C)=VT/(Pplat-PEEP)。以C=0.6 mL·cmH2O-1·kg-1作為分界點，將病人分為2組，其中C≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人為C≥0.6組，C<0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人為C<0.6組。

1.2.3 實驗流程 在基礎(chǔ)機械通氣的條件下通過GE呼吸機中的FRCinview功能測定呼氣末肺容積(EELV)[11-12]。隨后在不同VT(6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBW)下進行機械通氣(其余參數(shù)設(shè)置不變)，每個VT下機械通氣穩(wěn)定后通過GE呼吸機中的FRCinview功能測定EELV。最后在基礎(chǔ)機械通氣的條件下，將PEEP設(shè)置為0(其余參數(shù)設(shè)置不變)，測定EELV，此時所得值即為功能殘氣量(FRC)。實驗過程中病人出現(xiàn)如下情況時需終止實驗：(1)RR/VT(呼吸淺快指數(shù))>105次·分-1·升-1)；(2)RR<8或>35次/分；(3)HR>140次/分或變化≥20%，或有新發(fā)的心律失常；(4)SpO2<88%；(5)收縮壓>180 mmHg或<90 mmHg；(6)Pplat≥30 cmH2O。

1.2.4 觀察指標 (1)一般情況：記錄病人的一般情況，包括身高、IBW、急性生理與慢性健康評分Ⅱ (APACHE Ⅱ評分)、Murray評分等。(2)在基礎(chǔ)機械通氣時需監(jiān)測并記錄如下指標：①呼吸力學(xué)，通過呼吸機監(jiān)測面板記錄RR，VT、氣道峰壓(Ppeak)、Pplat、PEEP，利用公式計算C=VT/(Pplat - PEEP)；②EELV及肺應(yīng)變，通過呼吸機測量EELV，利用公式計算肺應(yīng)變=VT/EELV[13]；③FRC，通過呼吸機測量FRC。(3)不同VT(6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBW)機械通氣時需監(jiān)測、記錄如下指標：①呼吸力學(xué)，通過呼吸機監(jiān)測面板記錄RR、VT、Ppeak、Pplat，PEEP，利用公式計算C=VT/(Pplat-PEEP)。②EELV及肺應(yīng)變，通過呼吸機測量EELV，利用公式計算肺應(yīng)變=VT/EELV[13]。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用t檢驗、方差分析、q檢驗、χ2檢驗及相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 一般情況 行機械通氣的ARDS病人19例，C≥0.6組9例，C<0.6組10例。C≥0.6組在VT=12 mL/kg.IBW時有1例病人因Pplat≥30 cmH2O而終止實驗，C<0.6組在VT=8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBW時共有1例、6例、8例病人因Pplat≥30 cmH2O而終止實驗。2組病人性別、年齡、PaO2/FiO2、APACHEⅡ評分、Murray評分等差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；在基礎(chǔ)機械通氣情況下PEEP、VT差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，C、FRC、EELV、肺應(yīng)變差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)(見表1)。隨著呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的增加，EELV逐漸增加，且兩者呈顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.488，P<0.05)。

表1 病人的一般情況比較

*示Fisher確切概率

2.2 不同VT對ARDS病人氣道壓力的影響 隨著VT的增加，Ppeak和Pplat均逐漸增加，Pplat均≤30 cmH2O。與6 mL/kg.IBWVT相比，8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW和12 mL/kg.IBWVT的Pplat差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。與C≥0.6組病人相比，C<0.6組病人的Pplat在不同VT下均明顯升高(P<0.05～P<0.01)，PEEP差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(見表2)。

表2 不同VT對ARDS病人氣道壓力的影響

注：與VT= 6 mL/kg.IBW比較*P<0.05

2.3 不同VT與ARDS病人肺應(yīng)變變化的關(guān)系 當VT由6 mL/kg.IBW逐漸增加至12 mL/kg.IBW時，EELV差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但C<0.6組病人較C≥0.6組病人在6 mL/kg.IBW及8 mL/kg.IBWVT通氣時的EELV降低(P<0.05和P<0.01)；與C≥0.6組病人相比，C<0.6組病人呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性明顯降低(P<0.05)(見表3)。隨著VT的增加，肺應(yīng)變由(0.31±0.27)逐漸增加至(0.52±0.46)，且肺應(yīng)變與VT呈顯著正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為0.978，P<0.01)。肺應(yīng)變≥0.27的病人比例呈增加趨勢，但各VT下肺應(yīng)變≥0.27的病人比例差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(見表3)。

對于C≥0.6組病人，當VT由6 mL/kg.IBW逐漸增加至12 mL/kg.IBW時，肺應(yīng)變≥0.27的病人比例由11.1%逐漸升至62.5%，而C<0.6組病人則由60.0%逐漸升至88.9%。與C≥0.6組的病人相比，C<0.6組的病人在6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBW和10 mL/kg.IBWVT通氣時，肺應(yīng)變≥0.27的病人比例增加，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，在12 mL/kg.IBWVT通氣時差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。在C≥0.6組的病人中，6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBWVT通氣時肺應(yīng)變<0.27，10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBWVT通氣時肺應(yīng)變>0.27(見表3)。與6 mL/kg.IBW VT相比，8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW VT的肺應(yīng)變差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而與12 mL/kg.IBW VT的肺應(yīng)變差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。C<0.6組的病人中，與6 mL/kg.IBW VT相比，8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW和12 mL/kg.IBW VT的肺應(yīng)變差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，且均>0.27(見表3)。

表3 不同潮氣量對病人肺應(yīng)變相關(guān)指標的影響

注：與VT= 6 mL/kg.IBW比較*P<0.05

3 討論

目前臨床上對ARDS機械通氣治療采用小VT肺保護性通氣策略，但隨著研究的進展，發(fā)現(xiàn)小VT通氣不適合所有病人。其可能原因為對于部分病人即使采用6 mL/kg.IBW小VT通氣仍可產(chǎn)生嚴重的肺損傷，而另一部分病人小VT通氣不能進一步減輕肺損傷，卻可致鎮(zhèn)靜劑用量增加影響氣道自潔能力等，加重肺部病變。本研究發(fā)現(xiàn)，對呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的ARDS病人，在機械通氣時VT適當增加至8 mL/kg.IBW并不明顯加重肺損傷；而呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性<0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人即使用6 mL/kg.IBW VT通氣仍可致嚴重肺損傷。

3.1 肺應(yīng)變的計算方法 肺應(yīng)變?yōu)橹苯臃从撤谓M織力學(xué)變化的指標，有兩種計算方法[13]。如果把PEEP產(chǎn)生的容積(PEEPvolume)作為肺膨脹容積的一部分，即肺應(yīng)變=(VT+PEEPvolume)/FRC，GATTINONI等[14]在研究中采用此種計算公式；如果把PEEP產(chǎn)生的容積作為復(fù)張后肺容積的一部分，即肺應(yīng)變=VT/(FRC+PEEPvolume)。在ARDS病人中PEEP產(chǎn)生兩種效果，一方面可能促進肺復(fù)張增加功能殘氣量，另一方面可能導(dǎo)致肺泡過度膨脹，由于不同病人的肺可復(fù)張性不同，目前無法準確估算PEEP產(chǎn)生的肺應(yīng)變；采用前一種計算公式，在正常豬的研究得出肺應(yīng)變大于1.5～2時產(chǎn)生明顯肺損傷，而有研究[10]采用后一種計算公式，發(fā)現(xiàn)對于臨床ARDS病人，當肺應(yīng)變>0.27時肺損傷明顯加重。本研究中呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性不同的2組病人PEEP無明顯差異，肺應(yīng)變的估算采用后一種計算公式。

3.2 肺應(yīng)變較平臺壓能更準確的反映肺損傷 氣道平臺壓受胸壁順應(yīng)性、腹腔內(nèi)壓等影響，目前沒有統(tǒng)一的安全限值[15]，臨床上把平臺壓控制在30～35 cmH2O以下以減輕肺損傷。本研究中，所有病人的平臺壓均在30 cmH2O以下，但部分病人肺應(yīng)變已遠遠超過0.27。這個結(jié)果提示，當PEEP不變，在保證平臺壓小于30 cmH2O的情況下適當增加VT并不安全，應(yīng)結(jié)合肺應(yīng)變來設(shè)置VT。

3.3 6 mL/kg.IBW VT通氣仍可導(dǎo)致肺損傷 應(yīng)變集中使ARDS病人更易發(fā)生肺損傷。ARDS病人機械通氣時實變和塌陷區(qū)域邊緣正常通氣肺組織承受的應(yīng)變明顯增加。對于健康肺，當力作用于肺的纖維結(jié)構(gòu)時，每一區(qū)域產(chǎn)生相似的應(yīng)變。ARDS肺實質(zhì)具有明顯的不均一性，存在肺不張和實變，且不同病變類型肺不張的部位、程度不同[16-18]。塌陷和實變區(qū)域邊緣正常通氣的肺組織額外承受原本實變或塌陷區(qū)域承受的應(yīng)變，造成該部分肺組織應(yīng)變增加。MEAD等[19]用理論模型說明，若兩個區(qū)域的肺容積比值由10∶10變?yōu)?0∶1，則保持開放區(qū)域的應(yīng)變增加4.5倍，稱為應(yīng)變集中，應(yīng)變集中將產(chǎn)生危害性應(yīng)變，加重肺損傷。本研究納入的均為ARDS病人，其在6 mL/kg.IBW VT通氣時，對應(yīng)的肺應(yīng)變?yōu)?.31±0.27，已經(jīng)超出了安全限制(0.27)，提示ARDS病人由于存在應(yīng)變集中易發(fā)生肺損傷。對于肺應(yīng)變>0.27的病人，可能需要進一步降低VT以減輕肺損傷。

3.4 VT對不同呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的ARDS病人肺損傷的影響不同 本研究結(jié)果顯示，對呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性降低程度較小的ARDS病人，適當增加VT至8 mL/kg.IBW時肺損傷無明顯加重；而呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性明顯降低的病人，即使用6 mL/kg.IBWVT通氣仍有嚴重肺損傷。既往有研究[4]發(fā)現(xiàn)，對肺順應(yīng)性降低不明顯的ARDS病人，給予6 mL/kg.IBW小VT通氣反而增加病死率，可能與高碳酸血癥、鎮(zhèn)靜劑用量增加等有關(guān)。而肺順應(yīng)性明顯降低的病人，進一步降低VT可減輕肺損傷[7]。因此，結(jié)合我們的研究結(jié)果，對于呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人，以6 mL/kg.IBW VT通氣出現(xiàn)小VT引起的不良反應(yīng)時，可將VT適當放寬到8 mL/kg.IBW。而呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性<0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人需進一步降低VT以減輕肺損傷。有研究[20]將肺應(yīng)變用于滴定ARDS病人VT，發(fā)現(xiàn)其較傳統(tǒng)機械通氣有明顯優(yōu)勢。因此，為更好地指導(dǎo)ARDS治療，需將肺應(yīng)變的概念應(yīng)用于機械通氣[10，21]。

總之，過大的肺應(yīng)變是導(dǎo)致肺損傷的本質(zhì)，對于ARDS病人機械通氣時設(shè)置的VT越大，肺應(yīng)變越大，當>0.27時肺損傷明顯加重。對呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性降低程度較小的病人適當增加VT并不明顯增加肺應(yīng)變，且<0.27，提示沒有明顯增加肺損傷，而呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性明顯降低的病人即使用6 mL/kg.IBW小VT通氣肺應(yīng)變>0.27仍可致肺損傷。所以，臨床上以肺應(yīng)變?yōu)閷?dǎo)向的VT設(shè)置或許能給ARDS病人帶來希望。