ARDS患者呼氣末肺容積動(dòng)態(tài)變化及其相關(guān)性研究

宋邵華 王來(lái) 楊秀芬

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)以順應(yīng)性降低、肺容積減少以及通氣/血流比例嚴(yán)重失調(diào)為主要病理變化[1]，而肺泡塌陷導(dǎo)致功能殘氣量(functional residual capacity，F(xiàn)RC)減少，外源性呼氣末 正 壓(positive end expiratory pressure ，PEEP)的應(yīng)用，使得呼氣末肺容積(EELV)包括FRC以及肺容積增加量，換言之，EELV是基于一定PEEP水平下的功能殘氣量。ARDS患者的特征表現(xiàn)為不同程度的低氧血癥、呼吸力學(xué)改變和呼氣末肺容積(EELV)減少[2-4]。Engstr?m Care station呼吸機(jī)(GE Healthcare公司)采用改良的氮?dú)鉀_洗/沖洗技術(shù)(modified nitrogen washout/washin technique，EELV-N2)[5]，使得呼吸機(jī)治療患者無(wú)需中斷機(jī)械通氣即可測(cè)定FRC/EELV。本研究前瞻性觀察ARDS患者隨病程進(jìn)展，不同PEEP水平下的EELV的動(dòng)態(tài)變化以及與氧合指數(shù)、順應(yīng)性的相關(guān)性。

資料與方法

一、一般資料

2018年1月至2021年3月河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科收治的ARDS患者。本研究符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)本院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)(2018004002)，患者或家屬均簽署知情同意書(shū)。入選標(biāo)準(zhǔn)：符合ARDS診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]且氧合指數(shù)小于200 mmHg，入選時(shí)應(yīng)用有創(chuàng)呼吸機(jī)治療小于48 h。排除標(biāo)準(zhǔn)：年齡小于18歲、部分肺切除或瘺管導(dǎo)致氣道解剖異常、腫瘤患者、瀕?；驀?yán)重血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定患者、ARDS診斷超過(guò)48 h、應(yīng)用呼吸機(jī)治療大于或等于48 h、曾使用高頻振蕩通氣(HFOV)，高PEEP(PEEP超過(guò)20 cmH2O)、FiO2>0.8。

二、方法

1 研究方法

所有患者在入組第一天均采用容量控制的同步間歇指令通氣模式(Synchronized intermittent mandatory ventilation ，SIMV))通氣，限制吸氣壓力，設(shè)置潮氣量不高于6mL/kg預(yù)測(cè)體重(pbw)[7]。在每次測(cè)量開(kāi)始前，為了確保相同的檢查條件，患者安靜平臥至少15 min，避免吸痰、翻身刺激。參考鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜程度評(píng)估表(Richmond Agitation-Sedation Scale，RASS)，患者鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜深度目標(biāo)RASS -3至-4。

2 研究流程

(1) 準(zhǔn)備 記錄患者性別、年齡、生命體征及檢驗(yàn)、檢查結(jié)果，記錄入組時(shí)通氣參數(shù)(呼吸機(jī)模式、潮氣量、呼吸頻率、呼氣末正壓、吸氧濃度)、呼吸力學(xué)參數(shù)(氣道峰壓Ppeak、平臺(tái)壓Pplat、肺和胸壁的靜態(tài)總順應(yīng)性Cst)以及血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)

(2) 根據(jù)ARDS net PEEP和FiO2表格法設(shè)置高/低水平PEEP，參照低水平PEEP設(shè)置呼吸機(jī)參數(shù)PEEP及FiO2[8]

(3) EELV的測(cè)定

第一步：原PEEP水平下測(cè)量EELV:呼吸機(jī)參數(shù)不變，通氣至少15 min使得二氧化碳體積(VCO2)達(dá)到的穩(wěn)態(tài)狀態(tài)， FiO2增加或減少0.1，每次調(diào)整后需要大約20次呼吸、共計(jì)5 min完成一次EELV測(cè)定。

第二步：調(diào)整PEEP 為15 cmH2O，其余參數(shù)不變，測(cè)定EELV，方法同第一步。

第三步：下調(diào)PEEP為10 cm H2O測(cè)定EELV

第四步：PEEP降為5 cmH2O時(shí)測(cè)定EELV。

第一至第四步的試驗(yàn)方案在患者入組后第1、3、5、7天進(jìn)行。

根據(jù)Engstr?m Care station呼吸機(jī)設(shè)置，F(xiàn)RC程序運(yùn)行約10 min完成兩次FRC測(cè)量，自動(dòng)求平均值。如果FRC 程序的第二次測(cè)量值不在第一次測(cè)量值的25%以內(nèi)，曲線和數(shù)值將不會(huì)用作平均計(jì)算,被剔除，在下一個(gè)10 min內(nèi)FRC程序再次開(kāi)始運(yùn)行。

(4) 退出研究原因 研究期間符合氣管插管拔管指征、脫機(jī)拔管，自動(dòng)出院或死亡，機(jī)械通氣不能維持呼吸升級(jí)到ECMO，持續(xù)血液動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定不能耐受EELV的測(cè)量。

3 觀察指標(biāo)

(1) 基線數(shù)據(jù)：患者性別、年齡、體重、診斷、ARDS病因、急性生理學(xué)與慢性健康狀況評(píng)分系統(tǒng)Ⅱ(acute physiology chronic health evaluation scoring system Ⅱ，APACHEⅡ)評(píng)分、入組前機(jī)械通氣時(shí)長(zhǎng)、呼吸動(dòng)力學(xué)參數(shù)等。

(2) 記錄每日呼吸機(jī)參數(shù)設(shè)置、呼吸力學(xué)參數(shù)及動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果。

(3) 第1、3、5、7天(D1、D3、D5、D7)上午測(cè)定不同PEEP水平的EELV，根據(jù)患者預(yù)測(cè)體重計(jì)算EELV/pbw。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本研究中所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0軟件分析。呈正態(tài)分布計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。整個(gè)研究過(guò)程中在不同患者每個(gè)PEEP水平下隨時(shí)間的連續(xù)變量結(jié)果(順應(yīng)性、氧合指數(shù)、呼 氣 末 肺容 積)，以研究時(shí)間和患者個(gè)體為隨機(jī)因素,采用重復(fù)測(cè)量的方差分析。采用Spearman檢驗(yàn)計(jì)算EELV與氧合指數(shù)、順應(yīng)性的相關(guān)性。當(dāng)P<0.05時(shí)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、一般資料

收治ARDS患者40例，其中D3轉(zhuǎn)ECMO 1例、D5放棄治療2例和撤機(jī)3例，D7撤機(jī)4例,共計(jì)30例患者完成研究。30例患者中男性19例(63.3%)，女性11例(36.7%)；年齡43～81 歲，平均(62.3±13.8)歲。第一次EELV測(cè)定時(shí)氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)(120.76±19.20) mmHg。根據(jù)Berlin定義，中、重度ARDS分別為24例、6例。初始選擇的PEEP為(10.2±1.28) cmH2O。從開(kāi)始機(jī)械通氣到入組首次測(cè)量EELV的時(shí)間為2～46 h。

二、所有完成研究的患者氧合明顯好轉(zhuǎn)(見(jiàn)圖1)，順應(yīng)性呈上升趨勢(shì)(見(jiàn)圖2)，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖1 最佳PEEP下患者氧合指數(shù)注：圖中〇為離群值，☆為極值，兩者均未納入統(tǒng)計(jì)

圖2 最佳PEEP下患者順應(yīng)性注：圖中〇為離群值，未納入統(tǒng)計(jì)

三、患者第1天、第3天、第5天、第7天分別在15 cmH2O 、10 cmH2O、5 cmH2O 不同PEEP下EELV的測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。不同PEEP水平下，EELV隨著時(shí)間的推移, EELV成逐步上升趨勢(shì)，第1、3、5、7天各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)果(P<0.001)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，同一研究時(shí)間節(jié)點(diǎn)，隨PEEP水平升高，EELV逐步增加，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見(jiàn)圖3)。

表1 不同PEEP水平下

圖3 不同PEEP水平下EELV結(jié)果

四、最佳PEEP水平下EELV、EELV/pbw與順應(yīng)性Cst、氧合指數(shù)PaO2/FiO2結(jié)果(見(jiàn)表2)，部分時(shí)間節(jié)點(diǎn)，患者的順應(yīng)性與此時(shí)PEEP水平下的EELV以及EELV/pbw呈正相關(guān)。第1、3天順應(yīng)性與EELV的相關(guān)系數(shù)分別為r=0.835、r=0.596(P<0.01)，兩者存在正相關(guān)，且相關(guān)關(guān)系有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；第5 、7天順應(yīng)性與EELV的相關(guān)系數(shù)r=0.076和r=0.209,兩者正相關(guān)很弱，且P>0.05,無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；順應(yīng)性與EELV/pbw的相關(guān)性類似。而PaO2/FiO2與此時(shí)PEEP水平下的EELV及EELV/pbw均無(wú)相關(guān)性(見(jiàn)表3)。

表2 最佳PEEP下EELV、EELV/pbw與Cst、PaO2/FiO2結(jié)果

表3 最佳PEEP下EELV、EELV/PBW與Cst、PaO2/FiO2相關(guān)性分析(r/p)

討 論

眾所周知，ARDS主要的病理生理改變是肺泡毛細(xì)血管通透性增加,引起間質(zhì)和肺泡水腫,導(dǎo)致功能殘氣量減少,肺順應(yīng)性降低,進(jìn)而動(dòng)脈氧分壓(PaO2)降低,分流比值及生理死腔增加。PEEP是糾正低氧血癥的重要手段之一，雖然不會(huì)改變FRC(無(wú)論是肺源性還是非肺源性ARDS)[9]，但是會(huì)對(duì)EELV造成影響。對(duì)于ARDS患者PEEP狀態(tài)下的EELV變化知之甚少。本研究采用改良的氮多重呼吸洗脫(NMBW)技術(shù)，對(duì)急性呼吸窘迫綜合征患者進(jìn)行為期7天的EELV檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)隨時(shí)間的推移EELV逐步上升。ARDS患者殘氣量、肺順應(yīng)性等肺力學(xué)降低導(dǎo)致動(dòng)脈氧分壓(PaO2)或氧合指數(shù)下降，但是在急性肺損傷動(dòng)物研究中，EELV與PaO2的相關(guān)性較弱[4]，Bikker研究也發(fā)現(xiàn)EELV和PaO2/FiO2之間的相關(guān)性僅在16名主要肺部損傷患者的亞組中存在[10]。Kalenka雖然發(fā)現(xiàn)EELV與PaO2/FiO2之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的相關(guān)性，但相關(guān)性很弱，相關(guān)指數(shù)r僅為0.31[2]。而我們的研究中， ARDS患者的EELV與PaO2以及PaO2/FiO2均無(wú)相關(guān)性，這可能與ARDS的異質(zhì)性有關(guān)。ARDS病因和病理改變的異質(zhì)性，使不同患者的胸內(nèi)壓不同，外源性ARDS由于胸壁彈性阻力增加、整個(gè)呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性下降但肺順應(yīng)性下降可能并不明顯，而內(nèi)源性ARDS由于肺順應(yīng)性下降明顯，順應(yīng)性的改變也會(huì)導(dǎo)致PEEP水平下的EELV變化[11]。本研究通過(guò)Engstrom呼吸機(jī)自動(dòng)顯示的肺和胸壁的靜態(tài)總順應(yīng)性(Cst)，發(fā)現(xiàn)ARDS患者的順應(yīng)性明顯下降，經(jīng)過(guò)積極治療后順應(yīng)性呈上升趨勢(shì)，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可能與肺與胸壁順應(yīng)性混雜有關(guān)。同時(shí)大部分時(shí)間節(jié)點(diǎn)，患者的靜態(tài)總順應(yīng)性與此時(shí)PEEP水平下的EELV呈正相關(guān)，雖然相關(guān)性很弱。這也是首次報(bào)道ARDS患者呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性與EELV的相關(guān)性。

既往的研究，在動(dòng)物模型和患者中均顯示EELV對(duì)PEEP的依賴[4, 10, 12-13]。本研究進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，同一研究時(shí)間節(jié)點(diǎn)，隨PEEP水平升高，EELV逐步增加，這與之前Bikker的結(jié)果類似[10]。理論上PEEP的增加會(huì)導(dǎo)致EELV的顯著增加，但是在設(shè)定潮氣量不變的情況下，增加PEEP，EELV增加的幅度會(huì)減少、甚或不再增加。這時(shí)可能提示肺泡過(guò)度膨脹、而不是復(fù)張[2, 13]。本研究也發(fā)現(xiàn)PEEP從5 cmH2O到10 cmH2O EELV增加的幅度，遠(yuǎn)大于從10 cmH2O到15 cmH2O增加的幅度。在肺損傷模型研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RC或EELV可以反映PEEP導(dǎo)致的肺泡通氣增加和肺組織的復(fù)張，是一個(gè)更敏感的指標(biāo)[13-14]。這意味著，在肺保護(hù)性通氣方面，單純采用氧合來(lái)選擇通氣方式似乎不妥， EELV可能為確定最佳PEEP或最佳通氣方式，提供更好的方法。

雖然ARDS更多的表現(xiàn)為低氧血癥、治療圍繞低氧的糾正，但是更應(yīng)該關(guān)注呼吸力學(xué)。利用氮多重呼吸洗脫(NMBW)技術(shù)，急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)患者EELV的測(cè)定是可靠的，可為危重患者床邊肺張力的計(jì)算提供數(shù)據(jù)，進(jìn)而指導(dǎo)個(gè)體化肺部保護(hù)治療，比如潮氣量設(shè)定、PEEP的滴定等。