單肺通氣中應用呼氣末正壓通氣的原因及進展＊

于詠婧 綜述，岳子勇 審校

（哈爾濱醫科大學第二附屬醫院麻醉科，哈爾濱 150086）

單肺通氣（one-lung ventilation，OLV）技術是胸外科手術常用的通氣方式，是指患者經支氣管導管僅利用非手術側肺進行通氣的方法，主要目的是隔離患側肺，防止液性分泌物流入健側，但這一非生理通氣方式給患者帶來的負面影響也是不可忽視的。由于術側肺萎陷、缺血缺氧、術中牽拉擠壓、肺循環血流的重新分布、高氣道壓力和麻醉方法等因素的影響，會造成肺炎性反應、肺內分流增加、動脈氧合下降，以致術后長時間不能脫機拔管，出現術后肺感染等。為預防這些問題近年來在OLV中越來越多的應用呼氣末正壓通氣（positive end-expiratory pressure，PEEP）。PEEP是指在呼氣相通過人為的措施使氣道壓力及肺泡壓高于大氣壓力的一種通氣輔助模式，可將原來萎陷的氣道和肺泡張開恢復其氣體交換功能從而減少肺內分流，提高動脈血氧分壓（arterial oxygen tension，PaO2），降低吸入氣的氧濃度。本綜述將闡明在OLV中采用PEEP的原因及臨床應用。

1 應用PEEP的原因

1.1 低氧血癥 低氧血癥是OLV中嚴重的并發癥，其發生率約占胸科手術的1%。為了預防低氧血癥的發生以及提高血氧飽和度，傳統上提倡在OLV時吸入100%的純氧，使通氣側肺通過盡可能多的血流，減少術后惡心，提高周圍的氧合以降低傷口感染的發生率［1-3］，但是較高的吸入氧濃度（fraction of inspired oxygen，FIO2）可能引起肺不張，而且有研究表明提高的這部分氧濃度在預防胸科手術患者出現細胞氧化損傷及術后急性肺損傷（acute lung injury，ALI）方面收效甚微。

組織內高氧可以觸發活性氧（radical oxygen species，ROS）的釋放，而ROS可以使炎性反應持續發生。在胸外科手術OLV期間發現了ROS，且有研究表明，有基礎疾病的肺臟可能更容易受到組織高氧帶來的損傷。盡管在ALI和急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress，ARDS）的患者中FIO2與氧合所致肺損傷之間的關系還未明確，但在臨床工作中選用的FIO2基本小于等于60%。因此，目前為預防組織高氧帶來的一系列問題，一般在術中使用能夠維持患者良好動脈氧合的最低FIO2。

使用PEEP就是為了解決OLV時可能出現的低氧血癥，提高氧合以及避免較高的FIO2帶來的組織內高氧。PEEP使呼氣末呼吸氣道內壓力大于大氣壓力即增加功能殘氣量從而改善通氣血流比，有助于改善肺換氣功能，有效的糾正換氣性低氧血癥。達到與高FIO2相似的提高氧合的效果并有效地避免了高氧帶來的組織損傷。

1.2 ALI 胸科術后出現的ALI可能因為OLV期間選擇的通氣模式不同而有所加劇或是改善。基礎肺疾病，前期接受的治療，手術的類型，以及應用OLV等都可能增加胸外科手術患者出現ALI的風險［4-5］。雖然目前認為圍術期出現ALI的原因是多方面的，但肺的過度膨脹以及由于機械壓力造成肺的反復膨脹與回縮已被確認與ALI有關。大量關于ALI／ARDS的動物實驗表明高容量高壓力的通氣會導致肺泡的彌散性損傷，這種損傷伴隨著毛細血管通透性增加，肺水增加，產生高蛋白性肺水腫，觸發炎性反應以及釋放細胞因子［6-8］。

1.2.1 高容量 高容量通氣可能會造成易感患者出現ALI。研究證明在OLV期間，大潮氣量能夠很好地提高PaO2，為了更有效地避免低氧血癥，所以指南曾推薦在OLV階段的潮氣量應與雙肺通氣時相同（為Vt=8～12mL／kg）。但隨后證明，OLV期間實際的氧化應激是與切除肺葉組織的范圍和OLV的持續時間有關。基于以上的實驗研究結果，如今的保護性通氣（protective lung ventilation，PLV）推薦為潮氣量最大為Vt=6mL／kg，保持氣道平臺壓在20cm H2O以下。不僅如此，PLV中加入5～10cm H2O的PEEP來預防肺不張，減少機械壓力帶來的損傷，解決體位、肌松和OLV帶來的問題。事實上許多的臨床試驗也都證明了PLV對ALI／ARDS患者有益處。

Fernandez-Perez等［9］回顧性分析了170例肺臟切除術的病例，收集整理OLV期間應用潮氣量大小的數據。發現術后ALI／ARDS及呼吸衰竭的發生率均為9%，而這些患者術中均應用了較大的潮氣量（平均為Vt=8.3mL／kg）。多變量邏輯回歸分析表明術中應用大潮氣量的通氣模式和輸入大量的液體是發生ALI、ARDS的危險因素，但PEEP的作用在此次研究中并未提及。

Schilling等［10］研究了在OLV中潮氣量分別為5mL／kg和10mL／kg的兩組胸外科手術患者，發現相對于大潮氣量組進行小潮氣量通氣的患者發生肺泡炎癥較少，且腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和可溶性細胞間黏附因子的釋放都有所減少。另外在大潮氣量組中抗炎因子白細胞介素（IL）-10是欠表達的。值得注意的是，該實驗在TLV時用了3cm H2O的PEEP，而在OLV時卻沒有應用PEEP。

1.2.2 高壓力 高壓力也是造成ALI的一項重要因素。Licker等［11］定義了一個名為“通氣高壓指數”的測量方法，即由壓力大于10cm H2O的吸氣平臺壓和OLV的持續時間計算得出。發現術后出現ALI患者的通氣高壓指數2倍高于沒有出現ALI的患者。而且，回顧性分析發現190例肺葉切除術的患者中，術中出現吸氣峰壓持續高于40cm H2O的患者中42%出現了ALI。隨后，對879例開胸術后出現ALI的患者進行了相關性因素分析，認為術中高吸氣峰壓是出現早發型ALI的重要因素。

多項實驗研究都表明高容量與高氣道壓力是造成ALI的重要因素。由于適當的應用PEEP可以實現大潮氣量所達到的提高氧合的作用，且又避免了OLV時大潮氣量造成高氣道壓力的不良影響，因此在OLV時常應用小潮氣量加PEEP的PLV通氣模式來避免高容量高壓力所產生的ALI。

2 臨床OLV時PEEP的應用

由于OLV期間需要側臥位，通氣側肺會遇到一些其他手術中沒有的情況，比如受到重力作用導致的胸腔壓縮，肺不張以及潛在的氣道壓升高的危險，因此胸科手術的患者面臨更多的威脅。PEEP的應用可以預防肺不張，改善分流，而且還可以使小潮氣量通氣變得安全可行。之前的實驗研究發現，在非肺臟手術中小潮氣量通氣策略的應用可能導致肺不張，以及后續產生的低氧合、炎癥反應、感染、ALI等。因此，基于以上的研究許多人建議將PEEP應用在小潮氣量的通氣模式中。一個重要的臨床課題就是小潮氣量和PEEP之間的相互作用，通過不斷的調整PEEP和潮氣量使其能達到一個最佳的組合以實現產生最小的肺損傷并能維持肺復張作用［12］。

2.1 PEEP與小潮氣量的聯合應用 Choi等［13］進行的實驗研究，將實驗對象選定為手術時間至少5h的患者，將他們隨機分成兩組，即保護組與非保護組。保護組的通氣模式為：潮氣量6mL／kg并加10cm H2O的PEEP；非保護組的通氣模式為：潮氣量12mL／kg，不加PEEP（zero end-expiratory pressure，ZEEP）。較之保護組，非保護組出現了促凝血的改變以及潛在性的氣道內纖維蛋白沉積。其他人也發現應用非保護組通氣的患者髓過氧化物酶的釋放增加［13］。

類似的研究也出現在食管手術中，研究人員將實驗對象分為兩組，在OLV期間通氣模式分別為傳統的Vt=9mL／kg，ZEEP和保護性的 Vt=5mL／kg，5cm H2O 的PEEP［15］。研究表明，PLV組在OLV結束時及術后18h炎癥因子IL-1、IL-6、IL-8的釋放水平相對另一組較低，而且能提高氧合縮短術后機械通氣的時間。

但是有學者卻得到了不同的結論，他們將研究對象選定為需要進行時長3h內的開胸或開腹手術患者，分為兩組，應用大潮氣量的通氣模式（Vt=12～15mL／kg，ZEEP）和PLV的通氣模式（Vt=6mL／kg，10cm H2O PEEP）。但是發現在炎癥因子的釋放方面并無差別。Sang等［16］最新的實驗研究也得到了相左的結論，將研究對象選為胸腔鏡下進行肺臟手術的患者，發現應用大潮氣量（Vt=10mL／kg，ZEEP）較之小潮氣量的兩組（Vt=6mL／kg，ZEEP 與 Vt=6mL／kg，10cm H2O PEEP）有較高的氧合指數，且低氧血癥的發生率較低。雖然大潮氣量組在OLV時有較高的氣道壓力但卻沒有增加引起肺損傷的概率。Ahn等［17］也發現在胸腔鏡手術中，采用傳統的通氣模式（Vt=10mL／kg，FIO21.0，ZEEP）較之保護組（Vt=6mL／kg，FIO20.5，PEEP 5cm H2O）有更好的氧合，且兩組之間在炎癥因子的釋放以及術后氧合指數等方面并無差別。

2.2 最佳PEEP值的探索 目前認為在OLV時應用5cm H2O的PEEP是使用的最佳方式，這樣可以使通氣側萎陷的肺泡細胞擴張。已經證實了這種方式的成功應用能提高OLV時的氧合，減少心臟指數及降低血壓［18-19］。在動物試驗的研究中發現，應用6cm H2O的PEEP得到了更多的益處，例如由于衰減因子的釋放可以改善肺臟動力學［20］。

Rozé等［21］最近通過對88例胸手術的患者進行研究，發現在相同的氣道平臺壓下，大潮氣量小PEEP組（Vt=8mL／kg，5cm H2O PEEP）較之小潮氣量大PEEP組（Vt=5mL／kg，達到與基礎氣道平臺壓相一致時的PEEP值，平均為9cm H2O的PEEP）更有利于提高氧合。

對于不同的患者應用PEEP會有不同的反應，而且變化較大。Hoftman等［22］通過實驗研究想了解OLV時PEEP所起的作用并尋找到最佳的PEEP值以此來優化OLV時的通氣模式。發現PEEP只能將29%的患者的氧合提高20%，而對其他71%的患者卻沒此作用。相較這兩部分患者發現各項指標并沒有明顯差異，只是在OLV時兩組的潮氣量有統計學差異，對PEEP有反應組和無反應組分別為Vt=6.6mL／kg和Vt=5.7mL／kg。

一些實驗研究關注了外源性PEEP和它與氧合效用之間的聯系，這種外源性PEEP能使肺的靜態順應性曲線有較低的拐點。他們發現外加的5cm H2O PEEP只使14%的患者的氧合提高了20%以上，65%的患者沒有變化，而其余21%的患者氧合反而下降了20%以上。更進一步的研究發現當外加的5cm H2O PEEP能使呼氣末壓力的平臺移向了肺靜態順應型曲線的拐點即降低了PEEP的拐點時，能夠提高氧合。相反的，如果外源性的PEEP使呼氣末壓力的平臺越過了肺靜態順應型曲線的拐點即增高了PEEP的拐點時，氧合情況有所惡化。盡管如此，這種方式還是能提高一部分患者的氧合，也許還能減少對高FIO2的需求以及所帶來的潛在氧合損傷。

Michelet等［23］通過對豬應用不同的PEEP值，也贊同最佳PEEP的說法。他們發現5cm H2O PEEP和10cm H2O PEEP可以提高氧合并且能保持肺復張的作用，但是15cm H2O PEEP卻會使肺臟過度膨脹并且增加肺內分流。同樣的，Maisch等［24］提出只有在肺復張之后才能發現最適宜的PEEP，因為這時可以以所達到的最大肺順應性為理論根據。這時應用的最佳PEEP能最大程度的增加有效擴張肺泡數量以及減少死腔量。Lachmann等［25］的研究闡明了不宜應用過高PEEP的重要性，因為與傳統的PLV相比，高水平的PEEP更易引起細菌移位。

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