監控跨肺壓的肺保護通氣策略對犬ARDS模型肺損傷的影響

溫德良　肖銳　熊旭明

[摘要]目的 比較監控跨肺壓（PL）的肺保護通氣策略（控制PL）和傳統肺保護通氣策略（控制Pplat）分別在機控通氣和保留自主呼吸模式下對犬ARDS模型肺損傷的影響。方法 18只比格犬采用靜注油酸復制ARDS模型，隨機分為A組、B組、C組。肺保護通氣4 h后通過全肺CT掃描，根據三組的CT值判斷過度通氣區、正常通氣區、通氣不足區和閉合區，計算各充氣區的容積以及其占總肺容積的比例；胸活檢取肺組織，HE染色進行病理學評分。結果 C組的過度充氣區所占比例顯著高于A組和B組，肺損傷總分高于A組和B組，差異有統計學意義（P<0.05）。C組的中性白細胞浸潤和間質水腫評分高于A組和B組，肺不張評分低于A組和B組，差異有統計學意義（P<0.05）。結論 監控PL無論在自主呼吸還是機控呼吸狀態下，均能夠有效調控肺容量，減輕VILI。在保留自主呼吸時，單純監控Pplat不能有效調控肺容量，可導致肺組織過度充氣，加重肺損傷。

[關鍵詞]急性呼吸窘迫綜合征；肺保護通氣策略；平臺壓；病理學；呼吸機相關性肺損傷

[中圖分類號] R-332 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2016）07（a）-0004-05

[Abstract]Objective To compare the influence of lung protective ventilation strategy （LPVS） guided by PL and traditional LPVS on lung injury in a canine model of ARDS under the mode of controlled mechanical ventilation and spontaneous breath.Methods 18 beagle dogs were recruited to induct ARDS models by venous injection of oleic acid and were divided into group A，group B and group C.After 4 hours LPVS，CT scanning among the three groups was performed，and the regions of hyperventilation，normal ventilation，hypoventilation and closure were judged according to CT value，then the volume of each aerated region and its proportion to the total LV were calculated.Lung tissues were obtained by thoracotomy，HE staining was performed for pathological score.Results The proportion of hyperventilation region in group C was higher than that in group A and group B，the total score of lung injury in group C was higher than that in group A and group B，with significant difference （P<0.05）.The score of neutrophil infiltration and interstitial edema in group C was higher than that in group A and group B，the atelectasis score in group C were lower than those in group A and group B，with significant difference （P<0.05）.Conclusion Monitoring of PL in both autonomous breathing and respiratory control，can effectively control the lung capacity，reduce VILI.In the retention of spontaneous breathing，simply monitoring Pplat can not effectively control the lung capacity，which can lead to excessive inflation of the lung tissue and increase the lung injury.

[Key words]Acute respiratory distress syndrome；Lung protective ventilation strategy；Plateau pressure；Pathology；Ventilation-induced lung injury

隨著呼吸機模式的不斷改進，僅有不到20%的急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者直接死于不可逆性的缺氧，ARDS的主要死因為呼吸機相關性肺損傷（ventilation-induced lung injury，VILI）及其導致的多臟器功能障礙綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS），因此如何減輕VILI是臨床急需解決的問題[1]。傳統的肺保護通氣策略（lung protective ventilation strategy，LPVS）通過控制吸氣末平臺壓力（Pplat）來調控吸氣末肺容積，以減輕VILI，但在保留自主呼吸的情況下，單純監控Pplat并不能夠調控吸氣末肺容量，因此必須尋找一種新的肺保護通氣手段。從呼吸力學角度看，跨肺壓（PL）是最終決定肺容量的壓力因素，無論是在完全機控呼吸還是保留自主呼吸情況下，調控PL均可以控制吸氣末肺容量。理論上通過監控PL來控制吸氣末容積更為合理[2]，研究也證實，根據PL指導呼吸機通氣和肺復張，可改善肺氧合功能和肺順應性[3-4]，但能否有效減輕VILI，未見相關報道。本研究主要復制犬ARDS動物模型，通過監控PL指導呼吸機通氣（分別根據吸氣末PL和呼氣末PL設定潮氣量和呼氣末正壓），從病理和影像學角度比較傳統LPVS和監控PL的LPVS在機控呼吸和保留自主呼吸條件下對ARDS模型VILI的影響。

1材料與方法

1.1材料

普通級比格犬18只，體重（18.6±3.5）kg，均為雄性，普通喂養，由廣州醫科大學實驗動物中心提供（動物合格證號：粵Scxk2009-009）。

1.2動物準備和模型制備

麻醉成功后行氣管插管，機械通氣。右股靜脈置入中心靜脈導管，20 ml生理鹽水和油酸（0.1 ml/kg）經充分混合后，由中心靜脈導管緩慢注入，20 min注完。90 min后查動脈血氣，如PaO2/FiO2<200 mmHg并穩定30 min，說明ARDS模型復制成功。

1.3呼吸力學監測

經口在食道引導管引導下依次插入胃和食道囊管，囊管充氣后將壓力傳感器連接于PCLAB生物信號放大器和PowerLab 16導生理記錄儀。根據計算機實時監測波形調整囊管位置。插入的食道電極根據肌電圖的幅度進行定位，兩端肌電信號最大時固定電極。所有信號在Chart 5.2.1軟件支持下進行數據采集，信號采樣頻率為2000 Hz。實時監測氣道壓（Pao），食道壓（Peso），PL=Pao-Peso（圖1）。

1.4實驗分組

根據呼吸力學原理，在呼吸機控制通氣時，完全肌肉松弛的條件下，吸氣末平臺壓Pplat能較好地反映吸氣末PL[5]。預實驗也證實，PL與Pplat高度相關，通過相關回歸分析可得到以下方程，Pplat=1.0108 PL+9.8619。根據目前LPVS的推薦，控制吸氣末Pplat≤30 cmH2O，即相當于控制吸氣末PL≤20 cmH2O。18只比格犬分為3組，每組6只。A組（鎮靜組）：呼吸機控制通氣，應用鎮靜藥和肌松藥，使動物達到完全肌松狀態，控制Pplat=30 cmH2O（相當于吸氣末PL=20 cmH2O）；B組（控制PL組）：保留自主呼吸，控制吸氣末PL=20 cmH2O；C組（控制Pplat組）：保留自主呼吸，控制Pplat=30 cmH2O。呼吸機參數設置：使用Drager Savina呼吸機進行機械通氣，采用BIPAP模式，根據上述分組要求來設置高水平壓力（Phigh）、低壓水平（Plow，相當于PEEP），設定為保持呼氣末PL≥0 cmH2O，高壓持續時間為0.6 s，呼吸頻率（RR）為30次/min。

1.5 CT掃描

呼吸機通氣4 h，將實驗犬轉運至CT室，繼續原方案通氣。CT掃描參數：20 kV，230 mA，每層螺旋掃描時間為0.05 s，床速20 mm/s；層厚3 mm，由肺底至肺尖進行全肺掃描。使用國際通用的ImageJ軟件進行影像學分析[6]，并根據像素Hu值大小進行全肺充氣狀況分區，CT值≤-900 Hu為過度充氣區；-900 Hu-100 Hu為閉合區[6]。計算各充氣區的容積以及其占總肺容積的比例。

1.6肺組織病理學

實驗結束后將動物處死，從右上、中和下肺取肺組織放入10%甲醛溶液中固定，行病理學檢查，觀察肺損傷程度。采用Smith積分法[7]，對肺水腫、肺泡及間質炎癥、肺泡及間質出血、肺不張和透明膜形成進行半定量分析評分，無損傷記為0分，病變范圍<25%記為1分，病變范圍為25%～50%記為2分，病變范圍為50%～75%記為3分，變滿視野記為4分。總肺損傷評分為上述各項之和。每只動物觀察10個高倍視野，取其平均值。

1.7統計學處理

采用SPSS 18.0軟件對數據進行統計分析，計量資料以x±s表示，采用t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1肺HRCT和病理表現分析

2.1.1肺CT表現 肺部病變由三類病變組成，正常或接近正常的肺野位于仰臥位的腹側，磨玻璃陰影位于中間，實變影位于臥位的背側。斑片影、磨玻璃影及均勻一致的實變影這三類征象可在不同部位同時出現，病變范圍也不相同。各組實驗犬的CT均顯示病變具有不均一性的特點，病變在肺的上部較輕，肺底部重，腹側較輕，背部較重，呈重力依賴性。C組實驗犬肺CT實變影略多于其余兩組，A組和B組的CT表現無顯著差異（圖2）。

2.1.2肺組織病理改變 肺組織呈現不同程度的肺泡和肺間質水腫，少量肺泡腔內可見水腫液、血管周圍水腫、肺泡血，肺間質可見散在的紅細胞、巨噬細胞、淋巴細胞等浸潤和透明膜形成，以肺間質水腫、中性粒細浸潤和肺不張尤為明顯，可見肺泡間隔和肺小葉間隔增寬，肺泡壁結構尚完整，肺泡腔內可見水腫液充填，受重力影響，肺區域肺泡不張、萎陷。C組實驗犬肺組織間質水腫較重，中性粒細胞浸潤更明顯，A組和B組的肺組織病理表現無顯著差異（圖3）。

2.2各組肺不同充氣區所占比例的比較

C組的過度充氣區所占比例顯著高于A組和B組，差異有統計學意義（P<0.05）；閉合區所占比例有下降趨勢，但差異無統計學意義（P>0.05）；C組的正常充氣區和充氣不足區所占比例與A、B兩組比較，差異無統計學意義（P>0.05）；A、B兩組各充氣區所占比例比較，差異無統計學意義（P>0.05），提示同其他兩組比較，保留自主呼吸控制Pplat組更容易導致肺過度通氣區增加（表1）。

2.3各組肺損傷組織病理評分的比較

C組的肺損傷總分高于A組和B組，差異有統計學意義（P<0.05）；C組的中性粒細胞浸潤評分高于A組和B組，間質水腫評分高于A組，肺不張評分低于A組和B組，差異有統計學意義（P<0.05）；A組和B組的肺損傷總分和分類評分比較，差異無統計學意義（P>0.05），提示同其他兩組相比，保留自主呼吸控制Pplat組可加重肺損傷評分（表2）。

3討論

對VILI的深入認識和研究是對ARDS病例實施肺保護性通氣策略的基礎，早期認為VILI主要是壓力的損傷（氣壓傷，barotraumas），隨后認識到肺容量的變化是決定VILI的重要因素，因而提出容積傷（volume-traumas），到近期認為炎性反應是肺損傷的重要途徑，故提出生物傷（bio-traumas）[8]。目前認為氣壓傷實質上為容積性肺損傷，容積傷的形成主要與過大的吸氣末肺容積對肺泡上皮和血管內皮的過度牽拉有關，其是導致VILI的重要因素，因此，如何控制吸氣末肺容積是預防VILI的關鍵[9]。