圍術期肺保護性通氣策略實施要則

石學銀 張成密

術后肺部并發癥（postoperative pulmonary complications，PPCs）嚴重影響患者的預后，機械通氣肺損傷（ventilator-induced lung injury，VILI）是術后肺部并發癥發生的重要因素之一。肺保護性通氣策略是減輕VILI的核心舉措，本文從潮氣量、呼氣末正壓（positive end expiratory pressure，PEEP）和肺復張的三大傳統核心要素出發，進一步闡述新近研究發現的驅動壓（driving pressure，ΔP）、跨肺壓、呼吸做功和允許性肺不張在減輕VILI中的作用，旨在為減輕VILI和降低PPCs發生率方面提供新思路，以加速患者術后康復。

1 肺保護性通氣的研究意義

PPCs是導致患者術后住院時間延長、醫療費用增加和病死率上升的重要原因之一，占麻醉、外科圍術期風險的較大比例，嚴重影響患者的預后［1］。PPCs患者的30 d病死率高達40%。PPCs主要包括肺不張、低氧血癥、氣胸、肺部感染、呼吸衰竭、胸膜滲出、肺水腫、急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）、肺栓塞等，VILI是導致PPCs高發的重要因素之一［1］。

肺保護性機械通氣策略被認為是減輕VILI、降低PPCs發生率的強有力舉措。近5年肺保護性通氣策略研究成為圍術期醫學關注的重點問題之一，表現為被SCI收錄的論文超過2 000篇，中文期刊刊載論文超過600篇，且每年以約10%的速度遞增。隨著研究的進展，一系列保護性措施的不斷實施，在降低VILI發生率方面具有一定的成效，但PPCs發生率仍居高不下，推測其可能與患者自身的肺部情況差異、PPCs評估標準不一致、肺保護性通氣策略的關注側重點不同等多因素有關。因此，探尋有效降低VILI的策略對加速患者術后康復、節約醫療資源和改善患者預后意義重大，具有重要的經濟效益和社會價值。

2 VILI的主要機制

VILI的主要機制包括過大潮氣量致肺容積傷、過高氣道壓力致肺氣壓傷、肺不張導致肺萎陷傷和后期炎性反應性的肺生物性損傷4個方面，其中全身麻醉后肺不張，以及機械通氣產生的張力和壓力作用于不均一性的肺組織致其結構性破壞，是導致VILI的重要病理學基礎［2-3］。從力學方面講，機械通氣引起塌陷肺泡再通氣，導致肺泡承受較大的機械牽張、壓力和肺泡反復開放產生的剪切力等，這可能是導致VILI的重要力學機制［2-3］。

3 肺保護性通氣策略的研究進展

3.1 經典肺保護性通氣策略研究進展 潮氣量、PEEP和肺復張是肺保護性通氣策略的三大核心要素。傳統機械通氣設置潮氣量為10～15 mL／kg，以預防肺不張發生，實際上大量研究發現該潮氣量雖然在一定程度上預防了肺不張，但易導致患者正常的肺組織過度充氣、肺泡過度擴張和高氣道壓，從而發生機械通氣相關的壓力-容量性肺損傷。近來研究已明確，小潮氣量（6～8 m L／kg）可減輕機械通氣時因過大潮氣量帶來的壓力-容量性肺損傷，但如果小潮氣量使用不當易加重肺不張和PPCs的發生，因此推薦使用小潮氣量的同時復合PEEP來改善肺不張［4］。

PEEP可增加功能殘氣量和呼氣末的肺容量，維持呼氣末一定水平的氣道壓力，使肺泡在呼氣末不易塌陷，以防止肺泡萎陷。從理論上講，PEEP可以減輕肺不張和VILI，從而降低PPCs發生率。但實際研究發現，PEEP在降低PPCs發生率中的作用尚存爭議，如有研究發現低水平PEEP能降低PPCs發生率，因此推薦低潮氣量復合低水平PEEP的保護性通氣模式；然而另有研究發現，高水平PEEP能降低PPCs發生率，因為它可以開放已經塌陷的肺泡，改善肺內分流，提高氧合指數等；還有研究結果提示，高水平PEEP較低水平PEEP復合肺復張策略并不能降低PPCs發生率，因此減少VILI發生的最佳PEEP水平尚不清楚。先前有氧飽和度向導PEEP、電阻抗斷層成像（electrical impedance tomography，EIT）向導PEEP、肺順應性向導PEEP、二氧化碳容積向導PEEP、跨肺壓向導PEEP、PEEP／吸入氧分數導向等，但這些選擇PEEP的最佳方法仍尚存爭議，因此目前無最佳PEEP的推薦［5］。

上述提示小潮氣量預防肺過度膨脹，恰當水平的PEEP預防小潮氣量帶來的肺不張和肺復張重新開放塌陷肺泡的肺保護性通氣策略來減輕VILI［1-2］。但目前，對于高齡、上腹部、長時間（＞3 h）手術等高危患者，即便是推薦劑量的小潮氣量、低吸入氧體積分數和上述方法設定的PEEP，仍可導致VILI，表現為PPCs發生率居高不下，提示潮氣量、PEEP和順應性并非VILI發生的獨立危險因素，且導致VILI發生的靶點因素并未明確［2，4］。因此，現有的小潮氣量、PEEP層面的肺保護性通氣策略仍不能從根本上解決臨床問題，目前仍缺乏個體化、針對性的預防VILI的保護性通氣策略。

3.2 ΔP為VILI的獨立危險因素 新近研究［6-7］提示，ΔP為VILI的重要獨立危險因素，且被認為是能夠預測VILI的重要潛在指標。ΔP=潮氣量／呼吸系統順應性，為一新發現的用以評估ARDS患者生存率的唯一獨立呼吸變量［6］。循證醫學證據延伸分析發現，ΔP與全身麻醉機械通氣患者PPCs的高發相關，且并沒有其他任何機械通氣變量具有如此強的相關效應，這些數據為如何選擇可改善PPCs的術中潮氣量和PEEP提供了有力的參考依據［7］。

針對ARDS機械通氣患者的研究［6］發現，ΔP增加7 cm H2O（1 cm H2O=0.098 k Pa）時患者的病死率顯著升高，盡管患者接受小潮氣量（≤7 m L／kg）的機械通氣和限制性的平臺壓（≤30 cm H2O），且發現ΔP在超過15 cm H2O時與患者病死率升高顯著相關［6］。隨后的研究發現，ΔP致VILI的機制可能與高ΔP增加了ARDS患者肺壓力性損傷有關。隨著對ΔP致VILI的研究進展，目前認為傳統的觀點限制氣道壓≤30 cm H2O已經不能滿足降低VILI發生率的要求，而要求機械通氣過程中最小化的ΔP可能為更有效的靶向目標，且目前推薦的機械通氣時ΔP的安全上限范圍為14～18 cm H2O，這為臨床減輕VILI提供了重要的參考依據和指導方向［6-8］。

3.3 跨肺壓為評估VILI的直接觀察指標 跨肺壓是指肺泡壓與胸膜腔壓之差，為靜態條件下作用于胸膜腔表面對抗肺組織回縮的力量，是真正作用于肺的ΔP，肺膨脹、縮小的程度與跨肺壓大小密切相關，因此跨肺壓大小為評價機械通氣時肺膨脹壓力的直接證據［9］。從理論上講，跨肺壓的大小在一定程度上可以直接評價VILI的程度，但在臨床實踐中，由于測量技術原因，跨肺壓難以直接測量，經常采用吸氣或呼氣末屏氣時氣道內壓與食管壓差值的間接測量法來代替。

在臨床實踐中，跨肺壓經常用于導向ARDS、健康和肥胖等患者機械通氣時選擇最佳PEEP值，目的是改善氧合、提高呼吸系統順應性、降低VILI發生率和患者病死率等［9］。研究［9］發現，機械通氣誘發正常肺肺損傷的跨肺壓閾值約為26 cm H2O，因此目前研究推薦健康患者機械通氣時跨肺壓維持在15～20 cm H2O，ARDS患者機械通氣時跨肺壓維持在10～12 cm H2O，這樣更有利于降低VILI發生率及其嚴重程度。

3.4 減少呼吸功為降低VILI發生率的又一新思路 除ΔP外，呼吸做功近來也成為探討VILI發生機制的新思路，因為通氣時段的呼吸做功為一囊括肺容積、壓力、呼吸系統順應性和呼吸頻率等的綜合指標［3］。每一次呼吸做功都需要克服胸廓和肺的彈性回縮阻力，如肺順應性下降的ARDS患者，即便接受小潮氣量仍可能產生較高的氣道壓，導致呼吸做功的增加。動物研究［3］發現，呼吸做功的增加與VILI的嚴重程度呈正相關，呼吸功增加到一定程度時甚至可致實驗動物死亡。單位分鐘內的呼吸做功為容積、壓力和頻率的乘積，因此在呼吸系統順應性改變的條件下，如何平衡三者之間的關系使呼吸做功最小化，成為減輕VILI的重要環節。

高潮氣量相對于低呼吸功來講，其對VILI時的肺損傷程度可能更為嚴重，因此機械通氣時控制潮氣量比降低呼吸頻率更為重要［10］。另外，盡管是低潮氣量時，高呼吸做功仍可導致嚴重的VILI，因此低潮氣量和低呼吸功是推薦的最小化VILI的重要策略［11］。目前對豬進行的研究［3］結果提示，導致VILI的呼吸功閾值為12 J／min，但尚無臨床研究發現VILI的具體閾值，因此推薦在臨床實踐中使用小潮氣量的同時應盡可能復合低呼吸功的機械通氣模式，這樣可能更有利于減輕VILI。

3.5 允許性肺不張可能有利于減輕VILI 肺不張為全身麻醉、ARDS和其他原因所致急性肺損傷患者病程中的常見病理現象，是機械通氣過程中肺損傷的重要原因之一，因為肺泡塌陷導致呼吸力學改變參與VILI。絕大部分研究發現，機械通氣過程中應使用開肺通氣策略以打開塌陷的肺泡，可以改善肺不張帶來的危害。從理論上講，恰當的開肺通氣策略可以減輕肺不張，改善肺通氣功能，但實際的臨床研究結果提示，開肺通氣策略對減輕VILI的作用仍存爭議，推測產生爭議的可能原因與開肺通氣策略的參數設置、患者自身的肺部情況和需要達到的肺復張程度等多個因素有關。

實際上，要開放肺不張區域通常需要超過正常機械通氣時所需的壓力，因此開肺通氣策略在改善肺不張的同時可能發生不良反應，例如導致正常肺泡過度膨脹產生的容量傷、過高壓力導致的氣壓傷、復張肺泡的反復開閉造成的剪切力損傷和過高壓力造成的循環功能低下狀態等。因此，實行開肺通氣策略的同時應盡可能避免其造成的不良反應，但在臨床實踐中經常難以避免，于是推薦允許性肺不張策略，其目的為讓允許部分的塌陷肺泡可處于靜息狀態，避免肺泡反復開放和塌陷帶來的損傷［12］。理論上認為允許性肺不張策略可能有利于減輕VILI，但其實際效果需要進一步的臨床評價。

4 總 結

VILI是影響患者預后的重要危險因素之一，肺保護性通氣策略可一定程度地減輕VILI。目前認為，應在關注潮氣量、PEEP和肺復張的傳統肺保護性通氣策略的基礎上，再適當控制ΔP、跨肺壓和呼吸做功可能更有利于進一步減輕VILI，從而降低PPCs發生率，以達到降低患者圍術期并發癥發生率和加速患者術后康復的目的。