床旁即時肺部超聲結合壓力-容積曲線設定PEEP對ARDS 肺復張的臨床評價

羅前程， 劉 瑞， 曲凱麗， 許 磊， 馮 剛， 郭東風

（1.上海市浦東新區公利醫院急診醫學科，上海 200135； 2.上海市浦東新區公利醫院重癥醫學科，上海 200135；3.上海市浦東新區公利醫院內分泌科，上海 200135； 4.寧夏醫科大學上海市浦東新區公利醫院研究生培養基地，上海 200135）

“肺開放策略”是機械通氣治療急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）中的主要方案[1]，常規采用以低潮氣量結合呼氣末正壓（positive end-expiratory pressure，PEEP）[2]促使塌陷肺泡復張、增加肺容積、改善肺順應性和調節通氣/血流比例，達到有效的肺復張，進而改善患者氧合功能。研究[3]表明，ARDS 的肺復張是一個持續的過程，受氣道內壓力變化影響較大以及存在呼吸機相關性肺損傷（ventilator induced lung injury，VILI）等原因[4]，對于選擇合適的PEEP 仍是ARDS 治療中的關鍵點和難點。個體化的PEEP 設置有助于減少不適當的高PEEP引起的肺損傷[5]。因此，在ARDS 病情動態變化中，能夠及時、準確、安全、動態地進行肺部檢查評估是臨床治療迫切需要的。

傳統的肺復張評估指導方法存在搬動、轉運患者及輻射等不足，如放射性影像檢查，臨床難以廣泛實施；壓力-容積（pressure-volume，P-V）曲線法與患者既往肺容積情況影響較大，缺乏標準的測定方法以及需要患者處于深度鎮靜、肌松狀態，使用受到限制[6]。近年來，肺部超聲（lung ultrasound，LUS）以其無創、便捷、安全、動態評估等優勢，在ARDS 的診療中受到關注[7-8]。Bouhemad 等[9]在研究LUS 與肺CT 有相關性的基礎上建立的超聲再氣化評分（ultrasound re-aeration score，US-RAS）能夠有效監測PEEP 對塌陷肺泡的開放作用。但LUS 檢查有賴于醫師對肺部超聲形態的判斷和評估，帶有一定的主觀性，以及對肺泡的過度膨脹不敏感和在肥胖人群使用受限等因素，使得超聲不能作為唯一的工具去代替傳統的評估手段。

因此，本研究把能夠在患者床邊即時開展的P-V 曲線描記和LUS 檢查相結合，研究在P-V曲線評估ARDS 肺內壓力狀態，利用LUS 可視化、可重復、可定量[9-10]等特點，個體化指導ARDS機械通氣患者的PEEP 設定及評價肺復張效果，探索更合理的床邊即時肺部超聲（point-of-care lung ultrasound，POC-LUS）指導下的肺復張PEEP滴定方案。

1 資料與方法

1.1 研究對象

依據ARDS 柏林診斷標準[11]，選取2017 年10月至2019 年3 月上海市浦東新區公利醫院急診監護病房（EICU）和重癥醫學科（ICU）收治的行有創機械通氣、年齡≥18 歲確診的ARDS 患者，并結合該標準中氧合指數［動脈血氧分壓（PaO2）/動脈血二氧化碳分壓（PaCO2）］情況，將病情分為輕度（200 mmHg ＜PaO2/ FiO2≤300 mmHg，且PEEP≥5 cmH2O）、中度（100 mmHg＜PaO2/FiO2≤200 mmHg，且PEEP≥5 cmH2O）或重度（PaO2/FiO2≤100 mmHg，且PEEP≥5 cmH2O）。同時排除存在以下情況者：顱內高壓、合并氣胸或縱隔氣腫、嚴重低氧血癥（PaO2/FiO2＜50 mmHg）、血流動力學不穩定、胸部外傷、胸部畸形或手術史、妊娠等。本研究共納入30 例患者，根據所采用的肺復張評價方法，隨機等分為POC-LUS 組（n=15）和最大氧合法（maximum oxygenation，Max-Oxy）組（n=15）。本研究經上海市浦東新區公利醫院倫理委員會批準并在研究中獲得受試者家屬知情同意。

入組對象均接受常規鎮靜［咪達唑侖0.05～0.1 mg·（kg·h）-1］、鎮痛［芬太尼0.7～1.5 μg·（kg·h）-1］，根據病情需要將鎮靜深度維持在Ramsay評分4～5 分。在氣管插管下，使用Marquet Servo-i呼吸機（德國西門子公司），遵循肺保護性通氣策略（潮氣量6 mL·kg-1，氣道峰壓＜40 cmH2O，1 cm H2O=0.098 kPa）進行機械通氣。使用Philips MP40多功能監護儀（荷蘭皇家飛利浦公司）常規監測心率（HR）、指脈氧飽和度、無創血壓等。使用BD PresetTM采血針（美國碧迪公司）采集股動脈或橈動脈血樣進行動脈血氣（arterial blood gas，ABG）分析（ABL90，丹麥雷度米特公司）。

1.2 P-V 曲線描記

使用Marquet Servo-i 呼吸機自動測量描記P-V 曲線，先加強患者鎮靜深度（Ramsay 達到6分），并臨時加用神經肌肉阻滯劑［順苯磺酸阿曲庫銨0.03～0.3 mg·（kg·h）-1］，鎮靜、肌松滿意后開始測量。采用恒速低流量法，呼吸機設置為容量控制通氣，潮氣量6 mL·kg-1，氧濃度100%，呼吸頻率10 次/min，調節吸呼比，使呼吸機的動態P-V 曲線的呼氣支和吸氣支連接閉合，得到P-V曲線。

1.3 LUS 和US-RAS

使用Philips Sonos 4500 超聲診斷儀及1.0～5.0 MHz 弧形探頭（美國飛利浦公司）進行超聲檢查。LUS 檢査方法[12]：患者先取仰臥位，定位于雙側鎖骨中線第2、5 肋間及腋中線相同水平兩個肋間的肺部超聲影像；再由助手協助抬高患者一側身體，抬離床面約60°，便于超聲探頭檢查該側肩胛線相應第2、5 肋間隙肺野，同理檢查另一側后胸部肺野。如上，共對胸部12 個區域在呼氣末進行超聲檢查，保持超聲探頭中心垂直于檢查部位胸壁，沿縱向和橫向掃查，局部區域內避開骨性遮擋，觀察每個肺區有無積液、實變及間質的改變。超聲影像分為4 類[9，13]，（1）正常通氣（N）：表現為平滑的A 線或者少于2 條孤立的B 線；（2）肺部通氣輕度減少（B1）：可見多條邊界清楚、規律分布且間距7 mm 以上或不規律分布的B 線；（3）肺部通氣嚴重減少（B2）：彌漫分布且間距3 mm 以內的連續融合B 線；（4）肺實變征象：肝樣回聲伴動態支氣管充氣征。

US-RAS 分為4 個等級，在不同時點動態觀察上述12 個區域的肺超聲影像變化，根據變化情況進行評分（表1）[9]。本研究中的LUS 檢查，固定由一名經過急危重病超聲培訓并能熟練床邊超聲操作的醫師進行。

表1 US-RAS 計算方法

1.4 最佳PEEP 滴定

POC-LUS 組在肺復張開始前，PEEP 為0 時（ZEEP），采集當時ABG、肺超聲及各監測指標作為基線情況；該組根據P-V 曲線呼氣支最大曲率點（point of maximum curvature，PMC）確定初始PEEP[14-15]。Max-Oxy 組初始PEEP 設置依據P-V曲線的吸氣支低位拐點（lower inflection point，LIP）基礎上增加2 cmH2O[16]。兩組呼吸機其余設置相同，均在壓力控制模式下，施行PEEP 遞增法進行肺復張，氣道峰壓上限為40 cmH2O。根據初始PEEP，調整壓力控制水平，使潮氣量維持在6 mL·kg-1，將FiO2均設置為80%，以保持兩組在相同氧供條件下進行比較。后續各次ABG 及LUS 檢查均在調整PEEP 參數10 min 后進行。以PaO2/FiO2為復張后氧合改善指標進行兩組比較。

POC-LUS 組：從初始PEEP 設定后開始，在第15 min、1 h、2 h、6 h、12 h、24 h、36 h 及48 h 分別行POC-LUS、ABG 檢查，記錄監護儀、呼吸機相關參數。若各時間點記錄的US-RAS 較前環比增加20%，則考慮有可能肺過度膨脹，存在VILI風險，將該時間點的PEEP 降低2 cmH2O；若該時間點記錄的US-RAS 較前環比增加未超過10%，則考慮有可能肺復張不全，將該時間點的PEEP增加2 cmH2O；若介于10%～20%，則維持當前PEEP 值，此時的PEEP 即為最佳維持PEEP。

Max-Oxy 組：檢測時間點及所記錄指標同上組，從本組初始PEEP 開始，以PaO2+PaCO2值作為肺復張評估依據[17]，若PaO2+PaCO2＜380 mmHg，提示有肺泡重新塌陷，肺復張不全，將PEEP 增加2 cmH2O；若≥400 mmHg，則達到完全復張，保持當前PEEP，待下一時間點復測，調節PEEP 至維持肺泡復張的最低水平，此時的PEEP 即為最佳維持PEEP。

1.5 觀察指標

1.5.1 首要觀察指標 （1）US-RAS；（2）循環指標：HR、收縮壓（SBP）及平均動脈壓（MAP）；（3）呼吸力學指標：呼吸機自動監測并提供的PEEP、氣道峰壓（Ppeak）、平均氣道壓（Pmean）、動態順應性（Cdyn）；（4）肺換氣指標：由ABG 提供的血pH、PaO2、PaCO2計算PaO2+PaCO2及PaO2/FiO2；（5）入組時病情嚴重程度評分：急性生理學與慢性健康狀況評分系統Ⅱ（APACHE Ⅱ），Murray 急性肺損傷評分。

1.5.2 次要觀察指標 （1）氣胸；（2）縱隔氣腫；（3）SBP 較前下降30%及以上；（4）其他不良事件。

1.6 統計學方法

數據采用SPSS 23.0 軟件進行統計學分析。計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用t 檢驗；計數資料組間比較采用卡方檢驗；使用Pearson 積差相關系數分析US-RAS 與氧合指數的相關性。P≤0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

兩組研究對象在基本情況及病情嚴重程度方面的差異均無統計學意義（P 均＞0.05），具有可比性。見表2。導致ARDS 的主要病因分為肺內及肺外兩類，肺內因素包括社區獲得性肺炎、支氣管肺炎、肺挫裂傷；肺外因素包括膿毒癥、休克、非胸部多發傷（車禍、高處墜落）、胰腺炎、淹溺。

2.2 初始PEEP 設置及最佳PEEP 滴定

POC-LUS 組和Max-Oxy 組中各患者P-V曲線獲得的初始PEEP 值（11.2±0.9 cmH2O vs.8.4±1.8 cmH2O）比較差異具有統計學意義（P＜0.0001）。依照兩組的US-RAS 和PaO2+PaCO2變化情況對應調整PEEP 后發現，POC-LUS 組患者在第6 h 的PaO2/FiO2較前一時段升高（t=8.731，P＜0.0001），此時PEEP 為（14.7±1.9）cmH2O，此后氧合逐漸好轉。而Max-Oxy 組的PaO2/FiO2在6 h環比差異無統計學意義（t=1.652，P= 0.1096），在第12 h 環比增加差異有統計學意義（t=2.989，P=0.0058），此時對應PEEP 值為（13.5±1.3）cmH2O，此后氧合逐漸改善。以此確定兩組的最佳PEEP值，兩者比較差異無統計學意義（t=2.019，P=0.0532）。見表3。

2.3 兩組肺復張效果的比較

POC-LUS 組患者在入組第6 h 滴定得到最佳PEEP，較Max-Oxy 組早發現6 h，兩組在最佳PEEP 狀態下的肺復張效果比較顯示，POC-LUS組與Max-Oxy 組的PaO2/FiO2（P＜0.001）、Cdyn（P均＜0.05）差異均有統計學意義，pH、PaCO2、HR、MAP、Ppeak、Pmean和Murray 評分差異均無統計學意義（P 均＞0.05）。見表3、圖1。

2.4 US-RAS 與氧合指數變化趨勢及相關性分析

在施行肺復張及PEEP 滴定過程中發現，POC-LUS 組的US-RAS 在各時間點總體呈下降趨勢，除第48 h 外，環比各時點數值變化均有統計學意義（P 均＜0.05），而該組PaO2/FiO2逐漸升高，除在第2 h 升高較前時間段差異無統計學意義外，其余時段氧合指數改變差異均有統計學意義（P 均＜0.05）。POC-LUS 組的US-RAS 分值與PaO2/FiO2呈負相關（r=-0.8725，R2=0.7613，P=0.0047）。見圖2。

表2 兩組患者基線情況比較

表3 兩組PEEP 滴定過程比較

2.5 不良事件

在滴定PEEP 過程中，未發生明顯心血管不良事件、氣胸等并發癥，無死亡發生。

3 討論

PEEP 是ARDS 的機械通氣治療的一項維持肺復張狀態的重要參數。ARDS 患者的病因、病變范圍、嚴重程度存在很大的差異，不同的肺對于PEEP 的反應也各不相同[4]。對于可復張性差的肺，使用較高的PEEP 可導致正常通氣區域過度膨脹，造成更為嚴重的VILI；而對肺可復張性較好的患者使用較低水平的PEEP 又會使復張肺泡再次塌陷，同樣也可能會加重肺的損傷[18]。因此，在ARDS 機械通氣時，推薦使用能防止肺泡塌陷的最低PEEP 水平[19]。

圖1 兩組在最佳PEEP 狀態下的肺復張效果比較

P-V 曲線在臨床中常用來指導PEEP 的設置[20]，以往以P-V 曲線的LIP+2 cmH2O 作為PEEP依據[16，20]。但Albaiceta 等[3]利用CT 研究肺P-V曲線中肺的復張情況時發現，當呼吸道壓力大于LIP 時肺復張開始發生，并持續到壓力大于高位拐點（upper inflection point，UIP）仍存在肺膨脹；而從UIP 一直降至呼氣支PMC 時，沒有觀察到復張后再塌陷的發生，當壓力低于PMC 時復張后再塌陷開始出現，并沿著呼氣支曲線持續進行，提示PMC 與復張后再塌陷的發生相關性更強。因此本研究以PMC 作為POC-LUS 組初始PEEP的依據，以LIP 作為對照組設置，發現PMC 值較LIP 值設置的PEEP 相對更高，能夠在機械通氣一開始獲得較好的氧合改善。當兩組各自達到最佳PEEP 時，各組氧合狀況均能改善，但兩組的最佳PEEP 差異無統計學意義，提示兩組的評價標準均能夠對肺復張起到指導作用，但POC-LUS 組在PMC 基礎上能夠較早地達到良好的肺復張狀態。目前臨床使用的呼吸機大多可以進行動態P-V 曲線的自動描記，在將患者鎮靜、肌松后，盡量降低胸廓阻力及自主呼吸干擾后，能夠得到準靜態P-V 曲線[21]，這在臨床上具有操作性，便于開展，同樣具有臨床指導意義。

圖2 POC-LUS 組在肺復張過程中US-RAS 與氧合指數變化趨勢及相關性分析

LUS 檢查是基于肺臟含氣量的多少所造成的超聲“偽差”來作出疾病診斷[22]，同時它還能早期發現與肺部含水量相關的肺間質肺泡綜合征[23-24]。因此，LUS 可用于評估ARDS 肺復張過程中肺通氣水平的動態變化，對肺復張過程進行實時評價和指導。Bouhemad 等[9]使用肺部超聲對30例ARDS 患者肺可復張性進行了評估，結果顯示再通氣評分與氧合的改善密切相關。本研究中發現，動態評估US-RAS 的變化，實時指導PEEP的設置，US-RAS 分值的降低與氧合的改善具有負相關性，并能夠可視化觀察肺復張對肺的局部區域造成的影響，而且POC-LUS 組的氧合改善狀況較對照組差異也具有統計學意義。因此，POCLUS 可以作為ARDS 肺復張有意義的評價體系。

同時，不足之處也要充分總結。首先，本研究僅關注了ARDS 機械通氣的前48 h，雖然這一階段在肺復張治療中是關鍵時間，但肺部病理、生理改變會持續超過這一時間，對后續肺復張的效果仍需要進一步觀察評估。其次，為了利于組間比較，將兩組的呼吸機吸入氧濃度值均固定為80%，這在一定程度上可能會影響PEEP 的調節，因為持續的高氧濃度可能會掩蓋一部分患者最佳PEEP 的發現。最后，LUS 評估了雙肺12 個區域，但仍并不能涵蓋全肺的狀況，臨床開展中可結合實際情況著重觀察局部肺野。

綜上所述，對有創機械通氣的ARDS 患者在床邊進行個體化的P-V 曲線描記，并依照患者的實際情況設定初始PEEP，這能夠最大程度上避免經驗性取值而造成的誤差。再聯合床邊肺部超聲檢測，實時、動態、定量地評估肺膨脹情況，調節PEEP 的設置，相比較傳統依賴動脈血氣分析的方法，可以較快地滴定得到最佳PEEP 值。本研究可作為傳統PEEP 調節方法的有益補充，為臨床提供參考，值得進一步深入研究。