肺復張策略的臨床應用及研究進展

2021-12-03 01:45:17李麗霞趙磊王天龍肖瑋徐娜安奕王萍李中嘉

醫學綜述 2021年18期

李麗霞，趙磊，王天龍，肖瑋，徐娜，安奕，王萍，李中嘉

(1.首都醫科大學宣武醫院麻醉科，北京 100053； 2.東部戰區總醫院麻醉科，南京 210002)

全身麻醉會損害氧合，即使是對肺功能正常的健康患者[1]。對行氣管插管全身麻醉的患者進行 CT掃描發現，所有患者均會出現肺不張，而肺不張會刺激肺泡巨噬細胞產生白細胞介素-1或腫瘤壞死因子，導致肺泡表面活性物質功能降低，最終產生直接或間接的肺部損傷[2-3]。肺復張操作是保護性肺通氣模式的核心，它是指在機械通氣過程中，間斷性給予高于常規氣道壓的壓力，并維持一段時間的操作手法；一方面，肺復張操作可以使萎陷的肺泡復張，另一方面可以預防小潮氣量通氣帶來的繼發性肺不張，從而預防患者術后肺部并發癥的發生[4-5]。目前，保護性肺通氣模式已成為全身麻醉手術中常規應用的一種通氣模式，而肺復張策略的臨床應用還存在一定爭議。近年來，各種可視化設備在臨床廣泛應用，增加了肺復張策略臨床效果的評價指標，為個體化肺復張策略的制訂提供了一定的條件，更多的研究傾向于分析個體化肺復張策略的應用。現就肺復張策略的臨床應用及研究進展予以綜述。

1 肺復張操作的類型

肺復張操作作為保護性肺通氣策略的重要組成部分，由于確切的開放肺泡的效果，其經常被運用于行機械通氣全身麻醉的手術患者中，但具體實施方法并不統一。近年常用的肺復張操作方法包括手法肺復張、呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure，PEEP)遞增法、壓力控制性肺復張，各種類型肺復張方法均證實能使萎陷的肺泡復張，產生一定的臨床效果，但是各種肺復張操作各有利弊。

手法肺復張，即通過打開麻醉機可調限壓閥，擠壓儲氣囊的方法來進行肺復張，這種操作簡單易行；在肺保護性通氣策略中，反復多次應用肺復張操作時多采取該方法，但是這種操作有一定的弊端，當操作結束后將通氣模式換為機械通氣時，壓力即刻下降，導致肺泡再次萎陷，且該方法易導致血流動力學不穩定，因此近年來有關其他兩種肺復張操作的應用逐漸增多[6-7]。PEEP遞增法[8-11]即在壓力控制機械通氣中，通過逐漸增加PEEP使氣道壓力升高至合適水平，并維持一段時間的方法，其可通過肺順應性監測及可視化監測確定最適復張壓力及最適PEEP，既能滿足復張萎陷肺泡的要求又不會導致肺泡過度膨脹而促使炎癥因子的釋放，同時還可以避免傳統肺復張帶來的循環劇烈波動的副作用，但是應用該法進行肺復張時可能需要應用較高水平的PEEP，且操作步驟相對繁瑣，耗時較長。壓力控制性肺復張即采取壓力控制機械通氣，逐漸提高壓力控制水平及PEEP水平直至達到適當的氣道壓力，維持適當時間的復張方法，該方法應用時產生的循環波動較手法肺復張小，且無須使用過高水平PEEP，同時可達到良好的復張效果，因此臨床應用廣泛[12]。

2 肺復張操作的壓力及維持時間

對于肺功能正常的患者，肺復張壓力達到40 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)維持7～8 s即可使萎陷的肺泡復張[3]。該肺復張標準在臨床應用最廣泛，且維持時間一般要超過7～8 s，甚至長達20～30 s[13]。臨床工作中，對于出現術中血氧飽和度降低的患者，氣道壓力上升至30 cmH2O的肺復張操作可迅速恢復血氧飽和度數值，提高氧分壓，效果顯著。然而，Ladha等[14]的一項研究提出了不同觀點，該研究證實術中肺保護性通氣策略對減少術后肺部并發癥發生有一定作用，但是既往研究中所證實的氣道壓安全范圍(26～30 cmH2O)并不適用于無急性肺損傷的患者，對于肺功能正常的患者，即使平臺壓<30 cmH2O，也可能造成肺損傷；同時，他們還指出16 cmH2O的氣道壓力是與術后肺部并發癥發生相關的最低氣道壓力。肺復張操作最初運用于重癥監護病房需進行長期呼吸機治療的患者，如急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)患者，該類患者由于肺水腫及肺泡內細胞碎片的堆積導致肺泡閉合，從而使萎陷的肺泡對低壓力肺復張反應性降低。研究證實，應用30～40 cmH2O的壓力可使ARDS患者肺泡復張，改善肺換氣功能，提高患者預后；但對于肺功能正常的患者，肺泡萎陷僅由全身麻醉導致而不存在肺組織病理生理上的改變，氣道壓力過高可能會導致患者肺泡過度膨脹而增加炎癥因子的釋放，造成肺損傷[15]。因此研究認為，高水平的PEEP及氣道壓力僅限于ARDS患者使用[15]。但是，30 cmH2O以上壓力的肺復張是臨床公認的能有效打開萎陷肺泡的合適壓力水平，因為在肺復張操作的實際應用中，即使是對于肺功能正常的患者，也會存在加重肺泡萎陷的因素，如手術時長、患者體位、手術方式等。因此，低壓力水平的肺復張操作的有效性還需進一步研究證實，然而應用過高水平的PEEP會使患者驅動壓長時間處于較高水平，不利于患者的預后。

3 肺復張操作在不同類型患者及手術中的應用

對于肺功能正常的患者，低壓力短時間的肺復張策略可能會在復張肺泡的同時減輕肺泡損傷，但是臨床工作中進行全身麻醉的患者可能存在導致肺不張加重的其他因素，包括患者自身因素(如肥胖)、手術因素(如應用腹腔鏡)以及患者采取特殊體位(如頭低位及俯臥位)。因此，在實際工作中對于不同類型的患者宜采取個體化的肺復張策略。

3.1肥胖患者肥胖患者由于胸廓脂肪堆積等因素，導致胸廓及肺順應性下降，功能殘氣量降低，術中更易發生肺不張及低氧血癥，而肺復張操作是全身麻醉術中提高肥胖患者氧合及改善呼吸動力學的重要策略[16]。Futier等[17]探索了肺復張聯合PEEP及單純PEEP對肥胖患者呼吸動力學的影響，他們利用持續氣道正壓的方法進行肺復張，使氣道壓力達40 cmH2O維持40 s。結果表明，肺復張操作聯合應用PEEP可以增加呼氣末容積，改善呼吸動力學，提高氧合，而單獨應用PEEP無上述變化。Aretha等[18]在全身麻醉剖宮產手術中采取逐步增加PEEP的方法，使氣道壓逐漸上升至45 cmH2O，觀察肺復張操作對患者的影響，結果表明，該方法可以提高患者的肺順應性，增強術后氧合，且未發生嚴重不良后果。Wei等[8]采取PEEP遞增法在肥胖患者中進行肺復張，逐漸增加PEEP值直至氣道壓力上升至40 cmH2O，維持10次呼吸后再逐步降低PEEP水平，觀察患者氧合改善情況。結果表明，該方法可增加肥胖患者氧合指數，提高患者動脈血氧分壓，能夠促進早期拔管，同時對血流動力學影響較小。對于肥胖患者，由于自身因素，其呼吸動力學在全身麻醉過程中更易受到損害，因此合適的肺復張操作對改善患者氧合發揮重要作用；對于體質指數>30 kg/m2的患者，氣道壓力需達到40 cmH2O以上甚至50 cmH2O，至少維持10次呼吸才能達到改善肥胖患者呼吸動力學的效果[6]。

3.2老年患者隨著年齡的增加，老年患者肺生理發生相應改變，如氣道阻力增加、殘氣量減少，同時可能并存一些肺部基礎疾病導致呼吸系統易損性增加，術后咳嗽排痰能力降低，進一步增加呼吸系統并發癥的發生，而包含肺復張操作在內的肺保護性通氣模式能夠較好地改善老年患者肺功能，提高術中氧合[19-21]。研究表明，肺保護性通氣策略可明顯改善中老年患者術后早期的肺氧合功能，降低術后肺部感染評分和術后肺部并發癥的發生率，尤其是機械通氣時間>6 h的患者[22]。盡管對老年患者肺復張壓力達30 cmH2O被證實安全可靠且廣泛應用于臨床，但是老年患者進行肺復張操作時仍應注意以下幾個問題：①肺復張操作高氣道壓可能會導致肺泡破裂，對于合并肺氣腫、肺大泡等肺部疾病的患者應避免進行該操作；②肺復張操作會導致靜脈回心血量減少，心排血量降低，血流動力學波動，因此心功能不良及難以控制血流動力學平穩的患者應謹慎做出進行肺復張操作的決定[23]。老年患者術前各個系統合并癥較多，如高血壓、冠心病等，且各器官功能逐漸退化，代償能力減弱，麻醉管理難度大，因此在進行肺復張操作時，要重點關注患者心、腦功能的變化，避免不良結局的發生。

3.3小兒患者小兒肺功能的特點為低功能殘氣量，高氣道閉合容積，氧耗大，對缺氧耐受能力低以及自身調節能力尚不全面等，導致其更易發生肺泡萎陷及低氧血癥。對小兒患者進行肺復張時應注意，由于其肺容積小，能耐受過度氣道高壓的能力低，肺組織受到機械性損傷的可能性更高，因此建議在小兒進行肺復張時，可采取可視化設備(如床旁肺部超聲)實時監測復張效果，避免產生因過度擴張帶來的損傷。對于合并急性ARDS的小兒患者，與應用傳統通氣模式相比，應用小潮氣量聯合肺復張操作的保護性肺通氣策略可顯著改善患兒血氣指標及呼吸功能，降低患兒死亡率[24-25]。Acosta等[26]采用床旁肺部超聲監測在氣腹建立后進行肺復張操作及未進行肺復張操作兩組患兒的肺通氣面積，判斷全身麻醉下患兒肺不張的程度并指導進行肺復張操作，同時評估肺復張操作的效果。結果顯示氣腹建立前，兩組患兒的肺通氣面積相同，肺不張面積無明顯差別；氣腹建立后，進行肺復張操作的患兒肺通氣面積顯著增大，肺泡萎陷率明顯降低，證明小兒腹腔鏡手術應用肺復張操作可以避免肺泡萎陷的發生。雖然肺復張操作已被證實對小兒患者有益，但目前缺乏小兒患者全身麻醉下肺保護性通氣策略的隨機對照研究，因此在小兒患者進行肺復張操作時，建議在可視化設備的支持下進行，避免加重肺損傷。

3.4腹腔鏡手術患者腹腔鏡現已廣泛應用于外科手術，尤其是普通外科手術及婦科手術，與傳統手術方式相比，腹腔鏡手術極大地減少了手術損傷，但是氣腹的建立以及頭低腳高位會對呼吸及循環系統產生一定影響，膈肌上抬導致功能殘氣量降低、肺順應性下降，小氣道過早閉合加重全身麻醉導致的肺不張；此外，二氧化碳吸收入血，若通氣量不足導致高碳酸血癥又會通過神經體液反射導致心血管系統功能改變，這些因素均會導致術中呼吸功能受損，從而增加術后呼吸系統并發癥的發生，不利于患者術后早期恢復[27]。在應用腹腔鏡的手術中進行有效的肺復張操作必不可少。李銳等[28]采用肺電阻抗成像法評價肺復張對腹腔鏡膽囊切除術后早期肺通氣的影響，分別在氣腹建立后5 min及氣腹結束時進行肺復張操作，通過動態監測肺通氣過程中局部電阻抗變化，評價肺復張操作對改善局部肺通氣的效果，結果表明肺復張操作可改善腹腔鏡膽囊切除術患者早期局部肺通氣的下降。王潔茹和路志紅[29]對腹腔鏡下行婦科手術的患者進行了拔管前肺復張操作，觀察患者在麻醉恢復室發生肺復張并發癥的概率，該研究采用手法肺復張，通過擠壓呼吸球囊使氣道壓力達到30 cmH2O，維持20 s，重復3次，結果表明拔管前進行肺復張操作可降低麻醉恢復室內低氧血癥發生率。但上述研究均存在一定的局限性，僅觀察了短時間內肺復張操作所產生的效果，而肺復張操作產生的肺泡復張效果的維持，可能需要運用合適水平PEEP，且對于手術時間較長的患者，推薦每30分鐘進行一次肺復張操作。Wei等[8]對在腹腔鏡減重手術中每30分鐘應用肺復張操作與未應用肺復張操作進行了比較，結果表明，規律進行肺復張操作可顯著提高患者術中氧合指數，有利于術后早期氧合恢復，促進早期拔管。

4 肺復張操作的效果評價

無論采取何種肺復張策略，最終目的均為使萎陷的肺泡復張，達到一定的臨床預防或治療效果。目前，臨床效果評價常采用的指標包括血氧飽和度的變化，動脈血氣中氧分壓的改善程度、氧合情況、術后低氧血癥發生情況以及術后肺部并發癥發生率。此外，還可以通過各種監測指標及可視化設備來更直觀地反映肺復張操作的效果。

4.1壓力-容積曲線(pressure-volume curve，P-V曲線) P-V曲線是反映吸氣與呼氣時肺容量與體積之間的關系，用壓力控制機械通氣時可以通過P-V曲線的吸氣支或呼氣支的拐點來確定肺復張的合適壓力以及最佳PEEP，但該方法仍存在爭議，因為利用吸氣支拐點確定PEEP可能導致肺泡開放不全，而利用呼氣支拐點確定PEEP又可能導致肺泡過度膨脹造成損傷及炎癥因子的釋放[30]。因此，該方法在臨床應用時需與其他可視化設備相結合來做出更合理的判斷。研究表明，在評價肺復張效果方面，CT與P-V曲線存在良好的相關性[31]。但是由于CT操作場地等的限制，兩者的結合利用可能更多見于臨床研究，臨床實際應用并不常見。

4.2肺部超聲 CT是觀察臨床肺復張效果的金標準，通過CT值的計算可以精確地測定肺內不同組織氣體的容積，從而判斷是否存在肺不張及評估肺復張的效果[32]。但是CT掃描也存在一定弊端，如花費時間、場地受限等，因此近年來新興的床旁肺部超聲可能是一個更優的選擇。床旁超聲利用5～7 Hz的頻率透過肋間隙在雙肺12個分區進行探查，通過A、B線變化來判斷肺組織異常情況，床旁肺部超聲與CT檢查在診斷肺不張及評價肺復張效果方面有較高的一致性[33]。肺部超聲對兒童麻醉致肺不張的診斷具有較高的敏感性和特異性，且可以動態監測肺復張過程，避免肺泡過度膨脹的發生[34]。床旁肺部超聲監測的出現彌補了CT場地要求等限制，但是肺部超聲監測對技術水平要求較高，需要受過培訓的專業技術人員進行操作，才能避免觀察的主觀性及增加監測結果的準確性，這在一定程度上也限制了其使用。

4.3肺電阻抗成像技術(electrical impedance tomography，EIT) 近年來，新興的EIT更多地應用于評價肺復張效果，該設備操作簡單，僅通過環繞胸部的電極帶，連續動態監測肺通氣過程中電阻抗的變化，即可反映肺組織局部通氣分布情況，評價肺泡萎陷程度和肺復張效果，判斷是否存在過度膨脹的情況[35-36]。此外，EIT對于指導個體化PEEP的設定有很大幫助，可通過持續監測肺部通氣情況確定最適PEEP，確保肺復張操作開放肺泡且通過最適PEEP維持復張效果，改善肺通氣情況。Liu等[11]觀察比較了常規應用5 cmH2O的PEEP及EIT滴定下的最佳PEEP對老年患者胸腔鏡手術肺功能的影響，結果表明，在單肺通氣期間，EIT指導下的最佳PEEP設定，可以顯著提高氧合及肺通氣功能。同樣，在腹部手術中采用EIT評價肺復張效果，術后CT顯示個體化PEEP可以顯著減少肺泡萎陷，同時改善術中氧合，降低驅動壓，減少術后并發癥發生[36]。可見，新式監測設備在臨床中的應用為個體化麻醉管理提供了保障與依據，個體化PEEP的應用也成為近年研究的熱點。

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