肺靜態(tài)順應性導向最適呼氣末正壓對單肺通氣氧合及肺內(nèi)分流的影響

吳益杭，陳文華，林芩，王翔鋒

低氧血癥和急性肺損傷是單肺通氣(one-lung ventilation，OLV)期間常見的問題，嚴重的肺內(nèi)分流以及通氣側(cè)肺不張導致的通氣血流比例失調(diào)是低氧血癥的主要原因[1-2]。研究[2-5]表明，OLV期間采用保護性通氣策略可以減少肺損傷，改善患者預后。目前常用的保護性通氣策略包括小潮氣量(6～8 mL/kg)、肺復張及保持5～10 cmH2O(1 cmH2O=98 Pa)的呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure，PEEP)。適當?shù)腜EEP可以增加肺的功能殘氣量、促進肺泡復張、減少通氣側(cè)肺不張，從而改善氧合。不恰當?shù)腜EEP會使肺泡過度膨脹造成肺損傷，PEEP也會增加通氣側(cè)的氣道壓進而增加肺循環(huán)阻力，導致非通氣側(cè)血流增加，從而加重肺內(nèi)分流、降低氧合。不同個體之間肺的病理生理情況存在差別，對PEEP的反應也不盡相同。因此，對所有患者采用固定均一的PEEP顯然不夠合理。最適PEEP指的是達到最大肺靜態(tài)順應性(static lung compliance，Clst)、最佳氧合狀態(tài)、最小死腔分數(shù)(dead space fraction，VD/VT)時的最小PEEP[6]。筆者擬根據(jù)Clst設(shè)置的最適PEEP對OLV期間氧合指數(shù)及肺內(nèi)分流的影響，探索如何個體化選擇PEEP，以最大程度發(fā)揮其改善氧合的作用。

1 對象與方法

1.1 對象 收集2017年9月—2018年1月于福建醫(yī)科大學附屬協(xié)和醫(yī)院行胸腔鏡下肺葉切除術(shù)的60例患者的臨床資料。納入標準：年齡18～65歲、美國麻醉醫(yī)師協(xié)會(American society of anesthesiologists,ASA)分級 Ⅰ～Ⅱ 級、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)18～28 kg/m2。排除標準：1秒率<70%、哮喘及慢性阻塞性肺病、既往肺部手術(shù)及放化療史、明顯的心臟或肝腎疾病。剔除標準：術(shù)中持續(xù)低氧血癥(脈搏血氧飽和度<90%超過10 min)、OLV時間不足 1 h、術(shù)中轉(zhuǎn)開胸手術(shù)、大出血、休克、輸血。本研究經(jīng)福建醫(yī)科大學附屬協(xié)和醫(yī)院倫理委員會批準(2018KY029)，受試者及家屬均簽署知情同意書。

1.1.1 分組 采用隨機、對照、單盲(受試者)的方式，通過隨機數(shù)字表將所有病例1∶1隨機分為研究組(P組)和對照組(C組)，分組方式存儲在帶有編號、密封和不透明的信封中，麻醉開始前打開信封進行分組，隨機數(shù)字的生成、隱藏、分配分別由3位不同的研究者實施。研究對受試者及家屬設(shè)盲，麻醉管理者知曉分組并調(diào)整通氣參數(shù)，其他人員(包括外科醫(yī)生、護士、隨訪人員、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析人員)均不知曉患者分組情況。最終56例符合要求并納入統(tǒng)計，其中 P組28例，男性8例，女性20例，左側(cè)9例，右側(cè) 19例，年齡(51±10)歲(25～64歲)，BMI(21.5±2.3)kg/m2；C組28例，男性10例，女性18例，左側(cè)11例，右側(cè)17例，年齡(52±9)歲(33～64歲)，BMI(22.9±2.9)kg/m2。兩組患者的年齡、性別、術(shù)側(cè)、BMI比較，差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。研究流程見圖1。

圖1 患者入組流程圖Fig.1 Flow chart of screening enrollment

1.1.2 樣本量計算 根據(jù)預實驗結(jié)果，P組和C組OLV 30 min的氧合指數(shù)分別為(251.4±90.3)和(172.6±70.4)mmHg(1 mmHg=133.3 Pa)，設(shè)置檢驗水準α=0.05，β=0.1，采用PASS 15.0軟件計算得出兩組的最小樣本量各為24例，預計樣本量脫落率20%，本研究每組將納入患者30例。

1.2 方法 所有患者入手術(shù)室后監(jiān)測心電圖、血壓、脈搏血氧飽和度、腦電雙頻指數(shù)(bispectral index，BIS)。局部麻醉下行橈動脈穿刺置管和右鎖骨下中心靜脈穿刺并置入7 Fr導管，監(jiān)測有創(chuàng)動脈血壓和中心靜脈壓(central venous pressure，CVP)。

1.2.1 麻醉方法 麻醉誘導以靜脈注射舒芬太尼0.4 μg/kg(規(guī)格1 mL：50 μg，EuroCept BV Trapgans 51244 RL Ankeveen.The Netherlands，進口注冊證號：H20150126)，丙泊酚2 mg/kg(規(guī)格20 mL：0.2 g，F(xiàn)resenius Kabi Deutschland GmbH D-61346 Bad Homburg v.d.H.German，進口注冊證號：H20110276)，順式阿曲庫銨0.3 mg/kg(規(guī)格：5 mg，浙江仙琚制藥有限公司，國藥準字：H20090202)，麻醉深度合適后經(jīng)口插入雙腔支氣管導管(double-lumen tubes，DLT，125-37型，Covidien llc.The United States)，DLT型號選擇：男性為37 Fr，女性為35 Fr。DLT順利插入氣管后使用纖維支氣管鏡調(diào)整導管位置，改變體位后再次確認DLT位置。麻醉維持以七氟醚1%～1.5%(體積分數(shù))(規(guī)格：每瓶120 mL，上海恒瑞醫(yī)藥有限公司，國藥準字H20070172)，丙泊酚2～4 mg/(kg·h)，瑞芬太尼0.1～0.2 μg/(kg·min) (規(guī)格：1 mg，國藥集團工業(yè)有限公司廊坊分公司，國藥準字：H20123422)，根據(jù)BIS調(diào)整麻醉藥用量使BIS維持在40～60，按需間斷推注順式阿曲庫銨0.06～0.1 mg/kg。

1.2.2 通氣參數(shù) 連接Datex-ohmeda Aespire麻醉機，采用容量控制模式通氣，雙肺通氣(two-lung ventilation，TLV)參數(shù)設(shè)置：潮氣量為8 mL/kg，呼吸頻率為12～14 min-1，吸入氧濃度為60%，吸呼比為1∶2，不使用PEEP。手術(shù)切皮時轉(zhuǎn)為OLV，OLV參數(shù)設(shè)置：潮氣量為6 mL/kg，吸呼比為1∶2，吸入氧濃度60%，術(shù)中根據(jù)呼氣末二氧化碳分壓(pressure of end-tidal carbon dioxide，PETCO2)調(diào)整呼吸頻率,使其維持35～45 mmHg。

1.2.3 PEEP設(shè)置 OLV 10 min后進行3次肺復張(手控通氣下保持30 cmH2O氣道壓10 s)后，C組設(shè)置PEEP為5 cmH2O通氣至手術(shù)結(jié)束，P組從PEEP 2 cmH2O開始每次遞增2 cmH2O，通氣1 min 后記錄每個PEEP對應的Clst，Clst計算方法：

Clst=潮氣量/(平臺壓-PEEP)

當Clst達到峰值后(不再增加或開始降低)結(jié)束滴定，以最大Clst時的最小PEEP設(shè)定為最適PEEP并通氣至手術(shù)結(jié)束。

1.2.4 監(jiān)測指標 本研究設(shè)定6個記錄時間點：誘導插管后10 min TLV期間(T0)；手術(shù)開始OLV后10 min，肺復張前(T1)；PEEP設(shè)定后30 min(T2)；PEEP設(shè)定后60 min(T3)；OLV結(jié)束，恢復TLV后10 min(T4)；氣管拔管后20 min(T5)。主要觀察指標：采集各個時間點橈動脈血和中心靜脈血各1 mL行血氣分析(GEM Premier3500)記錄結(jié)果，計算氧合指數(shù)(oxygenation index，OI)及肺內(nèi)分流率(intrapulmonary shunt，QS/QT)。次要觀察指標：各個時間點的血流動力學(心率、平均動脈壓、CVP)、呼吸力學(Clst、平臺壓)、VD/VT、術(shù)后5 d肺部并發(fā)癥。術(shù)后肺部并發(fā)癥的診斷標準參照文獻[7]。

VD/VT計算公式：

VD/VT=(PaCO2-PETCO2)/PaCO2

QS/QT計算公式[8]：

QS/QT=(CcO2-CaO2)/(CcO2-CvO2)×100%

CcO2：肺毛細血管血氧含量；CaO2：動脈血氧含量;CvO2：混合靜脈血氧含量。

2 結(jié) 果

本研究篩選出60例患者，4例被剔除：手術(shù)中轉(zhuǎn)開胸(C組1例)；術(shù)中持續(xù)低氧血癥(P組1例，C組 1例)；手術(shù)時間不足1 h(P組1例)。最終有56例符合要求并納入統(tǒng)計(P組28例，C組 28例)。

2.1 一般資料及血流動力學比較 兩組患者的年齡、性別、術(shù)側(cè)、BMI、1秒率、麻醉時間、OLV時間、血流動力學比較，差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表1～2)。

表1 兩組患者一般資料比較Tab.1 Comparisons of general data between the two groups

表2 兩組患者血流動力學比較Tab.2 Comparisons of hemodynamic between the two groups of patients

2.2 呼吸力學比較 P組根據(jù)Clst滴定出的最適PEEP為(7.8±1.2) cmH2O，高于C組的5 cmH2O[差值的95% CI為(2.4～3.3) cmH2O，P<0.05]。盡管P組設(shè)置的PEEP水平較高，但OLV期間的平臺壓與C組比較，差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。兩組患者從TLV轉(zhuǎn)為OLV后，Clst均下降(P<0.05)；經(jīng)肺復張聯(lián)合PEEP后均有升高，但 P組高于C組[T2：(29.0±5.5)vs(24.8±7.9) mL/cmH2O；T3：(29.0±5.6)vs(23.9±6.9) mL/cmH2O，P<0.05]。OLV期間C組的Clst逐漸下降，而P組則保持穩(wěn)定(表3)。

2.3 VD/VT比較 兩組間VD/VT比較，差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；同組內(nèi)T2、T3的VD/VT與T1比較，差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表3)。

表3 兩組患者的呼吸力學比較Tab.3 Comparisons of respiratory mechanics between the two groups of patients

2.4 QS/QT與OI比較 兩組患者從TLV轉(zhuǎn)為OLV后，QS/QT增加，OI下降，經(jīng)肺復張聯(lián)合PEEP后，P組的QS/QT降低[T2：(19.1±4.8)vsT1：(23.5±4.6)；T3：(18.2±5.6)vsT1：(23.5±4.6)，P<0.05]，OI升高[T2：(239.2±93.2)vsT1：(182.8±69.1) mmHg；T3：(276.1±98.9)vsT1：(182.8±69.1) mmHg，P<0.05]，而C組的OI降低[T2：(178.0±71.9)vsT1：(201.6±74.2)，P<0.05]，QS/QT差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。在OLV期間，P組的QS/QT較C組少[T2：(19.1±4.8)vs(24.9±6.6)；T3：(18.2±5.6)vs(22.2±6.6)，P<0.05]，OI更高[T2：(239.2±93.2)vs(178.0±71.9) mmHg；T3：(276.1±98.9)vs(215.8±79.4) mmHg，P<0.05，表4、圖2～3]。

表4 兩組患者QS/QT和OI比較Tab.4 Comparisons of QS/QT and OI between the two groups of patients

T0：TLV后10 min；T1：OLV后10 min；T2：PEEP設(shè)定后30 min；T3：PEEP設(shè)定后60 min；T4：恢復TLV后10 min；T5：拔管后20 min；QS/QT：肺內(nèi)分流率；TLV：雙肺通氣；OLV：單肺通氣；PEEP：呼氣末正壓。同組的T2、T3與T1比較，#：P<0.05；與C組比較，☆：P<0.05。圖2 兩組患者QS/QT比較Fig.2 Comparisons of QS/QT between the two groups of patients

T0：TLV后10 min；T1：OLV后10 min；T2：PEEP設(shè)定后30 min；T3：PEEP設(shè)定后60 min；T4：恢復TLV后10 min；T5：拔管后20 min；OI：氧合指數(shù)；TLV：雙肺通氣；OLV：單肺通氣；PEEP：呼氣末正壓。同組的T2、T3與T1比較，#：P<0.05；與C組比較，☆：P<0.05。圖3 兩組患者OI比較Fig.3 Comparisons of OI between the two groups of patients

2.5 并發(fā)癥比較 兩組患者術(shù)后5 d肺部并發(fā)癥的發(fā)生率比較，差別無統(tǒng)計學意義[2(7.1%)vs7(25.0%)，P>0.05]。

3 討 論

本研究結(jié)果顯示，相較于5 cmH2O的PEEP，OLV期間應用最大Clst滴定最適PEEP(7.8±1.2) cmH2O的OI更高，QS/QT更低，但在減少VD/VT、降低術(shù)后肺部并發(fā)癥及血流動力學方面未見明顯優(yōu)勢。而5 cmH2O的PEEP在降低QS/QT和改善氧合方面也并無益處，這與以往的研究[9-11]結(jié)果一致。

低氧血癥是OLV期間需要解決的主要問題之一。本研究結(jié)果顯示，當TLV改為OLV后，QS/QT 明顯上升，動脈血氧分壓及OI下降了約60%。氧合情況與QS/QT變化呈明顯負相關(guān)，筆者認為，QS/QT急劇上升是造成OLV低氧血癥的主要原因之一，而減少Q(mào)S/QT可以明顯改善患者的氧合情況。OLV期間采用保護性通氣策略能夠減少急性肺損傷、炎癥反應和肺部并發(fā)癥[12-15]。然而，小潮氣量通氣可能會促進肺泡塌陷形成肺不張，聯(lián)合應用PEEP或許能夠加以預防。SENTURK等[16]的研究認為，OLV期間加用4～5 cmH2O的PEEP可以提高動脈血氧分壓，而將PEEP提高至10 cmH2O 時對改善氧合并無增益。部分研究[6,10]建議，OLV期間應該采用小潮氣量聯(lián)合5 cmH2O的PEEP；然而也有研究[17-18]認為，5 cmH2O的PEEP并不能阻止肺不張、肺水腫、低氧血癥等不良后果的發(fā)生。

目前關(guān)于最適PEEP的滴定方法主要有電阻抗斷層掃描法(electrical impedance tomography，EIT)、壓力-容量(P-V)曲線法、最大肺順應性法。EIT滴定最適PEEP較為客觀、準確，但其價格昂貴且操作復雜，使該法在臨床應用中受到限制。WANG等[19]通過隨機對照試驗發(fā)現(xiàn)，在改善肥胖患者腹腔鏡手術(shù)中氧合及術(shù)后肺不張方面，最大Clst法并不遜色于EIT。P-V曲線法的PEEP通常設(shè)置為P-V曲線下拐點(lower inflection point，LIP)上2 cmH2O。然而，在P-V曲線上難以準確測定LIP的壓力，P-V曲線分析的方法可能會受到觀察者主觀因素的影響。徐磊等[20]的研究認為，最大順應性方法測定最佳PEEP較P-V曲線法操作更簡單、更安全，便于臨床開展。XU等[21]發(fā)現(xiàn)，OLV期間根據(jù)動態(tài)順應性滴定PEEP可以改善呼吸力學，而對氧合、VD/VT和QS/QT沒有明顯影響。

FERRANDO等[6]的研究表明，通過PEEP遞減法從20 cmH2O開始遞減滴定出最適PEEP[(10±2) cmH2O]可以改善OLV的氧合情況，但在滴定過程中將顯著增加氣道壓，過高的氣道壓增加心臟的前后負荷，嚴重影響患者的心排血量，同時過度擴張肺泡增加了肺損傷的風險。本研究部分患者在肺復張期間由于氣道壓高，出現(xiàn)血壓及心率急劇下降的情況。

本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過肺復張后血氧飽和度升高，Clst增加，考慮OLV期間的低氧血癥與通氣側(cè)的肺不張有關(guān)。肺復張手法通過增加氣道壓使閉合的肺泡重新開放，可以減少肺不張、增加肺順應性，增加功能殘氣量從而改善氧合[22-23]。本研究結(jié)果顯示，C組OLV期間(T2、T3)的OI、QS/QT與肺復張前(T1)無明顯改善，而采用最適PEEP的P組獲得了更小的QS/QT、更好的順應性、更佳的氧合，并且穩(wěn)定地保持到手術(shù)結(jié)束，說明5 cmH2O的PEEP不能很好地阻止肺泡再次塌陷，而個體化設(shè)置的最適PEEP可以更好地使肺泡保持穩(wěn)定，防止肺不張的發(fā)生。筆者認為，肺復張策略在逆轉(zhuǎn)肺不張中起主要作用，而合理的PEEP旨在保持肺泡開放以維持肺復張后對肺功能的改善效果。值得注意的是，在結(jié)束OLV恢復TLV及拔管后，P組的OI明顯高于C組，這可能與最佳PEEP減少肺不張有關(guān)。PEREIRA等[24]發(fā)現(xiàn)，個體化PEEP的患者術(shù)后較少出現(xiàn)肺不張。

肺復張及PEEP可以通過減少肺不張和 QS/QT，從而降低VD/VT，提高肺泡通氣效率，改善氧合[18,25]。本研究發(fā)現(xiàn)，兩組病例在應用PEEP前后的VD/VT 差別無統(tǒng)計學意義，這與既往的研究[22]結(jié)果一致，可能是因為CO2彌散效率較高，即使部分肺泡通氣不良，只要足夠多的肺泡保持開放也不影響其排出。

術(shù)后肺部并發(fā)癥是胸外科手術(shù)后住院時間和死亡率增加的主要原因[2]。術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生與高吸入氧濃度、高潮氣量、不合理的PEEP有關(guān)，OLV容易發(fā)生肺單位反復塌陷—重新打開(肺外傷)、肺單位過度膨脹(容積傷)、氣道壓力增加(氣壓傷)和氧中毒，這些都是呼吸機引起的肺損傷的重要原因[25-27]。本研究結(jié)果顯示，兩組患者術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率差別無統(tǒng)計學意義，但C組術(shù)后肺部并發(fā)癥發(fā)生率是P組的3.5倍，可能是因為樣本量較小不足以顯示其優(yōu)勢，最適PEEP對術(shù)后肺部并發(fā)癥及遠期預后的影響有待進一步研究。

本研究的不足之處在于未對最適PEEP與內(nèi)源性PEEP的相關(guān)性進行研究，未對病理改變及炎癥反應進行肺損傷相關(guān)研究。

綜上所述，筆者認為相較于5 cmH2O 的PEEP，OLV期間采用Clst設(shè)定的最適PEEP能夠有效提高動脈血氧分壓、降低肺內(nèi)分流，但是在減少死腔量、降低術(shù)后肺部并發(fā)癥及血流動力學方面未見明顯優(yōu)勢。