腹腔高压对急性肺损伤猪呼吸系统的影响

严姝瑛，陈远卓，彭 沪，高成金，葛 奎，张翔宇

(1.同济大学医学院，上海 200083;2.同济大学附属第十人民医院急诊重症医学科，上海 200072;3.上海交通大学附属第九人民医院急诊重症医学科，上海 200011)

ALI和IAH是ICU常见且严重的综合征，两者均可作为ICU引起严重临床后果的独立预测因子［1-2］。近年来，研究发现IAH可对全身不同脏器均能产生负面影响［3］，尤其是呼吸系统［4］。然而在急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(ALI/ARDS)时IAH对呼吸系统的影响却仍不确定。基于以上研究背景，本研究以ALI猪为研究对象，比较ALI伴/不伴IAH时对呼吸机能的影响。

1 材料与方法

1.1 动物及准备

健康家猪6 只，体质量平均(22.3 ±2.1)kg，由上海妙迪生物科技有限公司提供。家猪用3%戊巴比妥钠腹腔内注射约10 ml/kg诱导麻醉后，将家猪称重后仰卧位固定，再按1 ml/(kg·h－1)持续静脉泵推注麻醉，维库溴铵1 mg/(kg·h－1)静脉持续点滴进行肌松。随后气管切开，置入直径7.5 mm的气管插管，接Avea呼吸机(美国Carefusion公司)，容量控制通气，Vt8 ml/kg，呼吸频率16次/min，吸入氧浓度(FiO2)0.4，呼气末正压(PEEP)5 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)。切开食管放置食道测压管(美国Carefusion公司)，另一端与Avea呼吸机相连，直接监测食道压(Pes)及跨肺压(Ptp)。

1.2 动物分组及制模方法

6只家猪均按实验过程中的不同状态分为3组:(1)基础状态;(2)ALI;(3)ALI+IAH。每种状态均维持60 min。

ALI模型:家猪在基础状态稳定30 min后，由气管内注入0.1 mol/L(pH ＜2.5)稀盐酸 0.8 ml/kg，分别在两侧卧位时左右各注入50%，每10 min测一次动脉血气，根据需要可追加盐酸量，直至PaO2/FiO2≤150 mmHg，且维持30 min为制模成功。

IAH模型:采用自动控制气腹机腹腔内注入氮气法将IAP提升至20 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)即制模成功。

1.3 监测指标

1.3.1 氧合指标 经动脉导管抽取动脉血，进行血气分析，测定动脉血pH值、动脉血氧分压(PaO2)、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)，计算氧合指数(PaO2/FiO2)。

1.3.2 呼吸力学指标 通过Avea呼吸机，持续监测气道峰压(Ppeak)，平台压(Pplat)，胸壁顺应性(Ccw)，肺顺应性(Cl)，肺动态顺应性(Cdyn)。同时依次启动吸气和呼气暂停3秒，由呼吸机测量肺静态顺应性(Csta)，呼气末跨肺压(Ptp)。

1.3.3 参数计算 气道阻力每秒(mmHg/L)=(气道峰压－平台压)/气道峰流速

1.4 统计学处理

数据以±s表示，所有数据用SPSS13.0统计软件进行统计分析，均数比较采用ANOVA(单因素)方差分析，所有资料均进行正态及方差齐性检验。

2 结 果

根据表1结果显示ALI组和ALI+IAH组的PaO2/FiO2均明显低于基础状态，而ALI+IAH组较ALI组更低(P＜0.05)。而基础状态、ALI组和ALI+IAH组的PaCO2差值均无统计学差异(P＞0.05)。ALI组和ALI+IAH组的Csta和Cdyn均明显低于基础状态(P＜0.05)，而 ALI组和 ALI+IAH组比较差值无统计学意义(P＞0.05)。ALI组和ALI+IAH组的Ccw均明显低于基础状态，而ALI+IAH组较ALI组显著降低(P＜0.05)。ALI组和ALI+IAH组的Cl均明显低于基础状态(P＜0.05)，而ALI组和ALI+IAH组比较，差值无统计学意义(P＞0.05)。ALI组和ALI+IAH组的Ppeak和Pplat均明显高于基础状态，且ALI+IAH组的Ppeak较ALI更高(P＜0.05)，而Pplat两者无统计学差异(P＞0.05)。ALI+IAH组的气道阻力明显高于基础状态和ALI组(P＜0.05)。而ALI+IAH组的呼气末Ptp明显低于基础状态和ALI组(P＜0.05)。

表1 在不同实验状态下肺氧合和呼吸力学的改变Tab.1 Gas exchange and respiratory mechanics at different experimental conditions

3 讨 论

既往的实验与临床研究表明，ALI时可显著影响呼吸系统的总顺应性，尤其是肺的顺应性。而IAH也可显著降低呼吸系统顺应性，以胸廓顺应性下降为主。尽管ALI被认为是IAH发生的危险因素［2］。IAH也可使 ALI/ARDS的发生率明显升高［5］。在ALI伴有IAH时IAP对机体的呼吸机能产生怎样的影响，国内尚无相关报道。

本研究通过复制ALI伴IAH模型，评估其对呼吸力学及氧代谢方面的影响。既往的研究显示在ALI/ARDS表现为呼吸静态顺应性(Csta)及肺顺应性(Cl)的下降，这与研究结果也是一致的。而在ALI/ARDS中IAP增加是Ecw增高最常见的原因之一［6-7］。呼吸系统中顺应性与弹性阻力成反比关系。因此在气道压一定的情况下，当Ecw增高，即Ccw下降，可引起胸内压(Ppl)增高，Ptp下降导致肺泡塌陷，通气不足。在研究中也证实了当ALI伴IAH时可引起Ccw显著下降，并且引起氧合指数(PaO2/FiO2)进一步下降，但Cl无明显变化，考虑可能由于IAH时腹内压通过膈肌传递至胸腔，从而引起Ppl显著上升，肺实质被压缩，引起肺容积进一步减少，因而加重机体的缺氧。

为了防止肺泡的反复塌陷或过度膨胀导致呼吸机相关性肺损伤(VILI)，机械通气时需提供充分的跨肺压(Ptp)。所谓的Ptp是使肺膨胀的力。在研究中发现ALI+IAH时Ptp较 ALI时更低，这也提示IAH时由于通过膈肌传递引起肺实质进一步被压缩，肺容积进一步缩小，导致Ptp下降，因此在此种情况下可能需要更高的PEEP来对抗IAH引起的肺泡塌陷。然而过高的PEEP可增加胸腔内压，使腔静脉回流受阻，心脏前负荷减少，导致心输出量下降［6］。在ALI合并IAH时通过 Ptp调整PEEP可列为未来研究的范畴。

在研究中发现当ALI伴IAH时Ppeak和Pplat均明显增高，甚至Pplat的均值超过了ARDS协作网标准所认为安全的平台压(PPlat＜30 cmH2O)，但并未发生气压伤。有研究显示对于有ALI/ARDS合并有IAH的患者限定安全的Pplat可能导致通气不足，倪海滨等［7］研究发现在IAH状态下调高PEEP后PPlat明显升高，均值超过30 cmH2O，但无气压伤发生，因此在ALI伴IAH时行机械通气，限制Pplat的策略有待进一步研究。

在研究中发现了一个现象，即在ALI伴IAH时气道阻力较 ALI时显著增高，这种情况与 Silva Almeida等［8］的研究结果也是一致的，考虑可能在ALI状态下，已经有部分肺塌陷，当合并IAH时，腹内压通过膈肌作用于肺，加重ALI状态下的肺不张或塌陷，通过两种作用的叠加，从而使气道阻力显著增加，同时在ALI状态下IAH可增加了肺水肿的程度，在一定程度上可能也会引起气道阻力的增加。

本研究将呼吸机初始参数 FiO2设定为0.4，PEEP设定为5 cmH2O，这是按照ARDS网的推荐意见。实验性的生理研究，已经证实通过胸廓及肺的变形可弥补胸内压及胸廓机械性能的显著改变，但也有数据显示ALI/ARDS患者机械通气是的这种代偿机制，只有在IAP＜20 mmHg时才有效的。本实验将家猪的IAP设定在20 mmHg，以便研究失代偿情况下对呼吸力学、氧合及血流动力学方面的影响。

研究中存在部分的局限性:①尽管发现与部分的学者的研究发现是一致的，但样本量太小;②实验中对ALI+IAH状态观察的时间尚短，故不能观察到长时间的IAH对呼吸机能的影响。

综上所述，本研究显示ALI和ALI+IAH时均可引起呼吸静态顺应性的下降，ALI时以Cl下降为主，而ALI伴IAH时则以胸壁顺应性的下降更显著，同时可引起跨肺压及氧合指数的进一步下降。在ALI合并IAH患者通过改善胸壁顺应性及调整跨肺压可否改善呼吸机能仍有待进一步的研究。

［1］Treggiari MM，Hudson LD，Martin DP，et al.Effect of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome on outcome in critically ill trauma patients［J］.Crit Care Med，2004，32:327 －331.

［2］Malbrain ML，Chiumello D，Pelosi P，et al.Incidence and prognosis of intra-abdominal hypertension in a mixed population of critically ill patients:a multiplecenter epidemiological study［J］.Crit Care Med，2005，33:315－322.

［3］Malbrain ML， DeerenD， DePotterTJ:Intraabdominal hyperten-sion in the critically ill:it is time to pay attention［J］.Curr Opin Crit Care，2005，11:156－171.

［4］Gattinoni L，Chiumello D，Carlesso E，et al.Benchto-bed-side review:chest wall elastance in acute lung injury/acute respiratory distress syndrome patients［J］.Crit Care，2004，8:350 －355.

［5］Al-bahrani AZ，Abid GH，Holt A，et al.Clinical relevance of intra-abdominal hypertension in patients with severe acute pancreatitis［J］.Pancrease，2008，36:39－43.

［6］Amato MB，Barbas CS，Medeiros DM，et al.Effect of a protective-ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome［J］.N Engl J Med，1998，338:347 －354.

［7］倪海滨，李维勤，柯路，等.跨肺压监测设定呼吸机参数对腹腔高压模型猪血流动力学及氧代谢的作用［J］.中国危重病急救医学，2011，23:555－558.

［8］da Silva Almeida JR，Machado FS，Schettino GP，et al.Cardiopulmonary effects of matching positive end-expiratory pressure to abdominalpressure in concomitant abdominal hypertension and acute lung injury［J］.Trauma，2010，69:375 －383.