肺保护性通气在全身麻醉手术中的应用*

汪海鑫 综述 徐 懋 审校

(北京大学第三医院麻醉科，北京 100083)

·文献综述·

肺保护性通气在全身麻醉手术中的应用*

汪海鑫 综述 徐 懋**审校

(北京大学第三医院麻醉科，北京 100083)

肺保护性通气的研究进展近年来逐渐影响着围手术期机械通气模式的选择，用以减少术后肺部并发症的发生率，改善预后。本文对肺保护性通气在全身麻醉手术中的应用进行综述。

肺保护性通气； 术后肺部并发症； 机械通气； 全身麻醉

全身麻醉手术后肺部并发症(postoperative pulmonary complications,PPC)可表现为胸膜渗出、肺不张、肺炎和急性肺损伤等，与手术患者的转归关系密切。PPC发生率为2.6%～5.0%，大手术后可高达10%～20%[1～3]。术后肺部并发症不仅延长住院时间，增加住院费用，严重影响患者术后康复，同时还是患者围术期死亡的重要原因[3,4]。全球每年有多达2.3亿外科手术患者需要进行全身麻醉[5]，因此，采取适当措施减少术后肺部并发症，对临床安全管理具有重要意义。传统通气模式应用高潮气量，可能导致与机械通气相关的肺损伤的发生，使PPC的发生率增加，近年的研究显示肺保护性通气(protective lung ventilation,PLV)能够降低PPC的发生，本文对肺保护性通气在全身麻醉手术中的应用进行综述。

1 术后肺部并发症的机制

全身麻醉大多需要机械通气(mechanical ventilation，MV)。研究表明90%的全身麻醉可导致肺不张[6]，邻近膈肌的10%～20%肺组织萎陷，并可持续至术后数天，提示全麻机械通气可能是术后肺部并发症最重要的因素之一[7,8]。传统高潮气量(tidal volumes，VT)机械通气导致急性呼吸窘迫综合征/急性肺损伤(acute respiratory distress syndrome/acute lung injury，ARDS/ALI)患者肺损伤加重，与低潮气量组相比，高潮气量组病死率增加(38% vs. 71%，P<0.001)[9]。关于具有健康肺的患者进行机械通气的研究[10]也显示，机械通气本身即可导致健康肺损伤。低潮气量组在入院时与12小时机械通气后肺泡灌洗液中的IL-8和TNF-α的水平分别为96 vs. 82 pg/ml(P=0.84)和12.3 vs. 6.6 pg/ml(P=0.2)，而高潮气量组为41 vs. 328 pg/ml(P=0.01)和1.7 vs. 22.0 pg/ml(P=0.06)，说明具有健康肺的患者进行机械通气时低潮气量有助于减少肺部炎症的发生。

术后肺部并发症是不同因素叠加和相互作用导致的，传统的高潮气量通气可以通过容积伤、气压伤、萎陷伤和生物损伤影响肺功能[11]。高潮气量导致局部肺泡过度膨胀造成容积伤。肺泡扩张的不均性导致局部肺泡受力增大(气压伤)，肺不张产生的萎陷肺泡和正常肺泡交界区应力达到正常的4～5倍，萎陷肺泡的反复开放和闭陷产生萎陷伤[12]。机械通气的机械刺激，在细胞水平转导成生物化学信号传入细胞内，生物学改变可以导致炎性介质的大量释放、氧自由基活化，不同免疫系统活化导致炎症级联反应，造成肺的炎性生物损伤[13]。肺部血管的应力损伤是肺损伤机制之一，内皮细胞多糖包被层作为分子筛，可以增加内层的渗透压，降低白细胞和血小板吸附，但是炎性细胞因子导致其损伤[14]。肺内的炎性细胞和炎性介质还可通过受损的肺泡毛细血管屏障进入体循环，介导全身炎性反应，引发多器官功能障碍[15]。

2 肺保护性通气策略

目前，机械通气仍以传统的高潮气量通气模式为主。传统通气模式产生潜在的机械通气相关肺损伤和远隔器官的炎症反应。近年来的研究提示，以低潮气量、适当呼气末正压(positive end-expiratory pressure，PEEP)通气、肺复张手法(alveolar recruitment maneuver，ARM)为核心的肺保护性通气可降低心肺并发症，改善预后，尤其改善ARDS/ALI患者预后较为明确。长时间机械通气的ARDS患者受益于低潮气量和PEEP通气，肺保护性通气能够增加生存率，此观念已为临床广泛接受[16]。在Neto等[17]对7个研究2184例ARDS患者的数据分析中，低潮气量组(≤7 ml/kg)与高潮气量组(≥10 ml/kg)相比，PPC持续的时间更少[(10.0±10.9)d vs. (13.8±11.6)d，P<0.01]，ICU住院时间更短[(6.1±8.1)d vs. (8.9±9.4)d，P<0.01]。在ARDS Network[18]的研究中，与高潮气量(12 ml/kg)组相比，低潮气量(6 ml/kg)组病死率更低(31.0% vs. 39.8%，P=0.007)，术后机械通气时间短[(10±11)d vs. (12±11)d，P=0.007]。Hodgson等[19]的研究结果显示，与非PEEP组相比，PEEP组氧合指数[(204±9) vs. (165±9) mm Hg，P=0.005]和肺顺应性[(49.1±2.9)vs. (33.7±2.7)ml/cm H2O，P<0.001]更高。因此，肺保护性通气策略对于ARDS患者更为有利。

ARDS中机械通气研究的进展正逐渐影响围术期机械通气模式的选择。手术患者肺功能大多正常，为非ARDS/ALI患者，且机械通气时间较短，但诸多研究显示术中肺保护性通气更有利于预防术后肺部并发症[20～22]。12 ml/kg预计体重(predicted body weight，PBW)以上的高潮气量，增加呼气末肺容积(end expiratory lung volume，EELV)，改善氧合并使萎陷的肺单位重新打开，减少肺不张[比值比(OR)=0.36，95%置信区间(CI)0.22～0.60，P<0.0001]，但也可能因此诱发和加重术后肺损伤(OR=0.30，95%CI0.14～0.68，P=0.004)[23]。低潮气量的应用可能会加剧肺不张的发生，同时可能还伴随着胸腔积液[24]，但在应用保护性低潮气量的同时，PEEP和ARM的使用可能有助于在麻醉过程中防止EELV减少以及小气道关闭，减少肺不张[25]。

2.1 低潮气量的应用

对于非损伤肺而言，在6～9 ml/kg PBW范围内的平均潮气量已经获得广泛认可[26,27]。可以保护健康肺免于有害影响以及高潮气量可能造成的伤害。而低潮气量的有益作用也在不同手术之中表现出来。

2.1.1 心脏手术 Sundar等[28]对择期心脏手术患者进行的随机对照试验评价低潮气量(6 ml/kg，75例)与高潮气量(10 ml/kg，74例)带来的影响。低潮气量并没有使术后拔管时间显著性降低(中位数450 vs. 643 min，P=0.10)，但低潮气量组术后6～8小时拔管的比例较高[37.3%(28/75) vs. 20.3%(15/74)，P=0.02]，且再插管率较低[1.3%(1/75) vs. 9.5%(7/74)，P=0.03]。Davoudi等[29]对低潮气量通气体外循环术后肺功能影响的研究中，低潮气量组(VT3 ml/kg，PEEP 5 cm H2O，50例)与对照组(体外循环时不进行机械通气，50例)相比PaO2较高(85 vs. 75 mm Hg，P<0.05)，并且术后拔管时间较短(5 vs. 5.5 h)。因此，在进行心脏手术时低潮气量通气显示出了优势。

2.1.2 上腹部手术 Futier等[30]的具有较大影响力的多中心IPROVE研究中，将400例中～高风险肺部并发症的非肥胖需大型腹部手术患者，分为肺保护性通气组(VT6～8 ml/kg，PEEP 6～8 cm H2O)与非肺保护性通气组(VT10～12 ml/kg，PEEP 0 cm H2O)，肺保护性通气组术后7天内术后肺部并发症的发生率较低[10.5%(21/200)vs. 27.5%(55/200)，相对危险度0.40，95%CI0.24～0.68，P=0.001]，同时住院时间减少(平均差-2.45 d，95%CI-4.17～-0.72，P=0.006)。在Severgnini等[31]的研究中，与对照组(27例)相比，肺保护性通气组(28例)术后第1天和第3天动脉氧分压更高[(64.9±11.3)vs. (77.1±13.0)mm Hg，P=0.0006；(69.7±9.3)vs. (80.5±10.1)mm Hg，P=0.0002]。肺保护性通气组在术后氧合方面具有明显优势[32]。因此，在上腹部手术中，肺保护性通气的应用有助于改善患者的预后。

2.1.3 开胸手术 开胸手术大多需要单肺通气(one lung ventilation，OLV)，通常应用的潮气量10 ml/kg的单肺通气有可能成为过去。Shen等[33]的临床研究表明，5～6 ml/kg的潮气量更适合单肺通气时的肺保护，炎症因子水平明显降低[IL-1β(25.42±31.01)vs. (94.96±118.24) pg/ml，IL-6(30.86±75.78)vs.(92.99±72.90)pg/ml，IL-8(258.75±188.24)vs.(403.95±151.44)pg/ml，P均<0.05]，术后18小时氧合指数较好(326.35±34.43 vs. 292.85±28.74，P=0.046)。在Yang等[34]的研究中，在单肺通气期间，肺保护性通气组(VT6 ml/kg，PEEP 5 cm H2O，50例)与传统通气组(VT10 ml/kg，PEEP 0 cm H2O，50例)相比，在维持相似的SpO2(>95%)及PaCO2(35～45 mm Hg)的同时，气道峰压在单肺通气15 min和1 h后均较低[(18±4)vs.(23±3)mm Hg和(18±3) vs.(23±2)mm Hg，P均<0.05]，术后肺功能障碍的发生率也较低(4% vs. 22%，P<0.05)。因此，PLV策略对于需要进行单肺通气的手术也是适用的。

在临床麻醉实施过程中，需要注意的是，PBW与实际体重可能存在明显不同，潮气量的设置应根据PBW情况谨慎调整。

2.2 PEEP的应用

PEEP通过维持呼气末气道张力和肺泡开放防止肺不张，增加肺泡-毛细血管气体交换时间，改善通气血流比[35]，PEEP的应用效果也在不同手术中有所体现[36,37]。PEEP对于腹腔镜手术患者更加有利。长时间气腹可以使膈肌向头侧产生更多的位移，并使气道闭合容量降低，因此肺损伤和肺不张的几率增加。Baki等[38]的研究评价了腹腔镜手术中PEEP对于动脉氧合的作用，分为对照组(VT10 ml/kg，呼吸频率12次/min，PEEP 0 cm H2O，30例)和保护组(VT6 ml/kg，呼吸频率18次/min，PEEP 5 cm H2O，30例)。结果气腹后1小时对照组氧分压下降更明显[对照组气腹前(218.73±50.06)mm Hg，气腹后1小时(167.55±42.82)mm Hg，P=0.005；保护组气腹前(204.74±26.32)mm Hg，气腹后1小时(177.14±46.71)mm Hg，P=0.015]。术中允许性肺不张(即PEEP最小化并且不结合ARM)可以限制氧合作用的恶化，但可能需要较高的吸入氧浓度(FiO2)。但在理论上，术中低水平PEEP甚至零水平PEEP可能会增加肺不张的发生率及范围，甚至在术后恢复期导致进一步的术后肺部并发症的发生。

但PEEP设置的最佳范围还不明确。Hemmes等[39]主导的一项比较有影响力的随机对照试验PROVHILO是在欧洲和美国进行的国际性多中心研究，结果表明，开腹手术期间低潮气量以及不同PEEP设置并没有导致呼吸系统顺应性减低和气体交换进行性恶化。研究者在900例非肥胖有较高发生术后肺部并发症风险需要进行开腹手术的患者中，将潮气量设为8 ml/kg，对比12 cm H2O PEEP结合ARM与2 cm H2O PEEP不结合ARM的作用，术后肺部并发症无显著性差异[高PEEP组39%(174/445)，低PEEP组38%(172/449)，相对危险度1.01，95%CI0.86～1.20，P=0.86]。造成差异的原因可能与各项研究之间的手术时间长短、手术方式(开腹vs.腔镜手术)、手术部位(上腹vs.全腹部)及麻醉方式(全麻vs.全麻联合硬膜外麻醉)有关。此外，样本量大小也可能影响最终的研究结论。

2.3 ARM的应用

ARM可以打开萎陷的肺泡并使EELV增加，促进气体交换，减轻肺损伤[40]。ARM与PEEP相结合对于保护呼吸功能可能是最有效的。在麻醉过程中最常用的ARM是气囊挤压，即在呼吸机上进行持续性手动膨胀，同时限制气道压力的峰值。其他ARM有逐级提高的潮气量及PEEP，或压力控制机械通气及PEEP相结合。Galas等[41]观察ARM结合持续正压通气或ARM结合PEEP在体外循环手术中的表现，结果显示麻醉期间氧合指数(431±124 vs. 229±68，P<0.001)和肺顺应性[(60±17)vs.(48±13)ml/cm H2O，P<0.001]增加，术后肺不张、肺部并发症和住院时间减少。单独ARM能在麻醉期间改善氧合，结合PEEP的ARM也能减少术后肺不张的发生率，但仍需进一步研究评估ARM的方式对围手术期肺部并发症的作用。

2.4 肺保护性通气策略的缺点

肺保护性通气策略也可能产生不良反应，特别是血流动力学方面。肺保护性通气的潜在伤害也在PROVHILO研究中有所报道[39]，患者在接受高水平PEEP和ARM时低血压的发生率更高，需要更多的血管活性药。这可能是由于高水平PEEP和ARM可能会减少右心室前负荷并增加右心系统后负荷，并因此导致每搏输出量下降，产生低血压。

3 展望与小结

除了比较具有影响力的IPROVE和PROVHILO两项国际性多中心大型研究外，2012年开始实施的LASVEGAS(外科手术全身麻醉期间通气管理和术后肺部并发症的影响的地区性评估)[42]计划招募4800例患者，虽然还没有最终结果，但其势必会对肺保护性通气的术中应用产生深远影响。

总而言之，术中肺保护性通气策略在降低术后肺部并发症的发生方面已逐渐为大多数人所认可。低潮气量(6～8 ml/kg PBW)、适当水平PEEP(5～10 cm H2O)以及ARM可以在麻醉期间以及术后阶段为患者提供一定程度的保护。但这种保护是多因素的综合作用，而各因素的最佳设置，以及每个独立措施的确切作用尚不明确，在不同类型手术中的保护作用等还需要进一步研究。

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(修回日期：2016-05-07)

(责任编辑：王惠群)

Application of Protective Lung Ventilation During General Anesthesia

WangHaixin,XuMao.

DepartmentofAnesthesiology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100083,China

XuMao,E-mail:anae@163.com

Protective lung ventilation; Postoperative pulmonary complication; Mechanical ventilation; General anesthesia

北京大学第三医院临床重点项目青年项目(项目编号：BYSY2014019)

**通讯作者，E-mail：anae@163.com

A

1009-6604(2016)07-0665-05

10.3969/j.issn.1009-6604.2016.07.023

2016-04-12)

【Summary】 Advances in protective lung ventilation in recent years are gradually affecting the perioperative mechanical ventilation mode selection,which can reduce the incidence of postoperative pulmonary complications and improve patient’s outcomes. This paper reviewed and summarized the application of protective lung ventilation during general anesthesia.