不同潮气量对急性呼吸窘迫综合征病人肺损伤的影响

金 芳，刘 龙，彭 媛

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是急性呼吸衰竭最常见的类型，其病死率仍居高不下[1-2]。机械通气是ARDS主要的支持治疗手段，由于ARDS存在肺泡塌陷和肺损伤不均一性，不当的机械通气可导致不同区域肺泡萎陷和过度膨胀，研究[3-4]显示小潮气量(VT)通气能够降低ARDS病人的病死率。由于部分中重度ARDS病人存在更多的肺泡塌陷；研究[5]显示，即使采用6 mL/kg.IBW(.IBW为以理想体质量计算)VT通气，仍有病人存在肺泡过度膨胀，肺泡灌洗液炎症介质表达水平明显升高。有研究[6-7]将这部分病人的VT进一步降低可减少肺泡过度膨胀，减轻肺损伤。而对于肺顺应性≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的ARDS病人[4]，小VT通气并不能进一步降低肺应变，而且可能出现肺不张、镇静剂用量增加等不良反应[8]。因此，ARDS病人VT的设置需考虑肺泡塌陷程度和呼气末肺容积。肺应变是VT与呼气末肺容积的比值[9]，对于高肺应变(>0.27)机械通气的ARDS病人，其肺内炎症介质的表达明显高于低应变病人，且肺应变大小与肺内炎症介质的表达水平显著相关[10]。因此，同一VT并不适合所有ARDS病人，将应变用于指导ARDSVT的设置可能更合理。本研究以机械通气的ARDS病人为研究对象，观察不同VT对ARDS病人肺损伤的影响。现作报道。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2014年9月至2015年6月入住昆山市第一人民医院ICU，血流动力学稳定、并行有创机械通气的早期ARDS病人。纳入标准：(1)年龄18～85岁，性别不限；(2)需要气管插管或气管切开行有创机械通气的早期ARDS病人(发病时间<72 h)；(3)符合2012 ARDS柏林诊断标准[1]。排除标准：(1)血流动力学不稳定；(2)严重心、肝、肾等脏器功能衰竭；(3)慢性阻塞性肺疾病病人；(4)吸入气中的氧浓度分数(FiO2)需<80%以维持血氧饱和度(SpO2)>88%的病人；(5)妊娠、肿瘤终末期；(6)存在气道漏气；(7)正在进行其他临床实验者。本研究经医院伦理委员会批准，获得病人家属的知情同意，符合医学伦理学标准。

1.2 方法

1.2.1 实验准备 病人取仰卧位，监护仪(PHILIPS MP60型，荷兰)持续监测心电图、心率(HR)。应用瑞芬太尼及咪唑安定或丙泊酚充分镇痛镇静，维持Ramsay评分6分。气管插管或气管切开管接GE呼吸机(GE EngströmCarestation，美国)进行机械通气，通气模式为容量控制通气，根据ARDSnet的PEEP/FiO2表调节呼气末正压(PEEP)和FiO2，维持SpO2在88%以上，其余设置[呼吸频率(RR)、VT、吸气时间等]按临床医生根据病人实际情况设定。

1.2.2 病人分组 基础机械通气的条件下，通过呼吸机监测面板记录VT、气道平台压(Pplat)、PEEP，利用公式计算呼吸系统顺应性(C)=VT/(Pplat-PEEP)。以C=0.6 mL·cmH2O-1·kg-1作为分界点，将病人分为2组，其中C≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人为C≥0.6组，C<0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人为C<0.6组。

1.2.3 实验流程 在基础机械通气的条件下通过GE呼吸机中的FRCinview功能测定呼气末肺容积(EELV)[11-12]。随后在不同VT(6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBW)下进行机械通气(其余参数设置不变)，每个VT下机械通气稳定后通过GE呼吸机中的FRCinview功能测定EELV。最后在基础机械通气的条件下，将PEEP设置为0(其余参数设置不变)，测定EELV，此时所得值即为功能残气量(FRC)。实验过程中病人出现如下情况时需终止实验：(1)RR/VT(呼吸浅快指数)>105次·分-1·升-1)；(2)RR<8或>35次/分；(3)HR>140次/分或变化≥20%，或有新发的心律失常；(4)SpO2<88%；(5)收缩压>180 mmHg或<90 mmHg；(6)Pplat≥30 cmH2O。

1.2.4 观察指标 (1)一般情况：记录病人的一般情况，包括身高、IBW、急性生理与慢性健康评分Ⅱ (APACHE Ⅱ评分)、Murray评分等。(2)在基础机械通气时需监测并记录如下指标：①呼吸力学，通过呼吸机监测面板记录RR，VT、气道峰压(Ppeak)、Pplat、PEEP，利用公式计算C=VT/(Pplat - PEEP)；②EELV及肺应变，通过呼吸机测量EELV，利用公式计算肺应变=VT/EELV[13]；③FRC，通过呼吸机测量FRC。(3)不同VT(6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBW)机械通气时需监测、记录如下指标：①呼吸力学，通过呼吸机监测面板记录RR、VT、Ppeak、Pplat，PEEP，利用公式计算C=VT/(Pplat-PEEP)。②EELV及肺应变，通过呼吸机测量EELV，利用公式计算肺应变=VT/EELV[13]。

1.3 统计学方法 采用t检验、方差分析、q检验、χ2检验及相关分析。

2 结果

2.1 一般情况 行机械通气的ARDS病人19例，C≥0.6组9例，C<0.6组10例。C≥0.6组在VT=12 mL/kg.IBW时有1例病人因Pplat≥30 cmH2O而终止实验，C<0.6组在VT=8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBW时共有1例、6例、8例病人因Pplat≥30 cmH2O而终止实验。2组病人性别、年龄、PaO2/FiO2、APACHEⅡ评分、Murray评分等差异无统计学意义(P>0.05)；在基础机械通气情况下PEEP、VT差异无统计学意义(P>0.05)，C、FRC、EELV、肺应变差异有统计学意义(P<0.01)(见表1)。随着呼吸系统顺应性的增加，EELV逐渐增加，且两者呈显著正相关关系(r=0.488，P<0.05)。

表1 病人的一般情况比较

*示Fisher确切概率

2.2 不同VT对ARDS病人气道压力的影响 随着VT的增加，Ppeak和Pplat均逐渐增加，Pplat均≤30 cmH2O。与6 mL/kg.IBWVT相比，8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW和12 mL/kg.IBWVT的Pplat差异均有统计学意义(P<0.05)。与C≥0.6组病人相比，C<0.6组病人的Pplat在不同VT下均明显升高(P<0.05～P<0.01)，PEEP差异无统计学意义(P>0.05)(见表2)。

表2 不同VT对ARDS病人气道压力的影响

注：与VT= 6 mL/kg.IBW比较*P<0.05

2.3 不同VT与ARDS病人肺应变变化的关系 当VT由6 mL/kg.IBW逐渐增加至12 mL/kg.IBW时，EELV差异无统计学意义(P>0.05)，但C<0.6组病人较C≥0.6组病人在6 mL/kg.IBW及8 mL/kg.IBWVT通气时的EELV降低(P<0.05和P<0.01)；与C≥0.6组病人相比，C<0.6组病人呼吸系统顺应性明显降低(P<0.05)(见表3)。随着VT的增加，肺应变由(0.31±0.27)逐渐增加至(0.52±0.46)，且肺应变与VT呈显著正相关关系(相关系数为0.978，P<0.01)。肺应变≥0.27的病人比例呈增加趋势，但各VT下肺应变≥0.27的病人比例差异无统计学意义(P>0.05)(见表3)。

对于C≥0.6组病人，当VT由6 mL/kg.IBW逐渐增加至12 mL/kg.IBW时，肺应变≥0.27的病人比例由11.1%逐渐升至62.5%，而C<0.6组病人则由60.0%逐渐升至88.9%。与C≥0.6组的病人相比，C<0.6组的病人在6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBW和10 mL/kg.IBWVT通气时，肺应变≥0.27的病人比例增加，差异有统计学意义(P<0.05)，在12 mL/kg.IBWVT通气时差异无统计学意义(P>0.05)。在C≥0.6组的病人中，6 mL/kg.IBW、8 mL/kg.IBWVT通气时肺应变<0.27，10 mL/kg.IBW、12 mL/kg.IBWVT通气时肺应变>0.27(见表3)。与6 mL/kg.IBW VT相比，8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW VT的肺应变差异无统计学意义(P>0.05)，而与12 mL/kg.IBW VT的肺应变差异有统计学意义(P<0.05)。C<0.6组的病人中，与6 mL/kg.IBW VT相比，8 mL/kg.IBW、10 mL/kg.IBW和12 mL/kg.IBW VT的肺应变差异无统计学意义(P>0.05)，且均>0.27(见表3)。

表3 不同潮气量对病人肺应变相关指标的影响

注：与VT= 6 mL/kg.IBW比较*P<0.05

3 讨论

目前临床上对ARDS机械通气治疗采用小VT肺保护性通气策略，但随着研究的进展，发现小VT通气不适合所有病人。其可能原因为对于部分病人即使采用6 mL/kg.IBW小VT通气仍可产生严重的肺损伤，而另一部分病人小VT通气不能进一步减轻肺损伤，却可致镇静剂用量增加影响气道自洁能力等，加重肺部病变。本研究发现，对呼吸系统顺应性≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的ARDS病人，在机械通气时VT适当增加至8 mL/kg.IBW并不明显加重肺损伤；而呼吸系统顺应性<0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人即使用6 mL/kg.IBW VT通气仍可致严重肺损伤。

3.1 肺应变的计算方法 肺应变为直接反映肺组织力学变化的指标，有两种计算方法[13]。如果把PEEP产生的容积(PEEPvolume)作为肺膨胀容积的一部分，即肺应变=(VT+PEEPvolume)/FRC，GATTINONI等[14]在研究中采用此种计算公式；如果把PEEP产生的容积作为复张后肺容积的一部分，即肺应变=VT/(FRC+PEEPvolume)。在ARDS病人中PEEP产生两种效果，一方面可能促进肺复张增加功能残气量，另一方面可能导致肺泡过度膨胀，由于不同病人的肺可复张性不同，目前无法准确估算PEEP产生的肺应变；采用前一种计算公式，在正常猪的研究得出肺应变大于1.5～2时产生明显肺损伤，而有研究[10]采用后一种计算公式，发现对于临床ARDS病人，当肺应变>0.27时肺损伤明显加重。本研究中呼吸系统顺应性不同的2组病人PEEP无明显差异，肺应变的估算采用后一种计算公式。

3.2 肺应变较平台压能更准确的反映肺损伤 气道平台压受胸壁顺应性、腹腔内压等影响，目前没有统一的安全限值[15]，临床上把平台压控制在30～35 cmH2O以下以减轻肺损伤。本研究中，所有病人的平台压均在30 cmH2O以下，但部分病人肺应变已远远超过0.27。这个结果提示，当PEEP不变，在保证平台压小于30 cmH2O的情况下适当增加VT并不安全，应结合肺应变来设置VT。

3.3 6 mL/kg.IBW VT通气仍可导致肺损伤 应变集中使ARDS病人更易发生肺损伤。ARDS病人机械通气时实变和塌陷区域边缘正常通气肺组织承受的应变明显增加。对于健康肺，当力作用于肺的纤维结构时，每一区域产生相似的应变。ARDS肺实质具有明显的不均一性，存在肺不张和实变，且不同病变类型肺不张的部位、程度不同[16-18]。塌陷和实变区域边缘正常通气的肺组织额外承受原本实变或塌陷区域承受的应变，造成该部分肺组织应变增加。MEAD等[19]用理论模型说明，若两个区域的肺容积比值由10∶10变为10∶1，则保持开放区域的应变增加4.5倍，称为应变集中，应变集中将产生危害性应变，加重肺损伤。本研究纳入的均为ARDS病人，其在6 mL/kg.IBW VT通气时，对应的肺应变为0.31±0.27，已经超出了安全限制(0.27)，提示ARDS病人由于存在应变集中易发生肺损伤。对于肺应变>0.27的病人，可能需要进一步降低VT以减轻肺损伤。

3.4 VT对不同呼吸系统顺应性的ARDS病人肺损伤的影响不同 本研究结果显示，对呼吸系统顺应性降低程度较小的ARDS病人，适当增加VT至8 mL/kg.IBW时肺损伤无明显加重；而呼吸系统顺应性明显降低的病人，即使用6 mL/kg.IBWVT通气仍有严重肺损伤。既往有研究[4]发现，对肺顺应性降低不明显的ARDS病人，给予6 mL/kg.IBW小VT通气反而增加病死率，可能与高碳酸血症、镇静剂用量增加等有关。而肺顺应性明显降低的病人，进一步降低VT可减轻肺损伤[7]。因此，结合我们的研究结果，对于呼吸系统顺应性≥0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人，以6 mL/kg.IBW VT通气出现小VT引起的不良反应时，可将VT适当放宽到8 mL/kg.IBW。而呼吸系统顺应性<0.6 mL·cmH2O-1·kg-1的病人需进一步降低VT以减轻肺损伤。有研究[20]将肺应变用于滴定ARDS病人VT，发现其较传统机械通气有明显优势。因此，为更好地指导ARDS治疗，需将肺应变的概念应用于机械通气[10，21]。

总之，过大的肺应变是导致肺损伤的本质，对于ARDS病人机械通气时设置的VT越大，肺应变越大，当>0.27时肺损伤明显加重。对呼吸系统顺应性降低程度较小的病人适当增加VT并不明显增加肺应变，且<0.27，提示没有明显增加肺损伤，而呼吸系统顺应性明显降低的病人即使用6 mL/kg.IBW小VT通气肺应变>0.27仍可致肺损伤。所以，临床上以肺应变为导向的VT设置或许能给ARDS病人带来希望。