围术期肺不张的形成机制及防治策略的研究进展

麦子枫，陈姝凝，邓子豪，卓 明，钟茂林

（1. 赣南医科大学第一临床医学院；2. 赣南医科大学第一附属医院麻醉科，江西 赣州 341000）

肺不张为围术期常见肺部并发症之一，其发生与气体再吸收、肺泡表面活性物质减少及肺结构压缩等密切相关。据研究［1-3］报道，全身麻醉术后肺不张的发生率约为68%～100%，有11%～59%的患者存在术后肺部并发症。尽管在手术及麻醉结束后，患者可通过恢复自主呼吸或体位改变，使部分麻醉后发生塌陷的肺泡复张，但对于低龄或肥胖等高危患者来说，肺不张发生率仍较高并持续影响患者预后。围术期肺不张的形成可导致肺部感染、胸腔积液、呼吸衰竭等术后肺部并发症，增加患者死亡率、致残率，并延长患者住院时间，增加家庭及社会经济负担［4］。因此，了解围术期肺不张形成机制，并针对性采取防治策略降低其发生率具有重要临床意义。

1 围术期肺不张的形成机制

目前研究认为围术期肺不张主要包括吸收性肺不张、压迫性肺不张及肺泡表面活性物质减少导致的肺不张。

1.1 吸收性肺不张 吸收性肺不张多见于围术期患者，诱导过程中纯氧通气、术中低血流-灌注比均可引起。已有研究［5］证实，麻醉诱导过程中给予纯氧或高浓度氧气通气可促使氮气随呼吸排出体外，但氧气快速被吸收，可致呼气时肺泡内无气体而引起肺泡萎陷，肺不张形成。此外，通气不足、通气血流灌注比降低时提高氧浓度也可引起肺不张，随着氧浓度的逐步提高，肺泡内氮气浓度逐步降低，肺泡逐渐萎陷，肺不张形成［6］。麻醉诱导过程中给予纯氧通气可加速肺不张形成。目前，已有学者对诱导、维持过程中所需氧气浓度进行探究。EDMARK L等［7］研究发现，使用60%O2进行预给氧，围术期肺不张几乎不会发生，而应用80%O2预给氧围术期肺不张面积明显低于纯氧通气（80%O2预给氧组：1.3 cm2vs纯氧通气组：10 cm2）。麻醉诱导及维持过程中所需氧浓度与个体差异密切相关，采取何种浓度最佳且安全尚无定论，仍需进一步探究。

1.2 压迫性肺不张 研究［8］证实，当肺泡跨壁压降至一定程度时，肺泡开始萎陷，压迫性肺不张开始形成。自主呼吸时，横膈将腹腔与胸腔分割成两个密闭的腔隙，并允许两个腔隙存在压力差。麻醉后，膈肌因肌松药及重力影响，膈肌向肺背段及基底段移动，胸膜压力增加，可致压迫性肺不张。有研究［9］证实，与清醒患者相比，患者麻醉后发生膈肌明显向头侧移位，可增加对肺的压迫，肺的总容积降低，且功能残气量降低，易导致压迫性肺不张形成。此外，有文献［10］报道，当患者处于麻醉状态时，由于肋间肌肌张力降低，胸部横截面积减少，血液会从胸部转移至腹部。两种机制结合最终导致腹内压升高、膈肌轻微位移，进而引起功能残气量的降低及压迫性肺不张的发生。

1.3 肺泡表面活性物质减少导致的肺不张 肺泡表面活性物质是由肺泡Ⅱ型上皮细胞合成并释放的脂蛋白混合物，由80%磷脂、10%中性脂质和10%蛋白质组成。磷脂酰胆碱中含有半数的二棕榈酰磷脂酰胆碱，被认为是减低肺泡张力的主要成分［11］。麻醉诱导过程中的高浓度预给氧可下调表面活性物质相关蛋白的表达从而减少肺表面活性物质，进而导致肺不张形成［12］。有学者发现使用异氟烷麻醉小鼠30 min 后，磷脂酰胆碱水平下降，证实吸入麻醉药可导致肺表面活性物质减少［13］。此外，机械通气也可导致小鼠肺泡表面活性物质功能损伤，肺泡表面张力增加、功能残气量下降进而导致肺泡塌陷［14］。

2 围术期肺不张的防治策略

目前，对于围术期肺不张防治策略的相关研究较多，因成人与儿童生理并不完全一致，而肥胖患者相较于普通患者，呼吸解剖结构及生理也均有差异，针对不同人群应制定个体化防治策略。

2.1 成年患者围术期肺不张防治策略

2.1.1 成年患者肺不张术前防治策略

2.1.1.1 术前戒烟 已有研究［15］证实，吸烟作为术后肺部并发症重要的独立危险因素，而术前戒烟可明显减少呼吸道分泌物产生、降低气道激惹的发生，一定程度上有助于减少术后肺不张发生率。LUGG S T等［16］研究发现，未吸烟者、戒烟时间＜6周戒烟者、戒烟时间≥6 周戒烟者术后肺不张发生率明显低于吸烟者（2.0%vs22.0%、10.9%vs22.0%、11.8%vs22.0%），术前戒烟可显著减少患者术后肺部并发症的发生。

2.1.1.2 术前吸气肌锻炼 术前吸气肌锻炼可通过改善因手术引起的呼吸肌功能下降，以减少术后肺不张的形成。CORDEIRO A L L 等［17］将符合入选标准冠状动脉搭桥术患者分为2 组，干预组采取术前吸气肌锻炼，对照组采取常规护理措施，研究结果显示，干预组术后肺不张患者发生率显著低于对照组（14%vs53%），表明术前吸气肌锻炼对冠状动脉搭桥术后患者肺功能具有保护效应。

2.1.1.3 激励性肺活量计 激励性肺活量计（Incentive spirometry，IS）可通过支持患者进行长而慢的深呼吸，降低胸膜张力及促进肺扩张，减少术后肺不张的形成。一项对80 例年龄＞18 岁接受冠状动脉旁路移植术患者进行研究［18］发现，IS 组术后肺不张发生率明显低于对照组（20%vs42.5%），表明IS 在冠状动脉旁路移植术后与较低的肺不张发生率有关。

2.1.2 成年患者肺不张术中防治策略

2.1.2.1 降低预给氧浓度 纯氧通气或高浓度预给氧与术后肺不张的发生存在密切关联已得到临床研究证实，在患者安全前提下降低预给氧浓度可减少肺不张的发生。PARK M 等［19］研究证实，在成年患者术中预给氧浓度为100%时肺不张发生更为明显，在70% 时肺不张发生明显降低（39%vs20%）。但动脉血氧饱和度到达90%的时间也会随着给氧浓度下降而缩短，增加插管时患者缺氧的风险，因此，仍需更多氧浓度梯度的实验以得出最佳预给氧浓度。

2.1.2.2 保护性通气策略 较低潮气量（6～8 mL·kg-1预测体重）联合6～8 cmH2O 呼气末正压（Positive end expiratory pressure， PEEP）通气及定期肺复张操作的肺保护性通气策略也常应用于肺不张防治。有学者对胸外科成年患者进行研究，结果证实肺保护性通气策略组（39.2%）术后肺部并发症明显低于常规通气组（49.4%）［20］。值得注意的是，单纯低潮气量在未联合呼气末正压情况下，可能会导致通气不良的肺部区域进一步塌陷。有研究［20］推荐非炎症双肺通气的潮气量为6～10 mL/预计体重（kg），且应联合应用PEEP。术中应用PEEP 旨在肺泡压最低时通过呼气末正压维持正的跨肺压以防治术中肺不张，使用PEEP 防治围术期肺不张的效果已在之前的研究中被证明［21］。但固定的PEEP 并不能适用于所有患者，且过高的PEEP 可导致血流动力学紊乱，因此需根据患者特征（如胸壁尺寸和形状、腹部内容物、肺重量和胸膜压力）及手术类型等，个体化应用PEEP 以获得更佳的氧合及减少肺不张发生率。PEREIRA S M 等［22］通过对40 例拟行腹部手术患者进行研究，结果表明电阻抗断层扫描引导下的个体化PEEP 组患者相较于固定值PEEP 组，术中氧合明显更优［（435±62） mmHgvs（266±76） mmHg］，且肺不张发生率明显更低（6.4%vs10.8%）。此外，也有研究［23］以腹部大手术患者为研究对象，通过驱动压滴定最佳PEEP 并根据术中不同时间点肺部超声评分评价肺部情况，证实通过驱动压滴定最佳PEEP 较固定PEEP 可更有效减低肺不张发生率。然而，目前暂无研究比较通过电阻抗断层扫描与驱动压确定的最佳PEEP 对围术期肺不张的防治效果，评估两种确定PEEP 值方案的效果可能值得进一步探究。PEEP 在临床上已被广泛使用，例如肺复张，通过对成年患者短暂增加潮气量或使用PEEP 做3次呼吸以达到30～35 cm H2O 的平台压，可升高跨肺压重新打开已塌陷的肺部区域改善氧合。然而，当肺复张未联合适当PEEP，其对防治肺不张效果可能有限［24］。

2.1.2.3 非通气性策略 术中非通气策略如麻醉药物剂量及种类的选择，同样对围术期肺不张防治有效。在一项基于芬太尼剂量对于成年患者非心脏手术肺部情况影响的分析中，证实低剂量芬太尼与高剂量芬太尼或无芬太尼相比，低剂量芬太尼与减少围术期肺不张有一定相关性［25］。此外，在拔管前通常会使用如新斯的明、舒更葡糖钠等药物拮抗非去极化肌松药。有研究［26］通过对非心脏手术的4 500例成年患者进行回顾性分析显示，与拔管前使用新斯的明的患者相比，拔管前使用舒更葡糖钠的患者肺部并发症的风险可降低30%。然而，当前关于麻醉药物对围术期肺不张影响的相关研究较少，具体机制目前尚不完全清楚，亟待进一步研究。

2.1.3 成年患者肺不张术后防治策略 术后肺不张防治策略对减少肺不张发生同样具有重要意义，目前主要包括拔管后预防性使用正压通气、硬膜外镇痛及术后尽早活动等。

2.1.3.1 拔管后预防性使用正压通气 术后拔管后使用无创正压通气可有效防治围术期肺不张，与术后常规氧疗相比，无创正压通气对于术后低氧血症患者可提供更好的氧合及降低肺不张引起呼吸衰竭的风险［27］。PUENTE-MAESTÚ L 等［28］通过对胸腔手术患者术后预防性使用持续正压通气发现，持续正压通气组肺不张及肺炎发生率明显低于对照组（17%vs27%）。

2.1.3.2 术后镇痛 硬膜外镇痛可通过减少因咳嗽所带来的疼痛以改善咳嗽，也可避免静脉镇痛中阿片类药物对呼吸功能的抑制，预防肺不张发生。TENENBEIN P K 等［29］证实术后硬膜外镇痛相较于芬太尼静脉镇痛肺不张风险明显降低。此外，有学者通过对行冠状动脉搭桥手术患者的术后肺功能指标及呼吸肌力量变化进行研究，证实心脏术后患者接受硬膜外镇痛可有效改善呼气肌力量，改善咳嗽、咳痰［30］。

2.1.3.3 术后尽早活动 术后尽早下床活动作为术后加速康复的重要部分，其目的是让患者早期恢复身体正常机能以安稳度过围术期。有学者通过探究行胸腔镜食管手术患者术后肺不张情况与早期运动时间的关系，证实术后早期活动可减低成年患者术后肺不张发生率，并有助于早期康复［31］。

2.2 患儿围术期肺不张防治策略 由于儿童具有独特的生理特征，包括较低的功能残气量、高顺应性及高于功能残气量的闭合容积，因此与成年患者相比，患儿麻醉后易发生肺不张等肺部并发症［32］。

目前，关于患儿肺不张防治策略的研究主要集中于术中。术中保留患儿自主通气可通过保持其肺部所受压力相对均匀，减少肺不张形成。JI S H等［33］通过对全麻手术患儿进行研究，发现自主通气组肺不张发生率为26.9%，明显低于对照组73.3%。不同预给氧浓度对于患儿肺不张发生同样产生影响，KIM H I 等［34］研究发现，患儿在预给氧期间减低氧浓度可以减少肺不张发生率。此外，患儿使用PEEP 可减少肺不张的发生。有研究［22］表明，成年患者最佳PEEP 为6～16 cmH2O，然而由于儿童与成年人生理特点差异较大，因此PEEP 需要适当调整才能用于患儿。有研究［35］通过使用6 cmH2O 和9 cmH2O 的PEEP，发现均能有效降低患儿围术期肺不张面积及严重程度，且不会造成血流动力学不稳定。但肺复张的最佳压力、频率及持续时间尚不清楚，还需进一步研究。

目前关于患儿术后肺不张防治主要通过高流量鼻插管（High-flow nasal cannula， HFNC）实现。对于术后肺不张高危患儿，通过HFNC 吸氧可以提供持续气道正压进而有效提高呼气末肺容量，减少肺不张。在一项针对全麻手术患儿的随机临床试验中，研究者通过比较HFNC 组和对照组术后肺超声评分，证实HFNC 组肺不张实变评分明显低于对照组（3，IQR=2～4vs0，IQR=0～1；P＜0.001）［36］。另外，HFNC 可提供温暖、湿润的流动空气，在改善患儿肺动力学及氧合方面优于单纯使用CAPA［37］。然而，目前HFNC 对于患儿的流量设定尚有较大争议，有待进一步研究。

2.3 肥胖患者围术期肺不张防治策略 肥胖是围术期肺不张独立的危险因素，由于氧储备、肺顺应性及功能残气量的降低，肥胖患者在接受全麻手术后肺部并发症（Postoperative pulmonary complications，PPCs）的发生率几乎是普通成年患者的2倍［38］。

目前，关于肥胖患者肺不张防治策略的文献相对较少，以术中应用PEEP 通气及术后预防性使用HFNC为主。通常使用高于普通体重患者的PEEP重新复张肺泡，降低肥胖患者围术期肺不张发生率。有研究［39］比较了高PEEP（12 cmH2O）与低PEEP（4 cmH2O）对于肥胖患者PPCs的影响，结果表明，尽管高水平PEEP 可降低驱动压及围术期肺不张发生率，但高水平PEEP 同样也可带来不良反应，如炎症、血流动力学不稳定等。此外，亦有文献［40］报道，在需行腹腔镜手术治疗的肥胖患者中使用肺超声引导下的个体化PEEP，可更有效改善肺部氧合、肺顺应性及降低围术期肺不张发生率，且血流动力学较为稳定。FERRANDO C 等［41］研究表明，对于肥胖患者术后使用无创通气也可改善氧合，并且术后早期使用HFNC可有效减少肥胖患者减肥术后围术期肺不张及其他PPCs 发生率。但在WANG Y L 等［42］研究中指出，肥胖患者在接受心脏手术后进行HFNC与常规氧疗相比，HFNC 并未改善术后24 h 的肺不张评分。因此，HFNC 对于肥胖患者围术期肺不张的影响仍存在争议，仍需更多样本量或不同手术类型的临床研究加以证实。

3 小结与展望

肺不张是围术期常见并发症，其发生发展是由多种因素共同作用所引起，目前认为围术期肺不张主要包括吸收性肺不张、压迫性肺不张及肺泡活性物质减少导致的肺不张。围术期肺不张防治策略主要集中于术中干预，包括降低预给氧浓度、PEEP的应用及肺复张等。但术中策略对于改善患者肺部预后可能是有限的，而术前或术后干预可能是未来防治围术期肺不张及其他肺部并发症的新方向。低龄及肥胖作为围术期肺不张独立危险因素，因其特殊生理特点，围术期肺不张防治策略也需适当调整。综上所述，关于围术期肺不张防治策略且特别是针对高危患者的防治策略，仍需进行大量研究以提供支持。