围术期机械通气/肺保护性通气再认识

财沈 2020-06-01

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作者：吴宇娟，高巨，江苏省苏北人民医院麻醉科

全球每年约有3.13亿人需接受大型外科手术，术后肺部并发症（postoperative pulmonary complication，PPCs）是术后最常见的中期并发症。近期一项涉及了29个国家的大型观察性研究发现，9413例行外科手术的患者中有2670例（28.36%）出现PPCs风险增加，严重PPCs的发生率达2.8%，即使是轻微的PPCs也与患者术后发病率、死亡率和住院时间密切相关。因此，努力减少PPCs对改善手术患者的预后至关重要。

传统的肺保护性通气是指VT≤8ml/kg、呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）≥5cmH2O、合适的肺复张和气道平台压＜30cmH2O，是公认的急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者呼吸护理标准。一项对400例腹部手术患者的多中心研究显示，术中使用大VT、不给予PEEP的患者PPCs发生率明显高于肺保护性通气［，这一发现成为了肺保护性通气应用于全麻机械通气的一个重要里程碑。但近期有研究者认为，围术期机械通气并不等同于危重患者的呼吸支持，因此涵盖所有不同疾病和不同外科手术的肺保护性通气的定义尚不存在。本文分别针对近年来术中机械通气可能涉及到的各种参数或措施进行综述，探讨专门针对外科手术患者的保护性通气方式，以便为围术期肺保护提供参考。

1.潮气量

为了避免术中低氧血症及肺不张的发生，传统的全麻机械通气多采用相对较大的VT（≥10ml/kg），这远远超过了大多数哺乳动物自发的正常VT（6ml/kg）。随着研究的进一步深入，越来越多的证据表明，大VT机械通气可能与PPCs的发生有关，过高的VT会导致局部肺泡过度膨胀，一旦这种机械应力超过肺泡的弹性应力，将导致肺泡－毛细血管膜断裂，局部炎性细胞因子释放，最终引起肺损伤。因此，自ARDSNet小组的开创性研究以来，临床麻醉医师也逐渐认识到术中小VT机械通气的重要性。近期指南推荐危重患者VT应限定为6～8ml/kg，而未合并肺损伤的患者手术麻醉期间也应推荐VT＜10ml/kg。但单纯使用小VT机械通气将引起局部肺组织的周期性肺泡塌陷，肺不张的风险增加，这种不利影响可以通过联合使用PEEP来抵消。研究表明，单纯使用小VT机械通气会增加患者术后肺部炎症和30d的死亡率，因此，小VT机械通气的肺保护作用需要合适水平的PEEP来辅助。

2.呼气末正压通气

PEEP是肺保护性通气中的重要组成部分，一直被视为预防术中肺不张的有效方法。但由于其潜在的血流动力学及气压伤等的不利影响，或者仅仅是因为许多呼吸机的默认设置PEEP为0cmH2O，临床仅20%的患者在术中接受了呼气末正压通气，且缺乏明确的指南来指导围术期PEEP的选择。目前围术期机械通气最常选择的PEEP是0或5cmH2O，超过5cmH2O的PEEP很少被应用，即使在PPCs高风险的患者中也是如此。一项纳入了超过11000例腹部和颅内手术患者的大型回顾性研究发现，术中PEEP≥5cmH2O能提高患者术中氧合，改善肺顺应性，减少PPCs的发生，但也有研究指出术中使用PEEP10cmH2O使患者获益更多。

另一项发表在Lancet的研究发现，与低PEEP组（PEEP≤2cmH2O）相比，在腹部手术中应用高PEEP（PEEP＞12cmH2O）并没有明显改善患者的肺功能，但其使患者气道峰压及血流动力学波动的风险增加。根据上述研究可以推断，对于大多数手术患者来说，术中使用高PEEP并不是必要的，但对于PPCs高风险或已合并肺损伤的患者来说，术中适当增加PEEP可能是合理的。近年来，随着围术期精准医学的发展，个体化PEEP逐渐引起了临床麻醉科医师的重视。研究发现，在单肺通气过程中，与PEEP5cmH2O相比，个体化PEEP能更好地维持术中氧合，改善呼吸力学参数。

目前临床上主要根据氧合、肺顺应性、压力－容积环、电阻抗断层成像、CT扫描、超声等进行PEEP设定。然而，由于肺部CT检查需转移患者，且成本较高；氧合法需多次重复采血等客观因素的存在，围术期设定PEEP主要依赖超声、电阻抗断层成像这两种无创、方便、重复性好的技术。但目前缺乏大规模临床随机对照研究证据来证实最佳PEEP，也缺乏一种用于PEEP设定的金标准，因此，有关术中如何进行个体化PEEP设定可能将成为围术期机械通气的一个新的研究热点。

3.肺复张

在所有全麻机械通气患者中，大约90%的患者将出现肺不张，减少术后肺不张对于防止PPCs的发生至关重要。研究表明，当肺部持续膨胀至气道压力达30cmH2O时，肺不张的体积约减少一半，若要重新开放健康成人麻醉过程中的所有塌陷肺组织，需要40cmH2O的气道压力，而对于病态肥胖患者，需要的气道压力则更高。

肺复张被定义为在短时间内给予持续气道正压以改善患者氧合，复张塌陷肺泡，并最大限度地减少因肺泡反复塌陷而引起的损伤，自1960年以来一直用于减少全麻机械通气期间肺不张的发生。研究表明，在行腔镜手术机械通气期间使用肺复张能增加患者呼气末肺容积，提高肺顺应性，降低胸壁弹性。此外，目前多个小型临床对照研究已经证实，在腹部、胸部、剖宫产等手术中使用肺复张同样能改善患者术中氧合。

近期有研究探究了术中是否应联合使用肺复张及PEEP，结果表明在腹腔镜胃减容手术中，肺复张无论是否与PEEP联用均有利于改善患者术后早期氧合，缩短拔管时间；且与PEEP比较，肺复张在降低患者驱动压力上可能起到了更为关键的作用。但许多研究发现，肺复张所带来的呼吸力学及氧合的增益可能只是暂时的，并不能扩展到术后。且有研究指出，与肺复张联合小VT及PEEP比较，将肺复张用于常规通气时可能并不会给患者带来益处。围术期使用的肺复张方法主要包括持续充气肺复张、阶梯式肺复张、叹息式肺复张，目前缺乏相关证据证实肺复张的最佳方法。

研究者对一项大型观察性研究的数据进行二次回顾性分析发现，肥胖患者术中使用挤压呼吸囊式肺复张或“急救”肺复张与PPCs增加相关，因此临床医师在选择肺复张方法时必须综合考虑不同方法的利弊。肺复张的持续时间虽然很短，但它可能会造成严重的不良后果，如血流动力学不稳定、气道峰压升高、气压伤等，因此需要密切监测患者的病情，当SBP＜80mmHg或出现新的心律失常等情况时，则应终止肺复张。另外，近年有研究报道，超声、电阻抗断层成像等可视化肺通气技术指导术中肺复张的实施可能将减少因肺泡过度扩张造成的气压伤，同时还能发现术中出现的胸腔积液、气胸等意外情况，为患者术中通气管理提供了有利参考。

4.吸入氧浓度

在麻醉机械通气过程中，尤其是在气管插管和拔管之前，为防止低氧血症，麻醉科医师通常给予患者较高的吸入氧浓度（FiO2）。此外，基于许多已有的研究证据，WHO建议术中使用80%或80%以上的FiO2来减少手术部位感染。然而，高氧血症能导致患者肺血管收缩、心输出量下降，此外还可能引起高氧性肺损伤，表现为肺水肿、肺透明膜形成、肺小动脉内膜增厚和通气/血流比例失衡，这些均是引起PPCs的危险因素。

研究表明使用较高的FiO2可能会导致吸收性肺不张，同时加重炎症性肺损伤，甚至与危重患者死亡率增加相关。近期一项研究分析了73922例非心胸外科手术患者术中FiO2的使用情况，发现术中较高的FiO2与严重的PPCs和术后30d的死亡率呈剂量依赖性关系。随后另一项研究发现，麻醉诱导和苏醒期间将FiO2从100%降至30%，麻醉维持期间从50%降至30%，能提高患者术后PaO2/FiO2比值，研究者认为全麻时避免纯氧吸入能改善患者术后气体交换。

综上所述，全麻机械通气期间不应盲目地使用较高的FiO2，但如果需要用更高的FiO2来纠正缺氧，则可联合给予适当的PEEP来减少PPCs。

5.通气模式

容量控制通气（volume-controlled ventilation，VCV）是麻醉中最常用的通气模式。VCV遵循恒定的流量，在预先设定的吸气时间内提供预先设定的潮气量，从而确保分钟通气量，但恒定的流量会导致较高的吸气压力，增加气压伤的发生率，并导致肺内气体分布不均。

压力控制通气（pressure-controlled ventilation，PCV）相对于VCV的优点是潮气量的快速输送，以及可以通过设定最大充气压力来避免气压伤。近期一项meta分析显示，在单肺通气期间使用PCV能降低患者吸气峰压，提高PaO2/FiO2，尽管这些益处是否能改善患者临床预后还有待进一步探究。然而，术中使用PCV模式的机械通气时，VT将随着肺顺应性的变化而变化，这使得患者术中存在通气不足或过度通气的风险。且近期一项涉及超过10万例择期手术患者的大型回顾性研究报道，PCV的使用与PPCs的增加有关。

压力控制-容量保障通气（pressure-controlled volume guaranteed ventilation，PCV-VG）是近年来引入的新的围术期机械通气模式。PCV-VG的特点是在通气过程中能计算肺的顺应性，并确定最低的压力来输送目标潮气量以保证充足的分钟通气量，它具有独特的减流模式，综合了VCV和PCV的优点。近期有临床研究将PCV-VG与PCV及VCV进行比较发现，在腹腔镜胆囊切除术患者中，与VCV相比，PCV和PCV-VG均能在提供目标VT的情况下明显降低气道压力；此外，PCV和PCV-VG组的患者在气腹形成后肺顺应性下降的百分比较小（PCV和PCV-VG分别为29%和30%，VCV为42%）。而气腹后肺部动态顺应性下降＞40%时，患者PPCs发生率明显增加，因此，研究者更倾向于在腹腔镜手术患者应用PCV-VG或PCV以减少PPCs。目前还需要进一步的研究以确定术中使用PCV-VG对患者长期预后的影响。

6.允许性高碳酸血症

允许性高碳酸血症（permissive hypercapnia，PHC）通常由肺保护性机械通气策略所导致，小VT机械通气时，由于分钟通气量减少，清除二氧化碳的能力下降，导致动脉血CO2增加从而减少呼吸机相关性肺损伤，已经被证实可以改善ARDS的临床预后。此外，PHC也被广泛应用于其他导致成人和儿童急性呼吸衰竭的疾病，包括严重哮喘和慢性阻塞性肺疾病等。大量临床数据表明，中度高碳酸血症能直接减少呼吸机相关性肺损伤的发生，且强调了其对肺泡机械拉伸的潜在保护作用。然而，实施PHC过程中可能出现高碳酸血症性酸中毒，其对机体的危害一直被人们所关注。近期有研究报道，高碳酸血症抑制了受损肺上皮细胞的修复功能，同时，胸膜高碳酸血症与肺切除术后持续存在的肺泡－胸膜瘘有关。

同时，Gates等研究发现，暴露于高碳酸血症中的铜绿假单胞菌肺炎小鼠产生的中性粒细胞功能受损，且死亡率明显高于正常对照组。因此，PHC可允许的范围是什么?PHC具体适用于何种患者?这些问题均有待更多相关的基础及临床研究来深入探讨。

7.小结

PPCs是增加围术期发病率和死亡率的主要原因之一，预防PPCs已成为围术期管理的一项重要措施。机械通气是全麻手术期间维持充分气体交换的重要辅助治疗方法。高潮气量机械通气历来被鼓励用于预防腹部和胸部手术麻醉患者低氧血症和肺不张的发生。然而，越来越多的实验和临床研究证据表明，使用高潮气量和高平台压的机械通气可能会加重甚至引发肺损伤。

肺保护性通气是指使用较低的潮气量和限定平台压来减少肺泡过度扩张，同时使用呼气末正压或肺复张以防止呼气末肺泡塌陷的方法，可改善ARDS的预后。近期有研究者建议这种方法也可能有益于更广泛的人群。术中使用肺保护性通气技术，尤其是使用相对较低的潮气量，似乎与减少PPCs密切相关，但有关呼气末正压水平、肺复张方法、吸入氧浓度、通气模式及允许性高碳酸血症等的选择仍有许多相互矛盾的观点，因此，仍需更多的大规模临床研究来进一步证实，进而为围术期肺保护提供科学的指导。

来源：吴宇娟,高巨.围术期机械通气/肺保护性通气再认识[J].临床麻醉学杂志,2020,36(01):82-85.

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