圍術期機械通氣/肺保護性通氣再認識

作者：吳宇娟，高巨，江蘇省蘇北人民醫院麻醉科

全球每年約有3.13億人需接受大型外科手術，術后肺部并發癥（postoperative pulmonary complication，PPCs）是術后最常見的中期并發癥。近期一項涉及了29個國家的大型觀察性研究發現，9413例行外科手術的患者中有2670例（28.36%）出現PPCs風險增加，嚴重PPCs的發生率達2.8%，即使是輕微的PPCs也與患者術后發病率、死亡率和住院時間密切相關。因此，努力減少PPCs對改善手術患者的預后至關重要。

傳統的肺保護性通氣是指VT≤8ml/kg、呼氣末正壓（positive end-expiratory pressure，PEEP）≥5cmH2O、合適的肺復張和氣道平臺壓＜30cmH2O，是公認的急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者呼吸護理標準。一項對400例腹部手術患者的多中心研究顯示，術中使用大VT、不給予PEEP的患者PPCs發生率明顯高于肺保護性通氣［，這一發現成為了肺保護性通氣應用于全麻機械通氣的一個重要里程碑。但近期有研究者認為，圍術期機械通氣并不等同于危重患者的呼吸支持，因此涵蓋所有不同疾病和不同外科手術的肺保護性通氣的定義尚不存在。本文分別針對近年來術中機械通氣可能涉及到的各種參數或措施進行綜述，探討專門針對外科手術患者的保護性通氣方式，以便為圍術期肺保護提供參考。

1.潮氣量

為了避免術中低氧血癥及肺不張的發生，傳統的全麻機械通氣多采用相對較大的VT（≥10ml/kg），這遠遠超過了大多數哺乳動物自發的正常VT（6ml/kg）。隨著研究的進一步深入，越來越多的證據表明，大VT機械通氣可能與PPCs的發生有關，過高的VT會導致局部肺泡過度膨脹，一旦這種機械應力超過肺泡的彈性應力，將導致肺泡－毛細血管膜斷裂，局部炎性細胞因子釋放，最終引起肺損傷。因此，自ARDSNet小組的開創性研究以來，臨床麻醉醫師也逐漸認識到術中小VT機械通氣的重要性。近期指南推薦危重患者VT應限定為6～8ml/kg，而未合并肺損傷的患者手術麻醉期間也應推薦VT＜10ml/kg。但單純使用小VT機械通氣將引起局部肺組織的周期性肺泡塌陷，肺不張的風險增加，這種不利影響可以通過聯合使用PEEP來抵消。研究表明，單純使用小VT機械通氣會增加患者術后肺部炎癥和30d的死亡率，因此，小VT機械通氣的肺保護作用需要合適水平的PEEP來輔助。

2.呼氣末正壓通氣

PEEP是肺保護性通氣中的重要組成部分，一直被視為預防術中肺不張的有效方法。但由于其潛在的血流動力學及氣壓傷等的不利影響，或者僅僅是因為許多呼吸機的默認設置PEEP為0cmH2O，臨床僅20%的患者在術中接受了呼氣末正壓通氣，且缺乏明確的指南來指導圍術期PEEP的選擇。目前圍術期機械通氣最常選擇的PEEP是0或5cmH2O，超過5cmH2O的PEEP很少被應用，即使在PPCs高風險的患者中也是如此。一項納入了超過11000例腹部和顱內手術患者的大型回顧性研究發現，術中PEEP≥5cmH2O能提高患者術中氧合，改善肺順應性，減少PPCs的發生，但也有研究指出術中使用PEEP10cmH2O使患者獲益更多。

另一項發表在Lancet的研究發現，與低PEEP組（PEEP≤2cmH2O）相比，在腹部手術中應用高PEEP（PEEP＞12cmH2O）并沒有明顯改善患者的肺功能，但其使患者氣道峰壓及血流動力學波動的風險增加。根據上述研究可以推斷，對于大多數手術患者來說，術中使用高PEEP并不是必要的，但對于PPCs高風險或已合并肺損傷的患者來說，術中適當增加PEEP可能是合理的。近年來，隨著圍術期精準醫學的發展，個體化PEEP逐漸引起了臨床麻醉科醫師的重視。研究發現，在單肺通氣過程中，與PEEP5cmH2O相比，個體化PEEP能更好地維持術中氧合，改善呼吸力學參數。

目前臨床上主要根據氧合、肺順應性、壓力－容積環、電阻抗斷層成像、CT掃描、超聲等進行PEEP設定。然而，由于肺部CT檢查需轉移患者，且成本較高；氧合法需多次重復采血等客觀因素的存在，圍術期設定PEEP主要依賴超聲、電阻抗斷層成像這兩種無創、方便、重復性好的技術。但目前缺乏大規模臨床隨機對照研究證據來證實最佳PEEP，也缺乏一種用于PEEP設定的金標準，因此，有關術中如何進行個體化PEEP設定可能將成為圍術期機械通氣的一個新的研究熱點。

3.肺復張

在所有全麻機械通氣患者中，大約90%的患者將出現肺不張，減少術后肺不張對于防止PPCs的發生至關重要。研究表明，當肺部持續膨脹至氣道壓力達30cmH2O時，肺不張的體積約減少一半，若要重新開放健康成人麻醉過程中的所有塌陷肺組織，需要40cmH2O的氣道壓力，而對于病態肥胖患者，需要的氣道壓力則更高。

肺復張被定義為在短時間內給予持續氣道正壓以改善患者氧合，復張塌陷肺泡，并最大限度地減少因肺泡反復塌陷而引起的損傷，自1960年以來一直用于減少全麻機械通氣期間肺不張的發生。研究表明，在行腔鏡手術機械通氣期間使用肺復張能增加患者呼氣末肺容積，提高肺順應性，降低胸壁彈性。此外，目前多個小型臨床對照研究已經證實，在腹部、胸部、剖宮產等手術中使用肺復張同樣能改善患者術中氧合。

近期有研究探究了術中是否應聯合使用肺復張及PEEP，結果表明在腹腔鏡胃減容手術中，肺復張無論是否與PEEP聯用均有利于改善患者術后早期氧合，縮短拔管時間；且與PEEP比較，肺復張在降低患者驅動壓力上可能起到了更為關鍵的作用。但許多研究發現，肺復張所帶來的呼吸力學及氧合的增益可能只是暫時的，并不能擴展到術后。且有研究指出，與肺復張聯合小VT及PEEP比較，將肺復張用于常規通氣時可能并不會給患者帶來益處。圍術期使用的肺復張方法主要包括持續充氣肺復張、階梯式肺復張、嘆息式肺復張，目前缺乏相關證據證實肺復張的最佳方法。

研究者對一項大型觀察性研究的數據進行二次回顧性分析發現，肥胖患者術中使用擠壓呼吸囊式肺復張或“急救”肺復張與PPCs增加相關，因此臨床醫師在選擇肺復張方法時必須綜合考慮不同方法的利弊。肺復張的持續時間雖然很短，但它可能會造成嚴重的不良后果，如血流動力學不穩定、氣道峰壓升高、氣壓傷等，因此需要密切監測患者的病情，當SBP＜80mmHg或出現新的心律失常等情況時，則應終止肺復張。另外，近年有研究報道，超聲、電阻抗斷層成像等可視化肺通氣技術指導術中肺復張的實施可能將減少因肺泡過度擴張造成的氣壓傷，同時還能發現術中出現的胸腔積液、氣胸等意外情況，為患者術中通氣管理提供了有利參考。

4.吸入氧濃度

在麻醉機械通氣過程中，尤其是在氣管插管和拔管之前，為防止低氧血癥，麻醉科醫師通常給予患者較高的吸入氧濃度（FiO2）。此外，基于許多已有的研究證據，WHO建議術中使用80%或80%以上的FiO2來減少手術部位感染。然而，高氧血癥能導致患者肺血管收縮、心輸出量下降，此外還可能引起高氧性肺損傷，表現為肺水腫、肺透明膜形成、肺小動脈內膜增厚和通氣/血流比例失衡，這些均是引起PPCs的危險因素。

研究表明使用較高的FiO2可能會導致吸收性肺不張，同時加重炎癥性肺損傷，甚至與危重患者死亡率增加相關。近期一項研究分析了73922例非心胸外科手術患者術中FiO2的使用情況，發現術中較高的FiO2與嚴重的PPCs和術后30d的死亡率呈劑量依賴性關系。隨后另一項研究發現，麻醉誘導和蘇醒期間將FiO2從100%降至30%，麻醉維持期間從50%降至30%，能提高患者術后PaO2/FiO2比值，研究者認為全麻時避免純氧吸入能改善患者術后氣體交換。

綜上所述，全麻機械通氣期間不應盲目地使用較高的FiO2，但如果需要用更高的FiO2來糾正缺氧，則可聯合給予適當的PEEP來減少PPCs。

5.通氣模式

容量控制通氣（volume-controlled ventilation，VCV）是麻醉中最常用的通氣模式。VCV遵循恒定的流量，在預先設定的吸氣時間內提供預先設定的潮氣量，從而確保分鐘通氣量，但恒定的流量會導致較高的吸氣壓力，增加氣壓傷的發生率，并導致肺內氣體分布不均。

壓力控制通氣（pressure-controlled ventilation，PCV）相對于VCV的優點是潮氣量的快速輸送，以及可以通過設定最大充氣壓力來避免氣壓傷。近期一項meta分析顯示，在單肺通氣期間使用PCV能降低患者吸氣峰壓，提高PaO2/FiO2，盡管這些益處是否能改善患者臨床預后還有待進一步探究。然而，術中使用PCV模式的機械通氣時，VT將隨著肺順應性的變化而變化，這使得患者術中存在通氣不足或過度通氣的風險。且近期一項涉及超過10萬例擇期手術患者的大型回顧性研究報道，PCV的使用與PPCs的增加有關。

壓力控制-容量保障通氣（pressure-controlled volume guaranteed ventilation，PCV-VG）是近年來引入的新的圍術期機械通氣模式。PCV-VG的特點是在通氣過程中能計算肺的順應性，并確定最低的壓力來輸送目標潮氣量以保證充足的分鐘通氣量，它具有獨特的減流模式，綜合了VCV和PCV的優點。近期有臨床研究將PCV-VG與PCV及VCV進行比較發現，在腹腔鏡膽囊切除術患者中，與VCV相比，PCV和PCV-VG均能在提供目標VT的情況下明顯降低氣道壓力；此外，PCV和PCV-VG組的患者在氣腹形成后肺順應性下降的百分比較?。≒CV和PCV-VG分別為29%和30%，VCV為42%）。而氣腹后肺部動態順應性下降＞40%時，患者PPCs發生率明顯增加，因此，研究者更傾向于在腹腔鏡手術患者應用PCV-VG或PCV以減少PPCs。目前還需要進一步的研究以確定術中使用PCV-VG對患者長期預后的影響。

6.允許性高碳酸血癥

允許性高碳酸血癥（permissive hypercapnia，PHC）通常由肺保護性機械通氣策略所導致，小VT機械通氣時，由于分鐘通氣量減少，清除二氧化碳的能力下降，導致動脈血CO2增加從而減少呼吸機相關性肺損傷，已經被證實可以改善ARDS的臨床預后。此外，PHC也被廣泛應用于其他導致成人和兒童急性呼吸衰竭的疾病，包括嚴重哮喘和慢性阻塞性肺疾病等。大量臨床數據表明，中度高碳酸血癥能直接減少呼吸機相關性肺損傷的發生，且強調了其對肺泡機械拉伸的潛在保護作用。然而，實施PHC過程中可能出現高碳酸血癥性酸中毒，其對機體的危害一直被人們所關注。近期有研究報道，高碳酸血癥抑制了受損肺上皮細胞的修復功能，同時，胸膜高碳酸血癥與肺切除術后持續存在的肺泡－胸膜瘺有關。

同時，Gates等研究發現，暴露于高碳酸血癥中的銅綠假單胞菌肺炎小鼠產生的中性粒細胞功能受損，且死亡率明顯高于正常對照組。因此，PHC可允許的范圍是什么?PHC具體適用于何種患者?這些問題均有待更多相關的基礎及臨床研究來深入探討。

7.小結

PPCs是增加圍術期發病率和死亡率的主要原因之一，預防PPCs已成為圍術期管理的一項重要措施。機械通氣是全麻手術期間維持充分氣體交換的重要輔助治療方法。高潮氣量機械通氣歷來被鼓勵用于預防腹部和胸部手術麻醉患者低氧血癥和肺不張的發生。然而，越來越多的實驗和臨床研究證據表明，使用高潮氣量和高平臺壓的機械通氣可能會加重甚至引發肺損傷。

肺保護性通氣是指使用較低的潮氣量和限定平臺壓來減少肺泡過度擴張，同時使用呼氣末正壓或肺復張以防止呼氣末肺泡塌陷的方法，可改善ARDS的預后。近期有研究者建議這種方法也可能有益于更廣泛的人群。術中使用肺保護性通氣技術，尤其是使用相對較低的潮氣量，似乎與減少PPCs密切相關，但有關呼氣末正壓水平、肺復張方法、吸入氧濃度、通氣模式及允許性高碳酸血癥等的選擇仍有許多相互矛盾的觀點，因此，仍需更多的大規模臨床研究來進一步證實，進而為圍術期肺保護提供科學的指導。

來源：吳宇娟,高巨.圍術期機械通氣/肺保護性通氣再認識[J].臨床麻醉學雜志,2020,36(01):82-85.

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