保护性肺通气策略

保护性肺通气策略(LPVS)

皖南医学院附属安徽省铜陵市人民医院儿科：石玉龙（2011-03）包括：PEEP的采用、低Vt高PEEP及可容许性高碳酸血症(PHC)、肺开放/复张策略(RMs)三个里程碑及尽可能低FiO2(≤60%)

保护性肺通气策略(lung protective entilatory strategy，LPVS)是针对呼吸机相关性肺损伤(ventilator associated lung injury，VALI)，诸如气压伤( barotrauma)、容量伤(volutrauma )、生物伤(biochemostric trauma)、剪切力伤(shear stress trauma)等，日益受到关注和重视。综观已经提出的一系列LPVS，PEEP最早被采用，可谓是LPVS 的第一个里程碑；低Vt，高PEEP，可容许性高碳酸血症(permissive hypercapnia，PHC) 等，是LPVS的第二个里程碑;针对治疗治疗ALI/ARDSARDS广泛性、小灶性肺不张或肺泡萎陷( collapse)引起的肺容量减少、Qs/Qt增加、顺应性下降等，导致的顽固性缺缺氧所实施的肺开放(open lung) /复张(recruitment)策略(recruitment maneuvers，RMs），是LPVS的第三个里程碑，也是目前最具有代表性的LPVS。

一、PEEP

PEEP被提出和应用于临床己40多年，以往强调的是纠正缺氧，而并不是LPVS。分析PEEP能避免肺泡萎陷，使肺泡持续开放，实际起到了减少肺泡反复萎陷/开放，不但减少Qs/Qt、纠正缺氧，还能减少剪切伤。目前，PEEP也是RMs中不可缺少的措施。因此，自人类使用PEEP，就是实施LPVS的开始。多年来，争论的焦点不是PEEP纠正缺氧的作用，而是最佳PEEP的选择。多数学者认为，能改善氧合，但却不增加VALI的PEEP，是最佳PEEP 水平。理论上解释容易，实际操作过程中很难界定。多数情况下，还是按照FiO2≤60%条件下，使PaO2≥60mmHg、患者能耐受的最低PEEP，为最佳PEEP。随病情或病程的发展，严重程度不同，最佳PEEP水平也不同。

有学者主张依据压力-容积(P-V)曲线吸气支下拐点(lower inflection point， LIP) 上2--3cmHz 0，作为最佳PEEP设置的依据。实际应用过程中，很多患者P-V曲线上LIP不明确，或者即使明确，按照上述方法设置的PEEP水平，临床疗效并不满意。因此，最佳PEEP选择，一直是令人困惑的难题。但作为LPVS的措施之一，PEEP的作用不容质疑。

二、高PEEP与低VT

高PEEP与低VT降低ARDS病死率的提出，对传统的观念提出了挑战。与以往PEEP控制不大于15cmHzO和VT设置在10--12ml/kg相比，PEEP≥15--40和Vt 4-- 6ml/kg，6--8ml/kg 等高PEEP与低VT的观念曾经被质疑。然而，大量的临床实践证实了它们的作用和价值，越来越多的学者信服和使用了这一策略，高PEEP与低VT成为普遍被应用的LPVS，正在临床普及与推广。

(一)高PEEP

有学者主张， PEEP可以高达20--25cmH2O;还有学者主张，PEEP甚至可以高达40cmH2O。我们体会，PEEP设置的原则还是宁低勿高，一般以能纠正缺氧的最低PEEP;需要时，可以在严密监测下，逐渐提高PEEP水平，直至20--25cmH2O。即便大量临床与基础研究已经证实，高PEEP的危害不像人们以往想象中的那样大，但还是要注意预防对血流动力学和肺组织的影响。

(二)低VT

低VT的观念比较容易被接受，因为设置VT为4--6ml/kg或6--8ml/kg，一般并不影响缺氧的纠正;偶尔有PaC02增高，大多能通过延长呼气时间而得以纠正。即便PaC02增高一时难以纠正，鉴于PHC的观念，也并不重要。

三、PHC

PHC是指在呼吸机治疗期间，可以允许PaC02波动在正常高值或稍高于正常的水平上，

以减少为增加CO2排除或降低PaC02 至正常水平而设置高VT引起的高峰压和气压伤。这并不意味着就允许PaC02持续波动在较高水平，一般对COPD患者，即使允许PaC02水平高于正常， 8kPa (60mmHg)是普遍可以接受的水平。

四、RMs

RMs受到关注，主要是围绕缺氧的纠正。PEEP能防止肺泡在呼气末萎陷，并不是所有萎陷了的肺泡，均能在PEEP的作用下复张或持续开放。依据Laplace定律，相同压力下，半径小的肺泡不容易复张，必要时只能提高吸气峰压(peak inspiratory pres-sure，PIP) ，使萎陷的肺泡复张，再以适当的PEEP，使肺泡持续开放，这才是RMs的真正目的。RMs的价值，不但是减少Qs/Qt 及改善氧合，还能减少肺泡反复开/闭合引起的高剪切力伤;减少对肺表面活性物质"挤奶样"作用，减轻生物伤;减少或阻止肺间质液体向肺泡内渗透，减轻肺水肿，这些均是避免VALl的重要LPVS。

(一)基本概念与临床价值

早在20多年前， Lachmann就提出了肺开放的概念(open lung concept) ，让有萎陷趋势的肺泡不萎陷，让已经萎陷的肺泡复张，并持续保持在膨胀状态，不但可以避免肺组织反复开放/闭合产生剪切力造成的VALl，还可以减少Qs/Qt（＜10%），纠正缺氧，并减少对血流动力学的影响。目前，RMs概念已普遍被认可和接受，并在临床实施。大量临床实践己经证实了RMs的价值，争论的焦点主要集中在控制PIP在多少水平?持续多长时间?如何设置PEEP?选择何种通气模式或功能实施RMs?

(二)RMs的实施

可以实施RMs的方法很多，如控制性肺膨胀(sustained inflation， SI)、高PEEP，高 PIP，气道压力释放通气(airway pressure re-lease ventilation， APRV)、双水平正压气道 (biphasic positive airway pressure，BiPAP)、叹息、俯卧位通气、高频震荡通气(high fre-quency osillatory ventilation， HFOV)等，受关注较多的还是借助不同模式与功能，设置不同水平与时间的PEEP 与PIP。

1. SI 是在吸气时，经气道对肺泡施加足够的压力，使塌陷的肺泡充分开放，并持续一定时间，使陷闭的肺组织重新充气。常用的模式是持续气道正压(CPAP)、压力控制通气(PCV)模式，也可用通过BiPAP实施。压力水平多在35--60cmH20水平，维持15秒至2分钟， SI 能有效增加肺容积，改善肺顺应性和气体交换。有学者证明，选择30--45cmH20压力水平，维持20秒安全，但可能会使部分肺单位过度膨胀。有学者对肺外性ARDS患者进行前瞻性随机对照研究，发现SI能改善氧合、减少Qs/Qt，但作用短暂;要维持疗效，需要持续应用足够高的借助短时间较高的吸气压力和较高(≥15cmH20)的PEEP水平和反复地实施SI. Fujino等使用 PCV(20 cmH20)加高PEEP(40 cmH20)， 30min重复1次，维持2min，可以最大限度地实施RMs，并且未出现生理或组织学损伤，因此认为，为达到最佳复张效果，有必要多次重复实施RMs。但也有学者认为，SI加高PEEP的复张疗效，并不比单独使用高PEEP 的疗效好。有学者在油酸吸入诱导制作兔ALl动物模型的研究中发现，反复SI 除了可以增加肺容量，改善呼吸力学、氧合、通气-血流比外，还能通过对血流动力学和肺内皮细胞通透性的影响，减少肺水肿的形成。

2.高PEEP PEEP的肺复张作用早被肯定，争论的焦点是PEEP的水平高低。 Gattinoni等应用胸部CT观察8例ARDS患者应用PEEP的肺复张作用，发现随PEEP水平从lcmH2O逐渐增至20cmH2O，肺泡复张明显，与应用吸气平台压肺复张的疗效无明显差别;随PEEP增加至一定水平，萎陷肺组织明显减少。因此，他们认为，PEEP能协同吸气平台压实施RMs. Amato 等已经证实，高PEEP和低VT (5--6ml/kg) 能降低ARDS病死率。他们主张，PEEP不大于25cmH2O， PIP不大于45cmH2O。但是，De Matos等对12例早期ARDS患者，应用PCV模式，在CT扫描监测下，使用逐步增加和降低的PEEP (10， 15，20，25，35，45， 25，20，

15， 10cmH2O)水平实施RMs，发现一旦肺复张后，继续使用25cmH2O PEEP，不但能使气体分布更好，而且能避免肺泡过度膨胀。因此，PEEP不大于25cmH2O的传统观点受到挑战。我们的基础和临床研究证实，PEEP≤25cmH2O，不但临床疗效好，安全性也好。我们赞同Amato的观点，将PEEP控制在不大于25cmH2O水平，PIP控制在不大于45cmH2O，能获得较好临床疗效。

3.高PIP 对于仅靠PEEP不能打开的肺泡，只能依靠高PIP去打开，该点已经被很多学者在基础和临床研究中证实，上面提及的利用SI实施RMs，基本原理也是高PIP。问题集中在什么时候实施高PIP?有什么依据和指征?究竟需要多高的PIP水平?持续多长时间?不同疾病和同样疾病的不同阶段，肺泡萎陷的程度不同，需要的高 PIP水平可能完全不同。Lachmann应用≥40cmH2O的高PIP，才能使达到最大限度 RMs; Gattinoni应用45cmH2O的高PIP实施RMs，发现仍有24%肺组织无法被复张; Amato应用60cmH2O的实施RMs，能使95%的肺萎陷组织得到持久复张; Schreiter 实施RM运用了最高达80cmH2O的复张压。目前认为， PIP≥40--45cmH2O对于达到充分肺复张是必需的，RMs实施的最佳压力是既能改善氧合、提高肺顺应性、增加肺容积，又不能加重VALI，且对血流动力学无不良影响的压力。我们的经验是，≤30cmH2O的PIP一般十分安全;需要> 30cmH2O时，应该根据情况;如果依靠高 PEEP能够打开肺泡，保持满意的PaO2/FiO2，就不要一味提高PIP，高PIP的风险可能高于PEEP。当病情严重需要借助高PIP (>30cmH2O)时，一定要严密监测，防止PIP 过高造成的气压伤和对血流动力学的影响。

4. APRV与BiPAP 这两种模式的优点是可以任意设置高压(Phigh)与低压(Plow) ，也可以任意设置它们的时间( Thigh与Tlow) ; Phigh与Plow可以相当于吸气与呼气的压力，也可以与吸、呼气无关，即在任何Phigh与Plow 时段，均可以自由吸气或呼气;选择APRV 模式时， Thigh>Tlow。这两种模式应用恰当，均有良好的RMs疗效。

(1) BiPAP:该模式是我们临床实施RMs应用最多的模式，优点是操作简便，疗效确切。通常设置Phigh与Plow相当于吸气与呼气压力， Thigh与Tlow也相当于吸气与呼气时间;与APRV不同的是， Thigh < Tlow。因此，设置的Phigh相当于PIP， Plow相当于PEEP。Phigh 水平依据VT，能达到满意VT的最低Phigh水平，就是需要设置的PIP; Phigh设置通常是从低(20-25cmH2O)到高( 30-40cmH2O) ，满意VT水平为6-8ml/kg，必要时可以10ml/kg，甚至更高;一旦氧合改善，应及时将Phigh降低至能维持VT为6-8ml/kg的最低Phih水平。Plow 设置水平依据PEEP，FiO2为100%条件下，能改善氧合的最低PEEP，通常也是从低(8-10cmH2O)到高(15-20cmH2O)，必要时可以高达25cmH2O。整个实施过程中，应严密监测或观察血流动力学变化，及时发现肺组织气压伤;呼吸与心率减慢、氧合改善、血压稳定是RMs有效的依据，血压下降、心率增快、缺氧加重提示血流动力学受影响。实施过程中，应随时严密观察，及时调整。

(2) APRV:我们的基础研究证实，应用鸟牌Vela呼吸机APRV /Biphasic模式实施RMs，在FiO2为100%条件下，设置高压时间(Phigh) > 低压时间(Plow) ，即Phigh 4s， Plow 1s，维持2min;间歇期设置Phigh/Plow为30/15cmH2O,Phigh 1.5s， Plow 1.8s，维持2min，连续CT扫描监测肺泡萎陷和复张情况，摸索不同Phigh和Plow水平组合对ALI/ARDS 实施RMs的疗效，发现Phigh/ Plow 35/20cmH2O持续2min 的RMs效果最明显，即肺泡萎陷面积减少、氧合改善，肺泡萎陷面积减少与PaO2/FiO2升高呈负相关，且对血流动力学、肺力学、肺组织病理学无影响;RMs结束后，维持Phigh/ Plow 30/15cmH2O水平 20min，RMs效果能被较好地维持。但临床实践中应用不多，尚待进一步探讨与摸索。

5.叹息(sigh) 多数学者认为，传统的叹息方式，即每100次通气后，一次叹息 (1.5-2倍VT) ，难以使萎陷的肺复张。有学者应用新的叹息方法，如Pelosi等对10例进行LPVS通气的ARDS患者，使用每分钟连续3次叹息(平台压45cmH2O) ; Foti等在增加PEEP水平、VT不

变的前提下，采用每分钟连续2次叹息的方式;均发现能显著改善氧合。Patoniti等对13例早期ARDS患者，应用BiPAP加压力支持(PSV)模式，每分钟使用1次高水平PEEP[(38 ± 3.2) cmH2O]的叹息，同样能改善气体交换、增加肺容量、降低呼吸驱动力。我们在临床使用叹息实施RMs的机会不多，无法评价。但是，应用呼吸机的叹息功能，实施RMs，安全性好，可以尝试。

6.俯卧位通气(prone position ventilation) 自1976年Piehl等最早报道对5例 ARDS患者实施俯卧位通气显著改善氧合状况以来，一系列临床和动物研究均获得类似结果，有效率达64% -78% . Gattinoni等发现，严重ARDS患者(PaO2/FiO2 <88 mmHg VT>12ml/kg)使用俯卧位通气10d后，生存率明显提高，认为对严重ARDS患者，可以早期进行俯卧位通气治疗; Pelosi P等对早期ARDS患者进行仰卧位和俯卧位机械通气治疗，发现俯卧位通气加周期性叹息的RMs，可获得最适合的RMs疗效; Fridrich 等研究者证实，随俯卧位治疗次数增加，萎陷的肺泡重新开放，氧合改善明显。俯卧位通气能减少Qs/Qt ，改善VA/Q，促使肺通气均匀，对膈肌运动也有一定改善作用。然而，在实际临床工作中，真正实施俯卧位通气的病例并不多，原因不是质疑俯卧位通气的 RMs疗效，而是可行性。危重病患者病情重，实施俯卧位通气过程复杂，缺少特殊翻身设备，从仰卧位变成俯卧位难度很大，还难以避免体位变动造成的各种导管、连接管滑脱、血压下降等。婴幼儿与儿童，身体小、体重轻，俯卧位通气实施困难较成人少，可以例外。针对成人患者，多数情况下，俯卧位通气仅停留在理论上。

7.其他有关HFOV和部分液体通气(液性复张)实施RMs的报道也很多，尤其是HFOV，低VT (1-3 ml/kg )、高呼吸频率 (80-360 bpm)或赫兹(3-6 Hz)、持续高气道压(60-90cmH2O)、长吸气时间(30%-50%)的通气特点，相当于持续摇晃(shaking) 的作用实施RMs，较常规呼吸机治疗优点多，如能保留自主呼吸，低VT(1-3ml/kg)、持续高PEEP或开放压(平均气道) ，RMs疗效确切等，而且气道开放，不需要建立人工气道，损伤小。我们在这方面积累的经验很少，尚待探讨。

(三)存在问题与解决方法

虽然RMs已经获得了较好的临床疗效，但在具体实施过程中，还存在很多问题殖待解决。

1. RMs方法可以实施RMs的方法很多，利弊不等，影响临床疗效的因素多，如原发病、合并症、患者耐受程度、所需仪器设备等，不同方法实施RMs的疗效和副作用也不同。如何选择一种或几种简便易行、疗效确切的RMs方法，值得进一步探讨。

2.压力水平RMs中，争论最多的是压力水平高低的选择，包括吸气压(平台压和平均气道压)和PEEP。

(1)吸气压(平台压和平均气道压) :肺泡过度膨胀和跨肺压过高是造成气压伤的主要原因，降低气道平台压有利于防止气压伤。 SI通过促进塌陷的肺泡复张，使潮气量分布均匀，避免原先开放的肺泡过度膨胀，并降低气道压，避免气压伤。动物或临床试验均证实，采用30-45cmH2O平台压，使气道峰压≤50-60cmH2O，并维持20s至2min的 RMs，气压伤发生的可能性小，对血流动力学影响均只是暂时性的。因此，多数学者认为，在一定压力水平和持续时间限制下进行 RMs是安全而有效的。鉴于临床实际应用例数少，采用这样高水平的压力控制仍有顾虑。

(2) PEEP:尽管PEEP水平越高，肺复张容积越大，但患者的气道吸气峰压和平均压力也会增加，从而易于发生气压伤;此外，随胸内压升高，回心血量减少、心输出量降低，可导致低血压;压力升高能改变肺泡-毛细血管膜完整性，细菌易位种植危险性增加; 实施RMs过程中，如果肺泡过度膨胀，血流重新分布到通气不良的肺组织，也可以使Qs/Qt增加，氧合状况恶化。因此，最佳PEEP选择十分重要。传统观念认为，PEEP不大于15cmH2O，否则容易引起VALl。但近年来的研究充分证实了高PEEP的临床疗效。Amato等使用低潮气量和高PEEP，

能显著改善ARDS患者的预后。氧合和肺顺应性测定，能鉴别肺组织可复张潜力有(无) 或多(少) ，对可复张潜力少的患者只需要运用相对较低的PEEP(5-10cmH2O) ，对运用 RMs效果明显的患者，可以通过逐步降低 PEEP水平来估计防止肺萎陷所需的最佳 PEEP。在持续氧合监测下，使用RMs后，逐步降低2cmH2O/min PEEP水平，当SaO2下降时，记录即时PEEP 水平，在下一次肺复张后，将PEEP设定在该水平上2cmH2O，以巩固肺开放疗效。有研究证实，低VT和最佳PEEP联合应用，能在纠正缺低氧的同时，抑制肺部炎症反应，减少ALl。

3. RMs的时机和适宜人群虽然RMs能显著改善氧合，但并不是对所有患者均有效。ALI/ARDS病理改变复杂，RMs对早期(<72h)胸、肺顺应性改变不十分明显患者的疗效优于晚期的患者，可能与肺部病变由渗出性改变转变为纤维增生性改变有关，故多数学者主张早期对ALI/ARDS患者实施RMs。其次，肺部基础疾病也影响RMs 的临床疗效。有研究发现，肺外性ARDS患者对RMs的疗效优于肺内性(肺炎所致) ，因为肺内性患者以肺实变为主，可复张肺组织数量有限，高水平压力通气容易使正常的肺组织过度膨胀，但却不一定能使实变的肺组织恢复通气。Kloot等应用三种不同ALl模型观察RMs的疗效，发现静脉注射油酸ALl 模型与肺外源性ARDS相似，疗效确切;气管内注射细菌造成肺内源性ARDS模型，对PEEP 治疗效果不理想;对以肺实变为主的动物模型，提高吸气压和PEEP，非但无益而且有害。RMs 疗效，还可能受胸壁扩张能力的影响，胸廓顺应性差的患者，接受RMs的疗效低于胸廓顺应性良好的患者。此外，已经应用高VT和高PEEP通气的患者，肺组织可能已经达到了最大的复张水平，肺泡也不易出现萎陷，故对RMs反应差;反之，对那些使用低VT和低PEEP 的患者，RMs能获得较好的疗效。

4. RMs疗效判断实施RMs过程中，疗效判断始终是令人困惑的问题。CT监测下实施RMs，安全、可靠，可谓是"金标准"，但具体实施过程中困难很多。如患者的搬运，费时、费力，还存在一定的风险;机械通气机与各类监测和抢救仪器设备的搬运，也不是件易事;且不说需要足够的人力、物力，最大的顾忌还是可能出现的风险，临床普遍开展有相当大的困难。监测动脉血氧合状况是简便易行的方法，但由于能改变氧合状态的因素太多，如果单凭氧合状况来评价肺复张疗效，与CT监测相比，似乎既不可靠，也不直观，即使疗效好，说服力也不够强。静态 p-V曲线具有可重复性、便于床边监测等优点，它反映了肺的力学状态，如肺顺应性、肺泡可复张性、复张程度和压力范围等。但是，测定p-V曲线过程存在的问题限制了它的广泛应用。如测量压力时，可能需要脱机和充分麻醉或镇静;判定LIP时，还存在很大程度的主观性;p-V曲线的测定需要特殊设备和专业训练人员。到目前为止，依据氧合改善，结合胸部X线、CT及p-V曲线、血流动力学改变等，实施RMs，综合评价临床疗效，可能是较好的方法。

五、高浓度吸氧(Fi02 )

FiO2过高能引起氧中毒，已经早被证实。呼吸机应用过程中，应该尽可能应用≤60%，这也是LPVS措施之一。临床医护人员普遍顾忌提高FiO2带来的危害，尤其对100 % FiO2有顾虑。但是，在很多临床实践过程中，提高FiO2是惟一能纠正缺氧的方法，提高FiO2至100%多为无奈，此时如果过分顾忌高浓度吸氧造成的损害，严重缺氧足以造成患者在短期内死亡或缺氧加重导致无法觉察的器官损害。权衡利弊，提高FiO2纠正缺氧，甚至将FiO2设置为100% ，十分必要。一旦缺氧得到缓解，及时将FiO2下调至≤60%水平，也很有必要。我们在多年的临床实践中，上调FiO2至100%的机会很多，有时甚至因病情需要，持续数小时或数天，能生存下来的患者，几乎未发现有氧中毒的困扰。提示纠正缺氧对人体产生的利，远较氧中毒产生的弊重要。

六、单肺通气

当两侧肺组织病变严重程度不一致时，为减少健康肺组织在接受呼吸机治疗时可能因过度膨胀所致的肺损伤或患侧与健侧肺的交叉感染等，有学者主张通过双腔人工气道，分别连

接2个呼吸机，进行双侧肺的单肺通气;各台依据所连接肺的需要，设置不同的参数。类似研究在国外已经用于临床，国内尚未见有人尝试。估计操作复杂，耗资耗财，临床很难普及。

熟练掌握呼吸机应用技术不但需要掌握基本理论知识，更需要长时间理论与实践经验的结合和积累。肺保护与肺复张策略实施，同样需要长期、细致地观察与经验积累，任何超之过急的操作均可能是有害无利的。希望每一位从事呼吸机应用的专业技术人员，均能通过耐心、细致地观察与临床应用，将呼吸机技术用于所有危重病综合救治的临床实践，并将呼吸机的利提高至最高，而将其弊降低至最低，真正使呼吸机应用在提高危重病抢救成功率中起到作用。

参考文献

1、宋志芳殷娜，摘自《现代呼吸机治疗学第2版，P317-323》；