呼吸机相关肺损伤与驱动压

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)为重症医学科(ICU)中常见的综合征，该类患者可从机械通气中受益，但若运用不当，亦会导致呼吸机相关肺损伤(VILI)，增加病死率。VILI不仅会加重肺部病变，还会引起系统性炎症反应，导致肺外器官受累。通气模式、通气时间、通气产生的张力(压力及容量)及肺损伤的原因、时间、病变程度和基础疾病等均与VILI相关。研究证实，小潮气量/低平台压辅以合适呼气末正压通气(PEEP)的保护性肺通气策略能降低ARDS患者VILI的发生率，并改善生存率。但近年来的另一些研究结果也让人们开始对现有的保护性肺通气策略产生质疑。

一、产生呼吸机相关肺损伤的因素

1．潮气量与呼吸机相关肺损伤：

对比6 ml/kg与12 ml/kg潮气量的通气策略表明，小潮气量通气对ARDS患者具有肺保护作用，由此开始了小潮气量通气时代。但是小潮气量的标准就是6 ml/kg吗？研究发现，与6 ml/kg相比，在重症ARDS患者中使用4 ml/kg潮气量能减轻肺损伤。因此，6 ml/kg的小潮气量并不是对所有患者都安全。人们越来越多地认识到，小潮气量肺保护的本质原理是降低肺应变(strain＝V_T/FRC)，非生理性应变会导致VILI。动物研究提示，当应变>2时，健康肺组织会产生损伤。研究提示，应变超过0.27时，可能会在ARDS患者中引起VILI。由于ARDS患者功能残气量的广泛差异，即使相同的潮气量也可能会产生不同程度的应变。因此，临床医师需要根据应变而不是理想体重调整潮气量设置。但由于功能残气量测量困难，且应变的安全阈值尚不能确定，因此应变于临床实践存在一定的局限性。

2．PEEP与呼吸机相关肺损伤：

PEEP可通过正压使呼气末维持足够的肺容积，以减少肺泡反复开闭所致萎陷伤(atelectrauma)。多个研究证实，较高的PEEP可以减轻肺水肿、保持肺泡表面张力、有效减少肺剪切伤。但也有研究提示较高水平的PEEP虽然可以改善氧合及肺顺应性，但并不能降低远期病死率。一项包含767例ARDS患者的多中心随机对照研究提示，与中等水平PEEP(5～9 cmH₂O)相比，较高水平PEEP(维持平台压28～30 cmH₂O)不能降低28 d及住院病死率。长期以来，关于ARDS患者最佳PEEP的选择存有争议。最近的一些研究提示，PEEP的选择可能与患者的病变程度相关。一项包含2 299例ARDS患者的荟萃分析显示，在PaO₂/FiO₂<200 mmHg的患者中，较高的PEEP能降低住院病死率，但对PaO₂/FiO₂＝200～300 mmHg的患者则可能有害。另一项包含3 500例急性肺损伤(ALI)(200 mmHg<PaO₂/FiO₂<300 mmHg)及ARDS患者的荟萃分析显示，第1天给予中等水平PEEP[(9.0±3.1) cmH₂O]适合ALI患者，高水平PEEP [(15.3±3.4 )cmH₂O]适用于ARDS患者。该研究提示ARDS患者的起始PEEP设置应为15 cmH₂O左右，而ALI患者的起始PEEP应为9 cmH₂O左右。综上所述，ARDS的病变程度影响PEEP的选择。肺组织的可复张性及顺应性决定了ARDS的严重程度，因此，ARDS患者PEEP的选择可能与肺的可复张性及顺应性相关。

3．平台压与呼吸机相关肺损伤：

平台压≤30～35 cmH₂O是保护性肺通气策略的目标之一。但平台压≤30～35 cmH₂O就一定安全吗？研究发现，将ARDS患者平台压从28～30 cmH₂O将至25～28 cmH₂O能降低VILI。一项通过F–18标记葡萄糖检测ALI患者肺组织代谢活动的研究发现，非重力依赖区肺组织代谢活动的强弱与平台压相关。当平台压高于26 cmH₂O时，组织代谢活动显著升高，但并未出现平台压越高代谢越强的关系。因此，在ARDS患者中，即使平台压≤30 cmH₂O，也可能会引起VILI，平台压与VILI可能并没有直接的比例关系。

综上所述，VILI的决定性因素尚有争议，单纯限制潮气量和平台压并不能完全保证安全。另一方面，在临床实践中，也可能会遇到各项保护性策略相矛盾的情况，如增加PEEP会引起平台相应升高，且往往是病变越严重、肺顺应性越差的患者，达到目标平台压所需的PEEP越低。因此，根据现有的资料，临床医师尚不能确定该如何设定PEEP和潮气量等参数，以同时保证安全性和有效性。

二、驱动压

1．呼吸系统顺应性(C_RS)：

顺应性是指弹性体在外力作用下发生形变的难易程度，是静止条件下测得的每单位压力改变所产生的容积改变，即C＝ΔV/ΔP。ARDS患者呼吸系统顺应性与功能残气量(FRC)线性相关。如上所述，相同的潮气量，功能残气量越大，产生的应变越小，VILI的发生概率越小。由此可以推断，呼吸系统顺应性也与VILI相关。研究证实，使用神经肌肉阻滞剂提高呼吸系统顺应性，能降低ARDS患者肺部炎症因子水平。一项包含340例重症ARDS(PO₂/FiO₂<150 mmHg)患者的多中心双盲试验提示，与安慰剂相比，早期使用神经肌肉阻滞剂(顺苯磺酸阿曲库铵)48 h能提高90 d存活率。

2．驱动压(DP)：

假设DP＝ΔP＝V_T/C_RS，用以反映ARDS患者肺组织功能区域的大小。根据呼吸运动方程，经呼吸系统压力(P_RS)为气道压(P_AW)与呼吸肌肉收缩产生的压力(P_MUS)之和。呼吸阻力为气流磨擦力(P_RES)、弹性回缩力(P_EL，P_EL＝V_T/C_RS)和呼气末正压(PEEP)之和。通气时动力等于阻力，即P_AW＋P_MUS＝P_RES＋V_T/C_RS＋PEEP。当患者完全放松控制通气时，P_MUS＝0，因此P_AW–P_RES＝V_T/C_RS＋PEEP。当吸气屏气时，P_RES＝0，P_AW即为平台压(P_PL)，所以P_PL＝V_T/C_RS＋PEEP。因此，当患者无自主呼吸时，DP＝V_T/C_RS＝P_PL–PEEP。这个概念实际上是将潮气量通过接受它的肺容积标准化，因此，在肺泡水平融入了与肺应变相关的两个重要指标，用驱动压替代动态应变应用于临床。

3．气道驱动压与跨肺驱动压：

呼吸系统顺应性包括肺顺应性(C_L)和胸壁顺应性(C_CW)。通过呼吸系统顺应性计算出的驱动压实际上为气道驱动压(DP_AW)，它同时受胸壁顺应性及潜在肺功能的影响。因此，当胸壁顺应性降低(如腹腔高压)时，也会导致DP_AW增加，从而错误估计肺功能。因此，气道驱动压可能不能真实反映肺功能情况，用跨肺驱动压(DP_TP)来评估会更加准确。类似跨肺压(P_TP)，跨肺驱动压也可通过监测食道压(eP_ES)来计算。患者无自主呼吸时，DP_TP＝V_T/C_L＝吸气末P_TP–呼气末P_TP＝(P_PL–吸气末P_ES)–(PEEP–呼气末P_ES)。跨肺驱动压与VILI的关系为：跨肺驱动压和与之相关的潮气量决定了单位功能肺组织扩张时受到的应力大小，决定了潜在损伤的可能。另一方面，驱动压影响VILI的性质和程度可能受到压力范围的影响。在低水平PEEP时，增加驱动压可能会增强肺泡周期性开闭损伤；而在高水平PEEP时，增加驱动压则可能会增加过度膨胀风险。

三、驱动压与呼吸机相关肺损伤

通过阶梯式分析9个随机试验中的35 621例ARDS患者发现，驱动压为生存率的独立影响因素。驱动压越大，生存率越低；驱动压越低，生存率越高；驱动压增加1个标准差(约7 cmH₂O)，病死率增加约1.41倍。研究中对比发现，并不是平台压越高VILI风险越大，也不是PEEP越高VILI风险越低；只有伴随驱动压增加的平台压升高时，才会导致病死率增加；也只有伴随驱动压降低的PEEP增加才能起到肺保护作用。研究证实潮气量只有通过呼吸系统顺应性标准化时才能预测生存率，而不是理想体重。随意改变潮气量或PEEP，并不会引起生存率改变，除非它们引起了驱动压的改变。也就是说，只有当PEEP增加使得相同的潮气量产生更小的驱动压时，才具有肺保护作用。这个假设与最近的生理学研究相呼应：只用在可复张性好的患者增加PEEP才能获益，而在可复张性较差的患者，增加PEEP引起过度扩张，反而有害。VILI受复杂的机械及非机械因素影响。一系列研究均强调了设置合适的平台压、PEEP及潮气量的重要性。其中肺组织的可复张性是PEEP获益的主要原因。当潮气量设定，可复张性较好的患者产生的驱动压较低。因此，PEEP获益的原因不仅仅是减轻了肺剪切伤，同时也是因为降低了驱动压。

在非自主呼吸过程中，腹腔高压(IAH)主要通过降低胸壁顺应性而降低呼吸系统顺应性，从而引起气道驱动压升高。所以，此时用跨肺驱动压来评估肺功能区域可能会更准确。Gustavo等通过对10只深度麻醉的猪分别建立正常肺、单侧肺不张、单侧肺损伤(盐水灌洗)、双侧肺损伤(盐水灌洗)模型，分别在腹腔压0 cmH₂O和20 cmH₂O时给予PEEP 1 cmH₂O和10 cmH₂O进行机械通气。结果显示，当出现肺部病变时(无论是单侧肺不张、单侧肺损伤或双侧肺损伤)，气道驱动压与跨肺驱动压均会增加。单肺不张猪的跨肺驱动压差不多是肺正常猪的2倍，提示跨肺驱动压能真实反映肺组织顺应性。在正常肺与单肺不张模型中，气道驱动压随腹腔压升高而升高，跨肺驱动压则不受腹腔高压的影响；在单侧和双侧肺损伤的模型中，气道驱动压与跨肺驱动压均随腹腔压升高而升高。提示通过腹腔高压降低胸壁顺应性对气道驱动压的影响大于跨肺驱动压；在ARDS患者中，胸壁顺应性的改变也会影响肺顺应性。这也就解释了为什么在重症ARDS患者中使用肌松药物有助于减轻VILI。研究发现，在所有模型中，腹腔高压均会引起DP_PT/DP_AW比率降低，尤其是在正常和双侧损伤的肺组织。提示胸壁顺应性对气道驱动压的影响不能忽略，DP_PT与DP_AW之间的差异同时受胸壁顺应性和肺部病变的性质、范围及程度的影响。增加PEEP不会明显影响DP_PT/DP_AW比率，提示PEEP不仅能改善肺泡的可复张性，还能改善胸壁顺应性。

在病变的肺组织，呼吸系统顺应性比理想体重能更好地预测功能残气量。功能残气量在不同患者中的多变性，决定了驱动压比基于理想体重的潮气量能更好地预测肺应变及生存率。根据计算公式，驱动压很容易实现床旁监测，因此，根据驱动压指导临床实践具有可行性和有效性。气道驱动压会受到胸壁顺应性影响，监测跨肺驱动的临床价值更高。

目前尚无法直接测量呼吸系统顺应性，因此只能通过平台压与PEEP计算得到驱动压，但该计算公式只适用于无自主呼吸患者。因此，驱动压不能应用于保留自主呼吸的患者。另一方面，由于受损肺组织的局部胸膜压力不同，跨肺驱动压也会因测量部位不同而存在差异，且会受自主呼吸与被动呼吸间的转换影响。因此，跨肺驱动压的准确性还需进一步研究来判断评估。目前尚无关于驱动压的前瞻性临床研究，其安全阈值尚不明确，临床应用价值尚待评估，还需要更多的研究来证实驱动压对临床的指导作用。目前的临床工作中主要还是在传统保护性肺通气策略的基础上根据患者肺部病变程度及顺应性情况制定个体化的通气策略。

引用: 吴小静, 夏金根, 詹庆元. 呼吸机相关肺损伤与驱动压 [J] . 中华医学杂志, 2016, 96(1) : 72-74.

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