设置呼气末正压：'最佳顺应性'概念是否有效？
设置呼气末正压：'最佳顺应性'概念是否有效？
介绍
在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的治疗中，主要目标是实现有效的气体交换，同时尽量减少由机械通气引起的肺损伤的潜在风险。
为了实现这一目标，需要采用一系列通气参数设置。其中包括使用低潮气量，保持平台压和驱动压在安全范围内，采用俯卧位，以及在存在无法控制的吸气努力的患者中必要时选择减少或呼吸抑制的镇静方法。
为了正确设置潮气量和呼吸频率，确保足够的肺泡通气和有效的CO2排除至关重要。这两个因素都是呼吸机每分钟传递的能量的关键组成部分，被称为功率，而这两个因素可能参与导致机械通气引起的肺损伤。最近的数据表明，驱动压（从而是潮气量）的增加可能比呼吸频率的等值增加更具有伤害性，其伤害可能高达四倍。
与此同时，设置呼气末正压（PEEP）仍然是一个有争议的话题。理想情况下，呼气末正压（PEEP）应该在不引起明显过度膨胀的情况下优化肺泡复张。肺泡复张提供了更广阔的容积来分散来自潮气量呼吸的能量，进而减少“婴儿肺”效应并潜在地减少动态应力和应变；相反，如果PEEP导致过度膨胀，则会增加静态应变，对婴儿肺尤为有害。
最近的研究努力集中在确定最佳的呼气末正压（PEEP）策略，并讨论在寻求平衡肺泡复张和扩张的同时，避免不惜一切代价地打开肺部。虽然关于其对死亡率影响的确凿证据尚缺乏，但越来越多的共识表明，相比较较低水平的PEEP，对于中度到重度ARDS患者而言，较高水平的PEEP可能更有优势。然而，对于何谓“高”PEEP的明确定义仍不清晰，需要个体化治疗，并且其应用的最有效方法仍有待确立。
“最佳顺应性”概念 - 生理学基础
ARDS 患者个体化 PEEP 的策略之一是根据 "最佳顺应性 "点设置 PEEP。这种方法包括去复张 PEEP 滴定，在每次设置 PEEP 时测量肺顺应性，最后将 PEEP 设为顺应性最高点或高出 2 cmH2O。
“最佳顺应性”策略提供了一种生理学方法来个体化呼气末正压（PEEP），其基于呼吸系统顺应性和功能残气量（FRC）之间的关系。
在健康人中，功能残气量（FRC）代表肺的弹性回缩力与胸壁向外扩张力达到平衡的肺泡容积，并对应于零呼气末正压（PEEP）水平。
在急性低氧性呼吸衰竭和ARDS等疾病中，广泛的肺部炎症破坏了肺泡-毛细血管屏障。这使得液体和蛋白质能够穿过内皮细胞，导致间质性肺水肿和肺泡充盈，从而降低了功能残气量和肺泡容积。从这个意义上说，呼吸系统顺应性具有信息价值：它是充入气体的体积与充入该体积所需的驱动压之间的比值，应该反映功能残气量，并有助于优化呼气末期肺容积。
在这种情况下，呼气末正压（PEEP）有助于保持或重新扩张塌陷的肺泡，增加肺容积和顺应性，并在减少应力和应变方面产生有益效果；相反，如果提高PEEP主要导致过度膨胀，过度通气占优势，会导致顺应性降低，驱动压增加，进一步加重机械通气引起的肺损伤。
由于 ARDS 对肺部的影响是不均匀的，在很大程度上是由于重力的影响，背侧和基底段通常受损最严重，而腹侧区域或 "婴儿肺 "则相对完好，重新打开病变肺区所需的 PEEP 使健康区域过度充气。长期低顺应性和高驱动压与 ARDS 患者和普通重症监护病房患者的死亡率有关。
根据这些生理学概念，我们可以推断顺应性对 PEEP 的益处具有很高的参考价值，顺应性增加表示肺泡复张，而顺应性降低则表示过度滞留。鉴于其生理学原理以及现代呼吸机在床旁测量呼吸系统顺应性的简便性，"最佳顺应性 "方法一直是深受重症监护医师欢迎的 PEEP 调整方法。
最佳顺应性 "概念的临床证据
“最佳顺应”策略在呼吸治疗领域引起了显著的关注，鉴于其理论基础。然而，经验证据呈现出一个复杂且有时矛盾的画面。
在特定情境下，例如采用Trendelenburg位和气腹的腹部手术中，“最佳顺应”方法已经显示出一些好处。这些包括减少肺不张和术后并发症，以及肥胖病人生理上的优势——即降低机械功、改善呼吸力学和保持心输出量，与经验性设置较低PEEP相比。
在ARDS患者中，一项初步研究表明，将PEEP优化至最佳呼吸系统顺应性可能与减少器官功能障碍相关。这一观察得到了生理学洞见的支持，提示达到最佳顺应性与最大化氧输送和最小化死腔通气有关。
在肥胖ARDS患者和肥胖猪模型中也发现了类似的结果；在这些情况下，根据最佳弹性度指标调整PEEP会显著改善氧合功能，增加呼气末肺容积，并使呼气末跨肺压接近零。
这些观察结果与研究发现相吻合，表明驱动压可能是死亡率的潜在调节因素，因为潮气量或PEEP的变化如果没有对降低驱动压做出贡献，则可能与生存率无关。因此，呼吸系统顺应性的增加和随后的驱动压下降可能在结果方面带来益处。
然而，一项随机对照试验将持续复张操作与“最佳顺应”策略进行了比较（其中PEEP设置为峰值呼吸系统顺应性，然后再增加2 cmH2O），与传统的低PEEP方法相比，发现“最佳顺应性”组的28天全因死亡率较高。这一结果可以归因于多种因素：复张操作的固有血流动力学影响，尽管顺应性最佳但增加PEEP可能导致肺过度膨胀的风险，以及复杂的生理动力学使肺顺应性测量变得复杂，其解释远比作为FRC和肺复张的简单指示器要复杂得多。
呼吸系统顺应性的局限性
有几个潜在的混杂因素可能会影响顺应性的测量，从而损害其测量的有效性和生理意义。
其中一个因素是呼气末复张。在非常低或零PEEP时，可能存在一定数量的潜在可展开但完全塌陷的肺泡。在吸气过程中，呼吸机压力强制打开这些肺泡，在下一次呼气阶段完全关闭。这可能引起所谓的肺萎陷损伤现象，即在呼吸周期中肺泡不断地重新打开和闭合；这可能导致剪切应力，引起肺组织的炎症和损伤，并在两个高度不均匀区域之间产生跨肺压力的区域放大。尽管对肺部可能具有潜在损害的影响，但呼吸末再展开可能很难被察觉到。相反，在吸气期间打开的肺泡可以参与气体交换，从而改善PaO2/FiO2，并在充气过程中生成相对较高的顺应性，由于许多肺泡在充气开始和结束之间重新打开（这些肺泡重新打开几乎像具有无限顺应性）。
为了避免呼气末复张，在降低PEEP的过程中进行低流量操作并测量潮气量滞后可能是一种策略。肺滞后的减少可以指示呼气末复张的减少，从而允许根据潮气量滞后和呼吸系统顺应性的综合方法来调节PEEP水平。
准确估算顺应性的另一个重要障碍是气道关闭的发生，即在呼气阶段近端或远端气道塌陷导致近端和远端气道之间的沟通中断，从而导致肺内正压可能超过呼吸机上建立的正压。在这种情况下，实际驱动压将低于测量值，从而误导性地降低了测量顺应性。虽然最佳顺应性策略返回的 PEEP 值总是高于气道开放压力，但应注意的是，静态和动态力学可能无法测量实际的肺/呼吸力学。
此外，呼吸系统力学可能无法准确反映肺部力学。尽管对于大多数患者来说，这不是一个重要问题，因为肺和胸壁弹性比例通常变异较小，并且气道驱动压力具有良好的预测能力，但对于肥胖个体来说可能是相关的。对于这个群体来说，确定真实的跨肺压力，特别是呼气末驱动压，可能是有益的。
最后，需要极度谨慎地对待增加顺应性等同于成功复张，并且在设置PEEP时应将其作为主要焦点的观念，并且需要牢记肺密度重力依赖的异质性。尽管肺复张与改善顺应性之间存在明确的相关性，但并不意味着复张和过度膨胀对肺顺应性有着相反但对称的影响。这是因为顺应性反映了肺的功能状态和机械特性，这可能与其形态状态不同。
最近的生理学研究强调了这一点，指出在不同PEEP水平下测量的呼吸系统顺应性可能无法准确反映复张和过度膨胀之间的相互作用，而通过CT扫描或使用氮洗入/洗出技术评估肺容积可以测量复张和过度膨胀。这种差异可能是由于复张在背部区域和过度膨胀在腹部区域对整体呼吸系统顺应性产生的非对称影响。一个ARDS的动物模型揭示了在降低PEEP的过程中，呼吸系统顺应性的变化与背部肺区域的顺应性变化密切相关，而与腹部肺区域的顺应性变化无关，腹部肺区域受过度膨胀影响最大。
如何评估复张和过度膨胀？
鉴于呼吸系统顺应性在定量评估复张和过度膨胀方面可能不准确，还有其他技术可供选择（见表格1）。
传统的方法之一是使用压力-容积（P-V）曲线。通过在低流速和恒定流速下进行充气，可以生成一个压力-容积曲线；作为代表性的是充气过程中气道压力与肺容积之间的关系，除了滞后现象外，还可以确定两个重要点：
（1）下拐点是曲线改变形状并开始陡峭上升的位置，表示肺泡开始打开的压力。（2）上拐点是曲线开始变平的位置，表明大部分肺泡已经打开，进一步增加压力可能导致过度膨胀。
这些点对于设置PEEP以优化复张并最小化过度膨胀非常重要，允许将PEEP设置在P-V曲线的线性部分。然而，床边实时分析P-V曲线可能会很复杂，因此随着时间的推移，出现了替代性的方法的发展。
其中一种替代方法是复张/充气比率，这个概念在概念上借鉴了P-V曲线。它基于这样的假设：在PEEP突然降低时，去复张现象几乎瞬间发生，因此，在延长呼气过程中排出的气体体积相当于吸入的气体体积、复张的气体体积以及由于PEEP对婴儿肺进行充气/膨胀而导致的肺容积增加之和。由于吸入气体体积是已知的，充气体积可以计算为低PEEP下顺应性与低PEEP和高PEEP水平之差的乘积，因此可以计算出复张的气体体积（图1）。这种方法的优点在于不需要专门的设备，方便在床边执行。然而，它主要适用于5-15 cmH2O的PEEP范围内，并且缺乏详细的精确度。
图1. ARDS动物模型中复张/充气比率的示意图。图左侧显示了ARDS动物模型中进行单次呼吸复张解除操作时气道压力、容积和潮气阻抗变化的曲线。执行此操作时，确保没有气道闭合和自动PEEP的情况下，将PEEP从15 cmH2O降至5 cmH2O，并在一个呼吸周期内以较低的呼吸频率完成。这个操作过程中呼气的总体积包括前一次吸气期间吸入的体积（图中灰色区域表示）、由高PEEP和低PEEP设置之间的压力差引起的膨胀体积（图中绿色区域表示，计算方式为PEEP降低值乘以PEEP 5 cmH2O下的呼吸系统顺应性（CRS5）），以及通过差值计算的复张体积。右侧显示了高PEEP和低PEEP下潮气通气分布的差异。比较的呼吸是在单次呼吸操作前后立即进行的，用底部曲线中的红色箭头标注。将PEEP从15 cmH2O降至5 cmH2O后，尽管维持相同的潮气量，横向区域的潮气通气发生了明显的重新分布，导致背侧区域的通气减少。在右上方的EIT图像中，增加的通气由蓝色阴影表示，减少的通气由红色阴影表示。这种现象可能是由于中背部和背部区域的呼气末肺容积减少引起的，EIT图像底部右下角显示出较深的蓝色阴影。底部曲线的蓝色箭头表示比较的呼气末肺容积。ARDS表示急性呼吸窘迫综合征；PEEP表示呼气末正压。
一种潜在有趣的替代方法是实际测量呼气末肺容积。从经典的氦稀释技术演变而来的氮稀释技术最近得到了发展，可以通过测量不同FiO2浓度下呼出的氮气来测量呼气末肺容积。
这种方法本身并不能直接测量过度膨胀或复张，但是呼气末肺容积与功能残气容积的比例高表示更高的复张。同时，在增加PEEP后，可以计算出预测的最小充气容积，即低PEEP下的顺应性乘以PEEP增加量。因此，高PEEP和低PEEP下的呼气末肺容积之差可以被视为预测的最小充气容积和肺复张（如果存在）之和。
这使得可以通过小的PEEP增量来计算复张/充气比率，从而在测量中提供了细致的粒度。
虽然在执行上可行，因为只需要调整呼吸机的设置，但它也有一些局限性。例如，在较高的PEEP水平下可靠性降低，对系统泄漏敏感，误差可能导致小PEEP水平之间的测量不太精确，并且最终需要特定的呼吸机。
电阻抗层析成像用于评估复张和过度膨胀：交叉点
胸部电阻抗层析成像（EIT）为我们提供了更深入的理解顺应性与肺复张或过度膨胀之间关系的机会。EIT是一种无创、无辐射、实时成像技术，可以通过装有16-32个电极的带子绕胸部包裹进行的电导率测量来测量区域性肺容积。
在指定的驱动压下，通过EIT，在逐渐降低PEEP的过程中可以评估肺塌陷和过度膨胀的像素级别的情况。它通过比较不同PEEP水平下的顺应性与试验期间给定像素的峰值顺应性来判断。当观察到随着更高的PEEP水平顺应性下降时，认为存在过度膨胀；而当在较低的PEEP水平下顺应性下降时，则认为发生了塌陷。假设这两种现象同样具有不利影响，因此建议将PEEP设置为使最小塌陷和最小过度膨胀相等的压力，从而定义“交叉点”，该点可能对应于略微正的呼气末跨肺压（PL）（图2）。
图2. 使用电阻抗层析成像（EIT）、呼吸系统顺应性和呼气末经肺压力来评估塌陷和过度膨胀，在PEEP从22到2 cmH2O的调整过程中。显示了在ARDS动物模型中进行的PEEP递减调整中，PEEP水平从22 cmH2O变化到2 cmH2O。在整个调整过程中，收集了呼吸系统顺应性、呼气末经肺压力（PL）和EIT关于塌陷和过度膨胀的数据。蓝线和红线代表通过EIT计算得出的塌陷和过度膨胀情况，其刻度在左侧Y轴上。绿线表示呼吸系统顺应性，黑线表示呼气末PL，其刻度在右侧Y轴上。在这种情况下，采用“最佳顺应性”策略将建议将PEEP设置为12或14 cmH2O（如果选择最佳顺应性PEEP增加2 cmH2O，则为后者）。有趣的是，所选择的PEEP将比“交叉点”PEEP（在图中表示为虚线垂直线）高2 cmH2O（或4 cmH2O），后者被描述为根据EIT分析在塌陷和过度膨胀之间的最佳平衡点，同时也是呼气末PL为0 cmH2O的PEEP值。ARDS表示急性呼吸窘迫综合征；PEEP表示呼气末正压。
呼气末正压PL增加肺容积，改善肺力学，减少缺氧和肺水肿，最终降低炎症介质的释放和呼吸机相关性肺损伤的组织学指标。当PL接近零时，可能对预后产生影响。
最近，在一项涵盖多个医疗中心的COVID-19患者大型队列研究中发现，交叉点导致的PEEP水平略低于“最佳顺应性”水平，更重要的是，这两种方法指示的PEEP水平在80%的患者中存在差异。作者还展示了使用交叉点技术设置PEEP与16和6 cmH2O之间的复张/充气比率相比，在肺力学方面存在显著差异，突出了对更细致方法的需求。
潜在地，EIT可以帮助最小化区域性塌陷和过度膨胀的风险，可能导致更具保护性的肺通气，并与标准的FiO2/PEEP表相比，减少机械功。然而，目前还没有研究评估将PEEP设置为交叉点对临床结果的影响，因此需要谨慎对待。
结论
优化ARDS患者的PEEP设置，以实现复张和过度膨胀之间的最佳平衡，具有相当大的生理学意义。然而，“最佳顺应性”策略的应用并非没有缺点，因为呼吸系统顺应性可能是复张的可靠替代指标，但对过度膨胀的判断可能不够准确；此外，在诸如潮气内复张、气道闭合以及肥胖患者的胸壁影响等条件下存在的生理动力学，可能会干扰对呼吸系统顺应性的解释。
此外，最近的一项临床试验显示，与这种策略相关的28天全因死亡率有所增加，迫使重新考虑其广泛应用。
幸运的是，其他精细技术的出现，包括P-V环、复张/充气比率、氮气进入/清除技术，尤其是EIT技术，为设置PEEP提供了更精确、以生理学为导向的途径。这些技术可以潜在地提供ARDS患者复张和过度膨胀动力学的更全面视角，指导更明智且更安全的通气策略的制定。
来源：Setting positive end-expiratory pressure: does the‘best compliance’ concept really work?Curr Opin Crit Care 2023, 30:000–000.DOI:10.1097/MCC.0000000000001121